Kun oli juttua akun napakengän irrottamisesta moottorin, ja siten myös laturin, pyöriessä ja varsinkin siitä jännitepiikistä, joka silloin syntyy, tutkin asiaa hiukan lisää.
Kun vaihtovirtalaturit tulivat käyttöön oli tavallista, ja edelleen on hyvinkin tarpeellista varoittaa irroittamasta akkua latauspiiristä moottorin käydessä. Tämä johtuu siitä, että magnetoinnilla säädettävän latausgeneraattorin 3-vaihe tasasuuntaaja on suoraan ajopelin sähköjärjestelmässä kiinni. Siten se on myös suoraan akun +navassa kiinni ilman mitään erottavaa elementtiä. Tasasuuntaajan takana on välittömästi generaattorin käämitys. Kun generaattorin käämin virta katakaistaan, vaikka irrottamalla akku, se aiheuttaa suht suuren itseinduktion jännitepiikin, saman jollaisella sytytyspuolassa tehdään tulppaan kipinä. Se taas polttaa elektroniikkaa mielellään rikki.
"Vanhan koulun" auto saadaan käyntiin työntämälläkin ilman akkua. Tällöin ei mitään induktiopiikkiä tule. Mutta, jos käynnistetään apukaapeleilla ulkoisella akulla on oltava silti joku akunraato paikallaan, muuten tulee se piikki kun apukaapelit irrotetaan. Uuden polven ihmeautot ovatkin sitten toinen juttu.
On siis tarpeellista tietää latausjärjestelmän tyyppi. Jos kyseessä on hihnavetoinen, hiiliharjallinen laturi, jota säädetään magnetointia säätävällä säätimellä, ei akkua saa irrottaa moottorin käydessä. Joissakin tapauksissa on vaikea päältäpäin päätellä: onko laturi tätä tyyppiä, koska jotkin niistä ovat myös suoravetoisia, siis ilman remmiä. Tieto on etsittävä muualta.
Moottoripyörissä on useimmiten laturissa kiinteästi magnetoitu roottori, joka pyörii suoraan kampiakselin päässä. Siinä ei ole käämejä , eikä liukurenkaita hiiliharjoineen. Staattorissa on käämit ja sieltä saadaan vaihtosähköä. Se taas säädetään regulaattorilla yleensä katkojaperiaatteella. Nykyisin on kahdenlaisia katkojia: Tyristori- ja MOSFET periaatteella. Ne myös tekevät tasauuntauksen.
Tyristori voidaan ohjata vain johtavaksi, mutta ei katkaisemaan. Siksi se katkaisee virran vain kun sen tuleva vaihtojännite itse käväisee nollassa. Uudelleen se kytkee virran, ohjauslogiikkansa vuoksi, vain jos lähtöjännite akkuun on alle tavoitteen. Se antaa siis täysiä vaihtojännitteen pulsseja enemmän tai vähemmän, tarpeen mukaan. Tasasuuntaus tehdään myös niillä kahdella tyristorilla vuorotahdissa. Jos nyt, moottorin käydessä, irrotetaan akku virtapiiristä se on sama tilanne kuin tyristorin virran katketessa, eikä ylijännitevaaraa synny. Vaikka tyristori onkin todennäköisesti juuri silloin johtavassa tilassa ja laturin käämi antaa itseinduktion jännitepiikin, sekään ei pääse tyristorien läpi pyörän järjestelmään, koska itseinduktion jännitepiiki on aina juuri negatiivinen, siis tyristorilta katkaistun anodijännitteen suhteen, ja sammuttaa tyristorin tehokkaasti. Koska akun jännite nyt puuttuu, regulaattori antaa koko ajan täyden nimellisjännitteensä. Se ei myöskään ole puhdasta tasasähköä vaan sinä on nyt tallessa laturin ja tyristorien tasasuuntaaman sykkivän tasasähkön huiput, koska akku ei niitä tasoita. Regulaattori säätää yleensä 14,4 V, joka on antojännitteen sykkimisestä ja jännitehuipuista riippuva tehollisarvo. Jos sitä mitataan hyvällä RMS mittarilla sekin näyttää sitä tehollisarvoa. Jos sitä mitataan oskilloskoopilla, vasta sitten nähdään todelliset huippuarvot. Ne saattavat olla hyvinkin korkeita, useimmiten kuitenkin 30 V luokkaa. On tuurista kiinni kuinka pyörän elektroniikka sitä sietää. Mittaamiseen on silti konsti.
MOSFET voidaan ohjata johtavaksi tai ei-johtavaksi tai mihin tahansa siihen väliin aivan tarpeen mukaan. Tässä tapauksessa se ohjataan poikki ja päälle hyvin nopeasti ja siis myös kesken laturilta tulevien pulssien keston. Se siis pilkkoo niitä pulsseja pätkiin, pitempiin tai lyhyempiin sen mukaan miten oikea lähtöjännite saadaan. Jokainen katkaisu on nyt sama tilanne kuin akun irrottaminen virtapiiristä. Käämin itseinduktio potkaisee takaisin joka katkaisulla, tuhansia kertoja sekunnissa, samoin kuin akun irrottamisella. Mutta, kuten edellisessäkin, jännitepiikki on vastakkaissuuntainen kuin käsitelävä jännite, siis MOSFETeille väärä napaisuus, eikä siksi pääse jatkamaan säätäjästä ulos. Lisäksi säätäjän suuren katkontanopeuden vuoksi käämin induktanssi vaimentaa jännitepulssit tehokkaasti. Regulaattorin antojännitettä ilman akkua oskilloskoopilla tarkasteltuna pulssit käyvät tyypillisesti n. 15 – 20 V:n tasolla. Aika paljon sekin on...
Jos siis halutaan irrottaa akku moottorin käydessä, vaikkapa sen selvittämiseksi, paljonko regulaattori antaa jännitettä maksimissaan, on korvattava akun aika suuri kapasitanssi kuivakondensaattorilla, ei mielellään elektrolyyttikondensaattoria. Pari mikrofaradyä riittää. Jännitekestoisuutta sillä saa olla muutama sata volttia. Konkka on kytkettävä siis akun rinnalle, ei välttämättä heti napakenkiin, mutta sähköisesti mahdollisimman lähelle, ja siis ennen kun akku irrotetaan. Jos joku rakentaa omaa systeemiä niin sen konkan voi tehdä sinne pysyväksi. Sillä voi säästää kallista elektroniikkaa rikkoutumiselta, jos käy hyvä/huono tuuri.
Jos laturi on magnetoinnin puolelta säädetty, usein hihnavetoinen kuten autoissa, ei tuo kondensaattorikaan auta. Itseinduktion jännitepiikki tulee staattorikäämistä jos moottori käy, tai roottorikäämistä jos moottori ei käy, mutta virta on silti päällä. Vaikka laturin järeät tasasuuntausdiodit sen kestävätkin, kestääkö laturin magnetoinnin transistorisäätäjä? Entä ajopelin kaikki muu elektroniikka? On silti konsti, jos halutaan mitata tällaisen laturin maksimi antojännite. Etsitään tehovastus, resistanssiltaan ohmin tai pari, ja kytketään se akun navan ja napakengän välille siten, että se jää kytkemään akkua virtapiiriin, vaikka napakenkä irrotetaankin. Kytkentäjärjestely on hiukan haasteellinen, koska napakenkä on oltava tietysti kiinni kun startataan. Käynnin tasoituttua vasta varovasti irrotetaan napakenkä ja huolehditaan, että vastus jää kiinni. Tällöin virtapiikkiä ei tule ja vastukseen jää ylimääräinen jännitehäviö, joka akun jännitteeseen summautuneena, edustaa laturin maksimi antojännitettä. Se siis mitataan lisävastuksen laturin puoleisesta päästä akun miinusta vasten. Vastus ei paljoa lämpene, jos akku on aivan täysi, mutta vajaalla akulla koko latausvirta kulkee vastuksen läpi ja se lämpenee. Se on siis oltava isokokoinen tehovastus, ajovalolamppukin käy paremman puutteessa. Moottori kannattaa sammuttaa ja virta kääntää pois päältä ja napakenkä ruuvata kiinni ennen kun apuvastus taas poistetaan.
Kuten lukija huomaa: asia on hiukan taitoa ja kärsivällisyyttä vaativa ja siksi jokainen askartelee näitä omalla huolellisuudella ja vastuulla. Tiedän, että joukossa on niitäkin, jotka ovat kiinnostuneita ja rakentelevat näitä laitteita, myös sähköjen puolelta.
PS. En laittanut kuvaliitteitä, kun huomasin palstalla olevan vaikeuksia hallita niitä. En ole saanut liitteitä auki viime palvelinkatkoksen jälkeen.
