هدف استفاده از دینام در خودروها، تولید جریان مستقیم (DC) به کمک کموتاتور است. در دینام خودرو، از سیمپیچ و ایجاد میدان‌های مغناطیسی برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی استفاده می‌شود. ایده استفاده از دینام، اولین ابتکار در نوع خود بود و در تعداد زیادی از دستگاه‌های مبتنی بر تبدیل انرژی الکتریکی که بعداً اختراع شدند، از این ایده استفاده شد. با گذشت زمان، اختراعات بعدی به تدریج جایگزین دینام شدند و اکنون به ندرت در وسایل نقلیه از دینام استفاده می‌شود. در این راهنما به طور مفصل به بررسی دینام خودرو می‌پردازیم.
اصول کار دینام خودرو
دینام خودرو، بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می‌کند. بر اساس این اصل، می‌توان جریان را با چرخاندن یک سیم پیچ یا سیم در داخل میدان مغناطیسی ایجاد کرد. این چرخش، موجب ایجاد اختلاف پتانسیل در سیمپیچ و عبور جریان از آن می‌شود. در دینام باتری خودرو، از همین اصل ساده استفاده می‌شود.
قطعات دینام خودرو شامل آهنربای نعل اسبی، دو قطب، دو نیم حلقه، کموتاتور، حلقه هادی و جاروبک یا برس است.
ابتدا حلقه به موازات آهنربا چرخیده و ولتاژ تولید می‌شود. جهت قرارگیری حلقه با کمک یک کموتاتور، از حالت موازی به حالت افقی تغییر می‌کند. با چرخش سیمپیچ در میدان مغناطیسی، جریان تولید و در سیم پیچ جاری می‌شود. این سیمپیچ توسط حلقه‌های دایره‌ای (دو نیم شده) به مدار خارجی متصل شده و جریان به گردش در می‌آید. جاروبک یا برس، یک قطعه رسانا است که وظیفه انتقال جریان الکتریکی بین قسمت ثابت و قسمت چرخان را بر عهده دارد. بدین ترتیب، برق به قسمت چرخان موتور منتقل می‌شود.
انواع دینام خودرو
در ابتدا دینام به عنوان جایگزین باتری‌های مایع معرفی شد. در نسخه‌های اولیه دینام، از یک آهنربای دائمی بزرگ ثابت و یک سیمپیچ متحرک برای تولید جریان استفاده می‌شد. نمونه‌های بعدی، به دلیل نیاز به تولید جریان بیشتر اصلاح شدند.
دینام با جاروبک یا برس سوم
در وسایل نقلیه اولیه، از دینام با سه برس به عنوان ژنراتور الکتریکی استفاده می‌شد. این نوع دینام، از سه برس متصل به قسمت‌های مختلف خودرو تشکیل می‌شد. برس اول به بدنه خودرو، برس دوم به ترمینال باتری و برس سوم به سیم‌پیچی میدان (کویل) یا قرقره سیمپیچ شده القاگر متصل می‌شود. برای کنترل میزان جریان تولید شده، یک سوئیچ به انتهای دیگر سیمپیچ متصل می‌شود. این نوع دینام، به دلیل قابلیت ضعیف تنظیم ولتاژ به تدریج با دینام از نوع دو برسی جایگزین شد.
دینام دو برسی
به دلیل نقاط ضعف مشاهده شده در دینام سه برسی، به تدریج دینام دو برسی جایگزین انواع دینام سه برسی شدند. این دینام‌ها، از دو برس تشکیل شده‌اند که یکی از آنها به باتری و دیگری به سیم‌پیچی میدان (کویل) متصل می‌شود. به تدریج این دینام با الترناتور یا متناوب‌ساز جایگزین شد. دلیل این جایگزینی، امکان تولید جریان بیشتر در الترناتور و طول عمر بیشتر آن است.
آیا دینام همان آلترناتور است؟
دینام و آلترناتور، دو دستگاه الکترونیکی مختلف هستند که معمولاً با هم اشتباه گرفته می‌شوند. هر دو دستگاه بر اساس اصول مشابهی کار می‌کنند، اما عملکرد آنها کمی متفاوت است. در آلترناتور، میدان مغناطیسی در زمان سکون، به صورت هادی می‌چرخد. در حالی که در دینام، هادی می‌چرخد و میدان مغناطیسی ثابت باقی می‌ماند. علاوه بر این از آلترناتور برای تولید جریان متناوب (AC) و دینام از برای تولید جریان مستقیم (DC) استفاده می‌شود.
کاربرد دینام در خودروهای مدرن
به تدریج کاربرد دینام در وسایل نقلیه با موتورهای بنزینی و دیزلی کاهش یافت. فناوری مورد استفاده در دینام قدیمی بود و پاسخگوی افزایش تقاضای برق در این خودروها نبود. با این حال با ابداع خودروهای الکتریکی، استفاده از دینام مجدداً رواج یافت.
دینام در خودروهای الکتریکی
دینام انرژی مکانیکی را با استفاده از القای الکترومغناطیسی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. بنابراین می‌توان از این وسیله برای تولید انرژی استفاده کرد. بدین منظور، دینام روی لاستیک خودروهای برقی قرار داده می‌شود.
از دینام برای حفظ کارایی خودرو، در زمانی که پدال گاز به شدت زمان پایین رفتن از سراشیبی فشار داده نمی‌شود یا قبل از فشار دادن ترمز استفاده می‌شود. هر دینام در بالای لاستیک قرار گرفته و به چرخ دنده کوچکتری که روی میله قرار دارد، متصل می‌شود. در انتهای دیگر میله، یک دنده کوچکتر دیگر متصل به چرخ دنده بزرگتر وجود دارد که دور موتور یا RPM (تعداد چرخش در هر دقیقه) را تعیین می‌کند.
در زمانی که پدال گاز فشار داده شود، دنده بزرگتر می‌چرخد و RPM را تولید می‌کند. در حالی که وقتی پدال گاز فشار داده نمی‌شود، دینام انرژی را تامین می‌کند (هر کدام 24 ولت) و دنده کوچکتر RPM را تولید می‌کند. استفاده از دینام، نه تنها در موتورهای الکتریکی کارآمد است، بلکه استفاده از آنها در مقایسه با سایر قطعات مورد استفاده در خودروهای الکتریکی مقرون به صرفه است.
شایع‌ترین علل خرابی دینام
به عنوان رایج‌ترین مشکلات دینام خودرو می‌توان به فرسودگی کموتاتور و برس‌های ذغالی اشاره کرد. اندازه برس‌ها، به دلیل فرسودگی کوچکتر می‌شود و همین امر موجب تضعیف ارتباط بین فنر (که برس‌ها را نگه می‌دارد) و کموتاتور می‌شود.
اتصال ضعیف، موجب ایجاد جرقه‌ای می شود که از آن به عنوان «قوس الکتریکی» نام برده می‌شود. ایجاد به صورت مداوم موجب ذوب شدن سیم‌پیچی میدان و حتی منجر به خرابی کامل آن می‌شود. در چنین شرایطی، باتری به این دلیل که باید برق بیشتری را تولید کند، به طور کامل تخلیه می‌شود. به طور کلی، از جمله علائم خرابی دینام، می‌توان به روشن شدن چراغ چک پشت آمپر خودرو اشاره کرد.
در حال حاضر، از دینام به عنوان ابزار یدکی در خودروهای الکتریکی استفاده می‌شود. از دینام برای حفظ کارایی خودروهای الکتریکی در زمانی استفاده می‌شود که پدال گاز فشار داده نمی‌شود.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد قطعات خودرو و عملکرد آنها با وبلاگ مدوسا همراه باشید.
