Thiết kế hệ thống cung cấp điện thân xe du lịch 7 chỗ, 2.38 Tấn

Trên những chiếc xe hiện đại ngày nay, ngoài các hệ thống điện chiếu sáng còn rất nhiều các hệ thống điện rất hiện đại phục vụ cho nhu cầu giải trí: Hệ thống âm thanh, CD, Radio…, hệ thố

MỤC LỤC

1 Mục đích và ý nghĩa đề tài 3

2 Tổng quan 4

2.1 Tổng quan về hệ thống cung cấp 4

2.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 4

2.1.2 Những thông số cơ bản của hệ thống cung cấp 5

2.1.3 Các bộ phận cơ bản của hệ thống cung cấp 6

2.1.3.3 Bộ chỉnh lưu 19

2.2 Giới thiệu chung về xe chọn tham khảo 23

2.2.1 Sơ đồ tổng thể và các thông số kỹ thuật của xe Toyota Fortuner 2.5G 23

2.2.2 Các hệ thống cơ bản trên xe Toyota Fortuner 2.5G 24

3 Tính toán hệ thống cung cấp 31

3.1 Chọn sơ đồ hệ thống cung cấp 31

3.2 Tính toán hệ thống cung cấp 32

3.2.1 Tính toán công suất máy phát 34

3.2.2 Tính toán kích thước dây của mạch phụ tải 36

3.3 Kết cấu một số cụm chi tiết chính trên hệ thống cung cấp thiết kế 41

3.3.1 Ắc qui 41

3.3.2 Máy phát 41

4 Các mạch cơ bản của hệ thống cung cấp 44

4.1 Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu 44

4.1.1 Hệ thống chiếu sáng 45

4.2 Hệ thống thông tin và hiển thị trên xe 53

4.2.1 Hệ thống thông tin 53

4.2.2 Hệ thống hiển thị và đo đạc 56

4.3 Hệ thống an toàn 60

4.3.1 Hệ thống phanh chống bó cứng ABS 60

4.3.1 Hệ thống túi khí SRS 65

4.4.1 Hệ thống điều hòa 67

4.4.2 Hệ thống sấy kính 70

4.4.3 Hệ thống gạt nước và rửa kính 71

4.4.4 Hệ thống nâng hạ kính 73

4.4.5 Hệ thống điều khiển ghế điện 74

5 Chuẩn đoán hư hỏng và cách khắc phục 74

5.1 Các hư hỏng và biện pháp khắc phục trong hệ thống cung cấp 74

5.1.1 Đèn báo nạp hoạt động không bình thường 76

5.1.2 Ắc quy yếu, hết điện 77

5.1.3 Ắc quy bị nạp quá mức 77

5.1.4 Tiếng ồn khác thường 77

5.2 Các hư hỏng và biện pháp khắc phục trong hệ thống chiếu sáng 78

5.3 Các hư hỏng và biện pháp khắc phục trong hệ thống tín hiệu 81

6 Kết luận 784

7 Tài liệu tham khảo 785

1 Mục đích và ý nghĩa đề tài

Ngày nay, khi mà khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão thì những ứng

dụng công nghệ tiên tiến trên ôtô ngày càng nhiều Trong đó không thể thiếu những

thiết bị tiện nghi trên xe, nhu cầu sử dụng xe hơi ngày càng khắt khe hơn người ta

ngày càng quan tâm đến những chiếc xe được trang bị các hệ thống hiện đại, mà

trên đó không thể thiếu được các thiết bị điện, điện tử Ngược trở lại những năm

1950 và sớm hơn nữa, xe hơi chỉ được trang bị ắc-quy 6V và bộ sạc điện áp 7V Dĩ

nhiên, những chiếc xe cổ này cũng không cần nhiều điện năng ngoài việc đánh lửa

hay vài bóng đèn thắp sáng Giữa thập kỷ 50, việc chuyển sang hệ thống điện 12V

mang lại giúp các nhà sản xuất có thể sử dụng các dây điện nhỏ hơn và đồng thời

kéo theo việc sinh ra nhiều tiện nghi dùng điện cho xe hơi Trên những chiếc xe

hiện đại ngày nay, ngoài các hệ thống điện chiếu sáng còn rất nhiều các hệ thống

điện rất hiện đại phục vụ cho nhu cầu giải trí: Hệ thống âm thanh, CD, Radio…, hệ

thống an toàn trên xe: ABS, hệ thống chống trộm, hệ thống túi khí an toàn, hệ thống

kiểm soát động cơ,…Các hệ thống hiện đại này đã nâng giá trị của ôtô và con người

không chỉ dừng ở đó, các kỹ sư ôtô còn có những ước mơ lớn hơn là làm sao để

những chiếc xe thật sự thân thiện với người sử dụng, đến lúc đó khi ngồi trên xe ta

sẽ có cảm giác thật sự thoải mái, giảm đến mức tối thiểu các thao tác của người lái

xe, mọi hoạt động của xe sẽ được kiểm soát và điều chỉnh một cách hợp lý nhất

Để có được những chiếc xe hiện đại và tiện nghi như vậy cần rất nhiều các

thiết bị điều khiển, những thiết bị này có thể đã được lập trình sẵn hoặc không Tuy

nhiên chúng cùng có một đặc điểm chung là phải sử dụng nguồn điện trên ô tô,

nguồn điện này được cung cấp bởi ăcquy và máy phát

Với những ý nghĩa trên, em đã chọn đề tài thiết kế hệ thống cung cấp điện

trên ô tô nhằm cung cố lại toàn bộ những kiến thức đã học, cũng như áp dụng những

kiến thức đã học vào công việc tính toán một hệ thống điện thực tế

2 Tổng quan

2.1 Tổng quan về hệ thống cung cấp

Hình 2 – 1 Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát

2.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

a) Công dụng

Trên ô tô, người ta trang bị các thiết bị điện, các hệ thống( như điều hòa

không khí, hệ thống thông tin, hệ thống chiếu sáng…) để đảm bảo tính tiện nghi

cũng như tính an toàn khi sử dụng Để các thiết bị, hệ thống này hoạt động, cần

cung cung cấp cho chúng một lượng điện năng Vì vậy cần phải có một hệ thống

cung cấp để cung cấp năng lượng điện cho các phụ tải với một hiệu điện thế ổn định

ở mọi điều kiện làm việc của ôtô máy kéo

Để cung cấp năng lượng cho các phụ tải trên ô tô, cần phải có bộ phận tạo ra

nguồn năng lượng có ích Nguồn năng lượng này được tạo ra từ mát phát điện trên ô

tô Khi động cơ hoạt động, máy phát cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho

acquy Để đảm bảo toàn bộ hệ thống hoạt động một cách hiệu quả, an toàn Năng

lượng đầu ra của máy phát và năng lượng yêu cầu cho các tải điện phải thích hợp

với nhau

b) Phân loại

Trong hệ thống điện ô tô hiện nay thường sử dụng ba loại máy phát xoay chiều

sau:

- Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu

- Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng điện từ có vòng tiếp điện, sử

dụng trên các ô tô

- Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng điện từ không có vòng tiếp điện,

thường sử dụng chủ yếu trên máy kéo và các xe chuyên dụng

c) Yêu cầu

- Để đảm bảo những điều kiện làm việc đặc biệt trên động cơ ô tô máy phát

điện phải thoả mãn những yêu cầu sau:

- Máy phát luôn tạo ra một hiệu điện áp ổn định (đơn 13,8V – 14.2V đối với

hệ thống điện 14V) trong mọi chế độ làm việc của phụ tải

- Có công suất và độ tin cậy cao, chịu đựng được sự rung lắc, bụi bẫn, hơi

dầu máy, hơi nhiên liệu và do ảnh hưởng bởi nhiệt độ khá cao của động cơ

- Có công suất cao kích thước và trọng lượng nhỏ gọn Đặc biệt giá thành

thấp

- Việc chăm sóc và bảo dưỡng trong quá trình sử dụng càng ít càng tốt

- Đảm bảo thời gian làm việc lâu dài

2.1.2 Những thông số cơ bản của hệ thống cung cấp

- Điện áp định mức: Phải bảo đảm Uđm = 14V đối với những xe sử dụng hệ

thống điện 12V, Uđm = 28V đối với những xe sử dụng hệ thống điện 24V

- Công suất máy phát: Phải đảm bảo cung cấp điện cho tất cả các tải điện trên

xe hoạt động Thông thường, công suất của các máy phát trên ôtô hiện nay vào

khoảng Pmf = 700 – 1500W

- Dòng điện cực đại: Là dòng điện lớn nhất mà máy phát có thể cung cấp

Thông thường Imax = 70 – 140A

- Tốc độ cực tiểu và tốc độ cực đại của máy phát: nmax, nmin phụ thuộc vào tốc

độ của động cơ đốt trong

min i

Trong đó: i: tỉ số truyền ( i = 1,5 - 2) Hiện nay trên xe đời mới sử dụng máy

phát cao tốc nên tỉ số truyền i cao hơn

ni: tốc độ cầm chừng của động cơ

- Nhiệt độ cực đại của máy phát tomax : Là nhiệt độ tối đa mà máy phát cĩ thể

điện thực hiện chức năng của một thiết bị chuyển đổi hóa năng thành điện năng

và ngược lại Đa số ắc qui khởi động là loại ắc qui chì – axit Đặc điểm của loại

ắc qui nêu trên là có thể tạo ra dòng điện có cường độ lớn, trong khoảng thời

gian ngắn (510s), có khả năng cung cấp dòng 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

Ắc qui khởi động còn cung cấp điện cho các tải điện quan trọng khác

trong hệ thống điện, cung cấp từng phần hoặc toàn bộ trong trường hợp động cơ

chưa làm việc hoặc đã làm việc mà máy phát điện chưa phát đủ công suất (động

cơ đang làm việc ở chế độ số vòng 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…

Ngoài ra, ắc qui còn đóng vai trò bộ lọc và ổn định điện thế trong hệ

thống điện ô tô khi điện áp máy phát dao động

Điện áp cung cấp của ắc qui 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

Trên ôtô có thể sử dụng hai loại Ắc qui để khởi động: Ắc qui axit và Ắc

qui kiềm Nhưng thông dụng nhất từ trước đến nay vẫn là accu axit, vì so với

accu kiềm nó có sức điện động của mỗi cặp bản cực cao hơn, có điện trở trong

nhỏ và đảm bảo chế độ khởi động tốt, mặc dù accu kiềm cũng có khá nhiều ưu

điểm

Ắc qui axit bao gồm vỏ bình, có các ngăn riêng, thường là ba ngăn hoặc 6

ngăn tùy theo loại ắc qui 6V hay 12V

Trong mỗi ngăn đặt khối bản cực có hai loại bản cực: bản dương và bản

âm Các tấm bản cực được ghép song song và xen kẽ nhau, ngăn cách với nhau

bằng các tấm ngăn Mỗi ngăn như vậy được coi là một ắc qui đơn Các ắc qui đơn

được nối với nhau bằng các cầu nối và tạo thành bình ắc qui Ngăn đầu và ngăn

cuối có hai đầu tự do gọi là các đầu cực của ắc qui

Dung dịch điện phân trong ắc qui là axit sunfuric, được chứa trong từng

ngăn theo mức qui định thường không ngập các bản cực quá 10  15 mm.

Vỏ ắc qui được chế tạo bằng các loại nhựa ebônit hoặc cao su cứng, có độ bền và

khả năng chịu được axit cao Bên trong vỏ được ngăn thành các khoang riêng

biệt, ở đáy có sống đỡ khối bản cực tạo thành khoảng trống (giữa đáy bình và

khối bản cực) nhằm chống việc chập mạch do chất tác dụng rơi xuống đáy trong

quá trình sử dụng

Khung của các tấm bản cực được chế tạo bằng hợp kim chì – stibi (Sb) với

thành phần 87  95% Pb + 5 13% Sb Các lưới của bản cực dương được chế tạo

từ hợp kim Pb-Sb có pha thêm 1,3%Sb + 0,2% Kali và được phủ bởi lớp bột

dioxit chì Pb0 2 ở dạng xốp tạo thành bản cực dương Các lưới của bản cực âm có

pha 0,2% Ca + 0,1% Cu và được phủ bởi bột chì Tấm ngăn giữa hai bản cực làm

bằng nhựa PVC và sợi thủy tinh có tác dụng chống chập mạch giữa các bản cực

dương và âm, nhưng cho axit đi qua được

Dung dịch điện phân là dung dịch axid sulfuric H 2 SO 4 có nồng độ 1,22 

1,27 g/cm 3 , hoặc 1,29 1,31g/cm 3 nếu ở vùng khí hậu lạnh Nồng độ dung dịch

quá cao sẽ làm hỏng nhanh các tấm ngăn, rụng bản cực, các bản cực dễ bị sunfat

hóa, khiến tuổi thọ của ắc qui giảm Nồng độ quá thấp làm điện thế ắc qui giảm

b) Các quá trình điện hóa trong accu

Trong ắc qui 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:

PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 2PbSO 4 + 2H 2 O

Trong quá trình phóng điện, hai bản cực từ PbO 2 và Pb biến thành PbSO 4

Như vậy khi phóng điện, axit sunfuric bị hấp thụ để tạo thành sunfat chì, còn

nước được tạo ra, do đó, nồng độ dung dịch H 2 SO 4 giảm

Hình 2 – 3 Cấu tạo chi tiết bản cực

1 Bản cực âm; 2 Bản cực dương; 3 Vấu cực; 4 Khối bản cực âm; 5 Khối

Quá trình phóng điện

điện phân

Bản cực dương

Quá trình nạp điện

điện phân

dương Chất đượïc tạo ra cuối

quá trình phóng

Quá trình ion hóa Pb ++ , SO 4 - - 2H + , 4OH - , 2H + SO 4 - - , Pb ++

Pb ++++

Sự thay đổi nồng độ dung dịch điện phân trong quá trình phóng và nạp là

một trong những dấu hiệu để xác định mức phóng điện của ắc qui trong sử dụng

2.1.3.2 Máy phát điện

a) Cơng dụng

Máy phát là nguồn điện chính trên ơ tơ máy kéo, nĩ cĩ nhiệm vụ:

+ Cung cấp điện cho tất cả các phụ tải

-b) Phân loại

- Máy phát trên ô tô theo tính chất dòng điện phát ra có thể 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 ba)

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

- 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)

c) Yêu cầu

Máy phát điện trên ô tô máy kéo làm việc trong những điều kiện đặc biệt, vì

thế chúng phải đáp ứng được các yêu cầu chính sau:

- Chịu được rung sóc 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

- 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 rô to đơn giản hơn

d) Cấu tạo máy phát điện xoay chiều

Trên ô tô 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 dụng được 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

Hình 2 – 5 Hệ thống từ của máy phát với nam châm hình sao

1-Stato; 2-Rô to nam châm

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, công suất hạn chế, giá thành cao, trọng lượng lớn hơn loại kích thích kiểu điện

từ cùng công suất Ngoài ra từ thông của nó còn phụ thuộc nhiều vào chất lượng

hợp kim và kim loại chế tạo nam châm

+ Máy phát xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu:

Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu

gồm hai phần 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:

- Rôto nam châm hình trụ:

- Rôto nam châm hình móng:

Hình 2 – 6 Roto nam châm hình móng Đơn giản nhất là loại rôto hình trụ: 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

Thông dụng nhất là loại rôto nam châm hình sao: 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

Nhược điểm của rôto nam châm hình sao là khó nạp từ cho rôto, cường độ từ

trường và từ cảm yếu, độ bền cơ học thấp

Rôto nam châm hình sao được sử dụng chủ yếu trong các máy phát điện của

máy kéo với công suất giới hạn khoảng 180 VA

Rôto nam châm hình móng ra đời khi xuất hiện các vật liệu từ mới có lực từ

kháng lớn, cho phép chế tạo các nam châm mạnh

Nam châm cơ dạng hình trụ rỗng được nạp từ theo chiều trục Hai đầu của nó

đặt hai tấm bích bằng thép ít các bon, có các vấu cực nhô ra như những chiếc 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 trục qua một ống lót không dẫn từ

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 thướcđường kính của nam châm hoặc tăng công suất của máy phát

Stato: của máy phát là một khối thép từ hình trụ rỗng, ghép từ các lá thép

điện kỹ thuật được cách điện với nhau bằng sơn cách điện để giảm dòng fucô Mặt

trong của stato có các vấu cực để quấn các cuộn dây phần ứng

+ Máy phát xoay chiều kích thích kiểu điện từ:

Máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ dùng cho ô tô máy kéo có hai

loại:

- Loại có vòng tiếp điện;

- Loại không có vòng tiếp điện

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 lưư có thể tính hoặc không tính vào thành phần cấu tạo của máy phát, tuỳ

theo nó được đặt trong máy phát hay riêng biệt bên ngoài)

Hình 2 – 7 Máy phát xoay chiều loại có vòng tiếp điểm

1-Stato và cuộn dây; 2-Rô to; 3-Cuộn kích thích; 4-Quạt gió; 5-Puli; 6,7-Nắp; 8-Bộ

chỉnh lưu; 9-Vòng tiếp điểm; 10-Chổi điện và giá đỡ

Loại không có vòng tiếp điện: Về những phần 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: với mục đích tăng tuổi thọ và độ tin cậy của máy phát, người ta

loại bỏ các vòng tiếp điện và chổi điện hay hư hỏng, bằng cách cho các cuộn dây

kích thích đứng yên

Do những ưu điểm trên, máy phát điện loại này được sử dụng ngày càng

nhiều trên các ôtô làm việc trong điều kiện nặng nhọc và trên các máy kéo nông

nghiệp

Từ các sơ đồ ta thấy: mọi bộ phận của máy phát không có vòng tiếp điện

đều có kết cấu tương tự như ở máy phát điện loại có vòng tiếp điện Chỉ có điểm

khác biệt là: cuộn dây kích thích 3 được đặt ngay trên phần ống nhô ra của nắp sau

hay lắp cố định trên đĩa 6 bắt chặt vào khối thép từ của stato Tức là cuộn dây kích

thích trở thành một bộ phận của stato và điện được dẫn avfo cuộn kích thích qua các

đầu nối cố định trên stato

Hình 2 – 8 Sơ đồ máy phát điện xoay chiều không có vòng tiếp điện

1-Stato; 2-Vòng không dẫn từ; 3-Cuộn dây kích thích cố định; 4,5-Các móng cực;

6-Đĩa lắp cuộn dây kích thích

So với các máy phát loại có vòng tiếp điện, máy phát loại không có vòng tiếp

điện nói chung có khối lượng và kích thước lớn hơn Tuy vậy, độ tin cậy cao và tuổi

thọ lớn hoàn toàn có thể bù lại được cho những nhược điểm trên của chúng

2.1.3.2 Bộ điều chỉnh

a) Công dụng

Các máy phát điện ô tô làm việc trong điều kiện số vòng quay, phụ tải và chế

độ nhiệt luôn luôn thay đổi trong một giới hạn rộng Vì thế, để đảm bảo cho các

4

trang thiết bị điện trên ôtô máy kéo làm việc được bình thường và bảo đảm an toàn

cho máy phát, thì phải có bộ điều chỉnh điện 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)

Tuỳ theo loại máy phát sử dụng trên ô tô mà bộ điều chỉnh điện kèm theo nó

có thể gồm có một hay một số bộ phận sau đây:

Rơ le điều chỉnh thế hiệu: làm nhiệm vụ giữ cho thế hiệu máy phát ổn định,

không sai lệch khỏi giá trị định mức quá giới hạn cho phép (3% 5%)

Khi số vòng quay của máy phát thay đổi, người ta đã xác định được là: nếu

thế hiệu máy phát tăng lên 10% 12% so với định mức, thì thời hạn phục vụ của ắc

quy và các bóng đèn sẽ giảm đi từ 2 2,5 lần

Rơ le hạn chế dòng điện: làm nhiệm vụ của bộ phận an toàn, bảo vệ cho máy

phát không bị quá tải bởi dòng điện quá lớn, có thể gây cháy hỏng cuộn dây và cách

điện của nó

Rơ le dòng điện ngược: làm nhiệm vụ phân phối chế độ làm việc giữa ắc quy

và máy phát một chiều: nối máy phát vào mạch phụ tải khi thế hiệu của nó đạt giá

trị lớn hơn thế hiệu của ắc quy mắc song song với nó và ngắt máy phát ra khi thế

hiệu của nó giảm xuống thấp hơn thế hiệu của ắc quy để tránh dòng điện ngược từ

ắc quy phóng lại làm cháy hỏng cuộn dây máy phát và có hại cho ắc quy

.Rơ le đống mạch: làm nhiệm vụ nối ắc quy với máy phát xoay chiều khi bật

khoá điện và ngược lại: để tránh dòng điện ngược từ ắc quy dò qua bộ chỉnh lưu và

các cuộn dây của máy phát khi máy phát không làm việc, làm ắc quy bị mất điện

dần

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

dụng ba loại rơ le là: rơ le điều chỉnh thế hiệu (RLĐCTH), rơ le hạn chế dòng điện

(RLHCDĐ) và rơ le dòng điện ngược (RLDĐN)

Trong thực tế, đôi khi người ta không làm RLHCDĐ riêng mà làm kết hợp

với RLĐCTH chung trong một kết cấu Trong trường hợp đó, rơ le kết hợp này

được gọi là RLĐCTH giảm dần (vì nó không đảm bảo giữ cho thế hiệu máy phát ổn

định, mà thế hiệu máy phát sẽ giảm dần khi Imf tăng) Thậm chí có trường hợp cả ba

loại rơ le trên được làm kết hợp chung trong một kết cấu

Đối với các máy phát điện xoay chiều: do có bộ chỉnh lưu bán dẫn nên việc

sử dụng RLDĐN không cần thiết nữa, vì các điốt chỉnh lưu không cho dòng điện đi

ngược từ ắc quy sang máy phát RLHCDĐ cũng không cần thiết nữa, vì đa số các

máy phát xoay chiều có đặc tính tự hạn chế dòng lớn

Như vậy, đối với máy phát xoay chiều bộ điều chỉnh điện lúc này chỉ cần có

RLĐCTH và RL đóng mạch

b) Phân loại

Theo nguyên lý làm việc bộ điều chỉnh điện (ĐCĐ) được chia ra các loại:

+ Loại rung

+ Loại bán dẫn có tiếp điểm điều khiển

+ Loại bán dẫn không có tiếp điểm điều khiển

Theo số lượng rơ le, loại rung được chia ra:

+ Loại 1 rơ le

+ Loại 2 rơ le

+ Loại 3 rơ le

+ Loại 4 và loại 5 rơ le

Bộ ĐCĐ 4 rơ le được dùng trong trường hợp mạch kích thích của máy phát

được phân nhánh Lúc đó bộ ĐCĐ sẽ có 2 RLĐCTH tương ứng với các nhánh của

mạch kích thích

Trong trường hợp cả mạch tải điện của máy phát cũng được phân nhánh, thì

bộ ĐCĐ sẽ có thêm 1 rơ le nữa, tức là có 5 rơ le

c) 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

+Giá thành rẻ

d) Cấu tạo

+ Rờ le điều chỉnh thế hiệu loại rung: Cấu tạo gồm khung từ 2; lõi thép 1,

trên đó quấn cuộn dây từ hoá WU đặt dưới điện thế của máy phát (mắc song song

với nó); cần tiếp điểm 3 có thể quay quanh điểm tựa trên khung từ; tiếp điểm KK':

trong đó K là má vít cố định được bắt cách điện với khung từ, còn K' là má vít động

được gắn trên cần tiếp điểm 3; lò xo (lx) có khuynh hướng giữ cho tiếp điểm K-K'

luôn luôn ở trạng thái đóng; điện trở phụ Rf mắc song song với KK'

Hình 2 – 9 Sơ đồ rơ le điều chỉnh thế hiệu loại rung a- Sơ đồ nguyên lí; b- Sơ đồ cấu tạo

+ Rơ le dòng điện ngược:

Hình 2 – 10 Sơ đồ bộ điều chỉnh điện PP-115

W l I

Rf Wkt

MF

Rơ le cũng gồm khung từ, lõi thép, cần tiếp điểm, tiếp điểm và lò xo tương tự

nư ở RLĐCTH Nhưng có điểm khác là:

- Tiếp điểm ở đây bình thường (khi rơ le chưa làm việc) ở trạng thái mở;

- Trên lõi thép của RLDĐN có hai cuộn dây: cuộn từ hoá chính có nhiều

vòng và đường kính dây nhỏ mắc song song với máy phát gọi là cuộn đóng mạch

(Wđg) và cuộn từ hoá phụ gồm một số vòng dây với đường kính lớn, mắc nối tiếp

giữa ắc quy và máy phát ở mạch phụ tải

- Ở trạng thái không làm việc: tiếp điểm KK' (dưới tác dụng của lực lò xo)

mở, do đó tất cả các phụ tải đều dùng điện của ắc quy

- Sau khi khởi động động cơ: máy phát bắt đầu làm việc > trong cuộn dây

đóng mạch xuất hiện dòng điện Iđg từ hoá lõi thép của rơ le Số vòng quay và thế

hiệu của máy phát tăng dần làm Iđg tăng theo

- Khi thế hiệu máy phát đạt giá trị Uđg > Eaq (ứng với số vòng quay nđg): thì

lực từ hoá đủ lớn, thắng được lực lò xo hút cần tiếp điểm xuống làm tiếp điểm KK'

2

W l I

Rf Wkt

MF

Hình 2 – 11 Rơ le điều chỉnh thế hiệu giảm dần

a- Sơ đồ đấu dây; b- Đặc tính

Để bảo vệ cho máy phát khỏi quá tải trong những trường hợp như:

- Khi ắc quy bị phóng điện nhiều;

- Phụ tải quá lớn hoặc có những hư hỏng trong mạch điện

Người ta dùng một cơ cấu điện từ phụ gọi là rơ le hạn chế dòng điện

(RLHCDĐ) Rơ le này tự động hạn chế, giữ cho dòng điện mà máy phát phát ra

không vượt quá giá trị cho phép

Cấu tạo: RLĐCTH giảm dần giống RLĐCTH đã khảo sát, chỉ khác ở chỗ:

trên lõi thép của rơ le có hai cuộn dây từ hoá: cuộn WU mắc song song và cuộn WI

mắc nối tiếp trong mạch phụ tải quấn cùng chiều với cuộn WU (hình 2.87)

2.1.3.3 Bộ chỉnh lưu

Bộ chỉnh lưu có nhiệm vụ biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện

một chiều Bộ chỉnh lưu được áp dụng làm nguồn điện áp một chiều; làm nguồn

điện một chiều có điều khiển cấp cho các thiết bị mạ, thiết bị hàn một chiều ; nguồn

điện cho các truyền động động cơ điện một chiều, nguồn cung cấp cho mạch kích từ

của máy điện một chiều hoặc máy điện đồng bộ Bộ chỉnh lưu còn dùng để chuyển

đổi điện xoay chiều thành dạng một chiều để truyền tải đi xa

a) Bộ chỉnh lưu 6 diod

Hình 2 – 12 Bộ chỉnh lưu 6 diod

Để biến đổi dòng điện xoay chiều của máy phát sang dòng điện một chiều, ta

dùng bộ chỉnh lưu 6 diode, 8 diode hoặc 14 diode Đối với máy phát cócông suất

lớn (P > 1000 W), sự xuất hiện sóng đa hài bậc 3 trong 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

b) Bộ chỉnh lưu 8 diod

Hình 2 – 13 Bộ chỉnh lưu 8 diod

Vì vậy người ta sử dụng cặp diode mắc từ dây trung hoà để tận dụng sóng đa

hài bậc 3, làm tăng công suất máy phát khoảng 10 – 15% (hình 2-11) Trong một số

máy phát, người ta còn sử dụng 3 diode nhỏ (diode trio) mắc từ các pha để cung cấp

cho cuộn kích đồng thời đóng ngắt đèn báo nạp

c) Bộ chỉnh lưu 14 diod

Hình 2 – 14 Sơ đồ rơ le điều chỉnh thế hiệu loại rung 1- Accu; 2- Cuộn kích (G); 3- Cuộn dây stator; 4- Diode chỉnh lưu (+);

5- Diode chỉnh lưu (-); 6- Diode trio; 7- Các diode công suất; 8- Diode chỉnh lưu

dòng trung hòa; 9- Tụ điện; 10- Đầu cuối của cuộn dây máy phát (W)

Hoạt động của bộ chỉnh lưu: Trên (hình 2-12) là sơ đồ của máy phát chỉnh lưu 3 pha

có bộ nắn dòng mắc theo sơ đồ nắn dòng 2 nửa chu kỳ, 3 pha 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 UΦ và I n = IΦ

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

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

Ta cũng giả thiết là các diode mắc ở hướng thuận có điện trở Rt vô cùng

bé (Rt = 0) còn ở hướng ngược thì rất lớn (Rn = ∞)

Trên sơ đồ chỉnh lưu 3 pha này có 6 diode; 3 diode ở nhóm trên hay còn gọi

là các diode dương (VD1, VD3, VD5), có catod được nối với nhau; Nhóm dưới còn

gọi là các diode âm (VD2, VD4, VD6) có các anode được nối với nhau Ở hướng

dẫn điện, một diode nhóm trên dẫn điện khi anode của nó có điện thế cao hơn, còn ở

nhóm dưới diode dẫn có điện thế thấp hơn Vì vậy, ở một thời điểm bất kỳ đều có 2

diode hoạt động, một diode cực tính dương (phía trên) và một diode cực tính âm

(phía dưới) Mỗi diode sẽ cho dòng điện qua trong 1/3 chu kỳ (T/3)

Điện thế dây của máy phát được đưa lên bộ chỉnh lưu Điện áp chỉnh lưu

được xác định bởi các tung độ nằm giữa các đường cong trên và dưới (hình 2-13)

của điện áp pha UA, UB, UC Vì vậy, điện áp chỉnh lưu tức thời Umf sẽ thay đổi và

tần số xung động của điện áp chỉnh lưu lớn hơn tần số của điện áp pha 6 lần

2.2 Giới thiệu chung về xe chọn tham khảo

2.2.1 Sơ đồ tổng thể và các thông số kỹ thuật của xe Toyota Fortuner 2.5G

2.2.2 Các hệ thống cơ bản trên xe Toyota Fortuner 2.5G

2.2.2.1 Động cơ

Toyota Fortuner sử dụng động cơ 2KD-FTV là loại động cơ diêsel, 4 kỳ tăng

áp, phù hợp với các loại xe tính cơ động trên mọi địa hình Động cơ được điều

khiển điện tử bằng ECU động cơ ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến xử lý và

truyền tín hiệu điều khiển

Động cơ có 4 xilanh, bố trí thẳng hàng, dung tích công tác là 2492 cm3

Hình 2 – 17 Động cơ 2KD-FTV Động cơ sử dụng hệ thống cam kép tác dụng trực tiếp, gồm 16 xupap (mỗi

máy có 4 xupap, hai nạp và hai thải) Trục cam đặt trên nắp máy cho phép làm giảm

khối lượng các chi tiết trung gian chuyển động tịnh tiến (không có đũa đẩy) đảm

bảo hoạt động ổn định cho cơ cấu phân phối khí ngay cả tại số vòng quay cao Trục

cam được dẫn động bằng xích từ trục khuỷu

Hệ thống bôi trơn áp suất cưỡng bức hoàn toàn, tất cả dầu được đưa qua lọc

dầu và bộ làm mát dầu

Tua bin tăng áp (2KD) là loại gọn nhẹ, được làm mát bằng áo nước tại ổ bạc

giúp cải thiện tính năng nạp, van cửa xả sẽ điều khiển áp suất tăng áp của tua bin,

vận hành bằng cơ cấu cơ khí tùy vào áp suất của tua bin

Bảng 2 – 2 Thông số kỹ thuật của động cơ

1 Số xylanh và cách bố trí - 4-xylanh thẳng hàng

16-xu páp DOHC, Dẫn động đai và bánh

+ Cho phép hạn chế tốc độ dịch chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột, nhờ

đó giảm được gíá trị tải trọng động

Bảng 2 – 3 Thông số kỹ thuật của Ly hợp

Hộp số này có kết cấu đơn giản, có 3 trục nhằm làm tăng độ cứng vững cho

trục thứ cấp, duy trì sự ăn khớp tốt nhất cho các cặp bánh răng lắp trên trục ngoài

ra nó còn có ưu điểm nổi bậc là cho phép tạo ra tỷ số truyền thẳng với hiệu suất cao

nhất (điều này có ý nghĩa rất lớn)

Quá trình sang số hoàn toàn do người lái quyết định nên chịu được tải trọng

nặng và tăng tốc tương đối nhanh

Bảng 2-3 Thông số kỹ thuật của hộp số R151

2.2.2.3 Hệ thống treo

a) Hệ thống treo trước

Hình 2 – 20 Hệ thống treo trước

Hệ thống treo trước sử dụng cơ cấu độc lập loại chạc kép, với thanh cân bằng

làm tăng độ chắc chắn và độ êm, giúp điều khiển xe dễ dàng và thoải mái hơn Bộ

giảm chấn của cơ cấu này có những ưu điểm

Kết cấu mới gọn nhẹ do chỉ nối với thân xe bằng một điểm

Van điều khiển dầu giảm chấn tuyến tính nhiều lớp cho tính ổn định lái cao

Lực giảm chấn của van điều khiển tuyến tính được giữ không đổi ở tốc độ

thấp

b) Hệ thống treo sau

Hệ thống treo sau sử dụng kiểu phụ thuộc 4 thanh liên kết lò xo trụ với đòn

ngang dạng thanh xoắn ETA có bạc cao su hiệu chỉnh độ chụm sau, với thanh cân

bằng vừa tạo khả năng lái thoải mái vừa đảm bảo tính chịu lực cao cho xe trong mọi

điều kiện, kết hợp ưu điểm của cả hệ thống treo độc lập lẫn hệ thống treo phụ thuộc

Hình 2-21 Hệ thống treo sau

2.2.2.4 Hệ thống lái

Hình 2 – 23 Sơ đồ hệ thống lái 1- Vô lăng; 2- Trục lái; 3- Các đăng; 4- Đường ống dầu hồi; 5- Đường

dầu đi; 6- Đai ốc dầu; 7- Cơ cấu lái; 8- Đường dầu nối giữa khoan phải

xylanh với van xoay; 9- Đường dầu nối giữa khoan phải xylanh với van

xoay; 10- Xylanh trợ lực; 11- Thanh kéo ngang; 12- Đòn quay đứng;

13- Khớp cầu; 14- Bình chứa dầu; 15- Bơm dầu;

4 5 1

7 8

9 10 11

15

12

13 3

6

Lái có cấu tạo cho phép người lái thay đổi góc nghiêng của vành tay lái,

hoặc cho phép trụ lái chùm ngắn lại

Nguyên lý hoạt động và thông số kỹ thuật của hệ thống lái

Khi xe đi thẳng, vành tay lái ở vị trí trung gian chất lỏng từ bơm đến chạy vào

trong lõi và trở về bình dầu, thanh răng giữ nguyên vị trí giúp xe đi thẳng

Khi xe muốn thay đổi hướng qua phải hay trái thì nhờ van xoay ở cơ cấu lái sẻ

điều chỉnh lượng dầu đi qua khoan phải hay trái của xy lanh trợ lực làm cho thanh

răng dịch về bên trái đẩy bánh xe quay sang phải hay trái

Bảng 2 – 4 Thông số kỹ thuật hệ thống lái

Toyota Fortuner 2.5G bao gồm các hệ thống phanh sau:

- Hệ thống phanh chính (phanh chân): Phanh trước là phanh đĩa và phanh sau

là phanh guốc, hổ trợ hệ thống phanh ABS

Hình 2 – 24 Kết cấu phanh đĩa

5

2 1

- Phanh dừng (phanh tay): Là phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau

- Các cơ cấu phanh có cơ cấu điều chỉnh khe hở tự động

Bảng 2 – 5 Thông số kỹ thuật hệ thống phanh

4 Kích thước đĩa Rotor (D x T) mm 319 x 28

3 Tính toán hệ thống cung cấp

3.1 Phân tích chọn phương án thiết kế

Hiện nay trên ô tô có rát nhiếu loại máy phát khác nhau, các loại máy phát

một chiều được sử dụng chủ yếu trên các ô tô tải, trên các dòng xe du lịch và xe

khách người ta hay sử dụng các máy phát xoay chiều vì đặc điểm của máy phát

xoay chiều nhỏ gọn, hoạt động ổn định, … trên cơ sở đó, với đề tài là thiết kế hệ

thống cung cấp trên xe du lịch nên chọn phương án là sử dụng máy phát xoay chiều

cho hệ thống, sau đây là sơ đồ và nguyên lý hoạt động của mạch phương án này

Hình 3 – 1 Sơ đồ tổng mạch điện hệ thống cung cấp Nguyên lý hoạt động: Khi bật công tắc máy, thông qua chân IG, M-IC sẽ

cung cấp 1 hiệu điện thế đến cực B của Tr1 làm Tr1 dẫn, khi đó: dòng điện từ ắc qui

đến chân B →Wkt →mass Kích từ cho máy phát Dòng điện sinh ra được cung cấp

cho hệ thống, 1 phần được nạp ắc qui và cung cấp cho Wkt Khi số vòng quay n máy

phát tăng cao, hiệu điện thế tăng và điện áp đặt vào chân S tăng khi đó M-IC sẽ điều

khiển ngắt Tr1 → dòng điện trong cuộn Wkt giảm khiến điện áp máy phát giảm

theo→ M-IC sẽ điều khiển Tr1 mở trở lại Quá trình này lại lặp đi lặp lại Ngoài ra

M-IC còn điều khiển đèn báo nạp thông qua Tr2

Khóa di?n

ECU

D1

F E

Tr2

Tr2

Tr1 Wkt

1 3

IG

L S

M B

P

M - IC W3

W2

D2 D3 D4 D9

D8

Khóa điện

3.2 Tính toán hệ thống cung cấp

Như đã biết phụ tải trên ô tô bao gồm công suất của các phụ tải hoạt động

liên tục và các phụ tải hoạt động không liên tục, hệ thống cung cấp phải đảm bảo

cung cấp đủ công suất cho tất cả các phụ tải đó Ngoài những phụ tải hoat động liên

tục với công suất cố định như: Hệ thống đánh lửa, bơm nhiên liệu, hệ thống phun

nhiên liệu, hệ thống điều khiển Thì ta còn có các phụ tải hoạt động gián đoạn như:

các loại đèn báo đậu đổ xe, các thiết bị âm thanh, giải trí,… Các phụ tải này hoạt

động với mực độ khác nhau, tùy thuộc vào mức độ của người sử dụng, và môi

trường làm việc của nó, ví dụ như xe hoạt động vào ban đêm nhiều thì sẽ thường

xuyên sử dụng các loại đèn pha, đèn đậu đổ xe,… Để đơn giản trong việc tính toán

người ta đưa ra các hệ số sử dụng của các thiết bị trên xe như sau:

Bảng 3 – 1 Hệ số sử dụng của các phụ tải hoạt động không liên tục

STT Phụ tải hoạt động

gián đoạn Phân tích hệ số sử dụng

Hệ số sử dụng

1 Radio

Rất ít khi sử dụng khi xe hoạt động, chỉ dùng khi xe đi vào các khu vực bắt buộc bật Radio để nghe sự chỉ dẫn của khu vực đó

0,1

2 Đèn báo trên

Taplô

Sử dụng ít, các đèn chỉ sáng khi người lái xe nhấn nút điều khiển các đèn báo

0,5

4 Đèn đỗ xe Dùng khi xe đổ trong thời gian ngắn 0,1

5 Đèn cốt Dùng khi xe đi vào ban đêm, các hầm

6 Đèn pha

Dùng khi muốn vượt qua xe khác vào ban đêm, khi đi trên đường không có đèn chiếu sáng hai bên để tăng khả năng chiếu sáng giúp cho lái xe dễ quan sát

0,15

7 Đèn biển số Dùng vào ban đêm và nó hoạt động

cùng với đèn kích thước, đèn cốt 0,5

8 Đèn báo rẽ Dùng khi xe muốn thay đổi hướng di

chuyển khi đang đi trên đường thẳng 0,1

10 Đèn trần Dùng khi xe đi ban đêm, vào đường

hầm, khi trời mưa quang cảnh âm u 0,3

11 Motor điều khiển

kính

Dùng khi máy điều hòa trong xe bị hỏng tạm thời, khi cần lấy vật nào đó ở phía ngoài xe mà không cần mở cửa

xe

0,15

12 Quạt điều hòa

13 Xông kính Dùng khi kính bị ướt do trời mưa, rửa

xe hoặc đi trong sương mù 0,1

14 Motor phun nước

rửa kính

Dùng khi các bụi bẩn bám vào nhiều

mà xe không có điều kiện để lau chùi kính phía trước ( khi xe đang hoạt động trên đường)

0,15

15 Còi

Dùng khi muốn vượt qua đám đông, cảnh báo qua các ngã rẽ, vượt qua xe khác

0,1

16 Đẻn sương mù Dùng khi xe đi vào buổi sáng sớm 0,1

18 Motor gạt nước

19 Motor khởi động Dùng khi xe khởi động 0,1

20 Quạt làm mát

động cơ

Trong quá trình hoạt động động cơ luôn sinh ra lượng nhiệt lớn do đó quạt cần làm việc nhiều để làm mát động

cơ

0,9

22 Motor điểu khiển

angten Chỉ dùng khi cần chọn lại tần số 0,1

3.2.1 Tính toán công suất máy phát

Công suất tổng của máy phát được xác định từ công suất cung cấp cho các tải

liên tục và tải gián đoạn trên ô tô

3.2.1.1 Công suất tiêu thụ của các phụ tải hoạt động liên tục

Công suất tiêu thụ của các phụ tải hoạt động liên tục được xác định bằng tổng

công suất của các phụ tải đó:

P1= Pi Các công suất này được xác định theo bảng sau:

Bảng 3 – 2 Công suất tiêu thụ của các phụ tải hoạt động liên tục

STT Tải điện hoạt động liên tục Đơn vị Giá trị

Như vậy, tổng công suất của các phụ tải hoạt động liên tục là 330W

3.2.1.2 Công suất tiêu thụ của các phụ tải hoạt động không liên tục (gián đoạn)

Công suất tiêu thụ của các phụ tải hoạt động không liên tục được xác định bằng

tổng công suất của các phụ tải đó nhân với các hệ số sử dụng của nó:

P2= Pi i (i: Hệ số sử dụng của tải)

Như đã phân tích ở phần chọn phương án thiết kế, dựa vào các giá trị thực và

các hệ số sử dụng ta có các công suất tương đương của các phụ tải như sau

Bảng 3 – 3 Công suất tiêu thụ của các phụ tải hoạt động không liên tục

STT Phụ tải hoạt động gián

đoạn

Giá trị thực (W)

Hệ số sử dụng



Công suất tương đương (W)

Như vậy tổng công suất tiệu thụ của các phụ tải hoạt động không liên tục Pw2

là 665,6 (W)

Vậy tổng công suất của máy phát cần cung cấp là :

P= P1 + P2 = 330 + 605,6 = 935,6 (W) Và:

)(82,6614

6,935

A U

P

I tt  w  

Vậy ta chọn máy phát: MPA11087, được sản xuất tại thái lan

Có các thông số như sau : output 80(A), 12(V)

3.2.2 Tính toán kích thước dây của mạch phụ tải

3.2.2.1 Mục đích của việc tính toán dây dẫn

Tất cả các hệ thống điện trên xe sử dụng dây dẫn để truyền tải điện năng từ

ắc quy hoặc máy phát đến các phụ tải Sự làm việc của phụ tải có được đảm bảo hay

không phụ thuộc lớn vào khả năng chịu tải của dây dẫn

Nếu sử dụng các dây dẫn có tiết diện không đảm bảo, trong quá trình hoạt

động, dòng điện chạy qua sẽ làm cho dây dẫn nóng lên quá mức, gây hiện tượng

ngắn mạch do dây dẫn nóng chảy hoặc cháy nổ đối với hệ thống điện

Mặt khác trong hệ thống, điện năng truyền tải từ nguồn điện (Ắc quy hoặc

máy phát) đến phụ tải luôn tồn tại tổn thất, tổn thất này phụ thuộc vào tiết diện của

dây dẫn Như vậy tiết điện của dây dẫn phải đảm bảo đủ lớn, để tổn thất điện áp trên

hệ thống nhỏ hơn tổn thất điện áp cho phép ∆U, để các phụ tải làm việc bình

thường

Chính vì vậy, việc tính toán dây dẫn nhằm mục đích sử dụng dây dẫn 1 cách

hợp lý, đảm bảo cho hệ thống hoạt động tốt, tránh những sự cố điện đáng tiếc xảy ra

trong hệ thống

3.2.2.2 Cơ sở tính toán

Khi tính toán dây dẫn, ta cần xác định nhu cầu tải thực tế lớn nhất Từ đó, sẽ

tính được tiếp diện dây dẫn trong mạch

+ Xác định điện áp tính toán:

Toyota Fortuner 2.5G hệ thống điện sử dụng điện thế 12V, và các phụ tải

được mắc nối song song với nhau

Do vậy, điện thế tại các đầu vào của từng mạch đều có điện thế bằng nhau,

Trong thực tế thì trên mạch điện luôn có sự tổn thất, nên trong bất kỳ mạch

điện luôn có sự sụt áp ∆U nhất định tại điểm đầu so với điểm cuối của quá trình

truyền tải điện Nhìn chung độ sụt áp ∆U cho phép trên dây thường nhỏ hơn 10%

điện áp định mức

Mặt khác ta có [4]:

)3 - (3

S

L I

Trong đó: ∆U là độ sụt áp cho phép của dây dẫn trong hệ thống

I là cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn tính theo Ampe

L là chiều dài dây dẫn trong hệ thống

ρ là điện trở suất của vật liệu làm dây dẫn

Từ CT(3 – 3) ta thấy, trong hệ thống điện với các điều kiện I,L và ρ như

nhau thì độ sụt áp ∆U tỷ lệ nghịch với tiết diện S của dây dẫn Như vậy để hệ thống

làm việc bình thường thì tiết diện dây dẫn (S) tính theo độ sụt áp cho phép phải nhỏ

hơn hoặc bằng tiết diện dây dẫn thực tế (Stt) sử dụng của hệ thống trên xe

Bảng 3 – 4 Độ sụt áp tối đa trên dây dẫn kể cả mối nối[4]

+ Công suất đặt Pđ (KW):

Công suất đặt trong mạch lă tổng của câc công suất định mức của tất cả câc

thiết bị tiíu thụ điện trong từng mạch điện

+ Cường độ dòng điện trong mạch:

Theo định luật Ôm ta có:

(A) R

Để hệ thống hoạt động an toăn thì dòng điện qua cuộn dđy phải nhỏ hơn

dòng điện của cầu chì bảo vệ cho mạch điện

+ Xâc định tiết diện của dđy dẫn:

Từ công thức tính độ sụt âp trín dđy dẫn, ta xâc định tiết diện dđy đẫn như

Đèn pha cốt , đèn đuôi

LH

Đèn pha cốt, đèn đuôi

RH

A B

Câc thiết bị tiíu thụ điện trong mạch gồm 2 bóng đỉn pha-cốt Câc bóng đỉn

năy được bố trí thănh 2 mạch nhânh, mạch nhânh bín phải ACD vă mạch bín trâi

ABD Mỗi nhânh gồm 1 bóng đỉn pha-cốt công suất 115W (pha 60W vă cốt 55W)

Để đảm bảo tính kinh tế vă độ bền nhiệt của dđy dẫn, nếu chọn độ sụt âp nhỏ

thì tiết diện dđy dẫn sẽ phải lớn khi đó thỏa mên điều kiện bền như lại không kinh

tế, còn khi ta chọn độ sụt âp quâ cao sẽ dẫn đến dđy dẫn có tiết diện quâ bĩ, lúc năy

sẽ không đảm bảo độ bền Do đó theo (bảng 3 – 4) trín ta chọn độ sụt âp trín dđy

dẫn trong mạch đỉn sương mù lă ∆U = 0,2 V nằm trong khoảng giữa của độ sụt âp

bĩ nhất vă độ sụt âp tối đa

Cường độ dòng điện trín mỗi mạch nhânh của mạch đỉn pha cốt

Theo CT (3 – 5) ta có:

  A 9,6 12

115 U

P I I

* U

1,8

*0,0178

*9,6

Đèn sương mù sau

Đèn sương mù trước

A B

Các thiết bị tiêu thụ điện trong mạch gồm 4 bóng đèn sương mù Các bóng

đèn này được bố trí thành 2 mạch nhánh, mạch nhánh phía trước ACE và mạch phía

sau BDE Mỗi nhánh gồm 2 bóng đèn sương mù công suất 35 W

Công suất đặt trên mỗi mạch nhánh của mạch đèn sương mù

P = 35 x 2 = 70 (W)

Để đảm bảo tính kinh tế và độ bền nhiệt của dây dẫn, nếu chọn độ sụt áp nhỏ

thì tiết diện dây dẫn sẽ phải lớn khi đó thỏa mãn điều kiện bền như lại không kinh

tế, còn khi ta chọn độ sụt áp quá cao sẽ dẫn đến dây dẫn có tiết diện quá bé, lúc này

sẽ không đảm bảo độ bền Do đó theo (bảng 3 – 4) trên ta chọn độ sụt áp trên dây

dẫn trong mạch đèn sương mù là ∆U = 0,2 V nằm trong khoảng giữa của độ sụt áp

P I I

* U

Vì nhánh ACE có chiều dài lớn hơn nên ta chọn làm nhánh tính toán cho

mạch

Khảo nghiệm thực tế trên xe, ta có chiều dài đoạn dây dẫn AC là LAC = 4 m

Tiếp diện dây dẫn AC trong mạch, theo CT(3 – 6) ta có:

)(mm 1,380,3

4

*0,0178

*5,83