Regulator alternatora

Funkcja

Regulator alternatora jest zazwyczaj elementem składowym alternatora. Jego zadaniem jest przede wszystkim monitorowanie i sterowanie procesem ładowania akumulatora. Optymalnie naładowany akumulator samochodowy stanowi bowiem podstawowy warunek bezawaryjnego działania pojazdu. Ponadto regulator alternatora odpowiada za to, aby wszystkie odbiorniki prądu w pojeździe otrzymywały wystarczającą ilość energii do swojego działania. Ze względu na zróżnicowaną moc alternatorów oraz dużą liczbę producentów obecnie istnieją setki różnych typów tych urządzeń.

Dodatkowe funkcje regulatora generatora

Oprócz funkcji monitorowania i sterowania akumulatorem, od około 15 lat regulatorowi generatora przypisuje się nowe zadania. Są to:

Uruchamianie silnika

Podczas uruchamiania silnika alternator pozostaje początkowo wyłączony. Dopiero po uruchomieniu silnika moc alternatora jest zwiększana w ciągu dwóch do dziesięciu sekund zgodnie z powoli rosnącą krzywą ładowania. Ułatwia to proces rozruchu, zwłaszcza w niskich temperaturach lub przy słabym akumulatorze.

Minimalizacja obciążenia mechanicznego

Regulator dba o to, by zminimalizować obciążenia mechaniczne, jakim poddawany jest

•  pasek napędowy,
• łożyska oraz
• rolkę napinającą

generatora. Obciążenie mechaniczne powstaje podczas zmian obciążenia w wyniku włączania i wyłączania odbiorników w pojeździe. Do odbiorników tych należą między innymi światła drogowe i podgrzewanie siedzeń. Przy każdej zmianie obciążenia regulator alternatora dostosowuje napięcie alternatora do wartości zadanej za pomocą powoli rosnącej lub opadającej krzywej ładowania. Bez tej funkcji cała wymagana moc uległaby zmianie w ciągu jednej dziesiątej sekundy.

W wielu pojazdach monitorowanie napięcia akumulatora nie jest już ostatnio realizowane przez sam regulator alternatora, lecz przejmuje to moduł sterujący silnika. Jest on połączony z regulatorem alternatora albo za pomocą oddzielnego przewodu, albo poprzez system magistrali i steruje regulatorem na podstawie wielu czynników. W tym przypadku regulator pełni już jedynie funkcję prostego przełącznika włączającego/wyłączającego.

Pomiar i regulacja prądu

Dla regulacji mocy wytwarzanej przez generator decydujące znaczenie ma prąd przepływający przez obracającą się cewkę magnetyczną, czyli wirnik. Prąd ten powoduje zmiany w polu magnetycznym. Jest on sterowany przez regulator generatora w zależności od wcześniej zmierzonego napięcia akumulatora. Proces ten powtarza się nawet kilkaset razy na sekundę. Dzięki temu zmiany obciążenia akumulatora mogą być bardzo szybko kompensowane.

W trakcie tego procesu napięcie generowane przez alternator musi być wyższe niż napięcie akumulatora. Napięcie regulacyjne alternatora wynosi, w zależności od producenta pojazdu, od 14 do 15 woltów w samochodach osobowych oraz od 28 do 29 woltów w samochodach ciężarowych.

Regulator nie zmienia jednak prądu w wirniku w sposób analogowy, lecz poprzez włączanie i wyłączanie na różne okresy czasu (współczynnik wypełnienia). Jeśli w ciągu jednego cyklu regulacyjnego prąd jest włączony przez dłuższy czas, a wyłączony tylko na krótką chwilę, alternator dostarcza dużą moc. I odwrotnie, alternator dostarcza małą moc, gdy regulator włącza prąd tylko na krótko, a pozostawia go wyłączonym przez dłuższy czas.

Ponadto regulatory generatora automatycznie dostosowują ładowanie akumulatora do temperatury otoczenia. Jest to konieczne, ponieważ akumulator samochodowy przy temperaturach ujemnych charakteryzuje się innym zachowaniem podczas ładowania niż w wysokich temperaturach. Regulator automatycznie dokonuje tej niezbędnej korekty temperaturowej za pomocą krzywej ładowania. Jest ona podana w arkuszach danych jako współczynnik temperaturowy.

Utrzymanie wartości

Regulatory alternatora są elementami bezobsługowymi i trwałymi. Niemniej jednak zdarza się, że układ elektroniczny ulega zniszczeniu w wyniku zbyt wysokich temperatur lub wilgoci, które przedostają się do obudowy przez mikropęknięcia.

Ponadto szczotki węglowe, niezbędne do kontaktu z wirnikiem, mogą ulegać zużyciu mechanicznemu. Na wirniku znajduje się pierścień ślizgowy wykonany z miedzi. Szczotki węglowe są dociskane do pierścienia ślizgowego siłą sprężyny i zużywają się w wyniku ciągłego obrotu pierścienia ślizgowego. Z doświadczenia wynika, że trwałość szczotek węglowych w starszych pojazdach wynosi około 110 000 do 130 000 kilometrów, a w nowszych pojazdach – ponad 200 000 kilometrów.

Szczotki węglowe należy sprawdzać podczas przeglądów i wymieniać w razie zużycia . Pozwala to uniknąć awarii alternatora. W większości przypadków wymianie podlega cały regulator.

Bezpieczeństwo

Regulator alternatora jest narażony na wpływ czynników zewnętrznych oraz zużycie mechaniczne. Wspomniane czynniki to:

• duże różnice temperatur,
• wilgoć,
• agresywne ciecze, takie jak słona woda,
• środki czyszczące.

Regulator alternatora musi być na nie odporny. Bezpieczne zasilanie elektryczne jest bowiem możliwe tylko wtedy, gdy regulator alternatora działa niezawodnie. Dlatego już na etapie projektowania zwraca się uwagę na to, aby stosować wyłącznie odpowiednie materiały, które zapewniają całkowitą ochronę elektroniki przed wilgocią.

Ochrona środowiska

Nowoczesne regulatory prądnicy odciążają silnik w fazie rozruchu i przyczyniają się do zmniejszenia ilości szkodliwych składników spalin podczas rozruchu. Ponadto pomagają one skrócić fazę rozruchu do minimum dzięki dobrze naładowanemu akumulatorowi, co pozwala zmniejszyć obciążenie środowiska.