مقاله برق خودرو
مقاله برق خودرو
مقاله ای که در زیر مطالعه میکنید با عنوان برق خودرو از مرکز آموزش مجازی پارس گردآوری و ارائه شده است.
مبانی برق
در یک هادی عایق شده مانند قطعه‌ای سیم مسی، الکترونهای آزاد شبیه مولکولهای گازی که در ظرفی محبوس شده‌اند، حرکات کاتوره‌ای انجام می‌دهند و مجموعه حرکات آنها در طول سیم هیچ گونه جهت مشخصی ندارد. تعداد الکترون‌هایی که به چپ حرکت می‌کنند با تعداد الکترون‌هایی که به راست حرکت می‌کنند، یکی است و برآیند آنها صفر می‌باشد. ولی اگر دو سر سیم را به باتری وصل کنیم، این برآیند دیگر صفر نیست.
تاریخچه
تاریخ الکتریسیته به 600 سال قبل از میلاد می‌رسد. در داستانهای میلتوس (Miletus) می‌خوانیم که یک کهربا در اثر مالش کاه را جذب می‌کند. مغناطیس از موقعی شناخته شد که مشاهده گردید، بعضی از سنگها مثل مگنیتیت، آهن را می‌ربایند. الکتریسیته و مغناطیس، در ابتدا جداگانه توسعه پیدا کردند، تا این که در سال 1825 اورستد (Orested) رابطه‌ای بین آنها مشاهده کرد. بدین ترتیب اگر جریانی از سیم بگذرد میتواند یک جسم مغناطیسی را تحت تأثیر قرار دهد. بعدها فاراده کشف کرد که الکتریسیته و مغناطیس جدا از هم نیستند و در مبحث الکترومغناطیس قرار می‌گیرد.
مشخصات جریان الکتریکی
از نظر تاریخی نماد جریان I، از کلمه آلمانی Intensit که به معنی شدت است، گرفته شده است. واحد جریان الکتریکی در دستگاه SI، آمپر است. به همین علت بعضی اوقات جریان الکتریکی بطور غیر رسمی و به دلیل همانندی با واژه ولتاژ، آمپراژ خوانده می‌شود. اما مهندسین از این گونه استفاده ناشیانه، ناراضی هستند.
شدت جریان در هر سطح مقطع از هادی مقدار ثابتی است و بستگی به مساحت مقطع ندارد. مانند این که مقدار آبی که در هر سطح مقطع از لوله عبور می‌کند، همواره در واحد زمان همه جا مساوی است، حتی اگر سطح مقطعها مختلف باشد. ثابت بودن جریان الکتریسیته از این امر ناشی می‌شود که بار الکتریکی در هادی حفظ می‌شود. در هیچ نقطه‌ای بار الکتریکی نمی‌تواند روی هم متراکم شود و یا از هادی بیرون ریخته شود. به عبارت دیگر در هادی چشمه یا چاهی برای بار الکتریکی وجود ندارد.
سرعت رانش
میدان الکتریکی که بر روی الکترونهای هادی اثر می‌کند، هیچ گونه شتاب برآیندی ایجاد نمی‌کند. چون الکترونها پیوسته با یونهای هادی برخورد می‌کنند. لذا انرژی حاصل از شتاب الکترونها به انرژی نوسانی شبکه تبدیل می‌شود و الکترونها سرعت جریان متوسط ثابتی (سرعت رانش) در راستای خلاف جهت میدان الکتریکی بدست می‌آورند.
چگالی جریان الکتریکی
جریان I یک مشخصه برای اجسام رسانا است و مانند جرم، حجم و … یک کمیت کلی محسوب می‌شود. در حالی که کمیت ویژه دانستیه یا چگالی جریان j است که یک کمیت برداری است و همواره منسوب به یک نقطه از هادی می‌باشد. در صورتی که جریان الکتریسیته در سطح مقطع یک هادی بطور یکنواخت جاری باشد، چگالی جریان برای تمام نقاط این مقطع برابر j = I/A است. در این رابطه A مساحت سطح مقطع است. بردار j در هر نقطه به طرفی که بار الکتریکی مثبت در آن نقطه حرکت می‌کند، متوجه است و بدین ترتیب یک الکترون در آن نقطه در جهت j حرکت خواهد کرد.
اشکال مختلف جریان الکتریکی
در هادیهای فلزی، مانند سیمها، جریان ناشی از عبور الکترونها است، اما این امر در مورد اکثر هادیهای غیر فلزی صادق نیست. جریان الکتریکی در الکترولیت‌ها، عبور اتمهای باردار شده به صورت الکتریکی (یونها) است، که در هر دو نوع مثبت و منفی وجود دارند. برای مثال، یک پیل الکتروشیمیایی ممکن است با آب نمک (یک محلول از کلرید سدیم) در یک طرف غشا و آب خالص در طرف دیگر ساخته شود. غشا به یونهای مثبت سدیم اجازه عبور می‌دهد، اما به یونهای منفی کلر این اجازه را نمی‌دهد. بنابراین یک جریان خالص ایجاد می‌شود. جریان الکتریکی در پلاسما عبور الکترونها، مانند یونهای مثبت و منفی است. در آب یخ زده و در برخی از الکترولیت‌های جامد، عبور پروتونها، جریان الکتریکی را ایجاد می‌کند. نمونه‌هایی هم وجود دارد که علیرغم اینکه در آنها، الکترونها بارهایی هستند که از نظر فیزیکی حرکت می‌کنند، اما تصور جریان مانند حفره‌های (نقاطی که برای خنثی شدن از نظر الکتریکی نیاز به یک الکترون دارند) مثبت متحرک، قابل فهم‌تر است. این شرایطی است که در یک نیم هادی نوع p وجود دارد.
اندازه گیری جریان الکتریکی
جریان الکتریکی را می‌توان مستقیما توسط یک گالوانومتر اندازه گیری کرد. اما این روش نیاز به قطع مدار دارد که گاهی مشکل است. جریان را می‌توان بدون قطع مدار و توسط اندازه گیری میدان مغناطیسی که جریان تولید می‌کند، محاسبه کرد. ابزارهای مورد نیاز برای این کار شامل سنسورهای اثر هال، کلمپ گیره‌های جریان و سیم‌پیچ‌های روگووسکی است.
مقاومت الکتریکی
اگر اختلاف پتانسیل معینی را یک بار به دو انتهای سیم مسی و بار دیگر به دو انتهای میله چوبی وصل کنیم، شدت جریان‌های حاصل در هر لحظه با هم اختلاف زیادی خواهند داشت. خاصیتی از هادی را که اختلاف مزبور را باعث می‌شود، مقاومت الکتریکی گویند، که آن را با R نشان می‌دهند و مقدار آن برابر R = V/I است که در آن V اختلاف پتانسیل بین دو سر سیم و I جریان الکتریکی است. واحد مقاومت الکتریکی اهم یا ولت بر آمپر می‌باشد.
توان الکتریکی
یک مدار الکتریکی را در نظر می‌گیریم که حامل جریان I و ولتاژ V بوده و یک مقاومت Rدر آن قرار دارد. بار الکتریکی dq موقع عبور از مقاومت به اندازه Vdq، از انرژی پتانسیل الکتریکی خود را از دست می‌دهد. طبق قانون بقای انرژی، این انرژی در مقاومت به صورت دیگری، مثلا گرما ظاهر می‌شود. اگر در مدت زمان dt، انرژی du حاصل شود، در این صورت داریم:
P=du/dt
در این رابطه P، توان الکتریکی است که دارای واحد وات می‌باشد. برای یک مقاومت می‌توان توان را به صورت زیر:
P = RI2
تقریباً تمام مدارهای الکترونیکی برای عملکرد صحیح به مقاومت احتیاج دارند. مقاومت‌ها امکان کنترل جریان و یا ولتاژ ارائه شده را فراهم می‌کنند. به عبارت دیگر می‌توان گفت قطعه مقاومت، قطعه‌ای است که در موارد مختلفی از قبیل محدود کردن ولتاژ و جریان و همچنین تقسیم ولتاژ و جریان استفاده می‌شود. ساختار مقاومت مورد استفاده در تعیین مشخصه‌های الکتریکی آن مفید واقع می‌شود. در هر مداری باید موارد زیر را برای مقاومت‌ها مد نظر داشت:
• مقدار مقاومت
• توان قابل تحمل
• تلرانس
• ضریب حرارتی
• ایجاد نویز
• پایداری
ژنراتورها و موتورهای الكتریكی:
ژنراتورها و موتورهای الكتریكی گروه از وسایل استفاده شده جهت تبدیل انرژی مكانیكی به انرژی الكتریكی یا برعكس. توسط وسایل الكترومغناطیس هستند. یك ماشینی كه انرژی الكتریكی به مكانیكی تبدیل می‌کند موتور نام دارد.
و ماشینی كه انرژی مكانیكی را به انرژی الكتریكی تبدیل می‌کند ژنراتور یا آلترناتور یا متناوب كننده یا دینام نامیده می‌شود.
دو اصل فیزیكی مرتبط با عملكرد موتورها و ژنراتورها وجود دارد. اولین اصل فیزیكی اصل القایی الكترومغناطیسی كشف شده توسط مایكل فارادی دانشمند بریتانیایی است.
اگر یك هادی در میان یك میدان مغناطیسی حركت كند یا اگر طول یك حلقه‌ی القایی ساكنی جهت تغییر استفاده شود. یك جریان ایجاد می‌شود یا القا می‌شود در كنتاكنتور بحث این اصل این است كه در مورد واكنش الكترومغناطیسی بحث می‌کند و این كه این واكنش در ابتدا توسط آندر مری آمپر در سال 1820 كه دانشمند فرانسوی است كشف شد. اگر یك جریان از میان یك كنتاكتور كه در میدان مغناطیسی قرار گرفتند عبور كند، میدان نیروی مكانیكی بر آن وارد می‌کند. ساده‌ترین ماشین‌های دینامو الكتریك دیسك دینامیكی است كه توسعه یافته توسط افرادی است كه آن شامل یك صفحه‌ی مسی پیچیده شده است. كه این پیچش از مركز تالبه وجود دارد. و بین قطبهای یك آهنربای سمبر اسبی است.
وقتی دیسك می‌چرخد یك جریان بین مركز دیسك و لبه‌ی آن توسط عملكرد میدان آهنربا القا می‌شود كه دیسك یا صفحه میتواند ساخته شود. جهت عمل كردن به عنوان یك موتور با بکار بردن یك ولتاژ بین لبه ی دیسك و مركزش كه این به علت چرخش دیسك به دنده به دلیل نیروی تولید شده توسط واكنش مغناطیس است. میدان مغناطیسی آهنربای دائم به‌اندازه‌ی كافی برای كار كردن كافی است. كه حتی به‌عنوان یك موتور یا دینام كوچك بكار می‌رود ( كار می‌کند). در نتیجه برای ماشین‌های بزرگ‌تر آهنربای بزرگ‌تری بكار می‌رود. هم موتورها وهم ژنراتورها دارای دو اصل هستند: قسمت‌ها و میدان كه آهنربای الكترومغناطیسی با سیم‌پیچ‌هایش و آرمیچر و ساختاری كه از كنداكتور حمایت می‌كند و كار قطع میدان مغناطیسی وحمل جریان القا شده ژنراتور یا جریان ناگهانی به موتور را دارد است. آرمیچر معمولاً هسته ی نرم آهنی اطراف سیم های القایی كه دور سیم‌پیچ ها پیچیده شده اند است.
چکش برق
در بالای پلاتین و روی میل دلکو چکش برق )تقسیم کننده برق ولتاژ زیاد( و درب دلکو قرار می‌گیرد. چکش برق دارای زائده ای است که در جای خود روی محور دلکو قرار می‌گیرد. چکش برق عایق می باشد ولی یک تیغه فلزی در بالای آن نصب شده است. درب دلکو با بست های فلزی فنری به بدنه دلکو محکم می‌شود. درب دلکو نیز از جنس عایق ساخته شده و دارای سوراخهای برای اتصال وایرهای شمع و کوئل است. در کف این سوراخها قطعات فلزی جای دارند. سوراخ مرکزی مربوط به وایر جریان ولتاژ زیاد است که از کوئل می آید این جریان از طریق قطعه فلزی کف سوراخ و زغال و فنری که در پشت ان قرار دارد برق ولتاژ قوی را به صفحه فلزی را روی چکش برق می رساند. با گردش محور دلکو بوسیله میل بادامک چکش برق نیز همراه آن می‌چرخد تا لبه صفحه فلزی به مقابل کنتاکت زیر یکی از سوراخها حاشیه درب دلکو قرار بگیرد جریان ولتاژ زیاد در فاصله بسیار کمی که بین لبه صفحه فلزی چکش برق و کنتاکت برقرار می باشد و از این فاصله برق ولتاژ زیاد از چکش برق به کنتاکت می جهد و از طریق وایرها به شمع مربوطه رسانیده می‌شود این شمعی است که سیلندر آن در انتهای عمل تراکم قرار دارد وقتی جریان ولتاژ زیاد به شمع رسیده بین دو الکترود جهیده و باعث محترق شدن سوخت می‌گردد.
برای ثبت نام در دوره آموزشی برق خودرو می توانید بر روی نام دوره با عنوان برق خودرو کلیک کنید.
