Zasada działania alternatora opiera się na zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Magneśnica/wirnik (ang. rotor) wiruje wewnątrz twornika/stojana (ang. stator). Uzwojenie wirnika zasilane jest poprzez pierścienie ślizgowe z regulatora napięcia. Doprowadzenie napięcia do obracającego się wirnika możliwe jest przez zastosowanie dwóch szczotek węglowych (+ i -), do których podłączone są oba końce uzwojenia wirnika. Płynący prąd powoduje wytwarzanie wokół wirnika pola elektromagnetycznego, które wiruje wraz z nim. Pole to, oddziałując na uzwojenia twornika, indukuje w nich siłę elektromotoryczną (napięcie źródłowe).

W tworniku alternatora wytwarzany jest prąd przemienny, więc urządzenie jest po prostu trójfazową prądnicą synchroniczną prądu przemiennego.

Wykres obrazuje prąd w alternatorze przed „prostownikiem”:

Tak, jak w sieci energetycznej, tak i w tym przypadku, prąd wypływający z uzwojeń alternatora na poszczególnych fazach jest przesunięty względem każdej z faz o 120°. Wytworzony prąd przemienny przekazany jest na prostownik zamieniający prąd przemienny na prąd zmienny. Wartość tego prądu zmienia się w czasie okresu (360° dla przebiegu jednopołówkowego, 180° i 360° dla przebiegu dwupołówkowego), ale nie zmienia się jego kierunek. W wielu opracowaniach pisze się, że jest to już prąd stały, co nie jest do końca zgodne z prawdą. Jest to już prąd „ukierunkowany”, lecz tętniący (używa się również określeń: pulsujący, falujący).

Różnica między prądem zmiennym a przemiennym i stałym została zilustrowana na poniższym wykresie:

W przypadku wszystkich urządzeń zasilających, a alternator się do nich zalicza, jest to zjawisko bardzo niepożądane, szczególnie dla zasilania wrażliwych układów elektronicznych (pomiarowych), których w pojazdach mamy coraz więcej. Zastosowany układ prostowniczy w alternatorze to prostownik w układzie mostkowym (mostek Graetza). Ilość użytych diod zależna jest od ilości wyprowadzeń stojana dla różnej konfiguracji podłączenia alternatora – po krótce chodzi o wydajność prądową alternatora. Niezależnie od użytej ilości diod, uzyskujemy co prawda większą sprawność oraz wydajność prądową, ale nadal mamy do czynienia ze zjawiskiem tętnienia prądu.

Dla porównania, przywołując to samo zjawisko z sieci energetycznej (50Hz), gdzie okres pojedynczego przebiegu sinusoidy równa się 1/50Hz, stosując prostowniczy mostek Graetza (dwupołówkowy), otrzymamy podwojoną sumę tętnień o częstotliwości 100Hz (dwie połówki przebiegu dla jednego okresu 360°). Dla trójfazowego mostka Graetza będzie to już 300Hz (sześć połówek przebiegu dla jednego okresu 360°).

Po odniesieniu tych danych do alternatora, gdzie minimalna częstotliwość wytworzonego prądu wynosi 100Hz i wartość ta zmienia się, wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wirnika (magneśnicy), wzrasta częstotliwość tegoż prądu przemiennego (naturalnie napięcie także). W rezultacie na wyjściu z mostka prostowniczego wartość tętnień będzie wynosiła zawsze sześciokrotną wartość zmierzonej częstotliwości prądu przemiennego (pomiar częstotliwości jednej fazy x 6 = częstotliwość tętnień). Wobec tego wygląd wykresu napięcia w funkcji czasu rysuje się praktycznie tak, jak w przypadku prądu stałego.

Ponadto tętnienie w przypadku prądu trójfazowego nie jest tak „głębokie”, jak w przypadku prostownika jednofazowego, gdzie zaczyna się praktycznie od zera przebiegu sinusoidy do wartości maksymalnej. Ze względu na fakt, iż napięcia w poszczególnych uzwojeniach (fazach) „nakładają się” na siebie i w związku z powyższym otrzymujemy napięcie o niewielkiej pulsacji ok. 1 V. Niektóre modele alternatorów, w celu zminimalizowania tętnień, wyposażone są w kondensator jako filtr pojemnościowy wygładzający przebieg prądu. Ostatecznie funkcję stabilizatora napięcia spełnia sprawny i dobrze dopasowany pojemnością akumulator.

Podsumowując, zjawisko tętnienia prądu występuje w alternatorze, ale ze względu na wysoką częstotliwość wytworzonego prądu, jak i niewielki przedział pulsującego napięcia, jest zjawiskiem zauważalnym wyłącznie w urządzeniach diagnostycznych.

Pamiętajmy także, iż zauważalne tętnienia ujawniają się szczególnie wtedy, gdy mamy do czynienia z uszkodzonym mostkiem prostowniczym w alternatorze, a alternator zostanie obciążony większym poborem prądu w tym samym czasie. Wówczas akumulator nie jest w stanie filtrować/ustabilizować tętnień i zjawisko to może być widoczne „gołym okiem” np. przez pulsowanie świateł w aucie. W takim przypadku pozostanie nam udać się do specjalistycznego serwisu lub zakupić nowy alternator.

Więcej informacji TUTAJ.

Źródło: AS-PL