دینام خودرو

مولدهای جریان برق (دینامها/دینام ها) در خودروهای مدرن استفاده می‌شوند تا باتری را شارژ کرده و سیستم برقی خودرو را در زمانی که موتور کار می‌کند، تقویت نماید. خودروها تا دهه 1960 از دینام های DC همراه با کموتاتور استفاده می‌کردند. با ظهور دیودهای یکسوساز سیلیکونی ارزان قیمت، مولدهای جریان برق متناوب به جای آن‌ها استفاده شدند. تولید این مولدهای جریان برق متناوب، با افزایش نیاز به برق مورد نیاز برای ماشین‌ها در طی این دوره، همچنین افزایش توان مصرفی چراغ‌های جلو، بوق‌های الکترونیکی، شیشه‌های برقی عقب و سایر لوازم جانبی خورو افزایش یافت.

بیشتر بخوانید: تسمه دینام

تاریخچه دینام خودرو

نوع مدرن دینام های خودرویی، برای اولین بار در ارتش و در جنگ جهانی دوم استفاده شد، تا تجهیزات رادیویی را روی خودروهای خاصی برق‌دار کنند. بعد از جنگ، سایر وسایل نقلیه با نیاز برقی بالا، نظیر آمبولانس‌ها و تاکسی‌های رادیویی نیز توانستند تا به دینامها مجهز شوند. دینامها برای اولین بار به عنوان تجهیزات استاندارد در خودروهایی با تولید انبوه نظیر شرکت کرایسلر در خودرو والیانت در 1960، چندین سال بعد از فورد و جنرال موتورز استفاده شد.

دینام در اتومبیل‌های اولیه

برخی اتومبیل‌های اولیه شبیه فورد مدل T، از سیستم شارژ متفاوتی استفاده می‌کردند: یک دینام که با نیروی موتور کار می‌کرد و جریان متناوب ضعیفی تولید می‌کرد که به ترمبلر کویل‌ها متصل می‌شد و ولتاژ بالای مورد نیاز را برای ایجاد جرقه در موتور فراهم می‌کرد (این وسیله با دینام که ولتاژ بالایی را بطور مستقیم تولید می‌کند،  متفاوت است). چون چنین دینامی تنها به نیروی حرکت موتور وابسته بود، برای اینکه دینام جریان کافی را برای سیم‌پیچ‌ها ایجاد کرده و جرقه خوبی را در موتور فراهم کند، حتی می‌توانست در زمانی که میل لنگ موتور بطور دستی به حرکت درمی‌آید، کار کند، به شرطی که میل لنگ با قدرت و سریع حرکت داده شود. مدل T دینام خود را در فلایویل موتور ادغام کرد. اولین مدل T از دینام تنها برای آغاز کار ترمبلر کویل استفاده کرد. با آغاز سال 1915، فورد چراغ‌های جلو برقی را که برق آن‌ها با دینام تامین می‌شد، به خودروهای خود اضافه کرد. مدار دینام از نوع متناوب بود، و دارای هیچ باتری نبود (کلیدی روی شمع‌ها وجود داشت تا از جریان باتری استفاده کنند، این گزینه زمانی که خودرو در هوای سرد استارت می‌زد، کمک کننده بود، اما فورد هیچ باتری را مورد استفاده قرار نمی‌داد و تا سال 1919 که استفاده از باتری رواج یافت، اصلا استفاده از آن را توصیه نمی‌کرد. صاحب خودرو باید باتری را تهیه و نصب می‌کرد و آن را بصورت اکسترنال شارژ می‌نمود). بعد از سال 1919، فورد مدل T را ارتقا داد تا استارتر برقی را در آن بگنجاند، که برای برخی مدل‌های خودرو یک استاندارد محسوب می‌شد، و برای برخی دیگر یک گزینه بود. نصب این استارتر در خودروها با یک باتری همراه بود که با یک دینام عادی شارژ می‌شد، و لامپ‌ها دیگر با باتری روشن می‌شدند. اما، هنوز دینام فلایویل عمل آغاز احتراق را در خودروها انجام می‌داد، و چون مدل‌های بدون استارتر دارای باتری نبودند، به استفاده از چراغ‌های مبتنی بر دینام ادامه دادند.

پیشرفت‌های صورت گرفته در دینام‌ها

دینام ها دارای چندین مزیت نسبت به ژنراتورهای جریان مستقیم هستند. آن‌ها سبک‌تر، ارزان‌تر، مقاوم‌تر بوده و می‌توانند شارژ خوبی را در زمان بی‌حرکت بودن خودرو (دور موتور کم) فراهم کنند. آن‌ها از حلقه‌های لغزنده که جاروبک آن‌ها دارای عمر بالایی نسبت به کموتاتور هستند، استفاده می‌کنند. جاروبک‌های یک دینام، تنها جریان را با خود حمل می‌کنند، کسر کوچکی از جریان که توسط جاروبک‌های ژنراتور DC حمل می‌شوند، کل خروجی ژنراتور را حمل می‌کند. یک سری یکسوکننده‌ها (پل دیودی) برای تبدیل جریات AC به DC مورد نیاز هستند. برای ایجاد جریانی با قطعی کم، سیستم سیم‌پیچی چندفازی مورد استفاده قرار می‌گیرند و قطب‌های روتور شکل خاصی به خود می‌گیرند (قطب چنگالی). دینام های خودروها معمولا با تسمه کار می‌کنند و سرعت آن‌ها 5 الی 10 برابر سرعت چرخش میل‌لنگ است، که خیلی سریعتر از یک ژنراتور می‌باشد. دینام ها با دورموتور مختلفی کار می‌کنند (که دارای فرکانس متغیری است) چون به کمک موتور حرکت می‌کنند. این یک مشکل محسوب نمی‌شود، زیرا جریان متناوب به جریان مستقیم تبدیل می‌شود.

رگولاتورهای دینام ها ساده‌تر از رگولاتورهای ژنراتور هستند. رگولاتورهای ژنراتور نیازمند رله پرکن باتری هستند تا سیم‌پیچ‌های خروجی (آرمیچر) را در سرعت پایین از باتری جدا کنند؛ این جداسازی با دیودهای یکسو کننده فراهم می‌گردد. همچنین، اکثر رگولاتورهای ژنراتورها شامل یک محدود کننده جریان هستند؛ دینام ها ذاتا دارای جریان محدود هستند.

نمای برشی دینام، قطب چنگالی را نشان می‌دهد؛ دو قطب میدان مغناطیسی گوه‌ای شکل، که قطب N و S آن‌ها تغییر می‌کند، در مرکز قابل مشاهده بوده و سیم‌پیچ آرمیچر ایستا در بالا و پایین درب آلترناتیو قابل مشاهده است. تسمه و پولی در انتهای راست، دینام را به چرخش در می‌آورد.

دینام فشرده

امروزه، وسایل نقلیه مدرن از آرایش دینام فشرده استفاده می‌کنند. این آرایش از نظر الکترونیکی و مغناطیسی مشابه دینام های قبلی است، اما دارای سیستم هوای خنک کننده بهبود یافته می‌باشد. سیستم خنک کننده مناسب، توان بیشتری را برای ماشین‌های کوچک‌تر فراهم می‌سازد. قاب موتور دارای اسلات‌های ورود هوای شعاعی در هر انتها بوده و فن را احاطه می‌کند. دو فن مورد استفاده قرار می‌گیرد، یک فن در هر دو انتها، و جریان هوا نیمه شعاعی است، که بطور محوری وارد شده و بطور شعاعی خارج می‌گردد. سیم‌پیچ‌های استاتور در حال حاضر متشکل از باند مرکزی متراکمی است که در آن هسته آهنی و سیم‌پیچ مسی بطور محکم در آن جای گرفته‌اند، و در باندهای انتهایی، سیم‌پیچ‌ها برای هدایت حرارتی بهتر، هواخوری بیشتری دارند. فاصله‌گذاری نزدیک هسته از روتور، کارایی مغناطیسی را بهبود می‌بخشد. فن‌های کوچکتر، بخصوص در سرعت‌های بالا، صدا (نویز) کمتری تولید می‌کنند. دینام ها می‌توانند در ماشین‌ها از طریق آب خنک شوند. خودروهای بزرگ‌تر ممکن است دارای دینام های قطب برجسته باشند که شبیه به ماشین‌های بزرگ‌تر است. سیم‌پیچ‌های یک دینام سه فاز ممکن است با استفاده از سیستم مثلثی یا ستاره‌ای (Wye) متصل شوند.

نسخه‌های بدون جاروبک این نوع از دینام ها نیز در ماشین‌های بزرگ‌تر نظیر کامیون‌های بزرگ و ماشین‌آلات خاکی متداول هستند. با وجود دو یاتاقان شفت به عنوان تنها قطعات قابل سایش، سرویس طولانی مدت و قابل اطمینانی را فراهم می‌سازد که حتی از فواصل زمانی اورهال موتور نیز طولانی‌تر است.

فرآیند تعدیل میدان در دینام

دینام های خودرو نیازمند تعدیل‌کننده ولتاژ هستند که از طریق تنظیم میدان کوچکی از جریان جهت تولید ولتاژ ثابت در ترمینال‌های باتری، عمل می‌کنند. طراحی‌های اولیه (دهه 1960 و 1970) از دستگاه مجرایی استفاده می‌کردند که در جای دیگری از وسیله نقلیه سوار می‌شدند. طراحی‌های میانی (دهه 1970 ال 1990) رگولاتور ولتاژ را در دینام ادغام کردند. طراحی‌های مدرن، رگولاتور ولتاژ را از دینام حذف کرده‌اند؛ تعدیل ولتاژ در حال حاضر، تابعی از واحد کنترل موتور ECU (کامپیوتر خودرو) است. جریان میدان خیلی کوچکتر از جریان خروجی دینام است؛ برای مثال، یک دینام 70 آمپر ممکن است تنها به 7 آمپر جریان میدان نیاز داشته باشد. جریان میدان از طریق حلقه‌های لغزنده به روتور منتقل می‌گردد. جریان پایین و لغزنده‌های نسبتا نرم، این اطمینان را می‌دهد که قابلیت اطمینان بیشتر و طول عمر بیشتری از طریق یک ژنراتور DC همراه با کانیتاتور آن حاصل شده و جریان بیشتری از جاروبک‌های آن عبور می‌کند.

برق سیم‌پیچ‌های میدان به وسیله باتری و از طریق سوییچ و رگولاتور استارت تامین می شود. یک مدار موازی نیز نشانگر خطای «شارژ» را کنترل می‌کند و از طریق رگولاتور به زمین متصل می‌شود (اتصال زمین) (به خاطر همین است که در زمان روشن بوده سویچ و خاموش بودن موتور، نشانگر باتری روشن می‌شود). زمانی که موتور کار می‌کند و دینام برق تولید می‌کند، دیودی جریان میدان را از خروجی اصلی دینام تامین می‌کند و پس از تعدیل ولتاژ در نشانگر، آن را خاموش می‌کند. سیمی که جریان میدان را تامین می‌کند، اغلب سیم «تحریک کننده» نامیده می‌شود. عیب این سیستم این است که اگر لامپ خطر بسوزد و یا سیم «تحریک کننده» قطع شود، هیچ جریانی به سیم‌پیچ‌های میدان نمی‌رسد و دینام هیچ برقی تولید نمی‌کند. برخی مدارهای نشانگر خطر به موازات لامپ خطر، به مقاومت مجهز می‌شوند و اجازه می‌دهند تا جریان تحریک در صورتی که لامپ خطر سوخته باشد، برقرار گردد. راننده باید بررسی کند که نشانگر خطر روشن بوده و موتور خاموش است؛ در غیر اینصورت، ممکن است هیچ نشانه‌ای از خرابی تسمه که ممکن است پمپ آب را نیز به چرخش در‌‌آورد، وجود نداشته باشد. برخی دینام ها زمانی که موتور به سرعت خاصی می‌رسد، بصورت خودتحریک عمل می‌کنند.

جریان خروجی دینام

خودروهای قدیمی‌تر که دارای چراغ‌های کوچکتر هستند، ممکن است دارای دینامی باشند که قادر به تولید تنها 30 آمپر است. دینام ماشین‌های سواری متداول و کامیون‌های کوچک حدود 50 الی 60 آمپر جریان تولید می‌کند، اگرچه ماشین‌هایی با جریان بیشتر نیز وجود دارند، زیرا در این ماشین‌ها بدلیل مجهز بودن به سیستم خنک کننده، تهویه هوا، فرمان برقی و سایر سیستم‌های الکترونیکی، بار بیشتری روی سیستم الکترونیکی اعمال می‌شود. دینام های بزرگتر که در اتوبوس‌ها، تجهیزات ماشینی سنگین یا ماشین‌های اورژانس استفاده می‌شوند، ممکن است جریانی حدود 300 آمپر تولید کنند. کامیون‌های کوچک معمولا دارای دینام هایی هستند که خروجی آن‌ها 140 آمپر است. دینام های خیلی بزرگ ممکن است از طریق آب یا روغن خنک شوند.

کارایی دینام خودروها

کارایی دینام های خودرو با نبود سیستم فن، یاتاقان، آهن و مس محدود می‌شود، و ولتاژ در پل‌های دیودی افت می‌کند. کارایی تا حد زیادی در سرعت‌های بالا کاهش می‌یابد، و دلیل آن اساسا به خاطر مقاومت فن است. کارایی دینام های امروزی در سرعت‌های متوسط حدود 70% الی 80% است. این مقدار بهتر از کارایی دینام هایی با میدان مغناطیسی دائمی قدرتمند می‌باشد، آلترناتیوهایی که در سیستم روشنایی دوچرخه استفاده شده و دارای کارایی حدود 60% هستند. ماشین‌های الکترونیکی با میدان مغناطیسی دائمی (که به عنوان موتور یا دینام عمل می‌کنند) امروزه می‌توانند کارایی بیشتری داشته باشند. برای نمونه، پلگرینو و همکارانش طرح‌هایی را پیشنهاد کردند که نواحی گسترده‌ای را نشان می‌دهد که در آن کارایی حدود 96% است. ژنراتورهای AC بزرگ که در ایستگاه‌های برق استفاده می‌شوند، با سرعت‌های کنترل‌شده‌ای کار می‌کنند و هیچ محدودیتی از نظر اندازه و وزن ندارند. آن‌ها دارای کارایی بسیار بالایی در حدود 98% می‌باشند.

دینام ها در وسایل نقلیه هیبریدی

اتومبیل‌های هیبریدی، دینام و موتور استاتور مجزا را با یک یا دو موتور/ژنراتور (M/Gs) که موتور احتراق داخلی را به کار می‌اندازد، جایگزین می‌کند، و بخشی از توان مکانیکی و یا تمام آن را به چرخ‌ها منتقل می‌کند، و باتری بزرگی را نیز شارژ می‌کند. همانند زمانی که بیش از یک موتور/ژنراتور وجود داشته باشد، مثل هیبرید سینرژی درایو بکار رفته در تویوتا پریوس و سایر خودروها، یک موتور ممکن است به عنوان ژنراتور عمل کرده و دیگری به عنوان موتور عمل نماید، و مسیر الکترومغناطیسی را برای توان موتور فراهم سازد تا توان موتور به چرخ‌ها منتقل گردد. این موتورها/ژنراتورها نسبت به دینام های خودرو که در بالا توصیف شد، دارای دستگاه‌های الکترونیکی قدرتمندتری برای کنترل هستند.

در نظر داشته باشید شما میتوانید برای اطلاع دقیق از قیمت انواع لوازم یدکی به خصوص لوازم یدکی هیوندای و لوازم یدکی کیا با کارشناسان ما تماس بگیرید.