آلترناتور یا دینام خودرو چیست؟ چگونه برق تولید می کند؟

در این مقاله، ما قصد داریم در مورد یکی از اجزای اصلی بسیاری از سیستم های برق یا شارژ باطری، یعنی آلترناتور صحبت کنیم. به طور خاص، ما یک دینام معمولی خودرو را از نزدیک بررسی خواهیم کرد.

ما نگاهی اجمالی به دینام خواهیم داشت و تمام قطعات آن را جداگانه بررسی می کنیم. سپس در مورد چگونگی کار این قطعات با یکدیگر برای انجام کاری که دینام در نظر گرفته شده است صحبت خواهیم کرد.

آلترناتور چیست؟

قبل از هر چیز، بیایید در مورد این موضوع بحث کنیم که یک آلترناتور چیست و به چه منظوری استفاده می شود؟ طبق تعریف: آلترناتور وسیله ای است که انرژی مکانیکی را به برق AC تبدیل می کند.

در یک وسیله نقلیه، موتور یک تسمه محرک را می چرخاند که آن هم به نوبه خود یک پولی متصل به دینام را می چرخاند. اما یک دقیقه صبر کنید… آیا خودرو به ولتاژ DC نیاز ندارد؟ در واقع، به آن نیاز دارد … اما ما بعداً به آن خواهیم پرداخت.

در حقیقت آلترناتور یا دینام برق مورد نیاز خودرو را تولید می کند. با گردش آلترناتور، در ابتدا یک ولتاژ DC تولید می کند که باطری خودرو را شارژ می کند. باتری جریان زیاد مورد نیاز برای راه اندازی موتور خودرو را تامین می کند.

با راه افتادن موتور خودرو، دینام با تامین نیرو برای راه اندازی سیستم های الکتریکی خودرو مشارکت می کند.

مقایسه دینام و ژنراتور

تفاوت بین دینام و ژنراتور چیست؟ خب، همانطور که قبلاً گفتیم، دینام وسیله ای است که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی AC تبدیل می کند. طبق تعاریف کلاسیک، ژنراتور تجهیزی است انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی AC یا DC تبدیل می کند.

مطابق این تعاریف، احتمالا بشود گفت که دینام یک ژنراتور است.

اجزای اصلی دینام

همانطور که می توانید تصور کنید، تفاوت هایی در ساخت دینام وجود دارد و به این ترتیب، بسته به فروشنده، تعداد قطعات متفاوتی در ساختمان آن وجود دارد.

آلترناتور یا دینام ها سه بخش عمده دارند که شامل روتور، استاتور و رکتیفایر می شود. اجزای بیشتری هم وجود دارد که در ادامه با پیشرفت در بحث خود به آنها خواهیم رسید.

1- روتور دینام

اجازه دهید با روتور شروع کنیم. در حالی که موتور خودرو در حال چرخش است، یک سیستم محرکه پولی تسمه روتور را روی یک شفت می چرخاند.

در قلب روتور یک آهنربای الکتریکی قرار دارد که اغلب به آن سیم پیچ میدان می گویند. بنابراین، آهنربای الکتریکی چیست؟ یک آهنربای الکتریکی شامل یک سیم هادی است که به دور یک قطعه فلز مغناطیسی پیچیده شده است.

ولتاژ اعمال شده به بوبین سیم پیچی جریانی در آن ایجاد می کند. این جریان یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم پیچ ایجاد می کند. بسیار شبیه به یک آهنربای دائمی که قطب شمال و جنوب دارد.

یک روتور همچنین دارای یک سری قطعات انگشتی قطب های متناوب شمال و جنوب است که در اطراف سیم پیچ های میدان قرار گرفته اند که دور هسته آهنی روی شفت روتور قرار گرفته اند.

2- استاتور دینام

روتور در داخل استاتور قرار می گیرد. استاتور بخش ثابت دینام یا آلترناتور است. روتور در داخل استاتور بدون تماس فیزیکی با آن می چرخد. در انتهای شفت یک جاروبک و یک حلقه لغزنده قرار دارد. بعداً در مورد آنها صحبت خواهیم کرد.

استاتور از سه سیم پیچ مجزا تشکیل شده است که یک سر هر سیم پیچ به همدیگر متصل شده است.

سیم پیچ های سه گانه استاتور بصورت مساوری در فواصل 120 درجه در محیط استاتور قرار گرفته اند.

خوب… پس اکنون ما یک روتور داریم که در داخل یک استاتور می چرخد که از سه سیم پیچ تشکیل شده است. چگونه ولتاژ تولید می کند؟

دانشمند خردمندی به نام مایکل فارادی کشف کرد که اگر سیم پیچ را در یک میدان مغناطیسی حرکت دهید، در آن سیم پیچ ولتاژی ایجاد (القاء) می شود.

اگر سیم پیچ سیم مانند استاتور ثابت باشد، و میدان مغناطیسی را از کنار سیم پیچ حرکت دهید، یک ولتاژ القایی در سیم پیچ دریافت می کنید. جالب اینجاست که هرچه میدان مغناطیسی سریعتر تغییر کند، ولتاژ بیشتری القا می شود.

چرخش روتور در داخل استاتور به دلیل وجود میدان مغناطیسی دوار باعث ایجاد ولتاژ القایی در سیم پیچ های استاتور می شود.

جاروبک ها و حلقه های لغزان

یک لحظه صبر کنید… میدان مغناطیسی از کجا می آید؟ اینجاست که جاروبک ها و حلقه های لغزنده وارد کار می شوند.

به یاد داشته باشید که قبلاً گفتیم که روتور یک آهنربای الکتریکی است؟ این زمانی درست است که ولتاژی را به سیم پیچ میدان اعمال کنیم. چگونه ما آن را انجام دهیم؟ ما ولتاژ را از طریق حلقه های لغزان به سیم پیچی میدان اعمال می کنیم.

ممکن است بپرسید… ولتاژ میدان از کجا می آید؟ صبر کنید!… به زودی به آن خواهیم رسید.

خوب… به روتور الکترومغناطیس مان که در داخل استاتور می چرخد برگردیم. در هر سه سیم پیچ استاتور یک ولتاژ القا می شود. ولتاژهای القایی به دلیل تغییر قطب الکترومغناطیسی در طول چرخش روتور AC خواهد بود.

ما در نهایت با سه ولتاژ هر کدام 120 درجه نسبت به هم اختلاف فاز دارند مواجه می شویم این اختلاف فاز به دلیل اینکه مکان‌های فیزیکی سیم پیچی در اطراف هسته آهنی استاتور قرار دارند.

اکنون ما سه ولتاژ متناوب داریم که توسط روتور چرخان ما تولید می شود. اما برای شارژ باتری و کارکرد دستگاه های برقی خودرو به ولتاژ DC نیاز داریم.

3- یکسو کننده دینام

خوب… بیایید ببینیم دینام خودرو چگونه ولتاژ DC تولید می کند.

چگونه برق AC به DC تبدیل می شود؟ بوسیله یکسو کننده. یکسو کننده (رکتیفایر) چیست؟
یک رکتیفایر از تعدادی دیود تشکیل شده است.

بیایید ببینیم که یک دیود چگونه کار می کند. به عبارت بسیار ساده، یک دیود فقط اجازه می دهد جریان در یک جهت جریان یابد. یک دیود دارای دو ترمینال آند و کاتد است.

اگر آند مثبت تر از کاتد باشد جریان در دیود جاری خواهد شد. اما اگر آند نسبت به کاتد منفی تر باشد جریان از دیود عبور نمی کند.

خوب، بیایید ببینیم اگر ولتاژ متناوب را به مداری که یک دیود 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. این یک ولتاژ DC خیلی جالب نیست، اما این مشکل می توانیم بعداً برطرف کنیم

اگر AC را به DC تبدیل کنیم، یکسوسازی انجام داده ایم. بنابراین، دیود نوعی یکسو کننده است.

یکسو کننده دینام یا آلترناتور بیش از یک دیود دارد. اغلب یکسو کننده دینام دارای شش دیود است. شش دیود بر روی سطح یک 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 استاتور تولید می شود. چرا از هر سه این ولتاژ استفاده نمی کنید؟ در واقع، دیودها به گونه ای پیکربندی شده اند که هر دو نیم سیکل ولتاژ AC استاتور را یکسو کرده و به DC تبدیل می کنند.

دیودهای سه گانه

به یاد بیاورید که قبلاً در این مقاله به حلقه های لغزنده و جاروبک ها اشاره کردیم که در انتهای محور روتور قرار می گیرند؟ بیایید در مورد عملکرد آنها 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 به آن اعمال می شود.

اولین منبع آن استفاده از باتری در لحظه روشن شدن موتور است. منبع دوم از خود دینام است که با چرخش روتور و از طریق قطعه ای که دیود سه گانه نامیده می شود تامین می شود.

خوب… اجازه دهید در مورد دیودهای سه گانه و جزء دیگری به نام تنظیم کننده ولتاژ (رگولاتور) بحث کنیم.

دیودهای سه‌گانه در اشکال و اندازه‌های مختلف وجود دارند، اما همه آنها دارای سه دیود هستند.

دقیقاً مانند یکسو کننده، پایانه های ورودی سه دیود به هر خروجی ولتاژ استاتور 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 (رگولاتور) ولتاژ

خروجی دیود سه گانه به تنظیم کننده ولتاژ متصل می شود و پس از راه اندازی و کارکرد موتور انرژی و ولتاژ مورد نیاز آهنربای الکترومغناطیس روتور را تامین می کند.

رگولاتور ولتاژ چگونه است؟ درست مانند یکسو کننده، تنظیم کننده ولتاژ بسته به مدل دینام و تامین کننده در اشکال و اندازه های مختلف وجود دارد.

خوب، تنظیم کننده چه کاری انجام می دهد؟ اگر به خاطر داشته باشید، هرچه روتور سریعتر بچرخد، ولتاژ بیشتری در استاتور القا می شود. تنظیم کننده ولتاژ یک دستگاه الکترونیکی است که مانند یک پایشگر ولتاژ دینام عمل می کند زیرا ولتاژ باتری را زیر نظر دارد.

هدف رگولاتور ولتاژ تنظیم ولتاژ سیم پیچ الکترومغناطیس، به گونه‌ای است که ولتاژهای خروجی استاتور بدون توجه به سرعت چرخش روتور تقریبا ثابت بماند.

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

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:

– باز کردن سوئیچ تحرک میدان اجازه می دهد تا روتور را برق دار کند.

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

– ولتاژ استاتور بالاتر می رود.

– ولتاژ خروجی رکتیفایر که باطری را شارژ می کند افزایش می یابد.

– تنظیم کننده ولتاژ افزایش ولتاژ باتری را حس می کند.

– تنظیم کننده ولتاژ ولتاژ تولید کننده الکترومغناطیس روتور (تحریک) را کاهش می دهد.

– و ولتاژ استاتور افت می کند.

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

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 شامل: روتور، استاتور، یکسو کننده، دیود سه گانه و تنظیم کننده ولتاژ هستند.

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

– ولتاژهای AC استاتور 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 دیود سه گانه به ولتاژ تحریک کننده آهنربای الکترومغناطیسی روتور تبدیل می‌شود که موتور راه‌اندازی شده و کار می‌کند.

دوست، مشتری یا همکار دارید که بتواند از برخی از این اطلاعات استفاده کند؟ لطفا این مقاله را به اشتراک بگذارید.