Auton laturi (generaattori)

Auton laturi muuttaa osan moottorin polttoaineella tuotetusta liike-energiasta sähköksi. Osa tuotetusta sähköenergiasta käytetään heti eri kulutuslaitteissa ja ylijäävä osa varastoidaan auton akkuun.

Kuva: wikipedia

Nykyautoissa käytetään tasasähkögeneraattoreiden sihaan tehokkaampia ja vähemmän huoltoa kaipaavia vaihtosähkögeneraattoreita. Näiden tuottama 3-vaiheinen vaihtosähkö muutetaan tasasähköksi kuuden diodin muodostaman tehodiodiryhmän eli tasasuuntaajan avulla. Kyseiset diodit myös estävät akun purkautumisen moottorin seistessä.

Säätimellä rajoitetaan laturin napajännite moottorin käyntinopeudesta ja sähkönkulutuksen vaihteluista riippumatta sähkölaitteiden toiminnan kannalta sopivaksi. Liian suuri jännite kiehuttaisi tarpeettomasti akkua ja vaurioittaisi auton elektronisia laitteita ja näiden komponentteja.


Toimintaperiaate:

Käämissä (staattori) kehittyy sähköä, kun se pyörii magneettikentässä (roottori), tai kun käämi on paikallaan magneettikentän pyöriessä. Auton polttomoottori pyörittää roottoria laturin hihnan välityksellä. Käämiin kehittyvän sähkön määrä riippuu magneetin voimakkuudesta (magneettivuon tiheydestä) ja pyörimisnopeudesta. Auton polttomoottorin pyöriessä vaihtelevilla nopeuksilla, latausjännite vaihtelisi kierrosten mukaan, jos generaattorissa käytettäisiin kestomagneettia. Tämän vuoksi siinä käytetään sähkömagneettiroottoria, jotta magneettivuon tiheyttä voidaan säätää tarpeen mukaan.


Staattori

Staattorissa on kolme staattorikäämiä (vaihetta), jotka on vyyhdetty (eli rullattu muutamalle rullalle saattorin runkoon. Näin staattorin kehä saadaan käytettyä tehokkaasti ja sillä saadaan nostettua generaattorin jännitettä ja tehoa.


Roottori

Roottori muodostuu kahdesta sakaranapakourastaja niiden välissä olevasta magnetointikäämityksestä. Käämin päät on juotettu kahteen toisistaan ja roottorista erisrtettyyn liukurenkaaseen, joihin hiiliharjatkoskettavat ja joiden kautta sähkövirta tulee käämille. Käämissä kulkeva sähkö luo toiseen sakaranapakouraan N-navat ja toiseen S-navat.


Kolmivaihesähkön tasasuuntaus

Roottorin navan ohitaessa staattorin käämivyyhden, siihen indusoituu sähköimpulssi, joka on positiivinen tai negatiivinen sen mukaan, onko käämivyyhteen ohittanut roottorin napa N- vai S-napa. Generaattorin sisään on tasasuuntausta varten asennettu puolijohdediodeja, joita kolmivaihetasasuuntaajassa tarvitaan vähintään kuusi kappaletta. Tätä kutsutaan kokoaaltotasasuuntaajaksi, jolloin kussakin vaiheessa on 2 diodia, joista toinen päästää virran vaiheesta poispäin ja toinen vaiheeseen päin. Näin negatiiviset puolijaksot saadaan suunnattua positiivisiksi eli sähkö kulkee generaattorin ja tasasuuntaajan ulkopuolella vain yhteen suuntaan.


Jäähdytys

Generaattorin toimiessa syntyy hukkalämpöä, joka on johdettava pois. Tätä varten generaattorissa on tuuletin, joka imee ilmaa aksiaalisesti, eli akselin mukaisesti generaattorin läpi ja puhaltaa sen ulos.

Vilkun toiminta

Suuntavilkun toiminta (siis vilkkuminen) perustuu uudemmissa autoissa tietokoneeseen ja vanhemmissa autoissa vilkkureleeseen. Kokeiltiin yksinkertaistettuna omaa vilkkukytkentää:

Selkeyden vuoksi tässä on kytkentäkaavio tehdystä kytkennästä. Tämä ei siis ole täysin samanlainen, kuin oikeassa autossa, vaan yksinkertaistettu versio siitä.

Paksu vaakaviiva, jossa on numero 30, on akun plusnapa. 15 tarkoittaa virtalukkoa. 31 on akun miinusnapa.

1 on sulake

2 kytkin

3 vilkkurele

4 vilkut (kytkettiin sarjaan, jotta nähdään, aiheuttaako se häiriötä)

Tältä se näyttää luonnossa.

Olisin upottanut tähän oikein videon, mutta koska se ei nyt sopinut tälle palvelulle, tässä linkki siihen:

https://www.youtube.com/watch?v=gHa-S59c-kE&feature=youtu.be

Variaattorin toiminta

Mikä on variaattori?

Variaattori on automaattinen voimansiirtojärjestelmä, jonka välityssuhde muuttuu moottorin kierrosten ja kuormituksen mukaan.


Miten hihnavariaattorin välityssuhteen säätö toimii?

Hihnavariaattosin tominta perustuu kartiomaisiin hihnapyöriin sekä edessä että takana, ja niitä yhdistävään voimansirtohihnaan. Keskipakoisvoimaan perustuva puristusmekanismi säätelee hihan asentoa kartioilla.

Moottorikelkan variaattori

Moottorin kierrosten ja kuormituksen kasvaessa moottorilta tuleva hihnapyörä kapenee puristaen hihnaa, jolloin se hihnapyörän kartiomallin ansiosta nousee ulopäin kartiopyörän keskustasta. Tällöin hihnapyörän halkaisija kasvaa. Samalla toisen hihnapyörän täytyy leventyä, jotta sen halkaisija kapenee, sillä vetohihna ei veny. Vapaalla ollessa hihnaan ei kohdistu lainkaan puristusvoimaa.

Kapea halkaisija on hyvä kiihdyttessä pieneltä nopeudelta, mutta nopeuden kasvaessa suurempi halkaisija toimii paremmin ja mahdollistaa suuremmilla nopeuksilla ajamisen.