مهندس: عمرو طليبة
نظام الشحن في السيارة ( الدينمو ) Charging System
نظام الشحن في السيارة :-
تحتاج السيارة إلى الكهرباء في نظام الإشعال و الحقن و الأنوار و غيرها من الدوائر الكهربائية أثناء عملها . ولأن البطارية هي المصدر الرئيسي للكهرباء في السيارة كان لابد من عمل دائرة خاصة لشحن البطارية و إبقائها مشحونة بالقدر الكافي من الكهرباء .
ونظام الشحن يكون من مجموعة من الأجزاء التي تعمل على إنتاج و تنظيم التيار الكهربائي اللازم لشحن البطارية وتغذية الدوائر الكهربائية فى السيارة أثناء عمل المحرك .
الغرض من نظام الشحن في السيارة:-
تعويض الشحنة الكهربية المخزنة في البطارية عند سحب تيار منها لتشغيل محرك بدء الحركة والأحمال الكهربية المختلفة الأخرى , وقد يتجاوز التيار المسحوب من البطارية عند تشغيل محرك بدء الحركة 100 أمبير . ولذلك يجب إمداد البطارية بتيار كهربي – أي شحنها ــ لتعويضها عن التيار المسحوب منها ، وتقوم مجموعة الشحن بهذا العمل .
أجزاء نظام الشحن:-
تتكون دائرة الشحن من الأجزاء التالية :-
1- المولد : يأخذ الحركة من محرك السيارة و يعمل على توليد الطاقة الكهربائية .
2- المنظم : يعمل على تنظيم عملية شحن البطارية .
3- البطارية : الجزء المستفيد من عملية الشحن و تعطى تيار التغذية للمولد .
4- مصباح بيان الشحن : يوجد بتابلوه السيارة أمام السائق لتدله على عمل أو عطل الدائرة .
5- مفتاح الإشعال ( الكونتاكت ) : يعطى التيار الكهربي لمنظم الشحن لإكمال دائرة الشحن .
6- سير إدارة حركة المولد .
مولد التيار المتردد:-
مولد التيار الكهربي في السيارات الحديثة هو عبارة عن مولد من ثلاث مراحل مع دائرة تقويم تيار مدمجة تتكون من ستة صمامات ثنائية. وعند تدوير البكرة بواسطة سير متصل بعمود كرنك المحرك، يُدار المغنطيس مارًّا بمجموعة ثابتة من اللفات ثلاثية المراحل (يطلق عليها اسم العضو الساكن) وهي متصلة عادة على شكل حرف Y. والمغنطيس الدوار هو في الحقيقة عبارة عن مغنطيس كهربي، وليس مغنطيس دائم. وقد صُممت المولدات بهذه الطريقة بحيث يمكن التحكم في قوة المجال المغنطيسي، وذلك للتمكن من التحكم في جهد الخرج بشكل مستقل عن سرعة الدوار. ويتم تزويد ملف مغنطيس الدوار (ملف المجال) بالطاقة من خلال البطارية، وبالتالي فهو يأخذ مقداراً صغيراً من خرج الطاقة الكهربية إلى المولد من أجل توليد مقدار كبير من طاقة الخرج. ويتم توصيل الطاقة الكهربية بملف المجال الدوار عبر زوج من (حلقات انزلاق) نحاسية مركبة على نحو متحد المركز على العمود ومتصلة بفرشات الكربون الثابتة. ويتم تثبيت الفرشات بإحكام بحلقات الانزلاق بواسطة ضغط الزنبرك. هناك العديد من المولدات الكهربية الحديثة مجهزة بدوائر “منظم” مدمجة تقوم بتشغيل طاقة البطارية وإيقاف تشغيلها تلقائيًا لكي يقوم الملف الدوار بتنظيم جهد الخرج. وهذه الدائرة، إذا كانت موجودة في المولد الكهربي الذي تختاره للتجربة، تُعتبر غير ضرورية وستعوق دراستك إذا تركت في مكانها. ولك الخيار في “إزالتها بالكامل”، ما عليك إلا التأكد من وجود سبيل للوصول إلى أطراف الفرشاة بحيث يمكنك تزويد ملف المجال بالطاقة بواسطة المولد الكهربي المركب تماماً. بعض المولدات الكهربية مجهزة ببكرة حرة الحركة لتفادي التأثيرات السلبية على السير. والسبب في حدوث ذلك هو عدم دوران المحرك بسرعة ثابتة، حيث أن هناك تقلبات في السرعة بسبب عملية الاحتراق.
نظرية تشغيل مولد التيار المتردد:-
تعتمد على توليد التيار بالحث المغناطيسي فإذا وضعنا لفة من موصل بين قطبي مغناطيسي شمالي و جنوبي وحركنا هذه اللفة أو أدرناها يتولد في اللفة قوة دافعة كهربائية تتغير قطبيته كما في الشكل ( أ ) أي أننا نحصل على تيار متردد و لكن إذا وصلنا كل طرف بنصف حلقة و تم وضع فرشتين ثابتتين على محيط الحلقة لنقل التيار فإن كل فرشة تنقل تيارا ثابتا ( مستمر ) وفى الواقع فإن المولد لا يحتوى على ملف واحد بل على عدد كبير من الملفات تلف على عضو حديدي يسمى عضو الاستنتاج و توصل جميع الملفات على التوالي لزيادة شدة التيار وتوصل أطرافها في أجزاء نحاسية ( عضو التوحيد ) يتناسب عددها مع عدد اللفات و الشكل ( ب ) يبين كيف يتم الحصول على موجة موجبة بدلا من سالبة عند كل فرشة بإستخدام الحلقة المشقوقة لتوحيد التيار .
أجزاء مولد التيار المتردد:-
1- العضو الدوار (الأقطاب المغناطيسية):-
وهو الخاص بإنشاء المجال المغناطيسي ويحتوي علي مجموعة من الأقطاب الشمالية والجنوبية ويوضع بينهما ملفات المجال ويتصل احد أطراف ملفات المجال بالفرشاة الموجبة والطرف الثاني بالفرشاة السالبة.
2-العضو الثابت (عضو الاستنتاج):-
عبارة عن غلاف أسطوانى مكون من رقائق من الحديد معزولة عن بعضها وبها مجارى داخلية طويلة تثبت بداخلها ثلاث ملفات متصلة. وينتج عند دوران عضو التنبيه على اطراف هذه الملفات تيار كهربي متردد . يمر على موحدات تقوم بتحويله الى تيار مستمر.
3- الفرش الكربونية والمنظم:-
ويرتكز كل منها على حلقة معزولة عزلا تاما عن الأخري وعن محور الدوران .
4- الغطاء الخلفي:-
يركب على نهاية العمود .
5- موحدات التيار:-
مجموعة من موحدات التيار عددها يساوى عدد ازواج الأقطاب المغناطيسية و تقوم بتقويم التيار المتردد الناتج من المولد.
6- طارة (طمبورة ) المولد:-
تركب على الطرف الأمامى لعمود المولد ,ويدور العمود عند دورانها بواسطة السير المركب عليها وعلى طارة عمود المرفق و طارة المروحة لتبريد المولد أثناء عمله.
طريقة عمل المولد :_-
بالنظر إلى الشكل التالي نلاحظ أنه عند فتح مفتاح التشغيل للسيارة يأتي التيار من البطارية إلى المصباح فيضئ دليلا على أنه لا توجد عملية شحن ثم إلى منظم الشحن حيث لا تسمح له الموحدات بدخول المولد لأن من خصائصها عدم السماح بمرور التيار العكسي ولكن يسرى التيار إلى المولد عبر منظم الشحن إلى العضو الدوار عن طريق الفرش الكربونية ويكمل سريانه إلى خط السالب.
وعند دوران المولد بعد تشغيل ودوران المحرك يستنتج تيار في عضو الأستنتاج نتيجة دوران العضو الدوار وقطع خطوط المجال المغناطيسي وهذا التيار كما وضح سابقا هو تيار متردد ويسرى التيار عبر الموحدات التي تقوم بعملية تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر قادر على شحن لبطارية ثم يسرى التيار إلى البطارية وفى هذه الحالة يحدث انطفاء مصباح مبين الشحن نظرا لقطع خط السالب عن دائرة المصباح وهذا دليل على أن المولد بدأ في عملية الشحن وعندما تزداد سرعة المحرك تشحن البطارية تماما ويزداد التيار المستنتج داخل المولد فيقوم المنظم عندها بتنظيم وضبط عملية الشحن حسب ظروف التشغيل للسيارة .
أنواع المنظمات :-
المنظم (كتاوت الدينامو ) يقوم المنظم بتثبيت جهد نظام الشحن عند قيمة محددة تكون عادة ما بين 15: 13.5)فولت) وذلك عند السرعات المختلفة للمحرك , ويتم ذلك بالتحكم في تيار التغذية للمولد.
أولا : المنظمات الكهرومغناطيسية :-
وهى التي تستخدم الملفات السلكية والمجال المنغاطيسى وتكون بأحد الاشكال التالية :
ا – منظمات ذات ملف واحد بوحدة مفردة : وتستعمل من قبل الشركات التي تستخدم مقياس الامبير لمؤشر الشحن
ب- منظمات ذات ملفين بوحدة مزدوجة : وتستعمل في الأنظمة التي تستخدم مصباح (لمبة) لمؤشر للشحن
ج- منظمات ذات ملفين بوحدة ثلاثية : وتستعمل في الأنظمة الحديثة التي تستخدم مقياس فولت ومصباح لمؤشر الشحن
ثانيا: المنظمات الترانزستورية : –
وهى منظمات الكترونية ذات حجم صغير توضح غالبا داخل غلاف المولد ولقد اتجهت معظم الشركات الى هذا النوع من المنظمات لدفة عملها وصغر حجمها واختصارها لعدد من الوصلات اللازمة للدوائر.