Λύσεις — Παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας (σελ. 224) – ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας

Λύσεις στις 12 ερωτήσεις του κεφαλαίου: αρχή λειτουργίας γεννητριών Σ.Ρ./Ε.Ρ., δυναμό, εναλλακτήρας, κρυσταλλοδίοδοι, τριφασικό ρεύμα, ανορθωτική γέφυρα, λόγοι χρήσης εναλλακτήρα.

Αρχή λειτουργίας γεννήτριας

Ερώτηση: Ποια είναι η αρχή λειτουργίας της γεννήτριας;

Απάντηση:

• Ξεκινάμε από το φαινόμενο της επαγωγής: αγωγός που κινείται μέσα σε μαγνητικό πεδίο και κόβει τις μαγνητικές γραμμές αναπτύσσει στα άκρα του διαφορά δυναμικού.
• Το ίδιο ισχύει αν αντί για αγωγό περιστρέψουμε πλαίσιο (πηνίο) μέσα στο πεδίο ή αν κρατήσουμε ακίνητο το πηνίο και περιστρέψουμε το μαγνητικό πεδίο.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η αρχή λειτουργίας κάθε γεννήτριας στηρίζεται στο φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής: αν σε έναν αγωγό που βρίσκεται μέσα σε μαγνητικό πεδίο δώσουμε κίνηση, με τρόπο ώστε αυτός να κόβει τις μαγνητικές γραμμές του πεδίου, τότε στα άκρα του αγωγού αναπτύσσεται μια διαφορά δυναμικού (τάση). Το ίδιο φαινόμενο και αποτέλεσμα προκύπτει και αν, αντί για έναν απλό αγωγό, περιστρέψουμε ένα πλαίσιο (πηνίο) μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο. Στην πράξη, ή περιστρέφουμε τον αγωγό/πηνίο μέσα σε ακίνητο μαγνητικό πεδίο (όπως στο δυναμό) ή κρατάμε ακίνητο τον αγωγό/πηνίο και περιστρέφουμε το μαγνητικό πεδίο (όπως στον εναλλακτήρα) — και στις δύο περιπτώσεις, στο στρεφόμενο πλαίσιο ή στο ακίνητο πηνίο αναπτύσσεται εναλλασσόμενη ημιτονοειδής τάση εξ επαγωγής.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή: όταν αγωγός (ή μαγνητικό πεδίο) κινείται έτσι ώστε ο αγωγός να κόβει τις μαγνητικές γραμμές, αναπτύσσεται τάση στα άκρα του

Μεγέθη από τα οποία εξαρτάται η παραγόμενη τάση

Ερώτηση: Από ποια μεγέθη εξαρτάται το μέγεθος της παραγόμενης τάσης;

Απάντηση:

• Από την ενότητα 7.2: η διαφορά δυναμικού που αναπτύσσεται είναι ανάλογη της ταχύτητας κίνησης του πλαισίου (των στροφών της γεννήτριας).
• Είναι επίσης ανάλογη της έντασης του μαγνητικού πεδίου, δηλαδή του ρεύματος διέγερσης των ηλεκτρομαγνητών.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η διαφορά δυναμικού (τάση) που αναπτύσσεται σε μια γεννήτρια είναι ανάλογη δύο βασικών μεγεθών: πρώτον, της ταχύτητας κίνησης του πλαισίου/αγωγού, δηλαδή των στροφών περιστροφής της γεννήτριας — όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα περιστροφής, τόσο μεγαλύτερη είναι η παραγόμενη τάση· και δεύτερον, της έντασης του μαγνητικού πεδίου μέσα στο οποίο γίνεται η κίνηση/περιστροφή — όσο ισχυρότερο είναι το μαγνητικό πεδίο (π.χ. μεγαλύτερο ρεύμα διέγερσης στους ηλεκτρομαγνήτες), τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση που αναπτύσσεται.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Από την ταχύτητα περιστροφής της γεννήτριας και από την ένταση του μαγνητικού πεδίου (ρεύμα διέγερσης)

Ρόλος δακτυλιδιών και ψηκτρών

Ερώτηση: Ποιος ο ρόλος των δακτυλιδιών και των εφαπτόμενων σ' αυτά ψηκτρών;

Απάντηση:

• Στο στρεφόμενο πλαίσιο παράγεται Ε.Ρ., το οποίο πρέπει να φτάσει στο ακίνητο εξωτερικό κύκλωμα.
• Τα δύο δακτυλίδια περιστρέφονται μαζί με το πλαίσιο και οι ακίνητες ψήκτρες που εφάπτονται σε αυτά παραλαμβάνουν το Ε.Ρ. προς το εξωτερικό κύκλωμα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στο στρεφόμενο πλαίσιο μιας γεννήτριας, το εναλλασσόμενο ρεύμα (Ε.Ρ.) που παράγεται στα άκρα του πρέπει να μεταφερθεί προς το εξωτερικό (ακίνητο) κύκλωμα, χωρίς όμως να μπλέκονται τα καλώδια, αφού το πλαίσιο περιστρέφεται συνεχώς. Αυτό επιτυγχάνεται με δύο περιστρεφόμενα δακτυλίδια, τα οποία είναι στερεωμένα στον άξονα του πλαισίου/δρομέα και γυρίζουν μαζί του, με το καθένα συνδεδεμένο μόνιμα με το ένα άκρο του πλαισίου. Πάνω σε αυτά τα δακτυλίδια εφάπτονται δύο ακίνητες ψήκτρες (καρβουνάκια), οι οποίες μεταφέρουν το ρεύμα από τα περιστρεφόμενα δακτυλίδια προς το ακίνητο εξωτερικό κύκλωμα. Έτσι, μέσω δακτυλιδιών και ψηκτρών, «παίρνουμε» προς τα έξω το εναλλασσόμενο ρεύμα (Ε.Ρ.) που παράγεται στο περιστρεφόμενο πλαίσιο, διατηρώντας τη διηνεκή ηλεκτρική επαφή παρά την περιστροφή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Μεταφέρουν το παραγόμενο ρεύμα από το περιστρεφόμενο πλαίσιο στο ακίνητο εξωτερικό κύκλωμα, ως εναλλασσόμενο ρεύμα (Ε.Ρ.)

Τι εξυπηρετεί ο συλλέκτης

Ερώτηση: Τι εξυπηρετεί ο συλλέκτης;

Απάντηση:

• Στη γεννήτρια Σ.Ρ. τα άκρα του πλαισίου δεν καταλήγουν σε δακτυλίδια, αλλά σε τομείς ενός δακτυλιδιού: αυτός ο μηχανισμός είναι ο συλλέκτης.
• Ο συλλέκτης αναστρέφει τις συνδέσεις με το εξωτερικό κύκλωμα, ώστε το παρεχόμενο ρεύμα να ακολουθεί πάντα την ίδια διεύθυνση (συνεχές ρεύμα).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο συλλέκτης, στη θέση των απλών δακτυλιδιών, αποτελείται από τομείς ενός δακτυλιδιού (π.χ. δύο τομείς σε μια απλή γεννήτρια Σ.Ρ.), μονωμένους μεταξύ τους. Ο σκοπός του είναι να αναστρέφει αυτόματα τις συνδέσεις του περιστρεφόμενου πλαισίου με το εξωτερικό ακίνητο κύκλωμα, ακριβώς τη στιγμή που το ρεύμα στο πλαίσιο αλλάζει φορά (κάθε μισή περιστροφή), έτσι ώστε το ρεύμα που τελικά παραλαμβάνεται από τις ψήκτρες προς το εξωτερικό κύκλωμα να έχει πάντα την ίδια διεύθυνση/φορά, δηλαδή να είναι συνεχές ρεύμα (Σ.Ρ.), αντί για εναλλασσόμενο. Με άλλα λόγια, ο συλλέκτης λειτουργεί ως μηχανικός ανορθωτής, μετατρέποντας το εγγενώς εναλλασσόμενο ρεύμα του περιστρεφόμενου πλαισίου σε συνεχές ρεύμα στην έξοδο της γεννήτριας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Μετατρέπει (ανορθώνει μηχανικά) το εγγενώς εναλλασσόμενο ρεύμα του περιστρεφόμενου πλαισίου σε συνεχές ρεύμα, αναστρέφοντας τις συνδέσεις με το εξωτερικό κύκλωμα

Ελάχιστη απαιτούμενη ισχύς γεννήτριας

Ερώτηση: Από ποιους παράγοντες καθορίζεται η ελάχιστη απαιτούμενη ισχύς μιας γεννήτριας;

Απάντηση:

• Η γεννήτρια παίρνει τις ελάχιστες στροφές όταν ο κινητήρας λειτουργεί στο ρελαντί· τότε η τάση της δεν μπορεί να ξεπεράσει ορισμένα όρια.
• Άρα η ελάχιστη ισχύς της πρέπει να καλύπτει τουλάχιστον το άθροισμα των απαιτήσεων σε ισχύ των βασικών καταναλωτών: σύστημα ανάφλεξης, φώτα πορείας και όργανα, προβολείς κ.λπ.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ελάχιστη απαιτούμενη ισχύς μιας γεννήτριας αυτοκινήτου καθορίζεται από το άθροισμα των απαιτήσεων σε ηλεκτρική ισχύ όλων των βασικών καταναλωτών του οχήματος, οι οποίοι πρέπει να τροφοδοτούνται ικανοποιητικά ακόμη και στις ελάχιστες στροφές λειτουργίας του κινητήρα (στο ρελαντί), όπου η γεννήτρια δίνει τη χαμηλότερη δυνατή τάση/ισχύ, όσο κι αν αυξηθεί το ρεύμα διέγερσής της. Στους βασικούς αυτούς καταναλωτές περιλαμβάνονται: το σύστημα ανάφλεξης, τα φώτα πορείας, τα όργανα του ταμπλό και οι προβολείς, καθώς και άλλοι βασικοί καταναλωτές του αυτοκινήτου. Η γεννήτρια πρέπει να μπορεί να ανταποκριθεί ικανοποιητικά σε αυτές τις απαιτήσεις ακόμη και σε καταστάσεις έντονης κυκλοφοριακής συμφόρησης (π.χ. στις μεγαλουπόλεις), όπου ο κινητήρας παραμένει συχνά σε χαμηλές στροφές για μεγάλα χρονικά διαστήματα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Από το άθροισμα των απαιτήσεων ισχύος των βασικών καταναλωτών (ανάφλεξη, φώτα πορείας, όργανα, προβολείς κ.λπ.), που πρέπει να καλύπτονται ακόμη και στο ρελαντί

Ηλεκτρονικό στοιχείο μετατροπής Ε.Ρ. σε Σ.Ρ.

Ερώτηση: Με ποιο ηλεκτρονικό στοιχείο γίνεται η μετατροπή του Ε.Ρ. σε Σ.Ρ.; Να επεξηγήσετε τη συμπεριφορά του, να δώσετε το σύμβολό του.

Απάντηση:

• Η μετατροπή του Ε.Ρ. σε Σ.Ρ. (ανόρθωση) γίνεται με κρυσταλλοδιόδους («επαφές Ρ-Ν»).
• Η δίοδος άγει όταν το θετικό της πηγής συνδέεται στο «Ρ» και το αρνητικό στο «Ν» (ορθή πόλωση) και δεν άγει σε ανάστροφη πόλωση.
• Το σύμβολό της είναι ένα τρίγωνο (άνοδος, πλευρά «Ρ») που δείχνει προς μια κάθετη γραμμή (κάθοδος, πλευρά «Ν»).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η μετατροπή του εναλλασσόμενου ρεύματος (Ε.Ρ.) σε συνεχές (Σ.Ρ.), δηλαδή η ανόρθωση, γίνεται με τη χρήση κρυσταλλοδιόδων, δηλαδή διόδων ημιαγωγού (γνωστές και ως «επαφές Ρ-Ν»). Μια κρυσταλλοδίοδος προκύπτει όταν ένας ημιαγωγός τύπου «Ρ» και ένας τύπου «Ν» έρθουν σε επαφή μεταξύ τους. Η συμπεριφορά της είναι μονόδρομη, σαν ένα είδος ανορθωτή: η επαφή Ρ-Ν είναι αγώγιμη (επιτρέπει τη διέλευση ρεύματος) μόνο όταν στον ακροδέκτη της πρόσμιξης «Ρ» συνδέσουμε τον θετικό πόλο της πηγής και στον ακροδέκτη της πρόσμιξης «Ν» τον αρνητικό πόλο — αυτή η σύνδεση λέγεται «ορθή πόλωση». Αν η δίοδος συνδεθεί ανάστροφα («ανάστροφη πόλωση»), δεν επιτρέπει τη διέλευση ρεύματος. Χάρη σε αυτή τη συμπεριφορά, με μία δίοδο (ανόρθωση μισού κύματος) ή με γέφυρα κρυσταλλοδιόδων (ανόρθωση πλήρους κύματος), το εναλλασσόμενο ρεύμα μετατρέπεται σε συνεχές, κατάλληλο για τη φόρτιση του συσσωρευτή και τη λειτουργία των καταναλωτών του αυτοκινήτου. Το σύμβολο της διόδου είναι ένα τρίγωνο, που αντιστοιχεί στην άνοδο (πλευρά «Ρ») και δείχνει τη φορά διέλευσης του ρεύματος, και μια κάθετη γραμμή στην κορυφή του, που αντιστοιχεί στην κάθοδο (πλευρά «Ν»).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Με κρυσταλλοδιόδους (επαφές Ρ-Ν): αγώγιμες σε ορθή πόλωση (+ στο Ρ, - στο Ν), μη αγώγιμες σε ανάστροφη — σύμβολο: τρίγωνο (άνοδος) που δείχνει τη φορά του ρεύματος προς κάθετη γραμμή (κάθοδος)

Κύρια μέρη εναλλακτήρα

Ερώτηση: Ποια είναι τα κύρια μέρη ενός εναλλακτήρα;

Απάντηση:

• Ο εναλλακτήρας αποτελείται από το στάτη (ακίνητο μέρος), στα αυλάκια του οποίου υπάρχουν τα πηνία των τριών φάσεων.
• Διαθέτει το δρομέα (ρότορα) με το τύλιγμα διέγερσης, που τροφοδοτείται μέσω δύο δακτυλιδιών και δύο ψηκτρών.
• Περιλαμβάνει επίσης την ανορθωτική διάταξη με έξι διόδους, που μετατρέπει το τριφασικό Ε.Ρ. σε Σ.Ρ.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα κύρια μέρη ενός εναλλακτήρα (γεννήτριας εναλλασσόμενου ρεύματος) είναι: ο στάτης ή ακίνητο μέρος, στα αυλάκια του οποίου τοποθετούνται περισσότερα από ένα πηνία, κατανεμημένα σε τρεις ομάδες (φάσεις) που σχηματίζουν μεταξύ τους γωνία 120° (στους τριφασικούς εναλλακτήρες αυτοκινήτου)· ο δρομέας ή ρότορας, στον οποίο δημιουργείται το στρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, μέσω ενός τυλίγματος διέγερσης στερεωμένου στον άξονα, που τροφοδοτείται από το συσσωρευτή μέσω δύο μονωμένων δακτυλιδιών και δύο σταθερών ψηκτρών· και η ανορθωτική διάταξη με έξι διόδους (ανορθωτική γέφυρα), η οποία μετατρέπει το τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα, που παράγεται στο στάτη, σε συνεχές ρεύμα στην έξοδο του εναλλακτήρα. Επιπρόσθετα, σε πολλούς εναλλακτήρες υπάρχουν και ειδικές δίοδοι διέγερσης, που τροφοδοτούν κυκλώματα προδιέγερσης του τυλίγματος του δρομέα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Στάτης (με τα τρία πηνία/φάσεις), δρομέας/ρότορας (τύλιγμα διέγερσης, δακτυλίδια+ψήκτρες), ανορθωτική γέφυρα με έξι διόδους

Ρύθμιση τάσης/ρεύματος εξόδου εναλλακτήρα

Ερώτηση: Με ποιο τρόπο επεμβαίνουμε, ώστε η τάση εξόδου και το ρεύμα του εναλλακτήρα να μεταβάλλονται μέσα σε επιθυμητά όρια;

Απάντηση:

• Η παραγόμενη τάση μεταβάλλεται με τις στροφές ή με το ρεύμα διέγερσης (μαγνητική ροή Φ) των πόλων του δρομέα.
• Οι στροφές δεν μπορούν να ρυθμιστούν, άρα ένας ρυθμιστής παρεμβαίνει συνεχώς στο ρεύμα διέγερσης, ώστε η τάση και το ρεύμα να μένουν μέσα στα επιθυμητά όρια.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Επειδή στην πράξη οι στροφές του εναλλακτήρα δεν μπορούν να ρυθμιστούν και αυξομειώνονται συνεχώς (καθώς εξαρτώνται από τις στροφές του κινητήρα), η παραγόμενη τάση δεν μπορεί να σταθεροποιηθεί μεταβάλλοντας τις στροφές. Για να επιτευχθεί μια σταθερή τάση εξόδου, επεμβαίνουμε στον δεύτερο παράγοντα από τον οποίο εξαρτάται η παραγόμενη τάση: το ρεύμα διέγερσης των πόλων του δρομέα, δηλαδή τη μαγνητική τους ροή (Φ). Αυτό γίνεται μέσω ενός αυτόματου ρυθμιστή, ο οποίος παρακολουθεί συνεχώς την τάση εξόδου του εναλλακτήρα και παρεμβαίνει, αυξομειώνοντας κατάλληλα το ρεύμα διέγερσης του τυλίγματος του δρομέα, ώστε η τάση εξόδου (και επομένως το ρεύμα φόρτισης) να παραμένουν πάντα μέσα στα επιθυμητά όρια, ανεξάρτητα από τις μεταβολές των στροφών του κινητήρα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Με τη μεταβολή του ρεύματος διέγερσης των πόλων του δρομέα, μέσω αυτόματου ρυθμιστή τάσης — αφού οι στροφές δεν μπορούν να ελεγχθούν

Μετατροπή τριφασικού ρεύματος σε Σ.Ρ. στον εναλλακτήρα

Ερώτηση: Με ποιο τρόπο το παραγόμενο τριφασικό ρεύμα του εναλλακτήρα μετατρέπεται σε Σ.Ρ. για την κάλυψη των αναγκών των καταναλωτών του αυτοκινήτου;

Απάντηση:

• Για την ανόρθωση του τριφασικού ρεύματος χρησιμοποιείται ανορθωτική διάταξη με έξι διόδους ισχύος.
• Οι δίοδοι χωρίζονται σε θετικές και αρνητικές, ώστε σε κάθε χρονική στιγμή στην έξοδο του εναλλακτήρα να έχουμε συνεχές ρεύμα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα, που παράγεται στα τρία πηνία (φάσεις) του στάτη του εναλλακτήρα, οδηγείται σε μια ανορθωτική διάταξη αποτελούμενη από έξι διόδους ισχύος (γέφυρα ανόρθωσης), χωρισμένες σε δύο ομάδες των τριών: τις «θετικές διόδους» και τις «αρνητικές διόδους», ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσής τους στο κύκλωμα. Χάρη στη μονόδρομη αγωγιμότητα κάθε διόδου (άγει ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση), η γέφυρα ανορθώνει και τις τρεις φάσεις, με αποτέλεσμα σε κάθε χρονική στιγμή στην έξοδο του εναλλακτήρα να έχουμε συνεχές ρεύμα. Το συνεχές αυτό ρεύμα χρησιμοποιείται τόσο για τη φόρτιση του συσσωρευτή όσο και για την τροφοδότηση των διαφόρων καταναλωτών του αυτοκινήτου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Μέσω ανορθωτικής γέφυρας έξι διόδων (θετικές+αρνητικές), που ανορθώνουν πλήρους κύματος το τριφασικό ρεύμα σε συνεχές, για φόρτιση μπαταρίας+τροφοδοσία καταναλωτών

Ψύξη διόδων ανορθωτικής γέφυρας

Ερώτηση: Πώς εξασφαλίζεται η ψύξη των διόδων της ανορθωτικής γέφυρας του εναλλακτήρα;

Απάντηση:

• Κατά τη λειτουργία των διόδων ισχύος παράγεται θερμότητα, που πρέπει να φεύγει στο περιβάλλον για να μην καταστραφούν.
• Γι' αυτό οι δίοδοι τοποθετούνται με πίεση σε υποδοχές μεταλλικών πλακών, από τη μεγάλη επιφάνεια των οποίων αποβάλλεται ευκολότερα η θερμότητα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κατά τη λειτουργία τους, οι δίοδοι ισχύος της ανορθωτικής γέφυρας παράγουν θερμότητα, η οποία πρέπει οπωσδήποτε να αποβάλλεται στο περιβάλλον, διαφορετικά οι δίοδοι θα καταστρέφονταν. Για την ψύξη τους, οι δίοδοι τοποθετούνται με πίεση μέσα σε ειδικές υποδοχές πάνω σε μεταλλικές πλάκες μεγάλης επιφάνειας. Η μεγάλη επιφάνεια αυτών των μεταλλικών πλακών απορροφά τη θερμότητα που παράγεται στις διόδους και την αποβάλλει πιο εύκολα στο περιβάλλον, ώστε η θερμοκρασία τους να παραμένει μέσα σε ασφαλή όρια.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Με τοποθέτηση των διόδων υπό πίεση σε μεταλλικές πλάκες (ψύκτρες) μεγάλης επιφάνειας, που αποβάλλουν τη θερμότητά τους στο περιβάλλον

Λόγοι χρήσης εναλλακτήρα αντί δυναμό

Ερώτηση: Ποιοι λόγοι επέβαλαν στα αυτοκίνητα τη χρήση του εναλλακτήρα, αντί της γεννήτριας;

Απάντηση:

• Συγκρίνουμε τον εναλλακτήρα με το δυναμό ως προς την ενέργεια που παράγουν, το ρεύμα στις χαμηλές στροφές, τις μέγιστες στροφές και τη συντήρηση.
• Ο εναλλακτήρας υπερέχει σε όλα: περισσότερη ενέργεια σε ίσο βάρος, ρεύμα και στο ρελαντί, δεν έχει συλλέκτη, είναι απλούστερος και ευκολότερος στη συντήρηση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο εναλλακτήρας αντικατέστησε πλήρως το δυναμό (γεννήτρια Σ.Ρ.) στα αυτοκίνητα για τέσσερις κυρίως λόγους: πρώτον, σε ίσο βάρος και μέγεθος με ένα δυναμό, ο εναλλακτήρας παράγει πολύ περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια. Δεύτερον, δίνει ρεύμα και στις χαμηλές στροφές λειτουργίας του κινητήρα, κάτι που δεν εξασφαλίζει το δυναμό — πολύ σημαντικό για την κυκλοφορία στις μεγαλουπόλεις, με τα γνωστά κυκλοφοριακά προβλήματα. Τρίτον, ο εναλλακτήρας δεν έχει συλλέκτη (το τύλιγμα του δρομέα τροφοδοτείται μέσω απλών δακτυλιδιών), οπότε μπορεί να πάρει σημαντικά μεγαλύτερο αριθμό περιστροφών χωρίς κίνδυνο να καταστραφεί. Τέταρτον, ο εναλλακτήρας είναι απλούστερος στην κατασκευή και χρειάζεται λιγότερη συντήρηση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Παράγει περισσότερη ενέργεια σε ίσο βάρος, δίνει ρεύμα και στο ρελαντί, δεν έχει συλλέκτη (αντέχει περισσότερες στροφές), είναι απλούστερος και χρειάζεται λιγότερη συντήρηση

Εσωτερική συνδεσμολογία εναλλακτήρα

Ερώτηση: Να σχεδιάσετε την εσωτερική συνδεσμολογία εναλλακτήρα αυτοκινήτου.

Απάντηση:

• Σχεδιάζουμε τα τρία τυλίγματα (φάσεις) του στάτη, συνδεδεμένα κατά αστέρα, με τα τρία ελεύθερα άκρα τους να οδηγούνται στην ανορθωτική γέφυρα (σχήματα 7.15 και 7.16).
• Σχεδιάζουμε τη γέφυρα με τις έξι διόδους ισχύος: τρεις θετικές δίοδοι καταλήγουν στον ακροδέκτη εξόδου B+ και τρεις αρνητικές δίοδοι στη γείωση B- (D-). Από το B+ τροφοδοτούνται η μπαταρία και οι καταναλωτές.
• Προσθέτουμε τις τρεις δίοδους διέγερσης, που από τις ίδιες φάσεις καταλήγουν στον ακροδέκτη D+ και τροφοδοτούν, μέσω του ρυθμιστή (DF) και των ψηκτρών/δακτυλιδιών, το τύλιγμα διέγερσης του δρομέα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η εσωτερική συνδεσμολογία του εναλλακτήρα (σχήματα 7.15, 7.16 και 7.17 του βιβλίου) περιλαμβάνει: (α) Το τύλιγμα του στάτη με τις τρεις φάσεις (u, v, w), συνδεδεμένες μεταξύ τους κατά αστέρα, ώστε τα τρία ελεύθερα άκρα να δίνουν τριφασική εναλλασσόμενη τάση. (β) Την ανορθωτική γέφυρα με έξι διόδους ισχύος: κάθε φάση συνδέεται σε μία θετική δίοδο, που καταλήγει στον ακροδέκτη εξόδου B+, και σε μία αρνητική δίοδο, που καταλήγει στη γείωση (B- ή D-). Από τον ακροδέκτη B+ τροφοδοτούνται η μπαταρία και οι καταναλωτές με συνεχές ρεύμα. (γ) Τις τρεις διόδους διέγερσης, που παίρνουν ρεύμα από τις ίδιες φάσεις και καταλήγουν στον ακροδέκτη D+· από εκεί, μέσω του ρυθμιστή (ακροδέκτης DF) και των ψηκτρών με τα δακτυλίδια, τροφοδοτείται το τύλιγμα διέγερσης του δρομέα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Στάτης τριών φάσεων (αστέρας) → γέφυρα έξι διόδων (τρεις θετικές στο B+, τρεις αρνητικές στη γείωση) → μπαταρία/καταναλωτές· τρεις δίοδοι διέγερσης στο D+ τροφοδοτούν μέσω ρυθμιστή το τύλιγμα διέγερσης του δρομέα