Allt um alternatorinn: Hjarta rafkerfisins

Eftir Leó M. Jónsson iðnaðar- og vélatæknifræðing.

Munurinn į rafkerfi fólksbķls og jeppa
Rafkerfi fjallajeppa žarf aš vera miklu öflugra en venjulegs bķls. Ķ venjulegum fólksbķl er rafmagnsžörfin žekkt og nokkuš jöfn. Ķ vel śtbśnum jeppa gegnir öšru mįli; rafmagnsžörf getur veriš mjög misjöfn eftir ašstęšum og įlagssveiflur miklu meiri en ķ fólksbķl. Af žvķ leišir aš įlag į hlešslukerfi og rafgeymi (eša geyma) getur oršiš miklu meira en ķ fólksbķl. Žaš vill t.d. of oft gleymast aš ķ jeppa, sem er beitt ķ torfęrum, getur įlag į rafgeyma oršiš mjög mikiš - jafnvel svo aš óvandašri geymar geta sprungiš ķ loft upp.

Žegar 12 volta kerfi meš alternator (rišstraumsrafall) ruddu 6 volta kerfum meš dķnamó (jafnstraumsrafall) śt af markašnum upp śr 1960 skapašist möguleiki į aš nota drįttarspil vęru hlešslukerfi jeppanna nógu öflug en žį mįtti nota spil meš hęfilegu įlagi ķ nokkrar mķnśtur ķ senn įn vandręša. Framleišsla og sala jeppaspila hefur aukist allar götur sķšan. Į sama tķma hafa amerķskir framleišendur endurbętt alternatora, ekki sķst fyrir jeppa, sem svo hefur skapaš aukinn markaš fyrir żmsan aukabśnaš ķ bķlum svo sem loftkęlingu, rafknśnar rśšur, stóla, lęsingar o.fl. Žótt alternatorar fyrir fólksbķla séu nś mun öflugri en žeir voru ķ upphafi duga žeir ekki fyrir vel śtbśinn fjallajeppa. Įstęšan er aukinn og fullkomnari bśnašur svo sem aukaljós, aukahitarar, fjarskipta- og leišsögutęki, loftdęlur, kęli- og hitaskįpar, hljómflutningstęki og sķšast en ekki sķst drįttarspil (sumir eru jafnvel meš rafsušubśnaš, kaffivél, örbylgjuofn o.fl.). Ķ mörgum fjallajeppum eru jafnframt 2 rafgeymar sem žarf aš halda fullhlöšnum.

Hvaš er alternator?

Alternator er rišstraumsrafall. Ķ grundvallaratrišum eru allir alternatorar sömu geršar hvort sem žeir eru meš innbyggšan spennustilli, sjįlfstęšum spennustilli eša tölvustżršri spennu- og straumstillingu. Žegar svissaš er į fer 12 volta straumur frį rafgeyminum til alternatorsins eša spennustillis sé hann sjįlfstęšur. Straumurinn fer ķ gegnum rofa, smįra eša dķóšu, til vafninga innan ķ kįpunni (eins konar hįspennukeflis). Žegar vélinni er snśiš meš startaranum myndast hįspenntur straumur sem hjįlpar til viš gangsetningu bensķnvélar. Žetta į viš um nżrri gerš alternatora en žeir eru jafnframt meš stigstżringu žannig aš hlešslan skellur ekki į viš inngjöf heldur rķs hęgt (til varnar tölvubśnaši). Um leiš og vélin fer ķ gang, snżst ankeriš ķ alternatornum og myndar rišstraum į milli žess og statorsins sem er hringur segulvafninga sem ankeriš snżst innan í.

Rafmagnsžörf żmissa tękja

Til žess aš reikna śt rafmagnsžörf jeppa žarf aš leggja saman straumstyrk sem hvert tęki žarf. Framleišendur bśnašar gefa afköst bśnašar yfirleitt upp ķ vöttum (W). Aušvelt er aš umreikna vött yfir ķ amper (straumstyrk) meš žvķ aš deila spennunni upp ķ vöttin. Sé ljóskastari sagšur 100 vött og fyrir 12 volt žarf hann straumstyrk upp į 100/12 = 8,33 amper. 10 kastarar af sömu gerš žurfa žį 83,3 amper o.sfrv.

Hér er listi yfir algeng tęki og žann straumstyrk sem žarf til aš knżja žau en hann mį hafa til višmišunar žótt hann sé ekki nįkvęmur. Til viðbótar má nefna að afturrúðuhitari, sem er í flestum fólksbílum, getur tekið um 10 amper. Sama gildir um sætishitara, sé slíkur búnaður til staðar, sem getur tekið 8-10 amper. Til að auðvelda gangsetningu vélar í kulda ætti því að hafa fyrir reglu að slökkva á afturrúðuhitara, sætishitara, miðstöðvarblásara og aðalljósum áður en startað er.

2 upprunalegar flautur
18-20
amper
Upprunaleg ašalljós;
Hįi geislinn (2 ljós)
13-15
*
Lįgi geislinn (2 ljós)
8- 9
*
Kveikja
1,5-3,0
*
Mišstöš
6-10
*
Loftkęling
13-20
*
Žurrkur
3-6
*
Talstöš VHF
2-4
*
Vindlakveikjari
10-12
*
Rafstilltur stóll
25-50
*
Rafknśnar rśšur
2-20
*
Startari
150-300
*

 

 

Frį statornum fer rišstraumurinn aš svokallašir skiptibrś sem virkar sem afrišill, ž.e. breytir rišstraumnum ķ 12 volta rakstraum (jafnstraum) en öll raftęki ķ bķlnum nota 12 volta rakstraum. Afrišillinn (brśin) inniheldur janframt bakstreymisloku sem kemur ķ veg fyrir aš straum geti lagt frį rafgeymi um alternatorinn - en slķk bakleišni myndi tęma geyminn. BAT-póllinn į alternatornum (eša į sjįlfstęšum spennustilli) gegnir 2 hlutverkum: Annars vegar er hann śtgangur fyrir framleišslu alternatorsins til rafgeymisins og hins vegar žjónar hann sem ,,upplżsingagjafi" fyrir spennustillinn um įstand og įlag rafgeymisins. Viš ešlilegar ašstęšur nemur spennustillirinn allar breytingar į hlešslu rafgeymisins og stżrir framleišslu alternatorsins meš tilliti til žeirra. Žessa starfsemi mį sjį į spennumęli (voltmęli) sé hann ķ męlaborši bķlsins. Žannig mį t.d. sjį aš spenna į 12 volta rafgeymi lękkar nišur ķ um 9 volt žegar vél er gangsett. Sömu įhrif, ž.e. spennulękkun, mį sjį į voltmęli sé kveikt į ašalljósum, loftkęlingu eša drįttarspil notaš įn žess aš vél sé ķ gangi, svo nokkur atriši séu nefnd.

Hlešsla
Hlutverk alternatorsins er aš halda rafgeyminum fullhlöšnum - vega upp į móti spennufalli meš žvķ aš hękka spennu rafgeymisins. Sé gengiš hratt į forša rafgeymisins bregst alternatorinn viš žvķ meš aukinni framleišslu óhįš snśningshraša. Alternatorinn hlešur žį rafgeyminn meš auknum straumstyrk. Spennu- og straumstillirinn stjórnar žvķ meš žvķ aš lesa spennuna. Framleišslu alternatorsins mį til einföldunar męla ķ voltum. Reyndar er žaš heppilegur męlikvarši vegna žess aš rafframleišsla alternators fer aš nokkru leyti eftir žvķ hitastigi sem hann vinnur viš en til žess er hitanęm stżring ķ alternatornum. Dęmi: Viš mjög lįgt hitastig (frost) framleišir alternatorinn um stżringuna 14,9 til 15,9 volta spennu. Sami alternator um sömu stżringu viš 17 °C myndi męlast meš 13,9 til 14,6 volt. Viš 60 °C myndi spennan męlast allt nišur ķ 13,3 volt.

Fullhlašinn rafgeymir hefur 12,6 volta pólspennu og hlešslukerfi veršur aš geta višhaldiš henni. Til žess aš geta žaš žarf hlešslukerfiš aš sjį rafgeyminum fyrir nęgilegum straumi til endurhlešslu samhliša žvķ aš knżja öll raftęki bķlsins. Žetta er skżringin į žvķ aš hlešlsluspenna ķ 12 volta rafkerfi er 13,5 volt eša hęrri. Framleišslan žarf aš fullnęgja 12,6 voltum rafgeymis auk žeirrar straumnotkunar sem getur įtt sér staš į sama tķma.

Meiri hlešsluafköst
Alternatorinn, sem er rišstraumsrafall, (en rišstraumur nefnist į ensku AC = Alternating Current) hefur žann kost umfram dķnamó. sem er rakstraumsrafall (en rakstraumur nefnist į ensku DC = Direct Current), aš hann getur framleitt rafmagn viš lęgri snśningshraša: Alternatorinn framleišir rafmagn žegar vél gengur lausagang. Žeir sem eru į fjöllum į jeppa nota drįttarspil žegar jeppi stendur kyrr og gengur lausagang en žį er jafnframt žörf fyrir flóšlżsingu. Viš žessar ašstęšur reynir į hlešslukerfiš.

Framleišendur fólksbķla žurfa einnig aš hafa ķ huga svipašar ašstęšur en žaš er žegar bķll sem bķšur ķ lausagangi viš umferšarljós og er meš loftkęlikerfi ķ gangi (žeir sem hafa t.d. ekiš bķl ķ sušurhluta Bandarķkjanna žegar lofthiti er žar um og yfir 40 °C og loftraki yfir 80% vita hve mikiš įlag loftkęlikerfi myndar og žvķ engin furša žótt žar fussi menn viš hugmyndum um dagljós!). Af žessu leišir aš mikil tęknižróun hefur įtt sér staš ķ framleišslu į alternatorum, og žį sérstaklega ķ Bandarķkjunum. Alternatorar, sem frumhlutir ķ bķlum, eru nś mun öflugri hlešslutęki ķ lausagangi en įšur tķškašist. Alternatorar ķ bķlum sem framleiddir voru um eša fyrir 1985 eru ekki jafn virk hlešslutęki ķ lausagangi og žeir alternatorar sem eru ķ enn eldri bķlum en 1980 eru jafnvel enn lakari.

Dęmi: Hįafkasta (High-output) alternator af tegundinni Delcotron (GM) śr įrgerš um og eftir 1970 gęti framleitt 55 amper žegar hann snżst 6500 sn/mķn. en fellur nišur ķ 9 amper ķ lausagangi. Žótt žessi alternator auki framleišsluna ķ 44 amper žegar vélin snżst 1500 sn/mķn eru skilabošin skżr: Hann getur ekki framleitt nógt rafmagn nema vélin snśist hrašar.

Annaš dęmi: Nżrri alternatorar eru afkastameiri. Um 1982 afkastaši 80 ampera Delco-Remy alternator 55 amperum žegar vélin snérist 2000 snśninga. Nżrri hįafkasta alternatorar (1990 og yngri) frį Delco-Remy framleiša um og yfir 60 amper žegar vélin snżst 675 snśninga !!

Fjallajeppi žarf hįafkasta alternator af nżjustu gerš og öflugri eša tvo rafgeyma, hvort sem hann er nżr eša gamall. Sé jeppinn gamall žarf hann jafnframt nżjar og sverari rafleišslur. En žaš sķšasttalda er atriši sem alltof margir hafa flaskaš į viš endurbyggingu eša breytingu į jeppa. Upprunalegum alternator ķ bķl fylgja upprunalegar rafleišslur. Žegar afkastameiri alternator er settur ķ stašinn žarf afkastameiri rafleišslur - en žaš gleymist ótrślega oft eša er trassaš. Einnig vill rafgeymirinn oft gleymast. Žegar öflugri alternator er kominn ķ bķlinn eša jeppann žarf rafgeymi eša rafgeyma sem geta tekiš viš žeirri hlešslu sem kerfiš afkastar. Jafnvel fullkomnasti alternator ręšur ekki viš lélegan eša ónżtan rafgeymi. Vandamįliš kemur oftast upp žegar drįttarspil hefur veriš sett į jappann. Sé einn venjulegur rafgeymir fyrir ķ jeppanum breytist įlag į hann verulega meš tilkomu spilsins. Jafnvel minnihįttar notkun spils getur žį nįnast tęmt rafgeyminn. Afkastamikill alternator hlešur žį geyminn žannig aš hann getur hitnaš verulega. Afleišingin veršur ekki einungis sś aš flżta fyrir eyšileggingu geymisins heldur getur hann sprungiš meš tilheyrandi slysahęttu.

Hvaša alternator ….?
Ešlilegt er aš spurt sé hve öflugan alternator žurfi og hvort sį skili žeim afköstum sem hann er gefinn upp fyrir? Prófanir sem geršar hafa veriš į amerķskum alternatorum (evrópskir framleišendur, nema ef til vill aš Bosch undanskildum, framleiša ekki sérstaka alternatora fyrir jeppa) af žekktum tegundum hafa sżnt verulegan mun į afköstum. Sem dęmi mį nefna aš krómaši alternatorinn frį Accel (8098C) reyndist ekki framleiša nema 46 amper viš 4000 sn/mķn į ankeri en hann er gefinn upp sem 80 amper. GM alternator af tegundinni CS 144 (144 amper) framleiddi 61 amper viš 2000 sn/mķn į ankeri, 94 amper viš 3000 sn/mķn og 121 amper viš 5000 sn/mķn į ankeri.

Alternatorum er skipt ķ 2 flokka eftir afköstum. Afkastamestu 12 volta alternatorar skila 120 til 140 ampera hįmarksafköstum. Žeir venjulegri eru meš afköst frį 80 til 105 amper. GM alternatorar eru meš žeim afkastamestu en eru jafnframt į hagstęšu verši. Ķ efri flokknum (120 - 140 W) er GM CS 144 sem gefur mest 121 amper viš 5000 snśninga į ankeri (ath. snúningshraði ankers er ekki sá sami og vélar) en ķ lęgri flokknum (80 - 105 W) er GM CS 130/105 sem gefur 103 amper viš 5000 snśninga į ankeri. Einn vandašasti alternatorinn ķ efri flokknum (120 - 140 W) er Wrangler 20-214 meš 136 amper viš 6000 sn/mķn. Ķ lęgri flokknum (80 - 105 W) er einn vandašasti alternatorinn af tegundinni Interstate SCG105 en hann gefur 116 amper viš 6000 snśninga į ankeri. Wrangler er framleiddur af Wrangler Power Sources ķ Tempa ķ Arizona en Interstate af Interstate Industries ķ Fort Wort ķ Texas. IB Innflutningsmišlun ehf. į Selfossi sérpantar žessa alternatora og flytur žį inn.

Hve miklu ,,stelur" hann ?
Alternator undir įlagi žyngist verulega. Misjafnlega mikil orka vélar fer ķ aš knżja alternator. Sem dęmi mį nefna prófanir sem geršar hafa veriš į vegum bandarķska tķmaritsins OFF-ROAD. Męling į GM/CS 144 sżndi aš til aš knżja hann meš 61 ampera afköstum viš 2000 sn/mķn į ankeri žurfti 2,6 hö frį vél. Žegar hįmarksafköstum var nįš, 121 amper viš 6000 sn/mķn, fóru 5,3 hestöfl ķ aš knżja hann. GM/CS 130/105 sem er afkastaminni, žurfti 2,6 hö fyrir 61 ampera afköstin og 4,2 fyrir hįmarksafköst 103 amper. Ešlis sķns vegna er augljós fylgni į milli afkasta og žess afls sem žarf til aš knżja alternator. Sį afkastamesti žeirra sem hér hefur veriš fjallaš um, Wrangler 20-214 žurfti 6 hö frį vél til aš skila hįmarksafköstunum 136 amper viš 6000 sn/mķn.

Til aðalsíðu Vefsíðu Leós

Netfang höfundar