เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับรถยนต์
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในรถยนต์เป็นแหล่งจ่ายไฟหลักของรถยนต์ หน้าที่ของมันคือการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมด (ยกเว้นมอเตอร์สตาร์ท) เมื่อเครื่องยนต์ทำงานตามปกติ และในขณะเดียวกันก็ชาร์จแบตเตอรี่ด้วย
บนพื้นฐานของขดลวดสเตเตอร์สามเฟสแบบอัลเทอร์เนเตอร์ทั่วไป ให้เพิ่มจำนวนรอบของขดลวดและต่อสายออกไปยังขั้วต่อ พร้อมทั้งเพิ่มวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์สามเฟสเข้าไป ที่ความเร็วต่ำ ขดลวดปฐมภูมิและขดลวดต่อขยายจะต่ออนุกรมกัน และที่ความเร็วสูง จะต่อเฉพาะขดลวดปฐมภูมิสามเฟสเท่านั้น
หลักการทำงาน
หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับทั้งหมด
เมื่อวงจรภายนอกจ่ายพลังงานให้กับขดลวดสนามแม่เหล็กผ่านแปรงถ่าน จะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น ทำให้ขั้วกรงเล็บถูกเหนี่ยวนำเป็นขั้วเหนือ (N) และขั้วใต้ (S) เมื่อโรเตอร์หมุน ฟลักซ์แม่เหล็กในขดลวดสเตเตอร์จะสลับกันไปมา ตามหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ขดลวดสามเฟสของสเตเตอร์จะสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำสลับกัน นี่คือหลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ
ตัวขับเคลื่อนหลัก (เช่น เครื่องยนต์) ดึงโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสแบบกระแสตรงให้หมุนด้วยความเร็ว n (รอบต่อนาที) และขดลวดสเตเตอร์สามเฟสจะเหนี่ยวนำให้เกิดศักย์ไฟฟ้ากระแสสลับ หากขดลวดสเตเตอร์เชื่อมต่อกับโหลดไฟฟ้า มอเตอร์จะมีกำลังไฟฟ้ากระแสสลับออกมา และกำลังไฟฟ้ากระแสสลับจะถูกแปลงเป็นกระแสตรงจากขั้วเอาต์พุตผ่านวงจรเรียงกระแสภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบ่งออกเป็นสองส่วน คือ ขดลวดสเตเตอร์และขดลวดโรเตอร์ ขดลวดสเตเตอร์แบบสามเฟสจะกระจายอยู่บนตัวเรือนตามมุมไฟฟ้าที่แตกต่างกัน 120 องศา ส่วนขดลวดโรเตอร์ประกอบด้วยกรงเล็บสองขั้ว เมื่อขดลวดโรเตอร์เชื่อมต่อกับกระแสตรง จะเกิดการกระตุ้น และกรงเล็บสองขั้วจะก่อตัวเป็นขั้วเหนือ (N) และขั้วใต้ (S) เส้นแรงแม่เหล็กจะเริ่มต้นจากขั้วเหนือ เข้าสู่แกนสเตเตอร์ผ่านช่องว่างอากาศ และกลับไปยังขั้วใต้ที่อยู่ติดกัน เมื่อโรเตอร์หมุน ขดลวดโรเตอร์จะตัดกับเส้นแรงแม่เหล็ก และสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบไซน์ที่มีมุมไฟฟ้าแตกต่างกัน 120 องศาในขดลวดสเตเตอร์ นั่นคือ กระแสสลับสามเฟส จากนั้นผ่านองค์ประกอบเรียงกระแสที่ประกอบด้วยไดโอดเพื่อแปลงเป็นกระแสตรง
เมื่อปิดสวิตช์ แบตเตอรี่จะจ่ายกระแสไฟฟ้าก่อน วงจรเป็นดังนี้:
ขั้วบวกของแบตเตอรี่ → ไฟแสดงสถานะการชาร์จ → หน้าสัมผัสตัวควบคุม → ขดลวดกระตุ้น → หัวแร้ง → ขั้วลบของแบตเตอรี่ ในขณะนี้ ไฟแสดงสถานะการชาร์จจะสว่างขึ้นเนื่องจากกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
อย่างไรก็ตาม หลังจากสตาร์ทเครื่องยนต์แล้ว เมื่อความเร็วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าก็จะเพิ่มขึ้นด้วย เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ ศักย์ไฟฟ้าที่ปลาย "B" และปลาย "D" ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเท่ากัน ในขณะนี้ ไฟแสดงสถานะการชาร์จจะดับลง เนื่องจากความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าระหว่างปลายทั้งสองเป็นศูนย์ แสดงว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานตามปกติและกระแสกระตุ้นถูกจ่ายโดยตัวเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเอง แรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสที่เกิดจากขดลวดสามเฟสในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นกระแสตรงโดยไดโอดและส่งกระแสตรงเพื่อจ่ายพลังงานให้กับโหลดและชาร์จแบตเตอรี่
โดยทั่วไปแล้ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับประกอบด้วยสี่ส่วน ได้แก่ โรเตอร์ สเตเตอร์ ตัวแปลงกระแสไฟฟ้า และฝาปิดท้าย
(1) โรเตอร์
หน้าที่ของโรเตอร์คือการสร้างสนามแม่เหล็กหมุน
โรเตอร์ประกอบด้วยขั้วกรงเล็บ แอก ขดลวดสนามแม่เหล็ก วงแหวนตัวเก็บประจุ และเพลาโรเตอร์
ขั้วแม่เหล็กรูปกรงเล็บสองอันถูกกดลงบนเพลาโรเตอร์ โดยแต่ละขั้วแม่เหล็กรูปกรงเล็บมีขั้วแม่เหล็กรูปทรงปากนกหกขั้ว ขดลวดสนามแม่เหล็ก (ขดลวดโรเตอร์) และโครงแม่เหล็กถูกจัดวางอยู่ในช่องว่างของขั้วแม่เหล็กรูปกรงเล็บ
วงแหวนตัวเก็บประจุประกอบด้วยวงแหวนทองแดงสองวงที่หุ้มฉนวนจากกัน วงแหวนตัวเก็บประจุถูกกดลงบนเพลาโรเตอร์และหุ้มฉนวนกับเพลา วงแหวนตัวเก็บประจุทั้งสองเชื่อมต่อกับปลายทั้งสองด้านของขดลวดสนามแม่เหล็ก
เมื่อวงแหวนตัวเก็บประจุทั้งสองผ่านกระแสตรง (ผ่านแปรง) จะมีกระแสไหลผ่านขดลวดสนามแม่เหล็ก และฟลักซ์แม่เหล็กตามแนวแกนจะถูกสร้างขึ้น ทำให้ขั้วกรงเล็บหนึ่งถูกทำให้เป็นแม่เหล็กไปทางขั้ว N และอีกขั้วหนึ่งถูกทำให้เป็นแม่เหล็กไปทางขั้ว S จึงเกิดเป็นขั้วแม่เหล็กสลับกันหกคู่ เมื่อโรเตอร์หมุน สนามแม่เหล็กหมุนจะถูกสร้างขึ้น [1]
วงจรแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมีดังนี้: โครงเหล็ก → ขั้วเหนือ → ช่องว่างอากาศระหว่างโรเตอร์และสเตเตอร์ → สเตเตอร์ → ช่องว่างอากาศระหว่างสเตเตอร์และโรเตอร์ → ขั้วใต้ → โครงเหล็ก
(2) สเตเตอร์
หน้าที่ของสเตเตอร์คือการสร้างกระแสสลับ
สเตเตอร์ประกอบด้วยแกนสเตเตอร์และขดลวดสเตเตอร์
แกนสเตเตอร์ประกอบด้วยแผ่นเหล็กซิลิคอนที่มีร่องในวงแหวนด้านใน และตัวนำของขดลวดสเตเตอร์จะฝังอยู่ในร่องของแกน
ขดลวดสเตเตอร์มีสามเฟส และขดลวดสามเฟสใช้การต่อแบบสตาร์หรือแบบสามเหลี่ยม (กำลังสูง) ซึ่งสามารถสร้างกระแสสลับสามเฟสได้
ขดลวดสามเฟสจะต้องพันตามข้อกำหนดบางประการเพื่อให้ได้แรงเคลื่อนไฟฟ้าสามเฟสที่มีความถี่เท่ากัน แอมพลิจูดเท่ากัน และความแตกต่างของเฟส 120°
1. ระยะห่างระหว่างด้านที่มีประสิทธิภาพทั้งสองด้านของขดลวดแต่ละขด ควรเท่ากับพื้นที่ที่ขั้วแม่เหล็กครอบครองอยู่
2. ระยะห่างระหว่างขอบเริ่มต้นของขดลวดที่อยู่ติดกันในแต่ละขดลวดเฟส ควรเท่ากับหรือเป็นผลคูณของระยะห่างที่คู่ขั้วแม่เหล็กครอบครอง
3. ขอบเริ่มต้นของขดลวดสามเฟสควรแยกออกจากกันด้วยมุมไฟฟ้า 2π+120 องศา (พื้นที่ที่คู่ขั้วแม่เหล็กครอบครองคือมุมไฟฟ้า 360 องศา)
ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับรุ่น JF13 ที่ใช้ในประเทศ ขั้วแม่เหล็กคู่หนึ่งจะใช้พื้นที่ 6 ช่อง (มุมไฟฟ้า 60 องศาต่อช่อง) ขั้วแม่เหล็กหนึ่งตัวจะใช้พื้นที่ 3 ช่อง ดังนั้นระยะห่างระหว่างด้านที่มีประสิทธิภาพสองด้านของแต่ละขดลวดคือ 3 ช่อง ระยะห่างระหว่างขอบเริ่มต้นของขดลวดเฟสแต่ละขดที่อยู่ติดกับขดลวดคือ 6 ช่อง และขอบเริ่มต้นของขดลวดสามเฟสสามารถเว้นระยะห่างได้ 2 ช่อง 8 ช่อง 3 ช่อง 14 ช่อง เป็นต้น
(3) ตัวแปลงกระแส
หน้าที่ของวงจรเรียงกระแสในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับคือการเปลี่ยนกระแสสลับสามเฟสจากขดลวดสเตเตอร์ให้เป็นกระแสตรง วงจรเรียงกระแสของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบ 6 หลอดเป็นวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์เต็มคลื่นสามเฟสที่ประกอบด้วยไดโอดเรียงกระแสซิลิคอน 6 ตัว โดยหลอดเรียงกระแสทั้ง 6 หลอดถูกกด (หรือเชื่อม) ไว้บนแผ่นโลหะสองแผ่น
1. คุณลักษณะของไดโอดเรียงกระแสซิลิคอนสำหรับยานยนต์
(1) กระแสใช้งานขนาดใหญ่ กระแสเฉลี่ยไปข้างหน้า 50A กระแสไฟกระชาก 600A
(2) แรงดันย้อนกลับสูง แรงดันสูงสุดซ้ำย้อนกลับ 270V แรงดันสูงสุดไม่ซ้ำย้อนกลับ 300V
(3) มีสายนำเพียงเส้นเดียว และสายนำของไดโอดบางเส้นเป็นบวก บางเส้นเป็นลบ หลอดที่มีสายนำเป็นบวกเรียกว่าหลอดบวก และหลอดที่มีสายนำเป็นลบเรียกว่าหลอดลบ ดังนั้นไดโอดเรียงกระแสจึงมีไดโอดบวกและไดโอดลบ
(4) ฝาปิดท้าย
ฝาครอบด้านท้ายโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสองส่วน (ฝาครอบด้านหน้าและฝาครอบด้านหลัง) ซึ่งทำหน้าที่ยึดโรเตอร์ สเตเตอร์ ตัวแปลงกระแสไฟฟ้า และชุดแปรงถ่าน ฝาครอบด้านท้ายโดยทั่วไปทำจากโลหะผสมอลูมิเนียมหล่อ ซึ่งสามารถป้องกันการรั่วไหลของสนามแม่เหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพในการระบายความร้อนที่ดี
ฝาครอบด้านท้ายมีชุดแปรงถ่านซึ่งประกอบด้วยแปรงถ่าน ตัวยึดแปรงถ่าน และสปริงแปรงถ่าน หน้าที่ของแปรงถ่านคือการนำกระแสไฟฟ้าผ่านวงแหวนตัวเก็บประจุไปยังขดลวดสนามแม่เหล็ก
การเชื่อมต่อระหว่างขดลวดสนามแม่เหล็ก (แปรงสองอัน) กับตัวกำเนิดไฟฟ้าแตกต่างกัน ดังนั้นตัวกำเนิดไฟฟ้าจึงแบ่งออกเป็นแบบภายในและภายนอก
1. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบขดลวดภายใน: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีขดลวดสนามแม่เหล็กและแปรงลบต่อกับขดลวดเหล็กโดยตรง (ต่อเข้ากับตัวเรือนโดยตรง)
2. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหุ้มภายนอก: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่แปรงทั้งสองของขดลวดสนามแม่เหล็กถูกหุ้มฉนวนจากตัวเรือน
ขั้วลบ (แปรงลบ) ของขดลวดสนามแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเหล็กภายนอกจะเชื่อมต่อกับตัวควบคุม จากนั้นจึงเชื่อมต่อเหล็กหลังจากผ่านขั้นตอนนี้แล้ว
ถ้าอยากรู้เพิ่มเติม โปรดอ่านบทความอื่นๆ ในเว็บไซต์นี้ต่อไป!
โปรดติดต่อเราหากคุณต้องการผลิตภัณฑ์ดังกล่าว
บริษัท Zhuo Meng Shanghai Auto Co., Ltd. มุ่งมั่นที่จะจำหน่ายอะไหล่รถยนต์ MG และ MAUXS ยินดีต้อนรับลูกค้าทุกท่าน
