Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V.2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V.2.12 Měření parametrů Kapitola 9 Kontrola dobíjecí soustavy Libor Blahuta 30.9.2012
Obsah ÚVOD... 1 KONTROLA DOBÍJECÍ SOUSTAVY... 2 1 1.1 TEST ALTERNÁTORU - ZAPOJENÍ OSCILOSKOPU... 4 1.2 REÁLNÉ ZAPOJENÍ SONDY NA B+ ALTERNÁTORU... 5 1.3 SVISLÝ KURZOR A ZAPNUTÉ ZAPALOVÁNÍ... 5 1.4 SVISLÝ KURZOR A ZASUNUTÍ PASTORKU SPOUŠTĚČE... 6 1.5 SVISLÝ KURZOR A TEST VEDENÍ, MOTOR ROZTOČIL ALTERNÁTOR... 7 1.6 SVISLÝ KURZOR A TEST DIOD, MOTOR VE VOLNOBĚHU... 8 1.7 SVISLÝ KURZOR A KOLÍSÁNÍ EL. PROUDU... 9 1.8 PŘERUŠENÍ ZÁPORNÉ DIODY... 10 1.9 ZKRAT KLADNÉ DIODY... 11 1.10 BUZENÍ... 12 2 ALTERNÁTOR... 13 3 DOPORUČENÁ LITERATURA... 14 4 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 15
Úvod Výukový materiál Měření parametrů je určen pro 3. a 4. ročník oboru 39-41L/01 Autotronik. Měřením parametrů a jejich přečtením určíme přesně závadu daného prvku. Po správném měření můžeme provést úkony k odstranění závad a následným měřením zjistit správnou funkci. Tento materiál má podpořit zvládnutí daných výukových celků v předmětu Diagnostika. V kapitole je postup kontroly dobíjecí soustavy, měření alternátoru osciloskopem. 1
1 Kontrola dobíjecí soustavy Dobíjení akumulátoru a regulace napětí jsou v současné době plně pod kontrolou elektroniky motoru či samostatné řídicí jednotky. Tento test se zabývá předchozí generací alternátorem s integrovaným regulátorem napětí a kontrolkou zapojenou sériově do budicího obvodu alternátoru. Kdy test alternátoru aplikovat? Při problémech s dobíjením (vybitý akumulátor, defekt akumulátoru vlivem přebíjení). Problém se může týkat vybíjení akumulátoru v klidu (vysoký klidový odběr). Proč zrovna test osciloskopem? Pokud je zřejmá závada v dobíjecí soustavě, je nejčastějším rozhodnutím samotná výměna alternátoru. Je to risk, který se nemusí vyplatit. Výhodnější je provést rychlé ověření, zda je opravdu vadný alternátor. Multimetrem lze zjistit hodnotu napětí alternátoru. Ta ale může být v pořádku i v případě, že je vadná usměrňovací dioda v alternátoru. Vadnou jednu nebo více diod či ztráty ve vedení je možné odhalit rychlým testem pomocí osciloskopu. Podmínky pro objektivní a rychlý test alternátoru: Akumulátor je v pořádku. Svorky na akumulátoru včetně propojení k alternátoru jsou viditelně v pořádku. Vizuálně je alternátor, svorky a vedení v pořádku. Při posouzení počtu najetých kilometrů a viditelného opotřebení sběrných kroužků a uhlíků (pokud lze demontovat regulátor s uhlíky) je zapotřebí zvážit opravu nebo výměnu alternátoru i v případě závady ležící mimo něj. Jinými slovy, pokud má alternátor najeto 200 000 km, neopravíme jen vadný kontakt, ale uvedeme dobíjecí soustavu do 100% stavu. Postup provedení testu: 1) Zajistit podmínky pro objektivní test. 2) Připojit osciloskop na alternátor (na obrázku): kladný kontakt na akumulátoru, svorka B+ na alternátoru, proudové kleště na vodič, kterým protéká dobíjecí proud alternátoru (B+ alternátoru). 3) Nastavit osciloskop (na obrázku). 4) Spustit nahrávání osciloskopu, zapnout zapalování, nastartovat, volnoběh, 2 000, 3 000, 4 000 min -1, volnoběh, vypnutí. Toto zopakovat s max. proudovou zátěží pro alternátor (zapnout světla, ventilátor topení na max., vyhřívání zadního skla a další). 5) Vyhodnotit stav diod alternátoru a vedení. 2
Vyhodnocení: 1) Pokud není průběh elektrického proudu charakteristický pro správnou činnost diod (oblé vrcholky elektrického proudu s ostrými špičkami v nejnižší hodnotě), je defekt na jedné nebo více usměrňovacích diodách a je zapotřebí vyměnit celý diodový můstek nebo alternátor. 2) Pokud je rozdíl napětí na akumulátoru a alternátoru vyšší než 1 V, je zapotřebí hledat závadu ve vedení, nikoliv v alternátoru. 3) Je-li dle bodu 1 a 2 vše v pořádku, a přesto je hodnota napětí nižší než 13,5 V, je zapotřebí zkontrolovat obvod kontrolky dobíjení (při zapnutém zapalování musí být na odpojeném konektoru pro svorku D+ alternátoru napětí akumulátoru). Pokud je tento obvod v pořádku, je nutné vyměnit nebo opravit alternátor. Příčina/následek: Při zjištění defektního alternátoru je zapotřebí zamyslet se nad příčinou závady, která nemusí nutně spočívat v alternátoru samotném. Mezi nejčastější příčiny patří zkraty ve vedení především neodbornou montáží přídavných systémů, jako například měniče na 230 V, spotřebiče s vysokým proudovým odběrem (ledničky, varné konvice apod.), zásuvky pro kempování apod. Nastavení osciloskopu : CH1 a 2 napětí akumulátoru a svorky B+ alternátoru: 1V/dílek (popř. 2V/dílek) CH1+CH2 "na sebe" CH3 proud alternátoru: 5A/dílek (proudové kleště CA60, rozsah 1mV/100mA do 60A) t : 1ms/dílek (pro dobré vykreslení funkce diod a zároveň zobrazení přehledu záznamu. 3
1.1 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Test alternátoru - zapojení osciloskopu kontrolka dobíjení regulátor napětí uhlíky, sběrné kroužky vinutí rotoru (budící) pólové nástavce rotoru (pro střídání pólů při otáčení) vinutí statoru pólové nástavce statoru budící diody (3x) kladné diody (3x) záporné diody (3x) 4
1.2 Reálné zapojení sondy na B+ alternátoru. 1.3 Svislý kurzor A zapnuté zapalování Při zapnutém zapalování je přivedeno napětí z akumulátoru přes kontrolku dobíjení na svorku D+ alternátoru a dále je proud veden před regulátor do budícího vinutí. Rotor alternátoru je tak zmagnetován a připraven indukovat střídavého napětí ve statoru. CH.1 - napětí na kladném pólu akumulátoru (po předchozím dobíjení je hodnota 13V) CH.2 - napětí na svorce B+ alternátoru má stejnou hodnotu jako napětí na 5
akumulátoru CH.2 - el. proud alternátoru má hodnotu 0,7A (proudové kleště nejsou zcela demagnetizovány, ale z hlediska přesnosti měření nemá odchylka vliv) Závěr : Tento stav ukazuje, že vedení mezi akumulátorem a alternátorem není přerušeno a že alternátor neodebírá klidový proud (např. z důvodu zkratu diody). 1.4 Svislý kurzor A zasunutí pastorku spouštěče V tento okamžik dochází k max. poklesu napětí v celé síti vozidla. Protože v tomto případě bylo měřeno na vozidle, kde veden vodič z alternátoru (B+) na spouštěč, je na kanálu č.2 (modrá, B+) nižší napětí (je to v podstatě napětí na spouštěči) než na kanálu č.1 (červená, akumulátor). El proud ještě není čerpán z alternátoru, ale z akumulátoru. 6
1.5 Svislý kurzor A TEST VEDENÍ, motor roztočil alternátor Alternátor naskočením motoru zrychlil a je nyní schopen se budit sám (vyrobené napětí je usměrněno a posíláno na budící vinutí rotoru). El proud má hodnotu 61,4A a nyní je nižší napětí na akumulátoru, protože alternátor je nyní zdrojem el. proudu a dochází po cestě k akumulátoru ke ztrátám (vodič klade el. odpor při průchodu proudu) Závěr : Rozdíl napětí mezi kladným pólem akumulátoru a B+ svorkou alternátoru není vyšší než 1V vedení je v pořádku. 7
1.6 Svislý kurzor A TEST DIOD, motor ve volnoběhu Každý výkmit el. proudu směrem nahoru ukazuje na nejvyšší napětí samotné indukce ve vinutí statoru (využívají se i záporné půlvlny dík můstkovému zapojení diod). Diody se testují při střední a vysoké proudové zátěži (spotřebiče zapnuty) Závěr : průběh je pilovitý bez proudových propadů diody jsou v pořádku. 8
1.7 Svislý kurzor A kolísání el. Proudu Pokud je časová základna zvětšena je vidět, jak el. proud celkově kolísá (především při volnoběhu) z důvodu hranatosti chodu motoru způsobenou jednotlivými expanzemi. Pozn.: Tento jev se využívá při testování komponentů mající vliv na rovnoměrnost chodu motoru. 9
1.8 Přerušení záporné diody Napětí kolísá s rozdílem 0,24V. Alternátor nedobíjí, jelikož napětí má hodnotu pouze 12,57V. El. proud vykazuje střídavou složku (propady na 0A). 10
1.9 Zkrat kladné diody Napětí kolísá s rozdílem 0,306V. Alternátor nedobíjí, jelikož napětí má hodnotu pouze 11,92V. El. proud vykazuje střídavou složku až do záporných hodnot Rozdíl max. a min. el. proudu činí 24,5A. 11
1.10 Buzení Buzení z akumulátoru při zapnutí zapalování a poté buzení vlastním alternátorem. 12
2 Alternátor Generátor by měl po všech provozních podmínkách dodávat dostatek proudu a zajistit, aby se baterie dostatečně nabila. Generátor převádí vygenerovaný třífázový střídavý proud přes usměrňovač na stejnosměrný proud. Ve drážkách stojanu je umístěno vinutí střídavého proudu a v rotoru budící vinutí. Budicím vinutí protéká stejnosměrný proud, který se přenáší přes kluzné kroužky a kontakty na rotor. Proud generovaný ve vinutí teče z větší části přes plusové diody a usměrňovač do palubní sítě. Je generován co nejméně pulsující stejnosměrný proud. Přes tři budicí diody se proud rozděluje pro budicí vinutí. Řízení přebírá regulátor napětí. 1 Kluzný kroužek víka ložisek 2 Chladič usměrňovače 3 Výkonová dioda 4 Budící dioda 5 Kryt hnacího ložiska 6 Řemenice 7 vnější ventilátor 8 Stojan 9 Hřídel zubového kola 10 Regulátor tranzistoru alternátor - bez závad alternátor - vadný U/5V U/5V 13
3 Doporučená literatura 1. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel II. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-07-0. 2. Gscheidle, Rolf a kol. Příručka pro automechanika. Praha : SOBOTÁLES, 2002. ISBN 80-85920-83-2. 3. Josef Pošta a kolektiv. Opravárenství a diagnostika III Brno: Informatorium, 2008 4. Jan Kubát. AUTOMOBILY 5, Elektrotechnika motorových vozidel I. Brno: Avid 5. Jan Kubát. AUTOMOBILY 6, Elektrotechnika motorových vozidel II. Brno: Avid 6. Čupera J., Štěrba P. AUTOMOBILY 7, Diagnostika motorových vozidel I. Brno: Avid 14
4 Použitá literatura a zdroje 1. Jan Kubát. AUTOMOBILY 5, Elektrotechnika motorových vozidel I. Brno: Avid 2. Jan Kubát. AUTOMOBILY 6, Elektrotechnika motorových vozidel II. Brno: Avid 3. Čupera J., Štěrba P. AUTOMOBILY 7, Diagnostika motorových vozidel I. Brno: Avid 4. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel I. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-07-0. 5. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel II. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-07-0. 15