Alternator

Alternator jest prądnicą prądu przemiennego z wbudowanym wewnętrznym układem prostownika, dzięki czemu może być używany do zaopatrywania w energię elektryczną stałoprądową instalację samochodową.

Przewaga alternatora nad zwykłymi prądnicami polega na tym, że przy tej samej mocy wyjściowej ma on znacznie mniejsze rozmiary niż klasyczna prądnica. Wadą alternatorów jest to, iż zaczynają wytwarzać prąd o napięciu wyższym od napięcia akumulatora dopiero po osiągnięciu dość dużej prędkości obrotowej, co najmniej 2000 obrotów. Oznacza to, że aby do układu elektrycznego samochodu była dostarczana energia konieczna do zasilania wszystkich odbiorników oraz niewielka jej nadwyżka do uzupełniania ładunku akumulatora, jego wirnik, na którym znajduje się uzwojenie wzbudzenia, musi wirować co najmniej z prędkością 2500 do 3000 obrotów na minutę. Wymaga to odpowiedniego przełożenia kółek pasowych lub wieloklinowych w jego napędzie. Zwykle koło napędzające ma średnicę ponad dwukrotnie większą, niż kółko na osi alternatora. Alternatory są tak skonstruowane, aby móc bezpiecznie pracować nawet z prędkością do 14 000 obrotów na minutę. Twornik zwykłej prądnicy rozpadłby się w wyniku siły odśrodkowej już przy 10 000 obrotów.

Alternatory są prądnicami trójfazowymi. Poszczególne fazy są przesunięte względem siebie o 120 stopni, a wytwarzają je odrębne uzwojenia stojana. Prąd przemienny, który one dostarczają, jest następnie prostowany w pełnookresowym, czyli najmniej stratnym, wewnętrznym prostowniku diodowym. Sprawność prostowania jest bardzo wysoka i wynosi blisko 95%.

Prąd na zacisku alternatora jest więc już prądem jednokierunkowym, choć bez odpowiedniego odfiltrowania jego napięcie nie jest stałe, lecz pulsujące. Dopiero po podłączeniu alternatora do akumulatora napięcie stabilizuje się na średnim poziomie.

Alternator ma jeszcze jedną wadę, charakterystyczną dla większości prądnic: tym napięcie na jego zacisku jest wyższe, im większa jest prędkość obrotowa jego wirnika. Zbyt wysokie napięcie może zniszczyć większość samochodowych odbiorników prądu, a skrajnym wypadku może spowodować wybuch akumulatora. Aby temu zapobiec, konieczne jest zastosowanie specjalnego regulatora napięcia, który będzie tak regulował prąd wzbudzenia alternatora, aby napięcie na jego zacisku nie przekroczyło 14,2 do 14,4 V przy obciążeniu tylko samym akumulatorem i 13,8 do 14,2 V pod pełnym obciążeniem. Zwykle regulatory ograniczają napięcie na zacisku alternatora do 14 V bez względu na wielkość obciążenia.

Zobacz też: Układ zapłonowy