نصائح ودروس تعليمية
وصف موجز لبنية ومبدأ عمل نظام شحن السيارات
يوليو 28, 2021
يشارك:
بنية النظام
المكونات الرئيسية
ما يتضمنه نظام شحن السيارة
- مولد كهربائي.يُعدّ المولد مصدر الطاقة الرئيسي للأجهزة الكهربائية في السيارة. أثناء التشغيل العادي، يزود المولد الأجهزة الكهربائية بالطاقة باستثناء بادئ التشغيل، كما يقوم بشحن البطارية.
- بطارية.تُعد البطارية أكبر جهاز كهربائي في السيارة. ويتمثل دورها الرئيسي في تزويد بادئ التشغيل ونظام الإشعال والأجهزة الكهربائية الرئيسية الأخرى بالطاقة أثناء بدء تشغيل المحرك، وتزويد الأجهزة بالطاقة عندما يكون المحرك متوقفًا أو يعمل بسرعة منخفضة.
- منظم الجهد.يقوم منظم الجهد بضبط جهد خرج المولد بحيث يتم الحفاظ على جهد خرج المولد بين 13.8 و 14.4 فولت.
- نظام مؤشر الشحن.يشير نظام مؤشر الشحن بشكل أساسي إلى مقياس الفولت أو مؤشر الشحن الموجود على لوحة القيادة. وهو يوضح ما إذا كانت حالة تشغيل المولد طبيعية.
مولد وبطارية
أدوار إمداد الطاقة
مسؤوليات المولد والبطارية
عندما يعمل المحرك بشكل طبيعي، يُزوّد المولد السيارة بمعظم احتياجاتها من الكهرباء. وعندما يتبقى بعض الطاقة، يقوم المولد بشحن البطارية. تتراوح قدرة مولدات السيارات العادية بين 0.8 و1.5 كيلوواط، وهي كافية لتلبية احتياجات السيارة من الكهرباء في معظم الحالات، وتُكمّل البطارية هذا النقص عند انخفاض الطاقة المُولّدة.
في بعض المحركات ذات الإزاحة الصغيرة، عندما يُولّد المولد طاقة أكبر ويُنشئ حملاً أعلى، قد يهتز المحرك نتيجةً لزيادة الحمل. في هذه الحالة، سيزيد المحرك سرعته تلقائيًا لتعزيز قدرته.
معظم مولدات السيارات هي مولدات تيار متردد ثلاثية الأطوار تعمل بتقنية مقوم السيليكون، حيث تستخدم ثنائيات السيليكون كمقومات لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر. يتكون الهيكل الرئيسي من الدوار، والجزء الثابت، وآلية الفرشاة وحلقة الانزلاق، ومقوم جسري ثلاثي الأطوار، ومحامل، ومروحة، وأغطية أمامية وخلفية. يُولّد الدوار مجالًا مغناطيسيًا، بينما يُرسل الجزء الثابت التيار، ويقوم المقوم بتحويل التيار المتردد ثلاثي الأطوار إلى جهد مستمر نابض. تزداد قدرة المولد مع زيادة سرعة المحرك.
تُساهم البطارية أيضًا في استقرار جهد نظام الطاقة. وهي تُشبه مُكثفًا كبيرًا، حيث تمتصّ الجهد الزائد اللحظي في الدائرة لحماية الأجهزة الكهربائية. عندما يعمل المحرك بشكل طبيعي، يكون جهد خرج المولد أعلى من جهد بطارية السيارة، لذا يُغذي المولد جميع الأجهزة الكهربائية باستثناء المُشغّل، كما يشحن البطارية. تستخدم البطارية طاقتها المُخزّنة داخليًا لتشغيل المُشغّل بشكل أساسي عند بدء تشغيل المحرك.
مبدأ العمل
الإثارة والتقويم
كيف يعمل نظام شحن السيارات
عند تشغيل مفتاح الإشعال، تُزوّد البطارية دوّار المولد بتيار الإثارة، فيُنتج الدوّار مجالًا مغناطيسيًا. ثم يبدأ المحرك بالعمل ويُشغّل المولد. يقوم ملف الجزء الثابت بقطع الخطوط المغناطيسية لملف الدوّار، مُنتجًا تيارًا مترددًا ثلاثي الأطوار، والذي يُحوّل إلى تيار مستمر بعد تقويمه بواسطة السيليكون، ثم يُخرج إلى الخارج.
في هذه المرحلة، ولأن سرعة المولد منخفضة، يتم توفير تيار الإثارة من البطارية. ومع ازدياد سرعة المولد، يزداد توليد الطاقة، ويتم توفير تيار ملفات الدوار من تيار المولد نفسه. وهذا ما يُسمى "الإثارة الذاتية".
عندما يعمل المحرك بشكل طبيعي، يعمل المولد أيضًا بسرعة عالية بالتزامن معه، مرسلًا الطاقة الكهربائية إلى الأجهزة الكهربائية في السيارة، ويُستخدم الفائض من الطاقة لشحن البطارية. وعندما تمتلئ البطارية، يفصل منظم الجهد تيار الإثارة عن الدوار، ويتوقف المولد عن توليد الكهرباء. وعندما ينخفض جهد البطارية إلى قيمة معينة، يعيد منظم الجهد توصيل تيار الإثارة، ويستأنف المولد توليد الكهرباء.
تتكرر هذه العملية لضمان التشغيل السليم للأجهزة الكهربائية في السيارة والحفاظ على شحن البطارية بالكامل. ولضمان قدرة السيارة على توليد الكهرباء حتى عند السرعات المنخفضة، تكون سرعة المولد عادةً من 2.5 إلى 3 أضعاف سرعة المحرك، بحيث يستطيع المولد توليد الكهرباء بشكل طبيعي حتى عندما يكون المحرك في وضع الخمول.
الأعطال والصيانة
مؤشر الشحن والفحص اليومي
أعطال نظام الشحن الشائعة وفحوصاته
إذا أضاء مؤشر الشحن، أو كان مؤشر الفولتميتر أقل من 24 فولت أثناء تشغيل السيارة، فهذا يعني أن المولد لا يقوم بالشحن أو أن كمية الشحن منخفضة للغاية، وأن نظام الشحن يحتاج إلى إصلاح شامل.
تشمل الأعطال الشائعة لأنظمة شحن السيارات عدم الشحن، والشحن الزائد، والشحن الناقص. وتتمثل أسباب هذه الأعطال بشكل رئيسي في ضعف توصيل الأسلاك وعطل المولد. وبشكل عام، تتميز المولدات الحديثة بتكاملها العالي، ولا يمكن تفكيكها وإصلاحها في الظروف العادية؛ بل يجب استبدالها كوحدة واحدة.
أثناء الاستخدام، لا تستخدم طريقة التأريض الفوري لمخرج المولد لتحديد ما إذا كان المولد يولد الكهرباء، ولا تقم بإزالة البطارية أو أي معدات كهربائية رئيسية أخرى عندما يكون المولد يعمل بسرعة عالية. وإلا فقد يتسبب ارتفاع الجهد المفاجئ في تلف المكونات الإلكترونية الدقيقة.
في الصيانة الدورية، افحص بانتظام وصلة المولد بالبطارية للتأكد من متانتها وقوتها، وخلوها من الصدأ عند نقاط التوصيل. كذلك، افحص شد سير المولد. فإذا كان السير مرتخيًا جدًا، قد تكون سرعة المولد منخفضة جدًا لتوليد الطاقة. أما إذا كان السير مشدودًا جدًا، فقد يتسبب ذلك في تلف السير ومحامل المولد بسهولة.
