A Short Course On Charging Systems
A Short Course On Charging Systems
by Charles Ofria
If the battery is "dead", it does not necessarily mean that there is anything wrong with it. It is just
depleted of its charge. It can be brought back to life by recharging it with a battery charger, or by
running the engine so that the alternator can charge it. .The main component in the charging system
is the ALTERNATOR. The alternator is a generator that produces Alternating Current (AC),
similar to the electrical current in your home. This current is immediately converted to Direct
Current (DC) inside the alternator. This is because all modern automobiles have a 12 volt, DC
electrical system.
A VOLTAGE REGULATOR regulates the charging voltage that the alternator produces, keeping
it between 13.5 and 14.5 volts to protect the electrical components throughout the vehicle.
There is also a system to warn the driver if something is not right with the charging system. This
could be a dash mounted voltmeter, an ammeter, or more commonly, a warning lamp. This lamp is
variously labeled "Gen" Bat" and "Alt.". If this warning lamp lights up while the engine is running,
it means that there is a problem in the charging system, usually an alternator that has stopped
working. The most common cause is a broken alternator drive belt.
The alternator is driven by a belt that is powered by the rotation of the engine. This belt goes
around a pulley connected to the front of the engine's crankshaft and is usually responsible for
driving a number of other components including the water pump, power steering pump and air
conditioning compressor. On some engines, there is more than one belt and the task of driving
these components is divided between them. These belts are usually referred to as: Fan Belt,
Alternator Belt, Drive Belt, Power Steering Belt, A/C Belt, etc. More common on late model
engines, one belt, called a Serpentine Belt will snake around the front of the engine and drive all the
components by itself.
Well, voltage is the same as water pressure. Amperage is like the amount or volume of water
flowing through, while resistance is the size of the wire transmitting the current. Since too much
voltage will damage the electrical components such as light bulbs and computer circuits, we must
limit the amount of voltage. This is the job of the voltage regulator. Too much water pressure and
things could start breaking. Too much voltage and things could start burning out.
The Alternator
The alternator uses the principle of electromagnetism to produce current. The way this works is
simple. If you take a strong magnet and pass it across a wire, that wire will generate a small
voltage. Take that same wire and loop it many times, than if you pass the same magnet across the
bundle of loops, you create a more sizable voltage in that wire.
There are two main components that make up an alternator. They are the rotor and the stator. The
rotor is connected directly to the alternator pulley. The drive belt spins the pulley, which in turn
spins the rotor. The stator is mounted to the body of the alternator and remains stationary. There is
just enough room in the center of the stator for the rotor to fit and be able to spin without making
any contact.
The stator contains 3 sets of wires that have many loops each and are evenly distributed to form a
three phase system. On some systems, the wires are connected to each other at one end and are
connected to a rectifier assembly on the other end. On other systems, the wires are connected to
each other end to end, and at each of the three connection points, there is also a connection to the
rectifier. More on what a rectifier is later.
When we spin the rotor inside the stator and apply current to the rotor through a pair of brushes that
make constant contact with two slip rings on the rotor shaft. This causes the rotor to become
magnetized. The alternating north and south pole magnets spin past the three sets of wire loops in
the stator and produce a constantly reversing voltage in the three wires. In other words, we are
producing alternating current in the stator.
Current to generate the magnetic field in the rotor comes from the ignition switch and passes
through the voltage regulator. Since the rotor is spinning, we need a way to connect this current
from the regulator to the spinning rotor. This is accomplished by wires connected to two spring
loaded brushes that rub against two slip rings on the rotor's shaft. The voltage regulator monitors
the voltage coming out of the alternator and, when it reaches a threshold of about 14.5 volts, the
regulator reduces the current in the rotor to weaken the magnetic field. When the voltage drops
below this threshold, the current to the rotor is increased.
There is another circuit in the alternator to control the charging system warning lamp that is on the
dash. Part of that circuit is another set of diodes mounted inside the alternator called the diode trio.
The diode trio takes current coming from the three stator windings and passes a small amount
through three diodes so that only the positive voltage comes through. After the diodes, the wires
are joined into one wire and sent out of the alternator at the L connection. It then goes to one side
of the dash warning lamp that is used to tell you when there is a problem with the charging system.
The other side of the lamp is connected to the run side of the ignition switch. If both sides of the
warning lamp have equal positive voltage, the lamp will not light. Remove voltage from one side
and the lamp comes on to let you know there is a problem.
This system is not very efficient. There are many types of malfunctions of the charging system that
it cannot detect, so just because the lamp is not lit does not mean everything is ok. A volt meter is
probably the best method of determining whether the charging system is working properly
The voltage regulator controls the field current applied to the spinning rotor inside the alternator.
When there is no current applied to the field, there is no voltage produced from the alternator. When
voltage drops below 13.5 volts, the regulator will apply current to the field and the alternator will
start charging. When the voltage exceeds 14.5 volts, the regulator will stop supplying voltage to the
field and the alternator will stop charging. This is how voltage output from the alternator is
regulated. Amperage or current is regulated by the state of charge of the battery. When the battery is
weak, the electromotive force (voltage) is not strong enough to hold back the current from the
alternator trying to recharge the battery. As the battery reaches a state of full charge, the
electromotive force becomes strong enough to oppose the current flow from the alternator, the
amperage output from the alternator will drop to close to zero, while the voltage will remain at 13.5
to 14.5. When more electrical power is used, the electromotive force will reduce and alternator
amperage will increase. It is extremely important that when alternator efficiency is checked, both
voltage and amperage outputs are checked. Each alternator has a rated amperage output depending
on the electrical requirements of the vehicle.
Charging system gauge or warning lamp
The charging system gauge or warning lamp monitors the health of the charging system so that you
have a warning of a problem before you get stuck.
When a charging problem is indicated, you can still drive a short distance to find help unlike an oil
pressure or coolant temperature problem which can cause serious engine damage if you continue to
drive. The worst that can happen with a charging system problem is that you get stuck in a bad
location.
There are two types of gauges used to monitor charging systems on some
vehicles: a voltmeter which measures system voltage and an ammeter
which measures amperage. Most modern cars that have gauges use a
voltmeter because it is a much better indicator of charging system health.
A mechanic's voltmeter is usually the first tool a technician uses when
checking out a charging system
If you think of electricity as water, voltage is like water pressure, whereas amperage is like the
volume of water. If you increase pressure, then more water will flow through a given size pipe, but
if you increase the size of the pipe, more water will flow at a lower pressure. An ammeter will read
from a negative amperage when the battery is providing most of the current thereby depleting itself,
to a positive amperage if most of the current is coming from the charging system. If the battery is
fully charged and there is minimal electrical demand, then the ammeter should read close to zero,
but should always be on the positive side of zero. It is normal for the ammeter to read a high
positive amperage in order to recharge the battery after starting, but it should taper off in a few
minutes. If it continues to read more than 10 or 20 amps even though the lights, wipers and other
electrical devices are turned off, you may have a weak battery and should have it checked.
What can go wrong?
There are a number of things that can go wrong with a charging system:
It is more common for one or more of the six diodes in the rectifier to fail. If a diode burns
out and opens one of the circuits, you would see the same problem as if one of the windings
had failed. The alternator will run at a reduced output. However, if one of the diodes were
to short out and allow current to pass in either direction, other problems will occur. A
shorted diode will allow AC current to pass through to the automobile's electrical system
which can cause problems with the computerized sensors and processors. This condition
can cause the car to act unpredictably and cause all kinds of problems.
• Too much voltage
A voltage regulator is designed to limit the voltage output of an alternator to 14.5 volts or
less to protect the vehicle's electrical system. If the regulator malfunctions and allows
uncontrolled voltage to be released, you will see bulbs and other electrical components
begin to fail. This is a dangerous and potentially costly problem. Fortunately, this type of
failure is very rare. Most failures cause a reduction of voltage or amperage.
• Noise
Since the rotor is always spinning while the engine is running, there needs to be bearings to
support the shaft and allow it to spin freely. If one of those bearings were to fail, you will
hear a grinding noise coming from the alternator. A mechanic's stethoscope can be used to
confirm which of the spinning components driven by the serpentine belt is making the noise.
Repairing Charging System Problems
The most common repair is the replacement of the alternator with a new or rebuilt one. A properly
rebuilt alternator is as good as a new alternator and can cost hundreds less than purchasing a brand
new one.
Labor time to replace an alternator is typically under an hour unless your alternator is in a hard to
access location. Most alternators are easily accessible and visible on the top of the engine.
Replacing an alternator is usually an easy task for a backyard mechanic and rebuilt alternators are
readily available for most vehicles at the local auto parts store. The most important task for the do-
it-yourselfer is to be careful not to short anything out. ALWAYS DISCONNECT THE
BATTERY BEFORE REPLACING AN ALTERNATOR.
Alternators can be repaired by a knowledgeable technician, but in most cases, it is not economical
to do this. Also, since the rest of the alternator is not touched, a repair job is usually not guaranteed.
In some cases, if the problem is diagnosed as a bad voltage regulator, the regulator can be replaced
without springing for a complete rebuild. The problem with this is that there will be an extra labor
charge for disassembling the alternator in order to get to the internal regulator. That extra cost,
along with the cost of the replacement regulator, will bring the total cost close to the cost of a
complete (and guaranteed) rebuilt.
This is not the case when the regulator is not inside the alternator. In those cases, the usual practice
is to just replace the part that is bad.
A Short Course on Charging Systems
by Charles Ofria
The purpose of the charging system is to maintain the charge in the vehicle's battery, and to provide
the main source of electrical energy while the engine is running.
If the charging system stopped working, the battery's charge would soon be depleted, leaving the
car with a "dead battery." Se la batteria è debole e l'alternatore non sta funzionando, il motore non
può avere corrente abbastanza elettrica per sparare le spine elettriche di scintilla, così il motore
fermerà di correre.
Se la batteria è "morta", non vuole dire necessariamente che c'è qualsiasi cosa sbagliato con lui. È
vuotato solo della sua carica. Può essere portato posteriore alla vita ricaricandolo con un caricatore
di batteria, o gestendo il motore così che l'alternatore può addebitarlo. .The main component in the
charging system is the ALTERNATOR. L'alternatore è un generatore che produce Corrente
alternata (Corrente alternata), simile alla corrente elettrica nella Sua casa. Questa corrente
immediatamente è convertita a Corrente continua (DC) nell'alternatore. Questo è perché tutte le
automobili moderne hanno un volt del 12, DC sistema elettrico.
Un Moderatore di Tensione regola la tensione di accusa che l'alternatore produce, tenendolo tra
13.5 e 14.5 volt per proteggere i componenti elettrici in tutto il veicolo. between 13.5 and 14.5 volts
to protect the electrical components throughout the vehicle.
C'è anche un sistema per avvertire il conducente se qualche cosa non è diritto col sistema di accusa.
Questo potrebbe essere un trattino montò voltmetro, un amperometro o più comunemente, una
lampada di avvertimento. Questa lampada stata identificata variamente Pipistrello" di "Gen" e
"Alt.". Se questa lampada di avvertimento accende su mentre il motore sta funzionando, vuole dire
che c'è un problema nel sistema di accusa, di solito un alternatore che ha fermato di lavorare. The
most common cause is a broken alternator drive belt.
L'alternatore è guidato da una cintura che è motorizzata dalla rotazione del motore. Questa cintura
va circa una puleggia connessa alla fronte dell'albero a gomiti del motore e è di solito responsabile
per guidare un numero di altri componenti incluso la pompa di acqua, pompa di governo di potere
ed aria che condizionano compressore. Su dei motori, sono più di una cintura ed il compito di
guidare questi componenti è diviso tra loro. Queste cinture sono assegnate a come di solito: Cintura
di ventilatore, Cintura di Alternatore Guida Cintura, Power Governo Cintura, Cintura di A/C, ecc.
Più comune su tardi motori di modello, una cintura, chiamò una Cintura Serpentina voglia serpente
circa la fronte del motore e guidi tutti i componenti da solo.
Su motori con cinture separate per ogni componente, le cinture costringeranno rettifiche periodiche
a mantenere la tensione di cintura corretta.. Su motori che usano una cintura serpentina, è di solito
un tensioner di cintura caricato e primaverile che mantiene la tensione della cintura, così nessuno
rettifiche periodiche sono richieste. Una cintura serpentina è disegnata ad ultimo circa 30,000
miglia. Controlli il manuale del Suo proprietario per vedere come spesso i Suoi dovrebbero essere
sostituiti.
Bene, la tensione è la stessa come pressione di acqua. L'amperaggio è come l'ammontare o volume
di acqua che fluisce attraverso, la resistenza è la taglia del filo che emette la corrente. Da allora
troppo la tensione danneggerà i componenti elettrici come lampadine e circuiti di computer, noi
dobbiamo limitare l'ammontare di tensione. This is the job of the voltage regulator. Troppo
pressione di acqua e cose potrebbero cominciare a rompere. Troppo tensione e cose potrebbero
cominciare a bruciare fuori.
Diventiamo tecnico
Ora, andiamo un poco più profondo e veda come questi componenti di sistema che addebitano
davvero funzionano produrre il potere elettrico che un'automobile moderna richiede.
L'alternatore
L'alternatore usa il principio di elettromagnetismo per produrre corrente. Il modo che questo
funziona è semplice. Se Lei prende un magnete forte e lo passa attraverso un filo, quel filo genererà
una piccola tensione. Prenda quel stesso filo e lo faccia un cappio a molte volte, che se Lei passa lo
stesso magnete attraverso il fascio di cappi, Lei crea una tensione più di considerevoli dimensioni in
quel filo.
Ci sono due componenti principali che costituiscono un alternatore. Loro sono il rotore e gli stator.
Il rotore è connesso direttamente alla puleggia di alternatore. La cintura di passeggiata rotea la
puleggia che a turno rotazioni il rotore. Lo stator è montato al corpo dell'alternatore e resti
stazionario. C'è solo abbastanza stanza nel centro dello stator per il rotore andare bene ed essere
capace di roteare senza fare alcun contatto.
Lo stator contiene 3 set di fili che hanno molti cappi ognuno e sono distribuiti uniformemente per
formare un sistema di fase del tre. Su dei sistemi, i fili sono connessi all'un l'altro ad una fine e
sono connessi ad una riunione di rettificatore sull'altra fine. Su altri sistemi, i fili sono connessi
all'un l'altro fine per finire, ed ad ognuno dei tre punti di collegamento, è anche un collegamento al
rettificatore. Più su quello che è più tardi un rettificatore.
Il rotore contiene il magnete potente che passa vicino ai molti cappi di filo che costituiscono lo
stator.. I magneti nel rotore davvero sono elettro magneti, non un magneti permanenti. Questo è
fatto così che noi possiamo controllare l'alternatore produce quanta tensione regolando l'ammontare
di corrente che crea il campo magnetico nel rotore. In così, noi possiamo controllare la produzione
dell'alternatore per andare bene le nostre necessità, e proteggiamo i circuiti nell'automobile da
tensione eccessiva.
Ora noi sappiamo che ogni magnete ha un nord ed un polo meridionale ed elettro i magneti non
sono eccezione. Il nostro rotore ha due sezioni interdipendenti di elettro magneti che sono sistemati
così che ci sono dita di nord alternato e poli di sud. quello è distribuito uniformemente sul fuori del
rotore.
Quando noi roteiamo il rotore nello stator ed applichiamo corrente al rotore attraverso un paio di
spazzole che fanno continuo contatti con due anelli di scivolone sul rotore tratti male. Questo causa
il rotore per essere magnetizzato. Il nord alternato e magneti di polo di sud roteano oltre i tre set di
cappi di filo nello stator e producono un continuamente tensione reversibile nei tre fili. Nelle altre
parole, noi stiamo producendo corrente alternata nello stator..
Noi dobbiamo ora, convertire questa corrente alternata a corrente di corrente continua. Questo è
fatto usando una serie di 6 diodi che sono montati in una riunione di rettificatore. Un diodo
permette a corrente di fluire solamente in una direzione. Se la tensione tenta di fluire nell'altra
direzione, è bloccato. I sei diodi sono sistemati così che tutta la tensione che viene dall'alternatore è
allineata in una direzione che converte con ciò Corrente alternata corrente nella corrente di DC.
Ci sono 2 diodi per ognuno dei tre set di serpeggiamenti nello stator. I due diodi stanno affrontando
in direzioni opposte, uno col suo polo di nord che affronta i serpeggiamenti e gli altri col suo polo
meridionale che affronta i serpeggiamenti. Questa sistemazione provoca la Corrente alternata
venendo corrente fuori dei serpeggiamenti essere convertito a DC corrente prima che lascia
l'alternatore attraverso il terminale di B. Connesso al terminale di B dell'alternatore è un filo
abbastanza pesante che funziona diritto alla batteria.
Corrente generare il campo magnetico nel rotore viene dall'interruttore di ignizione e passaggi
attraverso il moderatore di tensione. Da quando il rotore sta roteando, noi abbiamo bisogno di un
modo di connettere questa corrente dal moderatore al rotore girevole. Questo è portato a termine da
fili connessi a due spazzole caricate primaverili che strofinano contro due anelli di scivolone
sull'asta del rotore. Il moderatore di tensione esamina la tensione che viene fuori dall'alternatore e,
quando arriva ad una soglia di approssimativamente 14.5 volt, il moderatore riduce la corrente nel
rotore per indebolire il campo magnetico. Quando la tensione cade sotto questa soglia, la corrente
al rotore è aumentata.
C'è un altro circuito nell'alternatore per controllare il sistema di accusa che avverte lampada che è
sul trattino. Parte di quel circuito è un altro set di diodi montato nell'alternatore chiamato il trio di
diodo. Il trio di diodo prende venendo corrente dai tre serpeggiamenti di stator e passa una piccola
quantità attraverso tre diodi così che solamente la tensione positiva passa. Dopo i diodi, ai fili si
sono associati in un filo e mandarono dell'alternatore al collegamento di L. Va poi ad un lato della
lampada di avvertimento di trattino che è usata per dirgli quando c'è un problema col sistema di
accusa. L'altro lato della lampada è connesso al lato di corsa dell'interruttore di ignizione. Se ambo
i lati della lampada di avvertimento hanno tensione positiva ed uguale, la lampada non accenderà.
Rimuova tensione da un lato e la lampada viene per farLe sapere c'è un problema.
Questo sistema non è molto efficiente. Ci sono molti tipi di malfunzionamenti del sistema di accusa
che non può scoprire, così solo perché la lampada non è accesa non voglia dire tutto è ok. Un volt il
metro probabilmente è il più buon metodo di determinare se il sistema di accusa propriamente sta
funzionando
Il moderatore di tensione
Il moderatore di tensione può essere montato in o fuori dell'edilizia di alternatore. Se il moderatore
è montato fuori (comune su del Ford i prodotti) ci sarà una cintura di sicurezza di cablaggio che lo
connette all'alternatore.
Quando un problema di accusa è indicato, Lei ancora può guidare una distanza corta per trovare
aiuto diversamente da una pressione di petrolio o problema di temperatura di refrigerante che
possono provocare danno di motore serio se Lei continua a guidare. Il peggiore quello può accadere
con un problema di sistema di accusa è che Lei si è conficcato in una cattiva ubicazione..
Un sistema di accusa che avverte lampada è un indicatore povero di problemi in quello ci sono i
molti problemi di accusa che non riconoscerà. Se accende mentre Lei sta guidando, di solito vuole
dire il sistema di accusa non sta funzionando affatto. La causa più comune di questo è una cintura di
alternatore rotta.
C'è due tipi di indicatori di livello esaminavano sistemi di accusa su dei veicoli: un voltmetro che
misura tensione di sistema ed un amperometro che misurano amperaggio. La maggior parte di
macchine moderne che ha indicatori di livello usano un voltmetro perché è un indicatore molto
migliore di addebitare salute di sistema.. Il voltmetro di un meccanico è il primo attrezzo che un
tecnico usa di solito quando verificando un sistema di accusa
Se Lei pensa all'elettricità come acqua, la tensione è come pressione di acqua, mentre l'amperaggio
è come il volume di acqua. Se Lei aumenta pressione, poi più acqua fluirà attraverso un tubo di
taglia determinato, ma se Lei aumenta la taglia del tubo, più acqua fluirà ad una pressione più
bassa. Un amperometro leggerà da un amperaggio negativo quando la batteria sta offrendo la
maggior parte della corrente che si vuota con ciò, ad un amperaggio positivo se la maggior parte
della corrente sta venendo dal sistema di accusa. Se la batteria è addebitata pienamente e là è la
minima richiesta elettrica, poi l'amperometro dovrebbe leggere vicino a zero, ma dovrebbe essere
sul lato positivo di zero sempre. È normale per l'amperometro per leggere un amperaggio positivo
ed alto per ricaricare la batteria dopo avere cominciato, ma dovrebbe affusolare via in alcuni
minuti. Se continua a leggere più di 10 o 20 ampere anche se le luci, strofinacci e le altre
apparecchiature elettriche sono spente, Lei può avere una batteria debole e doverlo ha controllato.
Tempo di lavoro per sostituire un alternatore è tipicamente sotto un'ora a meno che il Suo
alternatore è in un duro per accedere ad ubicazione. La maggior parte di alternatori è facilmente
accessibile e visibile sulla cima del motore.
Sostituire un alternatore è un compito facile per un meccanico di cortile posteriore di solito ed
alternatori ricostruiti sono prontamente disponibili per la maggior parte di veicoli al negozio di parti
automobilistico e locale. Il più importante compito per il tuttofare è non essere accurato a vocale
breve qualsiasi cosa fuori. SEMPRE DISCONNETTA LA BATTERIA PRIMA DI
SOSTITUIRE UN ALTERNATORE.
Gli alternatori possono essere riparati da un tecnico bene informato, ma in più casi, non è
economico per fare questo. Anche, fin dal resto dell'alternatore non è toccato, un ripari il lavoro
non è garantito di solito.
Questo non è il caso quando il moderatore non è nell'alternatore. In quelli casi, la pratica solita è
sostituire solo la parte che è cattiva.