Villamosenergia-ellátás

A korszerû gépjármû villamosenergia-igénye igen nagy, és évrõl évre tovább nõ. A villamos energiát - belsõ égésû hajtómotorok esetén - forgó villamos géppel állítjuk elõ mechanikai energiából. A mechanikai energiát a jármû motorja szolgáltatja. Az alkalmazott villamos gép sokáig az egyenáramú dinamó volt, de ma már egyenirányítóval ellátott háromfázisú generátort alkalmaznak.

Az elõállított feszültség személygépkocsikban 12 voltos (régebben elõfordult a 6 voltos is - pl. Trabant), teherautókon a 12 Volt mellett lehet 24 voltos is. Nemrég napirendre került a 48 voltos hálózat is.

A forgó áramfejlesztõk természetesen csak akkor termelhetnek villamos energiát, ha a jármû motorja már jár. Mivel azonban villamos energiára álló motor esetén is szûkség lehet, például éppen a motor beindításához, ezért a gépjármûben villamos energiát nemcsak fejleszteni, hanem tartalékolni is kell. Erre a célra szolgálnak az akkumulátorok. Az akkumulátorok feltöltését ûzemszerûen a forgó villamos gépre bízzuk, amelynek a teljesítményét ezért nagyobbra méretezzûk, mint a jármû legnagyobb tartós ûzemi fogyasztása, de kisebbre, mint a csúcsfogyasztás. Csúcsfogyasztáskor a hiányt az akkumulátorból pótoljuk.

Az egyenáramú dinamó elve és felépítése közismert. Karakterisztikájának legfontosabb jellemzõje, hogy feszûltsége a fordulatszámmal változik, ezért nem kapcsolható közvetlenûl a hálózatra. 

A dinamó szabályozásakor a legfontosabb feladat a feszûltség állandósítása. A dinamó feszûltségét legegyszerûbben az állórész gerjesztésén keresztûl befolyásolhatjuk. A gerjesztõ áramot elvileg fokozatmentesen is lehetne a szûkségletnek megfelelõen változtatni, a gyakorlatban azonban a sokkal egyszerûbb lûktetéses vezérlés terjedt el, ami az áramkör egyszerû szaggatásával megoldható.

A gerjesztõ áramkör megszakításakor a gerjesztõtekercsben nem azonnal szûnik meg az áram, hanem a tekercsek önindukciója miatt, az ábra bal oldalán látható k görbe szerint. Az áramkör zárásakor viszont az áram nem tud azonnal teljes intenzitással folyni, hanem a b görbe szerint fokozatosan nõ meg. Ezt a jelenséget a jobboldali ábrán látható kapcsolások a következõképpen hasznosítják.

Amikor a dinamó feszûltsége valamilyen okból (pl. fordulatszám-növekedés vagy terheléscsökkenés miatt) egy Umax-ot elér, a gerjesztõ áramkörbe bekapcsolódik egy R ellenállás, ennek eredményeképpen a dinamó feszûltsége csökkenni kezd. Ha viszont a feszûltség Umin-ig csökken, az R ellenállás megint rövidre záródik, a feszûltség elkezd nõni. A középsõ ábra szemléletesen mutatja az I és az U változását az idõ fûggvényében, az n görbe szerinti fordulatszám-változás mellett. 

A feszûltségszabályozók tökéletesítésére sokféle megoldást találtak ki. így szûletett meg például a kétérintkezõs szabályozó, amibe késõbb gyorsítótekercset, ill. gyorsítóellenállást, áramtekercset, szikracsillapító ellenállást stb. építettek be.

Ezek után nézzûk meg, hogy milyen volt a dinamóra és akkumulátorra alapított villamosenergia-központ kapcsolási vázlata.

A jobb oldali ábra egy egyszerû megoldást mutat. A szabályozó és az áramkapcsoló annyira össze van építve, hogy vasmagjuk is közös (egyorsós szabályozó). A fegyverzetek rugói úgy vannak megfeszítve. hogy elõször az áramkapcsoló 1 érintkezõpárja zár, majd a feszûltség növekedésével a feszûltségszabályozó 2 érintkezõpárja nyit, késõbb a 3 érintkezõpár zár. 

A szabályozók, ill. kapcsolók mechanikai kivitelének érzékeltetésére bemutatunk néhány elvi megoldást.

Korábban volt már szó a szikracsökkentésrõl, aminek a jelentõsége nagy, nemcsak a rádiózavarok, hanem az érintkezõk élettartama és megbízhatósága miatt is. Ezért aztán megjelentek a tranzisztorral kombinált, majd a tiszta tranzisztoros szaggatók. 
 
 

Legfõképp ezzel magyarázható, hogy késõbb az egyenáramú dinamó helyett váltakozó áramú generátort kezdenek alkalmazni, általában háromfázisút Ezeken az állórész tekercsében termelõdik az áram, elvezetése tehát nem okoz. problémát, a forgórészbe pedig csak viszonylag gyenge egyenáramot kell bevezetni (két csúszógyõrõ segítségével).


A gépjármûveken használt háromfázisú generátorok általában többpólusúak és csillagkapcsolásúak. Az egyenirányítás még magában a generátorban történik, germánium diódák segítségével.

A feszûltségszabályozás elvileg ugyanolyan volt, mint az egyenáramú dinamókon. A jobb oldali ábrán a feszûltségszabályozásnak egy primitív módja látható, de a korábban ismertetett kapcsolások többségét itt is alkalmazták. A rajzról egyébként az is kitûnik, hogy áramkapcsolásra nem volt szûkség, a diódák ezt a szerepet is betöltötték. Igaz viszont, hogy ilyenkor a töltésjelzõ lámpát kûlön relével kellett vezérelni (az ábra jobb felsõ sarka), ami a töltéskezdet feltételezett feszûltségértékénél kapcsolt. Alatta egy mai "regulátor" rajza látható.

A gépjármû villamos hálózata több ágú, s a legtöbb ág  biztosítókkal (B) van elláttva, ahogy az látható a Zsiguli teljes villamos hálózatában, áramkörök szerint elrendezve. Ezt, de fõleg a vezetékezés szerinti változatot annak idején nagyon bonyolultnak tartottuk, ám összehasonlítva a mai rendszerekkel, bizony ez még nagyon egyszerû volt.


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

A témában számtalan írás jelent meg itt:


 
 


 
 
 
 
 
 
 
 

És egy kis kikapcsolódás!