Điện, Điện tử cơ bản trên ôtô
Vật liệu điện-điện tử
Trong kỹ thuật điện và điện tử Vật liệu điện-điện tử đợc chia ra làm bốn loại:
- Vật liệu dẫn điện là vật liệu có khả năng cho dòng điện xoay chiều chạy qua một cách dễ dàng và thờng xuyên.
- Vật liệu dẫn điện: thờng là kim loại dạng nguyên chất hay hợp kim Ag, Cu, Al các hợp chất chứa Cu, Mangan.
- Vật liệu cách điện là những vật liệu có đặc tính không cho dòng điện chạy qua:
Vật liệu cách điện, như thủy tinh, sứ, nhựa và cao su, là những chất có điện trở cao, ngăn cản dòng điện chạy qua.
- Vật liệu bán dẫn là vật liệu có tính trung gian giữa vật liệu dẫn điện và vật liệu cách điện.
Vật liệu bán dẫn tinh khiết có điện trở cao, không dẫn điện Tuy nhiên, khi thêm một tỉ lệ nhỏ các vật liệu thích hợp, điện trở của bán dẫn sẽ giảm đáng kể, giúp nó trở thành vật liệu dẫn điện.
- Hai chất bán dẫn thông dụng là Germani(Ge) và Silíc(Si).
Vật liệu từ tính, như sắt pha silic, có khả năng nhiễm từ tốt và thường được sử dụng trong kỹ thuật để tăng điện trở xuất và giảm dòng phu-co Sắt – Silic được dập thành tấm để chế tạo lõi biến áp, trong khi các hợp kim như anico và pecmanoi cũng là những vật liệu từ tính phổ biến trong ngành công nghiệp kỹ thuật.
Các linh kiện điện và điện tử cơ bản
+ Điện trở có tác dụng cản trở dòng điện, tạo sự sụt áp để thực hiện các chức năng tuỳ theo vị trí của điện trở trong mạch.
Hình 1.1: ký hiệu điên trở.
+ Đơn vị của điện trở: đơn vị là (ohm), 1K = 1.000 b Cách đọc giá trị điện trở.
* Giá trị điện trở đợc ghi trực tiếp.
Hình 1.2: Cách đọc giá trị điện trở
* Giá trị điện trở đợc sơn bằng mã màu.
+ Quy tắc về mã màu.
Ngời ta quy định 10 màu để biểu thị cho 10 chữ số từ 0 đến 9.
Màu trên thân điện trở Giá trị tơng ứng §en 0
Bảng 1-1: Quy ớc về mã màu.
+ Cách đọc điện trở theo vòng màu.
- Điện trở có 3 vòng màu: dùng cho điện trở dới 10
Hình 1.3 : Điện trở có 3 vòng màu.
Vòng thứ nhất: Chỉ số thứ nhất.
Vòng thứ hai: Chỉ số thứ hai.
Vòng thứ ba: Nếu là nhũ vàng thì nhân với 0,1.
Nếu là nhũ bạc thì nhân với 0,01.
Ví dụ1: Điện trở có:
Vòng thứ nhất màu vàng.
Vòng thứ hai màu tím.
Vòng thứ ba màu nhũ vàng.
- Điện trở có 4 vòng màu: Đây là điện trở thờng gặp nhất.
Hình 1.4: Điện trở có 4 vòng màu.
Vòng thứ nhất: Chỉ số thứ nhất.
Vòng thứ hai: Chỉ số thứ hai.
Vòng thứ ba: Chỉ số thứ ba.
N©u: sai sè ± 1% ; §á: sai sè ± 2% ; Nhũ vàng: sai số ± 5% ; Nhũ bạc: sai số ± 10% ;
Ví dụ: Điện trở có 4 vòng màu theo thứ tự: Vàng, tím, cam, Nhũ bạc.
Vàng tím cam Nhũ bạc
Hình 1.5: Điện trở có 4 vòng màu.
Giá trị điện trở là:
Vàng Tím Cam Nhũ bạc
Kết quả: 47.000 hay 47K , Sai số 10%
- Điện trở có 5 vòng màu: Là điện trở có độ chính xác cao. c
Hình 1.6: Điện trở có 5 vòng màu
Quy ớc màu sắc giống nh điện trở có 4 vòng màu.
Sai số trong điện trở có 5 vòng màu Cũng giống sai số ở điện trở có 4 vòng màu.
Ví dụ : Điện trở có 5 vòng màu, theo thứ tự: Nâu, tím,đỏ ,đỏ, n©u.
Giá trị của điện trở:
Hình 1.7: Điện trở có 5 vòng màu
Nâu tím đỏ đỏ nâu
Kết quả: 17200 hay 17,2K, sai số 1%Phân loại điện trở. c Phân loại điện trở
* Phân loại theo vật liệu chế tạo.
Điện trở than được làm từ vật liệu than chì pha trộn với vật liệu cách điện, sau đó được ép thành thỏi và kết nối với hai sợi dây kim loại Giá trị điện trở thường được thể hiện bằng ký hiệu màu trên thân điện trở Đây là loại điện trở phổ biến nhất do giá thành rẻ và khả năng tạo ra điện trở lớn, với công suất từ 1,8 đến vài Watt.
Điện trở màng kim loại được làm từ vật liệu Ni-ken gắn vào lõi sứ hoặc thuỷ tinh, mang lại trị số ổn định Loại điện trở này thường được sử dụng trong các mạch dao động nhờ vào độ chính xác cao và tuổi thọ lâu dài, đồng thời ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.
Điện trở dây quấn được chế tạo từ dây quấn hợp kim, quấn trên bề mặt cách điện bằng sứ hoặc nhựa tổng hợp, cho phép tạo ra các điện trở có giá trị nhỏ và khả năng chịu đựng công suất tiêu tán lớn Loại điện trở này thường được sử dụng trong các mạch cung cấp điện cho thiết bị điện tử.
Điện trở xi măng là vật liệu chủ yếu được làm từ xi măng, thường được sử dụng trong các mạch cung cấp nguồn điện có công suất thấp Chúng có ưu điểm là không bốc cháy trong trường hợp quá tải, đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.
* Phân loại theo công dụng.
Biến trở, hay còn gọi là triết áp, là một loại điện trở có khả năng điều chỉnh giá trị theo yêu cầu Nó được sử dụng để hiệu chỉnh mạch điện, đóng vai trò quan trọng trong việc phân áp và phân dòng cho các mạch điện.
Hình 1.8 : Kí hiệu của biến trở.
Biến trở dây quấn: Dùng dây dẫn có điện trở xuất cao, đờng kính nhỏ quấn trên một lõi cách điện bằng sứ hay nhựa tổng hợp
Hình 1.9 : Ký hiệu của biến trở dây quấn.
Cách đo biến trở: (Dùng đồng hồ vạn năng).
Để đo giá trị của biến trở, cần đặt đồng hồ ở thang đo phù hợp với giá trị ghi trên thân biến trở, ví dụ như biến trở 10K sẽ được đặt ở thang Rx1K Cách đo là cố định đầu que đo vào đầu A (hoặc B) và sau đó di chuyển que đo sang đầu còn lại Khi thực hiện đo, kim đồng hồ sẽ xoay theo nhịp với sự điều chỉnh của biến trở.
Hình 1.10: Cách đo biến trở
Điện trở nhiệt, hay còn gọi là tec-mi-to, là linh kiện có giá trị thay đổi theo nhiệt độ Có hai loại điện trở nhiệt chính.
- NTC: là điện trở nhiệt có hệ số nhiệt âm Khi nhiệt độ tăng thì R giảm.
- PTC: là điện trở nhiệt có hệ số nhiệt dơng Khi tăng nhiệt độ th× R t¨ng.
- ứng dụng: điện trở nhiệt dùng trong các mạch khuếch đại, để ổn định nhiệt và dùng làm cảm biến trong mạch điều khiển nhiệt tự động.
- Ký hiệu của điện trở nhiệt:
Hình 1.11: Ký hiệu của điện trở nhiệt.
Quang trở là loại điện trở có giá trị phụ thuộc vào ánh sáng, khi độ sáng càng lớn thì giá trị điện trở càng nhỏ và ngợc lại
Quang trở, như hình 1.12 minh họa, là linh kiện điện tử quan trọng được sử dụng phổ biến trong các mạch điều khiển bằng ánh sáng, bao gồm mạch đếm sản phẩm và mạch tự động đóng cắt đèn đường.
Là loại điện trở có giá trị rất nhỏ Vài Ohm.
Điện trở cầu chì là một thành phần quan trọng trong các mạch điện tử, thường được lắp đặt trên các đường cung cấp nguồn cho những mạch có dòng tải lớn, như trong các mạch quét của Tivi Việc sử dụng điện trở cầu chì giúp bảo vệ mạch điện khỏi quá tải và hỏng hóc.
Ghép nối tiếp hai điện trở R1 và R2 với nhau chủ yếu nhằm mục đích tăng trị số điện trở.
Khi ghép nối tiếp điện trở tổng sẽ là:
+ GhÐp song song H×nh 1.14 GhÐp nèi tiếp các điện trở
Khi ghép song song các điện trở ta có điện trở tổng sẽ là:
H×nh 1.15 GhÐp song song các điện trở
1.2.2 Tụ điện a Cấu tạo của tụ điện :
Tụ điện là linh kiện thụ động quan trọng trong mạch điện tử, bao gồm hai bản cực bằng kim loại đặt song song, với một lớp điện môi cách điện ở giữa.
Ngời ta thờng dùng các chất : Thuỷ tinh, gốm sứ, mica, giấy, dầu, paraffin, không khí để làm chất điện môi
Ví dụ: Tụ thuỷ tinh, tụ mica, tụ dầu, tụ gốm, tụ giấy, tụ hoá
Lớp điện môi §Çu ra
Hình 1.16: Cấu tạo của tụ điện.
* Cách đọc giá trị tụ điện.
Các tụ điện có giá trị lớn từ 1μF trở lên, như tụ hoá, tụ dầu và tụ tantal, thường được nhà sản xuất ghi rõ điện áp làm việc và giá trị điện dung trên thân tụ.
Hình 1.17: Các ký hiệu tụ hoá.
+ Một số tụ điện có giá trị điện dung nhỏ hơn 1F cũng đợc ghi trực tiếp vào tụ điện.
Hình 1.18: Các ký hiệu của tụ điện có giá trị nhỏ hơn 1F. b Phân loại tụ điện.
+ Tụ điện hoá học (tụ hoá).
Tụ điện này được cấu tạo từ hai lá nhôm mỏng và hóa chất axit borax, với các lớp giấy mỏng được đặt giữa hai lá nhôm, sau đó cuộn tròn lại thành hình trụ.
Ký hiệu các loại tụ hoá:
Hình 1.19: Kí hiệu của tụ điện hoá học.
Tụ giấy là loại tụ điện không có cực tính, được cấu tạo từ các lớp giấy được tẩm dầu hoặc sáp làm chất điện môi, và được đặt giữa hai lá nhôm mỏng, sau đó cuộn tròn lại thành hình ống.
Hình 1.20: Hình dạng và kí hiệu của tụ giấy.
Tụ điện loại này bao gồm hai phần chính: phần cố định được làm từ các miếng nhôm hình bán nguyệt, sắp xếp song song và cách điện với đế tụ, trong khi phần di động cũng gồm các miếng nhôm hình bán nguyệt, hàn với trục xoay và có khả năng quay quanh trục này một góc 180 độ Mỗi vị trí của phần di động tương ứng với một giá trị điện dung khác nhau.
- Hình dáng và kí hiệu tụ biến đổi.
Hình 1.21 : Hình dáng và kí hiệu tụ xoay. c Phơng pháp đo tụ điện.
Trong thực tế ngời ta thờng dùng các phơng pháp sau:
- Phơng pháp đo tụ bằng đồng hồ
Dựa vào đặc tính nạp, phóng của tụ mà ngời ta dùng đồng hồ để quan sát sự dịch chuyển của kim đồng hồ.
- Nguyên tắc: Dùng thang đo R để quan sát sự chuyển động và vị trí kim chỉ.
Khi kiểm tra tụ điện, nếu kim đồng hồ chỉ lên và sau đó trở về vị trí vô cực, điều này cho thấy tụ đang hoạt động tốt Tụ có giá trị lớn sẽ làm kim chỉ lên cao hơn, và ngược lại, tụ có giá trị nhỏ sẽ có chỉ số thấp hơn.
- Trờng hợp tụ hỏng: khi phát hiện bằng đồng hồ.
- Kim chỉ lên 0 sau đó không trở về: Tụ bị chạm chập các bản cực.
- Kim chỉ không lên: Tụ bị đứt, khô.
- Khi lên lng chừng, không trở về: Tụ bị rỉ. d Cách ghép tụ điện
Khi ghép nối tiếp các tụ điện ta có:
Khi ghép song song các tụ điện ta có:
H×nh 1.23 GhÐp song song các tụ điện e ứng dụng của tụ điện
- Tụ điện đợc dùng nhiều trong kỹ thuật điện và điện tử.
- Tụ điện để làm lệch pha, tạo từ trờng quay để làm mô tơ.
- Tụ điện dùng để bù pha tránh lệch pha trong mạch ba pha.
- Tụ điện dùng trong mạch dao động, tạo xung.
- Tụ điện có giá trị lớn thì để nắn điện.
- Tụ điện có giá trị bé dùng trong khu vực mạch cao tần và trong các mạch cộng hởng.
Gồm hai chất bán dẫn khác nhau là loại P và loại N.
- Loại P đợc gọi là cực anốt.
- Loại N đợc gọi là cực catốt.
Giữa hai chất bán dẫn là lớp tiếp giáp.
Hình1.24: Cấu tạo và ký hiệu của điốt. b Nguyên lý làm việc.
* Phân cực thuận cho điốt (Dùng nguồn điện).
cắt nối dòng điện bằng Tranzistor
Mạch đóng cắt dòng điện bằng transistor hoạt động nhanh hơn nhiều so với phương pháp điều khiển cơ khí Phương pháp này không tạo ra tia lửa hồ quang tại các tiếp điểm, đồng thời cho phép điều chỉnh dòng điện đi qua một cách linh hoạt.
1.2.1 Mạch cắt nối dòng điện bằng Tranzistor có tiếp ®iÓm a Sơ đồ nguyên lý. ĐK: Là một tiếp điểm điều khiển bằng cơ khí và là tiếp điểm thờng mở Nguồn là một ắc quy có giá trị điện áp 6, 12 hoặc 24 V Cực E (Emitơ) của transistor đợc nối với dơng nguồn, cực B (Bazơ) nối qua một điện trở R b và cực C đợc nối với phụ tải (R t ). b Nguyên lý làm việc
Khi tiếp điểm ĐK mở cực B của tranzistor được kết nối với âm nguồn thông qua điện trở điều khiển Rb, cực E của tranzistor được nối với dương nguồn ắc quy, dẫn đến UEB > 0 Điều này tạo ra dòng điều khiển Ib chảy trong mạch, với dòng điện đi từ dương nguồn ắc quy tới cực E của tranzistor, qua lớp tiếp giáp EB và qua điện trở điều khiển về âm nguồn ắc quy.
Khi dòng Ib xuất hiện tranzistor mở nên có dòng làm việc IC: Dòng đi từ dơng nguồn ắc quy đến cực E của tranzistor, qua lớp tiếp giáp
EC, qua cực C qua phụ tải (Rt) về âm nguồn ắc quy.
Khi tiếp điểm ĐK của tranzistor được kết nối với cực dương nguồn, điện áp UEB trở nên bằng không, dẫn đến dòng Ib cũng bằng không Do đó, tranzistor ở trạng thái đóng và dòng IC không được cung cấp cho phụ tải.
Hình 1.40: Mạch cắt nối dòng bằng tranzistor có tiếp điểm
1.2.1 Mạch cắt nối dòng điện bằng tranzisto không có tiÕp ®iÓm a Sơ đồ nguyên lý
Hình 1.41: Mạch cắt nối dòng bằng tranzisto không có tiếp điểm
PL Bộ phát lệnh R t Phụ tải
T 1 , T 2 Tranzisto thuận AQ ắc quy
Mạch cắt nối dòng bằng tranzistor không có tiếp điểm sử dụng bộ phát lệnh PL để điều khiển tranzistor T1 Cực B của tranzistor T1 được kết nối với một đầu cực của bộ phát lệnh, trong khi cực C của nó nối với cực B của T2 Cuối cùng, cực C của T2 được kết nối với Rt b, tạo thành nguyên lý hoạt động cho mạch.
Khi bộ phát lệnh làm việc nó sẽ phát ra dòng điện xoay chiều và đặt lên cực B của tranzistor T1 một điện áp thay đổi.
* Khi cực B của T1 nhận thế dơng từ bộ phát lệnh PL, ở cực E của
T1 có điện thế nhỏ hơn điện thế ở cực B (VE< VB) nên UEB của T1 nhỏ hơn không nên không có dòng điều khiển Ib nên T1 đóng T1 đóng cực
B của transistor T2 được kết nối với nguồn âm qua điện trở Rb, trong khi cực E của T2 nối với cực dương của ắc quy, tạo ra hiệu điện thế UEB lớn hơn 0 Điều này dẫn đến sự xuất hiện của dòng điều khiển Ib cho transistor T2.
Dòng điện đi từ dơng nguồn ắc qui đến cực E của T2 qua lớp tiếp giáp EB của tranzistor đến điện trở phân cực Rb và trở về âm
Khi đó T2 sẽ mở có dòng làm việc Ic qua phụ tải :
Dòng điện đi từ dơng nguồn của ắc qui đến cực E của T2 qua tiếp giáp EC của T2 đến phụ tải (Rt) về âm nguồn của ắc quy
Khi cực B của T1 nhận tín hiệu từ bộ phát lệnh, điện thế tại cực E của T1 sẽ lớn hơn điện thế tại cực B (VE > VB), dẫn đến hiệu điện thế UEB của T1 lớn hơn 0 Điều này tạo ra dòng điều khiển Ib cho T1.
Dòng điện đi từ dơng nguồn ắc quy đến cực E của T1, qua lớp tiếp giáp EB của T1 trở về âm của bộ phát lệnh
Lúc đó T1 mở xuất hiện dòng làm việc Ic :
Dòng điện từ dương ắc quy đi qua cực E của T1, đi qua lớp tiếp giáp EC và điện trở phân cực Rb về âm ắc quy Cực B của T2 được nối với dương nguồn qua T1, dẫn đến UEB của T2 bằng không (mặc dù thực tế UEB > 0 nhưng rất nhỏ) Do đó, dòng Ib của T2 bằng không, khiến T2 không hoạt động và không có dòng Ic.
Các biện pháp đảm bảo cho tranzistor đóng tích cực
Khi xét đến việc đóng mở tranzistor, điện áp UEB cần lớn hơn không nhưng vẫn ở mức rất nhỏ khi tranzistor mở, trong khi đó UEB sẽ nhỏ hơn không và cũng rất nhỏ khi tranzistor đóng Điều này dẫn đến việc việc đóng cắt dòng điện bằng tranzistor không rõ ràng và không chắc chắn Để đảm bảo tranzistor đóng tích cực, cần tạo ra điện áp chênh lệch lớn giữa hai cực E và B, với UEB lớn hơn không nhiều khi tranzistor mở và nhỏ hơn không nhiều khi đóng Để giảm thiểu công suất hao tán khi tranzistor mở, cần lựa chọn trị số UEB và Ib phù hợp, giúp quá trình chuyển trạng thái diễn ra nhanh chóng.
1.3 2 bằng điện trở hồi tiếp rht a Sơ đồ mạch.
Sơ đồ mạch bao gồm: Nguồn là một ắc quy có trị số điện áp 6,
12 hoặc 24 V Một g tranzistor PNP (cực E nối với dơng nguồn thông qua một điện trở hồi tiếp, cực C của tranzistor nối với âm nguồn thông qua phụ tải Rt.
Cực B đợc nối với âm nguồn thông qua điện trở phân cực RB). Tiếp điểm ĐK dùng để điều khiển đóng mở tranzistor.
Hình 1.42: Biện pháp giúp tranzistor đóng tích cực nhờ điện trở hồi tiếp b Nguyên lý làm việc
Khi tiếp điểm điều khiển ĐK mở trong mạch xuất hiện dòng ®iÒu khiÓn Ib:
Từ cực dương của ắc quy, dòng điện đi qua điện trở hồi tiếp Rht, vào cực E của tranzistor, tiếp theo là lớp tiếp giáp EB và cực B, rồi qua điện trở điều khiển Rb trước khi trở về cực âm của ắc quy.
Do có dòng điều khiển Ib nên tranzistor mở vì vậy có dòng làm việc IC:
Từ dơng ắc quy đến cực E của tranzistor tới lớp tiếp giáp EC đến cực C qua phụ tải (Rt) rồi trở về âm ắc quy.
Khi tiếp điểm ĐK giữa cực E và B của tranzistor được kết nối với dương nguồn (UEB = 0), dòng điều khiển Ib sẽ không còn, dẫn đến việc tranzistor ở trạng thái đóng và dòng làm việc IC cũng ngừng hoạt động.
Điện trở hồi tiếp có tác dụng quan trọng trong mạch điện, khi tiếp điểm ĐK đóng, cực B của tranzistor kết nối với cực dương của ắc quy, trong khi cực E nối với dương nguồn qua điện trở hồi tiếp Rht Sự sụt áp trên Rt tạo ra điện thế ở cực B lớn hơn điện thế ở cực E (VE < VB), dẫn đến điện áp UEB < 0, đảm bảo tranzistor đóng chắc chắn.
+ Nhợc điểm của mạch dùng điện trở hồi tiếp:
Do hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở hồi tiếp là không đổi, dòng điện sẽ bị tiêu hao tại Rht vì không thể thay đổi được điện trở.
- Đảm bảo giảm điện áp nhanh chóng khi tranzistor đóng.
1.3.3 bằng điốt hồi tiếp a Sơ đồ mạch
Mạch nối hồi tiếp bằng điốt sử dụng nguồn ắc quy 6, 12 hoặc 24V, với một transistor PNP Cực E của transistor được kết nối với dương nguồn qua điốt hồi tiếp, trong khi cực C được nối với âm nguồn thông qua phụ tải (Rt) Cực B được nối với âm nguồn qua điện trở điều khiển Rb, và việc đóng cắt transistor được thực hiện nhờ vào tiếp điểm điều khiển §K.
Hình 1.43: Biện pháp giúp transistor đóng tích cực nhờ điốt hồi tiếp b Nguyên lý làm việc
Khi tiếp điểm điều khiển ĐK mở, trong mạch xuất hiện dòng ®iÒu khiÓn Ib:
Dòng điện từ ắc quy đi qua điốt hồi tiếp (Đht) đến cực E của tranzistor, sau đó qua lớp tiếp giáp EB tới phụ tải Rb và trở về âm ắc quy Khi có dòng Ib, tranzistor mở và cho phép dòng làm việc IC chảy từ cực dương của ắc quy tới cực E của tranzistor, qua lớp tiếp giáp EC và phụ tải Rt trước khi quay về âm ắc quy.
Khi tiếp điểm điều khiển ĐK đóng cực E và B của transistor đợc nối với thế dơng nên UEB = 0, dòng điều khiển Ib mất nên tranzistor
Điốt hồi tiếp (Đht) có vai trò quan trọng trong việc điều khiển dòng điện từ ắc quy tới cực E của tranzistor Khi có sự sụt áp tại Đht, dẫn đến VE < VB, từ đó tạo ra điều kiện UEB < 0, khiến tranzistor được đóng chắc chắn.
1.3.4 Mạch dùng biến áp xung a Sơ đồ mạch:
Biến áp xung gồm 2 cuộn dây W1,W2 và R2.
Hình 1.44 Mạch dùng biến áp xung b Nguyên lý làm việc.
Khi má vít ĐK đóng, cực B của T kết nối với âm nguồn qua W’1 của biến áp xung, trong khi cực E nối với dương nguồn thông qua điện trở Rt, tạo ra dòng điều khiển Ib Dòng này đi từ (+) nguồn qua điện trở Rt, qua tiếp giáp EB, qua B, qua cuộn W’1, và trở về âm nguồn, dẫn đến sự xuất hiện của dòng làm việc Ic.
: Đi từ (+) nguồn qua Rt qua tiếp giáp EC qua cực C rồi về âm nguồn.
Khi má vít ĐK mở, T đóng làm mất dòng điều khiển Ib, dẫn đến dòng làm việc Ic cũng bị mất Việc mất dòng điện qua cuộn W’1 của biến áp xung tạo ra sức điện động cảm ứng trong cuộn W’2, tạo ra xung áp cảm ứng Xung áp cảm ứng ở cuộn W’2 có chiều dương tại cực gốc B của T và chiều âm tại cực E, giúp tranzitor đóng nhanh và hiệu quả Điện trở R2 được mắc song song với cuộn W’2 để điều chỉnh hình dạng xung áp cho phù hợp.
bảo vệ tranzistor
Trong mạch điện có phụ tải là cuộn dây, khi dòng điện biến thiên sẽ xuất hiện suất điện động tự cảm phụ thuộc vào số vòng dây quấn Nếu suất điện động này quá lớn, nó có thể làm hỏng tranzistor Mỗi tranzistor chỉ hoạt động với điện áp và dòng điện nhất định, do đó cần có biện pháp triệt tiêu suất điện động tự cảm để bảo vệ tranzistor an toàn.
1.4.2 Mạch bảo vệ dùng điốt bảo vệ a Sơ đồ nguyên lý
Sơ đồ mạch sử dụng một tranzistor PNP để điều khiển dòng điện cung cấp cho cuộn dây Rt Việc đóng mở tranzistor được thực hiện thông qua tiếp điểm ĐK, giúp điều khiển hoạt động của mạch một cách hiệu quả.
- Đht Điốt hồi tiếp giúp tranzistor đóng nhanh, chắc chắn, cắt dứt khoát.
- Rb điện trở điều khiển
- Rt Phụ tải tiêu thụ điện là một cuộn dây.
- Đb Điốt bảo vệ. b Nguyên lý làm việc Hình 1.45: Mạch bảo vệ dùng điốt bảo vệ
Khi tiếp điểm ĐK mở có dòng điều khiển Ib của tranzistor:
Dòng điện từ nguồn ắc quy đi qua điốt hồi tiếp (Đht) tới cực E của transistor (T), sau đó đi qua lớp tiếp giáp EB ra tới cực B của T và qua điện trở điều khiển Rb về âm ắc quy Nhờ vậy, transistor T mở và cung cấp dòng điện làm việc IC cho phụ tải.
Dòng điện từ dơng ắc quy đi qua cực E của T và lớp tiếp giáp EC tới cực C của T1, rồi qua cuộn dây Rt về âm ắc quy Dòng IC tăng từ I0 tới IMAX, tạo ra suất điện động tự cảm trong cuộn dây Rt, cản trở sự biến thiên dòng điện nhưng không ảnh hưởng đến T, do đó diod bảo vệ Đb không hoạt động Khi tiếp điểm ĐK đóng, dòng điều khiển Ib ngừng, T đóng và không còn dòng cung cấp cho cuộn dây Rt.
Khi Rt biến thiên từ IMAX về không, suất điện động tự cảm xuất hiện trong cuộn dây Rt có chiều ngược lại với chiều biến thiên của dòng điện, đồng thời trùng với chiều dòng điện ban đầu và có giá trị tương đối lớn Dòng điện này sẽ đi qua điện trở phân cực Rb và cực B của tranzistor, dẫn đến việc làm cháy tranzistor.
Khi sử dụng điốt bảo vệ, dòng tự cảm sẽ tạo thành một vòng khép kín, bắt đầu từ cuộn Rt đến điốt bảo vệ và quay trở lại cuộn dây Rt Quá trình này dẫn đến sự sụt áp, làm giảm suất điện động tự cảm xuống thấp hơn giá trị điện áp đánh thủng transistor, từ đó đảm bảo transistor được bảo vệ an toàn.
Một nhược điểm của quá trình này là sự xuất hiện của dòng khép kín qua điốt bảo vệ Đb, dẫn đến việc dòng qua Rt vẫn được duy trì mà không bị triệt tiêu ngay lập tức, điều này làm cho nó không thể sử dụng trong hệ thống đánh lửa.
1.4.3 Mạch bảo vệ sử dụng điốt ổn áp a Sơ đồ nguyên lý
Mạch bảo vệ tranzistor sử dụng điốt ổn áp bao gồm một tranzistor PNP, có chức năng cắt nối dòng cung cấp cho cuộn dây W1 Điều kiện hoạt động của mạch được kiểm soát bởi tiếp điểm điều khiển, giúp mở và đóng tranzistor Cực B của tranzistor đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.
W1 Cuộn dây phụ tải.(Cuộn sơ cấp của bôbin)
Do Điốt ổn áp có trị số đánh thủng nhỏ hơn điện áp đánh thủng tranzistor.
DC Điốt cách ly (Điốt thờng)
Hai điốt được lắp ngược chiều nhau, tạo ra một mạch điện mà dòng điện chỉ có thể đi qua điốt ổn áp theo chiều thuận Dòng điện này sẽ bị điốt cách li DC ngăn lại, vì vậy chỉ có dòng điện đi qua W1 Nguyên lý làm việc của mạch này dựa trên việc kiểm soát hướng dòng điện, đảm bảo rằng chỉ có dòng điện hợp lệ được cho phép.
Khi tiÕp ®iÓm ®iÒu khiển ĐK đóng trong mạch xuất hiện dòng điều khiển Ib có chiều đi từ:
Dòng điện từ ắc quy đi qua cuộn dây W1 và cực E của tranzistor, tiếp tục qua lớp tiếp giáp EB rồi ra cực B của tranzistor Sau đó, nó đi qua điện trở phân cực Rt và trở về âm của ắc quy qua tiếp điểm ĐK.
Do có dòng điều khiển Ib nên T mở có dòng làm việc IC:
Dòng điện chạy từ dương ắc quy qua cuộn dây W1, đi qua cực E của tranzistor, qua lớp tiếp giáp EC, và trở về cực C của tranzistor, kết nối với âm ắc quy Khi dòng làm việc IC tăng từ giá trị Io= 0 đến IMax, suất điện động tự cảm xuất hiện ở tải W1, nhưng với giá trị nhỏ, đảm bảo tranzistor hoạt động an toàn.
Khi tiếp điểm ĐK mở, dòng điều khiển Ib mất và T đóng, dòng làm việc IC giảm đột ngột từ IMax về không, gây ra suất điện động tự cảm trên cuộn dây W1 Suất điện động này có xu hướng đánh thủng tranzistor T qua lớp tiếp giáp EB.
Mạch bảo vệ sử dụng ổn áp Do bị đánh thủng, dẫn đến việc hình thành một mạch khép kín từ cuộn dây W1 qua điốt cách li DC và điốt ổn áp Do Sự sụt áp tại các điốt này làm giảm suất điện động ở cuộn dây W1, ngăn không cho suất điện động đạt đến mức điện áp gây đánh thủng tranzistor, khiến nó dần dần bị triệt tiêu.
Tranzistor được bảo vệ an toàn nhờ vào tính chất của điốt ổn áp, yêu cầu phải mắc theo chiều ngược với sức điện động tự cảm Tuy nhiên, điều này lại tạo ra sự thuận lợi khi kết nối với nguồn chính, do đó cần bổ sung một điốt cách li DC để ngăn chặn dòng điện qua D0 trong trạng thái bình thường.
Một số ký hiệu trong sơ đồ mạch điện
1.5.1 Các quy ớc và ký hiệu về mạng điện trên ô tô
Ký hiệu Nội dung Ký hiệu Nội dung
Cọc nối giữa cuộn sơ cấp bô bin và bộ chia điện
Bộ chia điện với hai mạch dòng để chia tới cơ cấu ngắt đánh lửa 1.
Tới cơ cấu ngắt đánh lửa 2 Đầu dây đóng nhanh
( đánh lửa bằng nam ch©m ).
Cọc cao áp trung tâm
Của cuộn đánh lửa 1, đầu
Của cuộn đánh lửa 2, đầu 4
Cực dơng của khoá điện
Cọc dây ở máy khởi động nối tắt điện trở phụ và của hệ thống khởi động. Đầu ra của khoá điện
5 3b 5 3c 5 3e 5 3i 5 Điện áp một chiều ỏ bộ nắn dòng một chiều với cuộn tiết lu để chạy ban ngày đầu vào dơng của động cơ lau cửa kính
Cơ cấu lau kính dơng
Cơ cấu lau kính ( Cuộn d©y phô )
Bơm phun lau kính bằng điện.
Cơ cấu lau kính gồm động cơ lau cửa kính được trang bị nam châm và bàn chải, cùng với các cọc dơng như đèn phanh, đèn sương mù, và đèn pha, cốt Hệ thống này đảm bảo hiệu suất chiếu sáng và an toàn khi di chuyển.
( động cơ điezen ) Đầu ra của khoá điện nấc
1 )sấy nóng cho động cơ ®iezen.
Cực dơng của ắc quy.
Rơle chuyển mạch ắc quy 12/ 24v Cực âm của ắc quy
Cực dơng đèn đỗ ( đèn dõng )
Chiếu sáng ở chỗ đậu xe. Chiếu sáng ở chỗ đậu xe trái.
Chiếu sáng ở chỗ đậu xe phải.
Cực dơng đèn kích thớc.
45a Cơ cấu khởi động ®Çu ra 1.
Cơ cấu khởi động đầu vào 1 và 2
5 9a 6 1 Đầu đi ra điện áp xoay chiều, đầu vào bộ nắn dòng một chiều. Đầu ra cơ cấu nạp.
Cực dơng đèn báo của khoá điện Đầu dẫn của còi vào.
Cơ cấu khởi động đầu ra 2
8 7a 8 7b 8 7c 8 7z Đầu ra của còi 1 và 2 thấp. Đầu ra của còi 1 và 2 cao. Công tắc báo nguy hiểm. ( chiếu sáng quay vòng tròn). Đài, châm lửa thuốc lá.
Loa là thiết bị quan trọng trong việc điều khiển cửa ra vào, bao gồm đầu ra của cuộn hút rơle và đầu vào của cuộn thứ nhất Ngoài ra, phần trích của cuộn dây thứ hai cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình hoạt động của hệ thống này.
Công tắc rơle đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu và quá trình chuyển đổi Đầu vào tiếp điểm rơle bao gồm nhiều đầu vào khác nhau, trong đó có đầu vào thứ nhất, thứ hai và thứ ba, giúp điều khiển và quản lý các tín hiệu hiệu quả Việc sử dụng các đầu vào này đảm bảo tính linh hoạt và chính xác trong hoạt động của hệ thống.
Công tắc rơle đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu chuyển đổi, đặc biệt ở đầu vào thứ nhất và thứ hai của rơle Ngoài ra, đầu vào thứ ba cũng cần được chú ý Hệ thống còn bao gồm đèn kiểm tra thứ hai và thứ ba, cùng với đèn nháy trái và phải, giúp đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn.
48 Đầu dây ở cơ cấu khởi động và rơle hồi khởi động thêng trùc trong quá trình khởi động
49b đầu ra của mạch thứ hai.
49c Đầu ra của mạch thứ thứ ba
50 Đầu vào rơle máy khởi động
51 Máy phát điện dòng xoay chiÒu điện áp một chiều cơ cÊu mét chiÒu.
Máy phát điện và thiệt bị điều chỉnh máy phát điện.
D + Cực dơng máy phát điện.
D - Cực âm máy phát điện.
DF Cọc kích từ ( cọc kích thÝch)
Bảng màu dây ( Hãng xe FORD LASER )
Xanh dơng §en N©u Xanh dơng ®Ëm Xanh lá c©y ®Ëm Xanh lá c©y Màu xám Xanh dơng nhạt
Màu trắng Màu vàng Màu tím Xanh lá cây nhạt
L B BR DL DG G GY LB N O P R PU SB T W Y V LG
1.5.2 Một số ký hiệu trong sơ đồ mạch điện của Đức Điện trở Cuộn dây
Thay đổi đ- ợc với hai nhánh rẽ
Thay đổi đợc với 3 đầu nối chiết điện áp
(KiÓu míi) Cuén d©y (KiÓu cò )
Cuén d©y cã lâi (kiÓu míi)
Điện trở bán dẫn là một thành phần quan trọng trong mạch điện, bao gồm các loại như điện trở nguội (PTC) và điện trở nóng (NTC) Điện trở này có khả năng thay đổi theo cảm ứng từ, tạo ra ứng dụng đa dạng trong các thiết bị điện tử Mạch điện sử dụng điện trở bán dẫn giúp điều chỉnh và kiểm soát dòng điện một cách hiệu quả.
Mạch thấy Mạch khuất Mạch động
Thiết bị và máy chạy khÐp kÝn
Tổng hợp các mạch điện
Mô tả thiết bị có mạch bên trong
Thứ tự nối tiếp 2 đầu bằng nhau
Thứ tự nối tiÕp 2 ®©u cè định bằng nhau Đờng chấm gạch mảnh để giới hạn từng phần mạch
Cơ cấu khởi động Các vị trí đấu mạch (nối mạch) Động cơ khởi động cã cuén kÝch thÝch nèi tiếp và rơ le đẩy vào
Không mô tả mạch trong khái quát
Dạng khái quát Đầu nối tháo đợc (đấu bằng vÝt)
Nèi ch÷ thËp Bắt chéo ch÷ thËp
Không nối Máy phát điện xoay chiều Đầu phích cắm (ổ cắm
Máy phát điện xoay chiều mạch hình sao có nắn dòng một chiều và thiết bị điều khiển máy phát
Máy phát điện xoay chiều mắc hình sao có vòng tiếp xúc và cuôn kích từ
Chốt cắm ống lót cắm Đầu dạng phích cắm §Çu dang phÝch cắm (ba cực)
Công tắc (Tiếp điểm ) Mạch khí nén
Dạng khái quát Thờng mở Thờng đóng Thờng mở, không tự trở về đợc
Cơ cấu biến đổi, cơ cấu chuyển mạch
Cơ cấu biến đổi, không cần ngắt mạch
Thờng đóng hai chiều có vị trí trung gian “ngắt”
Thờng đóng – Th- ờng mở
Công tắc nhiều vị trí tổng hợp
Mạch thủy lực Công tắc nhiệt
Cơ cấu thờng mở với hoạt động bằng nhiệt
Cơ cấu thờng mở sấy nóng điện trở Công tắc ấn
Khí nén hoặc hoạt động thủy lực Cơ cấu thờng đóng
Dẫn động bằng cơ điện Thiết bị trong xe ôtô
Dạng khái quát Dẫn động bằng mét cuén d©y
Công tắc cho mỗi loại
Dẫn động bằng điện từ trờng
Công tắc cho mỗi loại đèn chỉ báo
Công tắc nút Ên là một thiết bị quan trọng trong hệ thống điện, bao gồm rơle tổng hợp và rơle chặn khởi động Rơle thời gian và rơle giảm tốc ắc quy cũng đóng vai trò thiết yếu trong việc điều khiển thiết bị Ngoài ra, các thiết bị mạch như đèn sáng và cuôn đánh lửa (bôbin) góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống.
Bộ chia điện TiÕp ®iÓm đánh lửa Cảm biến Hall Thiết bị bù trừ nhiệt độ
Dạng khái quát Nam châm tịnh tiến với sự chỉ dẫn h- ớng tác động Dẫn động bằng nhiệt
Rơle nhiệt Các thiết bị chỉ báo Thêi gian
Số vòng quay Nhiệt độ Tốc độ
Thiết bị đo Công cụ đo, chỉ báo dạng khái quát (h- ớng dẫn thêm trong ký hiệu mạch)
Thiết bị đo điện áp (Đơn vị vôn) Thiết bị đo dòng ( đơn vị ampe)
1.5.3 Một số ký hiệu trong sơ đồ mạch của Mỹ (Hãng xe FORD - LASER)
Ký hiệu Ký hiệu ắc quy Đèn Đâu không nối Đầu nối Điện trở
Cầu chì Bơm Tranzito loại
Công tắc th- ờng mở
Công tắc th- ờng đóng
Rơle thờng mở Rơle thờng đóng §ièt
Cuén d©y cã điện trở không đổi Điốt phát quang Điện trở nhiệt Điốt ổn áp (§ièt zener)
ắc quy
Khái niệm chung
2.1.1 Công dụng của ắc quy Để cấp dòng điện cho máy khởi động điện khi cần khởi động động cơ và các phụ tải khác của thiết bị điện khi máy phát điện không làm việc hoặc cha cung cấp năng lợng vào mạng lới điện (Thí dụ khi động cơ làm việc ở chế độ không tải)
Khi công suất máy phát vượt quá công suất của các phụ tải, máy phát không chỉ cung cấp năng lượng cho phụ tải mà còn nạp điện cho ắc quy Nhờ đó, ắc quy được duy trì dòng điện một chiều và có khả năng cung cấp năng lượng cho phụ tải khi cần thiết.
Theo cách phân loại ắc quy, có thể chia thành các loại dựa trên dung dịch điện phân, số ngăn và cách bố trí cầu nối Cụ thể, ắc quy kiềm sử dụng dung dịch điện phân, ắc quy 3 ngăn và ắc quy 6 ngăn được phân loại theo số ngăn, trong khi ắc quy cầu chìm và ắc quy cầu nổi được phân loại theo cách bố trí cầu nối.
* ắc quy axit: là loại ắc quy mà dung dịch điện phân dùng trong ắc quy là dung dịch axit, thờng là axit sunfuaric (H2S0 4 )
* ắc quy kiềm: là loại ắc quy mà dung dịch điện phân dùng trong ắc quy là dung dịch kiềm (Na0H) hoặc (K0H).
+ Dựa vào cấu tạo bản cực ngời ta chia ắc quy kiềm ra làm ba loại:
-Loại ắc quy sắt – niken
-Loại ắc quy cadimi (Cd) và niken
-Loại ắc quy bạc- Kẽm
2.1.3 Yêu cầu của ắc quy:
Nguồn điện ắc quy ô tô cần đủ công suất để khởi động máy, đồng thời phải đạt yêu cầu về điện áp và có cấu trúc chắc chắn Ắc quy nên có thiết kế đơn giản để dễ chăm sóc, bảo dưỡng và sửa chữa, với kích thước nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ Độ bền cao và độ tin cậy cũng là yếu tố quan trọng, cùng với khả năng phóng điện lớn để đáp ứng nhu cầu sử dụng.
Kết cấu của ắc quy axit
Hình 2.1.1 và 2.1.2 minh họa rõ ràng cấu trúc bên ngoài và bên trong của hai loại ắc quy axit sử dụng cho ô tô, bao gồm ắc quy cầu nổi và ắc quy cầu chìm.
Hình 2.1: Cấu tạo ắc quy axit cầu nổi
1 Vỏ bình 4 Cầu nối 7 Bản cực âm
2 Nắp bình 5 Đầu cực 8 Tấm cách
3 Nút của từng ngăn ắc quy 6 Bản cực dơng 9 Yên đỡ bản cực
Hình 2.2: Cấu tạo ắc quy axit cầu chìm
1 Tấm lới cực 7 Chùm cực âm
2 Tấm ngăn cách 8 Khối các tấm cực dơng
3 Tấm cực dơng 9 Đầu cực
4 Tấm cực âm 10 Vỏ bình điện
6 Đầu nối 12 Nút lỗ rót
Bộ nguồn ắc quy có cấu trúc gồm nhiều ngăn, thường từ 3 đến 6 ngăn, mỗi ngăn cung cấp điện áp 2V ở hai đầu cực Khi kết nối tiếp các ngăn này, tổng điện áp của bộ nguồn ắc quy sẽ đạt từ 6 đến 12V.
Vỏ bình ắc quy đợc chế tạo bằng vật liệu cứng có tính chịu axit, chịu nhiệt, do đó thờng đợc đúc bằng nhựa cứng hoặc ê bô nÝt.
Phía trong của vỏ bình có các vách ngăn để tạo thành từng
Hình 2.3: Cấu tạo vỏ b×nh
VáGê ngăn riêng biệt Mỗi ắc quy riêng biệt đó đợc gọi là ắc quy đơn.
Dưới đáy bình ngời, chúng ta tạo hai đường gờ gọi là yên đỡ bản cực Mục đích của yên đỡ bản cực là để các bản cực đặt lên đó, giúp tránh hiện tượng ngắn mạch khi trong dung dịch có cặn bẩn, đặc biệt là bột chì lắng đọng.
Bản cực được chế tạo từ hợp kim chì và antimon, với các xơng dọc và ngang được gắn trên bề mặt nhằm tăng cường độ cứng vững và tạo ra các ô cho bột chì bám chắc.
Hai bề mặt của bản cực đợc trát bét ch×
Để tăng bề mặt tiếp xúc giữa các bản cực và dung dịch điện phân, người ta chế tạo các bản cực có độ xốp Đồng thời, nhiều tấm cực cùng loại được ghép song song thành một chùm cực trong mỗi ngăn của ắc quy đơn.
Hình 2.5: Cấu tạo chùm bản cực dơng và chùm bản cực âm
Chùm bản cực dương và chùm bản cực âm được xen kẽ giữa hai bản cực khác, được ngăn cách bằng một tấm cách Trong mỗi ngăn, số lượng bản cực âm nhiều hơn một bản cực dương, nhằm mục đích cho phép các bản cực dương hoạt động ở cả hai phía.
Tấm cách là chất cách điện nó đợc chế tạo bằng nhựa xốp, thuỷ tinh hoặc gỗ.
Hình 2.6: Cấu tạo tấm cách
Tác dụng của tấm cách là ngăn hiện tợng các bản cực chạm và nhau gây ra đoản mạch trong nguồn
Nắp bình ắc quy có chức năng bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi bụi bẩn và vật lạ, đồng thời ngăn ngừa dung dịch ắc quy bị tràn ra ngoài Trên nắp có các lỗ để kiểm tra và đổ dung dịch điện phân, và đối với ắc quy cầu nổi, các lỗ này được bịt kín bằng nút có lỗ thông hơi.
Dung dịch điện phân dùng trong ắc quy thờng là hỗn hợp axit sunfuaric (H2S04) đợc pha chế theo một tỷ lệ nhất định với nớc cất (H20).
Bảng 1 cho ta sự tơng quan giữa tỷ trọng dung dịch và tỷ lệ thể tích, trọng lợng của chúng.
Tỷ trọng dung dịch điện phân ở
Tỷ lệ thể tÝch gi÷a níc cất và H2S04
Tỷ lệ trọng lợng giữa nớc cất và H2S04
H2S04 trong dung dịch điện phân (%) 1.0
Bảng tỷ lệ giữa nớc cất và axit sunfuaric trong dung dịch điện ph©n
Khi pha chế dung dịch điện phân, cần lưu ý đổ từ từ axit vào nước cất và khuấy nhẹ bằng đũa thủy tinh hoặc gỗ Tuyệt đối không được đổ nước vào axit, vì phản ứng hóa học xảy ra nhanh chóng và tỏa nhiệt mạnh, có thể gây ra hiện tượng sôi bùng và làm bỏng người Để đảm bảo an toàn, nên đeo kính, mang găng tay và đi ủng khi làm việc với axit.
Nguyên lý làm việc của ắc quy axit
Khi ắc quy được lắp ráp hoàn chỉnh, người ta đổ dung dịch axit sulfuric vào các ngăn bình, dẫn đến sự hình thành mét líp máng chứa sunfat trên các bản cực.
(PbS04) vì chì oxit tác dụng với axit
Khi kết nối nguồn điện một chiều vào hai cực của ắc quy, dòng điện sẽ được khép kín mạch qua ắc quy và di chuyển theo chiều nhất định Phản ứng hóa học diễn ra là Pb0 + H2S04 → PbS04 + H2O, tạo ra sản phẩm là chì sulfat và nước.
Cực dương của nguồn một chiều kết nối đến đầu cực 1 của ắc quy, sau đó dòng điện đi qua chùm bản cực 1 và dung dịch điện phân, tiếp theo là chùm bản cực 2, cuối cùng đến đầu cực 2 của ắc quy, tạo thành mạch kín với cực âm của nguồn một chiều.
Dòng điện sẽ làm cho dung dịch điện phân phân ly:
Cation H + theo dòng điện đi về phía chùm bản cực nối với âm nguồn và tạo ra phản ứng tại đó:
Các anion S04 2- chạy về phía chùm bản cực nối với cực dơng nguồn điện tạo ra phản ứng tại đó:
Kết quả của quá trình nạp điện cho thấy chùm bản cực được nối với cực dương của nguồn điện có chì oxit (PbO2), trong khi chùm bản cực còn lại chứa chì (Pb), dẫn đến sự khác biệt về cực tính giữa hai loại chùm cực Các phản ứng hóa học trong quá trình nạp điện không chỉ tạo ra lượng axit sunfuric bổ sung vào dung dịch mà còn phân tích ra khí hydro (H2) và oxy (O2) trong dung dịch điện phân.
Hình 2.7: Quá trình nạp điện cho ắc quy
Trong quá trình nạp điện, khí sủi lên tạo bọt trong dung dịch điện phân, dẫn đến nồng độ của dung dịch tăng dần Khi thấy dung dịch sủi bọt nhiều, ắc quy được coi là đã nạp điện hoàn toàn, hiện tượng này được gọi là “sôi”.
Khi nối hai cực của ắc quy đã được nạp với một phụ tải như bóng đèn, năng lượng điện tích trữ trong ắc quy sẽ được phóng qua tải, làm cho bóng đèn sáng Dòng điện của ắc quy sẽ chảy theo chiều nhất định.
Cực dương của ắc quy được kết nối với cực dương của nguồn nạp, sau đó dòng điện đi qua tải (bóng đèn) và trở về cực âm của ắc quy Quá trình này diễn ra thông qua dung dịch điện phân, hoàn tất chu trình với việc dòng điện quay lại cực dương của ắc quy.
Quá trình phóng điện của ắc quy phản ứng hoá học xảy ra trong ắc quy nh sau:
Tại cực dơng: Pb02 + 2H + + H2S04 + 2e PbS04 + 2H20
Tại cực âm: Pb + S04 2- PbS04 + 2e
Khi ắc quy phóng điện, chì sunfat hình thành ở hai cực, khiến các cực dần trở nên giống nhau Đồng thời, dung dịch axit bị phân tích thành cation 2H+ và anion SO4 2-, và quá trình này cũng tạo ra nước trong dung dịch Kết quả là nồng độ dung dịch giảm dần, dẫn đến sức điện động của ắc quy cũng giảm theo.
Ký hiệu và đặc tính phóng nạp của ắc quy
Hình 2.8: Quá trình phóng điện của ắc quy
Trên mỗi ắc quy đều thờng có nhãn ở vỏ bình, trên nhãn ghi rõ tính năng của ắc quy bởi một dãy ghi gồm:
- Số đầu là con số để chỉ số ngăn ắc quy.
- Hai số tiếp là chữ để chỉ tính năng sử dụng chính của ắc quy
- Hai số cuối là con số để chỉ dung lợng định mức của ắc quy.
Ví dụ : ở nhãn của một ắc quy do Việt nam sản xuất có ghi
6- 0T – 54 thì ta đọc nh sau:
- 6 là ắc quy gồm có 6 ngăn.
- 0T là loại ắc quy dùng cho ô tô.
-54 là dung lợng định mức của ắc quy đạt đợc 54 Ah.
2.4.2 Đặc tính phóng, nạp của ắc quy a Đặc tính phóng điện.
Hình 2.9: Đặc tính phóng điện của ắc quy
Hình vẽ minh họa đặc tính phóng điện của ắc quy đơn cho thấy dòng điện phóng Ip là 5.4 Ampe không đổi, trong khi nồng độ dung dịch điện phân giảm từ 1,26 g/cm³ xuống 1,11 g/cm³ Sức điện động thực tế Eaq thấp hơn sức điện động E0 do hiện tượng sụt thế khi phóng, giảm từ 2,12 vôn xuống 1,7 vôn Tại điểm A, kết thúc quá trình phóng điện, sun phát chì bắt đầu hình thành trên các bản cực, dẫn đến sự giảm nhanh thế điện.
- Sức điện động E khi phóng: Eaq = E0 - E
Ký hiệu các cọc bắt d©y:
Ký hiệu các cọc bắt d©y:
Raq: Điện trở ắc quy.
E0: Sức điện động khi không phãng.
Khi ắc quy phóng điện còn 1,7 vôn mỗi ngăn, được coi là đã hết điện và không nên tiếp tục phóng nữa, vì điều này có thể gây hại cho ắc quy và làm khó khăn cho quá trình nạp điện phục hồi Lúc này, lớp sunfat chì (PbSO4) sẽ trở nên rất dày.
61 b Đặc tính nạp điện của ắc quy.
Hình 2.10: Đặc tính nạp điện của ắc quy
Trong hình vẽ, đặc tính nạp điện với dòng điện không đổi cho thấy nồng độ dung dịch điện phân tăng từ 1,11 g/cm³ đến 1,27 g/cm³ theo đường thẳng Thế hiệu nạp Un biến đổi ngược lại với thế hiệu phóng Eaq Khi thế hiệu đạt 2,4 vôn, hiện tượng "sôi" bắt đầu xuất hiện, sau đó tăng lên mức tối đa 2,7 vôn và dừng lại tại điểm B, tiếp tục quá trình nạp thêm trong ba giây nữa.
Khi nồng độ và thế hiệu của ắc quy không còn tăng, điều đó cho thấy ắc quy đã được nạp đầy Sau khi ngừng nạp, điện thế giảm xuống còn 2,12 vôn, tương ứng với ắc quy đã nạp no.
- Sức điện động E khi nạp: Eaq = E0 + E
- Điện áp của ắc quy khi nạp: Uaq = E0 + Ip Raq.
- Raq : Điện trở ắc quy.
- E0 : Sức điện động khi không phóng
Máy phát điện xoay chiều
Khái niệm chung
3.1.1 Công dụng của máy phát điện
Máy phát điện là thiết bị chuyển đổi cơ năng thành điện năng, cung cấp điện cho các thiết bị trên ôtô sau khi quá trình khởi động hoàn tất.
- Nạp điện cho ắc quy khi trục khuỷu động cơ làm việc ở số vòng quay trung bình và lớn.
3.1.2 Phân loại máy phát điện
Hiện nay các loại xe ôtô bất cứ loại xe nào có thể dùng một trong hai loại máy phát điện sau:
Máy phát điện cực từ có nam châm điện
Theo kết cấu của cực từ
Máy phát điện cực từ có nam châm vĩnh cửu
- Đảm bảo độ tin cậy tối đa cho hệ thống, điều chỉnh tự động trong mọi điều kiện sử dụng.
- Đảm bảo đặc tính công tác của hệ điều chỉnh, có chất lợng cao và ổn định trong khoảng thay đổi tốc độ và tải của máy.
- Đảm bảo khởi động dễ dàng trong mọi điều kiện thời tiết và độ tin cậy cao.
- Đảm bảo nạp tốt cho ắc quy.
- Kích thớc nhỏ gọn, độ bền cao, chịu rung sóc tốt
Cấu tạo của máy phát điên xoay chiều
- Cấu tạo máy phát điện xoay chiều gồm:
+ Bộ điốt chỉnh lu điện áp
Hình 3.1: Cấu tạo máy phát điện xoay chiÒu
5, Bé ®iÒu chỉnh điện áp và các chổi than
H ình 3.2: Chi tiết tháo rời của máy phát điện
Roto được cấu tạo từ hai nửa, mỗi nửa chứa các cực bằng thép non và bên trong có cuộn dây kích từ Dòng điện kích từ được đưa vào cuộn dây này, với hai đầu dây nối với các vòng tiếp điện bằng đồng trên trục roto, cách điện với trục Các chổi than được lắp trong giá đỡ và tiếp xúc với các vòng tiếp điện này.
Khi bật công tắc máy, điện từ ắc quy kích thích cuộn cảm, khiến các vấu cực roto trở thành nam châm điện với các cực bắc và nam xen kẽ nhau.
Dạng ống được cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật điện cách điện nhằm giảm dòng phu cô Bên trong ống có các rãnh để sắp xếp các cuộn dây ứng điện, bao gồm ba pha với các cuộn dây riêng biệt cho từng pha.
Hình 3.4 minh họa cách đấu mạch sao và mạch tam giác trong máy phát điện xoay chiều, trong đó stato có thể được đấu theo hình sao hoặc hình tam giác.
Hình 3.5:Bố trí các cuộn dây ứng điện trong phần ứng
Stato a Một Stato hoàn chỉnh b Sơ đồ cuôn dây Stato
1 Lõi thép từ ; 2 Đầu mối các cuộn dây
Chổi than được làm từ đồng graphit kết hợp với các phụ chất nhằm giảm điện trở và độ mài mòn Hai chổi than được lắp đặt trong giá đỡ, với chổi than được cố định trên vỏ máy, luôn tiếp xúc chặt chẽ với vành.
Hình 3.6: Chổi than và giá đỡ chổi than tiếp điện nhờ lực ép của lò xo.
3.2.4 Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi bị những vật bên ngoài rơi vào làm h hỏng dây quấn, nó còn làm giá đỡ cho các đầu trục roto, đồng thời cũng để bắt máy phát điện vào ôtô.
Nắp thờng đợc chế tạo bằng thép, gang hoặc nhôm.
- Công dụng của bộ chỉnh lu là nắn dòng điện phát xoay chiều thành dòng điện một chiều
Bộ chỉnh lưu thường có 6, 8 hoặc 9 điốt silic, được sắp xếp thành 3 nhánh theo sơ đồ nắn mạch cầu ba pha, kết nối với các đầu ra của cuộn dây phần ứng trên stato Các điốt được đặt trong một khối để đảm bảo độ kín và chắc chắn, được tráng một lớp bột đặc biệt, và khối chỉnh lưu được gắn vào nắp máy phát điện bằng bulông.
Hình 3.8: Sơ đồ đấu dây bộ Hình3 9: Bộ chỉnh lu điốt Silic
Hình 3.7: Nắp máy của máy phát điện xoay chiều a kÕt cÊu chung; b Sơđồ điện a Nắn dòng một pha nửa kỳ.
Sơ đồ nắn dòng xoay chiều 1 pha nửa kỳ ít được sử dụng trong thực tế do chất lượng điện áp 1 chiều sau khi nắn không đạt yêu cầu Cụ thể, trị số hiệu dụng của điện áp 1 chiều thấp và thường xuyên có hiện tượng mấp mô, gây ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động.
Hình 3.10 Sơ đồ nắn dòng một pha nửa kỳ
Sơ đồ nắn dòng nửa kỳ một pha sử dụng điốt để điều chỉnh dòng điện chỉ theo một chiều Trong nửa chu kỳ đầu, dòng điện di chuyển từ cực dương của máy phát đến cực dương của điốt, qua phụ tải và quay về cực âm của máy phát Ngược lại, trong nửa chu kỳ sau, điốt ngăn chặn dòng điện không cho đi qua phụ tải.
Vì vậy dòng điện sau khi nắn vẫn còn nhiều mấp mô. b Nắn dòng cả kỳ một pha theo sơ đồ cầu.
Sơ đồ nắn dòng cho nguồn điện xoay chiều một pha rất phổ biến trong hệ thống điện ôtô và máy kéo Nó được áp dụng trong các bộ phận như rơle khống chế trong hệ thống điều khiển máy khởi động điện.
Hình 3.11 Sơ đồ nắn dòng cả kỳ 1 pha theo sơ đồ cầu
Nguyên lý làm việc của máy phát điện được chia thành hai nửa chu kỳ Ở nửa chu kỳ đầu, khi thế dương của máy phát được đặt vào điểm a và thế âm vào điểm b, dòng điện sẽ di chuyển từ (+) máy phát đến điểm a qua Đ1, tiếp tục qua Rt và Đ3, rồi trở về điểm b và cuối cùng về (-) máy phát Ở nửa chu kỳ sau, khi thế dương được chuyển đến điểm b và thế âm đến điểm a, dòng điện sẽ chảy từ (+) máy phát tới điểm b qua Đ2, đi qua Rt và Đ4, sau đó trở về điểm a và cuối cùng về (-) máy phát.
69 c Nắn dòng 3 pha nửa kỳ.
Sơ đồ nắn dòng 3 pha nửa kỳ hiếm khi được sử dụng trong hệ thống điện của ôtô và máy kéo Nó chủ yếu được áp dụng để cung cấp dòng kích thích cho máy phát điện trong quá trình hoạt động của máy phát.
Hình 3.12 Sơ đồ nắn dòng 3 pha nửa kỳ
Xét pha I: Có dòng điện đi từ (+) I đến Rt qua Đ2 rồi về (-) của I. Xét pha II: Có dòng điện đi từ (+) II đến Rt qua Đ3 rồi về (-) của II.
Xét pha III: Có dòng điện đi từ (+) III đến Rt qua Đ1 rồi về (-) của III. a c b d Nắn dòng 3 pha cả kỳ.
Sơ đồ này được sử dụng rộng rãi trên các ô tô và máy kéo hiện nay Ưu điểm nổi bật của nó là điện áp một chiều sau khi nắn có trị số hiệu dụng cao và tần số nhấp nháy lớn, giúp gần với đường thẳng hơn.
- Khi a là dơng nhất, b là âm nhất: Có dòng điện đi từ (a) qua Đ1 qua Rt về Đ5 rồi về b rồi về (-) của a.
- Sau 1200 thì b dơng nhất, c là âm nhất: Có dòng diện đi từ (b) qua Đ2 qua Rt qua Đ6 rồi về c rồi về (-) của (b).
- Sau 1200 thì (c) là dơng nhất, a là âm nhất: Có dòng điện đi từ (c ) qua Đ3 qua Rt qua Đ4 rồi về a rồi về (-) của c.
Nguyên lý sinh điện của máy phát điện xoay chiều
Trong máy phát điện một chiều, phần ứng điện quay còn phần cảm điện đứng yên Ngược lại, trong máy phát điện xoay chiều, phần ứng điện đứng yên và phần cảm điện quay.
Nguyên lý một máy phát điện xoay chiều đơn giản, gồm 1 nam châm điện quay trong vòng dây ứng điện Nam châm đợc kích từ
Hình 3.13 Sơ đồ nắn dòng 3 pha cả kỳ a b c § 1 §
Dòng điện một chiều được truyền qua hai vòng trợt và chổi than tiếp điện Khi cực bắc của nam châm quét ngang nhánh dây bên phải, dòng điện chạy từ trước ra sau Khi nam châm quay 180 độ và cực nam quét qua nhánh dây bên phải, dòng điện trong nhánh này sẽ chạy từ sau ra trước Kết quả là dòng điện phát sinh trong vòng dây phần ứng trở thành dòng điện xoay chiều.
Sức mạnh của dòng điện tuỳ thuôc vào ba yêu tố:
- Tốc độ quay của phần cảm điện (nam châm quay).
- Sức mạnh từ trờng phần cảm điện.
- Số vòng dây ứng điện.
Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý của máy phát điện xoay chiều một pha.
Nguyên lý hoạt động của máy phát xoay chiều
Khi đóng khoá điện, dòng điện một chiều từ ắc quy được đưa vào cuộn dây kích thích, tạo ra từ trường trên roto Từ trường này quét qua các đầu cực của stato, sinh ra sức điện động xoay chiều ba pha trên các cuộn dây phần ứng Nhờ vào khối chỉnh lưu lắp ở đầu ra, dòng điện tới mạch ngoài của máy phát điện sẽ là dòng điện một chiều.
Suất điện động trong mỗi cuộn dây đợc tính nh sau:
Kw: Hệ số cuộn dây phần ứng.
: Từ thông giữa khe hở roto và stato.
Nhận diện các kiểu máy phát điện xoay chiều
Hình 3.15: Ký hiệu các cọc bắt dây của một số máy phát điện xoay chiều hiệu Bosch
7 Tiếp mát điều chỉnh điện áp với máy phát
Hình.316: Máy phát điện xoay chiều Chrysler
Hình 3.17: Máy phát điện xoay chiều công suất
100A 1.Cọc liên lạc dơng ắc quy
1 Cọc liên lạc dơng ắc quy
Hình 3.18: Máy phát điện xoay chiều hiệu lucas
5 §Çu kÝch tõ dÉn đến máy khởi động
Hình 3.19: Máy phát điện xoay chiều hiệu Hitachi