داخل کویل چیست و این قطعه کوچک چگونه برق خودرو را تامین می‌کند؟ کویل در حقیقت یک ترانسفورماتور افزاینده در سیستم برق خودرو است که وظیفه دارد برق ۱۲ ولت باتری را به ولتاژی بین ۵,۰۰۰ تا ۲۰,۰۰۰ ولت تبدیل کند تا جرقه لازم برای احتراق در سیلندر ایجاد شود. در ادامه، با اجزای داخلی کویل، وظیفه هر بخش و انواع مختلف ساختمان کویل آشنا می‌شویم.
آنچه در این مقاله خواهید خواند...
كويل در واقع یک ترانسفورماتور افزاينده می باشدكه برق فشار ضعيف 12 ولت باتري را به برق فشار قوي با ولتاژ بين 5000 تا 20000 ولت، برای ايجاد جرقه با قدرت پرتاب الکترون مناسب در محفظه احتراق تبديل ميكند. کویل از دو سیم‌پیچ اولیه و ثانویه تشکیل شده است. تعداد حلقه های اين سيم پيچ بين 250 تا 350 حلقه است، قطر سيم آن در حدود يك ميليمتر و جنس آن از مس است و مقاومت كل اين سيم پيچ در حدود 3 اهم است. به دليل اينكه بيشتر حرارت توليد شده در كويل مربوط به سيم پيچ اوليه می باشد، آن را روی سيم پيچ ثانويه می پيچند تا حرارت به راحتی به هوای محيط منتقل شود و براي اينكه اين حرارت به سيم پيچ ثانويه منتقل نشود، بين سيم پيچ اوليه و ثانويه معمولاً كاغذ عايق قرار ميدهند.
سيم پيچ ثانویه روی هسته كويل و زير سيم پيچ، اوليه پيچيده می شود و بين هسته و سيم ثانويه معمولاً عايق كاغذی قرار ميدهند. جنس سيم آن از مس و دارای قطری درحدود يك‌دهم ميليمتر است. تعداد حلقه های اين سيم پيچ بين 15000 تا 30000 حلقه است، نسبت حلقه های سيم پيچ ثانويه به سيم پيچ اوليه معمولاً بين 1 :50 تا 1 : 150 است.
براي افزايش قدرت مغناطيسی سيم پيچ اوليه، از هسته آهنی در كويل استفاده ميگردد. جنس هسته كويل از فولاد نيكل منگنزدار است و بايد به گونهاي باشد كه هنگام قطع جريان سيم پيچ اوليه، به راحتی خاصيت مغناطيسی خود را از دست بدهد.
اگر هسته كويل به صورت يك تكه ساخته شود، درون آن جريانهاي گردابی ناخواستهای بوجود می آيد. اين جريانهای گردابی همانند گردابه هايی است كه در جريان آب بوجود می آيد. وجود جريانهای گردابی درون هسته، باعث داغ شدن هسته، اتلاف انرژی و كاهش راندمان كويل می شود. برای جلوگيری از اين مشكل، هسته كويل را به صورت ورقه ورقه می سازند. به طوری كه ورقه ها، دارای ضخامت 0.5 تا 1.5 ميليمتر و پهنای 1 سانتيمتر می باشند. لازم به ذكر است كه اين صفحات توسط لاك يا پلاستيک های نازك نسبت به يكديگر عايق می شوند و به صورت يك دسته ورقه ورقه در كنار هم قرار می گيرند. در اينصورت جريان گردابی در اين ورقه ها به مراتب كمتر از هسته يك تكه است و داغ شدن هسته، اتلاف انرژی و كاهش راندمان كويل، كمتر ميگردد.
برای درک بهتر تفاوت بخش‌های داخلی، اطلاعات فنی را در این جدول مقایسه کرده‌ایم:
| بخش‌های داخلی | جنس سیم | تعداد حلقه (دور) | قطر سیم (میلی‌متر) | مقاومت (اهم) |
|---|---|---|---|---|
| سیم‌پیچ اولیه | مسی | ۲۵۰ تا ۳۵۰ حلقه | حدود ۱ میلی‌متر | حدود ۳ اهم |
| سیم‌پیچ ثانویه | مسی | ۱۵,۰۰۰ تا ۳۰,۰۰۰ حلقه | حدود ۰.۱ میلی‌متر | بسیار بالا |
بیشتر حرارت تولید شده در کویل مربوط به این بخش است. به همین دلیل، سیم‌پیچ اولیه را روی سیم‌پیچ ثانویه می‌پیچند تا گرما راحت‌تر به محیط منتقل شود. بین این دو لایه از کاغذ عایق استفاده می‌شود تا حرارت به لایه‌های زیرین صدمه نزند.
این سیم‌پیچ که وظیفه تولید برق فشار قوی را دارد، مستقیماً روی هسته پیچیده می‌شود. جالب است بدانید نسبت حلقه‌های سیم‌پیچ ثانویه به اولیه چیزی بین ۱ به ۵۰ تا ۱ به ۱۵۰ است که همین تفاوت باعث افزایش فوق‌العاده ولتاژ می‌شود.
برای افزایش قدرت مغناطیسی، از هسته‌ای از جنس فولاد نیکل منگنزدار استفاده می‌شود. اما چرا هسته کویل یک‌تکه نیست؟
جلوگیری از جریان‌های گردابی: هسته یک‌تکه باعث ایجاد جریان‌های ناخواسته (مانند گرداب در آب) می‌شود که نتیجه آن داغ شدن شدید و افت راندمان است.
عایق‌بندی هوشمند: ورقه‌های هسته با ضخامت ۰.۵ تا ۱.۱ میلی‌متر توسط لاک یا پلاستیک نسبت به هم عایق شده‌اند تا اتلاف انرژی به حداقل برسد.
ساختار اصلی که در بالا ذکر شد در اکثر کویل‌ها ثابت است، اما در طراحی‌های جدید برای بهبود جرقه، مدل‌های متفاوتی ساخته شده است:
کویل‌های تکی (استوانه‌ای): مدل‌های قدیمی‌تر که برای تمام سیلندرها یک کویل وجود داشت.
کویل دوبل: این کویل‌ها بدون دلکو کار می‌کنند و همزمان به دو شمع جرقه می‌فرستند. (برای اطلاعات بیشتر، مقاله کویل دوبل چیست را بخوانید).
نکته فنی: اگر خودروی شما با لرزش یا کاهش شتاب مواجه است، ممکن است عایق‌بندی بین سیم‌پیچ‌ها از بین رفته باشد. در مقاله علائم خرابی کویل دوبل تمام این موارد را بررسی کرده‌ایم.
سیم‌پیچ ثانویه در کویل دوبل به دو شمعی که به آن متصل است در یک حلقه بسته قرار می‌گیرد و به‌صورت سری عمل می‌کند. به همین دلیل، در شمعی که در کورس تراکم قرار دارد و مقاومت الکتریکی بیشتری دارد، افت ولتاژ بیشتری رخ می‌دهد و در نتیجه قدرت جرقه‌زنی در همان شمع افزایش پیدا می‌کند.
در برخی کویل‌های چهارپایه، یکی از پایه‌ها به یک خازن پارازیت‌گیر در مدار متصل بود. در طراحی‌های جدیدتر این خازن به داخل ایسیو منتقل شد و همین تغییر باعث شد کویل به نسخه سه‌پایه تبدیل شود.
کویل در حقیقت یک ترانسفورماتور افزاینده است که برق ۱۲ ولت باتری را به ولتاژی بین ۵,۰۰۰ تا ۲۰,۰۰۰ ولت تبدیل می‌کند تا جرقه لازم برای احتراق در سیلندر ایجاد شود. آموزش برق خودرو در ایمگ این فرآیند تبدیل ولتاژ را به‌طور کامل توضیح می‌دهد.
کویل از سه بخش اصلی تشکیل شده است: سیم‌پیچ اولیه که جریان ۱۲ ولت باتری را دریافت می‌کند، سیم‌پیچ ثانویه که با نسبت دور بسیار بالاتر (تا ۱ به ۱۵۰) ولتاژ فشار قوی تولید می‌کند و هسته آهنی ورقه‌ورقه که میدان مغناطیسی لازم برای این تبدیل را فراهم می‌کند.
علت اصلی آن مقاومت سیم‌پیچ اولیه و وجود جریان‌های گردابی در هسته است که با طراحی ورقه‌ورقه هسته کنترل می‌شود.
از آلیاژ فولاد نیکل منگنزدار ساخته می‌شود تا به سرعت خاصیت مغناطیسی خود را از دست بدهد.
