เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในรถยนต์

Posted on : 08-11-2012 | By : Author | In : การดูแลรักษารถ

การสร้างกระแสไฟฟ้าจากระบบการไฟฟ้า

รถยนต์ทุกคันมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประจำรถ ถ้าขาดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแล้ว รถยนต์สมัยนี้จะกินไฟมากพอที่จะทำให้แบตเตอรี่หมดแรงได้ภายในชั่วโมงเดียว

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอาจเป็นไดนาโม  ซึ่งสร้างกระแสไฟฟ้าตรงผด(ดีซี) หรืออัลเตอร์เนเตอร์ ซึ่งสร้างกระแสไฟฟ้าสลับ(เอซี) ก็ได้

ในขนาดที่เท่ากัน อัลเตอร์เนเตอร์จะสร้างกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าไดนาโม ซึ่งสามารถประจุแบตเตอรี่ได้แม้จะชลอเครื่องลงก็ตาม ข้อนี้ทำให้ได้เปรียบในถนนที่มีการจราจรหนาแน่น และทำให้สามารถเปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าในรถได้สบาย แต่การประจุแบตเตอรี่นั้น จะต้องมาจากกระแสไฟฟ้าตรงเท่านั้น ฉะนั้นต้องมีเครื่องแปลงไฟสลับของอัลเตอร์เนเตอร์ให้เป็นไฟตรงด้วย

ทั้งไดนาโมและอัลเตอร์เนเตอร์ กระแสไฟฟ้าจะเกิดจากการหมุนของโครงโลหะที่เรียกว่าอาร์เมเจอร์สำหรับไดนาโม ขดลวดที่กำเนิดไฟฟ้าจะพันไว้ภายในอาร์เมเจอร์และจะหมุนตามไปด้วย ส่วนอัลเตอร์เนเตอร์ขดลวดพันอยู่ข้างนอก และอยู่กับที่ไม่เคลื่อนไหว

การพันขดลวดในไดนาโม สลับซับซ้อนมาก ประกอบกับปัญหาเรื่องการเป่าให้อาร์เมเจอร์ที่หมุนไม่ให้ร้อนจัด และการส่งกระแสไฟจากอาร์เมเจอร์ก็ยากกว่า ไดนาโมจึงมีกำลังกำเนิดไฟฟ้าไม่เกิน 30 แอมป์ และมีรอบหมุนได้ไม่เกิน 6,000 รอบต่อนาที

ถ้าเครื่องยนต์ใดมีรอบหมุนสูงสุด 6,000 รอบต่อนาที ก็จะออกแบบให้เครื่องกับไดนาโมหมุนไปพร้อมกัน

แต่ถ้าไดนาโมหมุนช้าลงกว่า 1,200 รอบต่อนาที ก็จะไม่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้พอที่จะประจุแบตเตอรี่ หรือถ้าเครื่องยนต์ลดความเร็วลง เช่น เหลือเพียง 600 รอบต่อนาที ไดนาโมก็ไม่สามารถประจุแบตเตอรี่ได้

สำหรับอัลเตอร์เนเตอร์นั้น การเป่าให้เย็นไม่เป็นปัญหา เพราะขดลวดที่พันอยู่นั้นไม่เคลื่อนไหว จึงสามารถออกแบบให้ผลิตไฟฟ้าได้ถึง 45 แอมป์ และโดยที่โครงสร้างของอาร์เมเจอร์ไม่ซับซ้อนนัก จึงสามารถหมุนได้เร็วถึง 12,000 รอบต่อนาที แม้ในขณะที่เครื่องยนต์หมุนช้าลงเหลือ 600 รอบต่อนาที อัลเตอร์เนเตอร์ซึ่งโยงกับเครื่องยนต์ด้วยรอกซึ่งเล็กกว่ารอกเครื่องยนต์ก็สามารถทดรอบให้ลดเหลือ 1,00 รอบต่อนาที ซึ่งเพียงพอแก่การประจุแบตเตอรี่

ไดนาโมทำให้เกิดกระแสไฟได้อย่างไร

ไดนาโมประกอบด้วยกระบอกหุ้มภายนอก พร้อมด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าตรึงอยู่กับที่สองอันเรียกว่า “สนามแม่เหล็ก” อยู่ตรงข้ามกันภายในกระบอก ระหว่างแม่เหล็กก็มีอาร์เมเจอร์ (วงจรขดลวด) ซึ่งตามปกติมี 28 ขด ปลายของวงจรขดลวดแต่ละวงจร ต่อกับส่วนที่เป็นทองแดงของตัวคอมมิวเตเตอร์ อาร์เมเจอร์นี้ติดตั้งอยู่กับแกนที่หมุนด้วยสายพานมีแปรงคาร์บอนสองตัวที่แตะกับคอมมิวเตเตอร์

กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านสายไฟในสนามแม่เหล็กที่ตรึงอยู่กับที่ สนามแม่เหล็กนี้สร้างขึ้นตามวิธีการทั่วไป

เมื่ออาร์เมเจอร์หมุนตัวตัดสนามแม่เหล็ก จะเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้นที่อาร์เมเจอร์ที่ขดอยู่ จากขดอาร์เมเจอร์นี้ กระแสไฟฟ้า จะผ่านออกไปทางคอมมิวเตเตอร์และแปรงคาร์บอนที่สัมผัสอยู่ แปรงอันหนึ่งจะรับกระแสไฟฟ้าบวกอย่างเดียว อีกอันหนึ่งจะรับแต่กระแสไฟฟ้าลบ กระแสไฟฟ้าที่เกิดนี้จึงเป็นกระแสไฟตรง

ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมากน้อยเพียงใดต้องแล้วแต่ความเร็วที่อาร์เมเจอร์หมุน และแรงแม่เหล็กในสนามแรงแม่เหล็ก จะแรงเพียงใดก็ต้องแล้วแต่กระแสไฟที่ใช้สร้างสนามแม่เหล็กนั้น

เมื่อใช้ไดนาดมประจุแบตเตอรี่ที่อ่อนลง หรือเมื่อเปิดไฟหน้าใหญ่ของรถหรือเปิดอุปกรณ์ในรถที่ใช้กระแสไฟสูง อาจต้องใช้กำลังมากกว่าครึ่งแรงม้า  เพื่อให้อาร์เมเจอร์ปั่นได้เร็วตามความต้องการ ถ้าสายพานหลวมก็จะลื่นไถล เป็นเหตุให้ไดนาโมช้าลงไม่อาจสร้างกระแสไฟได้พอ ซึ่งก็จะทำให้แบตเตอรี่ค่อยๆ อ่อนแรงลงเรื่อยๆ

1. แม่เหล็กไฟฟ้า

2. สนามแม่เหล็ก

3. แปรงถ่านคาร์บอน

4. ขดลวดซึ่งหมุนอยู่ในสนามแม่เหล็ก

5. แหวนผ่าซีกเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าออกมาเป็นกระแสตรง

รูปที่ 1 แสดงหลัการของไดนาโม ขดลวดจะหมุนอยู่ในแท่งแม่เหล็ก 2 แท่ง กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวดจะถูกส่งผ่านคอมมิวเตเตอร์ โดยผ่านไปยังถ่านคาร์บอนที่สัมผัสอยู่

อัลเตอร์เนเตอร์ให้กำเนิดไฟฟ้าได้อย่างไร

อัลเตอร์เนเตอร์มีสายไฟที่กำเนิดไฟฟ้าอยู่ภายในของกระบอกวงแหวนที่ทำด้วยเหล็กอ่อนตรึงกับที่ เรียกว่า “สเตเตอร์” อัลเตอร์เนเตอร์หรือจะเรียกให้ถูกก็คือ “โรเตอร์” (ตัวหมุน) ติดตั้งอยู่กับแกนหมุนภายในสเตเตอร์ ซึ่งขับด้วยสายพาน

อาร์เมเจอร์มีขดลวดเดียวเท่านั้น แต่ละปลายของขดต่ออยู่กับวงแหวน กระแสไฟจะถูกนำเข้าวงแหวนผ่านทางแปรงคาร์บอนเล็กๆ ที่ตรึงอยู่กับที่สองอัน และเมื่อกระแสไฟไหลผ่านขดอาร์เมเจอร์ ก็จะทำให้เป็นแม่เหล็ก ปลายข้างหนึ่งเป็นขั้วเหนือ อีกปลายหนึ่งเป็นขั้วใต้

กระแสไฟจะเกิดขึ้นในสายไฟของสเตเตอร์เมื่อแม่เหล็กผ่านขดลวกของสเตเตอร์  ถ้าแม่เหล็กยิ่งผ่านมากภายในเวลากำหนดเท่าใด กระแสไฟก็จะสูงขึ้นตามส่วน อาร์เมเจอร์นี้แม้จะเป็นแม่เหล็กชิ้นเดียว แต่ก็เหมือนกับแม่เหล็กหลายชิ้นเป็นชุดกัน เนื่องจากปลายแม่เหล็กได้แยกออกเป็นแฉกๆ คล้ายนิ้วมือ แต่ละนิ้วจะเป็นแม่เหล็กในตัวนิ้วเหล่านี้อยู่เยื้องกันแต่ไม่แตะกัน

อาร์เมเจอร์ต่างกับไดนาโมที่ไม่มีคอมมิวเตเตอร์ที่จะประกันว่ากระแสที่เกิดขึ้นจะเป็นกระแสตรง ในขณะที่ขั้วเหนือและขั้วใต้ผ่านขดลวดของสเตเตอร์สลับติดต่อกันนั้น ก็จะเกิดไฟฟ้าบวกไฟฟ้าลบสลับกันไปในขดลวด

กระแสไฟสลับจะถูกแปลงเป็นกระแสไฟตรง เพื่อการประจุแบตเตอรี่  โดยวาล์วอิเลคทรอนิคที่เปิดออกได้ทางเดียว เรียกว่า ไดโอด หรือเรคติฟายเออร์ ที่ติดอยู่กับอัลเตอร์เนเตอร์ ที่ส่งแต่กระแสไฟบวกก็มีกระแสไฟลบก็มี ทำให้กระแสช่วงสุดท้ายที่ออกจากขั้วต่อเป็นกระแสไฟตรง

ก่อนที่จะค้นพบสารกึ่งตัวนำ ที่เรียกว่าทรานซิสเตอร์นั้น เรคติฟายเออร์มักมีรูปร่างใหญ่โตและเย็นช้า ข้อนี้มีผลให้อัลเตอร์เนเตอร์ใช้ประโยชน์ได้ แต่สำหรับยานพาหนะพาณิชย์ขนาดใหญ่เท่านั้น

อัลเตอร์เนเตอร์จะจำกัดปริมาณกระแสไฟที่ตัวมันเองจะสร้างขึ้น ตัวเรคติฟายเออร์ซึ่งจะไม่รับกระแสไฟย้อนทางกลับทำหน้าที่เป็นตัวต่อกระแส(คัทเอาท์) เหตุนี้อัลเตอร์เนเตอร์จึงต้องมีแต่เพียงที่ปรับแรงไฟและแผงควบคุมก็สามารถใช้ทรานซิสเตอร์ล้วนๆ ที่ติดตั้งอยู่กับตัวอัลเตอร์เนเตอร์

แผงควบคุมกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้น

เนื่องจากไฟฟ้าที่กำเนิดจากไดนาดม จะเพิ่มขึ้นตามการเร่งเครื่อง จึงจำต้องปรับความเร็วโดยมีระบบควบคุมระบบควบคุมนี้จำกัดการกำเนิดไฟฟ้าให้อยู่ในขนาด 15 ½ โวลท์ เพื่อมิให้การประจุแบตเตอรี่ล้นเกินควร หรือทำความเสียหายแก่อุปกรณืไฟฟ้าได้

ระบบควบคุมนี้จะป้องกันความเสียหายให้แก่ตัวเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเองด้วย โดยใช้สวิทช์คัทเอาท์ซึ่งจะกันมิให้กระแสไฟจากแบตเตอรี่ไหลย้อนเข้าไดนาโมได้ ส่วนอัลเตอร์เนเตอร์นั้น มีระบบควบคุมการกำเนิดกระแสไฟฟ้าอยู่ในตัวแล้ว

ที่มา:ตรีดนัย  สิริพิพัฒน์

บทความอื่น ๆ ที่น่าสนใจ:

Share this :

  • Stumble upon
  • twitter

Comments are closed.


Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%258c%25e0%25b8%25aa%25e0%25b8%259b%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%25b4%25e0%25b8%2587%25e0%25b9%2584%25e0%25b8%2594%25e0%25b8%25ad%25e0%25b8%25b0%25e0%25b9%2581%25e0%25b8%259f%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%25a1%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%258a%25e0%25b8%25b8%25e0%25b8%2594%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%258c%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%2581%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%2596%25e0%25b8%25ad%25e0%25b8%2594-%25e0%25b8%259b%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%25b0%25e0%25b8%2581%25e0%25b8%25ad%25e0%25b8%259a%25e0%25b9%2581%25e0%25b8%259c%25e0%25b9%2588%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%258c%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%258c%25e0%25b9%2581%25e0%25b8%259a%25e0%25b8%259a%25e0%25b8%25aa%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%25a2%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2599%25e0%25b9%2580%25e0%25b8%25ab%25e0%25b8%25a2%25e0%25b8%25b5%25e0%25b8%25a2%25e0%25b8%259a%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%258c%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%2581%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%25a3%25e0%25b9%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b9%2588%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25a1%25e0%25b9%2583%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%25b0%25e0%25b8%259a%25e0%25b8%259a%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%258c%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%259b%25e0%25b8%25b1%25e0%25b9%258a%25e0%25b8%25a1%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%258c%25e0%25b8%2595%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%25a7%25e0%25b8%25a5%25e0%25b9%2588%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%2587%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179