Giáo trình Thực tập điện ô tô F1

Dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều - Dòng điện một chiều DC Đây là loại dòng điện chạy theo chiều không thay đổi, từ cực dương đến cực âm, như trong ắc quy của ô tô hoặc pin k

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH

Nguyễn Bá Thiện, Nguyễn Văn Hậu

GIÁO TRÌNH

(LƯU HÀNH NỘI BỘ)

Quảng Ninh- 2020

Để đáp ứng kịp thời yêu cầu của nhiệm vụ đào tạo, Trường ĐHCN Quảng Ninh tổ chức biên soạn cuốn giáo trình Thực tập Điện ô tô F1 Sách được dùng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô trong nhà trường và làm tài liệu tham khảo cho những người làm công tác kĩ thuật trong ngành ô tô

Giáo trình được nhóm cán bộ giảng dạy thuộc bộ môn Cơ khí Ô tô Trường ĐHCN Quảng Ninh biên soạn,

Trong quá trình biên soạn chúng tôi đã rất cố gắng để cuốn sách đảm bảo được tính khoa học, hiện đại và gắn liền với thực tế về sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất ô tô Nhưng do khả năng có hạn và những hạn chế về thời gian và những điều kiện khách quan khác, cuốn giáo trình chắc chắn sẽ không tránh khỏi những khiếm khuyết.

Chúng tôi mong nhận được ý kiến đóng góp của các bạn đọc và đồng nghiệp để lần tái bản sau được hoàn chỉnh hơn

Nhóm tác giả

1

Chương 1: Thiết bị điện và điện tử sử dụng trên ô tô 1

Bài 1 Các Thiết bị điện 1

Bài 2 Các Thiết bị điện tử 10

Chương 2: Hệ thống khởi động 23

Bài 1 Ắc quy khởi động 23

Bài 2 Cấu trúc máy phát điện 55

Bài 3 Điện áp chỉnh lưu bởi máy phát 60

Bài 4 Hoạt động của bộ tiết chế 62

Bài 5 Kiểm tra và sửa chữa máy phát 72

Chương 4 Hệ thống đánh lửa 75

Bài 2 Cấu tạo hệ thống đánh lửa 79

Bài 3 Hoạt động của các hệ thống đánh lửa 83

Bài 4 Kiểm tra hệ thống đánh lửa 88

Chương 5: Hệ thống mã hóa khóa động cơ và chống trộm 89

Bài 1 Hệ thống mã hóa khoá động cơ 89

Chương 1

THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ

Bài 1 CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN

1 Khái quát về điện

Các thiết bị điện được sử dụng trong nhiều hệ thống của ô tô và có các chức năng khác nhau

1.1 Các chức năng của điện

Một lực từ được tạo ra khi điện đi qua một dây dẫn hoặc

cuộn dây, như cuộn dây đánh lửa, máy phát điện, kim phun

Mọi chất đều có các nguyên tử, các nguyên tử gồm có hạt

nhân và các điện tử Một nguyên tử kim loại có các điện tử tự

do Các điện tử tự do là các điện tử có thể chuyển động tự do từ các nguyên tử

Việc truyền các nguyên tử tự do này trong các nguyên tử kim loại sẽ tạo ra điện Do đó điện chạy qua một mạch điện là sự di chuyển của các điện tử trong một dây dẫn Khi đặt một điện áp vào cả 2 đầu của một dây dẫn kim loại, các điện tử chạy từ cực

âm đến cực dương Chiều chuyển động của dòng

điện tử ngược chiều với chiều của dòng điện

1.2 Ba yếu tố của điện

Điện bao gồm ba yếu tố cơ bản:

- Dòng điện

Đây là dòng chảy qua một mạch điện

Đơn vị : A (Ampe)

- Điện áp

Đây là lực điện động làm dòng điện chạy qua một

mạch điện Điện áp càng cao thì lượng dòng điện

càng lớn sẽ chảy qua mạch điện này

Mối quan hệ giữa dòng điện, điện áp và điện trở có

thể biểu diễn bằng định luật Ohm

Công suất được tính theo công thức sau:

P = U.I

Hình 1 Các thiết bị điện

Hình 2 Dòng điện trong dây dẫn

- P: Công suất, đơn vị : W

1.4 Dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều

Một dòng điện có chiều không thay đổi với một biên độ không thay đổi được gọi là dòng điện một chiều Mặt khác, một dòng điện thay đổi chiều và có biên độ thay đổi được gọi là dòng điện xoay chiều

Hình 3 Dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều

- Dòng điện một chiều (DC)

Đây là loại dòng điện chạy theo chiều không thay đổi, từ cực dương đến cực âm, như trong ắc quy của

ô tô hoặc pin khô

- Dòng điện xoay chiều (AC)

Đây là loại dòng điện đổi chiều theo các chu kỳ đều đặn Điện tại các ổ cắm trong nhà hoặc nguồn điện

3 pha công nghiệp được sử dụng trong các nhà máy là một số ví dụ

2 Điện trở

Điện trở sử dụng trên ô tô có nhiều dạng khác nhau Một điện trở khá thông dụng trong kỹ thuật điện

tử cũng như trong ô tô là điện trở than Điện trở than gồm hỗn hợp bột than và các chất khác được pha trộn theo tỉ lệ khác nhau nên có trị số điện trở khác nhau Bên ngoài điện trở được bọc bằng lớp cách điện Trị số của điện trở được ký hiệu bằng các vòng màu

Hình dáng của điện trở than và các vòng màu như Hình 4

Trong trường hợp đặc biệt, nếu không có vòng số 4 (loại điện trở có 3 vòng màu) thì sai số là 20% Cách đọc:

Đọc từ trái sang phải Vạch đầu tiên và vạch thứ hai biểu thị giá trị thực của điện trở, vạch thứ ba biểu thị thang nhân 10x(với x là giá trị tương ứng với giá trị của màu), vạch thứ tư là dung sai của điện trở

Lưu ý khi mua điện trở:

Người ta không thể chế tạo điện trở có đủ tất cả trị số từ nhỏ nhất đến lớn nhất mà chỉ chế tạo các điện trở có trị số theo tiêu chuẩn với vòng màu số một và vòng màu số hai có giá trị như sau:

Ví dụ: Có các điện trở: 1  ; 10  ; 100  ; 1K 

1,5 ; 15 ; 150 ; 1,5K

4,7 ; 47 ; 470 ; 4,7K

Bảng qui ước về các vạch màu của điện trở:

Hình 4 Vạch màu của điện trở

Bảng 2 Giá trị của các vạch màu

Đối với điện trở có 5 vòng màu, cách đọc tương tự như điện trở 4 vòng màu, chỉ khác là 3 vòng màu đầu tiên chỉ 3 số, vòng 4 chỉ số bội, vòng 5 là sai số

Điện trở nhiệt:(Thermistor) Là loại điện trở nhiệt có trị số thay đổi theo nhiệt độ Nhiệt trở thường

dùng để ổn định nhiệt cho các tầng khuyếch đại công suất hay làm linh kiện cảm biến trong các hệ thống điều khiển tự động theo nhiệt độ

Hình 5 Nhiệt điện trở

Có hai loại nhiệt trở:

- Điện trở nhiệt có hệ số nhiệt điện trở âm là loại nhiệt điện trở khi nhận nhiệt độ cao hơn thì trị số điện trở giảm xuống và ngược lại

- Điện trở nhiệt có hệ số nhiệt điện trở dương là loại nhiệt điện trở khi nhận được nhiệt độ cao hơn thì trị số điện trở tăng lên

Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm là một loại bán dẫn có điện trở thay đổi theo các biến đổi về nhiệt độ Nói khác đi, nhiệt điện trở có thể xác định nhiệt độ bằng cách dò điện trở

Ví dụ về ứng dụng:

Trong các xe ô tô, các nhiệt điện trở được sử dụng trong cảm biến

nhiệt độ nước và cảm biến nhiệt độ không khí nạp, v.v

Hình 7 Phần tử áp điện

3 Tụ điện

Một tụ điện có các điện cực, gồm có 2 tấm kim loại hoặc

các màng kim loại đối diện với nhau Chất cách điện (hoặc

chất điện môi), có thể làm bằng các chất cách điện khác

nhau, được đặt giữa các điện cực Trong sơ đồ này, không

khí có tác dụng như chất cách điện

Khi đặt điện áp vào cả 2 điện cực bằng cách nối các cực âm

và dương của một ắc quy, các điện cực sẽ tích điện dương

và âm Khi các điện cực của một tụ điện tích điện bị đoản

mạch, sẽ có một dòng điện tức thời chạy từ bản cực (+) đến

bản cực (-) làm trung hòa tụ điện Vì vậy tụ điện này được

phóng điện Ngoài chức năng tích điện mô tả trên đây, một

đặc điểm đáng kể của một tụ điện là nó ngăn không cho

dòng điện một chiều chạy qua

Một số mạch điện sử dụng chức năng tích điện của tụ điện như:

Mạch điều chỉnh đối với nguồn điện, một dòng điện dự phòng cho bộ vi xử lí, một mạch định thời sử dụng lượng thời gian cần thiết để nạp và phóng điện cho tụ điện, mạch dùng tụ để ngăn dòng điện một chiều, các bộ lọc để trích hoặc loại bỏ các thành phần cụ thể của tần số Bằng cách dùng các đặc điểm này, các tụ điện được sử dụng trong các mạch điện của ô tô cho nhiều mục đích, chẳng hạn như để loại trừ nhiễu hoặc thay thế cho nguồn điện hoặc một công tắc

Các đặc điểm tích điện của tụ điện

Khi đặt một điện áp của dòng điện một chiều vào tụ điện đã phóng điện hoàn toàn, dòng điện sẽ bắt đầu chạy ở một tốc độ nhanh Sau khi tụ điện bắt đầu tích điện, dòng điện sẽ giảm xuống Cuối cùng, khi dung lượng tĩnh điện (khả năng tích điện của tụ điện) của tụ điện đã đạt được, dòng điện sẽ dừng chạy Điện áp của tụ điện ở thời điểm này bằng điện áp đặt

Hình 6 Cảm biến nhiệt độ

nước làm mát

Hình 8 Tụ điện

4 Công tắc, cầu chì và relay

4.1 Công tắc

Công tắc là một thiết bị đóng ngắt dòng điện do con người tác động Do yêu cầu về thẩm mỹ và không gian lắp đặt nên kích thước công tắc ngày càng nhỏ gọn hơn Công tắc cũng có nhiều loại khác nhau tùy thuộc vào công dụng của nó

- Công tắc xoay

Hình 10 Công tắc xoay

- C ông tắc ấn, công tắc bập bênh

- Công tắc cần, công tắc phát hiện nhiệt độ

Hình 9 Hoạt động phóng nạp của tụ điện

- Công tắc phát hiện dòng điện, công tắc vận hành bằng sự thay đổi mức dầu

Hình 14 Công tắc phát hiện dòng điện Hình 14 Công tắc phát hiện mức dầu

4.2 Cầu chì

Một dải kim loại mỏng sẽ bị cháy khi dòng điện quá lớn chạy qua nó, bằng cách này sẽ ngắt dòng điện

và bảo vệ mạch điện khỏi bị hư hỏng

Cầu chì dòng cao là một dây có chiều dày lớn được đặt trong các

mạch điện cường độ dòng điện cao có thể cháy khi quá tải, bằng

cách này sẽ bảo vệ mạch điện

4.2 Relay

Nếu mạch điện của các thiết bị đòi hỏi cường độ dòng điện cao

gồm có một nguồn điện, một công tắc và một bóng đèn được

mắc nối tiếp, công tắc và bộ dây điện phải có công suất cao để có

thể chịu được cường độ dòng điện cao Tuy nhiên, chúng ta có

thể sử dụng một relay để giảm dòng qua công tắc Công tắc điều

khiển relay, còn relay thì điều khiển dòng lớn qua thiết bị điện

Sơ đồ ở Hình 15 mô tả cơ chế làm việc của một relay Khi đóng

công tắc, dòng điện chạy giữa các điểm 1 và 2, do đó từ hóa cuộn dây Lực từ của cuộn dây hút tiếp điểm di động giữa các điểm 3 và 4 Do đó, các điểm 3 và 4 đóng lại và để dòng điện chạy vào bóng đèn Vì vậy qua việc sử dụng một relay, công tắc và dây dẫn đến công tắc có thể có công suất thấp

Hình 17 Mạch điện điều khiển

Loại này thường đóng, và chỉ mở khi cuộn dây được cấp điện (C) trong sơ đồ này

- Loại 2 tiếp điểm:

Loại này chuyển mạch giữa hai tiếp điểm, tùy theo trạng thái của cuộn dây (D) trong sơ đồ này

Hình 16 Các loại cầu chì

Như vậy, khi dây dẫn được dịch chuyển giữa các cực từ, dây dẫn sẽ đi qua và cắt từ thông, sinh ra một dòng điện Vì vậy, nếu dịch chuyển dây dẫn song song với từ thông, sẽ không sinh ra dòng điện

Hiện tượng sinh ra dòng điện này được gọi là cảm ứng điện từ, và dòng điện chạy qua dây dẫn được

gọi là dòng cảm ứng

Hình 19 Cảm ứng điện từ Hình 20 Quy tắc bàn tay phải

Dòng cảm ứng này được tạo ra bởi sức điện động do kết quả của cảm ứng điện từ Do đó sức điện

động này được gọi là sức điện động cảm ứng

Chiều dòng điện

Hình 18 cho thấy mối quan hệ giữa chiều của từ trường, chiều của dòng điện cảm ứng, và chiều di chuyển của dây dẫn Mối quan hệ này được gọi là quy tắc bàn tay phải của Fleming

5 2 Nguyên lí về máy phát điện

Đại lượng và chiều của sức điện động cảm ứng được tạo ra bằng cách quay một cuộn dây sẽ thay đổi

theo vị trí của cuộn dây này

Trong sơ đồ (1) ở Hình 18, dòng điện chạy từ chổi than A đến bóng đèn Trong sơ đồ (2), nguồn điện của dòng ngưng lại Trong sơ đồ (3) dòng điện chạy từ chổi than B đến bóng đèn

Do đó dòng điện được tạo ra bởi thiết bị này là dòng điện xoay chiều Do đó thiết bị này được gọi là

máy phát điện xoay chiều

(B)

(D)

Hình 21 Nguyên lý máy phát điện xoay chiều

Chuyển động của một nam châm ra và vào một cuộn dây sẽ tạo ra sức điện động trong cuộn dây đó Sức điện động này được tạo ra bất kể là có dòng điện chạy trong cuộn dây hay không

Do đó, các thay đổi của từ thông sinh ra dòng điện hoặc đóng ngắt dòng điện qua cuộn dây này làm cho cuộn dây đó sinh ra sức điện động Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng tự cảm

Hiệu ứng cảm ứng tương hỗ

Hai cuộn dây được bố trí như trong sơ đồ Khi dòng điện chạy qua một cuộn dây (cuộn dây sơ cấp) bị thay đổi, một sức điện động sẽ được tạo ra trong cuộn dây kia (cuộn dây thứ cấp) theo chiều ngăn không cho từ thông ở cuộn dây sơ cấp thay đổi Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng cảm ứng tương

hỗ

Một bô bin sử dụng hiệu ứng này Bô bin có chứa cuộn dây đánh lửa của ô tô để tạo ra điện áp cao đặt

vào bugi Khi duy trì một dòng điện không đổi qua cuộn dây sơ cấp thì không có sức điện động nào được tạo ra trên cuộn thứ cấp Khi dòng điện sơ cấp bị ngắt bằng cách xoay công tắc từ vị trí ON (mở) đến OFF (ngắt), từ thông được tạo ra bởi dòng điện sơ cấp ngắt đột ngột Do đó một sức điện động sẽ được tạo ra trong cuộn dây thứ cấp theo chiều sẽ ngăn từ thông không bị khử đi

Hình 23 Hiệu ứng cảm ứng tương hỗ

Một bô bin sẽ cho phép dòng điện chạy vào cuộn sơ cấp, và khi dòng điện này bị ngắt, điện áp cao được tạo ra trên cuộn thứ cấp thông qua hiệu ứng tự cảm tương hỗ

Sức điện động tự cảm được tạo ra bởi thiết bị này sẽ thay đổi theo các điều kiện sau đây:

- Thay đổi tốc độ của từ thông:

Một thay đổi xuất hiện trong một thời gian ngắn sẽ tạo ra một sức điện động lớn hơn

- Lượng từ thông:

Lượng từ thông thay đổi càng lớn, sức điện động càng lớn

- Số vòng dây của cuộn dây thứ cấp: Với cùng mức thay đổi về từ thông, số vòng dây càng lớn thì sức điện động càng lớn

Do đó để sinh ra một điện áp thứ cấp cao, dòng điện chạy vào cuộn sơ cấp phải càng lớn càng tốt, và sau đó dòng điện này cần được ngắt đột ngột

6 Đồng hồ đo điện

Có thể sử dùng đồng hồ đo điện để

đo dòng, điện áp và điện trở của

một mạch điện, cũng như để kiểm

tra thông mạch của một mạch điện

và thử các diode

6 1 Chọn phạm vi đo

Khi cần đo một đại lượng nào đó:

điện trở, điện áp xoay chiều, một

chiều, phải chọn thang đo thích

hợp để đảm bảo giá trị đo chính

xác và tránh hư hỏng cho đồng hồ

6 2 Đo điện áp của dòng điện

xoay chiều

Mục đích:

Để đo điện áp của các đường dây

cung cấp điện ở hộ gia đình hoặc

nhà máy, các mạch điện có điện áp

xoay chiều, và các điện áp đầu ra

của máy biến áp công suất

Phương pháp đo:

Đặt công tắc chọn chức năng vào

phạm vi đo điện áp của dòng xoay

chiều và nối các đầu dây thử Các cực của đầu dò có thể thay thế lẫn nhau

Hình 25 Đo điện áp xoay chiều Hình 26 Đo điện áp dòng một chiều

6 3 Đo điện áp của dòng một chiều

Đặt công tắc chọn chức năng vào phạm vi đo điện áp của dòng điện một chiều Đặt đầu đo âm, màu đen vào mát, đầu đo dương, màu đỏ vào khu vực được thử, và đọc giá trị đo

6 5 Kiểm tra thông mạch

Nếu diode có thông mạch ở cả 2 chiều, thì nó đã bị đoản mạch Nếu nó không thông mạch cả 2 chiều, thì nó bị hở mạch

6 7 Đo cường độ của dòng điện một chiều

Bài 2 CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ

Các điện tử cực kỳ nhỏ, là các hạt tích điện âm chuyển động quanh một hạt nhân Các proton trong hạt nhân này tích điện dương Điện tử học là khoa học hoặc công nghệ đề cập đến các chức năng của điện

tử, cũng như việc phát triển và ứng dụng của các bộ phận, các mạch, và các thiết bị liên quan đến công nghệ này (Các transistor, diode, IC (các mạch tích hợp) và các bộ vi xử lý là một số ví dụ về các ứng

dụng) Các IC và các bộ vi xử lý gồm các transistor và các diode Các thiết bị điện tử này đã thay thế nhiều thiết bị cơ khí trong quá khứ Các thiết bị điện tử được thiết kế có nhiều chức năng hơn và nhỏ gọn hơn các thiết bị cơ khí

Các đặc tính của chất bán dẫn:

- Khi nhiệt độ của nó tăng lên, điện trở của nó giảm xuống

- Tính dẫn điện của nó tăng lên khi được trộn với các chất khác

- Điện trở của nó thay đổi khi có tác dụng của ánh sáng, từ tính hoặc các ứng suất cơ học

- Nó phát sáng khi đặt điện áp vào, v.v

Có thể chia các chất bán dẫn thành hai loại: Loại N và loại P

Hình 31 Chất bán dẫn loại N và loại P

- Các chất bán dẫn loại N: Một chất bán dẫn loại N gồm có một chất nền là silic (Si) hoặc germani

(Ge), đã được pha trộn với một lượng nhỏ asen (As) hoặc phốtpho (P) để cung cấp cho nó nhiều điện

tử tự do, có thể chuyển động dễ dàng qua silic hoặc germani để tạo ra dòng điện Chữ "n" của chất bán dẫn loại n có nghĩa là "âm"

- Các chất bán dẫn loại P: Mặt khác, một chất bán dẫn loại p gồm có một chất nền là silic (Si) hoặc

germani (Ge) đã được pha trộn với gali (Ga) hoặc Indi (In) để tạo ra "các lỗ", có thể coi là các điện tử

"khuyết" và vì các tích điện dương chạy theo chiều ngược với các điện tử tự do Chữ "p" của chất bán dẫn loại P có nghĩa là "dương"

Hình 23 cho thấy dòng điện chạy qua một diode như thế nào

- Khi cực dương (+) của ắc quy được nối với phía P và cực âm (-)

nối với phía N, các lỗ dương của chất bán dẫn loại P và cực dương

của ắc quy đẩy lẫn nhau Và các điện tử tự do của chất bán dẫn loại

N và cực âm của ắcquy đẩy lẫn nhau, vì vậy đẩy chúng về khu vực

nối p-n Do đó các điện tử tự do và các lỗ dương này hút lẫn nhau,

như vậy làm cho dòng điện chạy qua khu vực nối p-n

- Khi đảo ngược các cực ở ắcquy, các lỗ dương của chất bán dẫn loại

p và cực âm của ắcquy hút lẫn nhau, và các điện tử tự do của chất bán dẫn loại n và cực dương của ắc quy hút lẫn nhau, vì thế kéo xa khỏi khu vực nối p-n Kết quả là, một lớp không chứa các điện tử tự do hoặc các lỗ dương được tạo nên ở khu vực nối p-n, vì vậy ngăn chặn dòng điện chạy qua

2.1 Diode thường

Diode thường làm cho dòng điện chỉ chạy theo một chiều: từ phía p sang phía n Cần có một điện áp tối thiểu để dòng điện chạy từ phía p sang phía n

- Diode silic (A) : khoảng 0,7V

- Diode germani (B) : khoảng 0,3V

Hình 33 Diode thường

Dòng điện này sẽ không chạy nếu một điện áp được đặt vào chiều ngược lại (từ phía N sang phía

P) Mặc dù một dòng điện cực nhỏ chạy thực tế, gọi là dòng điện rò ngược chiều, nó được xử lý như không chạy vì nó không tác động đến hoạt động của mạch thực Tuy nhiên nếu điện áp rò ngược chiều này được tăng lên đầy đủ, cường độ của dòng điện cho phép đi qua bởi diode sẽ tăng lên đột ngột Hiện tượng này được gọi là đánh thủng diode, và điện áp này được gọi là điện áp đánh thủng

Chức năng chỉnh lưu:

- Điện áp chỉnh lưu bán kỳ:

Điện áp từ máy phát AC được đặt vào một diode

Vì điện áp được ở đoạn (a), (b) được đặt vào diode theo chiều thuận, dòng điện sẽ chạy qua diode này Tuy nhiên, điện áp được đọan (b), (c) được đặt vào diode này theo chiều ngược, nên dòng điện không được phép đi qua diode này Vì chỉ có một nửa dòng điện do máy phát sinh ra được phép đi qua diode này

Hình 32 Hoạt động của diode

Hình 34 Hoạt động chỉnh lưu

- Chỉnh lưu toàn kỳ:

Khi cực A của máy phát là dương, cực B là âm, và dòng điện

chạy như thể hiện ở sơ đồ trên của hình minh họa (2) Khi sự

phân cực của các đầu này ngược lại, dòng điện chạy như thể

hiện ở sơ đồ dưới của hình minh họa (2) Điều này có nghĩa

là dòng điện ra luôn luôn chỉ chạy về một chiều qua điện trở

R

Ví dụ về ứng dụng:

Các diode nắn dòng thường được sử dụng nhcác bộ chỉnh lu

cho các máy phát điện xoay chiều

cũng có thể cho dòng điện ngược đi qua trong một số trường hợp

2.2.2 Các đặc điểm

Hình 37 Hoạt động của diode Zenner

Dòng điện chạy theo chiều thuận từ phía p sang phía n qua một diode Zener như một diode thường Một dòng điện chạy theo chiều ngược lại khi điện áp đặt vào hai đầu Zenner lớn hơn điện áp hoạt động của nó Điều này được gọi là điện áp Zener, nó giữ nguyên không thay đổi trong thực tế, bất

kể cường độ của dòng điện như thế nào Một diode Zener có thể ấn định với các điện áp hoạt động khác nhau tuỳ theo sự áp dụng hoặc mục đích của nó

2.2.3 Ví dụ về ứng dụng

Các diode Zener được sử dụng cho các mục

đích khác nhau, quan trọng nhất là được sử dụng

trong bộ tiết chế cho máy phát điện xoay chiều

Điện áp ra được điều chỉnh thường xuyên, bằng

cách gắn diode Zener vào một mạch điện

2.3 LED (Diode phát sáng)

2.3.1 Mô tả

LED là một diode liên kết p-n cũng giống như

diode thường Nó phát sáng khi một dòng điện

đi qua theo một chiều thuận, các LED có thể

phát sáng với các màu khác nhau như màu đỏ,

vàng và xanh lục

2.3.2 Các đặc điểm

Các LED có các đặc điểm sau:

- Phát nhiệt ít hơn và có tuổi thọ dài hơn các bóng điện thường

- Phát ánh sáng tốt với mức tiêu thụ điện thấp

- Phản ứng với điện áp thấp (tốc độ phản ứng nhanh)

- Khuyếch đại

- Chuyển mạch

3.1.2 Hoạt động cơ bản

Trong một transistor NPN khi dòng điện IBchạy từ B tới E, dòng điện Ic chạy từ C đến E

Trong transistor PNP khi dòng điện IBchạy từ E (cực phát) đến B (cực gốc), dòng điện Ic chạy từ E

đến C Dòng điện IB được gọi là dòng cực gốc, và dòng điện Ic được gọi là dòng cực góp Do đó, dòng điện Ic sẽ chạy khi có dòng điện IB

được sử dụng như một công tắc

3.1.4 Khuyếch đại tín hiệu

Trong phạm vi "A" của đồ thị này, dòng cực góp lớn gấp 10 đến 1000 lần dòng cực gốc Do đó,

sử dụng cực nền làm tín hiệu vào (IB) thì tín hiệu ra ở cực góp (IC) được khuếch đại lên

3.1.5 Chức năng chuyển mạch

Trong một transistor, dòng cực góp (Ic) sẽ chạy khi có dòng điện cực gốc (IB) Do đó dòng điện cực gốc có thể bật mở “ON” và ngắt “OFF” bằng cách bật mở và ngắt dòng điện cực gốc (IB) Đặc điểm này của transistor có thể được sử dụng như

một công tắc

3.1.6 Ví dụ về ứng dụng

Các transistor được sử dụng trong rất nhiều

mạch Không có sự khác nhau về chức năng giữa

các transistor NPN và PNP

3.2 Transistor quang

3.2.1 Các đặc điểm

Khi transistor quang nhận ánh sáng trong khi

điện (+) được đặt vào cực góp và cực phát của nó

được nối mát, một dòng điện sẽ chạy qua mạch

này Cường độ của dòng chạy qua mạch sẽ thay

đổi theo lượng ánh sáng chiếu trên transistor

quang này Do đó, ánh sáng chiếu trên transistor

này có cùng chức năng của dòng điện cực gốc của một transistor thường

Hình 44 Ứng dụng Transistor

- Vì nhiều yếu tố có thể được gắn lên một chíp silic đơn, các đầu nối tiếp xúc có thể được giảm đi đáng

kể, dẫn đến giảm các hư hỏng

- Chúng nhỏ hơn và nhẹ hơn nhiều

- Chi phí sản xuất thấp hơn nhiều

Một IC chứa rất nhiều các phần tử, từ 1000 đến 100.000, được gọi là một LSI (Tích hợp quy mô lớn) Một IC chứa hơn 100.000 phần tử được gọi là VLSI (Tích hợp quy mô rất lớn)

5 Các tín hiệu tương tự và số hoá

Các tín hiệu điện có thể chia thành 2 loại: tương

tự và số

5 1 Tín hiệu tương tự

Các tín hiệu tương tự thay đổi liên tục và thông

suốt theo thời gian

Vì vậy, đặc điểm chung của tín hiệu tương tự là

ở chỗ đầu ra của nó thay đổi theo tỷ lệ với đầu

vào của nó

5 2 Tín hiệu số

Các tín hiệu số thay đổi (Mở “ON” và

Ngắt “OFF”) từng lúc theo thời gian Đặc tính

chung của một mạch số là ở chỗ đầu ra của nó

thay đổi đột ngột khi đầu vào của nó tăng lên tới

mức nào đó Chẳng hạn như, khi đầu vào tăng

từ 0V đến 5V, đầu ra vẫn ở 0V cho đến khi đầu

vào đạt tới 5V Tuy nhiên đầu ra này đột ngột

nhảy lên 5V ngay khi đầu vào đạt tới 5V Mở và

Ngắt chỉ ra một tín hiệu đang được chuyển đi

hay không Bình thường, Mở được thể hiện là 1

và Ngắt là 0 Khi một điện áp được sử dụng như

một tín hiệu đầu vào thì cần phải lấy một điện

áp nào đó làm chuẩn Sau đó, mọi điện áp trên

điện áp chuẩn này là các tín hiệu 1, và dưới điện

áp chuẩn là các tín hiệu 0 Chẳng hạn như, nếu

đạt điện áp chuẩn là 5V, thì máy tính sẽ xác

định rằng các tín hiệu 9V, 7V và 6V là 1, và các tín hiệu này thể hiện một tín hiệu đầu vào Mặt khác các tín hiệu 2V và 0V sẽ được coi là "0" và không có tín hiệu đầu vào nào sẽ được coi là tồn tại

Một cổng NOT có đầu ra là một tín hiệu ngược với tín hiệu đầu vào Khi một điện áp được đặt lên cực vào A, không có điện áp nào được truyền ở cực ra Y

Một mạch điện có cùng chức năng như cổng NOT: Khi công tắc A đóng lại (ON), nó mở (OFF) các điểm tiếp xúc trong relay, làm cho đèn tắt

6 5 Cổng AND

Trong một cổng AND, đầu ra sẽ là 1 khi mọi tín hiệu vào là 1 Sẽ có một điện áp ở đầu ra Y khi điện

áp được đặt vào cả hai đầu vào A và B

Hình 56 Cổng AND

Hình 57 Hoạt động cổng AND

Một mạch điện có cùng chức năng như cổng AND: Đèn sẽ không sáng lên trừ khi cả hai công tắc A

và B được đóng lại (ON)

6 7 Bộ so

Một bộ so sẽ đối chiếu điện áp của đầu vào dương (+) với đầu vào âm (-) Nếu điện áp của đầu vào dương A cao hơn điện áp của đầu vào âm B, đầu ra Y sẽ là 1 Nếu điện áp của đầu vào dương A thấp hơn điện áp của đầu vào âm B, đầu ra Y sẽ là 0

Hình 59 Bộ so

7 Máy vi tính

7 1 Mô tả và cấu tạo

Máy vi tính nhận được các tín hiệu từ các thiết bị đầu vào, xử lý các tín hiệu đó và điều khiển các thiết

bị đầu ra Một máy vi tính được gọi là bộ ECU (bộ điều khiển điện tử) Trong các hệ thống chung trên

xe, các bộ phận đầu vào là các cảm biến, và các bộ phận đầu ra là các bộ chấp hành

Bộ nhớ gồm có các mạch điện để lưu giữ các chương trình điều hành hoặc các dữ liệu được trao đổi

Có hai loại bộ nhớ: ROM (bộ nhớ chỉ đọc), và RAM (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên) Bộ nhớ ROM không thể thay đổi hoặc xóa đi Vì vậy, các dữ liệu được lưu giữ sẽ không mất đi dù là nguồn điện bị ngắt Vì vậy bộ nhớ ROM được sử dụng để lu giữ các chương trình không cần phải thay đổi hoặc xóa

đi Bộ nhớ RAM là một loại bộ nhớ, trong đó các dữ liệu có thể được thay đổi hoặc xóa đi Bất cứ dữ liệu nào đã được lưu giữ sẽ mất đi khi nguồn điện bị cắt Vì vậy bộ nhớ RAM được sử dụng để lưu giữ các dữ liệu có thể được thay đổi hoặc xóa đi thông qua các phép tính do bộ CPU thực hiện

- CPU :

Bộ CPU này là trung tâm chức năng của một máy tính, nó gồm có một cơ cấu điều khiển và một bộ phận tính toán Nó thực hiện các lệnh do một chương trình ra lệnh theo các tín hiệu từ các cơ cấu đầu vào, và điều khiển các thiết bị đầu ra

- Giao diện I/O:

Một giao diện I/O biến đổi các dữ liệu từ các thiết bị đầu vào thành các tín hiệu có thể được bộ CPU và

bộ nhớ nhận dạng Ngoài ra, nó còn biến đổi các dữ liệu do bộ CPU xử lý thành các tín hiệu có thể được các thiết bị đầu ra nhận dạng Vì các dữ liệu truyền các tốc độ của các thiết bị I/O, CPU, và các

bộ phận của bộ nhớ khác nhau, một trong các chức năng của giao diện I/O dùng để điều chỉnh các tốc

độ đó

Chương 2: HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG

Bài 1: ACCU KHỞI ĐỘNG

1 Khái quát về accu

1.1Cơng dụng accu

Accu trong ơ tơ thường được gọi là accu khởi động để

phân biệt với loại accu sử dụng ở các lĩnh vực khác Accu

khởi động trong hệ thống điện thực hiện chức năng của một

thiết bị chuyển đổi hĩa năng thành điện năng và ngược lại

Đa số accu khởi động là loại accu chì – axit Đặc điểm của

loại accu nêu trên là cĩ thể tạo ra dịng điện cĩ cường độ lớn,

trong khoảng thời gian ngắn (510s), cĩ khả năng cung cấp

dịng điện lớn (200800A) mà độ sụt thế bên trong nhỏ, thích

hợp để cung cấp điện cho máy khởi động để khởi động động

cơ

Accu khởi động cịn cung cấp điện cho các tải điện quan

trọng khác trong hệ thống điện, cung cấp từng phần hoặc

tồn bộ trong trường hợp động cơ chưa làm việc hoặc đã làm

việc mà máy phát điện chưa phát đủ cơng suất (động cơ đang

làm việc ở chế độ số vịng quay thấp): cung cấp điện cho đèn đậu (parking lights), radio cassette, CD, các bộ nhớ (đồng hồ, hộp điều khiển…), hệ thống báo động…

Ngồi ra, accu cịn đĩng vai trị bộ lọc và ổn định điện thế trong hệ thống điện ơ tơ khi điện áp

máy phát dao động

Điện áp cung cấp của accu là 6V, 12V hoặc 24V Điện áp accu thường là 12V đối với xe du lịch hoặc 24V cho xe tải Muốn điện áp cao hơn ta đấu

nối tiếp các accu 12V lại với nhau

Accu cung cấp điện khi:

 Động cơ ngừng hoạt động: Điện từ bình

accu được sử dụng để chiếu sáng, dùng cho

các thiết bị điện phụ, hoặc là các thiết bị

điện khác khi động cơ khơng hoạt động

 Động cơ khởi động: Điện từ bình accu được

dùng cho máy khởi động và cung cấp dịng

điện cho hệ thống đánh lửa trong suốt thời

gian động cơ đang khởi động Việc khởi

động xe là chức năng quan trọng nhất của

1.2 Phân loại accu

Trên ơtơ cĩ thể sử dụng hai loại accu để khởi động: accu axit và accu kiềm Nhưng thơng dụng nhất từ trước đến nay vẫn là accu axit, vì so với accu kiềm nĩ cĩ sức điện động của mỗi cặp bản cực cao hơn, cĩ điện trở trong nhỏ và đảm bảo chế độ khởi động tốt, mặc dù accu kiềm cũng cĩ khá nhiều

ưu điểm

2 Cấu tạo accu

Hình 1 Accu khởi động

Hình 2 Accu và hệ thống điện

Một bình accu trên ô tô bao gồm một dung dịch acid sunfuric loãng và các bản cực âm, dương Khi các bản cực được làm từ chì hoặc vật liệu có nguồn gốc từ chì thì nó được gọi là accu chì-acid Một bình accu được chia thành nhiều ngăn (accu trên ô tô thường có 6 ngăn), mỗi một ngăn có nhiều bản cực, tất cả được nhúng trong dung dịch điện phân

Hình 3 Cấu tạo accu

2.1 Cấu tạo của một ngăn

Cơ sở cho hoạt động của accu là các ngăn của accu Các bản cực âm và bản cực dương được nối riêng rẽ với nhau Các nhóm bản cực âm và bản cực dương này được đặt xen kẽ với nhau và ngăn cách bằng các tấm ngăn có lỗ thông nhỏ Kết hợp với nhau, các bản cực và tấm ngăn tạo nên một ngăn của accu Việc kết nối bản cực theo cách này tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu hoạt tính và chất điện phân Điều đó cho phép cung cấp một lượng điện nhiều hơn Mặt khác dung lượng của bình accu tăng lên vì diện tích bề mặt tăng lên Càng nhiều diện tích bề mặt đồng nghĩa với việc accu cung cấp điện nhiều hơn

Hình 4 Cấu tạo một accu đơn

2.1.1 Bản cực

Bản cực accu được cấu trúc từ một khung sườn làm bằng hợp kim chì có chứa Antimony hay Canxi Khung sườn này là một lưới phẳng, mỏng Lưới tạo nên khung cần thiết để dán vật liệu hoạt tính lên nó, cả ở bản cực âm và bản cực dương Vật liệu hoạt tính được dán lên ở bản cực dương là chì oxide (PbO2) và ở bản cực âm là chì xốp (Pb)

Một tỷ trọng kế được sử dụng để đo tỷ trọng của dung dịch điện phân Chất điện phân trong bình accu đã được nạp điện thì mạnh hơn và nặng hơn chất điện phân trong accu đã phóng điện

Những cẩn trọng khi sử dụng accu:Chất điện phân trong bình accu là hỗn hợp của acid sulfuric và

nước Acid sulfuric thì có tính ăn mòn rất cao và có thể gây thương tích trên da và mắt Luôn luôn mang đồ bảo hộ khi tiếp xúc với bình accu Khi bị dung dịch acid dính vào tay phải rửa ngay bằng nhiều nước, khi văng vào mắt phải rửa bằng nước ngay và khám y tế càng sớm càng tốt Khi nạp accu, khí Hydrogene được giải phóng vì vậy phải tránh xa ngọn lửa và tia lửa điện nếu không có thể gây ra

cháy nổ nghiêm trọng

2.2 Vỏ accu

Vỏ accu giữ các điện cực và các ngăn riêng rẽ của bình accu Nó được chia thành 6 phần hay 6 ngăn Các bản cực được đặt trên các gờ đỡ, giúp cho các bản cực không bị ngắn mạch khi có vật liệu hoạt tính rơi xuống đáy accu Vỏ được làm từ polypropylen, cao su cứng, và plastic Một vài nhà sản xuất làm vỏ accu có thể nhìn xuyên qua để có thể nhìn thấy được mực dung dịch điện phân mà không cần mở nắp accu Đối với loại này thường có hai đường để chỉ mực thấp (lower) và cao (upper) bên ngoài vỏ

Hình 7 Vỏ accu Hình 8 Nắp thông hơi Hình 9.Dãy nắp thông hơi

2.3 Nắp thông hơi

Nắp thông hơi chụp trên các lỗ để thêm dung dịch điện phân Nắp thông hơi được thiết kế để hơi acid ngưng tụ và rơi trở lại accu và cho phép hydrogene bay hơi

Dãy nắp thông hơi:

Hầu hết các accu ngày nay thiết kế một dãy nắp thông hơi để có thể chụp cho nhiều ngăn Dãy nắp thông hơi được thiết kế để hơi acid ngưng tụ và rơi trở lại accu và cho phép hydrogene bay hơi

2.4 Cọc accu

Có 3 loại cọc bình accu được sử dụng, loại đỉnh, loại cạnh và loại L Loại trên đỉnh thông dụng nhất trên ô tô Loại này có cọc được vát xiêng Loại cạnh là loại đặc trưng của hãng General Motors, loại L được dùng trên tàu thuỷ

Hình 10 Cọc accu

Ký hiệu trên cọc accu:

Ký hiệu trên cọc accu để nhận biết cực dương hay âm Thông thường, ký hiệu "+" để chỉ cực dương, "-" để chỉ cực âm Đôi khi, các ký hiệ "POS" và "NEG" cũng được sử dụng để ký hiệu cực dương và cực âm Trên loại accu có cọc là loai đỉnh, đầu của cọc dương thường lớn hơn cực âm, mục đích để dễ phân biệt

3 Hoạt động của accu

3.1 Hoạt động của một ngăn

Hai kim loại không giống nhau đặt trong dung dịch acid sẽ sinh ra hiệu điện thế giữa hai cực Cực dương làm bằng chì oxide PbO2, cực âm làm bằng chì Pb Dung dịch điện phân là hỗn hợp acid sunfuric và nước Chúng tạo nên một phần tử của ngăn

Hình 14 Hoạt động accu Hình 15 Quá trình phóng, nạp Hình 16 Điện áp accu

Accu chứa điện ở dạng hoá năng Thông qua phản ứng hoá học, accu sinh ra và giải phóng điện

vì các nhu cầu của hệ thống điện và các thiết bị điện Khi accu mất đi hoá năng trong quá trình này, accu cần được nạp điện lại bằng máy phát Bằng dòng điện ngược đi qua accu, quá trình hoá học được phục hồi, vì vậy nạp cho bình accu Chu trình phóng nạp được lặp lại liên tục và được gọi là chu trình của accu

Mỗi một ngăn có điện áp xấp xỉ 2.1V không xét đến kích cỡ và số lượng các bản cực Accu trên ô

tô có 6 ngăn nối tiếp với nhau, sinh ra điện áp 12.6 V

3.2 Các quá trình điện hóa trong accu

Trong accu thường xảy ra hai quá trình hóa học thuận nghịch đặc trưng là quá trình nạp và phóng điện, và được thể hiện dưới dạng phương trình sau:

Quá trình ion hóa SO 4 - - , SO 4 - - ,4H + 4OH - Pb ++++

Quá trình tạo dòng Pb ++ - 2 e - Pb ++ +2e

-Chất được tạo ra PbSO 4

4H 2 O -2H 2 O 2H 2 O

PbSO 4

Bảng 1 Quá trình phóng điện

3.3 Thông số accu chì-axit

3.3.1 Sức điện động của accu

Sức điện động của accu phụ thuộc chủ yếu vào sự chênh lệch điện thế giữa hai tấm bản cực khi không có dòng điện ngoài

- Sức điện động trong một ngăn

e a = +

- 

(V)

- Nếu accu có n ngăn E a = n.e a

Sức điện động còn phụ thuộc vào nồng độ dung dịch, trong thực tế có thể xác định theo công thức thực nghiệm:

E 0 = 0,85 + 25 oC

E 0 : sức điện động tĩnh của accu đơn (tính bằng volt)

: nồng độ của dung dịch điện phân được tính bằng (g/cm 3 ) quy về + 25oC

25 oC = đo – 0,0007(25 – t)

t : nhiệt độ dung dịch lúc đo

đo: nồng độ dung dịch lúc đo

3.3.2 Hiệu điện thế của accu

R a- điện trở trong của accu

3.3.3 Điện trở trong accu

R aq = R điện cực + R bản cực + R tấm ngăn + R dung dịch

Điện trở trong accu phụ thuộc chủ yếu vào điện trở của điện cực và dung dịch Pb và PbO 2đều

có độ dẫn điện tốt hơn PbSO 4 Khi nồng độ dung dịch điện phân tăng, sự có mặt của các ion H +và

SO 42-cũng làm giảm điện trở dung dịch Vì vậy điện trở trong của accu tăng khi bị phóng điện và giảm khi nạp Điện trở trong của accu cũng phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường Khi nhiệt độ thấp, các ion sẽ dịch chuyển chậm trong dung dịch nên điện trở tăng

3.3.4 Dung lượng của accu

Lượng điện năng mà accu cung cấp cho phụ tải trong giới hạn phóng điện cho phép được gọi là dung lượng của accu

-Q = I p t p (A.h)

Như vậy dung lượng của accu là đại lượng biến đổi phụ thuộc vào chế độ phóng điện Người ta còn

đưa ra khái niệm dung lượng định mức của accu Q 5 , Q 10 , Q 20mang tính quy ước ứng với một chế độ

phóng điện nhất định như chế độ 5 giờ, 10 giờ, 20 giờ phóng điện ở nhiệt độ +30 o

C

Các yếu tố ảnh hưởng tới dung lượng của accu:

 Khối lượng và diện tích chất tác dụng trên bản cực

 Dung dịch điện phân

 Dòng điện phóng

 Nhiệt độ môi trường

 Thời gian sử dụng

Dung lượng của accu phụ thuộc lớn vào dòng phóng Phóng dòng càng lớn thì dung lượng càng

giảm, tuân theo định luật Peukert

n p

I t p = const

Trong đó:

n là hằng số tùy thuộc vào loại accu (n = 1,4 đối với accu chì)

4 Kiểm tra và bảo dưỡng accu

3.1 Kiểm tra bằng mắt

1 Kiểm tra nứt vỏ và gãy cọc accu Điều đó có thể làm rò rỉ dung dịch điện phân Nếu bị, thay bình accu

2 Kiểm tra đứt cáp hay mối nối và thay thế nếu cần thiết

3 Kiểm tra sự ăn mòn ở cọc accu, chất bẩn và acid trên mặt accu Nếu các cọc bị ăn mòn nghiêm trọng phải sử sụng chổi kim loại

4 Kiểm tra giá giữ accu và siết lại khi cần

5 Kiểm tra mực dung dịch điện phân trong accu Nhìn từ bên ngoài hay mở nắp Thêm vào nước cất khi cần, đừng đổ tràn

6 Kiểm tra dung dịch điện phân có bị mờ hay biến màu không, nguyên nhân là do quá nạp và dao động Thay thế bình accu nếu đúng vậy

Tỉ trọng có nghĩa là khối lượng chính xác Một cái phù kế có thể được sử dụng để so sánh khối lượng chính xác của dung dịch chất điện phân với nước Chất điện phân có nồng độ cao trong một bình accu đã được nạp điện thì nặng hơn chất điện phân có nồng độ thấp trong bình accu đã phóng hết điện Dung dịch chất điện phân là hỗn hợp acide và nước có tỉ trọng là 1.27

Bằng cách đo tỉ trọng của dung dịch chất điện phân có thể cho chúng ta biết được bình accu đang đầy điện, cần phaỉ sạc hay phải thay thế

Sự chênh lệch tỉ trọng của các ngăn:

Sự chên lệch tỉ trọng của các ngăn không vượt quá 0.05 Sự chênh lệch so sánh giữa ngăn cao nhất và ngăn thấp nhất Một bình accu nên bỏ đi nếu sự chên lệch vượt quá 0.05 Trong ví dụ dưới đây, sự chênh lệch tỉ trọng của dung dịch chất điện phân trong ngăn thứ nhất và ngăn thứ và ngăn thứ 5 là 0.07 Nên bình accu cần được thay thế Ngăn thứ 5 đã hỏng

Ngăn 1 Ngăn 2 Ngăn 3 Ngăn 4 Ngăn 5 Ngăn 6

3 Bóp cái bầu hút của phù kế và đưa cái đầu hút vào ngăn gần cực dương nhất

4 Từ từ thả lỏng bầu hút, hút vừa đủ dung dịch điện phân để làm nổi đầu đo bên trong lên

5 Đọc tỉ trọng chỉ trên đầu đo Đảm bảo rằng đầu đo được nổi lên hoàn toàn

6 Ghi lại giá trị rồi thực hiện lặp lại quá trình cho các ngăn còn lại

Qui trình quan sát cửa xem tỉ trọng:

1 Đeo dụng cụ bảo vệ mắt thích hợp

2 Quan sát phù kế lắp trong bình accu

 Điểm quan sát màu xanh: bình accu đã nạp đủ

 Điểm quan sát màu xanh đen: Bình accu cần nạp

 Điểm quan sát màu vàng nhạt: bình accu hỏng, cần thay thế

Hình 18 Đo tỷ trọng

3.2.2 Kiểm tra điện áp hở mạch

Dùng một đồng hồ số để kiểm tra điện áp bình accu khi hở mạch Đồng hồ kim không chính xác và không thể dùng

Hình 19 Kiểm tra điện áp hở mạch

1 Bật đèn đầu lên pha trong vài phút để loại bỏ nạp bề mặt

2 Tắt đèn đầu và nối đồng hồ qua hai cực của bình accu

3 Đọc giá trị điện áp Một bình accu được nạp đầy có giá trị 12.6 V Ngược lại một bình accu đã hỏng điện áp là 12V

3.3 Kiểm tra khả năng chịu tải nặng của accu

Khi kiểm tra tình trạng sạc của bình accu, không cho chúng ta biết được khả năng cung cấp dòng khi khởi động động cơ Kiểm tra khả năng chịu tải nặng của accu cho chúng ta biết khả năng phân phối dòng điện của accu

Trước khi kiểm tra tải nặng phải xác định dung lượng bình accu Dung lượng bình accu ghi trên nhãn bình Nó có thể biểu diễn bằng CCA (Cold Cranking Amps) hay AH (Amp-Hour)

1 Lắp đặt bộ thử tải

2 Tăng tải lên bằng núm điều khiển đến khoảng gấp 3 lần AH

hay một nửa CCA

3 Duy trì tải không quá 15s, ghi nhận giá trị điện áp

4 Nếu điện áp đọc được là

 9.6V hay cao hơn, bình accu còn tốt

 9.5V hay thấp hơn, bình accu có khiếm khuyết và

cần thay thế

3.4 Kiểm tra rò điện

3.4.1 Dòng kí sinh

Dòng kí sinh là những dòng nhỏ cần thiết để hoạt động các

thiết bị điện khác nhau giống như đồng hồ, bộ nhớ máy tính, cảnh

báo mà nó tiếp tục hoạt động khi xe đã ngừng, công tắc máy đã

đóng Tất cả các xe ngày nay đều có dòng kí sinh nó sẽ làm cạn

bình accu nếu không chạy xe và sạc định kì Vấn đề nảy sinh khi

dòng kí sinh vượt quá 35mA

Dòng rò không mong muốn là nguyên nhân tại vì sao bình

accu tiếp tục phóng điện Dòng rò không mong muốn có thể là

dòng kí sinh quá mức cho phép hay mặt trên của bình accu bị ẩm

và ô xy hóa quá mức, nó có thể sinh ra một đường dẫn giữa hai

cực, gây ra dòng rò, thường là lớn hơn 0.5 V cho một bình tự

phóng điện Nó gọi là dòng rò nắp bình

3.4.2 Kiểm tra dòng rò:

Để kiểm tra dòng kí sinh quá mức hay tải kí sinh người ta

dùng ampe kế Đảm bảo rằng tất cả các tải điện trong xe đều tắt

hết, cửa đóng và chìa khóa xe được rút ra khỏi ổ cắm Tháo một

trong các cáp nối ra khỏi bình accu, gắn một ampe kế nối tiếp giữa

cọc bình accu và cáp Giá trị đọc được nên nhỏ hơn 35mA Nếu

dòng lớn hơn chứng tỏ dòng kí sinh đã vượt quá định mức Một cái

gì đó đang nối và gây hết điện bình accu Ô tô ngày nay cho dòng

kí sinh không vượt quá 20mA để duy trì bộ nhớ điện tử và các

mạch điện

Chú ý:

Nếu bình accu bị gỡ cáp, dòng kí sinh tạm thời có thể tăng

lên Các mạch điện và máy tính thân xe sẽ được kích hoạt và hoạt

động trong một khoảng thời gian Khoảng thời gian kích hoạt này

nằm trong khoảng vài giây đến 30 phút Nếu khi nào có thể thì

tránh gỡ cáp bình accu khi thực hiện phép thử này Có thể đặt một

que đo của đồng hồ ampe lên một cọc của bình accu, một que còn lại lên đầu cáp của bình accu Cùng lúc đó tháo cáp bình accu ra

Kiểm tra accu tự phóng điện (dòng rò trên nắp), chúng ta sử dụng một đồng hồ volt kế loại số Gắn que âm (màu đen) của đồng hồ vào cực âm của bình accu, que dương (màu đỏ) vào mặt trên của

vỏ accu Nếu như điện áp lớn hơn 0.5V, rửa nắp bình accu bằng dung dịch soda và nước, sau đó lau nước trên mặt bình

3.4.3 Kiểm tra sụt áp ở kẹp cực

Điện trở giữa cọc bình accu và kẹp cực cũng là một vấn đề của accu Mặc dù trông vẫn bình thường nhưng ôxít kim loại và ăn mòn nhẹ có thể gây ra điện trở lớn tại chỗ nối, vì vậy gây ra điện áp rơi và giảm dòng điện qua máy khởi động Cực bình accu và kẹp cực nên được lau chùi mỗi khi kiểm

Hình 23 Kiểm tra dòng ký sinh

Hình 24 Kiểm tra điện áp rò

tra accu Để kiểm tra điện trở chỗ nối, chúng ta thực hiện phép đo điện áp rơi khi khởi động xe Điện

áp rơi phải là 0V Bất cứ giá trị đọc nào mà lớn hơn 0V đều phải lau chùi điểm và kiểm tra

Những qui định chung khi sạc accu:

 Luôn luôn mở nắp trong suốt quá trình nạp

 Luôn luôn làm theo những chỉ dẫn của nhà sản xuất

 Luôn luôn sạc bình accu ở những nơi thông khí tốt, đeo bảo vệ mắt và găng tay

 Luôn luôn tránh để gần tia lửa và ngọn lửa (Tránh hút thuốc gần)

 Tỉ lệ nạp giống như khi phóng Accu phóng nhanh thì nạp nhanh, phóng chậm thì nạp chậm (Nếu nghi ngờ thì thực hiện nạp chậm)

 Không bao giờ sạc khi accu đang lắp trên xe Gỡ accu ra rồi mới nạp Điện áp sạc cao quá có khả năng làm hư hỏng các thiết bị điện trên xe

 Kiểm tra tỉ trọng dung dịch sau từng khoảng thời gian

 Kiểm tra nhiệt độ của accu khi đang sạc bằng cách sờ tay vào mặt cạnh, nếu cao quá, ngừng sạc chờ nguội

3.6 Bảo dưỡng bình accu

3.6.1 Lau chùi bình accu

Sau một thời gian, acide sulfuric sẽ ăn mòn cực, kẹp cực và thanh đỡ Sự ăn mòn này gây ra điện trở và ngăn cản dòng đến và từ accu Tháo kẹp ra khỏi cực và lau chùi Có thể sử dụng chổi lau chùi accu, có đầu lồi và đầu lõm, lý tưởng để lau cực và kẹp cực

Hình 26 Bảo dưỡng accu

3.6.2 Thêm nước cho bình accu

Hiếm khi chúng ta châm nước cho bình accu, khi châm nước, chúng ta chỉ châm bằng nước cất Khoáng chất và các hóa chất thường được tìm thấy trong nước uống thông thường sẽ phản ứng với vật liệu bản cực và giảm tuổi thọ của bình accu Trong điều kiện bình thường thì nước không cần thiết, tuy nhiên cần thiết trong những trường hợp quá sạc làm cho nước bốc hơi khỏi dung dịch chất điện phân

Bài 2:

MÁY KHỞI ĐỘNG

1 KHÁI QUÁT VỀ MÁY KHỞI ĐỘNG

1.1 Công dụng máy khởi động

Vì động cơ đốt trong không thể tự khởi động nên

cần phải có một ngoại lực để khởi động nó Để khởi động

động cơ, máy khởi động làm quay trục khuỷu thông qua

vành răng Máy khởi động cần phải tạo ra moment lớn từ

nguồn điện hạn chế của accu đồng thời phải gọn nhẹ Vì

lí do này người ta dùng motor điện một chiều trong máy

khởi động Để khởi động động cơ thì trục khuỷu phải

quay nhanh hơn tốc độ quay tối thiểu Tốc độ quay tối

thiểu để khởi động động cơ khác nhau tuỳ theo cấu trúc

động cơ và tình trạng hoạt động, thường từ 40 - 60 vòng/

phút đối với động cơ xăng và từ 80 - 100 vòng/phút đối

với động cơ diesel

1.2 Các loại máy khởi động

1.2.1 Loại giảm tốc

- Máy khởi động loại giảm tốc dùng motor tốc độ

cao

- Máy khởi động loại giảm tốc làm tăng moment

xoắn bằng cách giảm tốc độ quay của phần ứng lõi

motor nhờ bộ truyền giảm tốc

- Piston của công tắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ

động đặt trên cùng một trục với nó vào ăn khớp với

vành răng

1.2.2 Máy khởi động loại đồng trục

- Bánh răng bendix được đặt trên cùng một trục với

lõi motor (phần ứng) và quay cùng tốc độ với lõi

- Cần dẫn động được nối với thanh đẩy của công tắc

từ đẩy bánh răng chủ động và làm cho nó ăn khớp

với vành răng

1.2.3 Máy khởi động loại bánh răng hành tinh

- Máy khởi động loại bánh răng hành tinh dùng bộ

truyền hành tinh để giảm tốc độ quay của lõi

(phần ứng) của motor

- Bánh răng bendix ăn khớp với vành răng thông

qua cần dẫn động giống như trường hợp máy khởi

động đồng trục

1.2.4 Máy khởi động PS (Motor giảm tốc hành

tinh-rotor thanh dẫn)

- Máy khởi động này sử dụng các nam châm vĩnh

cửu đặt trong cuộn cảm

- Cơ cấu đóng ngắt hoạt động giống như máy khởi

động loại bánh răng hành tinh Hình 4 Máy khởi động loại bánh răng hành

tinh

Hình 3 Máy khởi động loại đồng trục Hình 2 Máy khởi động loại giảm tốc Hình 1 Máy khởi động trên động cơ

Hình 5 Máy khởi động loại PS

1.3 Nguyên lý của máy khởi động

1.3.1 nguyên lý tạo ra moment

Đường sức từ sinh ra giữa cực bắc và cực nam của nam châm Nó đi từ cực bắc đến cực nam

Khi đặt một nam châm khác ở giữa hai cực từ, sự hút và đẩy của hai nam châm làm cho nam châm đặt giữa quay xung quanh tâm của nó (Hình 6)

Mỗi đường sức từ không thể cắt ngang qua đường sức từ khác Nó dường như trở nên ngắn hơn và cố đẩy những đường sức từ gần nó ra xa Đó là nguyên nhân làm cho nam châm ở giữa quay theo chiều kim đồng hồ

Trong động cơ thực tế, phần giữa là khung dây Giả sử, chúng ta có một khung dây quấn như trên Hình

7 Khi dòng điện chạy xuyên qua khung dây, từ thông sẽ xuyên qua khung dây

Chiều của đường sức từ sinh ra trên khung dây được xác định bằng qui tắc vặn nút chai

Khi chiều của từ trường trùng nhau, đường sức từ trở nên mạnh hơn (dày hơn) Khi chiều của từ

trường đối ngược, thì đường sức từ trở nên yếu đi (thưa hơn)

Hình 9 Đường sức của khung dây và nam châm

Bản chất của đường sức từ thường trở nên ngắn đi và cố đẩy những đường sức từ khác ra xa nó tạo ra lực Lực sinh ra trên khung dây cung cấp năng lượng làm quay động cơ điện

Hình 7 Khung dây trong từ trường Hình 6 Lực sinh ra giữa các

nam châm

Đặt hai đầu khung dây lên điểm tựa để nó có thể quay Tuy nhiên, nó chỉ có thể tiếp tục quay khi lực sinh ra theo chiều cũ

Bằng cách gắn cổ góp và chổi than vào khung dây, dòng điện chạy qua dây dẫn từ sau đến trước phía cực bắc, trong khi dòng điện chạy từ trước ra sau phía cực nam và duy trì như vậy Điều đó làm nam châm tiếp tục quay

Thay vì sử dụng nam châm vĩnh cửu, người ta có thể dùng nam châm điện làm phẩn cảm

Quan hệ giữa cực từ của nam châm và dòng điện chạy qua nó có thể dùng qui tắc bàn tay phải để giải thích Hướng tất cả bốn ngón tay, trừ ngón tay cái của bàn tay phải theo chiều của dòng điện đi qua cuộn dây Khi đó, ngón cái sẽ chỉ chiều của cực bắc

Để tốc độ động cơ quay cao và quay êm, người ta dùng nhiều khung dây

Từ những lý thuyết trên, người ta thiết kế nên máy khởi động trong thực tế

Hình 15 Cấu tạo thực tế của động cơ máy khởi động

Hình 16 Dây quấn trong rotor