آنچه خواهید خواند
دینام یا آلترناتور، یکی از اجزای حیاتی سیستم الکتریکی خودرو است که وظیفه تولید برق مورد نیاز برای تأمین انرژی سیستم‌های مختلف خودرو را بر عهده دارد.
دینام چیست؟
دستگاهی الکترومکانیکی است که انرژی مکانیکی چرخش موتور خودرو را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند. این انرژی الکتریکی برای تأمین انرژی باتری، سیستم روشنایی، سیستم صوتی، سیستم های الکترونیکی و سایر تجهیزات الکتریکی خودرو استفاده می شود. در واقع،مانند یک ژنراتور کوچک عمل میکند و با چرخش، برق تولید میکند.
اجزاء:
دینام از اجزای مختلفی تشکیل شده است که به‌طور کلی میتوان آنها را به این دسته‌ها تقسیم کرد:
روتور (Rotor)
بخش چرخان دینام است که وظیفه اصلی تولید نیروی محرکه الکتریکی را بر عهده دارد. ساختار و عملکرد روتور در انواع مختلف دینام ها کمی متفاوت است، اما به‌طور کلی میتوان ویژگی های مشترک زیر را برای آن برشمرد:
ساختار:
- هسته روتور: معمولاً از ورقه های نازک فولاد الکتریکی ساخته میشود. این ورقه ها عایق کاری شده اند تا از ایجاد جریان های گردابی (Eddy Currents) که باعث اتلاف انرژی میشوند، جلوگیری کنند. هسته روتور، مسیر مناسبی برای عبور شار مغناطیسی فراهم میکند.
- قطب های مغناطیسی (در دینام های مغناطیسی): در برخی دینام ها، به‌خصوص دینام های قدیمی تر، قطب های مغناطیسی دائمی روی روتور نصب میشوند. این قطب ها با چرخش روتور، میدان مغناطیسی متغیری تولید می کنند که در سیم پیچ های استاتور جریان الکتریکی القا میکند.
- سیم پیچ های روتور (در آلترناتورها): در اکثر دینام های مدرن (آلترناتورها)، به جای آهنربای دائمی، از سیم پیچ های روتور استفاده میشود. این سیم پیچ ها توسط جریان الکتریکی (جریان تحریک) تغذیه میشوند و میدان مغناطیسی چرخان را ایجاد می‌کنند. این میدان مغناطیسی با چرخش روتور، در سیم‌پیچ‌های استاتور جریان الکتریکی القا میکند.
- یاتاقان ها: یاتاقان ها روتور را در جای خود نگه می دارند و به آن اجازه میدهند تا به راحتی بچرخد. یاتاقان ها باید به گونه ای طراحی شوند که اصطکاک کم و دوام بالایی داشته باشند.
عملکرد:
عملکرد اصلی روتور، ایجاد میدان مغناطیسی چرخان است. این میدان مغناطیسی چرخان، در سیم پیچ های استاتور جریان الکتریکی القا میکند. در دینام های با قطب های مغناطیسی دائمی، چرخش خود روتور، میدان مغناطیسی متغیری تولید میکند. اما در آلترناتورها، جریان تحریک از طریق سیم پیچ های روتور به آن اعمال میشود و این سیم پیچ ها با چرخش، میدان مغناطیسی چرخان را تولید می کنند.
استاتور (Stator)
بخش ثابت دینام است که در اطراف روتور قرار گرفته و نقش اساسی در تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی دارد. ساختار و عملکرد استاتور در انواع مختلف دینام ها شباهت های زیادی دارد، اما تفاوت های جزئی نیز وجود دارند. در ادامه به بررسی جزئیات استاتور دینام میپردازیم:
ساختار:
- هسته استاتور: هسته استاتور از ورقه‌های نازک فولاد الکتریکی ساخته شده که مشابه روتور، عایق‌کاری شده‌اند تا از ایجاد جریان‌های گردابی جلوگیری شود. این ورقه‌ها به صورت لایه‌ای روی هم قرار گرفته و یک ساختار استوانه‌ای یا حلقه‌ای را تشکیل میدهند. وجود شیارها در هسته استاتور، محل قرارگیری سیم پیچ‌ها را فراهم میکند.
- سیم پیچ های استاتور: سیم‌پیچ‌های استاتور به دور شیارهای موجود در هسته استاتور پیچیده شده‌اند. این سیم‌پیچ‌ها، نقش اصلی در تولید نیروی الکتروموتور را دارند. وقتی میدان مغناطیسی چرخان روتور از کنار سیم‌پیچ‌ها عبور میکند، در آنها جریان الکتریکی القا میشود. تعداد، آرایش و نحوه اتصال سیم‌پیچ‌های استاتور، مشخصات ولتاژ و جریان خروجی دینام را تعیین می‌کنند.
- عایق بندی: عایق‌بندی مناسب سیم‌پیچ‌های استاتور و هسته، از اتصال کوتاه و خرابی‌های الکتریکی جلوگیری میکند. این عایق‌بندی باید در برابر حرارت، رطوبت و ارتعاشات مقاوم باشد.
عملکرد:
عملکرد اصلی استاتور، القای جریان الکتریکی در سیم‌پیچ‌های آن است. میدان مغناطیسی چرخان روتور، با عبور از کنار سیم‌پیچ‌های استاتور، یک نیروی محرکه الکتریکی القا میکند. این نیروی محرکه باعث جریان یافتن جریان الکتریکی در سیم‌پیچ‌ها میشود. جریان القا شده در سیم‌پیچ‌ها، جریان متناوب (AC) است که توسط دیودها به جریان مستقیم (DC) تبدیل میشود.
رگولاتور ولتاژ (Voltage Regulator)
رگولاتور ولتاژ (Voltage Regulator) یک قطعه الکترونیکی کلیدی در سیستم دینام خودرو است که وظیفه تنظیم ولتاژ خروجی دینام را بر عهده دارد. هدف اصلی آن، حفظ ولتاژ ثابت و پایدار برای سیستم الکتریکی خودرو، علی‌رغم تغییرات در سرعت موتور و بار الکتریکی، می‌باشد. بدون رگولاتور، ولتاژ خروجی دینام با تغییر سرعت موتور و میزان مصرف برق، نوسان زیادی خواهد داشت که می‌تواند به قطعات الکتریکی خودرو آسیب برساند.
در اینجا به بررسی عملکرد و اجزای رگولاتور ولتاژ میپردازیم:
عملکرد:
رگولاتور ولتاژ با کنترل جریان تحریک (Excitation Current) که به سیم‌پیچ‌های روتور دینام (در آلترناتورها) اعمال میشود، ولتاژ خروجی را تنظیم میکند. به طور خلاصه، این عملکرد به این صورت است:
- اگر ولتاژ خروجی از مقدار مورد نظر بالاتر باشد: رگولاتور جریان تحریک را کاهش می‌دهد تا میدان مغناطیسی روتور ضعیف‌تر شده و در نتیجه ولتاژ خروجی پایین بیاید.
- اگر ولتاژ خروجی از مقدار مورد نظر پایین تر باشد: رگولاتور جریان تحریک را افزایش می‌دهد تا میدان مغناطیسی روتور قوی‌تر شده و در نتیجه ولتاژ خروجی افزایش یابد.
این فرایند به طور مداوم و خودکار انجام میشود تا ولتاژ خروجی دینام در محدوده مجاز (معمولاً حدود 13.5 تا 14.5 ولت) ثابت بماند.
اجزای رگولاتور ولتاژ:
رگولاتورهای ولتاژ در انواع مختلفی وجود دارند که در ساختار داخلی آنها تفاوت‌هایی وجود دارد، اما به‌طور کلی، از اجزای زیر تشکیل میشوند:
- مدار مرجع ولتاژ (Reference Voltage Circuit): این مدار، یک ولتاژ مرجع ثابت تولید میکند که ولتاژ خروجی دینام با آن مقایسه میشود.
- مقایسه‌کننده (Comparator): این مدار، ولتاژ خروجی دینام را با ولتاژ مرجع مقایسه میکند و اختلاف بین آنها را تشخیص می‌دهد.
- مدار کنترل جریان (Current Control Circuit): این مدار، بر اساس اختلاف ولتاژ تشخیص داده شده توسط مقایسه‌کننده، جریان تحریک روتور را تنظیم میکند.
- ترانزیستور قدرت (Power Transistor): این ترانزیستور، جریان تحریک را به سیم‌پیچ‌های روتور دینام هدایت میکند و میزان آن را کنترل میکند. این ترانزیستور باید تحمل جریان و ولتاژ بالایی داشته باشد.
دیودها (Diodes)
دیودها در دینام، نقش حیاتی در تبدیل جریان متناوب (AC) تولید شده توسط آلترناتور به جریان مستقیم (DC) دارند که برای شارژ باتری و تغذیه سیستم الکتریکی خودرو مورد نیاز است. بدون دیودها، جریان AC تولید شده توسط آلترناتور نمی‌تواند به طور موثر برای شارژ باتری استفاده شود و به قطعات الکترونیکی خودرو نیز آسیب می‌رساند.
عملکرد دیودها:
آلترناتور جریان متناوب سه‌فاز تولید میکند. هر فاز جریان متناوب سینوسی با فرکانسی برابر با سرعت چرخش روتور دارد. برای تبدیل این جریان AC به DC، از مجموعه دیودهایی استفاده میشود که به صورت پل دیودی (Diode Bridge) آرایش یافته‌اند.
- پل دیودی: هر فاز جریان AC از آلترناتور به یک جفت دیود در پل دیودی متصل میشود. در نیم سیکل مثبت، یک دیود جریان را به سمت باتری هدایت میکند و در نیم سیکل منفی، دیود دیگر جریان را هدایت میکند. این عمل باعث میشود که جریان در یک جهت (به سمت باتری) جریان یابد، که جریان مستقیم (DC) است.
- جلوگیری از جریان معکوس: دیودها فقط در یک جهت جریان را عبور میدهند. این ویژگی از جریان یافتن جریان از باتری به سمت آلترناتور جلوگیری میکند که می‌تواند به آلترناتور آسیب برساند و راندمان آن را کاهش دهد.
- تبدیل جریان سه‌فاز به تک‌فاز: در بیشتر خودروها، خروجی دینام جریان مستقیم تک‌فاز است. با استفاده از پل دیودی، جریان سه‌فاز تولید شده توسط آلترناتور به یک جریان مستقیم تک‌فاز تبدیل میشود.
انواع دیودها در دینام:
دیودهای استفاده شده در دینام‌ها معمولاً از نوع دیودهای قدرت (Power Diodes) هستند که می‌توانند جریان‌های بالا و ولتاژهای نسبتاً زیادی را تحمل کنند. این دیودها معمولاً به صورت یک مجموعه واحد در یک محفظه قرار می‌گیرند که اغلب به آن “رکتیفایر” (Rectifier) نیز می‌گویند.
تعداد دیودها:
در هر فاز، دو دیود وجود دارد و در دینام‌های سه‌فاز معمولا شش دیود (سه جفت) به کار می‌رود. این دیودها به صورت یک پل دیودی سه‌فاز (Three-Phase Diode Bridge) متصل میشوند.
خرابی دیودها:
خرابی دیودها می‌تواند منجر به مشکلات مختلفی در سیستم شارژ خودرو شود، از جمله:
- شارژ نشدن باتری: در صورت خرابی یکی یا چند دیود، جریان به طور کامل به باتری نمی‌رسد و باتری شارژ نمی‌شود.
- ولتاژ پایین: خرابی دیودها می‌تواند منجر به کاهش ولتاژ خروجی دینام شود.
- خرابی آلترناتور: در برخی موارد، خرابی دیودها می‌تواند به آلترناتور نیز آسیب برساند.
پولی (Pulley)
پولی دینام (Alternator Pulley) قطعه‌ای استوانه‌ای شکل است که روی محور دینام (آلترناتور) نصب میشود و توسط تسمه دینام به پولی میل‌لنگ متصل میشود. نقش اصلی پولی دینام، انتقال حرکت دورانی از میل‌لنگ موتور به دینام است تا باعث چرخش روتور دینام و در نهایت تولید برق شود.
در اینجا به بررسی جزئیات پولی دینام میپردازیم:
جنس و ساختار:
پولی دینام معمولاً از جنس فولاد یا آلومینیوم ساخته میشود. استفاده از آلومینیوم به دلیل وزن کمتر و مقاومت در برابر خوردگی بیشتر، در برخی از خودروها رایج‌تر است. سطح پولی دینام دارای شیارهایی است که تسمه دینام درون این شیارها قرار می‌گیرد و چرخش را منتقل میکند. در برخی از پولی‌ها، برای افزایش عمر مفید و جلوگیری از لغزش تسمه، روکش لاستیکی نیز وجود دارد.
اندازه و قطر:
قطر پولی دینام با توجه به نسبت انتقال سرعت و گشتاور مورد نیاز، در مدل‌های مختلف خودرو متفاوت است. این نسبت، بر اساس سرعت چرخش مورد نیاز روتور دینام و سرعت موتور تعیین میشود.
اتصال به دینام:
پولی دینام به طور معمول با پیچ به محور دینام متصل میشود. این اتصال باید محکم و ایمن باشد تا از لغزش یا جدا شدن پولی در حین کار جلوگیری شود.
اهمیت پولی:
پولی دینام یک جزء مهم در سیستم شارژ خودرو است. خرابی یا آسیب به پولی دینام می‌تواند منجر به مشکلات زیر شود:
- عدم تولید برق: در صورت شکستگی یا جدا شدن پولی، دینام نمی‌چرخد و برق تولید نمی‌کند.
- لغزش تسمه: در صورت سایش یا آسیب دیدگی سطح پولی، تسمه دینام می‌تواند بلغزد و باعث کاهش راندمان دینام یا حتی شکستن تسمه شود.
- صداهای غیرعادی: خرابی یا سایش پولی دینام می‌تواند باعث ایجاد صداهای غیرعادی مانند جیغ یا صدای سایش شود.
نگهداری پولی :
برای جلوگیری از مشکلات احتمالی، باید به طور منظم پولی دینام و تسمه آن را بررسی کرد. در صورت مشاهده هر گونه ترک، سایش یا آسیب دیدگی، باید پولی دینام به موقع تعویض شود. همچنین باید به تنش تسمه دینام توجه داشت و در صورت لازم آن را تنظیم کرد.
در مجموع، پولی دینام یک جزء کوچک اما بسیار مهم در سیستم شارژ خودرو است که نقش حیاتی در انتقال حرکت دورانی از موتور به دینام و تولید برق ایفا میکند. نگهداری و تعویض به موقع آن از اهمیت زیادی برخوردار است.
نحوه عملکرد
عملکرد دینام بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی است. چرخش روتور، میدان مغناطیسی متغیری در اطراف سیم‌پیچ‌های استاتور ایجاد میکند. این میدان مغناطیسی متغیر، جریان متناوب (AC) را در سیم‌پیچ‌های استاتور القا میکند. سپس، پل دیودها این جریان متناوب را به جریان مستقیم (DC) تبدیل کرده و ولتاژ خروجی را به وسیله رگولاتور تنظیم میکند. این جریان مستقیم برای شارژ باتری و تأمین انرژی سیستم‌های الکتریکی خودرو استفاده میشود.
نشانه های خرابی
چند نشانه رایج خرابی دینام عبارتند از:
- روشن شدن چراغ نشانگر شارژ باتری (باتری): این چراغ معمولاً روی داشبورد خودرو قرار دارد و نشان‌دهنده کمبود شارژ باتری است که می‌تواند به دلیل خرابی دینام باشد.
- افت ولتاژ باتری: اگر ولتاژ باتری به‌طور غیرعادی پایین باشد، می‌تواند نشان‌دهنده مشکل در دینام باشد.
- خرابی سیستم‌های الکتریکی: به دلیل کمبود شارژ، سیستم‌های الکتریکی خودرو ممکن است به‌درستی کار نکنند.
- صداهای غیرعادی از دینام: صداهای وزوز، جیغ یا ساییدن از دینام نشان‌دهنده خرابی در یاتاقان‌ها یا دیگر اجزای آن است.
- بوی سوختگی: بوی سوختگی از دینام می‌تواند نشان‌دهنده خرابی دیودها یا سیم‌پیچ‌ها باشد.
تفاوت دینام و آلترناتور
اصطلاحات “دینام” و “آلترناتور” اغلب به‌جای هم استفاده میشوند، اما تفاوت‌هایی دارند. دینام‌های قدیمی‌تر از نوع DC بودند و جریان مستقیم تولید می‌کردند، در حالی که آلترناتورها از نوع AC هستند و جریان متناوب تولید می‌کنند که سپس به جریان مستقیم تبدیل میشود. آلترناتورها به دلیل راندمان بالاتر و ساختار ساده‌تر، در خودروهای امروزی بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند.
نقش چراغ دینام
چراغ دینام یا چراغ نشانگر شارژ باتری، روی داشبورد خودرو قرار دارد و نشان می‌دهد که آیا دینام به‌درستی کار میکند و باتری در حال شارژ است یا خیر. اگر این چراغ روشن بماند یا چشمک بزند، نشان‌دهنده مشکل در سیستم شارژ خودرو است.
دینام استفاده شده در انواع ماشین هایما:
برای مدل‌های مختلف هایما، دینام‌ها متفاوت هستند. به طور کلی:
هایما S5
- نوع دینام: دینام 12 ولت
- توان خروجی: معمولاً بین 80 تا 100 آمپر
هایما S7
- نوع دینام: دینام 12 ولت
- توان خروجی: معمولاً مشابه S5، حدود 80 تا 100 آمپر
دینام هایما S5
دینام ( آلترناتور ) هایما S7 توربو
این مشخصات ممکن است بسته به سال تولید و نسخه‌های مختلف ماشین متفاوت باشد. برای اطلاعات دقیق‌تر می‌توانید به دفترچه راهنما
