O εναλλάκτης – δυναμό είναι ένα βασικό εξάρτημα του κινητήρα και παίζει σημαντικό ρόλο στην λειτουργία του. Τα κύρια μέρη από τα οποία αποτελείται είναι η τροχαλία, το σώμα του εναλλάκτη, το εμπρόσθιο και το οπίσθιο ρουλεμάν έδρασης και περιστροφής του ρότορα ή δρομέα.

Ο ρότορας ή δρομέας φέρει τον οπλισμό και ένα τύλιγμα χαλκού, δύο δακτύλιους που καταλήγουν τα δύο άκρα του τυλίγματος του ρότορα, ο στάτης, ο οποίος φέρει τον οπλισμό του και τρία τυλίγματα χαλκού, δύο ψήκτρες άνθρακα (καρβουνάκια), τον αυτόματο (ρυθμιστής τάσης των ψηκτρών) και τέλος τις ανορθωτικές γέφυρες.

Πώς παράγεται το ρεύμα (τάση) στον εναλλάκτη
Καταρχάς θα πρέπει να αναφέρουμε ότι, ο εναλλάκτης ή δυναμό για την παραγωγή ρεύματος, λειτουργεί µε βάση την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, δηλαδή ένα μαγνητικό πεδίο που παράγεται από έναν ηλεκτρομαγνήτη (ηλεκτρομαγνητικό πεδίο) μέσω επαγωγής (μαγνητικές γραμμές), τέμνεται με τα τυλίγματα του εναλλάκτη (χάλκινα τυλίγματα του στάτη) και με τη σειρά τους αυτά παράγουν κίνηση ηλεκτρονίων δηλαδή ηλεκτρική ενέργεια.

Καθώς περιστρέφεται ο ρότορας (μέσω της τροχαλίας) μέσα στον στάτη και εφαρμόζοντας συνεχές (DC/+ -) ρεύμα μέσω του αυτόματου, των ψηκτρών – καρβουνάκια- και των δακτυλίων στο τύλιγμα του, ο ρότορας με τη σειρά του παράγει ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο γύρω του, το οποίο και περιστρέφεται μαζί του. Η ένταση του πεδίου αυτού ρυθμίζεται από τον αυτόματο – ρυθμιστή τάσης των ψηκτρών.

Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του ρότορα, μέσω της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής όπως προαναφέραμε, επιδρά στα τυλίγματα του στάτη, επάγει σε αυτά µια ηλεκτρεγερτική δύναμη (τάση πηγής) με συνέπεια όλων αυτών, στα τρία τυλίγματα του στάτη να δημιουργείται κίνηση ηλεκτρονίων, κοινώς ηλεκτρική ενέργεια – ρεύμα και συγκεκριμένα εναλλασσόμενο τριφασικό ρεύμα, οπότε θα λέγαμε ότι ο εναλλάκτης ή δυναμό είναι μια τριφασική σύγχρονη γεννήτρια.

Το σχήμα 1 δείχνει το παραγόμενο ρεύμα των τυλιγμάτων του δυναμό πριν από τον «ανορθωτή».

Τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα
Όπως και στο δίκτυο ισχύος της ΔΕΔΔΗΕ, έτσι και στο αυτοκίνητο το ρεύμα που ρέει στα τρία τυλίγματα του δυναμό, ρέει σε τρεις επιμέρους φάσεις μετατοπισμένο κατά 120ο σε σχέση µε κάθε µία από τις φάσεις (η μια φάση με την άλλη έχει «διαφορά φάσης» κατά 120ο), σχήμα 1.

Το παραγόμενο εναλλασσόμενο ρεύμα μεταφέρεται σε μία ανορθωτική διάταξη (γέφυρα Graetz) η οποία με τη σειρά της μετατρέπει (ανορθώνει) το εναλλασσόμενο ρεύμα σε ηµιανορθωµένο εναλλασσόμενο ρεύμα, σχήμα 2.

Η τιμή αυτού του ρεύματος μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια μιας περιόδου (μια πλήρη περιστροφή του ρότορα – 360°) αλλά δεν αλλάζει κατεύθυνση, άρα μιλάμε για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Εναλλασσόμενο – Ημιεναλλασσόμενο -Συνεχές Ρεύμα
Παραπάνω αναφερθήκαμε στην ανορθωτική διάταξη που φέρει το δυναμό με σκοπό την ανόρθωση του παραγόμενου εναλλασσόμενου ρεύματος.

Έχει παρατηρηθεί ότι μετά την ανορθωτική διάταξη το ρεύμα που λαμβάνουμε δεν είναι ένα «συνεχές ρεύμα» αλλά ένα ηµιτονοειδές ηµιεναλλασσόµενο ρεύμα (αναφέρεται επίσης και ως παλμικό, κυματοειδές ρεύμα), που σε πολλές περιπτώσεις ορισμένοι το περιγράφουν ως συνεχές ρεύμα, κάτι που δεν είναι απολύτως αληθές και σε κάποιες περιπτώσεις είναι ένα πολύ ανεπιθύμητο φαινόμενο, ειδικά για την τροφοδοσία ευαίσθητων ηλεκτρονικών (μετρητικών) κυκλωμάτων.

Η διαφορά μεταξύ εναλλασσόμενου και ηµιανορθωµένου εναλλασσόμενου και συνεχούς ρεύματος απεικονίζεται στο σχήμα 2.

Κατά τη φάση λειτουργίας ενός αυτοκινήτου, όσο περισσότερες ηλεκτρικές καταναλώσεις (συσκευές ισχύος) ενεργοποιεί ο οδηγός – χειριστής του έως και όλες, η γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος (δυναμό) θα προσπαθήσει μέσω του αυτόματου βαθμιαία να τις καλύψει, προσπαθώντας να παράξει περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια (εδώ παρατηρείται και το φαινόμενο της αυξομείωσης των στροφών του κινητήρα).

Όπως προαναφέραμε, το σύστημα ανόρθωσης που χρησιμοποιείται στον εναλλάκτη είναι μία ανορθωτική διάταξη γέφυρας (γέφυρα Graetz – δίοδοι), σχήμα 3.

Ο αριθμός των διόδων που θα χρησιμοποιηθούν εξαρτάται από τον αριθμό των αγωγών (τυλίγματα) του στάτη, ανάλογα με τις διαμορφώσεις σύνδεσης του εναλλάκτη (πως και πόσα τυλίγματα και διόδους φέρει ο εναλλάκτης), θα έχουμε και την αντίστοιχη απόδοση ρεύματος του εναλλάκτη.

Ανεξάρτητα από τον αριθμό των διόδων που χρησιμοποιούνται σε έναν εναλλάκτη, με αποτέλεσμα να επιτυγχάνουμε μικρότερη ή μεγαλύτερη απόδοση και αποδοτικότητα του παραγόμενου ρεύματος, δυστυχώς εξακολουθούμε να αντιμετωπίζουμε το φαινόμενο της κυματομορφής ρεύματος.

 Συχνότητα λειτουργίας εναλλάκτη
Συγκρίνοντας αυτό το φαινόμενο με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας (ΔΕΔΔΗΕ) το οποίο είναι στα 50Hz (δηλαδή σε μια περίοδο – μια περιστροφή μιας ενιαίας κυματομορφής ισούται µε 1 / 50Hz – δηλαδή η συχνότητα με την οποία κινιούνται οι κυματομορφές του εναλλασσόμενου ρεύματος είναι στα 50Hz), χρησιμοποιώντας έναν ανορθωτή Graetz (ηµιανορθωµένη κυµατοµορφή) καταφέρνουμε να έχουμε ένα διπλάσιο άθροισμα κυματομορφής σε συχνότητα 100Hz (δηλαδή δύο μισά μιας κυματομορφής για µια περίοδο – 360° – η συχνότητα με την οποία κινιούνται οι κυματομορφές του εναλλασσόμενου ρεύματος είναι στα 100Hz). Άρα σε µια τριφασική γέφυρα Graetz θα έχουμε συχνότητα ίση με 300Hz (έξι μισές κυματομορφές για µια περίοδο 360° – η συχνότητα με την οποία κινιούνται οι κυματομορφές του εναλλασσόμενου ρεύματος είναι στα 300Hz).

Έχοντας υπόψη τα παραπάνω δεδομένα στον εναλλάκτη, το γεγονός ότι η ελάχιστη συχνότητα του παραγόμενου ρεύματος είναι στα 100Hz, συχνότητα και με την τιμή αυτή να μεταβάλλεται µε την αύξηση της ταχύτητας περιστροφής του ρότορα (περιστρεφόμενου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου), η συχνότητα αυτού του εναλλασσόμενου ρεύματος (επίσης και η τάση) θα αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα, στην έξοδο από τη γέφυρα ανόρθωσης, η τιμή της κυματομορφής θα είναι πάντα εξαπλάσια της τιμής της μετρούμενης συχνότητας εναλλασσόμενου ρεύματος (μετρούμενη συχνότητα μιας φάσης x 6 = συχνότητα κυµατοµορφής). Επομένως και με το γεγονός του ότι η συχνότητα θα κυμαίνεται με υψηλά επίπεδα,  η γραφική παράσταση της τάσης σε σχέση µε τον χρόνο σχεδιάζεται πρακτικά όπως στην περίπτωση του συνεχούς ρεύματος, σχήμα 3.

Επιπλέον, η κυµατοµορφή στην περίπτωση ενός τριφασικού ρεύματος δεν είναι τόσο «βαθιά» όσο στην περίπτωση ενός μονοφασικού ανορθωτή, όπου πρακτικά ξεκινάει από το μηδέν του ηµιτονοειδούς κύματος μέχρι την μέγιστη τιμή. Οι τάσεις στα επιμέρους τυλίγματα (φάσεις) «επικαλύπτονται» και επομένως λαμβάνουμε µια τάση µε ελαφρύ παλμό περίπου της τάξης του 1Volt.

Περαιτέρω ελαχιστοποίηση – εξομάλυνση του φαινομένου της κυµατοµορφής
Ορισμένα μοντέλα εναλλακτήρων – δυναμό, προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί το φαινόμενο της κυµατοµορφής, είναι εξοπλισμένα µε έναν πυκνωτή, ο οποίος εξομαλύνει την κυµατοµορφή του ρεύματος σαν χωρητικό φίλτρο. Δηλαδή, ο πυκνωτής φορτίζει και αποφορτίζει κατά τη λειτουργία του δυναμό με αποτέλεσμα να εξομαλύνει ακόμη περισσότερο την κυματομορφή (την κάνει ακόμη περισσότερο κυµατοµορφή «ευθείας» – συνεχούς ρεύματος). Τελικά, η λειτουργία του σταθεροποιητή τάσης εκτελείται από µια αποδοτική και καλά συνδυασμένη χωρητική μπαταρία – πυκνωτή.

Συνοψίζοντας
Λαμβάνοντας υπόψη όλα τα παραπάνω, αντιλαμβανόμαστε ότι το φαινόμενο της κυµατοµορφής εμφανίζεται στον εναλλάκτη, αλλά λόγω της υψηλής συχνότητας του παραγόμενου ρεύματος, του μικρού εύρους της παλλόμενης τάσης και σε ορισμένες περιπτώσεις της χρήσης πυκνωτών, είναι ένα φαινόμενο που γίνεται αντιληπτό µόνο με τη χρήση κάποιων διαγνωστικών συσκευών και όχι διά γυμνού οφθαλμού.

Θα πρέπει επίσης, να μη ξεχνάμε, ιδιαίτερα όταν έχουμε μια κατεστραμμένη γέφυρα ανορθωτή στον εναλλάκτη και φορτώνεται ταυτόχρονα µε μεγαλύτερη κατανάλωση ρεύματος, η κυµατοµορφή εμφανίζεται ακόμη ποιο αισθητά. Τότε η μπαταρία δεν είναι σε θέση να φιλτράρει / σταθεροποιήσει την κυµατοµορφή και το φαινόμενο αυτό μπορεί να είναι ορατό «διά γυμνού οφθαλμού», για παράδειγμα µε τον παλμό – τρέμουλο των φώτων στο αυτοκίνητο.

Σε αυτή την περίπτωση επειδή το δυναμό δεν φορτίζει σωστά ποιοτικά αλλά και ποσοτικά, θα πρέπει το αυτοκίνητο να επισκεφτεί άμεσα το συνεργείο προς επισκευή, γιατί το πρόβλημα αυτό επιβαρύνει και την μπαταρία του αυτοκινήτου αλλά όπως έχουμε αναφέρει και παραπάνω, μπορεί να δημιουργήσει δυσλειτουργία έως και καταστροφή κάποιον ευαίσθητων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων.

Πηγή: AS-PL

https://as-pl.com/en

Facebook

Twitter