دینام یا آلترناتور خودرو چیست و چگونه کار می‌کند؟

بیایید به داخل دینام خودرو نگاهی بیاندازیم و قطعات آن را بررسی کنیم

در این مطلب قصد داریم در مورد یکی از اجزای اصلی سیستم برق رسانی در خودروها را بررسی کنیم و آن قطعه چیزی نیست جزء دینام یا همان آلترناتور که در نقش شارژر کار می‌کند. تمرکز اصلی این مقاله دینام اتومبیل است. ما به درون پوسته دینام نگاه می‌کنیم و اجزای درون آن را به صورت تک به تک بررسی کرده و نحوه کارکرد آنها را بیان می‌کنیم.

دینام یا شارژر خودرو چیست؟

اول از همه بیایید درباره دینام و هدف آن در در پیشرانه خودرو بحث کنیم، طبق تعریف دینام یا آلترناتور قطعه‌ای است که انرژی مکانیکی که از موتور دریافت کرده را با انرژی الکتریکی با جریان مستقیم (DC) تبدیل می‌کند. در خودروها موتور یک تسمه محرک یا همان تسمه دینام را که به فولی دینام متصل است را می‌چرخاند. دینام در واقع برق مورد نیاز خودرو را تولید می‌کند، چرخش دینام یک ولتاژ DC را برای شارژ باتری در خودرو ایجاد می‌کند و باتری نیز جریان خیلی زیاد را برای استارت پیشرانه در لحظه کوتاه را تامین می‌کند. هنگامی که موتور خودرو در حال کار کردن است دینام برق مورد نیاز برای راه‌اندازی سیستم‌های الکتریکی خودرو را تامین می‌کند.

دینام در برابر ژنراتور

تفاوت بین دینام و ژنراتور چیست؟ همانطور که قبلا گفتیم دینام وسیله‌ای است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی AC تبدیل می‌کند و طبق تعریف ژنراتور وسیله‌ای مکانیکی است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی AC یا DC تبدیل می‌کند. پس نتیجه میگیریم که طبق مطالبی که پیش‌تر ذکر شد دینام هم یک ژنراتور به حساب می‌آید.

قطعات و اجزای تشکیل دهنده دینام

همانطور که می‌توانید تصور کنید تفاوت‌هایی در ساخت دینام یا آلترناتور وجود دارد و بسته به فروشنده تعداد لوازم متفاوتی وجود دارد.آلترناتورها از 3 قطعه اصلی تشکیل شده‌اند که عبارتند از روتور،استاتوریا بالشتک و یکسو کننده. اینها قطعات اصلی هستند و مسلما قطعات بیشتری درون دینام وجود دارد که در ادامه مطلب به آنها خواهیم پرداخت.

• روتور دینام

بیایید با روتور دینام شروع کنیم. یک تسمه فولی محرک را به حرکت درآورده و موجب چرخش روتور روی شفت می‌شود و این عمل در حین کار موتور خودرو انجام می‌شود. در قلب روتور یک آهنربای الکتریکی قرار دارد که به آن سیم پیچ میدانی نیز می‌گویند.

آهنربای الکتریکی چیست؟

آهنربای الکتریکی شامل یک سیم رسانا است که به دور یک قطعه فلز مغاناطیسی پیچیده شده است.

ولتاژ به سیم سیم‌پیچی اعمال می‌شودکه در آن جریانی ایجاد می‌کند و یک میدان مغناطیسی اطراف سیم پیچ ایجاد می‌کند. شبیه به یک آهنربا یک قطب شمال و یک قطب جنوب ایجاد می‌کند.یک روتور همچنین دارای یک سری از قطعات قطب انگشت شمالی و جنوبی متناوب است که در اطراف سیم پیچ های میدان قرار گرفته اند که دور هسته آهنی روی شفت روتور می پیچند.

• استاتور(بالشتک)دینام

روتور در داخل استاتور یا بالشتک قرار می‌گیرد و جزء بخش ثابت دینام قرار دارد. روتور در داخل بالشتک بدون اینکه اتصال یا ارتباطی با آن داشته باشد می‌چرخد، در انتهای شافت روتور دینام یک ذغال و یک حلقه لغزنده قرار دارد که در ادامه درباره آنها خواهیم گفت.

استاتور مجموعه سیم‌پیچ است که از سه سیم‌پیچ مجزا تشکیل شده و سرهای آن به هم متصل هستند. سیم‌پیچ‌های بالشتک به طور مساوی و با زاویه 120 درجه در اطراف شفت آهنی قرار گرفته‌اند. خوب، حالا متوجه شدیم که رتور درون دینام در داخل یک استاتور می‌چرخد و از سه سیم‌پیچ تشکیل شده است. حالا سوال که پیش می‌آید این است، چگونه ولتاژ تولید می ‌گردد؟

دانشمندی به نام مایکل فارادی کشف کرد که اگر سیم‌پیچ را در داخل میدان مغناطیسی حرکت دهید می‌تواند ولتاژی را درون این قسمت ایجاد کند.اگر سیم‌پیچ در درون بالشتک(stator) ثابت باشد،اگر میدان مغناطیسی را از کنار سیم‌پیچ حرکت دهید یک ولتاژ القایی در سیم‌پیچ دریافت می کنید، حالا جالب اینجاست که هرچه میدان مغناطیسی سریعتر تغییر کند ولتاژ بیشتری القا می‌شود.چرخش روتور در داخل استاتور به دلیل یک میدان مغناطیسی دوار باعث ایجاد ولتاژ القایی در سیم پیچ های بالشتک می شود.

• ذغال‌ها و حلقه‌های لغزنده

یک لحظه صبر و تامل کنید به نظر شما میدان مغناطیسی از کجا می‌آید؟ اینجاست که زغال دینام و حلقه‌های لغزنده وارد کار می‌شوند.به خاطر دارید که کمی بالاتر گفتیم که روتور یک آهنربای الکتریکی می‌باشد؟ این درست زمانی است که ولتاژی را به میدان سیم‌پیچ از طریق حلقه‌ها اعمال می‌کنیم.

ممکن است بپرسید که ولتاژ میدان از کجا می‌آید؟صبر کنید، به آن نیز خواهیم پرداخت.

خوب... به روتور الکترومغناطیس که در داخل استاتور درون دینام می‌چرخد برگردیم، در هر سیم‌پیچ استاتور یک ولتاژ القا می‌شود، ولتاژهای القایی به دلیل تغییر قطب الکترومغناطیس در طول چرخش روتور، AC خواهد بود.

ما در نهایت با 3 ولتاژ هرکدام 120 درجه خارج از فاز یکدیگر به دلیل مکانهای فیزیکی سیم‌پیچ در اطراف هسته آهنی استاتور مواجه می‌شویم. اکنون ما 3 ولتاژ متناوب داریم که توسط چرخش روتور ایجاد می‌شود، اما برای شارژ باطری خودرو نیاز به جریان برق مستقیم یا DC داریم که برای کارکد وسایل برقی درون خودرو نیز نیاز است.

• یکسو کننده دینام خودرو

در ادامه به این مطلب خواهیم پرداخت که دینام خودرو چگونه ولتاژ DC یا همان جریان مستقیم را تولید می‌کند. قطعه‌ای که در دینام این کار را انجام می‌دهد RECTIFIERE یا همان یکسو کننده نام دارد و این قطعه از چندین دیود تشکیل شده است.

حالا بیایید ببینیم که یک دیود یا آفتامات دینام چگونه کار می‌کند. به عبارت ساده این قطعه اجازه می‌دهد که جریان الکتریکی تنها در یک جهت حرکت کند و دارای دو ترمینال آنود و کاتد است. اگر جریان مثبت بیشتر از منفی باشد دیود اجازه عبور جریان الکتریکی را می‌دهد، ولی اگر جریان منفی بیشتر از جریان مثبت باشد اجازه عبور را نمیدهد.خوب، بیایید ببینیم اگر ولتاژ متناوب (AC) را به مداری که یک آفتامات در آن است اعمال کنیم چه اتفاقی می افتد. ما در نهایت با یک ولتاژ خروجی مواجه می شویم که AC نیست، بلکه یک ولتاژ DC ناهموار است و به اصطلاح صاف و یکدست نیست. این یک ولتاژ DC خیلی خوب به حساب نمی‌آید، اما می توانیم آن را برطرف کنیم. یکسو کننده یا آفتامات آلترناتور بیش از یک دیود دارد. اغلب یکسو کننده دینام دارای شش دیود است. شش دیود در یک ماده هیت سینک نصب شده اند تا از سوختن آنها محافظت کند.چرا اینهمه دیود؟ به یاد بیاورید که ما سه ولتاژ AC داریم که در سیم پیچ های بالشتک تولید می شود. چرا از هر سه این ولتاژ استفاده نمی کنید؟ در واقع، دیودها به گونه ای تنظیم و پیکربندی شده اند که هر دو نیم سیکل هر ولتاژ AC ولتاژ بالشتک را اصلاح و تبدیل می کنیم.

سه دیود

به یاد بیاورید که قبلاً در این مقاله به حلقه های لغزنده و برس هایی اشاره کردیم که در انتهای محور روتور قرار می گیرند؟ بیایید در مورد آنچه آنها انجام می دهند صحبت کنیم.همانطور که قبلاً گفتیم، سیم پیچ میدان روتور یک آهنربای الکتریکی است. چگونه به آهنربای الکتریکی تبدیل می شود؟ یک ولتاژ DC از طریق حلقه های لغزش از دو منبع مختلف اعمال می شود.اولین منبع از باتری در هنگام روشن شدن موتور است. منبع دوم از خود دینام است که روتور از طریق قطعه ای به نام سه دیود در حال چرخش است.خوب… اجازه دهید در مورد سه دیود و جزء دیگری به نام تنظیم کننده ولتاژ بحث کنیم.دیودهای سه‌گانه در اشکال و اندازه‌های مختلف وجود دارند، اما همه آنها دارای سه دیود هستند.

دقیقاً مانند آفتامات، پایانه های ورودی سه دیود به هر خروجی ولتاژ استاتور یا بالشتک متصل می شوند. ترمینال خروجی هر دیود به هم متصل است. دیود سه گانه بخشی از ولتاژهای خروجی استاتور را به ولتاژ DC تبدیل می کند.

تنظیم کننده ولتاژ (VOLTAGE REGULATOR)

خروجی سه گانه دیود به تنظیم کننده ولتاژ تغذیه می شود و پس از راه اندازی و کارکرد موتور به ولتاژ انرژی دهنده برای آهنربای الکتریکی روتور تبدیل می شود.رگولاتور ولتاژ چگونه است؟ درست مانند یکسو کننده، تنظیم کننده ولتاژ در اشکال و اندازه های مختلف بسته به مدل فروشنده و دینام وجود دارد.

بنابراین، تنظیم کننده چه کاری انجام می دهد؟ اگر به خاطر داشته باشید، هرچه روتور سریعتر بچرخد، ولتاژ بیشتری در استاتوریا بالشتک القا می شود.تنظیم کننده ولتاژ یک دستگاه الکترونیکی است که مانند یک مانیتور ولتاژ دینام عمل می کند زیرا ولتاژ باتری را زیر نظر دارد.هدف رگلاتور یا آفتامات دینام ولتاژ تنظیم ولتاژ انرژی‌دهنده مغناطیس الکترومغناطیس به گونه‌ای است که ولتاژهای خروجی استاتور بدون توجه به سرعت چرخش روتور نسبتاً ثابت بماند.

چرا می خواهیم ولتاژ استاتور ثابت باشد؟ ولتاژ استاتور اصلاح می شود و سپس برای شارژ باتری استفاده می شود. اگر ولتاژ خیلی زیاد باشد، باتری و سایر وسایل الکتریکی ممکن است آسیب ببینند!

• چگونه همه قطعات دینام خودرو با هم کار می‌کنند؟

چگونه همه قطعات با هم کار می کنند؟

خوب… به نظر می رسد که ما تمام قطعات دینام را توضیح داده ایم. بنابراین، بیایید ببینیم که چگونه تمام قطعات یک دینام با هم کار می کنند:

- سوئیچ جرقه به باتری اجازه می دهد تا روتور را روشن کند

– با بالا رفتن دور موتور، روتور سریعتر می چرخد…

- ولتاژ استاتور یا بالشتک دینام افزایش می یابد

– ولتاژ شارژ باتری خروجی Rectifier یا آفتامات افزایش می یابد

- تنظیم کننده ولتاژ افزایش ولتاژ باتری را حس می کند

- تنظیم کننده ولتاژ ولتاژ انرژی رسان الکترومغناطیس را کاهش می دهد و

- ولتاژ بالشتک دینام کاهش می یابد

لطفاً به خاطر داشته باشید که ممکن است توضیحات، نقاشی‌ها و انیمیشن‌های ما دقیقاً مطابق با دینام شما نباشد. مانند هر دستگاه الکتریکی، پیکربندی های مختلفی وجود دارد.

خلاصه مطلب

بیایید آنچه را که آموخته ایم خلاصه کنیم:

– دینام وسیله ای الکترومکانیکی است که ولتاژ DC تولید می کند و ولتاژ باتری خودرو را حفظ می کند.

- اجزای اصلی دینام روتور، استاتور(بالشتک)، یکسو کننده، سه دیود و تنظیم کننده ولتاژ هستند.

– روتور در داخل استاتور می چرخد و سه ولتاژ AC مجزا ایجاد می کند.

– ولتاژهای AC بالشتک توسط یکسو کننده به ولتاژ DC تبدیل می شود و به مدارهای الکتریکی باتری و خودرو اعمال می شود.

– تنظیم کننده ولتاژ یک وسیله الکترونیکی است که ولتاژ خروجی دینام را ثابت نگه می دارد.

– خروجی سه دیود به ولتاژ انرژی‌دهنده برای آهن‌ربای الکترومغناطیسی روتور تبدیل می‌شود که موتور راه‌اندازی شده و کار می‌کند.

اگر در مورد دینام یا سیستم الکتریکی خودرو یا به طور کلی هر سیستم برقی سوالی دارید، آن را در نظرات زیر درج کنید.

منبع: ریلپارس

---