مقاله نقش تصاوير ماهواره‌اي بعنوان يك ابزار قوي در امر اكتشاف و استخراج
برق خودرو
در اجتماع حاضر دنيا با توجه به روند سريع و رو به رشد صنايع خودرو سازي، بحثهاي گوناگون كيفي و كمي خودروها باعث شده، سازندگان با سليقه هاي متنوع مشتريان خود روبروه شوند كه در راستاي توليد خودرو، وسايل و امكانات رفاهي فراواني راجهت عرضه محصولات خود به خودرو بيفزايند. با توجه به اينكه اغلب وسايل مورد بحث الكتريكي بوده و محتاج منبع عظيمي از نيرو مي باشد و باطريها جوابگوي ميزان مصرف بالاي مصرف كننده ها نيستند، نياز به مولد نيروي الكتريكي مناسب جهت راه اندازي وسايل الكتريكي و حتي شارژ باطري بسيار ضروري بوده ، در همين راستا مولدهاي برق با نام دينام ( مولد برق DC ) توليد گشت كه تا حدي جوابگوي نياز خودرو و وسايل ضروري آن مانند كويل، چراغهاي جلو و عقب، بوق و شارژ باطري بود ولي وسايل رفاهي مانند كولر، بخاري، شيشه بالابر برقي، پروژكتورهاي اضافي، در بعضي موارد يخچال خودرو و غيره مصرف بسيار بالايي داشته كه سازندگان بالاجبار رو به ساخت مولدهاي AC (آلترناتور) آوردند كه كاملا نياز آنها را برآورده مي كرد.
امروز در صنايع خودروسازي دنيا ديگر خبري از ساخت دينام نيست. بلكه همه سازنده ها از آلترناتور با ميزان جرياندهي دلخواه خود استفاده مي كنند.
توضيحات مربوط به دينام و آلترناتور در قسمتهاي مختلف بازگو خواهد شد.
فصل اول : دينام
دينام مولد جريان مستقيم مي باشد كه بطور كلي از قطعات زير تشكيل مي گردد.
شكل
1-براكت | 7-بوش | 13- واشر نمدي | 19- آرميچر |
2-بوش برنزي | 8-بلبرينگ | 14-ذغال | 20-رينگ |
3-واشر | 9-تخت | 15-نگهدارنده واشر نمدي | 21-واشر نگهدارنده بلبرينگ |
4-بالشكتها | 10-ياتاقان براكت جلو | 16-پيچهاي بلند | 22-رينگ فشاري لاستيكي |
5-بدنه دينام | 11-مهره و واشر | 17-كموتاتور، | واشر نمدي |
|
| كلكتور |
|
6-محور آرميچر | 12-ترمينال | 18-پيچ كفشك | درپوش جلو |
بررسي عملكرد مدار ساده دينام
از حركت دادن يك سيم هادي در ميدان مغناطيسي به طريقي كه خطوط قواي ميدان مغناطيسي را قطع كند، نيروي محركه اي القاء مي شود كه اين نيرو به وسيله آمپرمتر در هادي قابل تشخيص است. با تغيير جهت حركت هادي جهت حركت عقربه آمپرمتر نيز تغيير مي كند. اگر سيم هادي در جهتي حركت كند حركت آن با خطوط قوا موازي باشد، هيچ نيروي محركه اي در آن القاء نمي شود.
در دينام حركت هادي بصورت دوراني است. حركت دوراني هادي به اين صورت قابل انجام است كه سيم هادي بصورت قاب در مي آيد. جريان ايجاد شده در قاب بصورت متناوب خواهد بود كه در زمان اندازه گيري آن به وسيله آمپرمتر، عقربه آمپرمتر بين صفر منفي و مثبت در نوسان است.
براي تبديل ولتاژ متناوب به ولتاژ يكسو، حلقه هادي را به دو نيم حلقه تبديل مي كنند كه بين نيم حلقه ها عايق مي شود. آنگاه ذغال روي حلقه ها قرار مي دهند كه جريان را از طرف (ذغال مثبت) ميگيرد و به مصرف كننده انتقال مي دهد. ذغال ديگر مدار جريان را مسدود مي كند. به دو نيم حلقه اي كه به منظور يكسو سازي جريان، نسبت به هم عايق بندي شده اند كلكتور (كموتاتور) مي گويند.
ساختمان يك دينام ساده
در ساده ترين صورت دينام فقط يك كلاف يا يك سيم پيچ و دو تكه كلكتور به كار رفته است. در اين دينام جريان لازم براي بالشتكها از ذغال مثبت تامين مي شود، يعني مقداري از جريان توليد شده دينام براي مغناطيس كردن قطبها به مصرف مي رسد. چنين دينامي را خود تحريك گويند.
در چنين دينامهايي شدت نوسانات ولتاژ زياد است و براي كاهش دادن آن بجاي استفاده از يك كلاف سيم پيچ از كلافهاي متعدد استفاده كنند و مجموعه كلافها را در بدنه آرميچر قرار دهند و در ميدان مغناطيسي به دوران در مي آورند.
نوسانات بوجود آمده در واقع همان منحني هايي هستند كه از چرخش هادي در جريان خطوط قوا بوجود مي آيند. با اضافه شدن تعداد سيم پيچ، تعداد منحنيها در يك دوره گردش آرميچر آنقدر زياد مي شود كه تواتر آنها حالت خط مستقيم را بوجود مي آورد.
در نتيجه ازدياد حلقه هاي سيم پيچ آرميچر، منحني ولتاژ و جريان ايجاد شده به خطوط مستقيم نزديكتر مي شود و اين حالت است كه به آن كم كردن نوسانات ولتاژ دينام مي گويند.
افزايش ولتاژ خروجي دينام
براي افزايش ولتاژ خروجي دينام، يعني رساندن آن به حدي كه بتواند پاسخگوي نياز مصرف كننده ها باشد، به نسبت لازم عوامل زير بايد افزايش يابد.
1-طول سيم
2-سرعت حركت آميچر
3-شدت ميدان قطبين
4-زاويه بين خطوط ميدان و مسير حركت
در حركت دوراني، مسير هادي بين صفر تا 360 درجه است و نمي توان آن را افزايش داد، اما سرعت حركت آرميچر تابع سرعت موتور است و به شرايط كار موتور بستگي دارد. شدت ميدان قطبين (ميدان مغناطيسي ) تابع قدرت خروجي دينام است. با چنين وضعيتي براي افزايش ولتاژ و جريان خروجي دينام بهترين كار ازدياد طول سيم كلافهاي آرميچر است.
در ديناميهاي 6 ولتي در حدود 8 دور سيم بدور شيار آرميچر پيچيده مي شود كه اين كار به خاطر ازدياد طول سيم انجام مي گيرد. در دينامهاي 12 ولتي پيچش در بيش از 10 دور انجام مي گيرد.
آفتامات (رگولاتور)
رگولاتور (آفتامات) در مدار شارژ وظايفي را بعهده دارد كه اين وظايف عبارتند از :
- كنترل ولتاژ خروجي دينام.
- كنترل جريان توليد شده دينام.
- دادن اجازه شارژ به باطري سالمي كه خالي شده است.
- قطع عمل شارژ پس از پر شدن باطري.
- ممانعت از تخليه جريان باطري در دينام به هنگام خاموش بودن موتور.
ساختمان آفتامات (رله ولتاژ)
رله ولتاژ داراي يك هسته آهني با چندين دور سيم پيچ است كه آن را بطور موازي پيچيده اند. روي هسته يك جفت پلاتين تعبيه شده كه در حالت عادي بسته است.
جريان مصرفي بالشتكهاي دينام و سيم اتصال بدنه خارجي از ذغال مثبت گرفته مي شود و پس از تغذيه قطبها به F آفتامات مي رود و در حالت عادي كه ولتاژ خروجي دينام كم است، از طريق پلاتين ها اتصال بدنه مي شود. با افزايش دور موتور ولتاژ دينام نيز بالا مي رود و همزمان ولتاژ موثر بر سيم پيچ رله ولتاژ افزايش مي يابد. زماني كه ولتاژ توليد شده دينام از حد معيني تجاوز كند نيروي كشش هسته بيش از نيروي فنر پلاتين متحرك مي شود و در نتيجه هسته پلاتين متحرك را جذب مي كند. با باز شدن پلاتينهاي رله ولتاژ، اتصال بدنه قطبين به وسيله مقاومت كامل مي شود. افت مقاومت در مدار قطبها باعث كم شدن جريان مصرفي بالشتكها شده، در نتيجه شدت ميدان مغناطيسي تضعيف مي گردد و ولتاژ خروجي دينام كم مي شود. اين كاهش ولتاژ باعث مي گردد كه هسته رله ولتاژ نيروي خود را از دست بدهد و فنر آن پلاتين متحرك را بكشد و با پلاتين ثابت تماس دهد و مجددا جريان ميدان از طريق پلاتينها اتصال بدنه شود. عمل قطع و وصل پلاتينها در ثانيه چندين بار انجام مي شود و به اين ترتيب مقدار ولتاژ در حد لازم تثبيت مي گردد.
در دينامهايي كه اتصال بدنه داخلي است، جريان D آفتامات به پلاتينهاي رله ولتاژ به ميدان دينام فرستاده مي شود و در دينام اتصال بدنه مي شود. در زمان باز شدن پلاتينهاي رله ولتاژ از طريق مقاومت جريان به ميدان وارد مي شود و مقدار آن كاهش مي يابد. آفتامات نيسان از نوع اتصال بدنه داخلي است.
عملكرد دينام در حالت واقعي
زمانيكه استارت زده مي شود و موتور شروع بكار مي نمايد، اين چرخش توسط تسمه دينام به پروانه دينام انتقال پيدا كرده و باعث چرخش آرميچر دينام مي گردد. هسته هاي مغناطيسي موجود بر روي هسته دينام كه ايجاد ميدان قوي مغناطيسي مي نمايند توسط آرميچر، اين ميدانها قطع شده و باعث القاء جريان در داخل آرميچر مي گردد. اين جريان از طريق كموتاتور، يا كلكتور به ذغالها رسيده و از آنجا به باطري و مصرف كننده ها مي رسد.
با توجه به عملكرد ساده دينام براحتي مي توان پي به معايب آن برد كه اين معايب عبارتند از :
1-اين سيستم به دور بالاي موتور جهت چرخاندن آرميچر و القاء جريان داخل سيم پيچهاي آرميچر احتياج دارد.
2-با توجه به گرفتن جريان بالا از سر جاروبكهاي ذغال و كلكتور اين امر باعث سياه شدن كلكتور و پايين آمدن عمر مفيد ذغال و در نتيجه كل دينام مي گردد.
3-آفتامات دينام حداقل داراي سه رله (رله جريان، رله ولتاژ و رله قطع و وصل ) مي باشد كه هر كدام منحصرا عمليات ويژه اي را از قبيل تنظيم ولتاژ، جريان و غيره انجام مي دهند كه اين امر باعث بالا رفتن هزينه ساخت دينام و حساسيت بالاي آفتامات مي گردد كه در صورت بهم خوردن تنظيم آفتامات صدمات شديدي به آفتامات و دينام وارد مي گردد.
4-سرويس و نگهداري مشكل دينام، بازديد ذغالها و كلكتور بعلاوه هزينه مونتاژ و دمونتاژ و نصب مجدد دينام به روي خودرو از ديگر معايب دينام مي باشد.
5-با توجه به وجود هسته هاي مغناطيسي، آرميچري با جريان بالا توليد مي گردد كه باعث حجيم شدن و بالا رفتن وزن دينام مي گردد. اين عيب از معايب منحصر به فرد دينام مي باشد. تنها مزيت دينام اين است كه مولد DC بوده و همخواني نزديكي با باطري موجود در خودرو دارد، ولي تنظيم مشكل آفتامات حساس دينام سازندگان را بسوي ساخت آلترناتور سوق مي دهد.
فصل دوم
1-براكت عقب | 8-براكت جلو |
2-آفتامات | 9-پروانه يا پنكه |
3-استاتور | 10-تسمه |
4-سيم پيچي استاتور | 11-پولي |
5-مجموعه ياتاقان بندي عقب | 12-ركتي فاير (ديودهاي يكسو كننده ) |
6-روتور | 13-بوش |
7-مجموعه ياتاقان بندي جلو | 14-ذغالها |
عملكرد آلترناتور
زماني كه استارت زده مي شود و موتور شروع بكار مي كند، اين چرخش توسط تسمه به پروانه آلترناتور انتقال مي يابد وباعث چرخش روتور كه از طريق آفتامات مغناطيسي شده است مي گردد. اين ميدان مغناطيسي دوار توسط سيم پيچهاي استاتور قطع شده، باعث ايجاد جريان داخل استاتور مي گردد كه از طريق ركتي فاير (يكسو كننده قدرت) بصورت جريان يكسو شده به باطري و مصرف كننده ها مي رسد.
مزاياي آلترناتور نسبت به دينام
- سيستم ميدان مغناطيسي دوار نياز به دور بالاي موتور ندارد و حتي در دورهاي پايين و بالا ولتاژ ثابت توليد كرده و باطري دائما تحت شارژ مناسب قرار مي گيرد.
2-جريان جاري در استاتور توسط ركتي فايز يكسو شده و با كابلشوهاي قوي به باطري و مصرف كننده ها مي رسد. اين امر باعث مي شود هرگز جرقه يا گرماي شديد حاصل از اتصالات ضعيف بوجود نيايد و آلترناتور سالم بماند.
3-آفتامات آلترناتور داراي دو رله جريان و قطع و وصل بوده كه فقط جهت تغذيه روتور با مصرف حداكثر سه آمپر بوده كه آسيبي به روتور و آفتامات نمي رساند.
4-سرويس و نگهداري آلترناتور با توجه به مصرف پايين روتور نسبت به دينام هزينه كمتري را در بردارد، زيرا قطعات آلترناتور بسيار ساده با بازدهي بالا مي باشد.
5-كم بودن حجم و وزن استاتور و روتور و كوچكتر بودن يكسو كننده ها باعث پايين آمدن حجم و وزن آلترناتورگشته كه سازنده ها رغبت بيشتري براي ساخت آلترناتور با هزينه كم و بازدهي فراوان نشان مي دهند.
6-جديدا با پيشرفت وسايل الكتريكي حجم آفتاماتهاي آلترناتور بقدري كم شده است كه آنرا داخل خود آلترناتور تعبيه مي نمايند كه اين امر باعث كاهش فضاي اشغالي در سيستم موتور خودرو مي گردد.
منحني مقايسه دينام و آلترناتور.
آلترناتور در دورهاي كم آمپر بيشتري نسبت به دينام توليد مي نمايد. بطوريكه ديده مي شود آمپر خروجي آلترناتور كمي پايين تر از دور آرام توليد مي شود، در حالي كه در دينام آمپر مورد نياز در دوري بالاتر از آزاد گردي موتوز بوجود مي آيد. سطح هاشور بين دو منحني رجحان آلترناتور بر دينام را نشان مي دهد.
آلترناتور سه فاز با روتور دو قطبي
اگر بجاي يك سيم پيچ از سه سيم پيچ استفاده كنيم در در يك دور گردش روتور سه منحني ولتاژ توليد مي شود كه به آن ولتاژ متناوب سه فاز مي گويند. در آلترناتور سه فاز روتور دو قطبي مي باشد، بنابراين فاصله سيم پيچي يك طرف كلاف نسبت به طرف ديگرش 180 درجه است به اين دليل كه وقتي يك طرف كلاف در مقابل N قرار گيرد طرف ديگرش در مقابل قطب S مي باشد.
فصل سوم : آلترناتور نيسان جونيور 2000
آلترناتور مورد بحث ما مربوط به خودرو نيسان جونيور 2000 مي باشد كه در حال حاضر در كشورمان توسط خودروسازي زامياد مونتاژ و به بازار عرضه مي گردد. موتور اين خودرو كه آلترناتور بر روي آن نصب شده در شركت مگاموتور مونتاژ گشته و شركت الكتروشار تنها تأمين كننده آلترناتور نيسان در كشور مي باشد كه وظيفه تأمين اين قطعه را بعهده دارد.
مشخصات فني
اين آلترناتور بطول 157mm و ارتفاع 179mm كه داراي سه پايه به ضخامت 13mm و يك پولي به قطر 69mm بوده كه در موتور نيسان جونيور با كد (P-1 ) مشخص گرديده و عملكرد آن توليد مقدار جريان الكتريسيته لازم جهت كاركرد موتور، مصرف كننده ها و شارژ باطري مي باشد. ولتاژ توليد شده آلترناتور كه توسط آفتامات تنظيم مي شود برابر با 13.5V و حداقل جريان 35A مي باشد.
بخش اول
قطعاتي كه آلترناتور نيسان جونيور را تشكيل مي دهند عبارتند از :
1-براكت پشتي و جلويي : اين دو قسمت پوسته اصلي آلترناتور را تشكيل مي دهد كه قطعات را در بر مي گيرد جنس براكت از آلومينيوم A413-Minex مي باشد.
براكت جلويي از قطعات زير تشكيل شده است.
1-بلبرينگ
2-صفحه نگهدارنده بلبرينگ كه از جنس ورق آهن ST-12 مي باشد.
پيچ m5×17 به همراه واشر تخت A5×10
2-استاتور : كار استاتور بدين صورت مي باشد كه سيمهاي استاتور ميدان مغناطيسي حاصل از گردش روتور را قطع كرده و داراي جريان AC گشته، پس از عبور از ركتي فاير و يكسو شدن جهت شارژ باطري و استفاده لوازم برقي خودرو مورد استفاده قرار مي گيرد. سيم پيچي استاتور بصورت دو طبقه دوبل مي باشد كه به صورت سه فاز و ستاره بسته مي شود. براي سيم پيچي از سيم 0.85 استفاده مي كنند. هسته استاتور 36 شيار مي باشد. استاتور خود از قسمتهاي زير تشكيل مي گردد.
1-لمينيشن : تعداد لمينيشنها 21 عدد مي باشد و جنس آن نيز از ورق آهن ST-12 به ضخامت 1mm مي باشد.
2-عايق روي سيمها : اين عايقها وظيفه جلوگيري از بيرون زدن كلافها و اتصال بدنه را به عهده دارند. جنس اين عايقها از فيبر استخواني الياف دار با ضخامت 1mm مي باشد.
3-عايق زيري سيمها : اين عايق تنها وظيفه جلوگيري از اتصال بدنه را به عهده دارد و جنس آن از مايلار با ضخامت 0.25 ميلي متر مي باشد.
محاسبات سيم بندي استاتور
تعداد شيارهاي استاتور به تعداد قطبهاي روتور و تعداد فاز آلترناتور بستگي دارد. تعداد قطبها × تعداد فاز = تعداد شيار استاتور
در آلترناتور نيسان جونيور كه روتور آن داراي 12 قطب است (6 قطب N و 6 قطب S) و برق سه فاز توليد مي نمايد تعداد شيارهاي استاتور برابر است با
36= 12×3 = تعداد شيار استاتور نيسان جونيور
زاويه دو شيار مجاور : زاويه دو شياز مجاور بستگي به تعداد شيارهاي استاتور دارد. درجه زاويه دو شيار مجاور آلترناتور نيسان جونيور
زاويه سيم پيچي در استاتور نيسان : زاويه سيم پيچي در استاتور بستگي به تعداد قطبها دارد.
زاويه سيم پيچي در آلترناتور نيسان جونيور
