Prądnice i regulatory - trochę teorii

Chcę podać kilka kwestii na tematy prądnicowe. Ale nie dlatego, żeby się pochwalić, tylko dlatego, że wiem, ile mi osobiście sprawiały kłopotów "prądy błądzące". Jest to problem ze względów eksploatacyjnych w motocyklach bardzo istotny, więc wiedzy o tym nigdy za wiele. Sam często wracam do problemów kiedyś już poruszanych i ciągle dowiaduję się czegoś nowego. Informacje tu przedstawione oparte są o moje doświadczenia eksploatacyjno-warsztatowe oraz o wiedzę zaczerpniętą z kilku mądrych książek, nie najnowszych może, ale za to zawierających wiedzę często już dzisiaj zapomnianą. Zdając sobie sprawę z braków wiedzy elektrotechnicznej, będę pisał w sposób, przystępny i zrozumiały, nie zawsze technicznie. Dlatego, gdyby podawane przeze mnie informacje, były nieścisłe lub niepełne, proszę o konstruktywną krytykę oraz pytania uzupełniające. Zapraszam tym samym do dyskusji.

Bocznikowa, samowzbudna prądnica prądu stałego


Prądnica o wzbudzeniu własnym

w układzie bocznikowym

Skupię się na prądnicach bocznikowych, samowzbudnych prądu stałego, bo takie najczęściej spotykane są w motocyklach klasycznych, głównie tzw. popularnych. Schemat obok przedstawia taką prądnicę. Bocznikową - bo uzwojenie wzbudzenia prądnicy połączone jest równolegle, tzn. prąd z prądnicy rozgałęzia się (kieruje na bok) zasilając własne wzbudzenie. Samowzbudną - bo prądnica nie wymaga zasilania wzbudzenia żródłem zewnętrznym do tego aby pracować. Samowzbudzenie następuje w wyniku występowania magnetyzmu szczątkowego prądnicy, czyli trwałego namagnesowania nabiegunnika(-ów) stojana. Stąd napędzana prądnica, odłączona od układu zewnętrznego, w momencie pomiaru miernikiem będzie wykazywać napięcie na zaciskach szczotek. Napięcie będzie tym wyższe, im wyższe będą jej obroty. Dlatego nie należy się dziwić opowieściom, że 6-Voltowa prądnica z Junaka czy MZ, wytwarza napięcie (bez obciążenia) rzędu 11-12 V. Tak jest w istocie przy odłączonym regulatorze i wzbudzeniu połączonym jak na powyższym schemacie.

Regulator


Schemat regulacji dwustopniowej

Takie wahania napięcia od 0 do 12 V, są nie do przyjęcia w eksploatacji, chociażby ze względu na urządzenia współpracujące z prądnicą, takie jak żarówki i akumulator. Dlatego stosuje się regulację napięciową prądnic, mającą na celu utrzymywanie napięcia w układzie elektrycznym pojazdu na względnie stałym poziomie. W przypadku prądnic o napięciu znamionowym 6 V, w granicach 6,2 - 8,1 V. Regulację realizuje się (najprościej ujmując) poprzez zastosowanie regulatora napięcia oraz dodatkowego opornika - rezystora wzbudzenia. Opornik wprowadza się, łącząc go szeregowo z uzwojeniem wzbudzenia, natomiast styk regulujący (ruchomy), regulatora łączy się z miejscem połączenia wzbudzenia i rezystora. Przedstawia to umieszczony obok schemat [K2 i K3 - są stykami ruchomej zwory regulatora; K1 i K4 - są stykami stałymi regulatora; Uw - uzwojenie wzbudzenia; Rr - rezystor wzbudzenia;  S1 i S2 - szczotki prądnicy przylegające do twornika (wirnika)].

Oczywiście, schemat nie uwzględnia uzwojeń regulatora, dzięki którym on w ogóle działa, ale staram się upraszczać.

Jak to działa?

W pokazanym tutaj układzie, w stanie od spoczynku prądnicy, do napięcia granicznego I stopnia regulacji, zwarte są styki K3 i K4. Dzięki temu obwód jest zamknięty i prąd zapyla na maxa przez wzbudzenie i dalej, przez zwarty przy 6,1 V styk włącznika zwrotnego do instalacji motorka.

I stopień regulacji: Kiedy obroty prądnicy rosną, napięcie zaczyna wzrastać do ok. 7,2 V, styk ruchomy zaczyna być przyciągany, przez rdzeń regulatora i zaczyna być w położeniu, dokładnie jak na schemacie, czyli K2 i K3 nie stykają się z żadnym stykiem stałym. Prąd, aby zamknąć obwód uzwojenia wzbudzenia, musi płynąć przez rezystor Rr, część prądu zamieniana jest na ciepło, wytwarzane na rezystorze, co ogranicza wzbudzenie prądnicy.

II stopień regulacji: Dalszy wzrost obrotów prądnicy powoduje, mimo rezystora, dalszy wzrost napięcia do ok. 8,1 V. Wtedy następuje dalsze przyciąganie styku ruchomego, aż do zwarcia styków K2 i K1. co powoduje zanik prądu we wzbudzeniu, a tym samym spadek napięcia prądnicy. Oczywiście stany I i II stopnia regulacji następują cyklicznie zależnie od zmian obrotów i napięcia prądnicy. Dzięki temu, styk ruchomy wibruje, pomiędzy stykami K1 i K4 ,stąd nazwa regulatora: dwustopniowy-wibracyjny. To - w dużym skrócie i sporym uproszczeniu - teoria.

Różne rozwiązania praktyczne

Teraz praktyka, czyli rozwiązania konstrukcyjne, wykorzystujące opisane rozwiązania i ich techniczne warianty.

W praktyce, spotyka się dwa techniczne sposoby połączeń, a tym samym realizacji regulacji, oba spełniające wyżej opisane zasady teoretyczne. Wynikają stąd problemy, przy próbach zamiany/zastosowania regulatora innego niż oryginalny lub błędy w podłączeniach np. w prądnicy. Również, zastosowanie danego regulatora, determinuje fizyczny sposób wzajemnych połączeń wzbudzenia i rezystora wzbudzenia.

Oto schematy tych rozwiązań:


Rys. 1


Rys. 2

Na pierwszy rzut oka nie widać różnicy, jednak jest - w usytuowaniu uzwojenia wzbudzenia i rezystora, względem szczotki prądowej i masowej. Ja te dwa warianty, do potrzeb własnych, nazywam: 1 - regulacją na szczotkę prądową (rys.1); 2 - regulacją na masę (rys.2).

Odnosząc to do rzeczywistości (z obserwacji): wariant pierwszy spotykamy w np.: MZ i Junaku, a wariant drugi drugi - w Iżu, Jawie, M-72, BMW R-35 i ….. i Junaku (!!????).

Trudne do uwierzenia, a jednak, przynajmniej, wynika to ze schematów instalacji, które znam pod tym względem dwa, (bo w ogóle jest i trzeci, i czwarty ostatnio odkryłem, ale różnice polegają, na czym innym), ach ten Junak, same z nim problemy. W praktyce, w Junaku spotkałem się jednak z regulatorami i prądnicami, pracującymi w oparciu o schemat według rys.1.

Jakie ma praktyczne znaczenie, wyróżnienie tych dwóch wariantów? Ano takie, że w przypadku rozłączenia kabelków prądnicy, do czyszczenia lub naprawy, można łatwo dojść do tego, jak powinny być podłączone poszczególne wyjścia. Dodatkowo chcąc wykonać pewne usprawnienia, w układzie prądnicowo-elektrycznym, ta wiedza jest niezbędna. Stąd łatwo zaobserwować, że regulatory od różnych motocykli, można w przypadkach braku oryginalnych, z powodzeniem zastosować zamiennie i to będzie działać. Większego znaczenia przy "reglerach" mechanicznych nie ma, przynajmniej według mnie, biegunowość prądnicy, ale gdy jest elektronik ma znaczenie, ze względu na diody i inne 'robaki' w środku. Ale jak wiadomo, biegunowość ma ścisły związek z magnetyzmem szczątkowym, który można zmienić. Właśnie ostatnio miałem dowód praktyczny, na poparcie tej teorii.

Wnioski

Praktyczne wnioski:

  • osobiście założyłem "regler" czeskiej Jawy do EMW R-35 i rabotajet;

  • należy przypuszczać, że elektroniczny regulator od MZ, będzie działał w Junaku (z minusem na masie), a mechaniczny na 100%, stosując podłączenia MZ-Junak: (DF)-(18); (D+)i(61)-(16); (51)-(19); (D-)-(10);

  • przełączając wzbudzenie i rezystor w Jawie zgodnie rys.1, też da się ten regulator elektroniczny zastosować.

 

Zapraszam do dyskusji i wymiany doświadczeń prądnicowo-elektrycznych.

 

Z elektryzującym pozdrowieniem!

"Elektromechanikos-amatorius"Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

 

P.S. Mam cichą nadzieję, że Tesla i Bosch nie kręcą się właśnie w grobach z prędkością obrotów znamionowych prądnicy w NSU, odbierając telepatycznie te treści.

Dołączam jeszcze kilka cennych rycin, których nie widziałem nigdzie indziej przedstawiające nastawy fabryczne oraz zasadę działania, sadzę że opis jest zrozumiały ;).