ĐỒ án môn học THIẾT kế hệ THỐNG điện tử ô tô đề tài TÍNH TOÁN THIẾT kế hệ THỐNG CUNG cấp

Phân loại Hệ thống cung cấp điện trên ô tô có 2 loại đó là: - Hệ thống cung cấp với máy phát điện một chiều.. Được thể hiện trên sơ đồ hình 1.2Hình 1.2- Sơ đồ hệ thống cung cấp dùng máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG 

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ Ô TÔ

Đề tài : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước chúng ta ngày càng phát triển mạnh mẽ, tiến sâu vào công nghiệp hóahiện đại hóa đất nước Đóng góp vào phần đó không thể thiếu ngành công nghiệp ô tô.Hiện nay Đảng và Nhà nước rất chú trọng và ủng hộ vào việc phát triển ngành công nghiệp ô tô nước nhà lên tầm cao mới và đưa vào những ngành kinh tế chủ lực Góp phần đưa nên kinh tế nước nhà bắt kịp xu thế phát triển chung của các nước trong khuvực và thế giới

Hiểu được những lợi thế đó sinh viên ngành kỹ thuật Cơ khí của Khoa Cơ khí Giao thông ngày càng phấn đấu, học tập, trau dồi kiến thức vững vàng cả về lý thuyết và vềthực hành Để sau khi ra trường có thể tự tin thích ứng với nhiều môi trường làm việc khác nhau với trình độ chuyên môn tốt nhất

Đồ án môn học Thiết kế hệ thống điện tử ô tô là một đồ án rất quan trọng, để hoàn

thành được đồ án này sinh viên cần vận dụng kiến thức lý thuyết trên lớp, sách giáo trình tham khảo và kiến thức thực tế sau khi đi thực tập dưới xưởng của Khoa, vì vậy

em thấy đây là một đồ án rất là thiết thực và cần thiết cho sinh viên trước khi ra

trường

Được sự hướng dẫn tận tình và tâm huyết của thầy PGS.TS Phạm Quốc Thái đã

giúp em hoàn thành đồ án môn học này một cách tốt nhất và biết thêm được nhiều kiến thức thực tế Tuy vậy do thời lượng không nhiều kiến thức thực tế còn chưa

hiểu sâu rộng, nên không thể tránh khỏi thiếu sót Em mong được các thầy trong

khoa tận tình giải đáp và có nhận xét để em hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Trương Đình Úc

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG CUNG CẤP TRÊN ÔTÔ

 Do xu hướng thiết kế các loại xe cần nhỏ gọn và giảm khối lượng nhất là đối với các

xe du lịch Nên các hệ thống trên cần đảm bảo giá thành và tuổi thọ để đảm bảo lượng tiêuthụ hàng năm và cạnh tranh với các hãng khác

 Có độ bền cao trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm lớn, có thể làm việc ở những vùng

có nhiều bụi bẩn, dầu nhớt và độ rung động lớn

 Ít chăm sóc và bảo dưỡng

Ta đã biết hệ thống cung cấp có rất nhiều bộ phận, để chăm sóc và bảo dưỡng hết các bộ phận của nó sẽ rất tốn thời gian và rất khó khăn Ngoài ra, trên ô tô còn có rất nhiều

bộ phận khác đòi hỏi nhu cầu sữa chữa bảo dưỡng lớn hơn Nên hệ thống cần có

tính ổn định cao, ít chăm sóc và bảo dưỡng

1.3 Phân loại

Hệ thống cung cấp điện trên ô tô có 2 loại đó là:

- Hệ thống cung cấp với máy phát điện một chiều Loại này ngày nay hầu như không còn sử dụng nên trong đồ án này sẽ không đề cập đến máy phát một chiều

- Hệ thống cung cấp với máy phát điện xoay chiều Loại này sử dụng rộng rãi ngàynay:

+ Hệ thống cung cấp với máy phát điện một chiều, được thể hiện trên sơ đồ sau:

Hình 1.1- Sơ đồ hệ thống cung cấp dùng máy phát một chiều 1- Máy phát; 2- Bộ ắc quy; 3- Đồng hồ ampe; 4- Bộ điều chỉnh điện.

+ Hệ thống cung cấp với máy phát xoay chiều Được thể hiện trên sơ đồ (hình 1.2)

Hình 1.2- Sơ đồ hệ thống cung cấp dùng máy phát xoay chiều

Ngày nay, máy phát điện lắp trên ô tô phổ biến là máy phát điện xoay chiều 3 pha kích từ bằng nam châm điện vì so với máy phát điện 1 chiều nó có những ưu điểmsau:

+ Cấu tạo đơn giản

+ Với cùng công suất thì nó có kích thước và tải trọng bé hơn

+ Do không có cổ góp nên tuổi thọ phục vụ lâu hơn

+ Tiêu hao kim loại màu ít hơn

+ Có thể tăng tỉ số truyền từ động cơ tới máy phát

+ Dùng diot chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng 1 chiều cung cấp cho phụ tải nên không cần rơle hạn chế dòng điện do đó giảm được kết cấu của bộ tiết chế và tăng độ tin cậy làm việc của máy phát điện

Ngoài ra, tùy thuộc vào cấu tạo các bộ phận khác của hệ thống cung cấp mà ta

có sự phân loại khác nhau như:

- Theo ắc quy: là nguồn cung cấp năng lượng phụ trên ô tô Gồm ắc quy axit và ắc

- Theo bộ điều chỉnh điện (BĐCĐ): phân phối chế độ làm việc giữa acquy và máy phát;hạn chế và ổn định thế hiệu của máy phát để đảm bảo an toàn cho các trang thiết bị điện trênxe; hạn chế dòng điện của máy phát để đảm bảo an toàn cho các cuộn dây của nó Gồm bộ điềuchỉnh điện áp, điều chỉnh dòng điện, điều chỉnh dòng

điện ngược…

- Theo bộ chỉnh lưu: chỉ có trong hệ thống cung cấp dùng máy phát xoay chiều dùng để biến dòng xoay chiều thành dòng một chiều cung cấp cho các phụ tải trên xe cũng như nạp vào acquy Gồm bộ chỉnh lưu 6 diot, 8 diot, 9 diot…

1.4 Các thông số cơ bản của hệ thống cung cấp

 Hiệu điện thế định mức: Phải đảm bảo Uđm = 14V (với xe sử dụng hệ thống điện 12V), và Uđm = 28V (với xe sử dụng hệ thống điện 24V)

 Công suất máy phát: Phải đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các tải điện trên xehoạt động Thông thường, công suất của các máy phát trên ôtô hiện nay vào khoảng Pmf =

1.5 Sơ đồ tổng quát cung cấp cho các phụ tải của hệ thống cung cấp

 Nguồn năng lượng điện chủ yếu của hệ thống cung cấp là máy phát điện Máy pháthoạt động cung cấp điện cho các hệ thống trên xe như: Hệ thống điều khiển

động cơ (đánh lửa và phun xăng), hệ thống chiếu sáng, tín hiệu, thông tin, máy phát…

 Ắc quy đóng vai trò cung cấp năng lượng điện cho hệ thống khởi động (khi máy phát chưa hoạt động)

Hình 1.3- Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát

CHƯƠNG 2: CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THÔNG CUNG CẤP

2.1 Máy phát điện

2.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

2.1.1.1 Công dụng

Máy phát điện là nguồn điện chính trên ô tô máy kéo, nó có nhiệm vụ:

- Cung cấp điện cho tất cả các phụ tải

- Nạp điện cho ắc quy ở số vòng quay trung bình và lớn của động cơ

2.1.1.2 Phân loại

- Máy phát trên ô tô máy kéo, theo tính chất dòng điện phát ra có chia làm hai loại chính:

+ Máy phát điện một chiều

+ Máy phát điện xoay chiều

- Máy phát điện một chiều theo tính chất điều chỉnh chia ra:

+ Loại điều chỉnh trong (bằng chổi điện thứ 3)

+ Loại điều chỉnh ngoài (bằng bộ điều chỉnh điện kèm theo)

Các máy phát điện một chiều loại điều chỉnh trong có kết cấu đơn giản, có khả

năng hạn chế và tự động điều chỉnh dòng điện máy phát theo số vòng quay Tuy

vậy có nhiều nhược điểm như:

- Phải luôn nối mạch điện với ắc quy chúng mới làm việc được

- Cản trở việc điều chỉnh thế hiệu máy phát

- Làm giảm tuổi thọ ắc quy

Do đó, máy phát điện loại này hiện nay ít thấy

- Máy phát điện xoay chiều, theo phương pháp kích thích chia ra:

+ Loại kích thích bằng nam châm vĩnh cửu

+ Loại kích thích kiểu điện từ (bằng nam châm điện)

Ngày nay trên ô tô người ta đã chuyển sang dùng máy phát điện xoay chiều

kích thích kiểu điện từ vì nó có nhiều ưu điểm vượt trội so với nam châm vĩnh cửu

So với máy phát một chiều thì máy phát xoay chiều có nhiều ưu điểm hơn vì

nó không có vòng đổi điện và cuộn dây rotor đơn giản hơn Chính vì thế ngày nayhầu như người ta chuyển sang dùng máy điện xoay chiều

2.1.2 Máy phát điện xoay chiều

Trên ô tô máy kéo sử dụng hai loại máy phát điện xoay chiều là máy phát xoay

chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu và máy phát xoay chiều kích thích kiểu điện từ (bằng nam châm điện)

Các máy phát kích thích bằng nam châm vĩnh cửu, do công suất hạn chế nên chủ yếu chỉ được sử dụng trên xe máy và máy kéo Gần đây, kỹ thuật đã chế tạo được những hợp kim từ mới có chất lượng cao, nên loại máy phát này bắt đầu có khả năng sử dụngđược trên ô tô

Máy phát kích thích bằng nam châm vĩnh cửu có loại một pha và ba pha Loại ba

pha công suất có thể đạt tới 400VA hoặc lớn hơn

Máy phát nam châm vĩnh cửu có nhiều ưu điểm hơn hẳn các máy phát kích thích

kiểu điện từ như: làm việc tin cậy, kết cấu đơn giản, không có cuộn dây quay, hiệu suất cao, ít nóng, mức nhiễu xạ vô tuyến thấp

Nhưng chúng cũng có một số nhược điểm quan trọng là: khó điều chỉnh thế hiệu, côngsuất hạn chế, giá thành cao, trọng lượng lớn hơn loại kích thích kiểu điện từ cùng côngsuất Ngoài ra từ thông của nó còn phụ thuộc nhiều vào chất lượng hợp kim và kim loại chế tạo nam châm

2.1.2.1 Máy phát xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh

cửu Đặc điểm cấu tạo:

Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu gồm haiphần chính là rôto và stato

 Rôto: Phần lớn các máy phát đang được sử dụng hiện nay đều có nam châm quay,tức nam châm là rôto Các máy phát loại này khác nhau chủ yếu ở kết cấu của rôto

và có thể chia ra một số loại chính:

o Rôto nam châm hình trụ

o Rôto nam châm hình sao (có các má cực hoặc không)

o Rôto nam châm hình móng

Rôto nam châm hình trụ là loại đơn giản nhất Nó có ưu điểm là chế tạo đơn

giản, nhưng nhược điểm là hiệu suất sử dụng nam châm thấp Vì thế chúng chỉ được

sử dụng ở các máy phát cỡ nhỏ công suất  100 VA

Rôto nam châm hình sao là loại thông dụng nhất Loại này có ưu điểm là hệ số

sử dụng vật liệu lớn Số cực nam châm thường là sáu, vì nếu tăng số cực lên nữa thì

hệ số sử dụng vật liệu lại kém đi

Hình 2.4 – Roto nam châm hình sao

1 Nam châm hình sao; 2 Hợp kim không dẫn từ; 3 Trục Roto

Rôto nam châm hình móng có dạng hình trụ rỗng được nạp từ theo chiều trục

Hai đầu của nó đặt hai tấm bích bằng thép ít cacbon, có các vấu cực nhô ra như nhữngchiếc móng Các móng cực của hai bích được bố trí xen kẽ nhau Do chịu ảnh hưởng của hai cực từ khác dấu ở hai mặt đầu của nam châm, nên các móng cực của mỗi tấm bích cũng mang cực tính của cực từ tiếp xúc với nó Như vậy các móng của hai tấm bích trở thành những cực khác tên xen kẽ nhau của rôto Để tránh mất mát từ, thường thường trục rôto được chế tạo bằng thép không dẫn từ hay nam châm được đặt lên trụcqua một ống lót không dẫn từ

Hình 2.3- Rôto nam châm hình móng

1 - Cực bắc nam châm; 2 - Cực nam của nam châm; 3 - Trục Rôto Rôto hình móng có một loạt các ưu điểm, như:

+ Nạp từ có thể tiến hành sau lắp ghép

+ Từ trường phân bố đều hơn

+ Tốc độ vòng có thể cho phép tới 100 m/s và cao hơn

Có thể lắp đồng thời một số nam châm nhỏ hơn lên trục theo phương án đặc biệt

để đảm bảo từ thông tổng cần thiết Do đó giảm được kích thước đường kính của namchâm hoặc tăng công suất của máy phát

 Stato: là một khối thép từ hình trụ rỗng, ghép từ các lá thép điện kỹ thuật được cáchđiện với nhau bằng sơn cách điện để giảm dòng fucô Mặt trong của stato có các vấu cực đểquấn các cuộn dây phần ứng.

Hình 2.5 – Hệ thống từ của máy phát với nam châm hình sao

- Nguyên lý hoạt động: Khi động cơ hoạt động, thông qua bộ truyền đai, trục khuỷu động cơ kéo rotor của máy phát quay Rotor là một nam châm vĩnh cửu có 6 cực Khi rotor quay, từ trường thay đổi cắt các vòng dây của cuộn stato Trong cuộn dây xuất hiện sức điện động thay đổi cả về trị số và hướng Khi đóng mạch thì sức điện động cảm ứng sẽ sinh

ra dòng điện xoay chiều cung cấp cho phụ tải

2.1.2.2 Máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ

Máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ dùng cho ô tô có hai loại:

 Loại có vòng tiếp điện

 Loại không có vòng tiếp điện

Đặc điểm cấu tạo:

a Loại có vòng tiếp điện.

Cấu tạo của máy phát điện loại có vòng tiếp điện gồm những bộ phận chính là:rôto, stato, các nắp, puli, cánh quạt và bộ chỉnh lưu (bộ chỉnh lưu có thể tính hoặckhông tính vào thành phần cấu tạo của máy phát, tuỳ theo nó được đặt trong máyphát hay riêng biệt bên ngoài)

Hình 2.6 – Máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ 1-stator và cuộn dây; 2 - Rotor; 3 - Cuộn dây kích thích; 4 - Quạt gió; 5 - pully; 6,7- Nắp; 8 - Bộ chỉnh lưu; 9-Vòng tiếp điện; 10- Chổi điện và giá đỡ.

Hình 2.6 – Máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ 1-stator và cuộn dây; 2 - Rotor; 3 - Cuộn dây kích thích; 4 - Quạt gió; 5 - pully; 6,7- Nắp; 8 - Bộ chỉnh lưu; 9-Vòng tiếp điện; 10- Chổi điện và giá đỡ.

 Rôto: gồm hai chùm cực hình móng lắp then trên trục Giữa các chùm cực có cuộndây kích thích 3 đặt trên trục qua ống lót bằng thép Các đầu của cuộn dây kích thích đượcnối với các vòng tiếp điện 9 gắn trên trục máy phát Trục của rôto được đặt trên các ổ bi lắptrong các nắp 6 và 7 bằng hợp kim nhôm

Hình 2.7: Cấu tạo rotor

 Stato: là khối thép từ ghép từ các lá thép điện kỹ thuật, phía trong có xẻ rãnh phân

bố đều để đặt cuộn dây phần ứng

Hình 2.8: Cấu tạo và cách nối hình sao cuộn dây của stato

Hình 2.9 – Sơ đồ cuốn dây máy phát điện xoay chiều

Các cuộn dây của stato: Với máy phát điện 3 pha thì trong stator có chứa ba cuộn dâygiống hệt nhau và được đặt lệch nhau một góc 120° Dòng điện sinh ra trong các

cuộn dây stator là dòng điện xoay chiều và lệch nhau một góc là 120° nên vì thế dòngđiện sinh ra gọi là dòng điện 3 pha Các cách mắc cuộn dây của stator gồm: mắc hình

b Loại không có vòng tiếp điện

Về những kết cấu chính, máy phát điện loại không có vòng tiếp điện nói chung không có

gì khác so với loại có vòng tiếp điện Nó chỉ khác ở chỗ không có tiếp điện và chổi than,cuộn dây kích thích đứng yên Do vậy, tuổi thọ và độ tin cậy tăng đáng kể

Cuộn dây kích thích 3 được đặt ngay trên phần ống nhô ra của nắp sau hay cố

định trên đĩa 6 bắt chặt vào khối thép từ của stato

Nhận xét:

Máy phát điện xoay chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu có nhiều ưu điểm hơn hẳnkiểu điện từ như: làm việc tin cậy, kết cấu đơn giản, không có cuộn dây quay, hiệu suất cao, ít nóng, mức nhiễu xạ vô tuyến thấp Tuy nhiên, nó lại có các nhược điểm quan trọng sau: khó điều chỉnh hiệu điện thế, công suất hạn chế, giá thành cao, trọng lượng lớn hơn loại điện từ cung công suất, từ thông phụ thuộc nhiều vào chất lượng hợp kim và kim loại chế tạo nam châm Vì vây, trên ô tô hiện nay chủ yếu dùng máy phát xoay chiều kích từ bằng nam châm điện

Hình 2.11 - cấu tạo máy phát xoay chiều không có vòng tiếp điện 1- Stato; 2- Vòng không dẫn từ; 3- Cuộn dây kích thích cố định; 4,5- Các

Dựa vào chu kỳ chỉnh lưu ta có:

 Bộ chỉnh lưu một nữa chu kỳ

 Bộ chỉnh lưu hai nữa chu kỳ

Dựa vào số đi-ốt chỉnh lưu:

Hình 2.12– Bộ chỉnh lưu mạch cầu 3 pha 6 đi-ốt

Hình 2.12 là bộ chỉnh lưu đơn giản và hiệu quả với máy phát công suất nhỏ Tuynhiên, đối với máy phát có công suất lớn (P > 1000 W), sự xuất hiện sóng đa hài bậc 3trong thành phần của hiệu điện thế pha do ảnh hưởng của từ trường các cuộn pha lên cuộn kích làm giảm công suất máy phát Vì vậy, người ta sử dụng cặp đi-ốt mắc từ dây trung hoà để tận dụng sóng đa hài bậc 3, làm tăng công suất máy phát khoảng 10– 15% Trong một số máy phát, người ta còn sử dụng 3 đi-ốt nhỏ (diode trio) mắc từcác pha để cung cấp cho cuộn kích đồng thời đóng ngắt đèn báo nạp

Hình 2.13 – Sơ đồ máy phát có bộ chỉnh lưu mạch cầu 3 pha

Hình 2.14- Sơ đồ điện áp sau khi chỉnh lưu ở mạch chỉnh lưu cầu 3 pha

Nguyên lý hoạt động của mạch chỉnh lưu cầu 3 pha: Khi rotor quay thì các cuộn

dây stator sinh ra dòng điện

 Ta xét thời điểm từ 300 – 900 (hình 2.14): uA max, uB min, dòng điện chỉnh lưu đi từ

A → a → D1 → P → tải → Q → D4 → b → B→ O

 Ta xét thời điểm từ 900 – 1500: uA max, uc min, dòng điện chỉnh lưu đi từ A → a →

D1 → P → tải → Q → D2 → c → C→ O

 Tương tự, sau 2/3 chu kỳ: uB max, uC min và uA min

 Sau 2/3 chu kỳ tiếp theo: uC max, uA min và uB min

Như vậy, dòng điện đi qua phụ tải là dòng 1 chiều và điện áp chỉnh lưu là 1

chiều nhưng có dạng nhấp nhô (hình 2.14)

2.2.3 Yêu cầu

Bộ chỉnh lưu làm việc liên tục, do đó cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

 Hoạt động ổn định, điện áp ra ít dao động

 Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy

 Đơn giản, giá thành rẻ

2.2.4 Xác định điện áp U mp và dòng điện trung bình của máy phát I mp

Các cuộn dây stator được đấu dạng sao Với kiểu mắc này thì quan hệ giữa điện áp

và cường độ dòng điện trên dây và trên pha là:

U n = √3.U và I n = I

Ta giả thiết rằng tải của máy phát là điện trở thuần

Điện áp tức thời trên các pha A, B, C là:

Từ hình 2.14 kết hợp với nguyên lý hoạt động đa trình bày ở trên, Trị số nhỏ nhất

của điện áp chỉnh lưu bằng 1,5U m , và lớn nhất là 1,73 U m

Sự thay đổi của điện áp chỉnh lưu

Umf = (1,73 – 1,5).U m = 0,23 U m = 0,325 U

Từ đồ thị ở hình (2.12) ta có thể xác định giá trị tức thời của điện áp chỉnh lưu

U m cost

Dựa vào tài liệu [1], ta có:

Giá trị điện áp trung bình của máy phát

U mf = 1,65 2

U = 2,34U = 1,35U d (2.1)Với: U : điện thế hiệu dụng pha.

U d : điện thế hiệu dụng dây

Giá trị trung bình của dòng chỉnh lưu được tính bởi:

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

thế, để đảm bảo cho các trang thiết bị điện trên ôtô làm việc được bình thường và bảođảm an toàn cho máy phát, thì phải có bộ điều chỉnh điện (BĐC) để:

• Điều chỉnh thế hiệu và hạn chế cường độ dòng điện của máy phát;

• Phân phối chế độ làm việc giữa ắc quy và máy phát điện (một chiều) hoặc nối ngắt mạch giữa ắc quy và máy phát (xoay chiều)

Theo đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc:

• BĐC loại rung (kiểu cơ khí)

• BĐC loại bán dẫn có tiếp điểm điều khiển

• BĐC loại bán dẫn không có tiếp điểm điều khiển

Đối với máy phát điện 1 chiều làm việc song song với ắc quy đòi hỏi phải sử

dụng: BĐC điện áp, BĐC dòng điện, BĐC dòng điện ngược Còn đối với máy

phát điện xoay chiều thì chỉ cần BĐC điện áp và bộ đóng mạch

2.3.1.3 Yêu cầu

Bộ điều chỉnh điện cần đáp ứng những yêu cầu sau:

• Điều chỉnh chính xác

• Làm việc tin cậy, ổn định, chịu rung xóc tốt và tuổi thọ cao

• Kết cấu, điều chỉnh, bảo dưỡng và sửa chữa đơn giản

2.3.2 Nguyên lý điều chỉnh thế hiệu

Nguyên lý hoạt động: Một lợi thế của việc sử dụng rotor điện từ là điều chỉnh được

từ thông bằng cách thay đổi cường độ dòng điện cung cấp cho rotor Nếu cường độ dòng điện cung cấp cho rotor tăng lên thì từ thông qua cuộn dây stator tăng lên do đó điện áp đầu ra cũng tăng theo Ngược lại khi cường điện cung cấp cho rotor giảm

xuống thì từ thông cũng giảm theo Chính nhờ nguyên lý này mà người ta áp dụng để điều chỉnh điện áp đầu ra của máy phát Theo cách này thì điện áp trong hệ thống được giữ ở mức ổn định

2.3.3 Bộ điều chỉnh điện áp lại rung

2.3.3.1 Cấu tạo:

Hình 2.15- Sơ đồ nguyên lý bộ điều chỉnh loại rung 1- Cuộn dây, 2- Giá đỡ, 3- Cần tiếp điểm.

Khung từ (2), lõi thép (1), trên đó có quấn cuộn dây từ hóa wu đặt dưới điện thế

máy phát; cần (3) có thể quay quanh điểm tựa trên khung từ, tiếp điểm kk’; trong

đó: k là má vít cố định, K’: má vít động gắn trên cần tiếp điểm (3) Lò xo (lx) có

khuynh hướng giữ cho tiếp điểm kk’ luôn ở trạng thái đóng; điện trở phụ Rf mắc

song song với kk’

(+) MF → a → Rf → d →Wkt → (-) MF

Thế hiệu máy phát giảm làm giảm lực hút điện từ của cuộn dây Wu và khi Umf

<Uđm, lực lò xo lại thắng lực điện từ và đóng tiếp điểm KK’ lại, điện trở phụ lại bị nối tắt làm dòng kích thích và thế hiệu máy phát tăng lên Thế hiệu máy phát tăng làmtăng lực điện từ của cuộn dây, khi Fđt > Flx, KK’ lại mở ra Quá trình đóng mở tiếp điểm KK’ cứ lặp đi lặp lại theo chu kỳ với tần số khá lớn đảm bảo cho hiệu điện thế máy phát tạo ra được ổn định

2.3.4 Bộ điều chỉnh điện áp lại bán dẫn

2.3.4.1 Cấu tạo:

Hình 2.16- Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh loại bán dẫn

Các bộ điều chỉnh loại rung có ưu điểm: kết cấu đơn giản, giá thành rẻ, hiệu suất cao.Tuy vậy, có nhược điểm quan trọng là: điều chỉnh phức tạp, nhạy cảm với rung động

và bụi bẩn, các tiếp điểm dễ bị ô xi hóa, chóng mòn rổ, đặc biệt là khi nối với dòng

có giá trị lớn Vì thế, xu hướng hiện nay là dùng loại điều chỉnh bán dẫn không có tiếp điểm

2.3.4.2 Nguyên lý hoạt động:

Nếu điện áp trên điện trở R1 nhỏ hơn điện áp mở của diode zener VD1 thì diode sẽ

đặt lên mối nối BE của transistor: UEB1< 0 Vì vậy, transistor VT1 sẽ ở trạng tháingắt, VT2 dẫn dòng điện đi theo mạch sau:

(+) MF → R0 → VD2 → VT2 → Wkt → (-) MF Tạo ra dòng kích thích MF

Nếu điện áp trên điện trở R1 lớn hơn điện áp mở của diode zener VD1 thì diode dẫn Điện áp đặt lên mối nối BE của transistor: UEB1> 0,7V Vì vậy, transistor VT1 sẽ ở

trạng thái dẫn, VT2 ngắt Dòng điện đi theo mạch sau: (+) MF → R0 → VD2 → VT2

→ R4 → (-) MF Dòng điện không qua Wkt làm mất dòng kích thích cho máy phát,điện áp và cường độ dòng điện của máy phát tạo ra giảm xuống Khi Umf < UR1 thì diotVD1 lại ngắt và lặp lại chu trình trên Như vậy, điện áp được Umf được giữ ổ định

2.4 Một số mạch của hệ thống cung cấp thực tế trên xe

2.4.1 Loại dùng bộ điều chỉnh kiểu bán dẫn

Bộ điều chỉnh loại này hoạt động dựa trên nguyên tắc nhận biết điện áp máy phát

bằng diode zenner để điều khiển dòng qua cuộn kích từ bằng transistor công suất Điện áp máy phát được đưa qua diode zenner, tùy theo giá trị điện áp qua nó mà diodenày hay dẫn Từ đó, tín hiệu này được cho qua một bộ điều khiển trung gian để cuối cùng ngắt (dẫn) transistor điều khiển dòng qua cuộn kích từ, duy trì điện áp tại mức hiệu chỉnh Theo [3], ta có sơ đồ nguyên lý được biểu diễn ở hình (2.17)

Hình 2.17- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cung cấp sử dụng bộ điều chỉnh bán dẫn 1- Ắc quy; 2- Công tắc; 3- Phụ tải; 4- Cuộn dây Stator; 5- Cuộn dây Rotor; 6- Diode; 7- Diode zenner; 8- Đèn báo nạp; 9-Transistor; 10-Điện trở; 11- Cầu chì; I-

Máy phát; II- Bộ chỉnh lưu; III- Bộ điều chỉnh.

Hình 2.17- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cung cấp sử dụng bộ điều chỉnh bán dẫn 1- Ắc quy; 2- Công tắc; 3- Phụ tải; 4- Cuộn dây Stator; 5- Cuộn dây Rotor; 6- Diode; 7- Diode zenner; 8- Đèn báo nạp; 9-Transistor; 10-Điện

• Khi bật IG/SW, thì sơ đồ hoạt động như sau :

+ Từ Ắc quy → đèn báo nạp và R5 → R1 : phân cực thuận cho T2 và T3 làm T2 và T3 dẫn

+Từ Ắc quy→ đèn báo nạp và R5 → Wkt → F → T2, T3 → mát : cung cấp dòng kích từ ban đầu cho máy phát

•Khi rotor máy phát quay, từ thông qua stator biến thiên làm sinh ra dòng điện xoay chiều 3 pha Dòng điện này được chỉnh lưu bởi 3 diode (3 diode này được nối với đènbáo nạp) để tắt đèn báo nạp và cung cấp vào đầu dương của Wkt

•Khi tốc độ rotor đủ lớn làm cho điện áp phát ra lớn hơn điện áp hiệu chỉnh, điện áp rơi trên R3 trong cầu phân áp R2, R3 đủ lớn làm cho Zenner Dz dẫn → T1 dẫn → T2,T3 ngắt → ngắt dòng qua Wkt → điện áp máy phát giảm xuống Quá trình lặp lại để

ổn định điện áp tại mức hiệu chỉnh

•D2 dùng để dập sức điện động tự cảm sinh ra trong Wkt khi T2, T3 dẫn và ngắt

2.4.2 Loại dùng bộ điều chỉnh kiểu IC

Loại dùng tiết chế IC, tham khảo tài liệu [3]

• Bộ điều chỉnh này chủ yếu gồm có cánh tản nhiệt và giắc nối Việc sử dụng bộ điềuchỉnh này làm cho hệ thống có kích thước khá nhỏ gọn

• Chức năng của bộ tiết chế vi mạch là:

+Điều chỉnh điện áp

+Cảnh báo khi máy phát không phát điện và tình trạng nạp không bình

thường +Bật đèn báo nạp khi có sự cố xảy ra

•Nguyên lý hoạt động:

+Khi điện áp máy phát thấp hơn điện áp hiệu chỉnh

Động cơ khởi động và tốc độ máy phát tăng lên, mạch M IC mở Transistor Tr1 để cho dòng kích từ đi qua và do đó điện áp ngay lập tức được tạo ra Ở thời điểm này nếu điện áp ở cực B lớn hơn điện áp ắc quy, thì dòng điện sẽ đi vào ắc qui để nạp và cung cấp cho các thiết bị điện Kết quả là điện áp ở cực P tăng lên Do đó mạch M

IC xác định trạng thái phát điện đã được thực hiện và truyền tín hiệu đóng Transistor Tr2 để tắt đèn báo nạp