artikel

Back to basics: Stoeien met de laadstroom

Werkplaats & Onderhoud 4348

De oscilloscoop is een belangrijke diagnosetool, maar soms kan het zonder. Dan kan je diagnosestellen met een elektrisch schema, logisch redeneren én technische kennis. Neem deze twee praktijkcases aan het laadsysteem van een auto. In de strijd om de Scholenprijs van de (Bedrijfs)AutoTechnicus van de Toekomst kregen aankomend (bedrijfs)autotechnici ze voorgelegd. Los jij ze op?

Back to basics: Stoeien met de laadstroom

Eerste praktijkcase: Een klant staat met een lege accu. Het autobedrijf haalt de auto bij hem op. De autotechnicus haalt de accu uit de auto en zet ‘m aan de lader. Als de accu geladen is, bouwt hij ‘m weer in. Dan gebeurt er iets vreemds. Als de autotechnicus de minpool aansluit, springt er een vonkje over. Hé, in de auto ziet hij dat het laadstroomcontrolelampje brandt terwijl het contact nog gewoon uit staat. Als hij het contact aanzet, gaat het laadstroomcontrolelampje uit.

De autotechnicus haakt twee splitpennen in elkaar en houdt die bij de dynamopoelie. Zo constateert hij dat de rotor sterk magnetisch is. Deze autotechnicus is zeer ervaren. Het schema van de wisselstroomdynamo met gelijkrichtdioden en spanningsregelaar kent voor hem geen geheimen. Hij weet dus wat de oorzaak is van de symptomen, waarom de rotor magnetisch is terwijl het contact uit staat en hij weet waarom het laadstroomcontrolelampje aan staat bij contact uit, en uit bij contact aan.

Met het contact aan loopt er een stroom door de rotorspoel (G), de voorbekrachtiging.

Hoe werkt een dynamo?

Weet jij dat niet direct? Geen schande, veel van de studenten (Bedrijfs)AutoTechniek hadden het antwoord ook niet meteen paraat. Op zoek naar de goede antwoorden proberen we eerst het schema te doorgronden. Dus gaan we na hoe een goedwerkende dynamo functioneert. Een magnetische rotor draait in een stator en wekt daardoor spanning op in de statorspoelen. Maar omdat die rotor van zichzelf niet magnetisch is, moet hij bekrachtigd worden.

Hoe? Zodra het contact wordt aangezet is er de voorbekrachtiging. Kijk even mee in het schema. Het contact staat aan, dus loopt er een stroom door het lampje, D+, de rotorspoel, naar DF. Daarna zien we de spanningsregelaar. Dat ziet er wat ingewikkeld uit, maar het deel met de twee transistoren (2) kun je beschouwen als één transistor en het deel met de IC (1) maakt die transistor geleidend zolang de gewenste boordspanning nog niet bereikt is. Kortom, de transistoren geleiden, DF ligt aan massa, de stroomkring is rond dus de rotor is magnetisch.

Als de motor loopt, wekt de draaiende rotor een driefase wisselstroom op in de stator. Via de plus- en mindioden wordt die omgezet in gelijkspanning.

Nu wordt de motor gestart. De rotor gaat draaien en de statorspoelen wekken een driefase laadstroom op. Die volgen we ook even: massa (B-), gelijkrichtdioden (minzijde) statorspoelen, gelijkrichtdioden (pluszijde), B+, accu en verbruikers. En nu de motor draait, hoeft de accu niet meer voor voorbekrachtiging te zorgen. Die is overgenomen door de zelfbekrachtiging. Ook die stroomkring volgen we: massa (B-), gelijkrichtdioden (minzijde), stator, velddioden, rotor, spanningsregelaar, massa (B-).

Als de motor loopt, zorgt de dynamo zelf voor bekrachtiging van de rotor.

Een plusdiode is kortgesloten. Bij contact uit is de rotor nu bekrachtigd via een velddiode. Bedenk dat na het contactslot (15) nog verschillende componenten en verbruikers zijn aangesloten. Bij contact uit loopt er dus een stroom door het controlelampje.

Stroom door de rotorspoel

Terug naar de praktijkcase. Het contact staat uit en toch is de rotor magnetisch. Er loopt dus een stroom door de rotorspoel. Waar komt die vandaan? “Door het contactslot, dat is kapot”, suggereert een leerling. “Waarom gaat het laadstroomlampje dan uit als je het aanzet?” countert een ander. “Misschien omdat het contactslot andersom is gaan werken”, probeert de eerste nog, maar hij voelt al aan dat hij op het verkeerde spoor zit.

Hoe kan er dan wel stroom door de rotorspoel lopen als het contact uit staat? Er is maar één weg. B+ zit op aansluiting 30, de vaste plus. Blijkbaar maakt die vaste plus contact met de rotor. Als je op het schema kijkt, hoe zou dat dan kunnen? Het antwoord is verrassend simpel: door een kortgesloten plusdiode, die is gaan geleiden in de sperrichting. Van daaruit gaat deze stroom door de velddiodes en zorgt voor een spanning op D+. Vanaf D+ loopt de stroom naar de rotor en de spanningsregelaar om vervolgens naar massa te gaan.

 

‘Hij heeft met zijn buurman aan de dynamo gemeten’

En het lampje?

Nu kunnen we ook het vreemde gedrag van het controlelampje verklaren. Omdat op D+ spanning staat, loopt er bij contact uit ook een stroom naar alle verbruikers die achter het contact (aansluiting 15) aangesloten zijn. Deze stroom loopt vanaf D+ door het controlelampje, waardoor dit brandt bij contact uit. Bij het aanzetten van het contact komt er aan de andere zijde van het laadstroomcontrolelampje ook 12 volt. Daarmee staat er geen spanningsverschil meer over het lampje en gaat het uit.

Doe-het-zelver aan de telefoon

Oef, simpel eigenlijk. Maar de tijd dringt bij de scholenprijs, en de aankomend autotechnici moeten nog een praktijkcase oplossen.

Nu vraagt een klant telefonisch advies. Hij klaagt over startproblemen nu het kouder weer wordt. Hij denkt dat de dynamo niet goed bijlaadt. Hij heeft met zijn buurman (een handige kerel die van alle markten thuis is) aan de dynamo gemeten. Daarbij kwamen ze aan de volgende meetwaarden: bij contact aan meten ze op D+ van de dynamo ten opzichte van massa een spanning van ongeveer 2 volt. Als ze dan de stekker van D+ los nemen, en ze meten aan stekkerzijde, geeft de voltmeter 12 volt aan.

Vragen aan de studenten

Is dit zoals het hoort? En kun je de gemeten waarden verklaren? Om met de eerste vraag te beginnen: ja, de meting en gemeten waarden kloppen. Er is niets mis met dit circuit! Dan de verklaring. Met de stekker op D+ aangesloten en het contact aan, loopt er een stroom van accu+ via contactslot en controlelampje naar D+. Van daaruit gaat de stroom door de rotor en spanningsregelaar naar massa. Laadstroomcontrolelampje en rotorspoel en spanningsregelaar vormen een serieschakeling waardoor je deelspanningen krijgt. Omdat de weerstand van rotorspoel en spanningsregelaar samen veel kleiner is dan die van het lampje, staat er 10 volt over het lampje en 2 volt over rotor en spanningsregelaar samen. Met de stekker los loopt er geen stroom. De weerstand van het lampje speelt dan geen rol. Ook na het lampje meet je dan de (statische) accuspanning.

Test je kennis

Wil je zelf aan de slag met opgaven voor de (Bedrijfs)Autotechnicus van de Toekomst-competitie? Je kunt de online kennistests nog gewoon maken. Die voor de Autotechnicus vind je hier, de test voor de Bedrijfsautotechnicus hier.

Reageer op dit artikel