หลักการเกิดไฟฟ้าของระบบไฟชาร์จAC

Posted on : 16-05-2013 | By : Author | In : ระบบต่าง ๆ ในรถยนต์

ระบบไฟชาร์จ AC
แบตเตอรี่ในรถยนต์เป็นแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าที่สำคัญมาก แบตเตอรี่จะจ่ายพลังงานไฟฟ้าไปยังวงจรสตาร์ต วงจรไฟหน้า วงจรไฟเลี้ยว ฯลฯ ซึ่งเมื่อแบตเตอรี่มีประจุไฟลดลงก็ต้องมีการประจุไฟเข้าไป ใหม่ให้เต็ม
ระบบไฟชาร์จก็ได้ถูกออกแบบนำมาใช้กับรถยนต์เพื่อทำการชาร์จแบตเตอรี่ให้มีประจุไฟเต็มอยู่ตลอดเวลา เพื่อให้แบตเตอรี่จ่ายพลังงานไฟฟ้าได้ทันทีเมื่อเราต้องการระบบไฟชาร์จในรถยนต์ทำหน้าที่ จ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับแบตเตอรี่และวงจรไฟฟ้าต่างๆ ในรถยนต์ ขณะเดียวกันก็ต้องมีการควบคุมการชาร์จให้อยู่ในค่าที่กำหนดเพื่อไม่ให้เกิดการชาร์จมากเกินไปซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายกับระบบไฟชาร์จ และอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ในรถยนต์ได้
ระบบไฟชาร์จในรถยนต์มีการใช้อุปกรณ์กำเนิดไฟฟ้า 2 ชนิดได้แก่ เจเนอเรเตอร์และอัลเทอร์เนเตอร์
เจเนอเรเตอร์เป็นอุปกรณ์กำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงซึ่งมีคุณสมบัติเฉพาะตัวคือ มันจะผลิตพลังงานไฟฟ้าได้มากก็ต่อเมื่อความเร็วรอบสูง แต่ปัจจุบันรถยนต์ในท้องถนนมีจำนวนมากทำให้รถติด เครื่องยนต์ไม่สามารถทำความเร็วรอบสูงได้ตลอดเวลา และรถยนต์ก็มีการเพิ่มอุปกรณ์ไฟฟ้าอำนวยความสะดวกมากขึ้น เจเนอเรเตอร์จึงผลิตพลังงานไฟฟ้าออกมาไม่เพียงพอกับความต้องการของรถยนต์ ปัจจุบันจึงใช้อัลเทอร์เนเตอร์เป็นอุปกรณ์กำเนิดไฟฟ้าในรถยนต์ อัลเทอร์เนเตอร์คืออุปกรณ์กำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ แต่ถูกแปลงเป็นกระแสตรงโดยไดโอดก่อนประจุเข้าแบตเตอรี่และจ่ายไปยังวงจรไฟฟ้าต่างๆ ในรถยนต์ คุณสมบัติอัลเทอร์เนเตอร์คือ มันสามารถผลิตพลังงานไฟฟ้าได้จำนวนมากขณะมีความเร็วรอบตํ่า (ประมาณ 750 รอบต่อนาที) ทำให้มีพลังงานไฟฟ้าเพียงพอกับความต้องการของรถยนต์ทั้งที่ความเร็วรอบตํ่าและความเร็วรอบสูง รูปที่ 7.1 แสดงภาพชิ้นส่วนประกอบของอัลเทอร์เนเตอร์


รูปที่ 7.1 ภาพตัดแสดงชิ้นส่วนประกอบของอัลเทอร์เนเตอร์
หลักการเกิดไฟฟ้า
เมื่อให้ขดลวดตัวนำหมุนตัดกับสนามแม่เหล็กหรือให้สนามแม่เหล็กหมุนตัดกับขดลวดก็จะทำให้เกิดการเหนี่ยวนำของกระแสไฟฟ้าขึ้นภายในขดลวดนั้น ซึ่งการที่ขดลวดหมุนตัดกับสนามแม่เหล็กคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง (DC current) และสนามแม่เหล็กหมุนตัดขดลวดคือเครึ่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ (AC current)
อัลเทอร์เนเตอร์จะประกอบไปด้วยขดลวดฟิลด์คอยล์หรือขดลวดโรเตอร(ประกอบด้วยขั้ว N และขั้ว S) และขดลวดตัวนำทางไฟฟ้าห่รือขดลวดสเตเตอร์ เมื่อตัวโรเตอร์หมุนตัดขดลวดสเตเตอร์ครบ 1 รอบจะมีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเกิดขึ้นทั้งคลื่นบวกและคลื่นลบ กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเรียกว่า ไฟฟ้ากระแสสลับ ดังรูปที่ 7.2


รูปที่ 7.2 เปรียบเทียบเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสไฟตรงและกระแสไฟสลับ
เมื่อสนามแม่เหล็กหรือขดลวดโรเตอร์หมุนอยู่ภายในขดลวดตัวนำหรือขดลวดสเตเตอร์ จะทำให้เส้นแรงแม่เหล็กของขดลวดโรเตอร์ตัดผ่านขดลวดสเตเตอร์ทำให้เกิดแรงเคลื่อน/กระแสไฟฟ้าในขดลวด สเตเตอร์ซึ่งเกิดจากการเหนี่ยวนำ ทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลออกมาสู่วงจรภายนอกของอัลเทอร์เนเตอร์ ดังรูปที่ 7.3 (ก) แสดงถึงการไหลของกระแสไฟสลับที่เกิดขึ้นในวงจรเมื่อขั้วเหนือ (N) หมุนตัดขดลวด ตัวนำทางด้านบนและขั้วใต้ (S) ตัดขดลวดตัวนำทางด้านล่าง จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลจาก B ไป A


รูปที่ 7.3 แสดงทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า
เมื่อขดลวดโรเตอร์เคลื่อนตัวสลับตำแหน่งของขั้วแม่เหล็กโดยขั้วเหนือ (N) อยู่ในตำแหน่งของ ขั้วใต้ (S) และขั้วใต้ (S) มาอยู่ในตำแหน่งของขั้วเหนือ (N) จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลจาก A ไป B ดังรูปที่ 7.3 (ข)
เมื่อโรเตอร์เคลื่อนที่ไป 1 รอบทำมุม 360 องศา หรือ 1 วัฏจักร จะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าทั้งคลื่นบวกและคลื่นลบ ดังรูปที่ 7.4

รูปที่ 7.4 แสดงตำแหน่งต่างๆ ที่ขดลวดโรเตอร์หมุนครบ 1 รอบ เกิดกระแสไฟฟ้าคลื่นบวกและคลื่นลบ
ตำแหน่งที่ 1 ขดลวดโรเตอร์หมุนทำมุมในระดับแนวตั้งฉากกับขดลวดตัวนำทำให้เส้นแรงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นไม่สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไฟฟ้ากับขดลวดตัวนำได้ ในช่วงนี้จะไม่มกระแสไฟฟ้า
ตำแหน่งที่ 1 – 2 ขดลวดโรเตอร์จะหมุนไปจนทำมุม 90 องศา ตรงกับขดลวดตัวนำพอดี ความเข้มของเส้นแรงแม่เหล็กจะมีมากจนทำให้ขดลวดตัวนำได้รับการเหนี่ยวนำ เกิดมีกระแสไฟคลื่นบวกมากที่สุด (กระแสไฟฟ้าจะออกจากขดลวดทางด้านล่างกลับเข้าขดลวดทางด้านบน)
ตำแหน่งที่ 2-3 ขดลวดโรเตอร์จะหมุนไปจนทำมุม 180 องศา ความเข้มของเส้นแรงแม่เหล็กจะมีน้อยมาก ทำให้ขดลวดตัวนำไม่มีการเหนี่ยวนำของกระแสไฟฟ้าหรือมีค่าเท่ากับ 0 เช่นเดียวกับตำแหน่ง ที่ 1 ในช่วงนี้ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าจะเริ่มเปลี่ยนจากคลื่นบวกไปเป็นคลื่นลบ
ตำแหน่งที่ 3-4 ขดลวดโรเตอร์จะหมุนไปจนทำมุม 270 องศา ตรงกับขดลวดตัวนำ ความเข้มของเส้นแรงแม่เหล็กมีมากจนทำให้ขดลวดตัวนำได้รับการเหนี่ยวนำมากที่สุด เกิดกระแสสูงที่สุดเช่นเดียวกับตำแหน่งที่ 2 แต่ตัวแม่เหล็กกลับทิศทางทำให้เกิดเป็นกระแสไฟฟ้าคลื่นลบ (กระแสไฟฟ้าจะออกจากขดลวดทางด้านบนกลับเข้าขดลวดทางด้านล่าง)
ตำแหน่งที่ 4-5 ขดลวดโรเตอร์จะหมุนไปจนทำมุม 360 องศาพอดี จะมีการเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าที่ขดลวดตัวนำน้อยจนกระทั่งมีค่าเท่ากับ 0 เช่นเดียวกับตำแหน่งที่ 1 และเมื่อหมุนต่อไปก็จะกลับมาเริ่มต้นที่ตำแหน่งที่ 1 ใหม่วนเวียนอยู่เช่นนี้ตลอดไป
จำนวนคลื่นของกระแสไฟฟ้าที่ไหลในทุกๆ วัฏจักรต่อวินาที เรียกว่า ความถี่ (frequency) เมื่อขดลวดโรเตอร์หมุนไปด้วยความเร็ว 60 รอบใน 1 วินาที เราจะอ่านค่าของกระแสไฟฟ้านี้ได้ 60 วัฏจักร ต่อวินาที

บทความอื่น ๆ ที่น่าสนใจ:

Share this :

  • Stumble upon
  • twitter

Comments are closed.