Bocznikowa, samowzbudna prądnica prądu stałego

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

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:

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 ;).