Latausgeneraattori

Latausgeneraattorin rakenne

Latausgeneraattori eli polttomoottorin generaattori eli ajoneuvon laturi muuttaa polttomoottorista välitetyn mekaanisen liike-energian sähköenergiaksi, jota tarvitaan sytytyskipinän tai -hehkun muodostamiseksi. Generaattorista saatavaa sähköenergiaa voidaan myös varastoida käynnistysakkuun moottorin seuraavaa käynnistyskertaa varten. Generaattorit tuottivat polttomoottorin kehityksen alkupuolella aluksi tasajännitettä, ja sähkön tarpeen kasvaessa siirryttiin käyttämään tehokkaampia vaihtojännitettä tuottavia latureita.

Tyypit

Tasavirtalaturi

Aina 1960-luvulle asti vallitseva laturityyppi oli tasavirtalaturi. Tasavirtalaturissa magneettikenttä aikaansaadaan laturin runko-osaan sijoitetuilla kenttäkäämeillä eli staattorilla. Laturin rungon sisällä pyörii roottori eli ankkuri, jossa oleviin johtosilmukoihin sähkömotorinen voima indusoituu. Kunkin johtosilmukan SMV:n voimakkuus ja suunta muuttuvat jatkuvasti ankkurin kierroksen aikana. Tämän vuoksi ulostuloteho on otettava juuri oikeassa pyörähdyksen vaiheessa. Tämä on toteutettu käyttämällä kommutaattoria, jolta teho johdetaan hiiliharjojen avulla laturin ulostuloon.

Tasavirtalaturin varjopuolena on juuri kommutaattori, joka aiheuttaa hiilien nopean kulumisen ja rajoittaa käytettävissä olevan pyörimisnopeuden suhteellisen alhaiseksi. Siksi moottorin ja tasavirtalaturin välillä on käytettävä sellaista välityssuhdetta, että lataus on pienillä moottorin kierrosluvuilla ja tyhjäkäynnillä yleensä riittämätön.

Vaihtovirtalaturi

Auton vaihtovirtalaturi sitä käyttävine moniurahihnoineen.

Nykyisin vaihtovirtalaturi on täysin syrjäyttänyt tasavirtalaturin autokäytössä. Vaihtovirtalaturissa magneettikentän synnyttävät kenttäkäämit ovat laturin pyörivässä osassa eli roottorissa ja ulostuloteho saadaan laturin runkoon käämityistä staattorikäämeistä. Näin ollen ei tarvita kommutaattoria, vain suhteellisen pientä kenttävirtaa roottorille syöttävät hiiliharjat ja liukurenkaat. Tämän ansiosta vaihtovirtalaturia voidaan pyörittää suuremmalla nopeudella kuin tasavirtalaturia, ja sen välityssuhde voidaan valita sellaiseksi, että laturi tuottaa virtaa riittävästi myös moottorin käydessä tyhjäkäyntiä.

Vaihtovirtalaturin staattorista saatava teho on vaihtosähköä (tästä nimi), joka on tasasuunnattava, ennen kuin se voidaan syöttää auton sähköjärjestelmään. Tämä on toteutettu laturiin sisäänrakennetun diodisillan avulla. Juuri pienikokoisten, tehoa kestävien ja halpojen puolijohdediodien saatavuus on tehnyt vaihtovirtalaturin voittokulun mahdolliseksi.

Rakenne

Latausgeneraattori pyörii keskimäärin noin kolme kertaa polttomoottorin kierroslukua nopeammin. Saatava vaihtojännite muutetaan tasajännitteeksi diodisillan avulla. Latausgeneraattorin jännitteensäädin säätää generaattorin roottorissa sijaitseville kenttäkäämeille menevää magnetointivirtaa järjestelmässä vallitsevan jännitteen mukaan pyrkien pitämään latausjännitteen oikealla tasolla.

Vanhemmissa ajoneuvoissa nämä laitteet oli rakennettu itse latausgeneraattorin ulkopuolelle, ja usein myös itse latausjännite oli säädettävissä. Tekniikan kehittyessä kaikki latausgeneraattoriin liittyvät laitteet on kuitenkin saatu mahdutettua itse generaattoriin.

Latausgeneraattori tarvitsee toimiakseen esimagnetointijännitteen, joka johdetaan latauksen merkkivalon kautta latausgeneraattorille napaan D+. Kun latausgeneraattori alkaa tuottaa sähköä, napaan D+ saadaan jännite generaattorin kenttädiodeilta, jolloin latausmerkkivalo sammuu. Tällöin myös jännite navassa D+ nousee latausjännitteeseen.

Sähköiset ominaisuudet

Vanhemmat latausgeneraattorit tuottivat yleensä kuuden tai 12 voltin jännitettä. Nykyisin latausgeneraattorit tuottavat 12 voltin järjestelmään noin 14,4 voltin jännitettä. Latausjännite voi olla myös lämpötilakompensoitu, siten että kylmällä ilmalla latausjännite nousee korkeammalle 14,5 volttiin, jotta akku latautuisi paremmin. Lämpimällä ilmalla jännite voi taas olla alhaisempi, 13,8 volttia, koska lämpimässä akku latautuu matalammallakin jännitteellä ja korkeampi jännite vain lisää akkuveden haihtumista. Joissain tapauksissa resistanssi kaapeloinneissa aiheuttaa sen, että akulta mitattuna jännite on alhaisempi. Virtaa generaattorit tuottavat 30 ja 200 ampeerin väliltä.

Euroopassa raskaissa ajoneuvoissa (esim. busseissa ja kuorma-autoissa) sähköjärjestelmän jännite on yleensä 24 V.

Huolto ja korjaus

Latausgeneraattori ei tarvitse huoltoa, mutta ajan myötä siinä olevat hiiliharjat kuluvat, ja lataus ei onnistu. Tällöin harjat pitää uusia. On olemassa kuitenkin myös harjattomia generaattoreita, joissa ei ole kyseisiä hiiliä.

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Latausgeneraattori Wikimedia Commonsissa