báo cáo thực hành thí nghiệm trang bị điện oto

Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại: 1.1 Nhiệm vụ: - Hệ thống khởi động trên ô tô có nhiệm vụ cung cấp một nguồn năng lượng bên ngoài, quay động cơ đến một tốc độ tối thiểu nào đó để đảm bảo nh

BÁO CÁO THỰC HÀNH TRANG BỊ ĐIỆN & ĐIỆN TỬ TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

I Hệ thống khởi động:

1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại:

1.1 Nhiệm vụ:

- Hệ thống khởi động trên ô tô có nhiệm vụ cung cấp một nguồn năng lượng bên ngoài, quay động cơ đến một tốc độ tối thiểu nào đó để đảm bảo nhiên liệu đưa vào động cơ có thể đốt cháy được và sau đó động cơ có thể tự làm việc được Tốc

độ tối thiểu đó gọi là tốc độ khởi động của động cơ (ndk)

- Đối với động cơ xăng n   dk 35 50 (v/ph) Trong khi đó động cơ Diesel cần tốc

độ khởi động lớn hơn n  dk 100 200 (v/ph)

1.2 Yêu cầu:

Hệ thống khởi động trên ôtô phải thỏa mãn những yêu cầu sau:

- Phải quay được động cơ đến tốc độ khởi động để động cơ có thể khởi động được

- Momen khởi động phải đủ lớn để đảm bảo khởi động được

- Phải đảm bảo khởi động lại được nhiều lần

- Chiều dài và điện trở của dây dẫn từ acquy đến máy khởi động phải nằm trong giá trị cho phép (<1m)

1.3 Phân loại:

+ Theo phương pháp khởi động, HTKĐ bao gồm:

- Khởi động bằng tay: dùng tay quay hoặc dây kéo để quay trục khuỷu động cơ, chủ yếu dùng cho các động cơ xăng cỡ nhỏ

- Khởi động bằng động cơ điện: dùng phổ biến trên các động cơ ôtô

- Khởi động bằng động bằng động cơ xăng phụ: dùng cho các động cơ Diesle công suất lớn

- Khởi động bằng khí nén: dùng cho động cơ tĩnh tại và tàu thủy cỡ lớn, tốc độ thấp và trung bình

+ Theo phương pháp truyền động bao gồm:

- Truyền động trực tiếp với bánh đà.

- Truyền động gián tiếp với bánh đà qua hộp giảm tốc

+ Theo kiểu đấu dây:

2 Giới thiệu máy khởi động:

Hình 1 – 1: Máy khởi động

2.1 Hình vẽ mặt cắt:

Hình 1 – 2: Máy khởi động

1 - Tiếp điểm; 2 - Tiếp điểm nối tắt điện trở phụ; 3 - Lõi thép;

4 - Lò xo trả; 5 - Phần ứng; 6 - Cần gạt; 7 - Vít hạn chế;

8 - Bánh răng; 9 - Khớp một chiều; 10 - Lò xo

Cấu tạo gồm các phần:

Hình 1 – 3: a) Phần ứng b) Vỏ máy khởi động

a) b) Hình 1 – 4: a) Chổi than và giá đỡ chổi than

b) Ly hợp khởi động

Hình 1 – 5: a) Công tắc từ b) Bộ truyền giảm tốc

2.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc:

Hình 1 – 7: Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy khởi động.

1- Khóa điện 2- Cuộn hút 3- Cuộn giữ 4- Cuộn cảm 5- Phần ứng

6- Ly hợp 7- Bánh răng chủ động 8- Vành răng.

2.2.1 Hút vào.

Khi bật khóa điện lên vị trí START, dòng điện của accu đi vào cuộn giữ

và cuộn hút Sau đó dòng điện đi từ cuộn hút tới phần ứng qua cuộn cảm xuống mass Việc tạo ra lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn hút sẽ làm từ hóa các lõi cực và do vậy piston của công tắc từ bị hút vào lõi cực của nam châm điện Nhờ sự hút này mà bánh răng chủ động bị đẩy ra và ăn khớp với vành răng bánh đà đồng thời đĩa tiếp xúc sẽ bật công tắc chính lên.

Để duy trì điện áp kích hoạt công tắc từ, một số xe có relay khởi động đặt giữa khóa điện và công tắc từ

2.2.2 Giữ.

Khi công tắc chính được bật lên, thì không có dòng điện chạy qua cuộn hút vì hai đầu cuộn hút đẳng áp, cuộn cảm và cuộn ứng nhận trực tiếp dòng điện từ accu Cuộn dây phần ứng sau đó bắt đầu quay với vận tốc cao và động cơ được khởi động Ở thời điểm này piston được giữ nguyên tại vị trí chỉ nhờ lực điên từ của cuộn giữ vì không có dòng điện chạy qua cuộn hút 2.2.3 Nhả khớp.

Khi khóa điện được xoay từ vị trí START sang vị trí ON, tại thời điểm này, tiếp điểm chính vẫn còn đóng, dòng điện đi từ phía công tắc chính tới cuộn hút rồi qua cuộn giữ Đặc điểm cấu tạo của cuộn hút và cuộn giữ là có cùng số vòng dây quấn và quấn cùng chiều Ở thời điểm này, dòng điện qua cuộn hút bị đảo chiều, lực điện từ được tạo ra bởi cuộn hút và cuộn giữ triệt tiêu lẫn nhau nên không giữ được piston Do đó piston bị đẩy trở lại nhờ lò

xo hồi về và công tắc chính bị ngắt làm cho máy khởi động dừng lại.

3 Thực nghiệm:

3.1 Tài liệu thực nghiệm: Băng thử SPIN

* Băng thử nghiệm có thể kiểm tra:

- 12 V và 24V máy phát điện hay dynamos tăng đến 4000W bởi tải ( biến trở 600W cho máy thử 12 V)

- 12 V và 24V cho chế độ khởi động( chạy cầm chừng) tăng lên đến 15Hp với phanh thủy lực, lên đến 7HP với phanh cơ khí

- Nhiều thiết bị điện như cần gạt mưa, đèn báo , quạt mát, …

- Bộ điều chỉnh điện và điện cơ, 12 và 24 V

- Diode và mạch diode với 6 hoặc 9 diode, phân cực và dòng đảo chiều

- Tụ điện và ngăn cách của phần ứng đèn clow tại 220V, hoặc với điện dung (Farad)

- Mô đun điện nguồn từ với 2 với 3 dây

- Hiệu ứng Hall, bộ chia máy nạp

- Đồng hồ đo tốc độ động cơ, góc ngậm, điểm đo.

- Kiểm tra tốc độ xe kiểu cơ khí

* Đặc tính kỹ thuật:

Máy thử này có thể được trang bị với 3,55 hoặc 7,5 Hp ( 220/380V) nguồn điện

3 pha

Theo yêu cầu thì với 220V nguồn điện 1 pha chỉ dành cho phiên bản 3 HP

- Thiết bị do theo tiêu chuẩn:

+ Số vòng quay 0- 6000 rpm

+ Ohm/Fara/mA

+ Vôn kế ( 0-20A/0-40V)

+ Ampe kế 5-0-20A/25-0-100A

+ Ampe kế cho máy khởi động 0-500A/0-1000A

+ Đồng hồ đo tốc độ quay/ Góc ngậm/ Điểm đánh lữa

+ Vôn kế kỹ thuật số để kiểm tra bô phân chia

+ Đồng hồ đo tốc độ để kiểm tra chế độ khởi động (0-150KPm)

- Thiết bị đo kỹ thuật số:

+ Số vòng quay 0-9999rpm

+ Ohm/F/mA

+Ôm kế : (0+/-199A)

+ Ampe kế : (0+/-199A)

+ Ampe kế đo khởi động : 0-1999A)

+ Đồng hồ đo tốc độ quay, góc ngậm, điểm

- Kiểm tra bằng phanh:

+ Kiểm tra motor kỹ trước khí tiến hành thử nghiệm nhưng giống như cách bánh răng bị động có thể gài dễ dàng nhất với bánh răng ăn khớp tương ứng Thiết lập điều khiển trước khi thử nghiệm đo, do lường dưới đây có thể diễn ra:

+ Do tại lúc ngắt cành điều khiển: với cổ góp 17 chọn 500 hoặc 1000 A giá trị lớn nhất và nhấn nút bấm 32 Trong cách này, gạt cần gat thì dòng điện của motor có thể đo ở trong các điều kiện số vòng quay khác nhau

+ Do dòng diện với phanh hoàn toàn động cơ.

Thiết lập điều khiển giá trị lớn nhất và nhấn nút bấm khởi động Hãy để cho motor chạy vài lần , sau đó phanh hoàn toàn

3.2 Quy trình thực nghiệm:

* Lắp ráp máy khởi động lên băng thử, nối đây điện:

- Kiểm tra các hư hỏng và sửa chữa máy khởi động rồi lắp lên băng thử

- Lắp máy khởi động lên giá đỡ, chú ý sao cho bánh răng máy khởi động ăn khới với bánh đà trên băng thử, điều chỉnh ăn khớp thích hợp với sự chạy ra vào của bánh răng máy khởi động

- Cố định chặt máy khởi động trên giá đỡ

Hình 1 – 8: Lắp máy khởi động trên băng thử

- Nối dây điện: nối cọc B rơle với 20, cực kích thích khởi động với 18 (hình 1 – 9) Chú ý: điện từ ắc-qui vào tiếp điểm có dòng lớn nên dùng sợi dây có tiết diện lớn làm dây dẫn (sợi màu đen trong hình 1 – 8)

- Khởi động băng thử SPIN

- Tiến hành thực nghiệm

Hình 1 – 9: Sơ đồ nối dây điện máy khởi động trên băng thử.

3.2.1 Không có mạch nạp:

a Không tải:

Sau khi khởi động băng thử SPIN, nhấn nút đề để cho máy khởi động hoạt động, quan sát giá trị U, I được bảng sau:

lần

I(mm

b Có tải:

Nhấn nút đề cho máy khởi động hoạt động, kéo phanh tay dần dần cho đến khi bánh đà dừng đồng thời tắt máy khởi động, quan sát giá trị U, I

lần 1

lần 2

lần 3

u(v) 12.4 12.3 11.7 I(A

* Đồ thị:

0 10 20 30 40 50 60 70 10.8

11

11.2

11.4

11.6

11.8

12

12.2

12.4

12.6

Máy khởi động không có mạch nạp

không tải

có tải

I(mmA)

* Nhận xét: khi máy khởi động làm việc u giảm xuống do sụt áp còn dòng i sẽ tăng lên, khi có tải thì u khởi động cao hơn trường hợp không tải

3.2.2 Có mạch nạp: cho máy phát chạy nạp cho accquy

a Không tải:

Cho máy khởi động hoạt động, quan sát diễn biến U, I

lần 1

lần 2

lần 3

I(A

b Có tải: Kéo phanh tay gây tải cho máy khởi động cho đến khi bánh đà dừng đồng thời tắt máy khởi động

1 2 3

I(A

* Đồ thị:

0 20 40 60 80 100 120 140

0

2

4

6

8

10

12

14

Máy khởi động có mạch nạp

không tải

có tải

I(mmA)

* Nhận xét: khi có mạch nạp accquy nên khi máy khởi động chạy độ sụt áp nhỏ, ở chế độ không tải độ sụt áp khá nhỏ, điện áp u giảm do sụt áp dòng I tăng lên

II Máy phát điện:

1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại:

1.1 Nhiệm vụ:

- Cung cấp điện cho tất cả các phụ tải

- Nạp điện cho acquy

1.2 Yêu cầu:

Máy phát điện trên ôtô làm việc trong những điều kiện đặc biệt, vì thế chúng phải đáp ứng được các yêu cầu chính sau:

- Chịu được rung xóc, bụi bẩn và làm việc tin cậy trong môi trường có nhiệt độ cao, có nhiều hơi dầu mỡ nhiên liệu

- Tuổi thọ cao

- Kích thước và trọng lượng nhỏ, giá thành thấp

1.3 Phân loại:

Theo tính chất dòng điện phát ra gồm:

+ Máy phát điện một chiều:

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

- Loại điều chỉnh ngoài (bằng bộ điều chỉnh kèm theo)

+ Máy phát điện xoay chiều:

- Loại kích thích bằng nam châm vĩnh cửu

- Loại kích thích kiểu điện từ

2 Giới thiệu máy phát điện:

Hình 2 – 1: Máy phát điện AAK Compact

Máy phát điện AAK Compact thường được sử dụng trên xe khách, xe du lịch, các loại động cơ có công suất lớn với các đặc tính sau:

- Điện thế và hiệu suất cao

- Kích thước nhỏ

- Độ bền cao, chịu được tải trọng va đập tốt

- Tuổi thị cao

Thông số kĩ thuật:

- Điện áp: 14V

- Dòng điện: 70A – 120A

- Trọng lượng: khoảng 5,3 kg

- Đường kính stato: 125mm

- Tốc độ lớn nhât: 20000 vòng/phút

2.1 Hình vẽ mặt cắt:

Hình 2 – 2: Mặt cắt máy khởi động AAK Compact

1- Puly 2- Ổ bi 3- Vỏ 4- Stato 5- Roto 6- Khung

7- Chỉnh lưu 8- Vỏ bảo vệ 9- Cực B+, D+, W 10- Ổ bi sau

11- Vòng trượt 12- Chổi than 13- Giá đỡ chổi than 14- Đệm cao su

Cấu tạo 2 phần chính:

Hình 2 – 3: a) Roto b) Stato

2.2 Sơ đồ mạch điện:

Hình 2 – 3: Sơ đồ mạch điện máy phát điện AAK Compact.

3 Thực nghiệm:

3.1 Tài liệu thực nghiệm: Băng thử SPIN

Kiểm tra máy phát với bộ điều chỉnh nội bộ bằng điện trở và ắc quy

Với những máy này có thể thực hiện để đưa ra có phép kiểm tra dưới đây:

- Tắt đèn báo nạp ắc quy: Ống đèn báo nạp ắc quy phải tắt ở 1100/1200 rpm của máy phát ( điều chỉnh tỉ lệ giữa đường kính của 2 puly) Nếu nó đang ngắt ở vòng quay cao thì có thể có 1 vài lỗi ở mạch diode

- Kiểm tra hiệu điện thế bình ắc quy

Khi ống đèn báo nạp ắc quy được ngắt và máy phát điện đang nạp điện ắc quy của băng thử động cơ Giá trị hiệu điện thế phải được 14.8V và 13.8 V cho máy phát điện 12V , 27,3 V và 28,3 V cho máy phát 24V

Nếu hiệu điện thế vượt quá vùng điện áp của máy phát thì phải kiểm tra lỗi

- Kiểm tra dòng điện đi vào hay đi ra ắc quy của băng thử động cơ với biến trở:

Khi máy phát điện đang chạy ở 1500 rpm thì hầu như, bật máy chỉnh lưu (41) Chọn chế độ nạp giống như chế độ nạp thực tế của xe Nếu trong điều kiện này tín hiệu mà Ampe kế (+) dòng tín hiệu đi qua bên phải hoặc thấp xuống (-) dòng xuống 2/3 A, thì máy phát điện còn ổn định

Ngược lai nếu tín hiệu của Ampe kế dòng nạp vượt quá 10A, thì máy phát điện không có hiệu suất tốt ( cách điện kém giữa cuộn stator nối đất, chổi than mòn) và

nó phải được sửa chữa hoặc thay thế

3.2 Quy trình thực nghiệm:

* Lắp ráp máy phát lên trên băng thử và nối dây điện:

Đầu tiên ta mang máy phát ra kiểm tra xem nó có thông mạch hay không sau

đó đưa lên lắp trên băng thử Chú ý khi lắp trên băng thử ta phải căn chỉnh dây đai đẫn động giữa động cơ trên băng thử với máy phát phải thẳng và lực căng phải đủ

để đảm bảo làm việc ổn định trong lúc thí nghiệm sau khi cố định máy phát tiến hành đấu dây

Đấu dây theo sơ đồ trang 7 trong tài liệu băng thử SPIN như hình vẽ Tức (+) máy phát nối với chân 36 của băng thử chân 36 nối với chân 7 (-) máy phát nối với chân 35 của băng thử Đầu kích thích của máy phát nối với chân 37, chân

37 nối với chân 15 Sau khi đấu dây xong ta khởi động băng thử, bắt đầu cho máy phát là việc để đo

Hình 2 – 4: Lắp máy phát điện trên băng thử.

Hình 2 – 5: Sơ đồ nối dây điện máy phát điện trên băng thử

3.2.1 Thực nghiệm máy phát điện theo tốc độ:

Giữ nguyên một mức tải (w), rồi thay đổi tốc độ quay của máy phát từ n = 2000 ÷

5000 (vg/ph), ∆n = 500(vg/ph) ứng với mỗi số vòng quay ta đo được từng giá trị

U(V) và I(A) tương ứng từ đó tính được giá trị sụt áp U sut ap=U mayphat-U acqui (V) và

vẽ được đồ thị biểu diễn

Bảng giá trị đo được:

U acqui=14.2(V)

1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 2 4 6 8 10 12 14

n(vòng/ph)

Hình 2 – 6: Đồ thị U, I theo tốc độ

* Nhận xét: tốc độ máy phát tăng thì u tăng, độ sụt áp không thay đổi nhiều lắm, từ

2000 (vg/ph) tăng lên 3000 (vg/ph) i giảm nhiều nhưng khi tốc độ máy phát tăng lên 5000 (vg/ph) thì i tăng lên

3.2.2 Thực nghiệm máy phát theo tải:

Ta giữ máy phát điện chạy ở một tốc độ nhất định n=5000(vg/ph), sau đó ta chỉnh các mức tải lần lượt 75(w), 220(w), 360(w) rồi đo được các giá trị u(v),I(A) tương ứng và U sut ap Tiến hành vẽ đồ thị biểu diễn

Bảng giá trị đo được:

U acqui=14.2(V)

50 100 150 200 250 300 350 400 14.15

14.2

14.25

14.3

14.35

14.4

14.45

14.5

14.55

14.6

14.65

0 2 4 6 8 10 12

u i

Hình 2 – 7: Đồ thị U, I theo tải

* Nhận xét: Khi tăng tải thì u giảm, i tăng Dòng i tăng do sụt áp xảy ra

III Kết luận qua bài thực hành:

* Đối với máy khởi động:

- Khi máy khởi động bắt đầu làm việc, điện áp ở cực của accu giảm xuống do cường độ dòng điện trong mạch tăng lên Khi cường độ dòng điện trong mạch lớn thì không thể bỏ qua rơi áp ở điện trở trong của accu Theo định luật Ohm sụt áp tăng lên khi giá trị dòng điện trong mạch tăng lên Sụt áp giảm xuống khi giá trị dòng điện trong mạch giảm xuống và điện áp accu lại trở về giá trị bình thường

- Dòng điện khởi động càng lớn thì dễ gây cháy nổ (vì dây điện nối trong hệ thống

có kích cỡ nếu dòng lớn gây nóng hư hại dậy và dễ cháy nổ)

- Theo định luật Jun thì Q=I*I*R*T( nhiệt lượng tỏa ra theo thời gian) ta có thể thấy rõ nếu I lớn thì dễ gây nóng cháy nổ

- Theo đồ thị ta thấy I thì tỷ lệ với U khi U giảm làm I tăng mạnh điều này phụ thuộc thêm vào accu phát thêm điện thế phụ

Như vậy việc bảo dưỡng máy khởi động là rất quan trọng nếu việc làm sụt áp rất nguy hại vì vậy chúng ta không nên khởi động nhiều mà phải để cho thế điện accu hồi điện áp

* Đối với máy phát điện:

- Khi bình accu thiếu điện thì máy phát bù điện cho ac quy(có tác dụng ngược phát bù)

- Chú ý tải khi vận hành máy phát điện vì tải lớn làm cho máy phát hoạt động càng nhiều làm sụt áp càng nhiều thì dòng I tăng

- Việc bảo dưỡng máy phát rất quan trọng vì nó cung cấp toàn bộ điện cho các hệ thống trên xe