Instalacja elektryczna w ciągniku rolniczym, w tym w popularnym Ursusie C-330, stanowi kluczowy element zapewniający prawidłowe działanie maszyny. Odpowiada za uruchomienie silnika, zasilanie oświetlenia oraz innych podzespołów. Sercem układu ładowania w starszych modelach jest prądnica, której prawidłowe wzbudzenie jest niezbędne do generowania prądu. Zrozumienie zasady jej działania i umiejętność diagnostyki typowych problemów to podstawa dla każdego użytkownika ciągnika.
Podstawy działania prądnicy i układu ładowania
W układzie elektrycznym ciągnika kluczową rolę odgrywają trzy elementy: akumulator, alternator/prądnica i rozrusznik. Akumulator jest magazynem energii, niezbędnym do uruchomienia silnika i zasilania odbiorników, gdy silnik jest wyłączony. Gdy silnik zaczyna pracować, prądnica (lub alternator w nowszych konstrukcjach), napędzana paskiem od wału korbowego, przekształca energię mechaniczną w elektryczną, zasilając maszynę i jednocześnie doładowując akumulator. Rozrusznik natomiast to silnik elektryczny dużej mocy, którego jedynym zadaniem jest uruchomienie silnika spalinowego.
Proces wzbudzania prądnicy
Każda maszyna elektryczna pracująca jako prądnica musi mieć w obwodzie wzbudzenia opornik, nazywany nastawnikiem wzbudzenia, przeznaczony do nastawiania prądu wzbudzenia. Ponieważ regulator wzbudzenia przez zmianę prądu wzbudzenia umożliwia zmianę napięcia, często nazywany jest też nastawnikiem napięcia. Jeden zacisk nastawnika, zacisk "q", jest nazywany zaciskiem przeciwiskrowym i służy do rozładowania energii pola magnetycznego uzwojenia bocznikowego, o dużej liczbie zwojów.
Zależność indukowanej w uzwojeniu twornika siły elektromotorycznej od prądu wzbudzenia, przy stałej prędkości obrotowej wirnika, określa charakterystyka biegu jałowego, nazywana również charakterystyką magnesowania. Charakterystykę biegu jałowego wyznacza się również przy otwartym obwodzie twornika. Utrzymując stałą prędkość obrotową, prąd wzbudzenia zwiększa się od zera do wartości, przy której napięcie na zaciskach twornika osiąga wartość około 1,3 napięcia znamionowego, a następnie zmniejsza wartość prądu do zera. Rejestrując wartość napięcia, równą sile elektromotorycznej, odpowiadającą poszczególnym wartościom prądu wzbudzenia otrzymuje się charakterystykę.
Próba może być powtórzona przy innych wartościach prędkości obrotowej, przy czym mniejszym prędkościom odpowiadają mniejsze wartości indukowanych sił elektromotorycznych. Obserwując charakterystykę biegu jałowego, widać, że indukowana w tworniku siła elektromotoryczna jest liniową funkcją prądu wzbudzenia tylko przy małych jego wartościach. Przy wzrastających wartościach prądu wzbudzenia następuje wyraźne zakrzywianie się charakterystyki spowodowane nasycaniem się obwodu magnetycznego maszyny.
Po zmniejszeniu prądu wzbudzenia do zera, czyli po tzw. od wzbudzeniu prądnicy, na zaciskach twornika utrzymuje się napięcie o wartości dochodzącej do 10% napięcia znamionowego maszyny. Napięcie to nazywane siłą elektromotoryczną szczątkową Esz pochodzi od magnetyzmu szczątkowego magnetycznego obwodu maszyny. Maszyna nie użytkowana przez dłuższy czas traci magnetyzm szczątkowy.
Charakterystyka zewnętrzna prądnicy
Po nadaniu prądnicy prędkości obrotowej znamionowej i po wzbudzeniu jej do napięcia znamionowego, można prądnicę obciążać. W celu obciążenia prądnicy należy zamknąć wyłącznik w obwodzie twornika oraz zmniejszać stopniowo rezystancję odbiornika R0. Jeśli przy zwiększaniu obciążenia prądnicy nie zmieniać wartości prądu wzbudzenia, można zaobserwować stopniowe zmniejszanie się napięcia U.
Prąd, przy którym napięcie maleje do zera, jest bardzo duży i nazywa się prądem zwarcia (Iz). Zależność napięcia prądnicy od prądu obciążenia przy stałej wartości prądu wzbudzenia i stałej prędkości obrotowej nazywa się charakterystyką zewnętrzną prądnicy. W przypadku prądnicy obcowzbudnej, w której przyjmuje się, że napięcie zasilające obwód wzbudzenia pozostaje stałe, utrzymanie stałej wartości prądu wzbudzenia sprowadza się do utrzymania stałego położenia nastawnika wzbudzenia.
Zmniejszenie się napięcia przy wzroście obciążenia prądnicy obcowzbudnej, mimo utrzymywania stałej wartości prądu wzbudzenia, spowodowane jest wzrastającym spadkiem napięcia w obwodzie twornika prądnicy oraz narastającym wraz z prądem obciążenia oddziaływaniem pola twornika. Przy wzrastającym prądzie twornika maleje indukowana siła elektromotoryczna, a jednocześnie wzrastają spadki napięć, dlatego napięcie na zaciskach prądnicy maleje. Zmniejszenie napięcia w stosunku do napięcia na biegu jałowym jest w zakresie prądu znamionowego stosunkowo nieznaczne, co uważa się za zaletę prądnicy obcowzbudnej.
Przy zwarciu prądnicy (R0 = 0) siła elektromotoryczna indukowana w uzwojeniu twornika kompensuje tylko spadek napięcia w obwodzie twornika. Ponieważ rezystancja obwodu twornika jest względnie mała, prąd zwarcia prądnicy obcowzbudnej jest duży. Duża wartość prądu zwarcia jest wadą prądnicy obcowzbudnej. W niektórych prądnicach dużych mocy mogą być zastosowane uzwojenia kompensacyjne. Dla prądnic prądu stałego, szczególnie obcowzbudnych, wyznacza się jeszcze charakterystykę wewnętrzną obciążenia - jest to zależność napięcia na zaciskach maszyny od prądu wzbudzenia przy stałej wartości prądu obciążenia (I = const) oraz stałej wartości prędkości obrotowej.
Test pradnicy p20 Ursus
Diagnostyka problemów z prądnicą w Ursusie C-330
Problemy z ładowaniem lub niewłaściwym działaniem prądnicy są częstymi usterkami w ciągnikach Ursus C-330. Poniżej przedstawiono typowe scenariusze i metody diagnostyki:
Prądnica nie wzbudza się lub nie ładuje
Użytkownik próbował sprawdzić działanie prądnicy w ciągniku Ursus C-330, łącząc zaciski 16 i 18 oraz podłączając akumulator. Podczas podłączania wystąpiło iskrzenie, co sugerowało zwarcie. Wskazano, że rozwarte wzbudzenie może uniemożliwić pracę prądnicy jako silnika. Aby sprawdzić poszczególne elementy prądnicy miernikiem, zaleca się użycie omomierza do sprawdzenia stojana, a także zwrócenie uwagi na poprawność połączeń. Jeżeli prądnica P20c nie ładuje lub ładuje słabo, a kontrolka ładowania gaśnie dopiero przy wyższych obrotach, a środkowy styk regulatora nie jest podłączony, prowadzi to do spalenia przewodu.
Samoczynny wyłącznik prądu zwrotnego (znajdujący się w regulatorze) jest kluczowy. Jego zadaniem jest odłączenie prądnicy od akumulatora, gdy prądnica jest nieczynna (silnik wyłączony) lub napięcie na prądnicy jest niewystarczające do ładowania akumulatora. W obu tych sytuacjach akumulator zasilałby prądnicę, co kończy się jej spaleniem.
Prądnice samowzbudne samochodowe wykorzystują tzw. magnetyzm szczątkowy. Gdy prądnica, np. alternator, nie zadziała bez dostarczenia przez żarówkę prądu wzbudzania, to może do niej nie docierać prąd wzbudzania. Należy zmierzyć, czy generuje ona w ogóle jakieś napięcie. Jeśli ma wyjścia takie jak typowy alternator, można na chwilę, przez żarówkę 24V, podłączyć prąd + z akumulatora do wejścia wzbudzania, oczywiście w czasie pracy silnika. Prądnice na magnesach stałych, jak dynamo, nie muszą się wzbudzać, bo mają stałe nieregulowane pole magnetyczne.
Napięcie spada po przekroczeniu 13,5 V
Jeżeli napięcie na prądnicy rośnie wraz z dodawaniem gazu, lecz gdy przekroczy wartość 13,5 V, zaczyna spadać (nawet do 3 V proporcjonalnie do wzrastających obrotów), a problem utrzymuje się nawet po podłączeniu drugiej prądnicy, winny może być rozregulowany lub uszkodzony regulator napięcia. Wskazano, że pomiar napięcia powinien być wykonany między zaciskami 16 i 10, a nie 18, co może pomóc zidentyfikować błąd w pomiarze.
Podłączenie masy i regulatora
W przypadku prądnicy P20c w Ursusie C-330, należy upewnić się, czy masa jest podłączona prawidłowo. W niektórych schematach "minus" jest dany na masę, w innych "plus". Kluczowe jest podłączenie akumulatorów tak, jak powinny być, czyli + na masę i podłączenie wszystkich przewodów układu ładowania według schematu. Należy również sprawdzić, czy wszystkie przewody w stacyjce i skrzynce bezpieczników są podpięte zgodnie ze schematem.
W przypadku problemów z niedziałającym środkowym stykiem regulatora, który spalił przewód, użytkownik przestawił "+" na masę i prawidłowo podłączył środkowy zacisk regulatora (z bezpiecznikiem) pod stacyjkę, a następnie pod rozrusznik i akumulator. Efektem było szybkie gaśnięcie kontrolki ładowania i brak jej ponownego zapalania.
Do prądnicy P20c powinien być stosowany regulator RG15c. Jeżeli prądnica jest sprawna, ładowanie powinno być normalne. Problemy z ładowaniem mogą wskazywać na niewłaściwy regulator lub uszkodzone przewody.
Sprawdzanie prądnicy jako silnika
Zwykłą prądnicę komutatorową można sprawdzić na pracy silnikowej. W celu pracy silnikowej prądnicy, należy połączyć razem zaciski 16 i 18 prądnicy i połączyć je z minusem akumulatorów, a masę (zacisk 10) z plusem. Jeśli prądnica nie jest poważnie uszkodzona, to powinna ruszyć jako silnik.
Alternator zamiast prądnicy
Wielu użytkowników Ursusa C-330 decyduje się na wymianę prądnicy na alternator. Ważne jest, aby pamiętać, że regulator do prądnicy nie współpracuje z alternatorem. Alternator musi być na stałe podłączony wyjściem do bieguna akumulatora, bo uszkodzą się diody w mostku prostowniczym. Regulator musi być dobrany do alternatora pod względem systemu regulacji prądu wzbudzenia i polaryzacji.
Oznaczenia na alternatorach typowo to: B+ lub 30 (wyjście prądowe alternatora - połączyć bezpośrednio z akumulatorem, bez dodatkowych wyłączników, stacyjek, przekaźników). DF lub 67 - tu podłącza się regulator napięcia. Regulator ma odpowiednio oznaczone styki: 67 i 15 (typowe dla polskich produktów). D+ to wyjście na kontrolkę ładowania, którą z drugiej strony podłącza się do plusa po stacyjce (do tego samego punktu, co zasilanie regulatora). To w alternatorach dziewięciodiodowych. W sześciodiodowych do sterowania lampką kontrolną używa się dodatkowo specjalizowanego przekaźnika.
Alternator musi być bardzo solidnie podłączony do akumulatora - czy to bezpośrednio, ze swojego wyprowadzenia prądowego (najczęściej śruba M6), czy też do przewodu idącego od akumulatora do rozrusznika. Połączenia muszą być czyste i nie skorodowane. Alternator musi mieć dobrą masę, czyli obudowa alternatora musi być połączona elektrycznie z minusem akumulatora. Jeśli alternator nie posiada wbudowanego regulatora napięcia, należy podłączyć regulator, który pasuje do danego typu.
tags: #ciagnik #30 #wzbudzanie #pradnicy