תפקידי מערכת הטעינה הם:

  • לטעון את המצבר בזמן עבודת המנוע ולאפשר את מילויו לאחר שפרקנו חלק מהמתח לטובת הפעלת צרכנים שונים (מתנע, תאורה).
  • לספק מתח יציב בזמן עבודת המנוע לטובת הפעלת הצרכנים השונים (תאורה, צופר וכו').

מושגים כלליים במערכת הטעינה

זרם ישר (Direct Current) – זרם ישר ,DC הוא זרימת מטענים חשמליים דרך מוליך במגמה קבועה, כלומר שאיננה הופכת את כיוונה. במילים אחרות במעגל חשמלי יהיו לנו קוטב חיובי קבוע וקוטב שלילי קבוע. כמובן שערכי המתח והזרם יכולים להשתנות אבל כוון הזרימה יהיה קבוע. מערכות המשתמשות במצברים מחייבות שימוש בזרם ישר.

זרם חילופין (Alternating Current) – זרם חילופין AC , הוא זרם חשמלי שהופך את כיוונו באופן מחזורי. זאת אומרת שבמעגל חשמלי העושה שימוש בזרם חילופין, הזרם הופך את כוונו (קוטביותו) במהירות. תדירות הזרם נמדדת ביחידות של הרץ (מספר מחזורים בשנייה). אם לדוגמה הזרם הופך את כוון זרימתו 50 פעם בשנייה – התדירות תהיה 50 הרץ.

מערכת טעינה "חד פאזית" – מופע (או פאזה) הוא מושג שמתאר את מצבה הרגעי של תופעה מחזורית. במערכת הטעינה אנו מתכוונים כי קיים מופע זרם אחד המופק מסליל אחד.

מערכת טעינה חד פאזית

מערכת טעינה "תלת פאזית" – במערכת טעינה תלת מופעית קיימים שלושה סלילים המותקנים בזווית של 120 מעלות ביניהם ומפיקים הספק חזק ורציף פי שלושה יותר ממערכת חד פאזית בעלת זרם דומה.

מערכת טעינה תלת פאזית

גשר דיודות (Diode Bridge) – גשר דיודות הוא מעגל אלקטרוני אנלוגי המורכב מארבע דיודות (במערכות חשמל תלת-פאזי גשר ליישור מלא יהיה בעל 6 דיודות). שימושו העיקרי של המעגל הוא ביישור מתח חשמלי – המרת מתח חילופין (AC) למתח ישר (DC).

מבנה מערכת הטעינה

 

מגנטו (Magneto)

המגנטו הוא בעצם מחולל הזרם (גנרטור) במערכת הטעינה. המגנטו מורכב ממגנטים המודבקים לרכיב בצורת קערה המחוברת לגל הארכובה ומסתובבת יחד איתה. מכלול המגנטים נקרא גם רוטור (Rotor). בתוך הרוטור נמצא הסטטור (Stator), הסטטור הינו ליבת ברזל שעליה מלופפים סלילים. הסטטור מותקן על גוף המנוע והוא סטטי. כשהמנוע מסתובב ואיתו הרוטור והמגנטים, השדה המגנטי עובר דרך הסלילים שבסטטור ומשרה בהם זרם חילופין. ככל שמהירות הרוטור (המנוע) עולה, כך מהירות החיתוך של השדה האלקטרומגנטי בסלילים עולה והמתח בסלילים גדל.

Magento

ווסת טעינה ומיישר זרם (Regulator Rectifier)

ווסת הטעינה ממוקם בין סלילי הטעינה למצבר. תפקידו הוא ליישר את זרם החילופין שמגיע מהסלילים לזרם ישר בעזרת גשר דיודות, על מנת לטעון את המצבר ולהפעיל את אביזרי החשמל השונים וגם לייצב את המתח סביב מתח טעינה תקין של כ- 5V, כי כפי שצוין, המתח המופק בסלילי הטעינה מושפע באופן ישיר ממהירות סיבוב המנוע והרוטור ויכול להגיע לערכים גבוהים של כ 50V-80V. כאשר המתח בווסת הטעינה עולה על 14.5V, נפרצת דיודה מיוחדת בווסת ומאריקה את המתח לגוף (דרך נגד עומס) עד לירידת המתח לערך תקין וחוזר חלילה. בעקבות פעולת הארקת המתח לגוף, ווסת הטעינה מתחמם מאד בזמן פעולתו וזקוק לקירור על מנת שלא יישרף ולכן מצויד בצלעות קירור המגדילות את שטח הפנים ועוזרות לקירורו.

Regular Rectifier

 

מצברים

המצבר הינו בעצם כלי קיבול למתח חשמלי, שבו החשמל מופק כתוצאה מתהליך כימי. המצבר מורכב מסדרה של אלקטרודות (לוחות) העשויות מחומרים בעלי הפרש פוטנציאלים גבוה הטבולים בנוזל (אלקטרוליט), המאפשר מעבר אלקטרונים בין הלוחות. בזמן חיבור צרכן וסגירת מעגל חשמלי בין קטבי המצבר, חלה תנועה של אלקטרונים מהלוח החיובי (בעל מספר רב יותר של אלקטרונים) אל הלוח השלילי (בשל הפרש הפוטנציאלים) וכך נוצר המתח במערכת. בזמן טעינת המצבר, התהליך הוא הפוך – הזרמת זרם למצבר גורמת ל"החזרת" האלקטרונים ללוח החיובי שעזבו ללוח השלילי. סוגי האלקטרודות והאלקטרוליטים של התא מגדירים את הסוגים השונים של המצברים. כל תא בנפרד מפיק מתח נמוך וחיבורם של מספר תאים בטור או במקביל מכתיב את כמות המתח והזרם שהם מסוגלים להפיק כיחידה אחת. מרכיבי התאים מכתיבים את אופיו של המצבר ולא פחות חשוב, את אופי טעינתו הנכון.

קיבולת האנרגיה של המצבר נמדדת ביחידות של Ah (אמפר שעה). על כל מצבר רשום המתח (12 וולט) והזרם שהוא יכול לספק לאורך יחידת זמן. מצבר עליו חקוקים המספרים 12V/10Ah, אומר לקונה שהמצבר שרכש מספק 12 וולט וכי הוא מסוגל להזרים 10 אמפר במשך שעה שלמה לפני שתהיה ירידה משמעותית בביצועיו, לפחות תאורטית. מצבר של 20Ah יתרוקן כעבור שעה אם נצרך ממנו 20 אמפר באופן רצוף וקבוע. אם לעומת זאת, נחברו לנורת החזית מהדוגמה לעיל, כיוון שהיא צורכת רק 5 אמפר, המצבר יתרוקן כעבור 4 שעות. חישוב זה הוא פשטני למדי שכן בפועל, כאשר סוללה קרובה להתרוקן, יורד בהדרגה גם המתח בין הדקיה.

הצרכן הגדול ביותר לשירותיו של המצבר בכל כלי רכב קונבנציונאלי הוא המתנע. בהתנעת אופנוע עם מנוע 4 צילינדרים למשל, המתנע דורש לרגע קצרצר למעלה מ-100 אמפר, וכעבור חלקיק שנייה הדרישה יורדת לכ-50 אמפר שנדרשים כל עוד המתנע ימשיך להסתובב. במשך הזמן הזה, מתח המצבר עשוי לצנוח רגעית וכל מערכת החשמל (מצבר, חוטים, נתיכים, מחברים) מתחממת. זו אחת הסיבות בגללה לא כדאי ללחוץ על כפתור המתנע ממושכות. הסיבה השנייה והברורה היא שהמצבר נפרק מהר מאד (הזרם גבוה מאד), ממצבר הרכב נדרשת אם כך, תכונת יכולת אספקת זרם גבוה מבלי להיפגע. מצברים כאלו אף קיבלו את השם הנפוץ – מצברי התנעה. את כושר אספקת הזרם הרגעי הגבוה מתארים ע"י שלושה פרמטרים, המתארים את יכולת אספקת הזרם של מצבר למשך כחצי דקה מבלי שהמתח ייפול ל-60% ממתח ההדקים המקורי (12 וולט):

  • Cranking Amperes – CA – הזרם הנדרש להתנעה בטמפרטורה של אפס מעלות.
  • Hot Cranking Amperes– HCA הזרם הנדרש להתנעה חמה בטמפ' של 27 מעלות.
  • Cold Cranking Amperes – CCA – הזרם הנדרש להתנעה קרה בטמפ' של מינוס 18 מעלות.

מצברים

 

סוגי המצברים הנפוצים באופנועים

 

מצברי חומצה

מצברי החומצה בנויים משישה תאים של כ-2 וולט כל אחד. כל תא בנוי משריג קשיח מצופה עופרת, הטבול בתמיסת חומצה. מצברים אלו אינם מסוגלים לסבול פריקות עמוקות מדי והם אינם מצטיינים במספר רב של מחזורי טעינה. יתרונם העיקרי הוא ביכולתם ל כמות זרם מקסימלי גבוה מאד יחסית לגודלם ומשקלם. מצברים אלו דורשים טיפול תכוף יחסית הכולל ניקוי האלקטרודות (מים פושרים, ייבוש, וגירוז), חיפוש אחר סדקים בגוף המצבר ובדיקת מפלס הנוזל. ירידה בנוזל עשויה להצביע על חימום יתר של המצבר או טעינת יתר. ניתן גם לוודא את משקלו הסגולי של נוזל האלקטרוליט עם הידרומטר. בגלל מבנהו, הכולל פקקים המונעים את בריחת החומצה מהתאים, התקנתו באופנוע אפשרית רק כשהוא עומד. לדו-גלגלי, מצברים אלו מגיעים בשתי גרסאות: 'רטוב' – שבו גוף המצבר הוא לבן-שקוף. למצברים אלו יש פקק על כל תא (ובסה"כ 6 פקקים), שבהם צריך להוסיף מים מזוקקים במידה וחסר. בד"כ סוג זה יהיה זול יותר.

הסוג השני "אטום" (או "יבש" בשפת המכונאים) יגיע בגוף שחור ופס אטימה במקום פקקים. מצברים אלו, הנקראים גם MF – Maintenance Free – מצברים ללא טיפול, לא דורשים כל פעולת תחזוקה.

מצברי ג׳ל

מבנה עקרוני ותכונות: דומים למצברי החומצה אך במקרה זה החומר האלקטרוליטי אינו נוזלי, אלא סמיך הרבה יותר כך שהוא נראה כמו משחה – ג'ל. מצברים אלו גם כן נקראים מצברים אטומים שכן אין פקקים נשלפים לתאיהם. לרוב נמצא במצברים אלו אלקטרודות צפופות יותר ואיכותיות יותר כך שבעבור אותו גודל של מצבר ניתן לקבל לרוב זרם גבוה יותר ותכונות עדיפות. שלוש תכונות בולטות של מצברים אלו הופכות אותם לוורסטיליים יותר ממצברי החומצה – היכולת להציבם באלכסון או על כל אחת מפאותיהם (שכן הג'ל ממלא את כל חלל המצבר מבלי שיברח החוצה), היכולת שלהם לסבול פריקות עמוקות יותר והאפשרות לקבל מספר גדול יותר של מחזורי טעינה. מדובר במצברים יקרים יותר ממצברי החומצה הפשוטים, אך לרוב הם גם איכותיים ועמידים יותר.

0