Λύσεις — Αυτόματοι ρυθμιστές (σελ. 260) – ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Γ΄ ΕΠΑΛ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Γ΄ ΕΠΑΛ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Γ΄ ΕΠΑΛ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις — Αυτόματοι ρυθμιστές (σελ. 260) – ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Αυτόματοι ρυθμιστές

Λύσεις στις 24 ερωτήσεις του κεφαλαίου: ρυθμιστές γεννητριών Σ.Ρ./Ε.Ρ., ηλεκτρομαγνητική/ηλεκτρονική ρύθμιση, αντιστάθμιση θερμοκρασίας, ρυθμιστές ελεγχόμενοι από υπολογιστή, όργανα ένδειξης φόρτισης, έλεγχοι-βλάβες-επισκευές συστήματος φόρτισης.

Σκοπός και κύρια μέρη συστήματος φόρτισης

Ερώτηση: Να περιγράψετε το σκοπό και τα κύρια μέρη του συστήματος φόρτισης.

Απάντηση:

Σκοπός: η παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας που είναι απαραίτητη για τη φόρτιση του συσσωρευτή και για την τροφοδοσία των ηλεκτρικών καταναλωτών.
Κύρια μέρη: η γεννήτρια (Σ.Ρ. ή εναλλακτήρας), ο αυτόματος ρυθμιστής και τα όργανα ένδειξης φόρτισης, μαζί με το συσσωρευτή που φορτίζεται.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο σκοπός του συστήματος φόρτισης είναι να παράγει την απαραίτητη ηλεκτρική ενέργεια για τη φόρτιση του συσσωρευτή και για την τροφοδοσία των ηλεκτρικών καταναλωτών του αυτοκινήτου, εξασφαλίζοντας παράλληλα σταθερή τάση φόρτισης, αξιοπιστία και μακροζωία για το συσσωρευτή, καθώς και προστασία των ηλεκτρικών κυκλωμάτων/καταναλωτών από υπερφόρτιση. Τα κύρια μέρη του είναι: η γεννήτρια (Σ.Ρ. ή Ε.Ρ.), που μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια του κινητήρα σε ηλεκτρική· ο αυτόματος ρυθμιστής (με τα επιμέρους στοιχεία του: ρυθμιστή τάσης, ρυθμιστή έντασης και, στις γεννήτριες Σ.Ρ., αυτόματο διακόπτη αντεπιστροφής), που ελέγχει και σταθεροποιεί την τάση/ένταση του παραγόμενου ρεύματος· και τα όργανα ένδειξης φόρτισης (ενδεικτική λυχνία, αμπερόμετρο ή βολτόμετρο), που ενημερώνουν τον οδηγό για την κατάσταση του συστήματος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σκοπός: παραγωγή ενέργειας για φόρτιση συσσωρευτή+τροφοδοσία καταναλωτών. Μέρη: γεννήτρια, αυτόματος ρυθμιστής (τάσης/έντασης/διακόπτης), όργανα ένδειξης φόρτισης

Σχέση ρεύματος πεδίου-εξόδου γεννήτριας Ε.Ρ.

Ερώτηση: Ποια σχέση υπάρχει μεταξύ του ρεύματος πεδίου και της εξόδου της γεννήτριας Ε.Ρ.;

Απάντηση:

Η τάση που αναπτύσσεται στον εναλλακτήρα είναι ανάλογη του αριθμού περιστροφών και του ρεύματος διέγερσης (ρεύματος πεδίου).
Άρα, για σταθερή τάση με μεταβαλλόμενες στροφές και φορτίο, ο ρυθμιστής μεταβάλλει συνεχώς το ρεύμα πεδίου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η σχέση είναι άμεσα ανάλογη: όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα διέγερσης (πεδίου) που διαρρέει το τύλιγμα του ρότορα, τόσο ισχυρότερο είναι το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται γύρω από αυτό, και επομένως τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση (ηλεκτρεγερτική δύναμη) που επάγεται στα πηνία του στάτη, άρα και η τάση εξόδου της γεννήτριας Ε.Ρ. (εναλλακτήρα). Αντίστροφα, μειώνοντας το ρεύμα πεδίου, μειώνεται και η τάση εξόδου. Αυτή ακριβώς η σχέση εκμεταλλεύονται οι αυτόματοι ρυθμιστές: μεταβάλλοντας συνεχώς (αυξομειώνοντας) το ρεύμα διέγερσης του ρότορα, ελέγχουν και σταθεροποιούν την τάση εξόδου του εναλλακτήρα μέσα σε επιθυμητά όρια, ανεξάρτητα από τις μεταβολές των στροφών του κινητήρα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Η τάση εξόδου είναι ανάλογη του ρεύματος πεδίου (διέγερσης) — μεγαλύτερο ρεύμα πεδίου σημαίνει ισχυρότερο μαγνητικό πεδίο και μεγαλύτερη τάση εξόδου, γι' αυτό ο ρυθμιστής ελέγχει την τάση μεταβάλλοντας το ρεύμα πεδίου

Επίδραση αντίστασης ρυθμιστή στο ρεύμα πεδίου

Ερώτηση: Πώς επιδρά η αντίσταση του ρυθμιστή στο ρεύμα του πηνίου του πεδίου;

Απάντηση:

Η αντίσταση του ρυθμιστή συνδέεται σε σειρά με το πηνίο πεδίου.
Όταν παρεμβάλλεται, το ρεύμα διέγερσης μειώνεται· όταν παρακάμπτεται από τις κλειστές επαφές, το ρεύμα διέγερσης αυξάνεται.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η αντίσταση (R) που περιλαμβάνει ο ρυθμιστής τάσης, όταν παρεμβάλλεται σε σειρά με το πηνίο πεδίου (τύλιγμα διέγερσης) του ρότορα, περιορίζει το ρεύμα που το διαρρέει, μειώνοντας έτσι τη μαγνητική ροή που παράγεται και, κατά συνέπεια, την τάση εξόδου της γεννήτριας. Όταν αντίθετα η αντίσταση παρακάμπτεται (βραχυκυκλώνεται μέσω κλειστών επαφών), το πηνίο πεδίου τροφοδοτείται με το πλήρες ρεύμα διέγερσης, χωρίς κανέναν περιορισμό, με αποτέλεσμα μεγαλύτερο ρεύμα πεδίου και επομένως μεγαλύτερη τάση εξόδου της γεννήτριας. Ο ρυθμιστής, λοιπόν, ελέγχει την τάση εξόδου εναλλάσσοντας συνεχώς (ανοιγοκλείνοντας τις επαφές) ανάμεσα στις δύο αυτές καταστάσεις — αντίσταση μέσα στο κύκλωμα (μειωμένο ρεύμα πεδίου) ή παρακαμφθείσα αντίσταση (πλήρες ρεύμα πεδίου) — ανάλογα με το αν η τάση εξόδου ξεπερνά ή όχι την τιμή ρύθμισης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Όταν η αντίσταση παρεμβάλλεται στο κύκλωμα, μειώνει το ρεύμα πεδίου (άρα την τάση)· όταν παρακάμπτεται (βραχυκυκλώνεται), το πηνίο παίρνει πλήρες ρεύμα πεδίου (άρα μεγαλύτερη τάση)

Σκοποί αυτόματου διακόπτη, ρυθμιστή τάσης, ρυθμιστή έντασης

Ερώτηση: Να περιγράψετε τους σκοπούς που εξυπηρετούν: α) ο αυτόματος διακόπτης β) ο ρυθμιστής τάσης και γ) ο ρυθμιστής έντασης.

Απάντηση:

α) Ο αυτόματος διακόπτης συνδέει τη γεννήτρια με την μπαταρία μόνο όταν η τάση της γεννήτριας ξεπερνά την τάση της μπαταρίας και αποκλείει την εκφόρτιση της μπαταρίας προς τη γεννήτρια.
β) Ο ρυθμιστής τάσης δεν αφήνει την τάση της γεννήτριας να ξεπεράσει μια μέγιστη επιτρεπτή τιμή.
γ) Ο ρυθμιστής έντασης ρυθμίζει την ένταση του ρεύματος της γεννήτριας, ώστε να μην ξεπεραστούν οι δυνατότητές της και καταστραφεί.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο αυτόματος διακόπτης (αντεπιστροφής) χρησιμεύει για να συνδέει τη γεννήτρια με τη μπαταρία μόνο όταν η τάση εξόδου της γεννήτριας ξεπερνά την τάση της μπαταρίας, επιτρέποντας τη φόρτισή της, ενώ αποσυνδέει το κύκλωμα όταν η τάση της γεννήτριας είναι μικρότερη (ή μηδενική, με σβηστό κινητήρα), αποτρέποντας έτσι την εκφόρτιση της μπαταρίας μέσα από τη γεννήτρια. Ο ρυθμιστής τάσης έχει σκοπό να διατηρεί την τάση εξόδου της γεννήτριας σταθερή, μέσα σε μια στενή περιοχή τιμών γύρω από μια ονομαστική τάση ρύθμισης, ανεξάρτητα από τις μεταβολές στις στροφές του κινητήρα, προστατεύοντας έτσι τους καταναλωτές από υπερβολική τάση και το συσσωρευτή από υπερφόρτιση. Ο ρυθμιστής έντασης, τέλος, έχει σκοπό να περιορίζει την ένταση του ρεύματος φόρτισης που παράγει η γεννήτρια, ώστε να μην ξεπεραστούν οι μέγιστες δυνατότητές της (μέγιστη επιτρεπτή ένταση), προστατεύοντας έτσι την ίδια τη γεννήτρια από υπερθέρμανση και καταστροφή λόγω υπερβολικού ρεύματος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Αυτόματος διακόπτης: αποτρέπει εκφόρτιση μπαταρίας μέσω γεννήτριας. Ρυθμιστής τάσης: σταθεροποιεί την τάση εξόδου. Ρυθμιστής έντασης: περιορίζει το ρεύμα ώστε να μην καταστραφεί η γεννήτρια

Γιατί οι εναλλακτήρες δεν χρειάζονται ρυθμιστή έντασης

Ερώτηση: Γιατί στις γεννήτριες Ε.Ρ. δεν είναι απαραίτητη η χρήση ρυθμιστή έντασης;

Απάντηση:

Στους εναλλακτήρες το ρεύμα εξόδου αυτοπεριορίζεται, κυρίως λόγω του αντίθετου ηλεκτρομαγνητικού πεδίου των περιελίξεων του στάτη όταν υπάρχει μεγάλο φορτίο.
Επιπλέον περιορίζεται από τις φυσικές ιδιότητες των υλικών (μαγνητική διαπερατότητα, κορεσμός, αυτεπαγωγή) και από κατασκευαστικούς περιορισμούς, άρα δεν χρειάζεται ρυθμιστής έντασης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στις γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος (εναλλακτήρες) δεν χρειάζεται ξεχωριστός ρυθμιστής έντασης, γιατί το ρεύμα εξόδου περιορίζεται φυσικά, χωρίς καμία εξωτερική ρυθμιστική επέμβαση, λόγω των φυσικών ιδιοτήτων των υλικών κατασκευής τους — της μαγνητικής διαπερατότητας, του φαινομένου του κορεσμού και της αυτεπαγωγής των πηνίων του στάτη — καθώς και λόγω κατασκευαστικών περιορισμών. Συγκεκριμένα, ο αυτοπεριορισμός του ρεύματος οφείλεται κυρίως στο αντίθετο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το ίδιο το ρεύμα στις περιελίξεις του στάτη, όταν υπάρχει μεγάλο φορτίο· η αντίδραση (αντίσταση) του πηνίου του στάτη μεταβάλλεται μάλιστα γραμμικά με τις στροφές, με αποτέλεσμα το ρεύμα εξόδου του εναλλακτήρα να μην μπορεί κανονικά να ξεπεράσει τη δική του μέγιστη τιμή, ανεξάρτητα από το ρεύμα διέγερσης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Γιατί το ρεύμα εξόδου αυτοπεριορίζεται φυσικά, λόγω του αντίθετου μαγνητικού πεδίου των περιελίξεων του στάτη υπό μεγάλο φορτίο (και λόγω μαγνητικού κορεσμού/αυτεπαγωγής), χωρίς να χρειάζεται εξωτερική ρύθμιση

Ρυθμιστής τάσης μιας επαφής γεννήτριας Ε.Ρ.

Ερώτηση: Να σχεδιάσετε το ηλεκτρικό κύκλωμα του ρυθμιστή τάσης μιας επαφής για γεννήτρια Ε.Ρ. και να εξηγήσετε τι συμβαίνει, όταν ο κινητήρας κινείται με χαμηλές και υψηλές στροφές.

Απάντηση:

Κύκλωμα (σχήμα 8.8): η αντίσταση R συνδέεται σε σειρά με το πηνίο πεδίου F του ρότορα· παράλληλα στην R βρίσκονται οι επαφές Κ1-Κ2, που ελέγχονται από το πηνίο Μ του ρυθμιστή, το οποίο τροφοδοτείται από την τάση εξόδου της γεννήτριας G.
Χαμηλές στροφές: η τάση είναι χαμηλή, το πηνίο Μ ασθενές, οι επαφές Κ1-Κ2 μένουν κλειστές και η αντίσταση R παρακάμπτεται.
Υψηλές στροφές: η τάση αυξάνεται, το πηνίο Μ έλκει το βραχίονα, οι επαφές ανοίγουν, το ρεύμα περνά από την R και το ρεύμα πεδίου μειώνεται· έπειτα οι επαφές ξανακλείνουν και ο κύκλος επαναλαμβάνεται.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κύκλωμα (σχήμα 8.8 του βιβλίου): ο ρυθμιστής τάσης μιας επαφής διαθέτει μια αντίσταση (R) συνδεδεμένη σε σειρά με το πηνίο πεδίου (F) του ρότορα. Παράλληλα στην αντίσταση R βρίσκονται οι επαφές Κ1 (σταθερή) και Κ2 (κινητή, πάνω σε βραχίονα), οι οποίες ελέγχονται από το πηνίο (Μ) του ρυθμιστή· το πηνίο Μ συνδέεται στην έξοδο της γεννήτριας (G), ώστε η μαγνητική του δύναμη να ακολουθεί την παραγόμενη τάση. Όταν ο κινητήρας κινείται με χαμηλές στροφές, η παραγόμενη τάση είναι χαμηλή, οπότε η μαγνητική δύναμη του πηνίου (Μ) είναι ασθενής· οι επαφές Κ1-Κ2 παραμένουν κλειστές, διαρρέονται από το ρεύμα πεδίου και η αντίσταση R παρακάμπτεται. Όταν οι στροφές του κινητήρα αυξηθούν, η παραγόμενη τάση αυξάνεται μαζί με τη μαγνητική δύναμη του πηνίου (Μ), η οποία έλκει το βραχίονα της κινητής επαφής (Κ2) και οι επαφές ανοίγουν· τότε το ρεύμα διαρρέει την αντίσταση R και το ρεύμα του πεδίου (F) μειώνεται. Με τη μείωση του ρεύματος πεδίου, η μαγνητική δύναμη του πηνίου (Μ) εξασθενεί, οι επαφές ξανακλείνουν, η R παρακάμπτεται και ο κύκλος λειτουργίας επαναλαμβάνεται. Για να ελέγχεται η τάση και στις υψηλές στροφές, η τιμή της R πρέπει να είναι μεγάλη· αυτό όμως προκαλεί μεγαλύτερη διακύμανση της τάσης στις χαμηλές στροφές και μεγαλύτερο σπινθηρισμό στις επαφές (μικρή διάρκεια ζωής τους), γι' αυτό η χρήση αυτού του ρυθμιστή είναι περιορισμένη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κύκλωμα: R σε σειρά με το πηνίο πεδίου F, επαφές Κ1-Κ2 παράλληλα στην R, πηνίο Μ στην έξοδο της γεννήτριας. Χαμηλές στροφές: επαφές κλειστές, R παρακάμπτεται. Υψηλές στροφές: το πηνίο Μ έλκει το βραχίονα, οι επαφές ανοίγουν, το ρεύμα περνά από την R και μειώνεται — ο κύκλος επαναλαμβάνεται

Επίδραση θερμοκρασίας στους ρυθμιστές τάσης

Ερώτηση: Πώς επιδρά η θερμοκρασία στους ρυθμιστές τάσης και τι μέτρα αντιστάθμισης λαμβάνονται;

Απάντηση:

Με την αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνεται η αντίσταση του πηνίου του ρυθμιστή και ελαττώνεται η μαγνητική αγωγιμότητα του σιδηροπυρήνα, οπότε μειώνεται η δύναμη έλξης και ανεβαίνει η τάση της γεννήτριας.
Αντιστάθμιση: με αντισταθμιστική αντίσταση, με περιέλιξη αντιστάθμισης, με διμεταλλικό έλασμα ή με μαγνητική διακλάδωση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι καιρικές συνθήκες και η ακτινοβολούμενη θερμότητα της μηχανής μεταβάλλουν συνεχώς τη θερμοκρασία περιβάλλοντος του ρυθμιστή, επηρεάζοντας τη ρυθμιστική του ικανότητα: όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται η ηλεκτρική αντίσταση του πηνίου του ρυθμιστή και ταυτόχρονα ελαττώνεται η μαγνητική αγωγιμότητα του σιδηροπυρήνα του, με αποτέλεσμα τη μείωση της δύναμης έλξης του κινητού οπλισμού και, τελικά, την ανεπιθύμητη άνοδο της τάσης της γεννήτριας. Για να αποφευχθούν αυτά τα προβλήματα, οι ρυθμιστές είναι εξοπλισμένοι με αντισταθμιστή θερμοκρασίας, ο οποίος τους κάνει να ρυθμίζουν λιγότερο σε θερμό περιβάλλον και περισσότερο σε ψυχρό. Τέσσερις είναι οι συνηθέστεροι τρόποι αντιστάθμισης στους ρυθμιστές επαφής: με αντισταθμιστική αντίσταση αρνητικού θερμικού συντελεστή σε σειρά με το πηνίο (η αντίστασή της μειώνεται όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, αντισταθμίζοντας την αύξηση της αντίστασης του πηνίου)· με ειδική περιέλιξη αντιστάθμισης, όπου μέρος του ίδιου του πηνίου αποτελείται από αγωγό αρνητικού θερμικού συντελεστή, ώστε η συνολική αντίσταση να παραμένει περίπου σταθερή· με διμεταλλικό έλασμα στήριξης του κινητού οπλισμού, που κάμπτεται με τη θερμότητα ώστε να χρειάζεται μικρότερη δύναμη/ρεύμα για να ανοίξουν οι επαφές· και με μαγνητική διακλάδωση, δηλαδή ένα έλασμα νικελιούχου σιδήρου παράλληλα στον πυρήνα, που μεταβάλλει κατάλληλα τη μαγνητική αγωγιμότητα με τη θερμοκρασία, αντισταθμίζοντας τη μείωση δύναμης του πηνίου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Η θερμότητα αυξάνει την αντίσταση του πηνίου/μειώνει τη μαγνητική αγωγιμότητα → ανεβάζει την τάση της γεννήτριας· αντισταθμίζεται με αντισταθμιστική αντίσταση, περιέλιξη αντιστάθμισης, διμεταλλικό έλασμα ή μαγνητική διακλάδωση

Πλεονεκτήματα ηλεκτρονικών ρυθμιστών IC

Ερώτηση: Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των αυτόματων ρυθμιστών ηλεκτρονικού τύπου (IC);

Απάντηση:

Στους ρυθμιστές IC οι μηχανικές επαφές και τα ηλεκτρομαγνητικά στοιχεία έχουν αντικατασταθεί με τρανζίστορς.
Από αυτό προκύπτουν τα πλεονεκτήματα: αξιοπιστία, χωρίς φθορά/απορρύθμιση, μικρό βάρος και όγκος, καλύτερη φόρτιση ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία, απλούστερες καλωδιώσεις.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι αυτόματοι ρυθμιστές ηλεκτρονικού τύπου (IC), με τρανζίστορς αντί για μηχανικές επαφές και ηλεκτρομαγνητικά στοιχεία, παρουσιάζουν πέντε βασικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τους απλούς (ηλεκτρομηχανικούς) ρυθμιστές επαφής: πρώτον, έχουν μεγαλύτερη αξιοπιστία λειτουργίας, επειδή δεν διαθέτουν κινούμενα μέρη που φθείρονται· δεύτερον, δεν φθείρονται ούτε απορρυθμίζονται εύκολα με τον καιρό· τρίτον, έχουν μικρότερο βάρος και όγκο· τέταρτον, επιτυγχάνουν καλύτερη φόρτιση της μπαταρίας, ανεξάρτητα από τις μεταβολές της θερμοκρασίας περιβάλλοντος· και πέμπτον, επιτρέπουν απλοποίηση στις καλωδιώσεις του συστήματος φόρτισης, αφού συνήθως ενσωματώνονται μέσα στον ίδιο τον εναλλακτήρα, πετυχαίνοντας έτσι και ταυτόχρονη ψύξη ρυθμιστή-εναλλακτήρα. Μειονέκτημά τους είναι η ευαισθησία σε υπερβολικά υψηλές τάσεις και θερμοκρασίες.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Μεγαλύτερη αξιοπιστία (χωρίς κινούμενα μέρη), δεν φθείρονται/απορρυθμίζονται εύκολα, μικρότερο βάρος/όγκος, καλύτερη φόρτιση ανεξάρτητα θερμοκρασίας, απλούστερη καλωδίωση (ενσωμάτωση+κοινή ψύξη)

Τρόποι εγκατάστασης αυτόματου ρυθμιστή σε γεννήτρια Ε.Ρ.

Ερώτηση: Με ποιους τρόπους μπορεί να εγκατασταθεί ο αυτόματος ρυθμιστής στη γεννήτρια Ε.Ρ.;

Απάντηση:

Το βιβλίο αναφέρει τρεις τρόπους εγκατάστασης των ρυθμιστών με τρανζίστορς.
Προσαρμοσμένοι στο σώμα του εναλλακτήρα, τοποθετημένοι πάνω στον εναλλακτήρα ή εγκατεστημένοι ξεχωριστά — σε κάθε περίπτωση απαιτείται καλή γείωση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι ρυθμιστές με τρανζίστορς μπορούν να εγκατασταθούν με τρεις διαφορετικούς τρόπους: πρώτον, προσαρμοσμένοι στο σώμα του εναλλακτήρα, κατά τρόπο που να προστατεύονται εξωτερικά — αυτή θεωρείται η καλύτερη λύση, αλλά απαιτεί σταθερότητα θερμοκρασίας· δεύτερον, τοποθετημένοι πάνω στον εναλλακτήρα, οπότε πρέπει ο σκελετός του ρυθμιστή και το κέλυφος του εναλλακτήρα να γειώνονται καλά, ενώ η σταθερότητα της θερμοκρασίας είναι επιθυμητή· και τρίτον, εγκατεστημένοι ξεχωριστά από τον εναλλακτήρα, σε κατάλληλη θέση, όπου ο εναλλακτήρας και ο ρυθμιστής πρέπει να γειώνονται καλά, διαφορετικά ο ρυθμιστής δεν θα λειτουργεί αποτελεσματικά και η τάση του εναλλακτήρα θα ξεπερνά την οριακή τιμή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Τρεις τρόποι: προσαρμοσμένος στο σώμα του εναλλακτήρα, τοποθετημένος πάνω στον εναλλακτήρα, ή εγκατεστημένος ξεχωριστά — με καλή γείωση ρυθμιστή και εναλλακτήρα

Παράγοντες ρύθμισης εξόδου από υπολογιστή

Ερώτηση: Ποιους παράγοντες λαμβάνουν υπόψη οι αυτόματοι ρυθμιστές που ελέγχονται από υπολογιστή, για να ρυθμίσουν την έξοδο της γεννήτριας Ε.Ρ.;

Απάντηση:

Στα σύγχρονα συστήματα η λειτουργία του ρυθμιστή τάσης ενσωματώνεται στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του κινητήρα.
Η μονάδα ρυθμίζει την τάση εξόδου αφού λάβει υπόψη την τάση του συσσωρευτή και τη θερμοκρασία του.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στα σύγχρονα συστήματα φόρτισης, η λειτουργία του ρυθμιστή τάσης είναι ενσωματωμένη στη λειτουργία της ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου του κινητήρα. Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, προκειμένου να ρυθμίσει την τάση εξόδου του εναλλακτήρα, λαμβάνει υπόψη της δύο παράγοντες: την τάση του συσσωρευτή και τη θερμοκρασία του συσσωρευτή. Όταν ο υπολογιστής αντιληφθεί ότι έχει επιτευχθεί η επιθυμητή τάση εξόδου, ρυθμίζει τη λειτουργία ενός τρανζίστορ-διακόπτη (από τη γειωμένη πλευρά του κυκλώματος πεδίου), ρυθμίζοντας ταυτόχρονα το ρεύμα του πεδίου και την τάση εξόδου του εναλλακτήρα, με τον ίδιο τρόπο που τη ρυθμίζει ο ηλεκτρονικός ρυθμιστής.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Την τάση και τη θερμοκρασία του συσσωρευτή — με βάση αυτά η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου ρυθμίζει το ρεύμα πεδίου μέσω τρανζίστορ-διακόπτη

Τρόποι ενημέρωσης οδηγού για βλάβη φόρτισης

Ερώτηση: Με ποιους τρόπους είναι δυνατόν να ενημερωθεί ο οδηγός για την αντικανονική λειτουργία του συστήματος φόρτισης;

Απάντηση:

Το βιβλίο αναφέρει τέσσερις βασικές μεθόδους πληροφόρησης του οδηγού για το σύστημα φόρτισης.
Ενδεικτική λυχνία, ηλεκτρονικός διακριβωτής τάσης, αμπερόμετρο και βολτόμετρο.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο οδηγός μπορεί να ενημερωθεί για την κατάσταση/αντικανονική λειτουργία του συστήματος φόρτισης με τέσσερις βασικές μεθόδους: με τη χρήση ενδεικτικής λυχνίας φόρτισης, η οποία ανάβει όταν υπάρχει διαφορά δυναμικού μεταξύ εξόδου εναλλακτήρα και συσσωρευτή (δηλαδή όταν η γεννήτρια δεν φορτίζει επαρκώς) και σβήνει όταν η φόρτιση είναι κανονική· με τη μέθοδο του ηλεκτρονικού διακριβωτή τάσης, όπου μια λυχνία ή LED, μέσω ενισχυτή με τρανζίστορ, ανάβει όταν η τάση πέσει κάτω από προκαθορισμένη τιμή· με τη χρήση αμπερομέτρου, το οποίο δείχνει άμεσα, με τη φορά της βελόνας, αν η μπαταρία φορτίζεται (θετική πλευρά) ή εκφορτίζεται (αρνητική πλευρά)· και με τη χρήση βολτόμετρου, το οποίο δείχνει αριθμητικά την τάση του κυκλώματος φόρτισης, επιτρέποντας στον οδηγό να διαπιστώσει άμεσα αν η τιμή βρίσκεται μέσα στα φυσιολογικά όρια (περίπου 13,2-15,2V).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ενδεικτική λυχνία φόρτισης, ηλεκτρονικός διακριβωτής τάσης (λυχνία/LED), αμπερόμετρο, βολτόμετρο

Ένδειξη ενδεικτικής λυχνίας ελεγχόμενης από ρελέ τάσης

Ερώτηση: Να σχεδιάσετε το ηλεκτρικό κύκλωμα της ενδεικτικής λυχνίας που ελέγχεται από ρελέ τάσης και να εξηγήσετε πότε ανάβει η λυχνία.

Απάντηση:

Κύκλωμα (σχήματα 8.17-8.19): η λυχνία φόρτισης συνδέεται μεταξύ του διακόπτη ανάφλεξης (συσσωρευτή) και του ακροδέκτη L του ρυθμιστή· το ρελέ τάσης (επαφές P0, P1, P2) τροφοδοτείται από τον ουδέτερο ακροδέκτη N του στάτη, ενώ ο ρυθμιστής τάσης ελέγχει το ρεύμα πεδίου μέσω του ακροδέκτη F.
Διακόπτης σε ΟΝ και σβηστός κινητήρας: δεν υπάρχει ουδέτερη τάση, το ρεύμα του συσσωρευτή περνά από τη λυχνία και αυτή ανάβει.
Κινητήρας σε λειτουργία: η ουδέτερη τάση ενεργοποιεί το ρελέ, η διαφορά δυναμικού στα άκρα της λυχνίας εξαφανίζεται και η λυχνία σβήνει· αν διακοπεί το πηνίο διέγερσης, η ουδέτερη τάση χάνεται και η λυχνία ανάβει.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κύκλωμα (σχήματα 8.17-8.19 του βιβλίου): ο εναλλακτήρας έχει τους ακροδέκτες N (ουδέτερο σημείο του στάτη), B (έξοδος), F (πεδίο) και E (γείωση), που συνδέονται με τους αντίστοιχους ακροδέκτες του ρυθμιστή. Ο ρυθμιστής περιλαμβάνει το ρυθμιστή τάσης (επαφές P0, P1, P2 και αντίσταση R), που ελέγχει το ρεύμα του πεδίου, και το ρελέ τάσης, του οποίου το πηνίο τροφοδοτείται από τον ακροδέκτη N. Η ενδεικτική λυχνία φόρτισης συνδέεται μεταξύ του διακόπτη ανάφλεξης (θετικό του συσσωρευτή) και του ακροδέκτη L του ρυθμιστή. Η λειτουργία της λυχνίας βασίζεται στη διαφορά δυναμικού ανάμεσα στην έξοδο του εναλλακτήρα και στο συσσωρευτή. Όταν ο διακόπτης ανάφλεξης είναι σε θέση ΟΝ και ο κινητήρας σταματημένος, ρεύμα από το συσσωρευτή ρέει στο ρότορα και διεγείρει το πηνίο του, ενώ ταυτόχρονα ρέει και στο προειδοποιητικό λαμπάκι της φόρτισης και το ανάβει. Όταν ο κινητήρας λειτουργεί με χαμηλές έως μεσαίες στροφές, παράγεται τάση στο πηνίο του στάτη και ουδέτερη τάση εφαρμόζεται στο ρελέ τάσης, οπότε η διαφορά δυναμικού στα άκρα της λάμπας εξαφανίζεται και το λαμπάκι σβήνει. Σε υψηλές στροφές, η προειδοποιητική λυχνία παραμένει σβηστή, επειδή παραμένει η ουδέτερη τάση. Αν όμως υπάρξει διακοπή του πηνίου διέγερσης, η ουδέτερη τάση εξαφανίζεται και η προειδοποιητική λυχνία ανάβει, ειδοποιώντας τον οδηγό για τη βλάβη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Λυχνία μεταξύ διακόπτη ανάφλεξης και ακροδέκτη L· ρελέ τάσης τροφοδοτούμενο από τον ουδέτερο ακροδέκτη N. Ανάβει με το κλειδί σε ΟΝ και σβηστό κινητήρα· σβήνει όταν εμφανιστεί ουδέτερη τάση· ξανανάβει αν διακοπεί το πηνίο διέγερσης

Ερμηνεία 17,4V στο βολτόμετρο ελέγχου

Ερώτηση: Τι συμπέρασμα προκύπτει για το σύστημα φόρτισης, όταν το βολτόμετρο ελέγχου δείχνει 17,4 V;

Απάντηση:

Με τον κινητήρα σε λειτουργία, το βολτόμετρο πρέπει να δείχνει από 13,2 V έως 15,2 V.
Τα 17,4 V είναι μεγαλύτερα από 15,2 V, άρα ο συσσωρευτής υπερφορτίζεται και το σύστημα πρέπει να ελεγχθεί.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η φυσιολογική περιοχή τιμών που πρέπει να δείχνει το βολτόμετρο με τον κινητήρα σε λειτουργία είναι 13,2V έως 15,2V. Μια ένδειξη 17,4V είναι σαφώς πολύ μεγαλύτερη από το ανώτατο φυσιολογικό όριο, οπότε το συμπέρασμα είναι ότι ο συσσωρευτής υπερφορτίζεται: το σύστημα φόρτισης παράγει υπερβολικά υψηλή τάση. Αυτό υποδηλώνει βλάβη στο σύστημα ρύθμισης της τάσης (π.χ. ελαττωματικό ρυθμιστή τάσης που δεν διακόπτει έγκαιρα το ρεύμα διέγερσης, ή προβληματική γείωση/καλωδίωση μεταξύ ρυθμιστή και γεννήτριας), η οποία πρέπει να διερευνηθεί και να διορθωθεί άμεσα, καθώς μια τόσο υψηλή τάση μπορεί να προκαλέσει βρασμό/καταστροφή του ηλεκτρολύτη της μπαταρίας και καταστροφή των υπόλοιπων ηλεκτρικών καταναλωτών του αυτοκινήτου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ο συσσωρευτής υπερφορτίζεται (τιμή πολύ πάνω από το φυσιολογικό όριο των 15,2V) — πιθανή βλάβη στο ρυθμιστή τάσης, χρειάζεται άμεσος έλεγχος

Ερμηνεία αρνητικής ένδειξης αμπερόμετρου

Ερώτηση: Τι συμπέρασμα προκύπτει για το σύστημα φόρτισης, όταν η βελόνα του αμπερόμετρου βρίσκεται στην περιοχή (-) ή D της κλίμακας;

Απάντηση:

Στην κλίμακα του αμπερομέτρου η δεξιά πλευρά (+ ή C) αντιστοιχεί σε φόρτιση και η αριστερή (- ή D) σε εκφόρτιση.
Βελόνα στην περιοχή (-) ή D σημαίνει ότι ο συσσωρευτής εκφορτίζεται, δηλαδή το σύστημα φόρτισης δεν λειτουργεί σωστά.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το αμπερόμετρο του αυτοκινήτου πρέπει, σε κανονική λειτουργία του συστήματος φόρτισης, να δείχνει σταθερά στη θετική πλευρά (+ ή C) της κλίμακας, ένδειξη ότι ρεύμα ρέει από τον εναλλακτήρα προς τη μπαταρία (η μπαταρία φορτίζεται). Όταν η βελόνα βρίσκεται στην αρνητική πλευρά (- ή D), αυτό σημαίνει ότι η ροή του ρεύματος έχει αντιστραφεί: η μπαταρία δεν φορτίζεται, αλλά αντίθετα εκφορτίζεται, δηλαδή παρέχει η ίδια ρεύμα προς τις καταναλώσεις (φώτα, όργανα κ.λπ.), χωρίς να αναπληρώνεται από τη γεννήτρια. Αυτό αποτελεί ένδειξη προβλήματος στο σύστημα φόρτισης (π.χ. ασθενής ή μη λειτουργικός εναλλακτήρας, σπασμένος/χαλαρός ιμάντας, βλάβη στο ρυθμιστή), το οποίο χρειάζεται να ελεγχθεί άμεσα, γιατί, αν συνεχιστεί, η μπαταρία θα αδειάσει τελείως.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Η μπαταρία δεν φορτίζεται αλλά εκφορτίζεται — πρόβλημα στο σύστημα φόρτισης (εναλλακτήρας/ιμάντας/ρυθμιστής), χρειάζεται έλεγχος

Αιτίες θορυβώδους λειτουργίας γεννήτριας Σ.Ρ.

Ερώτηση: Ποιες είναι οι αιτίες θορυβώδους λειτουργίας της γεννήτριας Σ.Ρ.;

Απάντηση:

Οι μηχανικές βλάβες εντοπίζονται στον ιμάντα, στην τροχαλία και στα έδρανα κύλισης (ρουλμάν), με κοινό σύμπτωμα το θόρυβο.
Ο χαρακτήρας του θορύβου («στρίγγλισμα», σφύριγμα, μεταλλικός χτύπος, «γλίστρημα») δείχνει την αιτία.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι βλάβες των μηχανικών μερών μιας γεννήτριας (Σ.Ρ. ή Ε.Ρ.) εντοπίζονται κυρίως στα έδρανα κύλισης (ρουλμάν) του ρότορα, στην τροχαλία και στον ιμάντα μετάδοσης της κίνησης, με κοινό σύμπτωμα τη θορυβώδη λειτουργία, ο ήχος της οποίας διαφέρει ανάλογα με την αιτία. Ένας οξύς θόρυβος που μοιάζει με «στρίγγλισμα» υποδηλώνει πρόβλημα στον ιμάντα — μπορεί να είναι γυαλισμένος, λαδωμένος, σπασμένος, ραγισμένος, ξεφτισμένος ή απλώς υγρασμένος από την υγρασία του περιβάλλοντος (στην τελευταία περίπτωση ο θόρυβος σταματά μόνος του όταν στεγνώσει)· μπορεί επίσης να οφείλεται σε αντικανονική τάνυση του ιμάντα ή σε γυάλισμα της τροχαλίας. Θόρυβος που οφείλεται στα έδρανα κύλισης (ρουλμάν) διαφοροποιείται ανάλογα με τη φθορά: σφύριγμα σε μικρή φθορά (που μπερδεύεται εύκολα με το «στρίγγλισμα» του ιμάντα) και μεταλλικός χτύπος σε προχωρημένη φθορά. Τέλος, το στράβωμα της τροχαλίας (από υπερθέρμανση, αντικανονικό σφίξιμο του ιμάντα ή μηχανική καταπόνηση) προκαλεί θόρυβο «γλιστρήματος», που επίσης μοιάζει με «στρίγγλισμα».

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ιμάντας (γυαλισμένος/λαδωμένος/σπασμένος/υγρός/κακή τάνυση), φθαρμένα έδρανα κύλισης (ρουλμάν) ρότορα, στραβή τροχαλία — κάθε αιτία με χαρακτηριστικό ήχο

Συνηθέστερες βλάβες γεννητριών Σ.Ρ.

Ερώτηση: Ποιες είναι οι πλέον συνηθέστερες βλάβες των γεννητριών Σ.Ρ.;

Απάντηση:

Το βιβλίο αναφέρει τέσσερις συνηθέστερες βλάβες των γεννητριών Σ.Ρ.
Φθορά ψηκτρών ή συλλέκτη, διακοπή ή βραχυκύκλωμα περιελίξεων, υπερθέρμανση, αντικανονική ή μηδενική τάση εξόδου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι συνηθέστερες βλάβες που παρουσιάζουν οι γεννήτριες συνεχούς ρεύματος είναι τέσσερις: η φθορά των ψηκτρών ή του συλλέκτη· η διακοπή ή το βραχυκύκλωμα των περιελίξεων· η υπερθέρμανση· και η αντικανονική ή μηδενική τάση εξόδου. Πριν προχωρήσουμε στους ηλεκτρικούς ελέγχους του κυκλώματος φόρτισης, εξετάζουμε πρώτα τη λειτουργική κατάσταση της γεννήτριας: ελέγχουμε τη φθορά του συλλέκτη, καθαρίζουμε τις εγκοπές του και γυαλίζουμε την επιφάνειά του, ελέγχουμε με δυναμόμετρο την τάση των ελατηρίων των ψηκτρών και διαμορφώνουμε την επιφάνεια επαφής των ψηκτρών.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Φθορά ψηκτρών/συλλέκτη, διακοπή ή βραχυκύκλωμα περιελίξεων, υπερθέρμανση, αντικανονική ή μηδενική τάση εξόδου

Διαδικασία ελέγχου Growler για βραχυκυκλωμένες σπείρες

Ερώτηση: Να περιγράψετε τη διαδικασία ελέγχου βραχυκυκλωμένων σπειρών στο τύμπανο, με την ειδική συσκευή «Growler».

Απάντηση:

Τοποθετούμε το τύμπανο στην ειδική συσκευή «Growler» και κρατάμε ένα λαμάκι παράλληλα πάνω στο τύμπανο.
Αν το λαμάκι αρχίσει να πάλλεται, κάτω από αυτό υπάρχουν βραχυκυκλωμένες σπείρες.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Για τον έλεγχο βραχυκυκλωμένων σπειρών στο τύμπανο (δρομέα) μιας γεννήτριας Σ.Ρ. απαιτείται η ειδική συσκευή «Growler». Η διαδικασία είναι η εξής: τοποθετούμε το τύμπανο στην ειδική συσκευή και, παράλληλα στο τύμπανο, κρατάμε ένα λεπτό μεταλλικό λαμάκι, μετακινώντας το κατά μήκος της επιφάνειάς του. Αν το λαμάκι αρχίσει να πάλλεται πάνω από κάποιο σημείο του τυμπάνου, αυτό σημαίνει ότι κάτω από αυτό, στο τύμπανο, υπάρχουν βραχυκυκλωμένες σπείρες.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Τοποθέτηση τυμπάνου στη συσκευή Growler και κράτημα λαμακιού παράλληλα στο τύμπανο — αν το λαμάκι πάλλεται σε κάποιο σημείο, εκεί από κάτω υπάρχουν βραχυκυκλωμένες σπείρες

Έλεγχοι πριν την αφαίρεση γεννήτριας Ε.Ρ.

Ερώτηση: Ποιους ελέγχους πρέπει να εκτελέσουμε, πριν προχωρήσουμε στην αφαίρεση της γεννήτριας Ε.Ρ.;

Απάντηση:

Πριν από τη λεπτομερή εξέταση ή την αφαίρεση, κάνουμε απλούς ελέγχους για να αποφύγουμε άσκοπη ταλαιπωρία και λάθος διάγνωση.
Ελέγχουμε συσσωρευτή, ιμάντα, τροχαλίες, ηλεκτρικές συνδέσεις, γειώσεις, ασφάλειες και συμπτώματα χαμηλής φόρτισης ή υπερφόρτισης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πριν προχωρήσουμε στην αφαίρεση της γεννήτριας Ε.Ρ. (εναλλακτήρα) για λεπτομερή εξέταση, πρέπει να εκτελέσουμε επτά προκαταρκτικούς ελέγχους, τόσο για να αποφύγουμε άσκοπη ταλαιπωρία όσο και για να διασφαλίσουμε την ορθότητα της διάγνωσης: πρώτον, ελέγχουμε πλήρως την κατάσταση του συσσωρευτή· δεύτερον, ελέγχουμε την κατάσταση και το τέντωμα (τάνυση) του ιμάντα κίνησης· τρίτον, ελέγχουμε οπτικά την κατάσταση των τροχαλιών· τέταρτον, ελέγχουμε την ποιότητα των ηλεκτρικών συνδέσεων στον εναλλακτήρα και στο ρυθμιστή· πέμπτον, ελέγχουμε την ποιότητα σύνδεσης των γειώσεων· έκτον, ελέγχουμε τις ασφάλειες του κυκλώματος φόρτισης· και έβδομον, ελέγχουμε την ύπαρξη συμπτωμάτων χαμηλής φόρτισης ή υπερφόρτισης του συσσωρευτή. Μόνο αφού αποκλείσουμε αυτά τα απλά, εξωτερικά αίτια, προχωρούμε σε λεπτομερέστερους ελέγχους ή στην αφαίρεση της γεννήτριας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κατάσταση συσσωρευτή, κατάσταση/τάνυση ιμάντα, οπτικός έλεγχος τροχαλιών, ηλεκτρικές συνδέσεις εναλλακτήρα/ρυθμιστή, συνδέσεις γειώσεων, ασφάλειες, συμπτώματα χαμηλής/υπερφόρτισης

Έλεγχος τάσης εξόδου γεννήτριας Ε.Ρ.

Ερώτηση: Για ποιο σκοπό και με ποιο τρόπο γίνεται ο έλεγχος της τάσης εξόδου της γεννήτριας Ε.Ρ.;

Απάντηση:

Σκοπός: ο έλεγχος μάς δηλώνει ακριβώς την τάση με την οποία φορτίζεται ο συσσωρευτής.
Βολτόμετρο στους πόλους του συσσωρευτή και στροφόμετρο· καταγράφουμε την τάση με σβηστό κινητήρα και ξανά στις 2000 RPM.
Η τάση πρέπει να είναι 13,6-14,7 V και τουλάχιστον 0,5 V μεγαλύτερη από την τάση με σβηστό κινητήρα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο έλεγχος της τάσης εξόδου της γεννήτριας Ε.Ρ. (εναλλακτήρα) κρίνεται απαραίτητος γιατί μας δηλώνει ακριβώς την τάση με την οποία φορτίζεται ο συσσωρευτής, δηλαδή αν το σύστημα φόρτισης λειτουργεί σωστά ή όχι. Ο έλεγχος γίνεται ως εξής: συνδέουμε ένα βολτόμετρο στους πόλους του συσσωρευτή, προσέχοντας την πολικότητα (κόκκινος ακροδέκτης στο θετικό, μαύρος στο αρνητικό), και ένα στροφόμετρο στο κύκλωμα (π.χ. στο πολλαπλασιαστή και τη γείωση). Με σβηστό τον κινητήρα, καταγράφουμε την ένδειξη του βολτόμετρου. Στη συνέχεια, θέτουμε σε λειτουργία τον κινητήρα και αυξάνουμε σταδιακά τις στροφές του μέχρι περίπου τις 2.000 RPM, παρατηρώντας τις νέες ενδείξεις του βολτόμετρου, οι οποίες, για ικανοποιητική λειτουργία, πρέπει να κυμαίνονται μεταξύ 13,6 και 14,7 V. Επιπλέον, ελέγχεται αν υπήρξε αύξηση τουλάχιστον 0,5V σε σχέση με την τιμή που είχε μετρηθεί με σβηστό κινητήρα· αν υπάρχει αυτή η αύξηση, το σύστημα λειτουργεί κανονικά, διαφορετικά χρειάζονται περαιτέρω έλεγχοι.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σκοπός: να διαπιστωθεί η τάση φόρτισης του συσσωρευτή. Τρόπος: βολτόμετρο στους πόλους μπαταρίας, σβηστός κινητήρας→2.000 RPM, ένδειξη πρέπει να είναι 13,6-14,7V με αύξηση τουλάχιστον 0,5V από την αρχική

Έλεγχος διόδου με ωμόμετρο

Ερώτηση: Ποιες ενδείξεις πρέπει να λάβουμε στο ωμόμετρο κατά τον έλεγχο μιας διόδου για να θεωρήσουμε ότι λειτουργεί κανονικά;

Απάντηση:

Μετράμε την αντίσταση της διόδου με το ωμόμετρο και έπειτα αντιστρέφουμε τους ακροδέκτες και ξαναμετράμε.
Καλή δίοδος: υψηλή αντίσταση στη μία σύνδεση και χαμηλή στην άλλη· αν και οι δύο είναι υψηλές έχει διακοπή, αν και οι δύο είναι χαμηλές είναι βραχυκυκλωμένη.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Για τον έλεγχο μιας διόδου με ωμόμετρο, συνδέουμε τους δύο ακροδέκτες του οργάνου στο σώμα της διόδου και στον κεντρικό αγωγό της, διαβάζουμε την ένδειξη, και στη συνέχεια αντιστρέφουμε τη σύνδεση των ακροδεκτών, διαβάζοντας ξανά τη μέτρηση. Για να θεωρηθεί ότι η δίοδος βρίσκεται σε καλή κατάσταση, θα πρέπει, κατά τη μία σύνδεση, να παρουσιάζει αρκετά υψηλή αντίσταση (πρακτικά μη αγώγιμη κατεύθυνση) και, κατά την αντίστροφη σύνδεση, χαμηλή αντίσταση (αγώγιμη κατεύθυνση) — αυτή η ασυμμετρία στις δύο μετρήσεις είναι ακριβώς η αναμενόμενη συμπεριφορά μιας υγιούς διόδου, που άγει μόνο προς τη μία κατεύθυνση. Αν αντίθετα και οι δύο μετρήσεις δείξουν υψηλή αντίσταση, η δίοδος έχει διακοπή (είναι «κομμένη») και πρέπει να αντικατασταθεί· αν και οι δύο μετρήσεις δείξουν χαμηλή αντίσταση, η δίοδος είναι βραχυκυκλωμένη και πρέπει επίσης να αντικατασταθεί.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Μία σύνδεση με υψηλή αντίσταση και η αντίστροφη με χαμηλή = καλή δίοδος. Και οι δύο υψηλές = διακοπή (κομμένη). Και οι δύο χαμηλές = βραχυκυκλωμένη

Έλεγχοι στάτη εναλλακτήρα

Ερώτηση: Να ονομάσετε τους ελέγχους που γίνονται στο στάτη και να περιγράψετε τη διαδικασία τους.

Απάντηση:

Στο στάτη γίνονται δύο έλεγχοι: έλεγχος μόνωσης και έλεγχος συνέχειας του τυλίγματος.
Μόνωση: ωμόμετρο μεταξύ άκρων τυλιγμάτων και πυρήνα, ένδειξη ∞ και στις τρεις συνδέσεις. Συνέχεια: ωμόμετρο κατά ζεύγη στις άκρες των τυλιγμάτων, τιμές εντός προδιαγραφών.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στο στάτη ενός εναλλακτήρα εκτελούνται δύο βασικοί έλεγχοι: ο έλεγχος μόνωσης και ο έλεγχος συνέχειας του τυλίγματος. Στον έλεγχο μόνωσης, συνδέουμε τους ακροδέκτες ενός ωμόμετρου στα άκρα των τυλιγμάτων του στάτη και στο μεταλλικό τους περίβλημα (πυρήνα)· το ωμόμετρο θα πρέπει να δείχνει άπειρο (∞) και στις τρεις συνδέσεις (μία για κάθε φάση/τύλιγμα). Αν η ένδειξη είναι μικρότερη από άπειρο σε κάποιο τύλιγμα, ο στάτης παρουσιάζει βραχυκύκλωμα (διαρροή ρεύματος προς το σώμα) και πρέπει να αντικατασταθεί. Στον έλεγχο συνέχειας του τυλίγματος, συνδέουμε τους ακροδέκτες δοκιμής του ωμόμετρου κατά ζεύγη στις άκρες των τυλιγμάτων (φάσεων), για να διαπιστώσουμε αν υπάρχει διακοπή στο τύλιγμα, βραχυκύκλωμα ανάμεσα στις σπείρες, ή βραχυκύκλωμα με τη γείωση· σε όλες τις συνδέσεις, οι τιμές αντίστασης θα πρέπει να βρίσκονται μέσα στα όρια που προδιαγράφει ο κατασκευαστής. Αν σε κάποιο ελεγχόμενο ζεύγος εμφανιστεί ένδειξη άπειρο (∞), αυτό σημαίνει διακοπή τυλίγματος και ο στάτης πρέπει να αντικατασταθεί.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Έλεγχος μόνωσης (ωμόμετρο μεταξύ τυλιγμάτων και πυρήνα, ένδειξη ∞ σε όλες τις φάσεις) και έλεγχος συνέχειας τυλίγματος (ωμόμετρο κατά ζεύγη, τιμές εντός προδιαγραφών — ένδειξη ∞ σημαίνει διακοπή)

Συμπεράσματα από παλμογράφημα εναλλακτήρα

Ερώτηση: Ποια συμπεράσματα προκύπτουν από τον έλεγχο του εναλλακτήρα σε παλμογράφο;

Απάντηση:

Ο παλμογράφος εξετάζει τις διόδους και το τύλιγμα του στάτη όταν ο εναλλακτήρας δίνει την πλήρη έξοδό του.
Συγκρίνουμε το παλμογράφημα με το κανονικό: διακρίνονται διακοπή διόδου, βραχυκυκλωμένη δίοδος και υψηλή αντίσταση, βλάβες που μπορεί να μη φανούν με αμπερόμετρο ή βολτόμετρο.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο έλεγχος του εναλλακτήρα με παλμογράφο έχει σκοπό την εξέταση των διόδων και του τυλίγματος του στάτη, ώστε να βεβαιωθεί η σωστή τους λειτουργία, όταν ο εναλλακτήρας παρέχει την πλήρη έξοδό του (οπότε κάθε δίοδος οφείλει να είναι αγώγιμη σε ρεύμα, όπως πρέπει). Συγκρίνοντας το παλμογράφημα που καταγράφεται με το κανονικό (ορθή κυματομορφή ανορθωμένης τάσης χωρίς φορτίο) και με τυπικά ελαττωματικά παλμογραφήματα, μπορούμε να διαγνώσουμε συγκεκριμένα προβλήματα: διακοπή σε μία δίοδο, βραχυκυκλωμένη δίοδο, ή υψηλή αντίσταση κάποιου στοιχείου του κυκλώματος — κάθε τέτοιο πρόβλημα παράγει μια χαρακτηριστική, διαφορετική παραμόρφωση στην κυματομορφή. Το σημαντικό συμπέρασμα είναι ότι, αν έστω και μία δίοδος δεν άγει σωστά, αυτό επιφέρει στο κύκλωμα ένα πρόσθετο φορτίο που μπορεί να περάσει εντελώς απαρατήρητο από απλούς ελέγχους με αμπερόμετρο ή βολτόμετρο — γι' αυτό κρίνεται απαραίτητος ο έλεγχος με παλμογράφο για ασφαλή διάγνωση. Επίσης προκύπτει ότι μια βραχυκυκλωμένη δίοδος επιδρά περισσότερο αρνητικά στην έξοδο απ' ό,τι μια απλά «ανοιχτή» (κομμένη) δίοδος, γιατί δεν μειώνει μόνο την έξοδο αλλά αντιστέκεται και στον επόμενο παλμό, αφήνοντας ρεύμα να περάσει ανάστροφα μέσα στην περιέλιξη που έχει τη βλάβη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Επιτρέπει τη διάγνωση διακοπής/βραχυκυκλώματος/υψηλής αντίστασης σε δίοδο μέσω χαρακτηριστικής παραμόρφωσης της κυματομορφής, ακόμη και όταν το πρόβλημα δεν φαίνεται με απλό αμπερόμετρο/βολτόμετρο· μια βραχυκυκλωμένη δίοδος βλάπτει την έξοδο περισσότερο από μια ανοιχτή

Κύκλωμα ρυθμιστή τάσης διπλής επαφής

Ερώτηση: Να σχεδιάσετε και να εξηγήσετε το κύκλωμα του ρυθμιστή τάσης διπλής επαφής.

Απάντηση:

Κύκλωμα (σχήματα 8.4-8.6): το τύλιγμα διέγερσης της γεννήτριας συνδέεται σε σειρά με την αντίσταση R1· οι επαφές Κ1-Κ2 βραχυκυκλώνουν την R1, ενώ οι επαφές Κ3-Κ4 βραχυκυκλώνουν το ίδιο το τύλιγμα διέγερσης. Ο βραχίονας των επαφών ελέγχεται από τον ηλεκτρομαγνήτη του ρυθμιστή, που τροφοδοτείται από την τάση της γεννήτριας.
Κανονική λειτουργία: οι επαφές Κ1-Κ2 ανοιγοκλείνουν και παρεμβάλλουν ή βραχυκυκλώνουν την R1, όπως στο ρυθμιστή απλής επαφής.
Πολύ υψηλές στροφές: ο βραχίονας κλείνει τις επαφές Κ3-Κ4, το τύλιγμα διέγερσης βραχυκυκλώνεται και η τάση πέφτει πιο γρήγορα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κύκλωμα (σχήματα 8.4, 8.5 και 8.6 του βιβλίου): το τύλιγμα διέγερσης (F) της γεννήτριας συνδέεται σε σειρά με την αντίσταση ρύθμισης R1. Οι επαφές Κ1-Κ2 βρίσκονται παράλληλα στην R1 και τη βραχυκυκλώνουν όταν είναι κλειστές, ενώ το δεύτερο ζεύγος επαφών, Κ3-Κ4, συνδέεται έτσι, ώστε όταν κλείνει να βραχυκυκλώνει το ίδιο το τύλιγμα διέγερσης. Η κινητή επαφή βρίσκεται πάνω σε βραχίονα, που συγκρατείται με ελατήριο και έλκεται από τον ηλεκτρομαγνήτη του ρυθμιστή, το πηνίο του οποίου τροφοδοτείται από την τάση της γεννήτριας. Λειτουργία: σε χαμηλές στροφές η τάση είναι χαμηλή, οι επαφές Κ1-Κ2 είναι κλειστές και το τύλιγμα διέγερσης συνδέεται κατευθείαν στους πόλους της γεννήτριας. Όταν η τάση φτάσει την τιμή ρύθμισης, ο ηλεκτρομαγνήτης έλκει το βραχίονα, οι επαφές Κ1-Κ2 ανοίγουν και παρεμβάλλεται η R1, που μειώνει το ρεύμα διέγερσης και την τάση εξόδου· όταν η τάση πέσει, οι επαφές ξανακλείνουν και ο κύκλος επαναλαμβάνεται, όπως στο ρυθμιστή απλής επαφής. Όταν οι στροφές αυξηθούν πάρα πολύ, ο βραχίονας έλκεται περισσότερο και κλείνει τις επαφές Κ3-Κ4, οι οποίες βραχυκυκλώνουν το τύλιγμα διέγερσης, ώστε η τάση να πέφτει πιο γρήγορα. Στον αντίστοιχο ρυθμιστή δύο επαφών για εναλλακτήρα (σχήμα 8.10), η επαφή χαμηλής ταχύτητας (Κ1) λειτουργεί όπως στο ρυθμιστή μιας επαφής και, στις υψηλές στροφές, ο βραχίονας πατά στην επαφή υψηλής ταχύτητας (Κ2) και το ρεύμα του πεδίου σταματά να ρέει· η αντίσταση R μπορεί έτσι να είναι μικρότερη, με μικρότερο σπινθηρισμό και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των επαφών, ενώ μειονέκτημα είναι η πτώση τάσης λόγω υστέρησης όταν ο βραχίονας μετακινείται από την επαφή υψηλής στην επαφή χαμηλής ταχύτητας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κύκλωμα: R1 σε σειρά με το τύλιγμα διέγερσης, επαφές Κ1-Κ2 παράλληλα στην R1, επαφές Κ3-Κ4 που βραχυκυκλώνουν το τύλιγμα διέγερσης. Κ1-Κ2: κανονική ρύθμιση με παρεμβολή της R1· Κ3-Κ4: ταχύτερη πτώση της τάσης όταν οι στροφές αυξηθούν πάρα πολύ

Κύκλωμα αυτόματου διακόπτη αντεπιστροφής

Ερώτηση: Να σχεδιάσετε το ηλεκτρικό κύκλωμα του αυτόματου διακόπτη αντεπιστροφής.

Απάντηση:

Σχεδιάζουμε έναν πυρήνα μαλακού σιδήρου με δύο τυλίγματα: το τύλιγμα τάσης (λεπτό σύρμα), συνδεδεμένο παράλληλα στη γεννήτρια, και το τύλιγμα έντασης (χοντρό σύρμα), συνδεδεμένο σε σειρά με τη γεννήτρια (σχήμα 8.6, τμήμα αυτόματης διακοπής).
Πάνω από τον πυρήνα σχεδιάζουμε αρθρωμένο βραχίονα με κινητή επαφή, που κρατιέται ανοικτή με ελατήριο, απέναντι σε σταθερή επαφή στην οποία καταλήγει το τύλιγμα έντασης· από εκεί το κύκλωμα συνεχίζει προς το συσσωρευτή (ακροδέκτης B).
Εξηγούμε: όταν η τάση της γεννήτριας ξεπεράσει την τάση του συσσωρευτή οι επαφές κλείνουν και ο συσσωρευτής φορτίζεται· όταν πέσει κάτω από αυτήν, το αντίστροφο ρεύμα στο τύλιγμα έντασης εξουδετερώνει το πεδίο και οι επαφές ανοίγουν.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κύκλωμα (σχήμα 8.6 του βιβλίου, τμήμα αυτόματης διακοπής): ο αυτόματος διακόπτης αντεπιστροφής αποτελείται από έναν πυρήνα μαλακού σιδήρου με δύο τυλίγματα: ένα τύλιγμα από λεπτό σύρμα συνδεδεμένο παράλληλα στη γεννήτρια (παράλληλο τύλιγμα ή τύλιγμα τάσης) και ένα τύλιγμα από χοντρό σύρμα συνδεδεμένο σε σειρά με τη γεννήτρια (τύλιγμα σειράς ή τύλιγμα έντασης). Πάνω από τον πυρήνα υπάρχει βραχίονας αρθρωμένος στο μαγνητικό ζύγωμα, με κινητή επαφή στην ελεύθερη άκρη του, απέναντι σε σταθερή επαφή στην οποία καταλήγει το τύλιγμα έντασης· από την επαφή το κύκλωμα συνεχίζει προς το συσσωρευτή. Ένα ελατήριο στο αρθρωμένο άκρο του βραχίονα κρατά τις επαφές ανοικτές. Λειτουργία: με σβηστό κινητήρα οι επαφές είναι ανοικτές και δεν υπάρχει ροή ρεύματος από το συσσωρευτή προς τη γεννήτρια. Όταν οι στροφές αυξηθούν και η τάση της γεννήτριας ξεπεράσει την τάση του συσσωρευτή, το τύλιγμα τάσης έλκει το βραχίονα, οι επαφές κλείνουν και ο συσσωρευτής φορτίζεται· το ρεύμα φόρτισης περνά και από το τύλιγμα έντασης με την ίδια φορά, ενισχύοντας την έλξη. Όταν οι στροφές πέσουν και η τάση της γεννήτριας γίνει χαμηλότερη από την τάση του συσσωρευτή, ρεύμα αντίθετης φοράς διαρρέει το τύλιγμα έντασης, δημιουργεί αντίρροπο πεδίο που εξουδετερώνει το πεδίο του τυλίγματος τάσης, και το ελατήριο ανοίγει τις επαφές, διακόπτοντας την εκφόρτιση του συσσωρευτή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Πυρήνας με τύλιγμα τάσης (λεπτό σύρμα, παράλληλα στη γεννήτρια) και τύλιγμα έντασης (χοντρό σύρμα, σε σειρά)· αρθρωμένος βραχίονας με επαφή που κρατιέται ανοικτή με ελατήριο· οι επαφές κλείνουν όταν η τάση της γεννήτριας ξεπεράσει την τάση του συσσωρευτή και ανοίγουν με το αντίστροφο ρεύμα