• Niezawodność alternatora, szczególnie jego mechanizmów mechanicznych, jest określona czasem jego eksploatacji w określonych warunkach.
• Badanie diod prostowniczych przeprowadza się zazwyczaj na stanowiskach diagnostycznych. W takiej sytuacji demontaż diod prostowniczych z alternatora nie jest wymagany, należy tylko rozłączyć końcówki diod prostowniczych i przewodów fazowych.
• Diody w alternatorze w warunkach warsztatowych można sprawdzić również przez stworzenie obwodu kontrolnego, składającego się z żarówki o mocy ok. 50 W połączonej szeregowo z diodą prostowniczą i akumulatorem.
• Sprawność wszystkich diod można określić również za pomocą multimetru, ustawiając funkcję przewodzenia diody w alternatorze.
• Przed przystąpieniem do prac naprawczych przy urządzeniu elektrycznym (alternatorze) należy zawsze odłączyć przewód masy (–) od źródła energii elektrycznej (akumulatora), szczególnie w przypadku wymontowywania alternatora z komory silnikowej. 
• Szczotki węglowe alternatora należy uznać za nadmiernie zużyte jeżeli ich długość jest mniejsza niż 5–7 mm (w zależności od modelu alternatora). Szczotki alternatora nie podlegają naprawie. Zużyte szczotki alternator wymienia się na nowe, po uprzednim odlutowaniu przewodów plecionych. 

Wczesne wykrycie niesprawności może ograniczyć zużycie alternatora i zapobiec jego całkowitemu zniszczeniu. Powszechnie stosowane alternatory kompaktowe są urządzeniami bardzo trwałymi, niemniej jednak niektóre ich podzespoły, np. łożyska i szczotki, ulegają naturalnemu zużyciu. Niezawodność alternatora, szczególnie jego mechanizmów mechanicznych, jest określona czasem jego eksploatacji w określonych warunkach. Niezawodność współczesnych alternatorów nie przekracza zazwyczaj 200 000 km przebiegu pojazdu (takie dane najczęściej podawane są przez producentów). Łożyska toczne łożyskujące wał są smarowane i nie wymagają okresowej obsługi. Alternator nie wymaga żadnych zabiegów konserwujących, poza ewentualnym okresowym czyszczeniem elementów zewnętrznych. Powierzchnię zewnętrzną alternatora można czyścić za pomocą szmatki zwilżonej specjalnym środkiem produkowanym na bazie benzyny ekstrakcyjnej. Należy zwracać uwagę, aby uchronić otwory wentylacyjne oraz kieszenie powietrzne przed zanieczyszczeniem lub zatkaniem.

Częstość okresowego czyszczenia zależy od warunków, w jakich eksploatowany jest alternator. W przypadku alternatorów tzw. obcowzbudnych i samowzbudnych co 60 000 km zaleca się oczyszczanie pierścieni komutatora alternatora oraz sprawdzenie stanu zużycia szczotek i w razie potrzeby wymianę ich na nowe. Niesprawność obwodu ładowania w starszych pojazdach sygnalizowana jest przez lampkę kontrolną lub wskaźnik amperomierza. Współcześnie objawami niesprawności tego obwodu jest zaświecenie się lampki ładowania przy pracującym silniku lub stan akumulatora (jeśli jest on wyładowany lub wydziela nadmierną ilość gazów, co świadczy o braku regulacji napięcia ładowania). Współcześnie w użyciu znajduje się jeszcze znaczna liczba pojazdów produkowanych od wczesnych lat 70. do lat współczesnych XXI wieku. Niesprawności obwodów ładowania różnią się więc od siebie ze względu na konstrukcję alternatora i regulatora napięcia. Z tego względu należy wyróżnić niesprawności układu ładowania z alternatorem obcowzbudnym, z alternatorem samowzbudnym, z alternatorem kompaktowym oraz z regulatorem napięcia wibrującym o jedno- lub dwustopniowej regulacji i monolitycznym elektronicznym regulatorem napięcia jedno- lub wielofunkcyjnym.

Przed wymianą lub naprawą podzespołu należy upewnić się, czy uległ on uszkodzeniu, przeprowadzając odpowiednie oględziny lub badania. Uszkodzenia mechaniczne możliwe do zidentyfikowania na podstawie oglądu elementów konstrukcyjnych alternatora, np. sprzęgła jednokierunkowego, koła pasowego lub łożyska, można usunąć wyłącznie przez wymianę elementu. Usunięcie przyczyn niesprawności elektrycznych związanych z uszkodzeniem, np. diod prostowniczych, szczotek węglowych alternatora i innych elementów mających wpływ na przebieg wytwarzanego prądu przez alternator, wymaga lokalizacji usterki. W tym celu przeprowadza się diagnostykę stanowiskową.

W celu oceny poprawności działania układu prostowniczego alternatora sprawdza się pojedyncze diody prostownicze pod kątem:

• zbyt dużego prądu zwrotnego diody,
• zwarcia diody – przepływ prądu w kierunku przewodzenia i kierunku wstecznym (zaporowym),
• przerwy wewnątrz diody – brak przepływu prądu w kierunku przewodzenia i kierunku wstecznym (zaporowym),
• zbyt wysokiego spadku napięcia na diodzie – przepływ prądu prostowanego.

Jak sprawdza się diody w alternatorze

Badanie diod prostowniczych przeprowadza się zazwyczaj na stanowiskach diagnostycznych. W takiej sytuacji demontaż diod prostowniczych z alternatora nie jest wymagany, należy tylko rozłączyć końcówki diod prostowniczych i przewodów fazowych. Sprawdzenie zbyt dużego prądu zwrotnego diody i zwarcie diody przeprowadza się podczas badania prądu zwrotnego. Sprawdzenie przerwy wewnątrz diody oraz pomiar zbyt wysokiego spadku napięcia na diodzie wykonuje się podczas badania prądu prostowanego. Do przeprowadzenia tych badań używa się specjalnych stanowisk badawczych lub specjalnego zbudowanego układu badawczego. W praktyce warsztatowej najprostszym sposobem zbadania diod prostowniczych oraz diod Zenera jest stworzenie odpowiedniego układu pomiarowego.

Do wykonania pomiarów i stworzenia układu pomiarowego należy użyć: źródła zasilania napięcie zmiennego (0–48 V/50 Hz) – generatora, źródła napięcia stałego (0–50 V) – generatora, woltomierza do pomiaru napięcia zmiennego i stałego, amperomierza do pomiaru prądu zmiennego i stałego, rezystora 100 Ω–1 kΩ, diody prostowniczej, diody stabilizacyjnej (Zenera). Wykonując układ pomiarowy, należy pamiętać o odpowiednim doborze rezystancji opornika, szczególnie dla diody Zenera. Dokładne określenie wartości rezystancji opornika zapobiega przekroczeniu wartości znamionowych diod, np. obciążalności prądowej i napięcia szczytowego.

Wykonując pomiar prądu w kierunku przewodzenia dla diod prostowniczych, należy:

• podłączyć odpowiednie elementy za pomocą przewodów,
• użyć miliamperomierza, woltomierza i omomierza (dla pomiarów złącza p-n),
• ustalić odpowiednią wartość natężenia prądu odpowiadającą wartościom rzeczywistym pracy alternatora zazwyczaj ok. 20–30 A,
• sprawdzić spadek napięcia na diodzie prostowniczej (porównać z danymi producenta). Zazwyczaj nie powinien on przekroczyć 1,2 V. Czas próby nie powinien przekraczać 10 s, aby nie nastąpiło przegrzanie diody. Przy przerwaniu obwodu wewnętrznego diody prostowniczej woltomierz będzie pokazywał nieskończoność lub wskazówka woltomierza (analogowego) przesunie się na koniec skali. Należy pamiętać, aby nie przekroczyć wartości maksymalnego prądu badanego elementu.

Wykonując pomiar prądu w kierunku zaporowym dla diod prostowniczych, należy:

• podłączyć odpowiednie elementy za pomocą przewodów,
• użyć miliamperomierza, woltomierza i omomierza (dla pomiarów złącza p-n),
• w kierunku zaporowym prąd przewodzenia przy napięciu 120–150 V prądu stałego powinien zazwyczaj być niższy niż 2 mA. Ustalić odpowiednią wartość napięcia stałego, odpowiadającą wartościom rzeczywistym pracy alternatora. Sprawdzić wartość natężenia prądu zwrotnego przepływającego przez diodę prostowniczą (porównać z danymi producenta). Diody prostownicze wykazujące większą wartość natężenia prądu zwrotnego niż przewiduje producent należy uznać za uszkodzone. Przy zwarciu na diodzie prostowniczej miliamperomierz będzie pokazywał nieskończoność lub wskazówka miliamperomierza (analogowego) przesunie się na koniec skali. Należy pamiętać, aby nie przekroczyć wartości maksymalnego napięcia.

Diody prostownicze w warunkach warsztatowych można sprawdzić również przez stworzenie obwodu kontrolnego, składającego się z żarówki o mocy ok. 50 W połączonej szeregowo z diodą prostowniczą i akumulatorem.
Sprawdzenie działania diody prostowniczej wykonuje się poprzez przestawienie połączeń na zaciskach akumulatora, co zmieni przepływ prądu. Dioda prostownicza jest sprawna wyłącznie wtedy, gdy żarówka świeci tylko w jednym z możliwych dwóch połączeń. W przypadku świecenia żarówki w obu kombinacjach połączeń, dioda prostownicza jest uszkodzona w wyniku przerwania obwodu wewnętrznego.

Badanie diody w alternatorze przy pomocy omomierza

Badanie diody prostowniczej można również wykonać przy pomocy omomierza. Należy wówczas wykonać dwa pomiary rezystancji:  pierwszy – pomiędzy obudową a końcówką izolowaną, drugi – pomiędzy końcówką izolowaną a obudową. Diody wzbudzenia należy badać zgodnie z zaleceniami – końcówkę pomiarową omomierza podłączyć do końcówek diod wzbudzenia i do końca każdej z faz. Pomiar należy powtórzyć, zmieniając końcówki. Diody ujemne sprawdza się, na przykład podłączając jedną końcówkę omomierza do masy, a drugą kolejno do wszystkich faz. Należy powtórzyć pomiar, zmieniając końcówki. Diody dodatnie należy sprawdzać, podłączając jedną końcówkę do zacisku B+, a drugą do końcówek faz. Podczas wykonywania pomiarów wskazówka powinna być nieruchoma, a na mierniku cyfrowym nie obserwuje się zmian (duża rezystancja). Przy pomiarze w kierunku odwrotnym wskazówka omomierza analogowego powinna wskazywać małą wartość, a na mierniku cyfrowym wartość rezystancji powinna być mała (kontrolować skalę przyrządu). Diodę prostowniczą uznaje się za sprawną, jeżeli wykazuje ona rezystancję zerową lub bardzo małą w jednym kierunku, a bardzo dużą w kierunku przeciwnym. O przerwaniu obwodu wewnątrz diody prostowniczej świadczy bardzo duża wartość rezystancji w kierunkach przewodzenia i zaporowym. Zwarcie wewnętrzne obwodu diody prostowniczej wynika z wartości rezystancji bliskiej zeru w kierunkach przewodzenia i zaporowym. Sprawność wszystkich diod można określić również za pomocą multimetru, ustawiając funkcję przewodzenia diody. Badana dioda powinna pokazać przejście wyłącznie w jednym kierunku. W przypadku braku przejścia lub przejścia w dwóch kombinacjach przełączenia należy diodę prostowniczą uznać za uszkodzoną i wymienić na nową.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Naprawy

Naprawa alternatorów cz. 2.

W poprzednim wydaniu „autoEXPERTA” opublikowaliśmy pierwszą część artykułu o diagnostyce alternatora i jego naprawie. Druga część artykuły jest kontynuacją, która skupia się na naprawie, montażu oraz diagnostyce uszkodzeń.

Elektryka i elektronika

Inteligentne ładowanie

Aby ograniczyć zużycie paliwa, konieczne jest zmniejszenie oporów, na które napotyka silnik w trakcie pracy. Jednym z większych źródeł obciążeń jest alternator, który produkuje energię elektryczną. Nie musi on jednak pracować w trybie ciągłym, w związku z czym energię można zaoszczędzić, zmieniając zasadę jego sterowania.

Elektryka i elektronika

Alternator – jak działa i jak go sprawdzić?

Kiedy energia z alternatora nie pokrywa potrzeb odbiorników elektrycznych, dodatkową energię elektryczną dla tych urządzeń tymczasowo dostarcza akumulator.

Naprawa alternatora

Przed przystąpieniem do prac naprawczych przy urządzeniu elektrycznym (alternatorze) należy zawsze odłączyć przewód masy (–) od źródła energii elektrycznej (akumulatora), szczególnie w przypadku wymontowywania alternatora z komory silnikowej. W żadnym wypadku nie należy odłączać akumulatora lub regulatora napięcia przy pracującym silniku. Powyższe instrukcje stanowią wyłącznie wskazówkę wykonywania czynności naprawczych związanych z alternatorem. Każdorazowo przed naprawą elementów wewnętrznych alternatora należy zapoznać się z rozmieszczeniem tych elementów, zgodnie z przekrojami podanymi przez producenta danego typu alternatora.

W ramach przeprowadzonych badań, ustala się stan techniczny diod układu prostownikowego. Uszkodzone elementy podlegają wymianie.

W tym celu należy wstępnie wykonać demontaż alternatora z komory silnikowej.

• Odłączyć przewód masy (–) od akumulatora (przy wyłączonym zapłonie).
• Odkręcić wszystkie śruby mocujące przewody.
• Odłączyć przewody elektryczne od alternatora.
• Zlikwidować naprężenie paska wielorowkowego napędu alternatora (poluzować napinacz).
• Zdjąć pasek wielorowkowy wyłącznie z koła pasowego wolnobieżnego lub sprzęgła jednokierunkowego (w zależności od typu silnika spalinowego i marki pojazdu).
• Zdjąć nakładkę ochronną z zacisku alternatora.
• Odkręcić śruby wspornika i zdjąć alternator.
• Zdjąć osłonę alternatora.
• Oznakować wzajemne położenie tarczy przedniej i tylnej względem stojana, po czym odkręcić wkręt mocujący i wyjąć szczotkotrzymacz ze szczotkami.
• Odkręcić nakrętki samozabezpieczające i odłączyć od alternatora tarczę przednią wraz z wirnikiem.
• Wyjąć regulator napięcia (zazwyczaj zamontowany w tylnej części alternatora).
• Obudowę wyjętego alternatora wyczyścić szmatką zwilżoną środkiem czyszczącym, np. benzyną ekstrakcyjną.
• Dwoma wkrętakami unieruchomić tarczę z łopatkami i odkręcić nakrętkę mocującą koło pasowe.
• W czasie zdejmowania koła pasowego należy zwrócić uwagę, aby nie zginął trzpień zabezpieczający przed obracaniem się koła pasowego na wale wirnika. Po zdjęciu koła pasowego można dodatkowo zaznaczyć wzajemne położenie obydwu części obudowy.
• Odkręcić śruby mocujące tarcze ze stojanem i zdemontować elementy, tzn. wirnik, stojan, przednią i tylną tarczę, radiator z diodami oraz pierścienie ślizgowe. Części wewnętrzne alternatora przed naprawą można oczyścić strumieniem sprężonego powietrza.

Montaż alternatora

Montaż alternatora wykonuje się w sposób odwrotny do podanej procedury wymontowywania, z wyjątkiem pewnych ważnych czynności:

• śruby mocujące alternator ze wspornikiem należy przykręcić momentem
  40–60 Nm,
• przewody elektryczne alternatora do zacisków należy przykręcić momentem 4–5 Nm.

Wartość momentu dokręcenia śrub mocujących może się zmieniać w zależności od modelu alternatora, tzn. jego rozmiarów zewnętrznych, masy oraz wielkości śrub mocujących.

Po wymontowaniu alternatora z komory silnikowej i rozłożeniu go na części należy przystąpić do wymiany uszkodzonych diod prostowniczych na nowe. W tym celu należy:

• uszkodzoną diodę prostowniczą wycisnąć na prasie. Uprzednio zaleca się zastosowanie rurki stalowej z otworem wewnętrznym o średnicy umożliwiającej swobodne wyprowadzenie końcówki diody prostowniczej (zazwyczaj 15–20 mm). Czynność ta zapobiega możliwym odkształceniom tarczy łożyskowej i gniazda podczas nacisków prasy,
• gniazdo diody prostowniczej rozwiercić do odpowiedniej średnicy wiertłem, a następnie rozwiertakiem zwilżonym w nafcie lub odpowiednim środku specjalnego przeznaczenia – do wymiaru średnicy zewnętrznej diody podlegającej wymianie, zwiększonej o 0,5 mm w stosunku do diody pierwotnej (uszkodzonej),
• wcisnąć nową diodę, używając prasy. Diodę zawsze należy osadzić współosiowo za pomocą przyrządu, wywołującego płynny nacisk na kołnierz zewnętrzny obudowy. Zabieg taki wyklucza uszkodzenie wyprowadzeń diody prostowniczej podczas montażu,
• sprawdzić poprawność działania diod prostowniczych po wykonanej wymianie, przeprowadzając ponownie czynności diagnozujące.

W alternatorach obcowzbudnych zazwyczaj wymienia się diody prostownicze w tarczy łożyskowej tylnej. Diody prostownicze w radiatorze nie podlegają wymianie, cały element wymienia się na nowy. W pozostałych typach alternatorów diody prostownicze jako części zamienne należy zamawiać zgodnie z katalogiem. Należy odwołać się do specyfikacji wartości znamionowych diod prostowniczych występujących w danych układzie prostownikowym alternatora.

Szczotki węglowe alternatora sprawdza się wzrokowo pod kątem ubytków materiału lub nadmiernego zużycia. Wymienia się je po uprzednim demontażu alternatora z komory silnikowej i rozebraniu go na części.

Szczotki alternatora

Szczotki węglowe alternatora należy uznać za nadmiernie zużyte jeżeli ich długość jest mniejsza niż 5–7 mm (w zależności od modelu alternatora). Szczotki alternatora nie podlegają naprawie. Zużyte wymienia się na nowe, po uprzednim odlutowaniu przewodów plecionych. Jeżeli na skutek długotrwałej eksploatacji zużycie szczotek węglowych spowodowało zmniejszenie ich długości poniżej 5 mm, należy bezwzględnie wymienić cały uchwyt, tzw. trzymadło. Podczas wymiany szczotek węglowych należy sprawdzić stan techniczny sprężyn szczotek. Bada się, czy nie uległy uszkodzeniu (pęknięciu), nie są nadmiernie osłabione lub czy szczotki nie ulegają zakleszczeniu w uchwycie (trzymadle). Siła docisku sprężyn szczotek powinna wynosić około 1,8–3,1 N. Jeżeli napięcie sprężyn jest niewystarczające, należy je wymienić.

Nadmiernie zużyte pierścienie ślizgowe można przeszlifować. Jeżeli zabieg ten nie jest wystarczający, element należy wymienić. Wirnik alternatora powinien mieć nieuszkodzone mechanicznie uzwojenie, niezużyte pierścienie ślizgowe i prosty wałek. Dopuszczalne bicie wirnika i pierścieni ślizgowych względem wałka nie powinno przekroczyć 0,05 mm. Zbyt duże bicie wirnika kwalifikuje go do wymiany.

• Zamontować szczotki węglowe i sprężyny szczotek w szczotkotrzymaczu.
• Przylutować ponownie przewody.
• Za pomocą szczypiec złapać przewód szczotki i umocować go tak aby cyna nie podchodziła wyżej od plecionego przewodu, podczas wlutowywania nowej szczotki. Źle ulokowana cyna podczas lutowania spowodowałaby usztywnienie przewodu, a szczotka stałaby się bezużyteczna.
• Zacisnąć osłonę izolacyjną przewodu obok miejsca lutowanego za pomocą istniejących oczek.
• Sprawdzić poprawność działania szczotek węglowych po wykonanej wymianie oraz ocenić poprawność ich zamontowania (czy przesuwają się swobodnie w szczotkotrzymaczach).
• Zamocować regulator napięcia, wkręcając śruby mocujące.
• Przykręcić osłonę alternatora.
• Zamontować alternator i pasek wielorowkowy.
• Podłączyć wszystkie przewody elektryczne prowadzące do alternatora.
• Podłączyć przewód masy (–) do akumulatora.

Odpowiednie spasowanie elementów oraz określenie docisku nowych sprężyn do aktualnego stanu eksploatacyjnego zużycia elementów wykonawczych gwarantuje poprawną współpracę elementów współzależnych alternatora po wykonanej naprawie. W ramach standardowych czynności diagnozujących podczas wymiany szczotek dodatkowo zaleca się sprawdzenie za pomocą omomierza stanu izolacji pomiędzy trzymadłem a masą.