THUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔ

THUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔ THUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔTHUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔTHUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔTHUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔ THUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔ THUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔTHUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔTHUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔTHUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔTHUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔ THUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔTHUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔTHUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔTHUYẾT MINH HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG VÀ CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔ

Chương 1: Cơ sở lý thuyết về hệ thống cung cấp điện và hệ thống khởi động

trên ô tô 1

A Hệ thống khởi động 1

1.1 Ắc quy khởi động 1

1.2 Công dụng, phân loại, yêu cầu 2

1.2.1 Công dụng 2

1.2.2 Phân loại 3

1.2.3 Yêu cầu 6

1.3 Nguyên lý hoạt động 6

B Hệ thống cung cấp điện 9

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 9

1.1.1 Công dụng 9

1.1.2 Phân loại 9

1.1 Yêu cầu 9

1.2 Nguyên lý hoạt động 10

1.2.1 Máy phát điện hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ 10

1.2.2 Chỉnh lưu dòng điện 11

1.2.2.1 Chỉnh lưu nửa sóng 11

1.2.2.2 Chỉnh lưu toàn sóng 12

1.2.2.3 Chỉnh lưu 3 pha 13

1.2.3 Điều chỉnh điện áp 16

1.2.3.1 Bộ tiết chế kiểu hai tiếp điểm 16

1.2.3.2 Bộ tiết chế kiểu A 17

1.2.3.3 Bộ tiết chế kiểu M 17

Chương 2: Cấu tạo - sơ đồ mạch điện của máy phát điện và máy khởi động trên ô tô 20

A Máy phát điện 20

2.1 Cấu tạo 20

2.1.1 Phần cảm 20

2.1.2 Phần ứng 21

2.2 Sơ đồ mạch điện của máy khởi động trên xe Toyota Camry 23

B Máy khởi động 25

2.1 Cấu tạo của máy phát điện 25

2.1.2 Các bộ phận của máy phát điện 25

2.1.2 Cấu tạo 25

2.1.2.1 Công tắc từ 25

2.1.2.2 Phần ứng và ổ bi cầu 26

2.1.2.3 Vỏ máy khởi động 26

2.1.2.4 Chổi than và giá đỡ chổi than 26

2.1.2.5 Bộ truyền giảm tốc 27

2.1.2.6 Ly hợp máy khởi động 27

2.1.2.7 Bánh răng khởi động chủ động và then xoắn 28

2.2 Sơ đồ mạch điện của máy khởi động trên xe Toyota Camry 28

Chương 3: Bảo dưỡng – sửa chữa máy phát điện và máy khởi động trên ô tô 30

A Máy phát điện 30

3.1 Quy trình tháo lắp và sửa chữa máy phát điện 30

3.1.1 Tháo máy phát điện ra khỏi động cơ 30

3.1.2 Quy trình tháo rã máy phát điện 31

3.1.3 Quy trình lắp máy phát điện 32

3.1.4 Quy trình lắp máy phát vào động cơ 33

3.2 Kiểm tra sửa chữa máy phát điện 34

3.2.1 Kiểm tra sửa chữa phần cơ 34

3.2.1.1 Kiểm tra rotor 35

3.2.1.2 Kiểm tra chổi than 35

3.2.2 Kiểm tra sửa chữa phần điện 35

3.2.2.1 Kiểm tra phần ứng (rotor) 35

3.2.2.2 Kiểm tra phần cảm (stator) 36

3.2.2.3 Kiểm tra diode 37

3.2.3 Kiểm tra sức phát điện sau hki lắp 38

3.3.2 Điện áp phát ra không ổn định 38

3.3.3 Máy phát không phát điện 39

3.3.4 Máy phát điện không đủ công suất 39

3.3.5 Máy phát khi quay có tiếng kêu 39

B Máy khởi động 40

3.1 Trình tự tháo máy khởi động trên ô tô 40

3.2 Trình tự lắp máy khởi động trên ô tô 41

3.3 Kiểm tra máy khởi động 42

3.3.1 Kiểm tra cụm rotor 44

3.3.2 Kiểm tra stator 44

3.3.3 Kiểm tra cách điện giữa cuộn dây stator và vỏ stator 45

3.3.4 Kiểm tra chổi than 45

3.3.5 Kiểm tra cụm ly hợp máy khởi 45

3.3.6 Kiểm tra cụm công tắc từ 46

3.3.6.1 Kiểm tra hoạt động của công tắc từ 46

3.3.6.2 Kiểm tra thông mạch của công tắc từ 46

3.4 Hiện tượng hư hỏng của hệ thống khởi động 47

3.4.1 Máy khởi động 47

3.4.2 Rơ le làm việc nhưng động cơ không quay 47

3.4.3 Rơ le kéo đóng xong nhưng ngắt nhanh 47

3.4.4 Máy khởi động làm việc nhưng động cơ không quay 47

3.4.5 Trục máy khởi động quay yếu 48

3.4.6 Động cơ đã nổ nhưng máy khởi động không tắt 48

Chương 4: Thiết kế mô hình máy phát và máy khởi động trên ô tô 49

4.1 Mục đích chế tạo mô hình máy phát và máy khởi động 49

4.2 Yêu cầu của mô hình máy phát và máy khởi động 49

4.3 Tham khảo - chế tạo mô hình máy phát và máy khởi động 51

4.3.1 Mô hình máy phát và máy khởi động 51

4.3.2 Chế tạo tấm cho mô hình máy phát và máy khởi động 51

Chương 5: Xây dựng bài học 52

Tài liệu tham khảo 65

từng bước phát triển đất nước Trong xu thế của thời đại khoa học kỹ thuật của thếgiới ngày một phát triển cao Để thực hiện chủ trương đó đòi hỏi đất nước cần phải

có đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ thuật có trình độ, tay nghề cao

Nắm bắt điều đó trường Cao đẳng Cao Thắng không ngừng phát triển và nângcao chất lượng đào tạo đội ngũ cán bộ, sinh viên có tay nghề và trình độ cao mà cònđào tạo với số lượng đông đảo

Để kết thúc quá trình học tập tại trường chúng em đã được thực hiện một đồ ántốt nghiệp Đây là một đồ án tạo điều kiện rất tốt cho chúng em có cơ hội xâu chuỗilại những kiến thức mà chúng em đã học tập tại trường, đồng thời giúp chúng emtìm hiểu sâu hơn về một số mảng kiến thức cũng như được va chạm với thực tếnhiều hơn Đồ án này là những bước đầu tiên để chúng em có thể làm quen với môitrường thực tế bên ngoài và bổ sung thêm một số kỹ năng mềm chuẩn bị cho nhữngtrải nghiệm đầy mới mẻ, khó khăn phía trước Nội dung của đồ án cũng một phần là

sự chuẩn bị thiết bị học tập cho các sinh viên khoá sau có thể được tiếp xúc gần gũivới thực tế hơn làm cho đồ án càng thiết thực mà có ý nghĩa mục đích hơn

Trong quá trình thực hiện đồ án chúng em đã được sự quan tâm chỉ dẫn, sự giúp

đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn của khoa Tuy vậy nhưng không thể tránhkhỏi những hạn chế, sai sót trong quá trình thực hiện

Để hoàn thành tốt, khắc phục những hạn chế và thiếu sót chúng em rất mong có được sự đóng góp ý kiến, sự giúp đỡ của thầy và các bạn để say này ra trường bắt tay vào công việc, để công việc thực hiện đồ án của chúng em được hoàn thành một cách tốt nhất

VÀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG TRÊN Ô TÔ

A Hệ thống khởi động[1]

Một hệ thống khởi động cơ bản thông thường bao gồm: ắc quy khởi động, côngtắc máy, công tắc khởi động trung gian, khởi động (công tắc từ, motor điện, cơ cấucài khớp)

Hệ thống khởi động đóng vai trò quan trọng nhất trong hệ thống điện ô tô Hệthống khởi động sử dụng năng lượng từ bình accu và chuyển năng lượng này cơnăng quay máy khởi động, máy khởi động chuyền cơ năng này cho bánh đà thôngqua cơ cấu gài khớp

Có hai hệ thống khởi động khác nhau được sử dụng trên xe, cả hai hệ thống nàyđều được sử dụng một mạch điện riêng một mạch điều khiển và một mạch motor.Một hệ thống có motor khởi động riêng, hệ thống này được sử dụng phổ biến trêncác dòng xe đời cũ Loại còn lại có motor khởi động giảm tốc, hệ thống này được sửdụng hầu hết trên các xe hiện nay Một công tắc từ có công suất lớn hay solenoid sẽđóng mở motor, nó là thành phần của cả hai mạch điều khiển và mạch motor

Cả hai hệ thống được điều khiển bởi công tắc máy và được bảo vệ qua cầu trì.Trên một số dòng xe, một rơ le khởi động được dùng để khởi động mạch điềukhiển Trên xe hộp số tự động có một công tắc khởi động trung gian ngăn trườnghợp khởi động xe khi đang gài số Trên hộp số thường có công tắc ly hợp ngăntrường hợp khởi động xe mà không đạp ly hợp

1.1 Ắc quy khởi động:

- Công dụng:

Ắc quy trong ô tô thường được gọi là ắc quy khởi động để phân biệt với ắc quy

sử dụng trong lĩnh vực khác Ắc quy khởi động trong hệ thống điện thực hiện chức

Hình1.1: Cấu tạo ắc quy

quy khởi động là loại ắc quy chì axit Đặc điểm của loại ắc quy trên là có thể tạo radòng điện có cường độ lớn, trong khoảng thời gian ngắn (5-10s), có khả năng cungcấp dòng điện lớn (200-800A) mà độ sụt thế bên trong nhỏ thích hợp để cung cấpđiện cho máy khởi động để khởi động động cơ.

Ắc quy khởi động còn cung cấp điện cho các tải điện quan trọng khác trong hệthống điện, cung cấp từng phần hoặc toàn bộ trong trường hợp động cơ chưa làmviệc hoặc đã làm việc mà chưa cung cấp đủ công suất, cung cấp điện cho đèn đậu,radio, các bộ nhớ ( đồng hồ, hộp điều khiển, ), hệ thống báo động…Điện áp ắc quythường là 6V, 12V hoặc 24V, muốn tăng điện áp ắc quy ta phải nối chúng lại vớinhau

- Ắc quy cung cấp điện khi:

+ Động cơ ngừng hoạt động: Điện từ bình ắc quy được sử dụng để chiếu sáng,dùng cho các thiết bị điện phụ, hoặc là các thiết bị điện khác khi động cơkhông hoạt động

+ Động cơ khởi động: Điện từ bình ắc quy được dùng cho máy khởi động vàcung cấp dòng điện cho hệ thống đánh lửa trong suốt thời gian động cơ khởiđộng Việc khởi động xe là chức năng quan trọng nhất của ắc quy

+ Động cơ không hoạt động: Điện từ ắc quy có thể cần thiết để hỗ trợ cho hệthống nạp khi nhu cầu về tải điện trên xe vượt qua khả năng của hệ thống nạp

Cả ắc quy và máy phát đều cấp điện khi nhu cầu đòi hỏi cao

tối thiểu Tốc độ quay tối thiểu để khởi động động cơ khác nhau tùy theo cấu trúcđộng 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

Hình 1.2: Bố trí máy khởi động trên động cơ

1.2.2 Phân loại

Trong hệ thống khởi động thành phần quan trọng nhất chính là motor khởi động

để phân loại hệ thống khởi động ta dựa vào hai yếu tố của máy khởi động đó làphương pháp đấu dây của các cuộn dây và phương pháp truyền động của trục rô tomáy khởi động đến bánh đà cuộn dây

Hình 1.3: Phương pháp đấu dây của các cuộn dây trong motor điện

- Phân loại theo phương pháp đấu dây:

+ Bốn cuộn dây stator đấu nối tiếp: Dòng điện sau khi qua bốn cuộn dây stator

sẽ được đưa vào rotor thông qua 2 chổi than sau đó về mass thông qua 2 chổithan còn lại Khi dòng điện qua 4 cuộn dây của stator sẽ làm phát sinh từtrường, lực từ này tác dụng lên các vòng dây của rotor làm rotor quay Máykhởi động loại này có tốc độ thấp nhưng moment xoắn cao

+ Bốn cuộn dây stator đấu nối tiếp theo từng cặp:(hình 1.4)

+ Bốn cuộn dây stator đấu song song (hình 1.4): Loại này được sử dụng phổbiến trong các loại xe hiện nay Loại này có tốc độ cao nhưng moment xoắn

bánh răng hành tinh.

+ Mắc hỗn hợp (hình 1.4): Có 1 hoặc 2 cuộn dây phần cảm nối trực tiếp ra mát

Hình 1.4: Các phương pháp đấu 4 cuộn dây stator

- Phân loại theo phương pháp truyền động:

+ Truyền động trực tiếp tới bánh đà không qua hộp giảm tốc (hình 1.5): Bánhrăng bendix được đặt trên cùng một trục với lõi motor (phần ứng) và quaycùng tốc độ với lõi Cần dẫn động được nối với thanh đẩy của công tắc từ đẩybánh răng chủ động và làm cho nó ăn khớp với vành răng bánh đà Đó là kiểucủa bộ khởi động đã được sử dụng hầu hết ở năm 1975 và trên những xeToyota đời cũ

+ Truyền động trực tiếp nhờ bánh răng trung gian:(xem hình 1.6)

 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 côngtắc từ đẩy trực tiếp bánh răng chủ động đặt trên cùng một trục với nó vào ănkhớp vành răng bánh đà

Hình 1.5: Máy khởi động loại dẫn động trục

1 Motor; 2 Phần ứng; 3 Bánh răng bendix;

4 Thanh đẩy; 5 Công tắc từ

+ Truyền động giảm tốc nhờ cụm bánh răng hành tinh(xem hình 1.7):

tốc độ quay của lõi (phần ứng) của motor Bánh răng bendix ăn khớp vớivành răng thông qua cần dẫn động giống như trường hợp máy khởi độngđồng trục.

Hình 1.6: Máy khởi động loại giảm tốc bằng

bánh răng trung gian 1.Công tắc từ; 2 Bánh răng bendix; 3 Bánh răng rotor;

4 Motor; 5 Phần ứng

Hình 1.7: Máy khởi động loại giảm tốc bằng bánh răng hành tinh

1 Công tắc từ; 2 Motor; 3 Bánh răng hành tinh;

4 Bánh răng bendix

 Máy khởi động PS (Motor giảm tốc hành tinh-rotor thanh dẫn)(xem hình1.8): Máy khởi động này sử dụng các nam châm vĩnh cửu đặt trong cuộncảm Cơ cấu đóng ngắt hoạt động giống như máy khởi động loại bánh rănghành tinh

Hình 1.8: Máy khởi động PS

1.2.3 Yêu cầu

- Khi hoạt động phải dẫn động động cơ quay vượt qua được tốc độ tối thiểu

- Tạo ra các moment đủ lớn để khởi động động cơ

- Chiều dài đây dẫn từ bình ắc quy đến máy khởi động phải ngắn (<1m)

- Kết cấu phải nhỏ gọn,dễ tháo lắp bảo dưỡng và sửa chữa

- Nhiệt độ khi hoạt động phải trong giá trị cho phép

- Đảm bảo khởi động lại được nhiều lần

- Tỉ số truyền từ bánh răng khởi động và bánh răng của bánh đà nằm trongkhoảng giới hạn (từ 9 đến 18)

- Khi động cơ ô tô đã làm việc, ly hợp của máy khởi động phải cắt được khớptruyền động của hệ thống ra khỏi trục khuỷu của động cơ ô tô

1.3 Nguyên lí máy khởi động

- Nguyên lí tạo ra moment: Đường sức từ sinh ra giữa cực bắc và cực nam củanam châm, nó đi từ cực bắc đến cực nam Khi đặt một nam châm khác giữa 2cực từ sự hút và đẩy của hai nam châm làm cho nam châm đặt giữa quay quanhtrục của nó Mỗi đường sức từ không thể cắt ngang đường sức từ khác Nódường như ngắn hơn và cố đẩy các đường sức từ gần nó ra xa Đó là nguyênnhân làm cho nam châm ở giữa quay theo chiều kim đồng hồ(xem hình 1.9).Trong động cơ điện thực tế phần giữa sẽ là khung dây Bản chất của đường sức

từ thường trở nên ngắn đi và cố đẩy những đường sức từ khác ra xa nó tạo ralực, lực sinh ra trên khung dây cung cấp năng lượng làm quay động cơ điện.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 cựcnam và duy trì như vậy, đó là điều làm nam châm quay(xem hình 1.10)

- Hoạt động trong thực tế: Để ứng dụng lí thuyết này cho thực tế, trước tiênngười ta phải quấn nhiều khung dây để làm tăng từ thông từ đó sinh ra momenlớn(xem hình 1.11) Tiếp theo người ta đặt một lõi thép bên trong các khungdây cũng nhằm tăng từ thông và sinh ra các moment lớn Thay vì sử dụng mộtnam châm vĩnh cửu, người ta có thể dùng nam châm điện làm phần cảm Để tốc

khung dây cạnh nhau được hàn với cùng một phiến đồng trên cổ góp Dòngđiện chạy từ chổi than dương đến âm qua các khung dây mắc nối tiếp

Hình 1.9: Lực sinh ra giữa các nam châm và từ trường

sinh ra trong khung dây

Hình 1.10: Lực từ sinh ra trên khung dây

Khi đó chiều dòng điện chạy qua các khung dây trong cùng một phần tư rotor

là như nhau.Và nhờ thế chiều của từ trường sinh ra ở mỗi khung sẽ không đổi khi

cổ góp quay Nhờ sự bố trí của khung dây trong phần cảm và phần ứng mà sinh

ra lực làm quay phần ứng

Hình 1.11: Dây quấn trong rotor

- Nguyên lí hoạt động của máy khởi động:

Hình 1.13: Mạch điện máy khởi động

+ Quá trình ăn khớp máy khởi động với bánh đà: Khi bật khóa điện lên vị tríSTART, dòng điện của ắc quy đi vào cuộn giữ và cuộn hút sau đó dòngđiện đi từ cuộn hút tới phần ứng qua cuộn cảm xuống mát Việc tạo ra lựcđiện từ trong các cuộn giữ và cuộn hút sẽ làm từ hóa các lõi cực và do vậypiston của công tắc từ bị hút vào lõi cực của nam châm điện Nhờ sự hútnày thông qua cần đẩy mà bánh răng bendix bị đẩy ra và ăn khớp với vànhrăng bánh đà đồng thời đĩa tiếp xúc sẽ bật công tắc chính lên

+ Quá trình giữ: Khi công tắc chính trong công tắc từ được bật lên thì không

có dòng điện chạy qua cuộn hút vì hai đầu cuộn hút đẳng áp, cuộn cảm vàcuộn ứng nhận trực tiếp dòng điện từ ắc quy Cuộn dây phần ứng sau đó bắtđầu quay với vận tốc cao và động cơ được khởi động Ở thời điểm nàypiston được giữ nguyên tại vị trí chỉ nhờ lực điện từ của cuộn giữ không códòng điện chạy qua cuộn hút

+ Quá trình nhả khớp: Khi khóa điện được xoay từ vị trí START sang ON, tạithời điểm này tiếp điểm chính vẫn còn đóng,dòng điện đi từ phía công tắcchính tới cuộn hút rồi qua cuộn giữ Ở thời điểm này dòng điện qua cuộnhút bị đảo chiều, lực điện từ được tạo ra bởi cuộn hút và cuộn giữ triệt tiêu

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

1.1.2 Yêu cầu

Để đảm bảo những điều kiện làm việc đặc biệt trên ô tô, máy phát điện nhữngyêu cầu sau:

- Máy phát luôn tạo ra một hiệu điện thế ổn định (13,8V-14,2V) trong mọi chế

độ làm việc của phụ tải

- Có công suất và độ tin cậy cao, chịu được sự rung lắc và bụi bẩn, hơi dầu máyhơi nhiên liệu và do ảnh hưởng khá cao của nhiệt độ động cơ

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

- Việc chăm sóc và bảo dưỡng trong quá trình làm việc càng ít càng tốt

- Đảm bảo thời gian lam việc lâu dài

- Điện áp máy phát phải đảm bảo 14V đối với xe du lịch và 28V đối với xe tảitrong điều kiện xe hoạt động

Hình 1.14: Bố trí máy khởi động trên xe

1.2.1 Máy phát điện xoay chiều làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ

- Khi nam châm quay trong cuộn dây, điện áp sẽ sinh ra giữa hai đầu cuộn dây.Điện áp này sẽ sinh ra dòng điện xoay chiều

- Mối liên hệ giữa dòng điện sinh ra trong cuộn dây và vị trí nam châm được chỉ

ra trong hình vẽ (xem hình 1.16) Dòng điện lớn nhất được sinh ra khi cực N

và cực S của nam châm gần với cuộn dây nhất Tuy nhiên chiều dòng điện ởmỗi nửa vòng quay của nam châm lại ngược nhau

- Dựa trên nguyên lí trên và để sinh ra dòng điện hiệu quả hơn, máy phát điệntrên ô tô dùng 3 cuộn dây bố trí lệch nhau một góc 120 trên stator Mỗi cuộn

A, B, C được đặt cách nhau 120 Khi nam châm quay giữa chúng dòng điệnxoay chiều được sinh ra trong mỗi cuộn dây Dòng điện bao gồm 3 dòng xoaychiều được gọi là “dòng xoay chiều 3 pha”

Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý sinh điện

Hình 1.17: Sơ đồ nguyên lý dòng điện xoay chiều 3 pha

Cuộn dây stator có ba pha mắc theo kiểu hình sao hoặc theo kiểu hình tam giác:

- Cách mắc kiểu hình sao (P < 600W): cho ra điện thế cao, được sử dụng phổ biến

- Cách mắc kiểu tam giác (P > 600W): cho ra dòng điện lớn

Hình 1.18: Cách mắc cuộn dây 3 pha

1.2.2 Chỉnh lưu dòng điện

Có nhiệm vụ biến dòng xoay chiều thành dòng một chiều, ta dùng bộ chỉnh lưu 6diode, 8 diode hoặc 14 diode Để chỉnh lưu dòng điện trong máy phát điện xoaychiều ta thường dùng diode công suất được chế tạo từ silic Bộ chỉnh lưu 6 diode bắttrên tấm tản nhiệt làm bằng hợp kim nhôm

Ba diode dương có cực tính ở thân là catot ép chặt lên tấm tản nhiệt, tấm tản nhiệt được cách mass với vỏ máy và được gắn với vỏ dương B

Ba diode âm có cực tính ở thân là anot được ép lên tấm tản nhiệt, lắp trực tiếp với

vỏ máy

Hình 1.19: Bộ chỉnh lưu diode

1.2.2.1 Chỉnh lưu nửa sóng

Một mạch chỉnh lưu nửa sóng chỉ là một trong nửa chu kì dương hoặc âm có dễdàng đi ngang qua diode, trong khi nửa kia sẽ bị khóa tùy thuộc vào chiều lắp đặtcủa diode Vì chỉ có một nửa chu kì được chỉnh lưu nên mạch chỉnh lưu nửa sóng

có hiệu suất truyền công suất rất thấp Mạch chỉnh lưu nửa sóng có thể lắp bằng chỉmột diode bán dẫn trong các mạch nguồn một pha

Hình 1.20: Mạch điện chỉnh lưu nửa sóng

1.2.2.2 Chỉnh lưu toàn sóng (chỉnh lưu cầu)

Mạch chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả hai thành phần cực tính của dạng sóng đầuvào thành một chiều Do đó nó có hiệu suất cao hơn Tuy nhiên trong mạch điệnkhông có điểm giữa của biến áp người ta sẽ cần đến 4 diode thay vì một như trongmạch chỉnh lưu nửa sóng Điều này có nghĩa là đầu cực của điện áp ra sẽ cần đến 2diode để chỉnh lưu, thí dụ như 1 cho trường hợp điểm X dương, và 1 cho trườnghợp điểm X âm Đầu ra còn lại cũng cần chính xác như thế, kết quả là phải cần đến

4 diode Các điốt dùng cho kiểu nối này gọi là cầu chỉnh lưu

Hình 1.21: Mạch chỉnh lưu toàn sóng 4 diode

Bộ chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả hai nửa chu kỳ thành một điện áp đầu ra cómột chiều duy nhất: dương (hoặc âm) vì nó chuyển hướng đi của dòng điện của nửachu kỳ âm (hoặc dương) của dạng sóng xoay chiều Nửa còn lại sẽ kết hợp với nửakia thành một điện áp chỉnh lưu hoàn chỉnh

Đối với nguồn xoay chiều một pha, nếu dùng biến áp có điểm giữa, chỉ cần 2diode nối đấu lưng với nhau (nghĩa là anot-với-anot hoặc catot-với-catot) có thểthành một mạch chỉnh lưu toàn sóng.

Hình 1.22: Mạch chỉnh lưu toàn sóng 2 diode

Mạch điện 3 pha cần đến 6 diode Thông thường cần 3 cặp, nhưng không phảicùng loại với diode đôi sử dụng trong chỉnh lưu một pha toàn sóng Thay vào đóngười ta dùng cặp diode nối tiếp nhau (catot nối với anot) Thường thì các diode đôi

sẽ bố trí ra 4 chân, để có thể tùy ý đấu nối cho mạch chỉnh lưu toàn sóng một pha,hay mạch cầu một pha và ba pha

Hình 1.23: Mạch chỉnh lưu toàn sóng 6 diode

- Ờ vị trí α=180 ° trong khoảng này điện áp trên fII dương nhất, điện áp trên fIII

âm nên có dòng điện chỉnh lưu như hình 1.24(c)

Như vậy: Dòng điện qua R lúc nào cũng theo một chiều và điện áp chỉnh lưu (Ucl)

vẩn còn dạng nhấp nhô như đồ thị

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 có công suất lớn (P

> 1000W) sự xuất hiện sóng đa hài bậc 3 trong thành phần của hiệu điện thế pha doảnh hưởng của từ trường các cuộn pha lên cuộn kích làm giảm công suất máy phát

Vì vậy, người ta sử dụng cặp diode mắc từ dây trung hòa để tận dụng sóng

đa hài bậc 3, làm tăng công suất máy phát khoảng 10-15% Trong một số máyphát, người ta còn sử dụng 3 diode (diode trio) mắc từ các pha để cung cấpcho cuộn kích, đồng thời đóng ngắt đèn báo nạp

Hình 1.24 : Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu của máy phát

xoay chiều ba pha đấu sao.

Hình 1.25: Bộ chỉnh lưu 6 diode

Hình 1.26: Bộ chỉnh lưu 8 diode

Vì vậy, cần phải có sự điều chỉnh điện áp.

Trong quá trình vận hành, máy phát có thể có những trường hợp khi tải vượt quátrị số định mức Điều này sẽ dẫn đến hiện tượng bị cháy, làm giảm khả năng chuyểnđổi mạch hoặc quá nhiệt, dẫn tới tăng tải trên các chi tiết cơ khí của hệ thống dẫnđộng máy phát Tất cả các chức năng này ở hệ thống cung cấp điện cho ô tô, máykéo được thực hiện tự động nhờ bộ điều chỉnh điện áp và dò

1.2.3.1 Bộ tiết chế 2 tiếp điểm

Điện trở (R) được mắc nối tiếp với cuộn cảm (F) của rotor Điện trở này bị đấutắt bởi tiếp điểm khi động cơ chạy ở tốc độ thấp Khi điện áp máy phát thấp, lực từcủa của cuộn (M) yếu nên tiếp điểm đóng và dòng điện cuộn cảm chạy qua tiếpđiện Khi máy phát ở tốc độ cao điện áp không thể điều chỉnh bằng tiếp điểm ở tốc

độ thấp, tiếp điểm động sau đó sẽ đóng mở với tiếp điểm tốc độ cao, khi tiếp điểmđộng đón g mở với tiếp điểm tốc độ cao dòng kích từ bị mất (Hình 1.28)

Hiện nay bộ điều chỉnh điện loại có tiếp điểm này chỉ còn lắp trên các ô tô đời cũ.

Hình 1.28: Sơ đồ tiết chế IC

1.2.3.2 Bộ tiết chế IC kiểu A

Khi điện áp tạo ra tại chân B thấp điện áp ắc quy được cấp đến cực gốc của Tr1qua điện trở R1 và Tr1 mở, cùng lúc đó dòng kích từ tới cuộn rotor theo sơ đồ B ->cuộn rotor -> E -> Tr1 -> F Khi điện áp ra tại cực B cao, điện áp cao hơn sẽ tácdụng lên diot Zenner và diot này đạt tới điện áp đánh thủng, Dz trở nên dẫn điện vìvậy Tr2 mở, Tr1 khóa làm gián đoạn dòng kích từ điều chỉnh được điện áp ra củamáy phát (Hình)

Ưu điểm của tiết chế IC:

- Dải điện áp ra hẹp hơn và ít thay đổi theo thời gian

- Chịu được rung động và có độ bền cao do không có các chi tiết chuyềnđộng

- Do điện áp ra trở nên thấp hơn khi nhiệt độ tăng nên ắc quy có thể nạp đượcchính xác

Nhược điểm: Nhạy cảm với nhiệt độ và điện áp cao không bình thường

1.2.3.3 Bộ tiết chế IC kiểu M

Tiết chế kiểu M đa chức năng được sử dụng phần lớn trên các xe hiện nay đặcbiệt là trên các dòng xe Toyota Tiết chế kiểu M bao gồm một IC ghép chứa một tổmạch khối đơn (M.IC) Đối với tiết chế kiểu M thì IC có chức năng như một bộ pháthiện hở mạch trong cuộn rotor và cho đèn báo nạp do đó hệ thống nạp khá đơn giản

Khi bật khóa điện trạng thái ON, động cơ tắt Khi bật khóa điện trạng thái ON sẽcấp điện áp ắc quy đến cực IG của tiết chế IC Điện áp này được phát hiện bởi M.IC

và Tr1 được mở làm dòng kích từ ban đầu chạy đến cuộn rotor qua ắc quy và cực B

Để giảm dòng điện phóng qua ắc quy khi bậc khóa điện, M.IC giữ dòng kích từ ởgiá trị nhỏ khoảng 0,2A bằng cách bật và tắt gián đoạn Tr1 Do việc phát điện chưabắt đầu nên điện áp cực P bằng 0 Điện áp này được M.IC phát hiện trạng thái nàytruyền tín hiệu tới Tr2 làm cho đèn báo nạp bật sáng (hình1.29):

Hình 1.29: Dòng điện phát ra bởi máy phát (thấp hơn điện áp tiêu chuẩn)

Khi máy phát bắt đầu phát điện và điện áp cực P tăng, bộ M.IC chuyển Tr1 từtrạng thái tắt mở gián đoạn sang trạng thái mở liên tục làm cho dòng kích thích đủlớn được cung cấp từ cuộn ắc quy đến cuộn rotor Vì vậy dòng điện phát ra tăng đột

ngột Khi điện áp P tăng, bộ M.IC phát hiện trạng thái này truyền tín hiệu tới tắt Tr2nên đèn báo nạp tắt (hình 1.30):

Nếu Tr1 tiếp tục mở, điện áp ở cực B tăng lên Sau đó điện áp cực S vượt quá điện áp điều chỉnh, mạch M.IC xác định tình trạng này và đóng Tr1 Kết quả là dòng kích từ ở cuộn dây rotor giảm dần thông qua diot Đ1 hấp thụ điện từ ngược vàđiện áp ở cực B giảm xuống Sau đó nếu điện áp ở cực S gỉam xuống tới giá trị điềuchỉnh thì mạch M.IC sẽ xác định tình trạng này và mở Tr1 Do đó dòng kích từ của cuộn dây rotor tăng lên và điện áp ở cực B cũng tăng Bộ điều áp IC giữ điện áp chocực S (điện áp ở cực ắc quy) ổn định (điện áp điều chỉnh) bằng cách lặp đi lặp lại các quá trình trên (hình 1.31):

Hình 1.30: Dòng điện phát điện máy phát (thấp hơn điện áp tiêu chuẩn)

Hình 1.31: Dòng điện phát ra bởi máy phát (đạt tới điện áp tiêu chuẩn)

Chương 2: CẤU TẠO – SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ

MÁY KHỞI ĐỘNG TRÊN Ô TÔ

A Máy phát điện[1]

2.1 Cấu tạo

Máy phát điện kích từ loại có vòng tiếp điện (có chổi than) Máy phát điện loạinày thường có phần 3 chính bao gồm: Stator, rotor và bộ chỉnh lưu

Hình 2.1: Cấu tạo máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ

2.1.1 Phần ứng

- Cấu tạo: Gồm hai chùm cực hình móng lắp then trên trục Giữa các chùm cực

có cuộn dây kích thích đặt trên trục qua ống lót bằng thép Hai đầu của cuộndây kích thích được nối với hai vòng tiếp điện gắn trên trục máy phát Trụccủa rotor được đặt trên các ổ bi lắp trong các nắp bằng hợp kim nhôm Trênnắp, phía vòng tiếp điện còn bắt giá đỡ chổi điện Một chổi điện được đượcnối với vỏ máy phát, chổi còn lại nối với đầu ra cách điện với vỏ Trên trụccòn lắp cánh quạt và puli dẫn động.(xem hình 2.2)

- Nguyên lý hoạt động: Khi có dòng điện một chiều đi qua cuộn kích thích thìcuộn dây và ống thép dẫn từ trở thành một nam châm điện mà hai đầu ốngthép là hai từ cực khác dấu Dưới ảnh hưởng của các từ cực, các móng trởthành từ cực của rotor

Hình 2.2: Cấu tạo rotor

Hình 2.3: Cấu tạo stator

1 Diode chỉnh lưu; 2 Cuộn stator; 3 Ba cuộn dây stator;

4 Rãnh lắp cuộn dây; 5 Bọc cách điện; 6 Khối thép từ;

7 Cọc trung tính; 8 Cọc dương

Cuộn dây stator ba pha mắc theo kiểu hình sao hoặc theo kiểu hình tam giác:

- Cách mắc kiểu hình sao (P < 600W): cho ra điện thế cao, được sử dụngphổ biến

- Cách mắc kiểu tam giác (P > 600W): cho ra dòng điện lớn

Hình 2.4: Các kiểu đấu dây

2.1.3 Chỉnh lưu dòng điện

- Có nhiệm vụ biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều,tadùng bộ chỉnh lưu 6 diode, 8 diode hoặc 14 diode Để chỉnh lưu dòngđiện trong máy phát điện xoay chiều ta thường dung diode công suấtđược chế tạo từ Silic

- Bộ chỉnh lưu 6 diode bắt trên tấm tản nhiệt làm bằng hợp kim nhôm

- Ba diode dương có cực tính ở thân là catot ép chặt lên tấm tản nhiệt, tấmtản nhiệt được cách mass với vỏ máy và được gắn cọc dương B Badiode âm có cực tính ở thân là anot và được ép lên trên một tấm tảnnhiệt, được lắp trực tiếp với mass vỏ máy

Hình 2.5: Diode

2.1.4 Tiết chế IC kiểu M

Trên ô tô, máy phát điện luôn cùng quay với động cơ Trong khi đó, tốc độcủa động cơ liên tục thay đổi Để đảm bảo điện áp tạo ra từ máy phát có giá trịkhông đổi với mọi chế độ công tác của động cơ trong máy phát được trang bịmột bộ điều áp Bộ điều áp điều chỉnh bằng cách thay đổi dòng kích từ cấpvào rotor của máy phát do đó điện áp của máy phát sẽ được duy trì khi tốc độquay của máy phát hoặc dòng tải thay đổi

Cấu tạo bộ tiết chế IC kiểu M gồm có IC, cánh tản nhiệt và giắc nối Việc

sử dụng IC giúp cho kích thước của bộ điều áp nhỏ gọn nên có thể bố trí ngaytrong máy phát cùng với bộ chỉnh lưu IC gồm có 3 chân:

- Chân S (Sensing): lửa trực tiếp, chân phát hiện điện áp ắc quy Nếu hởmạch từ cực S thì cực B sẽ báo điện áp phát hiện thay cực S nhưng đènbáo nạp sẽ sáng.

- Chân IG (Ignition): lửa công tắc Chân IG điều khiển để kích từ chorotor

- Chân L (Lamp): điều khiển đèn báo sạc

Hình 2.6: Tiết chế IC Kiểu M

2.2 Sơ đồ mạch điện của máy phát trên xe Toyota camry[2]

Hình 2.7: Sơ đồ mạch điện máy phát điện trên xe Toyota Camry

2.1 Cấu tạo máy khởi động

2.1.1 Các bộ phận của máy khởi động

Máy khởi động thường có các bộ phận sau:

Hình 2.8: Các bộ phận của máy khởi động

1 Công tắc từ; 2 Phần ứng và ổ cầu; 3 Vỏ máy khởi động; 4 Chổi than và giá đỡ chổi than; 5 Bộ truyền giảm tốc; 6 Ly hợp khởi động; 7 Bánh răng khởi động chủ

Hình 2.9: Công tắc từ

1 Lõi; 2 Trục lõi; 3 Lò xo hoàn lực; 4 Bi thép; 5 Cuộn hút(PC);

6 Cuộn giữ(HC); 7 Tiếp điểm chính; 8 Lò xo dẫn

Phần ứng tạo ra lực làm quay motor và ổ bi cầu đỡ cho lõi (phần ứng) quay ở tốc

độ cao

Hình 2.10: Phần ứng và ổ bi

1 Ổ bi; 2 Cổ góp; 3 Lõi phần ứng; 4 Khung dây phần ứng

2.1.2.3 Vỏ máy khởi động:

Vỏ máy khởi động này tạo ra từ trường cần thiết để cho motor hoạt động

Nó cũng có chức năng như một vỏ bảo vệ các cuộn cảm, lõi cực và khép kín cácđường sức từ Cuộn cảm được mắc nối tiếp với phần ứng

Hình 2.11: Vỏ máy khởi động

1 Lõi cực; 2 Phần cảm; 3 Chổi than; 4 Cuộn dây kích từ

2.1.2.4 Chổi than và giá đỡ chổi than

Chổi than được tỳ vào cổ góp của phần ứng bởi các lò xo để cho dòng điện đi từcuộn dây tới phần ứng theo một chiều nhất định Chổi than được làm từ hỗn hợpđồng - cacbon nên nó có tính dẫn điện tốt và khả năng chịu ăn mòn lớn Các lò xochổi than nén vào cổ góp phần ứng và làm cho phần ứng dừng lại ngay sau khi máykhởi động bị ngắt

Hình 2.12: Chổi than và giá đỡ chổi than

1 Giá đỡ chổi than; 2 Khung nối mass;

3 Lò xo chổi than; 4 Chổi than

GỢI Ý:

Nếu các lò xo chổi than bị yếu đi hoặc các chổi than bị mòn có thể làm cho tiếpđiểm điện giữa chổi than và cổ góp không đủ để dẫn điện Điều này làm cho điệntrở ở chỗ tiếp xúc tăng lên làm giảm dòng điện cung cấp cho motor và dẫn đến giảmmoment

2.1.2.5 Bộ truyền giảm tốc

Bộ truyền giảm tốc truyền lực quay của motor tới bánh răng dẫn động khởi động

và làm tăng moment xoắn bằng cách làm chậm tốc độ của motor Bộ truyền giảmtốc làm giảm tốc độ quay của motor với tỷ số là 1/3 - 1/4 và nó có một ly hợp khởiđộng ở bên trong

bánh răng chủ động khởp động

Để bảo vệ máy khởi động khỏi bị hỏng hóc bởi số vòng quay cao được tạo ra khiđộng cơ đã được khởi động người ta bố trí ly hợp khởi động này Đó là ly hợp khởiđộng loại một chiều có các con lăn

2.1.2.7 Bánh răng khởi động chủ động và then xoắn:(xem hình 2.15)

Bánh răng dẫn động khởi động và vành răng truyền lực quay từ máy khởi độngtới động cơ nhờ sự ăn khớp an toàn giữa chúng Bánh răng dẫn động khởi độngđược vát mép để ăn khớp được dễ dàng Then xoắn chuyển lực quay vòng củamotor thành lực đẩy bánh răng dẫn động khởi động và trợ giúp cho việc ăn khớp vàngắt sự ăn khớp của bánh răng dẫn động khởi động với vành răng

Hình 2.14: Ly hợp máy khởi động

1 Lò xo hoàn lưc; 2 Trục bendix; 3 Bánh răng bendix;

4 Chốt trụ; 5 Lò xo; 6 Bi đũa; 7 Bánh răng ly hợp

Hình 2.15: Bánh răng khởi động và then xoắn

1 Bánh đà; 2 Trục bendix; 3 Khớp xoắn ốc;

2.2 Sơ đồ mạch điện máy khởi động trên xe Toyota Camry[2]

Hình 2.16: Sơ đồ mạch điện máy khởi động trên xe Toyota Camry