دينمو السيارة
تحتاج المركبة لمصدر تيار لتشغيل المحرك في بداية الدوران وبعد الدوران، تقوم البطارية في بداية الدوران بتأمين التيار الكهربائي اللزم لبدء دوران المحرك ، ولكن البطارية عبارة عن مستودع الطاقة الكهربائية وتحتاج إلى إعادة شحن بعد استهلاكها. وكذلك لكثرة الأجهزة الكهربائية التي تعتمد على الكهرباء لذلك كان من الضروري توفير وسيلة تقوم بتأمين التيار بشكل مستمر أثناء دوران المحرك.تعريف المولد "Generators"
يعد المولد آلة تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية بالحث المغناطيسي (ملفات التوليد للمجال المغناطيسي) حسب نظرية فاراداي.
نظرية فاراد
اي إذا قطع موصل مجالاً مغناطيسياً يتولد في هذا الموصل قوة دافعة كهربائية ويمكن تحديد اتجاه التيار المستنتج بواسطة قاعدة فليمنج لليد اليمنى.قاعدة فليمنج لليد اليمني
إذا جعلت أصابع اليد اليمنى (الإبهام والسبابة والوسطى) متعامدة علي بعضها وكان الإبهام يشير إلى اتجاه حركة الموصل والسبابة تشير إلى اتجاه الخطوط المغناطيسية فإن الوسطى تشير إلى اتجاه التيار المستنتج بالموصل.وظيفة الدينمو في السيارة
وظائف المولد
- إمداد جميع الأجهزة الكهربائية في السيارة بالتيار اللازم لتشغيلها.
- شحن البطارية بجهد ثابت ( أثناء دوران المحرك)عند التحميل الكامل للأجهزة الكهربائية.
- شحن البطارية عند السرعات المنخفضة.
وذلك بتحويل الطاقة الحركية التي يستمدها من المحرك عن طريق البكرة إلى تيار كهربائي.
ويجب أن يتوافر في المولد الخصائص الآتية:
- تحمل الإجهادات والصدمات والذبذبات.
- صغر الحجم.
- سهولة الصيانة.
أنواع مولدات التيار في السيارة
تنقسم المولدات الكهربائية المستخدمه في السيارات الي نوعين وهما
- مولدات التيار المستمر (وهو مثل التيار الكهربائي الصادر من البطارية)
- مولدات التيار المتردد (وهو مثل التيار الكهربائي الموجود في المنازل)
مولدات التيار المستمر
يطلق عليها أحيانا اسم "مولدات التيار المستمر التقليدية (conventional)، حيث
قاد استخدام البطارية الرصاصية (الحمضية) إلى تطوير هذا النوع من المولدات.
استمر عمل هذا النوع من المولـدات لفترة طويلة في المركبات، وكان قادرا على
الوفاء بالمتطلبات التي استخدم من أجلها، وظل موجودا ضمن منظومة الشحن في
المركبات إلى أن تلاشى وجوده الآن. ارتبط أداء مولدات التيار المستمر بوجود بعض
العيوب، أدت إلى تطويرها واستبدالها بمولدات التيار المتردد.
وتم اختصار اسم مولد التيار المتردد إلى (Alternator)، هي كلمة مدمجة من أصل كلمتين "التيار المتردد" و"المولد".
مولدات التيار المتردد
في الفترة الأخيرة، كانت هناك زيادة في متطلبات الأنظمة والدوائر الكهربائية والإلكترونية في المركبات الحديثة من الطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيلها، وحدثت تغيرات متكررة وشاقة وأحياناً معاكسة في ظروف القيادة. أدت هذه الظروف معا إلى متطلبات قاسية من منظومة الشحن ولم يكن قادرا على الوفاء بها إلا تصميم مولدات التيار المتردد أو ما يسمى "مولد التيار ثلاثي الأطوار (ثلاثي الأوجه) (Three-phase generator) ونزول إنتاجه إلى الأسواق في عام 1963 م.وتم اختصار اسم مولد التيار المتردد إلى (Alternator)، هي كلمة مدمجة من أصل كلمتين "التيار المتردد" و"المولد".
مميزات مولدات التيار المتردد علي مولدات التيار المستمر
لقد تم تركيب مولدات التيار المتردد على السيارة بسبب أفضليات تصميمها على تصميم مولدات التيار المستمر. حيث تتميز مولدات التيار المتغير عن مولدات التيار المستمر بما يلي:- أقل كتلة وأصغر حجما لنفس القدرة.
- الأجزاء المتحركة قليلة.
- يولد قدرة حتى عند السرعات المنخفضة.
- صيانة أقل.
- عمر خدمة أطول نظرا.
- سرعة إعادة شحن البطارية.
- عمر الفرش الكربونية (فحمات الدينمو) أطول لصغر التيار المار فيها.
- يمكن دوران المولد في الاتجاهين مع ملاحظة ضبط المروحة.
- يسمح بسرعات دوران مرتفعة نسبيا لجودة تصميم العضو الدوار.
مكونات دينمو السيارة
|
| مكونات دينمو السيارة |
العضو الدوار Rotor
|
| العضو الدوار في الدينمو(Rotor) |
وهو جزء متحرك ويتكون من أقطاب مخلبية مركبة على عمود المولد وملفوف بداخلها ملفات الإثارة وهذه الملفات تتحكم في كثافة الخطوط المغناطيسية وهي من العوامل التي تؤثر على التيار المتولد. ويتم تغذية هذه الملفات بواسطة الفرش الكربونية حيث تكون واحدة سالبة والأخرى موجبة من التيار القادم من المنظم الذي يتحكم في التيار حسب سرعة الدوران وحسب التيار المنتج في المولد.
العضو الثابت (Stator)
|
| العضو الثابت في دينمو السيارة (Stator) |
وهو جزء ثابت لا يدور مصنوع من شرائح رقيقة من الفولاذ المطلي وذلك لزيادة الموصلية المغناطيسية والتغلب على التيارات الإعصارية. كما يحتوي على ثلاثة ملفات للاستنتاج موصلة مع بعضها البعض على شكل نجمة أو دلتا أو حسب الشركة المصنعة ملفوفة على العضو الثابت. ويتولد فيها التيار المتغير الذي يذهب إلى الدايودات من أجل تحويله من تيار متردد إلى تيار مستمر.
الدايودات (الموحدات/السليكونات)
|
| دايودات السيلكون ولوح تثبيت الدايود |
كما هو معروف فإن الدايودات(diode) تسمح بمرور التيار في اتجاه واحد فقط . ولأن ملفات الاستنتاج تنتج تيارا متردداً لا يمكن الاستفادة منه لشحن البطارية أو تشغيل الأجهزة الكهربائية المختلفة لذلك تم تركيب دايودات حيث يوجد في المولد ستة دايودات ثلاثة منها يكون على كل ملف واحد موجب موجبة وثلاثة سالبة متصلة مع ملفات الاستنتاج بحيث وآخر سالب. وتوضع جميعها على حامل يقوم هذا الحامل بتبديد الحرارة المتولدة من الدايودات أثناء تعديل التيار.
الفرش الكربونية (فحمات الدينمو)
|
| الفرش الكربونية (فحمات الدينمو) |
أطراف التوصيل
تختلف نقاط التوصيل في المولدات من شركة إلى شركة أخرى من حيث العدد، ومن أمثلة هذه ما يلي:- المولد الألماني له أربع نقاط
- المولد الأمريكي له ثلاث نقاط
- المولد الياباني له ست نقاط
المروحة والبكرة والسير والرمان بلي للمولد
|
| المروحة والبكرة وسير الدينمو |
يتم تركيب البكرة والمروحة على عمود المولد الذي يأخذ حركته من المحرك بواسطة سير المولد وتقوم المروحة بتبريد أجزاء المولد بدفع الهواء إلى داخل المولد حتى لا تتلف نتيجة درجة الحرارة العالية الناتجة عن الاحتكاك بين الأجزاء. وقد تكون المروحة داخلية وخارجية تشكل على العضو الدوار، وبالنسبة لسير المولد فإن مواصفاته تختلف من سيارة إلى أخرى حسب تصميم الشركة المصنعة للمركبة والمولد أما الرمان بلي فيقوم بعملية تسهيل الحركة للأجزاء الدائرة. و يوجد في المولد رمان بلى أمامي وخلفي.
جسم المولد
يصنع جسم المولد عادة من الألمونيوم أو سبائكه وهو يضم أجزاء المولد المختلفة في داخله.مصباح الشحن
يعمل على تحديد صلاحية المولد للعمل ومصباح الشحن يعمل على جهد البطارية أما قدرته فهي قليلة وتتم إضاءة المصباح عند فتح مفتاح التشغيل للمركبة ويستمر بالإضاءة حتى يبدأ المولد بعملية توليد التيار بعدها ينطفئ المصباح دليلا على أن المولد بحالة جيدة وتوصل أطراف مصباح الشحن بالبطارية عبر مفتاح التشغيل والطرف الآخر موصل بين المولد ومنظم الشحن.المنظم Regulator
|
| منظم الدينمو Regulator |
يستمد المولد حركته من المحرك الذي يدور بسرعات متغيرة بالتالي فإن الجهد ( الفولت ) وشدة التيار ( الأمبير) والقدرة المتولدة تتغير باستمرار، كما أن كمية التيار المسحوب أثناء السير ليلا تختلف عنه نهارا وفي فصل الصيف عن الشتاء ، ويضاف إلى ذلك أن حالة شحن البطارية متغيرة، ولذا يجب أن يعطي المولد جهدا ثابتا، بالرغم من تغير سرعة دوران المحرك، لذلك تزود المولدات بمجموعة تنظيم تعمل على تنظيم هذه العملية وهناك أنواع كثيرة من المنظمات لكنها متفقة في جوهرها فمنها ما يركب داخل المولد أو خارجه من نوع الكهرومغناطيسي أو الإلكتروني.
كيف يعمل دينمو السيارة
عند فتح مفتاح التشغيل للمركبة يأتي التيار من البطارية إلى المصباح فيضيء (وهذا دليل على عدم وجود عملية شحن) ثم إلى منظم الشحن حيث لا تسمح له الموحدات بدخول المولد ولكن يسري التيار إلى المولد عبر منظم الشحن إلى العضو الدوار عن طريق الفرش الكربونية ويكمل سريانه إلى خط السالب.وعند دوران المولد بعد دوران المحرك ينتج تيارا في عضو الاستنتاج نتيجة دوران العضو الدوار وقطع خطوط المجال المغناطيسي وهذا التيار تيار متردد ويسري التيار عبر الموحدات التي تقوم بعملية تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر قادر على شحن البطارية ثم يسري التيار إلى البطارية عبر منظم الشحن وفي هذه الحالة يحدث انطفاء المصباح نظرا لقطع خط السالب عن دائرة المصباح وهذا دليل على أن المولد بدأ في عملية الشحن. وعندما تزداد سرعة دوران المحرك تشحن البطارية تماما ويزداد التيار المستنتج داخل المولد فيقوم المنظم عندها بتنظيم وضبط عملية الشحن حسب ظروف التشغيل للمركبة.
ونظرا لظروف التشغيل والقيادة المختلفة للمركبة فإنه يحدث حالات متعددة لمراحل شحن المولد لبطارية المركبة وهي كالتالي:
|
| الرسم التخطيطي لعناصر دائرة الشحن في النظام الالماني |
أولا/ مقدار الجهد أقل من معدل الشحن
تحدث هذه الحالة عند تشغيل المركبة ويكون جهد المولد أقل من جهد البطارية، فيسري تيار من البطارية خلال مصباح الشحن الذي يضيء دلالة على عدم بلوغ المولد لمعدل الشحن ويتم التيار الكهربائي دورته بمروره خلال نقاط التلامس إلى الملف ثم إلى ملفات التنبيه عبر نقطة ( DF) ثم يكمل دورته إلى خط السالب ( الأرضي). وفي هذه الحالة لا يمكن مرور تيار كهربائي من البطارية إلى عضو الاستنتاج في المولد حيث تقوم الموحدات بمنع مروره.( الموحد يسمح بمرور التيار في اتجاه واحد فقط).
ثانيا/ مقدار الجهد مساو لجهد الشحن
تحدث هذه الحالة عند السرعة البطيئة حيث يتساوى الجهد مع معدل الشحن فيسري التيار من المولد خلال الموحدات إلى موجب البطارية، وتكون تغذية ملفات التنبيه عن طريق الطرف (+D) إلى نقاط التلامس ثم إلى ( DF ). ويلاحظ أن هناك ثلاث مجموعات من الموحدات، تقوم مجموعتان منها بشحن البطارية أما المجموعة الثالثة فهي خاصة لتيار التنبيه.
ثالثا/ مقدار جهد المولد أعلى من جهد البطارية بقليل:
تحدث هذه الحالة عند السرعة المتوسطة للمركبة فيزيد جهد المولد عن جهد الشحن، فيعمل التيار المار خلال الموحدات إلى الطرف ( +D ) ثم إلى قلب المنظم ( الملف) فتعمل المغناطيسية على سحب القلب الذي يدفع ريشة المنظم ويجعلها في المنتصف بين نقاط التلامس، فيضطر تيار التنبيه بالمرور عبر المقاومة إلى ( DF ) إلى موجب ملفات التنبيه فتعمل المقاومة على تقليل جهد تيار التنبيه وبالتالي يقل جهد المولد، وتظل الريشة متذبذبة لتعديل جهد الشحن.
رابعا/ مقدار جهد المولد أعلى بكثير من جهد البطارية:
تحدث هذه الحالة عند السرعة العالية حيث يزيد جهد المولد كثيرا، فعندئذ يشتد المجال المغناطيسي بملف قلب المنظم الذي يسحب القلب أكثر فيدفع الريشة حتى تتلامس مع نماط التلامس المتصلة بسالب المولد ( -D ) ليصبح اتصال الريشة سالبا وبذلك يكون ملف التنبيه بالعضو الدوار واقعا تحت تأثير اتصالين سالبين فلا يكون هناك تيار للتنبيه.
هذا النوع من المنظمات يستخدم في مركبات الركوب الصغيرة ومن أبرز عيوبه تلف نقاط التلامس لذلك تم استبدالها بمنظمات إلكترونية من مواد أشباه الموصلات.