A A A

Prądnica

Zadaniem prądnicy jest wytwarzanie prądu elektrycznego nie tylko w celu zasilania całej instalacji elektrycznej, ale również w celu doładowania akumulatora.

Wiemy już z poprzedniego opisu, że przecinanie linii magnetycznych przez przewodnik wywołuje w tym przewodniku prąd elektryczny.

Wyobraźmy sobie drut miedziany wygięty w ramkę, jak pokazano na rysunku IV-12a. Końce drutu przymocowane są do dwóch wygiętych blaszek, po których ślizgają się dwa styki. Blaszki te nazywamy komutatorem. W czasie szybkich obrotów drut często przecina linie pola magnetycznego. W wyniku tego, w drucie ramki powstanie prąd elektryczny. Z ramki prąd popłynie do komutatora, a przez styki i przewodnik do żarówki.

Wyobraźmy sobie dalej, że przystępujemy do ulepszenia naszego modelu. Najpierw ulepszymy samą część wirującą, którą nazwiemy twornikiem, ponieważ „tworzy" się w niej prąd elektryczny. Zamiast pojedynczej ramki nawiniemy kilka uzwojeń, czyli tzw. cewkę. Do wnętrza cewki wsuniemy sztabkę żelaza. Dalsze ulepszenie, to zastosowanie czterech cewek oraz rdzenia w kształcie krzyża. Ponieważ teraz są już cztery cewki, a więc i komutator musimy podzielić na cztery działki.

Zamiast tylko czterech biegunów i czterech cewek wykonamy nowy twornik, który będzie mieć kilkanaście biegunów, a na nich nawinięte kilkanaście cewek. Komutator powiększył się również i ma kilkanaście działek. Ostatnim ulepszeniem twornika będzie wydłużenie biegunów z cewkami. Zamiast niepraktycznych blaszanych styków zbierających prąd z komutatora, przystawimy dwa klocki węglowe, tzw. szczotki.

Teraz tylko jeszcze drobne zmiany w magnesach naszego modelu, które „stoją" w miejscu (stąd nazwa tej części — stojan). Zamiast słabego magnesu stałego, zastosować można elektromagnes. Cewkę tego elektromagnesu można nawinąć bezpośrednio na bieguny, a końce biegunów zamknąć sztabkami żelaza z obydwu stron, co znacznie ułatwi przepływ linii pola magnetycznego. Cewki stojana nazywamy uzwojeniami wzbudzenia. Teraz wystarczy wstawić twornik do wnętrza stojana i odpowiednio połączyć.

Prądnica sama zasila elektro- 3 magnesy stojana. 'Elektromagnesy stojana zachowują tzw. magnetyzm szczątkowy, dzięki czemu bieguny stojana zachowują się początkowo tak jak magnes stały. Podczas wzrastających obrotów magnes stały powoduje zaindukowanie się prądu w tworniku. Słaby prąd z twornika przepływa do stojana i wzmacnia pole magnetyczne biegunów. Wzmocnione pole magnetyczne powoduje coraz silniejsze indukowanie się prądu w tworniku i prądnica wytwarza silny prąd elektryczny. Ponieważ prądnica wzbudziła się bez obcego źródła zasilania, nazwiemy ją prądnicą s a m o w z b u id n ą. Wał twornika schowany jest w obudowie prądnicy na dwóch łożyskach kulkowych. Na wałku twornika zamocowane jest kółko pasowe, napędzane przez pasek klinowy.

Prąd przepływa przez odbiornik elektryczny tylko wtedy, gdy obwód elektryczny jest zamknięty. Jednym przewodem prąd z prądnicy dopływa do żarówki, a drugim odpływa z żarówki 'do prądnicy.

W samochodzie metalowe podwozie i nadwozie spełnia rolę jednego z przewodów. Prądnicę z żarówką można więc połączyć jak na rysunku IV-15 b. Aby nie rysować podwozia w schematach instalacji elektrycznej, przyjęto oznaczać połączenia z masą samochodu.

Jednym z zadań prądnicy w samochodzie jest doładowywanie akumulatora, który wyczerpuje się w czasie rozruchu oraz w czasie, gdy prądnica wytwarza zbyt mały prąd (przy niskich obrotach silnika). Aby prądnica mogła ładować akumulator, należy połączyć przewodnikami elektrycznymi prądnicę z akumulatorem. Lecz co by się stało, gdyby prądnica przestała wytwarzać prąd, np. w czasie chwilowego zatrzymania silnika? Wtedy prąd elektryczny z akumulatora popłynąłby z powrotem przez prądnicę do masy, a z niej do drugiego bieguna akumulatora i akumulator rozładowałby się. Akumulator nie tylko wyładuje się, ale prąd płynący przez prądnicę powoduje jej silne nagrzanie, a nawet spalenie uzwojeń. Urządzenie, które będzie przerywać w sposób samoczynny połączenie prądnicy z akumulatorem nazywa się wyłącznikiem samoczynnym.

Wyłącznik samoczynny jest jednym z trzech elementów łącznika prądnicy tzw. regulatora prądnicy. Dalsze dwa elementy regulatora prądnicy, to regulator napięcia i ogranicznik prądu.

Obok rzeki, która dostarcza wody, zbudowany jest betonowy zbiornik wody zapasowej. W tym zapasowym zbiorniku nagromadzona jest woda na wypadek obniżenia poziomu wody w rzece. Jak pokazano na rysunku IV-16 a, woda z rzeki napływając przez kanał napełnia zbiornik zapasowy. Warunkiem napełnienia zbiornika jest wysoki poziom wody w rzece. Jeżeli poziom wody w rzece obniży się, to woda ze zbiornika zapasowego przecieknie z powrotem do rzeki. Ale pomiędzy zbiornikiem a rzeką zbudowana jest tama, która przerywa powrotny przepływ wody. Ta tama (rys. IV-16 b) działa w sposób zupełnie samoczynny. Pływająca po powierzchni wody łódka połączona jest z dźwignią zamykającą zasuwę tamy. Jeżeli poziom wody w rzece podniesie się, łódka zostanie uniesiona i spowoduje otwarcie tamy, a woda z rzeki znów napełni zbiornik ¡zapasowy.

Rzeka dostarczająca wody — to prądnica dostarczająca prądu. Zapasowy zbiornik — to akumulator. Samoczynnie działająca tama — to samoczynny wyłącznik prądu.

Zapamiętamy jeszcze bardzo ważny wniosek: otwarcie tamy zależy tylko od wysokości słupa wody w rzece. Ponieważ słup wody porównaliśmy do napięcia prądu elektrycznego, a więc wyłącznik samoczynny włącza dopływ prądu do akumulatora wtedy, gdy napięcie prądnicy jest większe niż napięcie akumulatora. Odwrotnie, w razie spadku napięcia na zaciskach prądnicy wyłącznik samoczynny przerywa dopływ prądu z akumulatora do prądnicy.