เนื้อหาสาระระบบประจุไฟฟ้า

เนอ้ื หาสาระ หนว่ ยท่ี 4 ช่อื วิชา งานไฟฟา้ รถยนต์ เวลาเรยี นรวม 126 คาบ ช่อื หนว่ ย ระบบประจุไฟฟ้า สอนคร้งั ท่ี 12-14/18 ชอื่ เรอื่ ง ระบบประจุไฟฟา้ จานวน 21 คาบ หัวข้อเรอื่ ง ปฏิบตั ิ ทฤษฎี 3.1 จุดประสงค์ของระบบประจไุ ฟฟ้า ใบงานท่ี 3.1 งานตรวจสอบทางกายภาพของระบบ 3.2 สว่ นประกอบของระบบประจุไฟฟา้ ประจุไฟฟา้ และทดสอบการจา่ ยไฟของ 3.3 ห ลั ก ก า ร ท า ง า น ข อ ง เ ค ร่ื อ ง ก า เ นิ ด อลั เทอร์เนเตอร์ กระแสไฟฟา้ ใบงานที่ 3.2 งานถอด ประกอบและตรวจสอบ 3.4 โครงสร้างของอลั เทอร์เนเตอร์ ช้นิ ส่วนอัลเทอร์เนเตอร์ 3.5 หลักการทางานของระบบประจไุ ฟฟ้า 3.6 เรกเู ลเตอร์และการทางาน 3.7 ก า ร ค ว บ คุ ม ร ะ บ บ ป ร ะ จุ ไ ฟ ฟ้ า ด้ ว ย คอมพวิ เตอร์ 3.8 การตรวจสอบ วิเคราะห์ปัญหาและบริการ ระบบประจไุ ฟฟ้า เนอื้ หาสาระ ความต้องการกระแสไฟฟ้าในรถยนต์รุ่นใหม่ ๆ มีความต้องการเพ่ิมมากขึ้น เน่ืองจากมีการนาอุปกรณ์ ไฟฟา้ และอิเลก็ ทรอนกิ ส์มาติดตั้งในรถยนต์เพิ่มมากขึ้น ดังน้ันระบบประจุไฟฟ้าจะต้องสามารถจ่ายกระแส ไฟฟ้า ให้เพียงพอกับความต้องการของอุปกรณ์ไฟฟ้ารถยนต์ และประจุไฟฟ้ากลับไปยังแบตเตอรี่ได้อย่างเพียง พอ และสม่าเสมอ พลังงานน้ีเป็นความต้องการจาเป็นสาหรับการทางานของภาระในระบบไฟฟ้ารถยนต์ เม่ือระบบ ประจุไฟฟ้าจ่ายกระแสไฟฟ้าเกินความต้องการของรถยนต์ ระบบนี้จะจ่ายกระแสไฟฟ้าคืนกลับ แบตเตอร่ี เพื่อ รักษาสถานะการประจุไฟฟ้าไว้ การวิเคราะห์ปัญหาและการบริการระบบประจุไฟฟ้าท่ีถูกต้อง เป็นสิ่งสาคัญท่ี นกั ศกึ ษาจะต้องเขา้ ใจในหนา้ ท่ี สว่ นประกอบและการทางานของระบบประจไุ ฟฟา้ ดังรายละเอยี ดหัวขอ้ ตอ่ ไปน 3.1 จุดประสงคข์ องระบบประจไุ ฟฟ้า

ระบบประจไุ ฟฟ้า มจี ุดประสงค์หลัก 2 ประการ คือจา่ ยกระแสไฟฟา้ ไปยงั อุปกรณไ์ ฟฟา้ รถยนต์ และผลิต กระแสไฟฟ้าเพือ่ ประจไุ ฟฟา้ ใหแ้ ก่แบตเตอร่ี ขณะเครื่องยนตท์ างาน 3.2 สว่ นประกอบของระบบประจไุ ฟ สว่ นประกอบหลักของระบบประจุไฟฟ้า ประกอบด้วยแบตเตอร่ี สวติ ช์จดุ ระเบิด หลอดไฟเตือนการชาร์จ เรกูเลเตอร์ และอัลเทอรเ์ นเตอร์ 1.2.1 แบตเตอร่ี 1.2.2 สวติ ชจ์ ุดระเบดิ 1.2.3 อัลเทอร์เนเตอร์ 1.2.4 เรกูเลตอร์ 1.2.5 ไฟเตือนการชารจ์ 1.2.6 ฟิวส์ 3.3 หลักการทางานของเครอ่ื งกาเนิดไฟฟ้า เครื่องกาเนิดไฟฟ้าที่รถยนต์ปจั จุบันใชจ้ ะเปน็ เครือ่ งกาเนิดไฟฟ้ากระแสสลบั (AC. Generator) หรอื ท่ี เรียกวา่ “ อัลเตอร์เนเตอร์ ” ในอัลเตอรเ์ นเตอร์จะใชแ้ มเ่ หล็กเป็นตวั หมุนตดั ขดลวดตวั นาจะอยูก่ ับทท่ี าให้เกิดการ เหน่ียวนากระแสไฟฟ้าขึ้น นน่ั คือหลักการทางานของเครื่องกาเนิดไฟฟา้ 3.3.1 ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส

1. ขดลวดสเตเตอร์ 2. ขดลวดโรเตอร์ อลั เตอร์เนเตอร์เป็นเครอ่ื งกาเนดิ ไฟฟ้าทใี่ ชข้ ดลวดตัวนา 3 เส้น (หรอื 3 ขด) หรอื 3 เฟส พันยึดกบั โครง เหล็กโดยแต่ละเส้นพนั ทามมุ กัน 120 องศา ทาให้กระแสไฟฟา้ ทส่ี ง่ ออกมีความราบเรียบมากย่ิงขน้ึ และกระสไฟฟา้ ท่ไี ด้มีจานวนเพยี งพอต่อการใช้งาน 3.3.2 การแปลงกระแสไฟฟา้ ของอลั เทอรเ์ นเตอร์ 3.4 โครงสร้างของอลั เทอร์เนเตอร์ อัลเทอรเ์ นเตอร์ คือ อปุ กรณ์กาเนดิ ไฟฟา้ กระแสสลับเพอ่ื ประจเุ ขา้ แบตเตอรแ่ี ละจ่ายให้กบั อปุ กรณไ์ ฟฟา้ ขณะเครื่องยนต์ทางาน แต่การจ่ายกระแสไฟฟา้ ให้อปุ กรณไ์ ฟฟ้าและแบตเตอรี่ อัลเทอร์เนเตอร์จะตอ้ งแปลงไฟฟา้ กระแสสลับที่ผลิตขนึ้ ใหเ้ ป็นไฟฟ้ากระแสตรงโดยเรกติไฟเออร์ (ชดุ ไดโอดบวกและชุดไดโอดลบ) โครงสร้างของอลั เทอร์เนเตอร์ ประกอบดว้ ย มูเลย์ โรเตอร์ สเตเตอร์ ชดุ แปลงกระแส (ไดโอด) และไอซีเรกูเลเตอร์ (บางรุ่น)

3.4.1 โรเตอร์ 3.4.2 สเตเตอร์ 3.4.3 ชุดแปลงกระแส 3.4.4 แปรงถา่ น 3.4.5 ฝาครอบดา้ นหน้าและด้านหลงั 3.4.6 มเู ลย์และพัดลม 3.5 หลกั การทางานของระบบประจุไฟฟ้า 3.6 เรกเู ลเตอรแ์ ละการทางาน แบตเตอร่แี ละอุปกรณร์ ะบบไฟฟ้ารถยนต์ ตอ้ งมีการปอ้ งกันแรงเคล่อื นไฟฟา้ ทมี่ ากเกินไปเพอ่ื ป้องกนั แบตเตอร่ีและอุปกรณไ์ ฟฟา้ รถยนตช์ ารุด การควบคุมแรงเคลอื่ นไฟฟ้าของระบบประจไุ ฟมีความสาคัญทีส่ ุด ดังน้ันระบบประจุไฟจะใช้เรกูเลเตอร์ควบคุมแรงเคล่ือนไฟฟ้าท่ีผลิตจากอัลเทอร์เนเตอร์ไม่ให้สูงเกินค่า กาหนด เพือ่ ป้องกันไม่ให้แบตเตอร่ี อุปกรณ์ไฟฟ้าและอัลเทอร์เนเตอร์เสียหายได้ เน่ืองจากความเร็วรอบของอัล เทอร์เนเตอร์ไม่คงท่ี ซ่ึงจะแปรผันตามความเร็วรอบของเคร่ืองยนต์ ด้วยเหตุนี้จึงจาเป็นต้องมีการควบคุม

แรงเคล่ือนไฟฟ้าให้มีค่าคงท่ีตลอดเวลา ซึ่งเรกูเลเตอร์จะควบคุมความเข้มสนามแม่เหล็ก โดยการเพิ่มหรือลด กระแสไฟฟา้ ท่เี ขา้ ไปยังขดลวดโรเตอร์ เพ่ือควบคมุ แรงเคลื่อนไฟฟา้ ท่อี อกจากอัลเทอรเ์ นเตอรใ์ หอ้ ยใู่ น คา่ กาหนด (ประมาณ 13.8 – 14.8 โวลต์) ในรถยนต์รุ่นเก่าเรกูเลเตอร์จะเป็นแบบขดลวดรีเลย์และหน้าทองขาว เพื่อเปิดหรือปิดกระแสไฟฟ้าไปยังอัลเทอร์เนเตอร์และควบคุมหลอดไฟเตือนการชาร์จ ส่วนรถยนต์รุ่นใหม่ใน ปัจจบุ นั จะใช้อุปกรณอ์ เิ ล็กทรอนิกส์หรือโซลิดสเตท (ไอซีเรกูเลเตอร์) ทาหน้าที่แทนเรกูเลเตอร์แบบขดลวดรีเลย์ และหน้าทองขาว ซึ่งตดิ ตั้งรวมอยใู่ นอัลเทอร์เนเตอร์ 3.6.1 เรกูเลเตอร์แบบขดลวดรีเลย์และหนา้ ทองขาว (แบบกลไก ไฟฟา้ ) 3.6.2 ไอซีเรกูเลเตอร์ รเี ลย์หลอดไฟเตือน รเี ลยค์ วบคมุ การชารจ์ เรกเู ลเตอร์แบบขดลวดรเี ลย์และหน้าทองขาว ไอซเี รกเู ลเตอร์ ปญั หาที่เกิดขึน้ กับเรกูเลเตอร์แบบขดลวดรีเลยแ์ ละหน้าทองขาว (แบบกลไก ไฟฟ้า) จะเกิดการสึกหรอ ข้ึนที่หน้าทองขาวและช้ินส่วนอ่ืน ๆ ท่ีมีการเคลื่อนที่ ด้วยเหตุน้ีจึงมีการใช้อุปกรณ์โซลิดสเตทหรือไอซีกูเลเตอร์ (แบบอิเลก็ ทรอนกิ ส)์ เข้ามาแทนท่ีในระบบประจุไฟฟ้า ซ่ึงไอซีเรกูเลเตอร์ มีการทางานท่ีถูกต้อง แม่นยา มีความ ทนทาน ตดั ตอ่ ได้เร็ว มีขนาดเล็ก น้าหนกั เบา ทนต่อการสั่นสะเทือนได้ดี สามารถลดจานวนจุดต่อสายไฟลงได้ มี อายุการใชง้ านยาวนาน และไม่ตอ้ งการปรับแต่งเหมือนกับเรกูเลเตอร์แบบขดลวดและหน้าทองขาว ซึ่งไอซีเรกูเล เตอรจ์ ะตดิ ตัง้ รวมอย่ใู นอัลเทอรเ์ นเตอร์ สว่ นหลักการทางานจะคล้ายกบั เรกเู ลเตอรแ์ บบกลไก ไฟฟ้า 3.7 ระบบควบคมุ การประจุไฟฟ้าด้วยคอมพิวเตอร์ รถยนตร์ ุน่ ใหม่ในปจั จุบนั บางรนุ่ ได้มีการนาเอาระบบคอมพวิ เตอรม์ าใช้ควบคุมระบบประจุไฟฟา้ รถยนต์ โดยนาเอาเรกูเลเตอรแ์ บบอิเลก็ ทรอนกิ ส์รวมเข้าไวด้ ้วยกนั กับหน่วยควบคุมอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ (ECU) ซ่ึงมกี าร ทางานคล้ายกบั เรกูเลเตอร์แบบอิเล็กทรอนิกส์ (ไอซเี รกูเลเตอร์) ท่ีติดตั้งอยภู่ ายในอัลเทอรเ์ นเตอร์ดงั กล่าว กล่อง คอมพวิ เตอร์จะคานวณและตัดสินเกี่ยวกับการควบคุมแรงเคลอื่ นไฟฟ้าภายใตแ้ รงเคลอื่ นไฟฟ้าและ อณุ หภมู ิของ แบตเตอรี่ เม่ือไดร้ บั สัญญาณแรงเคลือ่ นไฟฟา้ ท่ีจ่ายออก (ภายใตอ้ ุณหภูมิของแบตเตอร่)ี สวิตช์ หรือทรานซิสเตอร์ ในกล่องควบคุมคอมพิวเตอร์จะเปิดหรอื ปดิ ตามความต้องการกระแสไฟฟา้ กราวดข์ อง

ทรานซสิ เตอรใ์ นอลั เทอร์เนเตอร์จะควบคุมความเข้มสนามแม่เหล็กของขดลวดโรเตอร์ น่นั คือหลักการ ควบคมุ แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่จา่ ยออกนั่นเอง ระบบควบคมุ การประจไุ ฟฟ้าด้วยคอมพิวเตอร์ มคี วามสามารถรักษาอัตราการประจไุ ฟฟา้ ทแี่ น่นอน ตาม ความตอ้ งการกระแสไฟฟ้า แบตเตอร่ี อุณหภมู ิ และสัญญาณที่ไดร้ บั จากเซนเซอร์ต่าง ๆ ที่เกยี่ วขอ้ ง เช่น ถ้าหาก แบตเตอร่ีมปี ระจุไฟฟา้ ต่าจะใช้สญั ญาณไปเพ่ิมรอบเคร่ืองยนต์เดินเบาให้สูงข้ึน แรงเคล่ือนที่จ่ายออก ก็จะเพิ่ม สูงข้ึนตามไปดว้ ยทาให้แบตเตอรี่มปี ระจุไฟฟ้าเพิม่ สงู ขนึ้ นคี่ ือการใชเ้ พอื่ ส่งสัญญาณเพ่อื เพิม่ รอบเดินเบาของ เคร่ืองยนต์ เป็นต้น 3.8 การตรวจสอบ วิเคราะหป์ ญั หาและการบริการระบบประจุไฟฟ้า ระบบประจไุ ฟฟ้า มีความต้องการตรวจสอบและบริการเป็นครั้งคราว ข้อบ่งชี้ปัญหาเฉพาะและสาเหตุท่ี เป็นไปได้ให้ดูจากตารางวิเคราะห์ปัญหาในคู่มือการซ่อม ซึ่งนามาใช้ประโยชน์ได้ การบริการตรวจสอบทาง กายภาพอย่างละเอียด การระบุปัญหาจะต้องมีกระบวนการที่ถูกต้องก่อนทดสอบไฟฟ้า การทดสอบไฟฟ้าน้ี ประกอบด้วยการทดสอบการจ่ายไฟของอัลเทอรเ์ นเตอร์ การทดสอบแรงเคลอื่ นไฟฟา้ ตกคร่อมในวงจรระบบประจุ ไฟฟา้ การทดสอบการควบคุมแรงเคลอื่ นไฟฟ้า การทดสอบวงจรไฟฟ้าระบบประจุไฟฟ้า (ฟิวส์ ฟวิ ส์สาย หลอดไฟ สวิตช์จุดระเบิด และเครื่องยนต์) และการทดสอบอัลเทอร์เนเตอร์บนโต๊ะปฏิบัติงาน รวมท้ังการถอด ประกอบและตรวจสอบชิน้ ส่วนของอัลเทอรเ์ นเตอร์ ภายหลังระบปุ ัญหาทีแ่ น่ชัดแลว้ ว่าเกิดขอ้ บกพร่องที่ อัลเทอร์เนเตอร์ เพ่อื นาไปสกู่ ารตรวจสอบและบริการระบบประจไุ ฟฟา้ ได้อย่างถกู ตอ้ ง และมปี ระสทิ ธิภาพโดยรวม ตอ่ ไป