Czy w alternatorze występuje tętnienie prądu?
Alternator działa na zasadzie indukcji elektromagnetycznej - magneśnica/wirnik (ang. rotor) wiruje wewnątrz twornika/stojana (ang. stator). Uzwojenie wirnika zasilane jest poprzez pierścienie ślizgowe z regulatora napięcia. Napięcie do obracającego się wirnika doprowadzane jest przez zastosowanie dwóch szczotek węglowych (+ i -), do których podłączone są oba końce uzwojenia wirnika. Płynący prąd powoduje wytwarzanie wokół wirnika pola elektromagnetycznego, które wiruje wraz z nim. Pole to, oddziałując na uzwojenia twornika, indukuje w nich siłę elektromotoryczną (napięcie źródłowe).
W tworniku alternatora wytwarzany jest prąd przemienny, więc urządzenie jest trójfazową prądnicą synchroniczną prądu przemiennego.
Wykres obrazuje prąd w alternatorze przed „prostownikiem”:
Tak, jak w sieci energetycznej, prąd wypływający z uzwojeń alternatora na poszczególnych fazach jest przesunięty względem każdej z faz o 120°. Wytworzony prąd przemienny przekazany jest na prostownik zamieniający prąd przemienny na prąd zmienny. Wartość tego prądu zmienia się w czasie okresu (360° dla przebiegu jednopołówkowego, 180° i 360° dla przebiegu dwupołówkowego) ale nie zmienia się jego kierunek. Jest to prąd „ukierunkowany” lecz tętniący (określany także jako: pulsujący, falujący), choć niektórzy określąją go jako prąd stały co nie jest do końca prawdą.
Różnica między prądem zmiennym a przemiennym i stałym została zilustrowana na poniższym wykresie:
W przypadku wszystkich urządzeń zasilających, a alternator się do nich zalicza, jest to zjawisko bardzo niepożądane, szczególnie dla zasilania wrażliwych układów elektronicznych (pomiarowych). Zastosowany układ prostowniczy w alternatorze to prostownik w układzie mostkowym (mostek Graetza). Ilość użytych diod zależna jest od ilości wyprowadzeń stojana dla różnej konfiguracji podłączenia alternatora – chodzi o wydajność prądową alternatora. Niezależnie od użytej ilości diod, uzyskujemy co prawda większą sprawność oraz wydajność prądową, ale nadal mamy do czynienia z tętnieniem prądu. Porównując zjawisko to w sieci energetycznej (50Hz), gdzie okres pojedynczego przebiegu sinusoidy równa się 1/50Hz, to stosując prostowniczy mostek Graetza (dwupołówkowy) otrzymamy podwojoną sumę tętnień o częstotliwości 100Hz (dwie połówki przebiegu dla jednego okresu 360°). Dla trójfazowego mostka Graetza będzie to już 300Hz (sześć połówek przebiegu dla jednego okresu 360°).
Po odniesieniu tych danych do alternatora, gdzie minimalna częstotliwość wytworzonego prądu wynosi 100Hz i wartość ta zmienia się, wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wirnika (magneśnicy), wzrasta częstotliwość tegoż prądu przemiennego (naturalnie napięcie także). W rezultacie na wyjściu z mostka prostowniczego wartość tętnień będzie wynosiła zawsze sześciokrotną wartość zmierzonej częstotliwości prądu przemiennego (pomiar częstotliwości jednej fazy x 6 = częstotliwość tętnień). Dlatego wykres napięcia w funkcji czasu rysuje się praktycznie tak, jak w przypadku prądu stałego.
.%20Schemat%20AS-PL.png)
Poza tym tętnienie w przypadku prądu trójfazowego nie jest tak „głębokie”, jak w przypadku prostownika jednofazowego, gdzie zaczyna się praktycznie od zera przebiegu sinusoidy do wartości maksymalnej. Napięcia w poszczególnych uzwojeniach (fazach) „nakładają się” na siebie i w związku z tym otrzymujemy napięcie o niewielkiej pulsacji ok. 1V. Niektóre modele alternatorów, w celu zminimalizowania tętnień, wyposażone są w kondensator, który jak filtr pojemnościowy wygładza przebieg prądu. Ostatecznie funkcję stabilizatora napięcia spełnia sprawny i dobrze dopasowany pojemnością akumulator.
Podsumowując, zjawisko tętnienia prądu występuje w alternatorze, ale ze względu na wysoką częstotliwość wytworzonego prądu, jak i niewielki przedział pulsującego napięcia, jest zjawiskiem zauważalnym wyłącznie w urządzeniach diagnostycznych.
Pamiętajmy także, iż zauważalne tętnienia ujawniają się szczególnie wtedy, gdy mamy do czynienia z uszkodzonym mostkiem prostowniczym w alternatorze, a alternator zostanie obciążony większym poborem prądu w tym samym czasie. Wówczas akumulator nie jest w stanie filtrować/ustabilizować tętnień i zjawisko to może być widoczne „gołym okiem” np. przez pulsowanie świateł w aucie.
