Kaasaegsed mootorrattad kasutavad AC (vahelduvvoolu) ja DC (alalisvoolu) elektrisüsteemide kombinatsiooni. Kuigi enamik sõitjaid mõtleb mootorratta elektrisüsteemist kui „12-voldisest DC-süsteemist“, algab elekter tegelikult AC-na mootori laadimissüsteemis. Seejärel muundatakse ja reguleeritakse see DC-ks, et see saaks akut laadida ja toita enamikku elektrilisi komponente.

AC ja DC erinevuse mõistmine aitab laadimisprobleemide, valgustusprobleemide, süütevigade või aku tühjenemise diagnoosimisel.


1. AC ja DC põhiline erinevus

DC: alalisvool

DC voolab ainult ühes suunas.

Mootorratta aku annab DC-toidet. Enamik mootorratta elektrilisi komponente kasutab DC-d, sealhulgas:

  • Aku
  • Startermootor
  • ECU/ECM
  • Kütusepump
  • Kütusepihustid
  • LED-tuled
  • Signaal
  • Suunatuled
  • Releed
  • Andurid
  • Jahutusventilaator
  • Digitaalne armatuurlaud

Tüüpiline kaasaegne mootorratta DC-süsteem on nimipingega 12 volti, kuid tegelik pinge varieerub:



AC: vahelduvvool

AC muudab korduvalt suunda. Pinge tõuseb ja langeb lainekujulise mustrina.

Mootorratastes toodab AC-d staator/generaator, kui mootor töötab. AC-väljund suureneb koos mootori pöörlemiskiirusega.

AC-d leidub tavaliselt järgmistes kohtades:

  • Staatorimähised
  • Generaatori väljundjuhtmed
  • Mõned vanemad esituleahelad
  • Mõned CDI-süütesüsteemid
  • Magnetosüsteemid väikestel mootorratastel, krossiratastel, rolleritel ja ATV-del

Erinevalt akust ei tooda staator stabiilset 12 volti. Sõltuvalt pööretest ja konstruktsioonist võib see enne reguleerimist toota vahemikus 20 V AC kuni üle 100 V AC.


2. Mootorratta elektrisüsteemi peamised osad

Mootorratta elektrisüsteem sisaldab tavaliselt järgmisi komponente:

  1. Aku
  2. Staator/generaator
  3. Rootor/hooratas
  4. Regulaator/alaldi
  5. Startermootor
  6. Süütesüsteem
  7. Juhtmestik
  8. Kaitsmed ja releed
  9. Lülitid
  10. Valgustus ja lisaseadmed
  11. ECU ja andurid kütuse sissepritsega mootorratastel


3. Kuidas mootorrattas elektrit toodetakse

Mootorrattad toodavad elektrit tavaliselt püsimagnetgeneraatori abil.

Peamised komponendid

Rootor või hooratas

Rootor sisaldab tugevaid püsimagneteid. See on ühendatud väntvõlliga, seega pöörleb see mootori töötamise ajal.

Staator

Staator on paigal seisev vasktraadist poolide kogum, mis on paigaldatud hooratta sisse või selle kõrvale.

Kui magnetrootor pöörleb ümber staatori, indutseerib muutuv magnetväli staatorimähistes pinge. Seda nimetatakse elektromagnetiliseks induktsiooniks.

See tekitatud elekter on AC.


4. Staatori väljund: ühefaasiline ja kolmefaasiline AC

Mootorratta staatorid on üldiselt kas:

Ühefaasiline staator

Ühefaasilisel staatoril on üks AC-väljundmähis või üks paar AC-juhtmeid.

See on levinud järgmistel sõidukitel:

  • Väikesed mootorrattad
  • Rollerid
  • Krossirattad
  • Vanemad mootorrattad

Tüüpiline juhtmeväljund:

  • 2 AC-juhet staatorist või
  • 1 AC-juhe ja maandus, sõltuvalt konstruktsioonist

Ühefaasilised süsteemid on lihtsamad, kuid toodavad pulseerivamat võimsust.


Kolmefaasiline staator

Kolmefaasilisel staatoril on kolm eraldi AC-mähist, mis on staatori ümber ühtlaste vahedega paigutatud.

See on levinud järgmistel sõidukitel:

  • Suuremad mootorrattad
  • Kaasaegsed tänavarattad
  • Matkarattad
  • Sportmootorrattad
  • Seiklusmootorrattad

Tüüpiline juhtmeväljund:

  • 3 kollast või valget AC-juhet staatorist

Kolmefaasilised generaatorid on tõhusamad ning annavad sujuvama ja suurema võimsusega väljundi.


5. Miks mootorrattad toodavad esmalt AC-d

AC-d on pöörleva magneti ja pooli paigutusega lihtsam toota. Kui rootori magnet möödub staatori poolist, indutseeritakse pinge esmalt ühes suunas ja seejärel vastassuunas. See loob loomulikult vahelduvvoolu.

Akusid ei saa aga otse AC-ga laadida. Enamik mootorratta elektroonikat vajab samuti DC-d. Seetõttu tuleb AC muundada DC-ks.

See on alaldi ülesanne.


6. Mida alaldi teeb

Alaldi muundab AC DC-ks.

See kasutab elektroonilisi komponente, mida nimetatakse dioodideks. Diood laseb voolul liikuda ainult ühes suunas. Paigutades mitu dioodi sildlülitusse, pööratakse AC-lainekuju negatiivne pool positiivseks lainekujuks.

Seda protsessi nimetatakse täisperioodaliseks alaldamiseks.

Enne alaldamist

Staatori väljund näeb kontseptuaalselt välja selline:

AC-lainekuju:
+ + +
/ \ / \ / \
/ \ / \ / \
/ \/ \/ \
\ /\ /\ /
\ / \ / \ /
\ / \ / \ /
- - -

Pärast alaldamist

Negatiivne pool muundatakse ülespoole:

Alaldatud DC-impulsid:
+ + +
/ \ / \ / \
/ \ / \ / \
/ \/ \/ \

See ei ole veel täiesti sile DC, kuid aku aitab seda siluda.


7. Mida regulaator teeb

Staatori väljundpinge tõuseb pöörete suurenedes. Ilma juhtimiseta võib pinge muutuda liiga kõrgeks ja kahjustada:

  • Akut
  • ECU-d
  • Pirne
  • Andureid
  • Süütekomponente
  • LED-tulesid

Pingeregulaator hoiab laadimispinge ohutus vahemikus, tavaliselt umbes:

13,5 V kuni 14,8 V DC

Paljudel mootorratastel on alaldi ja regulaator ühendatud ühte seadmesse, mida nimetatakse:

Regulaator/alaldi

või lihtsalt:

Reg/Rec


8. Mootorratta regulaatorite tüübid

Šuntregulaator

Šuntregulaator juhib pinget, suunates staatori liigse võimsuse soojusena maandusse.

See on mootorratastel väga levinud.

Eelised:

  • Lihtne
  • Töökindel
  • Soodne

Puudused:

  • Tekitab soojust
  • Hoiab staatori tugevalt koormatuna
  • Võib kaasa aidata staatori ülekuumenemisele


Jadaregulaator

Jadaregulaator juhib pinget staatoriahelat avades ja sulgedes, vähendades voolu, kui võimsust ei ole vaja.

Eelised:

  • Töötab jahedamalt
  • Vähendab staatori koormust
  • Tõhusam

Puudused:

  • Kallim
  • Ei ole paigaldatud kõigile mootorratastele


MOSFET-regulaator

MOSFET-regulaator kasutab tõhusamaks lülitamiseks kaasaegset transistoritehnoloogiat.

Eelised:

  • Parem pinge juhtimine
  • Töötab jahedamalt kui vanemad ränitüristoriga konstruktsioonid
  • Kasutatakse sageli täiendusena

MOSFET-regulaator võib sõltuvalt konstruktsioonist olla kas šunt- või jadatüüpi.


9. Aku roll

Aku salvestab DC-elektrit ja stabiliseerib elektrisüsteemi.

Aku peamised funktsioonid:

  1. Toidab startermootorit
  2. Toidab süüdet ja ECU-d enne mootori käivitumist
  3. Stabiliseerib pinget
  4. Annab lisavoolu, kui nõudlus on suurem kui laadimisväljund
  5. Annab tühikäigul DC-toidet, kui staatori väljund on madal

Enamik mootorrattaid kasutab:

  • Pliiaku
  • AGM-aku
  • Geelaku
  • Liitiumraudfosfaataku, mida nimetatakse ka LiFePO₄-ks

Terve 12 V mootorratta aku peaks tavaliselt näitama:

12,6–12,8 V täielikult laetud
12,2 V osaliselt tühjenenud
Alla 12,0 V nõrk või tühjenenud


10. DC-ahelad mootorrattal

Pärast AC alaldamist ja reguleerimist jaotatakse DC-toide mootorratta juhtmestiku kaudu.

Levinud DC-ahelad hõlmavad:

Starteriahel

Starteriahel kasutab suurt voolu. See sisaldab:

  • Akut
  • Starterireleed/solenoidi
  • Startermootorit
  • Jämedaid kaableid
  • Maandusühendust

Starterivool võib olla väga suur, sageli:

50–200 amprit või rohkem

sõltuvalt mootori suurusest ja surveastmest.


Süüteahel

Süütesüsteem tekitab süüteküünlas kõrgepingesädeme.

Kaasaegseid süsteeme juhivad tavaliselt:

  • ECU
  • Väntvõlli asendiandur
  • Süütepool
  • Süüteküünal

Süütepool võib saada 12 V DC ja tõsta selle seejärel tuhandete voltideni.

Tüüpiline sädemepinge võib olla:

15 000–40 000 volti


Valgustusahel

Enamik kaasaegseid mootorrattaid kasutab DC-valgustust.

Levinud koormused:


Võimsus arvutatakse valemiga:

Vatides = voldid × amprid

Näiteks 60 W esituli 12 V süsteemis tarbib:

60 W ÷ 12 V = 5 A

Laadimispinge 14 V korral:

60 W ÷ 14 V ≈ 4,3 A


11. AC-ahelad mootorratastel

Mõned mootorrattad, eriti vanemad või väiksemad mudelid, kasutavad teatud ahelate jaoks AC-d otse.

AC-esitulede süsteemid

Mõnedel krossiratastel, rolleritel ja väikestel mootorratastel võib esituli töötada otse staatori AC-väljundist.

Selles konstruktsioonis:

  • Esituli töötab ainult siis, kui mootor töötab
  • Heledus võib pöörete suurenedes kasvada
  • Aku võib olla väike või puududa
  • Regulaator võib piirata AC-pinget

Seda nimetatakse sageli AC-valgustussüsteemiks.


AC CDI süüde

Mõned mootorrattad kasutavad AC CDI süütesüsteemi.

CDI tähendab:

Kondensaatori tühjendussüüde

AC CDI süsteemis on staatoril spetsiaalne laadimispool, mis toodab CDI-plokile AC-pinget. CDI salvestab energia kondensaatorisse ja vabastab selle kiiresti süütepooli, et tekitada säde.

AC CDI süsteemid võivad sageli töötada ilma akuta.

Levinud järgmistel sõidukitel:

  • Krossirattad
  • Rollerid
  • Väikesed mootorrattad
  • ATV-d
  • Vändast käivitatavad mootorid


DC CDI süüde

DC CDI süsteem kasutab aku pinget või reguleeritud DC-toidet. CDI tõstab sisemiselt 12 V DC pinget, et laadida oma kondensaatorit.

DC CDI süsteemid vajavad tavaliselt korras akut või laadimissüsteemi.


12. Mootorratta laadimissüsteemi töö samm-sammult

Põhiprotsess on järgmine:

  1. Mootor käivitub ja väntvõll pöörleb.
  2. Rootori/hooratta magnetid pöörlevad ümber staatori.
  3. Staatori poolid toodavad AC-pinget.
  4. AC-pinge liigub regulaatorisse/alaldisse.
  5. Alaldi muundab AC DC-ks.
  6. Regulaator piirab pinge ligikaudu vahemikku 13,5–14,8 V.
  7. DC-toide laeb akut.
  8. Aku ja laadimissüsteem toidavad mootorratta elektrilisi koormusi.

Lihtne vooskeem:

Mootori pöörlemine
↓
Rootori magnetid pöörlevad
↓
Staator toodab AC-d
↓
Regulaator/alaldi
↓
Reguleeritud DC
↓
Aku + mootorratta elektrilised koormused


13. Tehnilised üksikasjad: pinge, vool, takistus ja võimsus

Mootorratta elektridiagnostikas kasutatakse sageli põhilisi elektrivalemeid.

Ohmi seadus

V = I × R

Kus:

  • V = pinge voltides
  • I = vool amprites
  • R = takistus oomides

Võimsuse valem

P = V × I

Kus:

  • P = võimsus vattides
  • V = pinge
  • I = vool

Näide:

Kui soojendusega käepidemete komplekt kasutab 36 W 12 V juures:

I = P ÷ V
I = 36 ÷ 12
I = 3 A

Seega tarbivad soojendusega käepidemed umbes 3 amprit.


14. Laadimissüsteemi võimsusvaru

Mootorratta generaatoril on maksimaalne väljundvõimsuse nimiväärtus, mida mõõdetakse tavaliselt vattides.

Näited:


Kui lisaseadmed tarbivad rohkem võimsust, kui laadimissüsteem suudab anda, tühjeneb aku aeglaselt isegi sõidu ajal.

Näide:

Laadimissüsteemi väljund: 350 W
Mootorratta põhikoormus: 220 W
Saadaval lisaseadmete võimsus: 130 W

Kui lisate soojendusega varustuse, lisatuled, telefonilaadija ja GPS-i koguvõimsusega 180 W, ei pruugi süsteem koormusega toime tulla.


15. Levinud laadimissüsteemi probleemid

Nõrk või tühi aku

Sümptomid:

  • Aeglane käivitamine
  • Klõpsuv starterirelee
  • Tuhmid tuled
  • Armatuurlaud taaskäivitub
  • Mootorratas käivitub abikäivitusega, kuid sureb hiljem välja

Võimalikud põhjused:

  • Vana aku
  • Alalaadimine
  • Parasiitne voolutarve
  • Lahtised klemmid
  • Halb maandus


Vigane regulaator/alaldi

Sümptomid:

  • Aku ei lae
  • Aku ülelaadimine
  • Läbipõlenud pirnid
  • Kõrbenud elektri lõhn
  • Pinge üle 15 V
  • Pinge jääb töötamise ajal umbes 12 V juurde

Rikkis regulaator/alaldi võib kas laadimise lõpetada või lubada liigset pinget.


Vigane staator

Sümptomid:

  • Madal laadimispinge
  • Aku tühjeneb sõidu ajal
  • Kõrbenud staatori lõhn
  • Tumedad või kõrbenud staatorimähised
  • AC-väljund ühes faasis madal
  • Lühis maandusse

Staatorid võivad rikki minna kuumuse, isolatsiooni lagunemise või ülekoormuse tõttu.


Halb maandus või korrodeerunud pistik

Sümptomid:

  • Vahelduvad elektririkked
  • Laadimispinge ebastabiilne
  • Tuled värelevad
  • Starter on nõrk hoolimata heast akust
  • Sulanud pistikud

Mootorratta elektrisüsteemid on halbade ühenduste suhtes väga tundlikud, sest vibratsioon, niiskus ja kuumus mõjutavad juhtmestikku aja jooksul.


16. Laadimissüsteemi põhitestid

Digitaalne multimeeter on mootorratta elektridiagnostikas väga kasulik.

Aku pinge test

Mootor välja lülitatud:

12,6–12,8 V = täielikult laetud
12,3–12,5 V = osaliselt laetud
Alla 12,0 V = tühjenenud


Laadimispinge test

Mõõtke aku klemmide vahelt, kui mootor töötab.

Tühikäigul:

Ligikaudu 12,8–14,2 V

3 000–5 000 p/min juures:

Ligikaudu 13,5–14,8 V

Kui pinge jääb 12 V lähedale, siis akut ei laeta.

Kui pinge tõuseb üle 15 V, võib regulaator olla vigane.


Staatori AC-väljundi test

Ühendage staator regulaatorist/alaldist lahti.

Seadke multimeeter AC-voltide mõõtmisele.

Kolmefaasilise staatori puhul mõõtke:

Juhe A kuni B
Juhe B kuni C
Juhe A kuni C

Määratud pööretel peaksid kõik näidud olema sarnased. Sõltuvalt mootorrattast võivad näidud olla:

20–80+ V AC

Täpseid spetsifikatsioone kontrollige alati hooldusjuhendist.


Staatori takistuse test

Mootor välja lülitatud ja staator lahti ühendatud, mõõtke takistust staatori juhtmete vahel.

Kolmefaasilise staatori puhul:

A-B
B-C
A-C

Kõik peaksid olema sarnased ja tavaliselt väga madalad, sageli alla 1 oomi.

Seejärel kontrollige iga staatorijuhet maanduse suhtes. Tavaliselt peaks olema:

Maandusega ühenduvus puudub

Kui staatorijuhe on maandusse lühises, on staator vigane.


17. AC vs DC mootorratastel: kiire võrdlus



18. Miks enamik kaasaegseid mootorrattaid kasutab DC-süsteeme

Kaasaegsed mootorrattad sõltuvad suurel määral elektroonikast. Kütuse sissepritse, ABS, veojõukontroll, ride-by-wire gaasikäepidemed, LED-valgustus ja digitaalsed armatuurlauad vajavad kõik stabiilset DC-toidet.

DC-süsteemid sobivad paremini järgmisteks otstarveteks:

  • ECU töö
  • Andurite täpsus
  • Aku laadimine
  • LED-valgustus
  • Elektroonilised lisaseadmed
  • Starterisüsteemid
  • Sidevõrgud, näiteks CAN-siin

Seetõttu muundavad kaasaegsed mootorrattad staatori AC peaaegu kohe reguleeritud DC-ks.


19. Olulised ohutusmärkused

Mootorratta elektrisüsteemid on tavaliselt madalpingelised, kuid võivad siiski olla ohtlikud.

Olulised ettevaatusabinõud:

  • Enne suuremaid juhtmetöid ühendage aku lahti.
  • Ärge kunagi lühistage aku klemme.
  • Kasutage õige nimiväärtusega kaitsmeid.
  • Vältige kaitsmete möödaviimist.
  • Ärge kasutage tundlikku elektroonikat ülelaadiva süsteemiga.
  • Olge süütepoolide läheduses ettevaatlik, sest sädemepinge võib olla kümneid tuhandeid volte.
  • Kasutage multimeetril õiget seadistust: AC-voldid staatori väljundi jaoks, DC-voldid aku pinge jaoks.
  • Kinnitage juhtmestik eemale väljalaskesüsteemi kuumusest, teravatest servadest ja liikuvatest osadest.


Kokkuvõte

Mootorratta elektrisüsteem kasutab nii AC-d kui ka DC-d. Staator toodab AC-elektrit alati, kui mootor töötab. See AC-toide saadetakse regulaatorisse/alaldisse, mis muundab selle kontrollitud DC-pingeks. Seejärel laeb DC-pinge akut ja toidab mootorratta elektrilisi komponente.

Lihtsalt öeldes:

Staator = toodab AC-d
Alaldi = muundab AC DC-ks
Regulaator = juhib pinget
Aku = salvestab DC-toidet
Elektrisüsteem = kasutab reguleeritud DC-d

Vanemad ja väiksemad mootorrattad võivad kasutada AC-d otse esitulede või süüte jaoks, kuid enamik kaasaegseid mootorrattaid tugineb stabiilseks ja töökindlaks tööks reguleeritud DC-le. Arusaamine sellest, kuidas AC ja DC mootorrattas töötavad, muudab probleemide diagnoosimise, lisaseadmete uuendamise ja terve laadimissüsteemi hooldamise palju lihtsamaks.