Know How Ηλεκτρικό Σύστημα Part VI

Οι διάφορες παραλλαγές

Στο Part V είδαμε, με γενικό τρόπο, τα εσώψυχα ενός τυπικού δυναμό: η βασική αρχή λειτουργίας και η βασική δομή στο εσωτερικό δεν αλλάζει, αλλά στην πράξη υπάρχουν διάφοροι επιμέρους τύποι, ειδικά αν ξεφύγουμε από το πλαίσιο του «μικρού ΙΧ» (και οι φορτηγατζίδες έχουν ψυχή). Αναφέραμε πεταχτά τον προηγούμενο μήνα για τα δυναμό με τους χαρακτηριστικούς πόλους-νύχια, που λέγονται έτσι λόγω του σχήματος των πόλων, που θυμίζουν (γυναικεία!) νύχια. Από αυτό το σχέδιο δυναμό ξεκινάνε όλα και πάνω σε αυτό το αρχικό βασίζονται ακόμη και τα πιο σύγχρονα κόμπακτ. Τα δυναμό με τέτοιους πόλους ήταν αυτά που παραγκώνισαν τις κλασικές γεννήτριες συνεχούς ρεύματος που ήδη είδαμε, και αυτά που κυριαρχούν σχεδόν αποκλειστικά σήμερα. Συγκριτικά με τις παλιότερες γεννήτριες συνεχούς ρεύματος είναι 50% ελαφρύτερα, καθώς και φθηνότερα να κατασκευαστούν. Για να μπορέσουν να κυριαρχήσουν αυτά τα δυναμό σε ευρεία παραγωγή έπρεπε να γίνουν μικρότερες, φτηνότερες και ισχυρότερες οι δίοδοι σιλικόνης, που επίσης αναφέραμε πεταχτά, πράγμα το οποίο και έγινε. Από τη στιγμή μάλιστα που ξεχάσαμε τις γεννήτριες συνεχούς ρεύματος, για εφαρμογές με μεγάλες απαιτήσεις ισχύος, δύο ολόκληρα συστήματα με πόλους-νύχια μπορούν κάλλιστα να συνδυαστούν σε κοινό εξωτερικό κέλυφος.

Ως προς την πάντα σημαντική ψύξη, οι παλαιότερες αυτές εφαρμογές δυναμό είχαν εξωτερικό και σχετικά μεγάλο ανεμιστήρα-βεντιλατέρ ψύξης που παρείχε αξονική ροή μονής κατεύθυνσης. Τα πιο σύγχρονα και μικρότερα -σε συνολικές διαστάσεις- δυναμό με πόλους-νύχια διαθέτουν αποκλειστικά εσωτερικά ανεμιστηράκια διπλής ροής: πιο συγκεκριμένα, ο δροσερός αέρας τραβιέται-εισέρχεται αξονικά του δυναμό και εξέρχεται θερμότερος ακτινικά κοντά στις κεφαλές περιελιγμάτων του στάτορα καθώς και από τις άκρες του δακτυλίου του συλλέκτη. Σε σχέση με τα παλιότερα δυναμό εξωτερικής ψύξης, τα σύγχρονα: 1. περιστρέφονται με μεγαλύτερο ρυθμό περιστροφής, κάτι που αυξάνει το βαθμό απόδοσης, 2. οι ανεμιστήρες τους, με μικρότερης διαμέτρου λεπίδες μειώνουν τον παραγόμενο θόρυβο, 3. επιφέρουν μικρότερες μαγνητικές παρεμβολές στο χώρο γύρω τους και 4. οι ψύχτρες τους από άνθρακα κρατάνε περισσότερο εξαιτίας της χρήσης μικρότερου δακτυλίου συλλέκτη (βλ. Part V).

Αυτά ισχύουν για τα δικά μας μικρά τουτούνια, τι γίνεται όμως για οχήματα με τεράστιες ηλεκτρικές απαιτήσεις, βλ. π.χ. τουριστικά λεωφορεία..? Εδώ οι πόλοι-νύχια παίρνουν πόδι και τη θέση τους καταλαμβάνουν τα δυναμό «προεξέχοντων πόλων», με άλλα λόγια πόλων που δεν είναι γυρισμένοι εσωτερικά σε σχήμα νυχιού, αλλά που εξέχουν ο καθένας μόνος του. Εδώ ο ρότορας εξοπλίζεται με ξεχωριστούς-ανεξάρτητους μαγνητικούς πόλους, καθένας από τους οποίους έχει το δικό του τύλιγμα πεδίου. Αυτή η διάταξη επιτρέπει στο στάτορα να είναι αισθητά μακρύτερος (σχετικά με την δεδομένη διάμετρό του) σε σχέση με την αντίστοιχη εφαρμογή πόλων-νυχιών, με άλλα λόγια επιτρέπει μεγαλύτερη ισχύ εξόδου για συγκεκριμένη διάμετρο. Εκεί που μειονεκτούν οι «μεγάλοι» όμως -σε σχέση με τα δικά μας δυναμό- είναι στο ρελαντί: εξαιτίας του σχεδιασμού τους δεν μπορούν να γυρίζουν στο ρελαντί με τις ίδιες υψηλές στροφές, όπως τα κλασικά δυναμό με πόλους-νύχια. Από τη στιγμή τώρα που τα ρεύματα διέγερσης που απαιτούνται σε αυτά τα μεγάλα φορτηγίσια δυναμό είναι πολύ μεγαλύτερα  και προκαλούν μεγάλες απώλειες ενέργειας στον ρυθμιστή στροφών (governor), οι συνεπαγόμενες - αυξημένες κατά πολύ - θερμοκρασίες σημαίνουν ότι ο ηλεκτρονικός ρυθμιστής πρέπει να τοποθετείται σε ξεχωριστό κέλυφος μακριά από το κυρίως δυναμό.

Ας δούμε επίσης μία παραλλαγή επί του βασικού τύπου κλασικών πόλων-νυχιών, που είναι τα δυναμό ρότορος άνευ τυλιγμάτων. Εδώ περιστρέφονται μονάχα οι πόλοι, με το τύλιγμα διέγερσης να παραμένει σταθερό. Αντί να συνδέεται κατευθείαν με τον άξονα, ένα από τα στεφάνια των πόλων μένει σταθερό στη θέση του από το στεφάνι του απέναντι πόλου μέσω ενός μη μαγνητικού δακτυλίου. Η μαγνητική ροή έτσι πρέπει να «διασχίσει» δύο επιπλέον θύλακες αέρα πέραν του κανονικού ενός. Με αυτή τη διάταξη ο ανορθωτής παρέχει ρεύμα στο τύλιγμα διέγερσης κατευθείαν μέσα από τον ρυθμιστή τάσης, χωρίς την ανάγκη ύπαρξης κινητών επαφών. Με τον τρόπο αυτό εξαλείφεται και η φθορά που θα είχαν, αν συνυπήρχαν ο δακτύλιος του συλλέκτη μαζί με τις ψύχτρες-καρβουνάκια, επιμηκύνοντας αισθητά το προσδόκιμο της ζωής του δυναμό, κάτι που αν μετράει μία φορά στα ΙΧ μας, μετράει δέκα σε πολύ πιο βαριές γενικότερα εφαρμογές τροχοφόρων. Το βάρος αυτών των πολύ heavy duty γεννητριών είναι μεγαλύτερο από τα τυπικά δυναμό πόλων-νυχιών με δακτυλίους συλλέκτη και αυτό εξαιτίας του γεγονότος ότι χρησιμοποιείται επιπλέον σίδηρος και χαλκός, έτσι ώστε να μπορέσει η μαγνητική ροή να «τρυπήσει» τα δύο προαναφερθέντα επιπλέον εμπόδια αέρα. Αυτά τα heavy duty δυναμό χωρίς περιελίξεις στο ρότορα υπάρχουν και σε υδρόψυκτη μορφή, με το ψυκτικό του κυρίως κινητήρα να ρέει γύρω από το «χιτώνιο» και το πίσω μέρος του κελύφους του δυναμό. Τα ηλεκτρονικά μέρη (πλακέτα ρυθμιστή) στην περίπτωση αυτή τοποθετούνται στο προστατευτικό καπάκι του πίσω μέρους του άξονα.

Τα όρια της λειτουργίας του δυναμό ως προς την ψύξη

Όπως αναφέραμε στην αρχή, τα αερόψυκτα δυναμό των επιβατικών αυτοκίνητων ψύχονται από ρεύμα αέρα, είτε εσωτερικού είτε εξωτερικού ανεμιστήρα. Σε σπάνιες περιπτώσεις μηχανοστασίων, όπου οι θερμοκρασίες εσωτερικά είναι απαγορευτικές, μπορεί το δυναμό να τραβάει αέρα από εξωτερικό άνοιγμα. Σε κάθε περίπτωση η διαστασιολόγηση των επιμέρους παραμέτρων ψύξης (π.χ. διάμετροι ανεμιστήρων και οπών εξαερισμού) πρέπει να είναι τέτοια, ώστε να διασφαλίζει ότι οι θερμοκρασίες των επιμέρους εξαρτημάτων παραμένουν κάτω από το επιτρεπτό και προκαθορισμένο όριο υπό όλες τις πιθανές συνθήκες λειτουργίας. Στα δυναμό των μεγάλων εμπορικών οχημάτων που είδαμε, ολόκληρη η διάταξη δακτυλίων συλλέκτη και ψυκτρών βρίσκεται σφραγισμένη «αεροστεγώς», έτσι ώστε να αποφεύγεται η εισροή σκόνης και νερού. Γενικώς η τροφοδοσία του δυναμό με φρέσκο αέρα ψύξης είναι ευεργετική και αποτελεί βάλσαμο, κυρίως σε εφαρμογές μεγάλης ηλεκτρικής ισχύος. Επίσης, δεν είναι απίθανο να συναντήσουμε δυναμό με εξωτερικά πτερύγια ψύξης επί του κελύφους τους, όπως ακριβώς βλέπουμε π.χ. στις κεφαλές των αερόψυκτων μηχανακίων ή τετράτροχων με παλιότερους επίπεδους κινητήρες από την Στουτγκάρδη. Ακόμα πιο ειδικές εφαρμογές απαιτούν εξολοκλήρου σφραγισμένο κέλυφος και χρήση ελαιόψυξης. Σε κάθε περίπτωση τα «απλά» υδρόψυκτα δυναμό με το ψυκτικό του κινητήρα γύρω από το χιτώνιο τους, όπως προαναφέραμε, είναι πολύ πιο αθόρυβα από τα αερόψυκτα με τους ανεμιστήρες (-20dB!), κατάλληλα κυρίωςγια μηχανοστάσια-φούρνους, μπορούν να ενσωματωθούν και στο μπλοκ και τις διόδους ψυκτικού του τελευταίου, μπορούν να διαβούν κανονικούς ...χείμαρρους (αφού είναι σφραγισμένα) και τέλος να βοηθήσουν στην ταχεία θέρμανση του ψυκτικού κατά την εκκίνηση. Σε αντίθεση με τα δικά μας αερόψυκτα δυναμό, τα υγρόψυκτα φέρουν τις ηλεκτρικές συνδέσεις τους από την πλευρά της τροχαλίας, ενώ ένα πρόβλημά τους είναι ότι αν τοποθετηθούν ανεξάρτητα σε κινητήρα χωρίς προϋπάρχουσες σχετικές υποδομές παροχών ψυκτικού, πρέπει αυτές να τραβηχτούν εκ νέου προς το δυναμό και φυσικά να μοντελοποιηθεί η επίδραση του νέου «επισκέπτη» στο συνολικό θερμικό φορτίο. Όπως βλέπετε, το «μεγάλα καράβια, μεγάλες φουρτούνες» ισχύει και στη περίπτωση των τεράστιων «επαγγελματικών» δυναμό, που κινούνται πέραν των ΙΧ  των χωραφιών μας...

Χωροταξία και εγκατάσταση

Το τυπικό δυναμό ανάλογα με τη «γενιά» του αυτοκινήτου παίρνει κίνηση από το στρόφαλο:

1. είτε μέσω του κλασικού απλού V-belt ιμάντα, όποτε και εδράζεται στον κινητήρα μέσω μπρακέτου, το οποίο επιτρέπει να ρυθμίζουμε την τάνυση του ιμάντα μέσω του «πιβοταρίσματος» του δυναμό πάνω στην έδραση,

2. είτε, όλο και πιο συχνά πλέον από ιμάντα «πολυβέ» (poly-grooved/V), όπου στην περίπτωση αυτή η έδρασή του είναι σταθερή-πακτωμένη και η τάνυση γίνεται συνολικά για όλο το σύστημα, ανεξάρτητα από το δυναμό, σε τεντωτήρα και γλύστρες. Στις «φορτηγίσιες» βαρέων βαρών εφαρμογές μπορεί το δυναμό να συνδέεται και κατευθείαν με τον κινητήρα με περιστρεφόμενες – για την κίνησή του – βάσεις, χωρίς ιμάντα. Ακόμα παραπέρα, τα δυναμό των τρένων παίρνουν κίνηση άμεσα από τον άξονα των τροχών μέσω ελικοειδών γραναζιών! Στη τυπική τώρα περίπτωση κίνησης με ιμάντα, το φορτίο που ασκείται στον άξονα του δυναμό από αυτόν και τα χαρακτηριστικά τάνυσής του, καθορίζουν και τις διαστάσεις του ρουλεμάν του άξονά του που βρίσκεται αμέσως μετά την τροχαλία του. Οι δυνάμεις του ιμάντα με τη σειρά τους καθορίζονται -πέραν του δυναμό- τόσο από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά ολόκληρου του συστήματος κίνησης του βοηθητικού ιμάντα, όσο και από το εκάστοτε ηλεκτρικό φορτίο των υπόλοιπων υποσυστημάτων, που «γυρίζει» ο ιμάντας πριν ή μετά το δυναμό. Και φυσικά μετράει και η ακτίνα (η «δραστική» ακτίνα, η μέση δηλαδή απόσταση στην οποία ασκείται το φορτίο από το ρουλεμάν και όχι απαραίτητα η αυστηρά γεωμετρική) της τροχαλίας του δυναμό: όσο αυτή μεγαλώνει, τόσο αυξάνει η επίδραση του μοχλισμού μεταξύ τροχαλίας και έδρασης του άξονα του δυναμό και επομένως η καταπόνηση του ρουλεμάν. Και επανερχόμαστε στον τύπο του ιμάντα κίνησης, όπου πλέον με τους πολυβέ, έχει μειωθεί η δραστική αυτή ακτίνα μοχλισμού, μέσω της χρήσης μικρότερων τροχαλιών δυναμό και επομένως ενισχύεται η δυνατότητα μεγαλύτερης σχέσης μετάδοσης από το στρόφαλο Ωστόσο, οι τάσεις πάνω στον άξονα του δυναμό δεν είναι μόνο «στατικής» προέλευσης, αλλά και δυναμικές, επηρεαζόμενες από τις μεταβολές στη ροπή και την ταχύτητα περιστροφής του συστήματος, οπότε πρέπει να ληφθούν και αυτές υπόψιν στην τελική διαστασιολόγηση του ρουλεμάν. Οι «τρελοί» του συστήματος τάνυσης (οι ελεύθερες τροχαλίες που περιστρέφονται εντελώς και ανεξάρτητα) βοηθάνε και στην απομόνωση των κραδασμών από το στρόφαλο πριν φτάσουν στο δυναμό, κάτι που βοηθάει ιδιαίτερα τα μεγάλα δυναμό με την υψηλή ροπή αδρανείας τους. Από τα ακόμα μεγαλύτερα δυναμό όπως τα «σιδηροδρομικά» που αναφέραμε πιο πάνω και από τα οποία απουσιάζει εντελώς η κίνηση με ιμάντα και επομένως και η δυνατότητα απορρόφησης των κραδασμών, ειδικές αντικραδασμικές διατάξεις μπαίνουν στο παιχνίδι.

Βαθμός απόδοσης και θόρυβος

Οι απώλειες ενέργειας, όπως σε κάθε περίπτωση μετατροπής μηχανικής-κινητικής ενέργειας σε ηλεκτρική, είναι και στην περίπτωση του δυναμό φυσικά αναπόφευκτες. O βαθμός απόδοσης της ενεργειακής αυτής μετατροπής του δυναμό είναι ο λόγος της μηχανικής ισχύος που εισέρχεται στον άξονά του και της ηλεκτρικής ισχύος που αποδίδει στην έξοδο. Και που «πάνε» αυτές οι απώλειες, δηλαδή που χάνεται η διαφορά ενέργειας στο δρόμο? Πρώτον, στις λεγόμενες απώλειες «σιδήρου» που προέρχονται από τα φαινόμενα υστέρησης και δινορευμάτων που με τη σειρά τους οφείλονται στα μεταβαλλόμενα μαγνητικά φορτία στο σίδηρο του στάτορα και του ρότορα. Στη συνέχεια έχουμε και τις «απώλειες χαλκού» από την ωμική αντίσταση των χάλκινων περιελιγμάτων στάτορα-ρότορα αλλά και των διόδων του ανορθωτή. Αυτές είναι ανάλογες του λόγου παραγόμενης ηλεκτρικής ισχύος προς το βάρος των επιμέρους εξαρτημάτων που παράγουν τις απώλειες,  που γενικότερα σαν μέγεθος είναι ουσιαστικά τα «κιλά ανά ίππο» του δυναμό. Μηχανικές απώλειες έχουμε επίσης τόσο στην τριβή του ρουλεμάν όσο και των ψυκτρών και στις αεροδυναμικές απώλειες του περιστρεφόμενου ρότορα, τις μεγαλύτερες όμως απώλειες τις, συναντάμε στον ανεμιστήρα εξαερισμού, όπου μάλιστα αυξάνονται και εκθετικά όσο αυξάνεται η ταχύτητα περιστροφής του (ο οποίος ανεμιστήρας προσπαθεί να «κρυώσει» την παραγόμενη θερμότητα από τις άλλες πηγές απωλειών που προαναφέραμε, φαύλος κύκλος...). Υπό τυπικές συνθήκες λειτουργίας, το δυναμό λειτουργεί υπό μερικό φορτίο, όπου ο βαθμός απόδοσής του υπό μεσαίες ταχύτητες περιστροφής είναι περίπου στο 50%. Μεγαλώνοντας το μέγεθος και το βάρος του δυναμό, δύο αντίρροπες καταστάσεις αναπτύσσονται: από τη μία το κοινό ηλεκτρικό φορτίο του επιτρέπει να λειτουργεί σε πιο αποδοτικό ηλεκτρικά φάσμα (μικρότερης ταχύτητας) περιστροφής, από την άλλη αυξάνεται η ροπή αδρανείας του άξονα που πρέπει να υπερνικηθεί για την περιστροφή. Η χρυσή τομή μεταξύ των δύο καθορίζει το τελικό μέγεθος του δυναμό που θα επιλέξει ο κατασκευαστής. Σε γενικές γραμμές, πάντως, το δυναμό είναι χαρακτηριστικό παράδειγμα υποσυστήματος που είναι σε συνεχή λειτουργία, αλλά όταν σχεδιάζεται με γνώμονα την κατανάλωση καυσίμου, δίνουμε περισσότερη έμφαση στο βαθμό απόδοσης του παρά στην ελαχιστοποίηση της απόλυτης μάζας του. Και ας περάσουμε στο ...ηχητικό κομμάτι. Κάποτε ο θόρυβος που προερχόταν από το δυναμό δεν μας πολυενδιέφερε, διότι καλυπτόταν ούτως ή άλλως από τον συνολικό θόρυβο του οχήματος πριν φτάσει στα αυτιά των επιβατών. Έλα όμως που στα σύγχρονα αυτοκίνητα μειώθηκε ο υπόλοιπος θόρυβος από τα υπόλοιπα υποσυστήματα και έτσι ο θόρυβος από το δυναμό κινδυνεύει περισσότερο να μας απασχολήσει... Ο θόρυβος του δυναμό έχει δύο επιμέρους συνιστώσες: την μαγνητική και την αεροδυναμική. Η πρώτη δίνει θόρυβο-σφύριγμα υψηλής συχνότητας περίπου μέχρι τις 4.000rpm και αντιμετωπίζεται μέσω των επιλεγμένων χαρακτηριστικών του μαγνητικού κυκλώματος  (της συχνότητας ταλάντωσης του πεδίου) και της σχετικής ακτινοβολίας του. Η δεύτερη συνιστώσα, η αεροδυναμική, υπερισχύει και μας απασχολεί στις υψηλές ταχύτητες περιστροφής, ενώ περιορίζεται μέσω της βελτιστοποίησης των χαρακτηριστικών της φτερωτής του ανεμιστήρα αλλά και των οπών εξαερισμού στο κέλυφος του δυναμό.

Ο ρυθμιστής τάσης

Είδαμε τον προηγούμενο μήνα κάποια πράγματα για το ρυθμιστή τάσης ως τον «τροχονόμο» του δυναμό, ας δούμε τώρα λίγο πιο αναλυτικά τους τύπους που τον συναντάμε. Οι δύο βασικές κατηγορίες είναι 1. ο απλός ρυθμιστής και 2. ο ρυθμιστής πολλαπλών λειτουργιών, με καθέναν από τους παραπάνω τύπους να έχει διαφορετικούς κύριους σκοπούς. Ο απλός ρυθμιστής τάσης κρατάει το δυναμό σε σταθερή τάση, προκειμένου να  «ρεφάρει» τις μεγάλες μεταβολές στην ταχύτητα περιστροφής και το φορτίο. Η τιμή της σταθερής αυτής τάσης εξαρτάται κυρίως από τη θερμοκρασία: το βολτάζ είναι κατιτίς μεγαλύτερο το χειμώνα, έτσι ώστε να ισοσταθμίσει το γεγονός ότι η μπαταρία φορτίζεται δυσκολότερα υπό κρύες συνθήκες. Το καλοκαίρι, ο ρυθμιστής αυτός κρατάει την τάση του ηλεκτρικού κυκλώματος του οχήματος σε χαμηλότερη τάση, ώστε να αποτρέψει την υπερφόρτιση της μπαταρίας. Παλιότερα οι ρυθμιστές τάσης αποτελούνταν από διακριτά επιμέρους κυκλώματα-εξαρτήματα, σήμερα όμως αποτελούνται από υβριδικά ή μονολιθικά ολοκληρωμένα κυκλώματα: το ολοκληρωμένο κύκλωμα του ρυθμιστή και του ελεγκτή, το τρανζίστορ ισχύος και η προστατευτική - από τις απότομες μεταβολές της τάσης -δίοδος, βρίσκονται όλα σε μία ενιαία πλακέτα/τσιπ. Οι ρυθμιστές πολλαπλών λειτουργιών τώρα, επιτελούν και άλλους ρόλους πέραν της ρύθμισης της τάσης, με την λειτουργία φορτίου-απόκρισης να είναι η πιο άξια λόγου. Αυτή βοηθάει στη λειτουργία και τις εκπομπές ρύπων του κινητήρα εσωτερικής καύσης μέσω του ελεγχόμενου σε όριο ρυθμού αύξησης της απόδοσης στη μονάδα του χρόνου. Αυτό που γίνεται είναι να διαχωρίζεται η απόκριση στο φορτίο όσο ο κινητήρας είναι υπό κανονική λειτουργία και όταν αυτός εκκινεί, όπου για κάποιο διάστημα μέχρι να πιάσει θερμοκρασία ο κινητήρας το δυναμό μένει ανενεργό (θυμάστε το παλιότερο Alter-Power?! Ε στο πιο οικολογικό του!). Επόμενο στάδιο στην εξέλιξη των ρυθμιστών τάσης του δυναμό ήταν οι ψηφιακοί ρυθμιστές, οι οποίοι βοηθάνε στην συμβατότητα και την επικοινωνία (συγχρονισμού bit του σήματος) του ρυθμιστή με την ECU του κινητήρα. Υπάρχει συγκεκριμένο πρωτόκολλο στην κωδικοποίηση του σήματος, όπου κριτήριο εδώ είναι η διάρκεια του παλμού και όχι το ύψος-έντασή του. Οι ψηφιακοί ρυθμιστές δεν επηρεάζονται εύκολα από παρεμβολές και είναι λιγότερο ευαίσθητοι στις μεταβολές της θερμοκρασίας σε σχέση με τους παλαιότερους. Παρέχουν επιπλέον ακόμα μεγαλύτερη ελευθερία στη ρύθμιση της απόκρισης του φορτίου ανάλογα με την φάση λειτουργίας του κινητήρα, βελτιστοποιώντας την παραγόμενη ροπή με αντίκτυπο στην κατανάλωση καυσίμου και ρυθμίζοντας το βολτάζ φόρτισης, ώστε να βελτιώνεται η κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας (κάτι σε σύγχρονο «έξυπνο» Alter-Power).

Και η υπερφόρτιση..?

Η ηλεκτρική υποδομή του δυναμό παρέα με το ρυθμιστή τάσης του συνήθως αρκεί για να εξασφαλιστεί ότι τα στοιχεία ημιαγωγών τους θα λειτουργούν αξιόπιστα, όταν η μπαταρία είναι σε λειτουργία. Η λειτουργία «έκτακτης ανάγκης» με την μπαταρία εκτός λειτουργίας χαρακτηρίζεται από ακραίες εξάρσεις στο βολτάζ. Ιδιαιτέρως σημαντικό είναι το φαινόμενο αποκοπής φορτίου, κατά το οποίο το ρεύμα σε μεγάλα φορτία ξαφνικά διακόπτεται, με συνέπεια να απαιτούνται ειδικά μέτρα αντιμετώπισης για τη διατήρηση της αξιοπιστίας του συστήματος. Τρία είναι τα δυνητικά όπλα στη φαρέτρα μας για προστασία ενάντια στην υπερφόρτιση: Η δίοδοι Ζένερ: λέγονται και «δίοδοι κατάρρευσης», αφού σκοπός του είναι να δράσουν σαν ασφάλεια τάσης ανάμεσα στο φορτίο και την υπερφορτισμένη από τάση γραμμή τροφοδοσίας. Εδώ χρησιμοποιούνται στον ανορθωτή ως εναλλακτική λύση στις διόδους ισχύος, οι οποίες έχουν υψηλή χωρητικότητα αποκοπής. Οι δίοδοι Ζένερ περιορίζουν τις - υψηλής ενέργειας - απότομες μεταβολές του βολτάζ σε επίπεδα, ώστε να είναι άκακες για το δυναμό ή τον ρυθμιστή. Επιπλέον, οι δίοδοι Ζένερ μπορούν να χρησιμοποιηθούν ώστε να παρέχουν απομακρυσμένη προστασία σε άλλα φορτία μέσα στο ηλεκτρικό σύστημα του αυτοκινήτου, τα οποία είναι ευαίσθητα στις μεταβολές του βολτάζ. Όταν χρησιμοποιούμε 14-βολτο δυναμό, το βολτάζ απόκρισης ενός ανορθωτή εξοπλισμένου με διόδους Ζένερ κυμαίνεται σε ένα εύρος από 25 μέχρι 30 Βολτ. Δεν υπάρχει τη σήμερον ημέρα δυναμό ΙΧ αυτοκίνητου (δηλαδή του «μικρού» τύπου) που να σέβεται τον εαυτό του και να μην διαθέτει διόδους Ζένερ για την αυτοπροστασία του. Δυναμό και ρυθμιστές με βελτιωμένη ηλεκτρική αντοχή:  τα κυκλώματα ημιαγωγών σε αυτού του είδους τα δυναμό/ρυθμιστές πληρούν υψηλότερες προδιαγραφές ως προς την αντοχή των ηλεκτρικών τους. Η αυξημένη αυτή αντοχή προστατεύει τα κυκλώματα αυτά καθαυτά, αλλά δεν παρέχει κανενός είδους προστασία για όλα τα υπόλοιπα φορτία του ηλεκτρικού συστήματος. 

Συσκευές προστασίας από υπερβολική τάση: αυτοί οι ημιαγωγοί συνδέονται με τους ακροδέκτες D+ και D- (γείωση) του δυναμό. Η αντίδραση του συστήματος στις εξάρσεις της τάσης είναι να βραχυκυκλώσει τεχνητά το δυναμό στο τύλιγμα διέγερσης. Οι συσκευές αυτές προστασίας από υπερβολική τάση, κατά βάση προστατεύουν το δυναμό και το ρυθμιστή, αλλά δευτερευόντως παρέχουν προστασία και σε άλλους ευαίσθητους σε υπερβολική τάση καταναλωτές φορτίου του ηλεκτρικού συστήματος. Οι συσκευές αυτές μπορούν να συνδυαστούν και με άλλες μονάδες ειδικά σχεδιασμένες στο να αποτρέπουν τις συνεπαγόμενες ζημιές, π.χ. αν η μπαταρία «βράσει» και αποβάλλει τον ηλεκτρολύτη της, στο σενάριο δυσλειτουργίας του ρυθμιστή, όπου αυτός παραμένει συνέχεια στη θέση «On». Τέλος, γενικώς τα δυναμό δεν συνοδεύονται από προστασία έναντι στην αντιστροφή της πολικότητας. Αντιστροφή της πολικότητας της μπαταρίας (π.χ. κατά την εκκίνηση του οχήματος με καλώδια και εξωτερική μπαταρία από άλλο όχημα, αν μείνουμε), οδηγεί άμεσα στην καταστροφή των διόδων του δυναμό, ενώ φυσικά η ζημιά δεν σταματάει εκεί  και μπορεί να επεκταθεί κάλλιστα σε όλο το όχημα σε διάφορα άλλα υποσυστήματα με ημιαγωγούς.

Δυναμό πέραν του αυτοκινήτου..?

Είδαμε εκτός των «ΙΧ», αναφορές σε δυναμό και σε φορτηγά ή και ...τρένα, αλλά ας ρίξουμε και μία πολύ γρήγορη ματιά για λόγους πληρότητας και σε άλλα «τρελά» δυναμό. Καλοκαιράκι έχουμε, σκάφη τριγυρνάνε στις θάλασσες, οπότε τι γίνεται εκεί?? Τα ναυτικά δυναμό, π.χ. ενός γιοτ, είναι κοντά σε αρχή λειτουργίας με τα αυτοκινητιστικά, αλλά με κατάλληλες προσαρμογές για να αντέχουν το αλμυρό περιβάλλον. Τα θαλασσινά δυναμό λοιπόν είναι σχεδιασμένα ώστε να είναι υπερασφαλή σε δυνητικό σενάριο έκρηξης: οι ψύκτρες θεωρητικά μπορεί να βγάλουν σπίθες  και να κινδυνεύσουν να αναφλεγούν εύφλεκτα μείγματα αέριων καυσίμων που βρίσκονται στο μηχανοστάσιο (το οποίο είναι πιο κλειστό ως προς τον έξω κόσμο σε σχέση με αυτό των αυτοκινήτων). Μπορεί να είναι 12βολτα ή 24βολτα, ενώ κάθε ντιζελομηχανή μπορεί να έχει - λόγω του μεγέθους της - πάνω της δύο ή ακόμη και περισσότερα δυναμό. Αλλά ακόμα και ένα μόνο δυναμό να υπάρχει, η έξοδος της ισχύος του μπορεί να διοχετεύεται στα δύο, ανάμεσα στην μπαταρία εκκίνησης της μηχανής και την μπαταρία ή τις μπαταρίες τροφοδοσίας των άλλων ηλεκτρικών συστημάτων του σκάφους. Μία άλλη κλασική εφαρμογή δυναμό, που οι παππούδες μας ζήσανε στο πόλεμο και εμείς βλέπουμε συχνά στις ταινίες, εντοπίζεται στους ασυρμάτους επικοινωνίας, όπου εδώ τη θέση του στροφάλου παίρνει η μανιβέλα και το χέρι μας. Αυτά είναι δυναμό υψηλής συχνότητας και τροφοδοτούσαν ραδιοπομπούς στο φάσμα ραδιοκυμάτων χαμηλών συχνοτήτων. Κυρίως εκπέμπανε σε κώδικα Μορς, ενώ πολύ απλοϊκά και σε πειραματικό επίπεδο και φωνή/μουσική. Στο πιο τυπικό δείγμα τέτοιου δυναμό, στο «Alexanderson», τόσο το τύλιγμα πεδίου όσο και το τύλιγμα του οπλισμού είναι σταθερά  και το ρεύμα επάγεται στον οπλισμό μέσω της μεταβολής του μαγνητικού πεδίου του ρότορα, ο οποίος δεν διαθέτει ούτε τυλίγματα ούτε αγωγούς ρεύματος. Ο βαθμός απόδοσης αυτών των δυναμό ήταν μικρός, αλλά αυτό είναι το τελευταίο που μας νοιάζει, όταν οι οβίδες γύρω πέφτουν σύννεφο και καλούμε ενισχύσεις..!

Καλό φθινόπωρο και καλό βόλι Αρκουδέιδες!