Nghiên cứu hệ thống sạc trên ô tô, thực hiện sa bàn hệ thống sạc dùng cho giảng dạy

Nghiên cứu lý thuyết hệ thống sạc trên ô tô: nguyên lý, cấu tạo, đặc tính và phân loại máy phát điện xoay chiều, ưu điểm và nhược điểm của các loại máy phát điện xoay chiều, cách tính to

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

SVTH: TRẦN BẢO TRỌNG MSSV: 15145396

GVHD: ThS NGUYỄN VĂN THÌNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

_

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

SVTH: TRẦN BẢO TRỌNG MSSV: 15145396

GVHD: ThS NGUYỄN VĂN THÌNH

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

1 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG SẠC TRÊN Ô TÔ, THỰC HIỆN SA

BÀN HỆ THỐNG SẠC DÙNG CHO GIẢNG DẠY

2 Nhiệm vụ đề tài

1/ Nghiên cứu lý thuyết hệ thống sạc trên ô tô

2/ Tìm hiểu, Phân tích các mạch điện hệ thống sạc trên ô tô

3/ Thực hiện sa bàn hệ thống sạc trên ô tô

4/ Kết luận

3 Sản phẩm của đề tài

1/ Tập thuyết minh

2/ Sa bàn hệ thống sạc trên ô tô

4 Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 7/4/2019

5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 22/7/2019

TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Bộ môn Điện tử Ô tô

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: TRẦN BẢO TRỌNG MSSV: 15145396 Hội đồng:…………

Họ và tên sinh viên: VÕ PHƯỚC HÒA MSSV: 15145436 Hội đồng:…………

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG SẠC TRÊN Ô TÔ, THỰC HIỆN SA BÀN HỆ THỐNG SẠC DÙNG CHO GIẢNG DẠY Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô Họ và tên GV hướng dẫn: ThS NGUYỄN VĂN THÌNH Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)

2 Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

2.3.Kết quả đạt được:

2.4 Những tồn tại (nếu có):

3 Đánh giá:

4 Kết luận:

 Được phép bảo vệ

 Không được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày tháng 07 năm 2019

tối đa

Điểm đạt được

Đ ng rmat ới đ y đủ cả hình thức à nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Tính cấp thiết của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, h a

học hội

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành ph n, hoặc quy trình

đáp ứng yêu c u đưa ra ới những ràng buộc thực tế 15

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, ph n mềm chuyên ngành 5

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Bộ môn Điện tử Ô tô

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên: TRẦN BẢO TRỌNG MSSV: 15145396 Hội đồng:…………

Họ và tên sinh viên: VÕ PHƯỚC HÒA MSSV: 15145436 Hội đồng:…………

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG SẠC TRÊN Ô TÔ, THỰC HIỆN SA BÀN HỆ THỐNG SẠC DÙNG CHO GIẢNG DẠY Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô Họ và tên GV phản biện: (Mã GV)

Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

3 Kết quả đạt được:

4 Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:

5 Câu hỏi:

6 Đánh giá:

7 Kết luận:

 Được phép bảo vệ

 Không được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày tháng 07 năm 2019

tối đa

Điểm đạt được

Đ ng rmat ới đ y đủ cả hình thức à nội dung của các mục 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Tính cấp thiết của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, h a

học hội

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành ph n, hoặc quy trình

đáp ứng yêu c u đưa ra ới những ràng buộc thực tế

15

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, ph n mềm chuyên ngành 5

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, nhóm em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp

ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè

Nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS Nguyễn Văn Thình, giảng viên Bộ môn Điện tử Ô tô - trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo nhóm em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp

Nhóm em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Sư phạm

Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh nói chung, các thầy cô trong Bộ môn Điện tử Ô tô nói riêng

đã dạy dỗ cho chúng em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp chúng em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ chúng

em trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng, nhóm em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên nhóm em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

Sinh Viên Thực Hiện

Trần Bảo Trọng Võ Phước Hòa

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Ngày nay, ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô ngày càng phát triển, các hệ thống trên

xe ô tô ngày càng tân tiến và phức tạp, vì vậy nhu cầu học tập, nghiên cứu về các

hệ thống trên xe ô tô ngày càng tăng cao Được sự tư vấn, hướng dẫn của GVHD

là ThS Nguyễn Văn Thình cùng với việc nhận thấy xưởng thực hành của Bộ môn Điện tử Ô tô còn thiếu nhiều trang thiết bị dạy học, nhóm quyết định chọn đề tài

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG SẠC TRÊN Ô TÔ, THỰC HIỆN SA BÀN HỆ THỐNG SẠC DÙNG CHO GIẢNG DẠY với mục đích tìm hiểu rõ hơn về hệ

thống sạc trên ô tô và quan trọng hơn là đóng góp một trang thiết bị phục vụ cho công tác giảng dạy của nhà trường và bộ môn

1 Nghiên cứu lý thuyết hệ thống sạc trên ô tô: nguyên lý, cấu tạo, đặc tính và phân loại máy phát điện xoay chiều, ưu điểm và nhược điểm của các loại máy phát điện xoay chiều, cách tính toán công suất và chọn máy phát

2 Tìm hiểu, phân tích các mạch điện hệ thống sạc trên ô tô: tham khảo hệ thống sạc của các hãng xe thông dụng như Toyota (Fortuner, Corolla, Vios, ), Hyundai (Elantra, Tucson, )

3 Thực hiện sa bàn hệ thống sạc trên ô tô

Quá trình tìm hiểu lý thuyết thông qua các tài liệu chuyên ngành, các bài viết trong

và ngoài nước Các sơ đồ mạch điện hệ thống sạc được thu thập qua các diễn đàn

kĩ thuật ô tô và được các thầy trong bộ môn chia sẻ

Về phần thi công đồ án, nhóm đã tiếp nhận máy phát của bộ môn, sửa chữa để hoạt động ổn định, đồng thời mua bổ sung thêm một máy phát khác Phần khung được lên bản vẽ, thi công tại nhà sinh viên sau đó được vận chuyển đến xưởng thực hành Động cơ điện 3 pha và biến tần được mua mới 100% để dẫn động máy phát Sau khi hoàn thành thêm các chi tiết như công tắc, bảng thông tin, sa bàn được hoàn tất thi công

1 Hiểu được lý thuyết hệ thống sạc trên ô tô

2 Phân tích được hoạt động của hệ thống sạc trên các loại xe ô tô thông dụng thông qua sơ đồ mạch điện hệ thống sạc

3 Hoàn tất SA BÀN HỆ THỐNG SẠC DÙNG CHO GIẢNG DẠY

MỤC LỤC

Trang

Lời cảm ơn 1

Tóm tắt Đồ án 2

Mục lục 4

Danh mục các hình 7

Danh mục các bảng 9

Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG SẠC TRÊN Ô TÔ 10

1.1 Máy phát điện xoay chiều 10

1.1.1 Công dụng 10

1.1.2 Phân loại 10

1.1.3 Yêu cầu 11

1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều 12

1.2.1 Cấu tạo chung 12

1.2.2 Nguyên lý phát điện chung của máy phát điện xoay chiều 13

1.2.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong máy phát 15

Chương 2 HỆ THỐNG SẠC DÙNG TRÊN CÁC XE HIỆN ĐẠI 30

2.1 Sơ đồ hệ thống sạc dùng trên các xe Toyota 30

2.2 Sơ đồ hệ thống sạc dùng trên xe Hyundai Tucson 32

2.3 Sơ đồ hệ thống sạc dùng trên xe Hyundai Elantra 33

2.4 Sơ đồ hệ thống sạc dùng trên xe Toyota Vios 35

2.5 Sơ đồ hệ thống sạc dùng trên xe Toyota Yaris 36

2.6 Sơ đồ hệ thống sạc dùng trên xe Toyota Fortuner 37

2.7 Sơ đồ hệ thống sạc dùng trên xe Toyota Land Cruiser 38

2.8 Sơ đồ hệ thống sạc dùng trên xe Toyota Corola 40

2.9 Sơ đồ hệ thống sạc dùng trên xe Lexus 42

Chương 3 THIẾT KẾ SA BÀN HỆ THỐNG SẠC DÙNG CHO GIẢNG DẠY 45

3.1 Tính cần thiết của việc thiết kế mô hình 45

3.1.1 Mục tiêu thiết kế mô hình 45

3.1.2 Nhiệm vụ thiết kế mô hình 45

3.1.3 Các phương án thực hiện nhiệm vụ 46

3.2 Chuẩn bị thiết kê mô hình 49

3.2.1 Chuẩn bị phần khung sa bàn 49

3.2.2 Chuẩn bị các thiết bị của hệ thống cung cấp điện 49

3.2.3 Các dụng cụ cần thiết 50

3.2.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sạc 51

3.3 Tiến hành thiết kế sa bàn 52

3.3.1 Thiết kế từng bộ phận của sa bàn 52

3.3.2 Đấu dây cho hệ thống cung cấp điện 55

3.3.3 Sơ đồ kết cấu chung mô hình 55

Chương 4 THỬ NGHIỆM VÀ KIỂM CHỨNG SẢN PHẨM 56

4.1 Tiến hành thử nghiệm và kiểm tra 56

4.1.1 Thử nghiệm đấu nối chạy thử 56

4.1.2 Kiểm tra sự hoạt động của hệ thống khi máy phát làm việc 57

4.1.3 Các hướng phát triển mô hình 57

4.1.4 Một số hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, cách khắc phục sửa chữa 58

4.2 Hướng dẫn sử dụng sa bàn 59

Chương 5 LIÊN KẾT SA BÀN VỚI MÁY TÍNH 63

5.1 Mục đích 63

5.2 Thi công 63

5.2.1 Các thiết bị sử dụng 63

5.2.2 Lập trình 64

5.2.3 Kết quả thi công 65

5.3 Số liệu thu thập được 65

5.3.1 Bảng số liệu 65

5.3.2 Đồ thị 68

Chương 6 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 71

6.1 Kết luận 71 6.2 Đề nghị 71 Danh mục tài liệu tham khảo 72

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 12

Hình 1.2 Cấu tạo máy phát điện tháo rời 13

Hình 1.3 Nguyên lý máy phát ba pha trên ô tô sau một chu kì 14

Hình 1.4 Cấu tạo Rotor 15

Hình 1.5 Rotor khi có điện 16

Hình 1.6 Cấu tạo Stator máy phát điện xoay chiều 16

Hình 1.7 Hai cách đấu ba cuộn dây Stator máy phát điện xoay chiều 17

Hình 1.8 Quạt gió, chổi than, giá đỡ 18

Hình 1.9 Bộ chỉnh lưu điôt Silicon của máy phát điện xoay chiều 19

Hình 1.10 Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ 19

Hình 1.11 Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ( cầu 4 đi ốt) 19

Hình 1.12 Chỉnh lưu ba pha hai nửa chu kỳ(cầu 6 đi ốt) 20

Hình 1.13 Mạch chỉnh lưu dùng 8 đi ốt và 9 đi ốt 21

Hình 1.14 Nguyên lý điều chỉnh của bộ điều áp 21

Hình 1.15 Hai kiểu bộ điều áp 22

Hình 1.16 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều chỉnh khi chưa nổ máy 23

Hình 1.17 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều áp khi máy phát đang phát điện (điện áp thấp hơn điện áp điều chỉnh) 24

Hình 1.18 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều áp khi máy phát đang phát điện (điện áp cao hơn điện áp điều chỉnh) 25

Hình 1.19 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều áp khi trong mạch nạp có sự cố 27

Hình 1.20 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều áp loại nhận biết máy phát 27

Hình 1.21 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều áp IC có cực M 28

Hình 3.1 Hình dạng khung của sa bàn kiểu nằm 46

Hình 3.2 Hình dạng khung của sa bàn kiểu đứng 48

Hình 3.3 Sơ đồ sa bàn hệ thống sạc 51

Hình 3.4 Bản vẽ thiết kế khung sa bàn 52

Hình 3.5 Bản vẽ 3D khung sa bàn 53

Hình 3.6 Mặt gá thiết bị 54

Hình 3.7 Sơ đồ sa bàn hệ thống sạc 55

Hình 4.1 Sơ đồ sa bàn hệ thống sạc 56

Hình 4.2 Nối dây đai từ mô tơ lên máy phát 59

Hình 4.3 Căng dây đai 59

Hình 4.4 Kết nối mô tơ với biến tần 60

Hình 4.5 Cấp nguồn cho biến tần 60

Hình 4.6 Kết nối acquy với máy phát 61

Hình 4.7 Công tắc nguồn và đèn báo sạc 61

Hình 4.8 Điều khiển biến tần 62

Hình 4.9 Đèn báo sạc và Vôn kế 62

Hình 5.1 Đồ thị sự thay đổi tốc độ động cơ và điện áp máy phát khi hoạt động bình thường 69

Hình 5.2 Đồ thị sự thay đổi tốc độ động cơ và điện áp máy phát khi cô lập tiết chế 70

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 3.1 Thống kê các vật tư cần thiết 50 Bảng 5.1 Số liệu sự thay đổi tốc độ động cơ và điện áp máy phát 66 Bảng 5.2 Số liệu sự thay đổi tốc độ động cơ và điện áp máy phát khi cô lập tiết chế 68

Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG SẠC TRÊN Ô TÔ

1.1.1 Công dụng:

- Máy phát điện là máy biến đổi cơ năng thành điện năng sản sinh ra điện để cung cấp cho các thiết bị dùng điện trên ôtô, khi ôtô đã thực hiện xong quá trình khởi động

- Nạp điện cho ắc quy khi trục khuỷu của động cơ làm việc ở số vòng quay trung bình và lớn

1.1.2 Phân loại:

Tuỳ theo yêu cầu sử dụng và kiểu thiết kế, máy điện xoay chiều có thể phân loại dựa vào các nhận biết sau:

Theo tính chất dòng điện phát ra:

- Máy phát điện một chiều

- Máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện một chiều theo tính chất điều chỉnh chia ra:

Theo phương pháp kích thích chia ra:

- Loại kích thích bằng nam châm vĩnh cửu( roto là một nam châm vĩnh cửu) Loại này đơn giản dễ chế tạo, nhưng công suất nhỏ dùng cho xe gắn máy

- Loại kích thích kiểu điện từ (bằng nam châm điện): Có cuộn cảm đứng yên không có vành khuyên và chổi than tiếp điện Tuổi thọ và độ tin cậy của loại này rất tốt vì không còn tồn tại chổi than tiếp điện, rất thích hợp cho các máy kéo vận chuyển, máy canh tác nông nghiệp và trên ôtô

Theo công suất động cơ:

- Loại thường: Sử dụng Puly cỡ lớn có một rãnh và có cánh quạt

- Loại cao tốc: Sử dụng puly cỡ nhỏ, nhiều rãnh và không có cánh quạt Theo cách cấp điện cho cuộn kích thích:

Dòng điện xoay chiều ba pha được điôt chỉnh lưu thành dòng một chiều và được đưa vào cuộn kích thích thông qua bộ tiết chế Khi bật công tắc khởi dộng, mạch cuộn kích thích được nối với ắc quy qua bộ tiết chế và đèn báo nạp Một dòng điện có trị số nhỏ đi qua đèn tín hiệu rồi tới cuộn kích thích tạo nên từ trường kích thích ban đầu làm xuất hiện điện áp ở đầu ra của máy phát Điện áp này được 3 điôt chỉnh lưu thành dòng một chiều đưa trở lại vào cuộn kích thích làm tăng từ trường kích thích nghĩa là tăng điện áp ở đầu ra của máy phát điện Quá trình tự kích thích tiếp tục cho đến khi điện áp đạt tới giá trị định mức thì đèn tín hiệu báo nạp tắt đi

- Máy phát kích thích độc lập:

Dòng kích thích được cung cấp thường xuyên bởi ắc quy Mạch kích thích

ở rôto của máy phát được nối song song với ắc quy và dòng điện kích thích là cức đại Đồng thời khoá khởi động cũng nối mạch đèn báo với ắcquy

Quan trọng: Cuộn dây kích thích của máy phát có loại đấu một đầu qua chổi than ra mát, Có loại không đầu nào ra mát nhưng có một đầu được nối với cực F( cực kích từ)

- Đảm bảo khởi động dễ dàng trong mọi điều kiện thời tiết và độ tin cậy cao

- Đảm bảo nạp tốt cho ắc quy

- Cấu tạo đơn giản

- Kích thước nhỏ, gọn, dộ bền cao chịu rung xóc tốt, giá thành rẻ

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

1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc vủa máy phát điện xoay chiều:

1.2.1 Cấu tạo chung:

Hình 1.1 Cấu tạo máy phát điện xoay chiều

Hình 1.2 Cấu tạo máy phát điện tháo rời 1.2.2 Nguyên lý phát điện chung của máy phát điện xoay chiều:

- Khi cung cấp điện cho cuộn dây kích từ trong rôto thì sẽ tạo ra các cực từ xen kẽ ở hai chùm vấu cực Như vậy sẽ tạo ra từ thông kép kín qua vấu cực của rôto và khung từ của Stato

- Các cuộn dây ba pha Stato của máy phát điện xoay chiều được phân bố đều trong các rãnh mặt trong của Stato theo một quy luật nhất định các pha cách nhau 120o

Từ trường rotor tạo ra Điện cảm ứng trên khung dây

Dòng điện xoay chiều 3 pha

Hình 1.3 Nguyên lý máy phát ba pha trên ô tô sau một chu kì

Nếu cho rôto quay sẽ làm cho các vòng dây điện của Stato cắt các từ trường ( theo hướng vuông góc) theo định luật cảm ứng điện từ trên các vòng dây

sẽ xuất hiện một suất điện động cảm ứng, theo công thức ta có suất điện động ở mỗi pha là E= 4,44 KW.§ W Фo.

Trong đó: KW: là hệ số của cuộn dây cảm ứng

§: là tần số của suất điện động §= P.N/60

W: tổng số vòng dây trong một pha cuộn dây phần ứng

Фo : từ thông giữa khe hở Stato và Rôto

P: số đôi cực từ máy phát

Như vậy tại ba đầu dây ra của ba cuộn dây phần ứng sẽ có dòng điện xoay chiều ba pha dạng hình sin, có tần số như nhau, biên độ như nhau với góc lệch pha

là 120o

1.2.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong máy phát:

1 Loại có vòng tiếp điện:

Gồm các bộ phận chính sau: Rôto( phần cảm), Stato( phần ứng), bộ chỉnh lưu, ngoài ra còn có nắp trước và nắp sau, bộ điều chỉnh điện( tiết chế)

a Rotor (Phần cảm):

Là bộ phận tạo từ trường của máy điện xoay chiều gồm có: hai má cực bọc ngoài làm bằng thép từ, các cuộn dây cực từ và vòng khuyên tiếp điện dựa vào hình dạng cực từ khác nhau chia làm hai loại

Dạng móng và dạng lõi, máy điện xoay chiều phần nhiều dùng cực từ dạng móng

Hình 1.4 Cấu tạo Rotor

1 Trục; 2 Cuộn dây kích từ; 3 Cực từ; 4 Lõi từ; 5 Vành trượt

Mỗi khối cực móng đều có một số cực từ có hình móng giống nhau, được chế tạo bằng sắt non sau đó ép chặt với trục và bao cuộn dây phần ứng

Phần rỗng bên trong lá khung từ trên khung cuốn các vòng dây kích từ hai đầu của cuộn dây này được hàm vòng tiếp điện và cách điện với trục Khi cho dòng điện đi vào, vòng dây kích từ sẽ tạo ra từ thông hướng trục Một khối của máy là cực N, còn khối khác là cực S, từ thông kép kín qua các vấu cực của rôto gồm có các phần từ thông chính và từ thông tán

Khi được cấp điện vào cuộn dây phần cảm thì các cực từ bị từ hoá trở thành nam châm điện với các cực từ xen kẽ nhau

Hình 1.5 Rotor khi có điện

b Stator (Phần ứng):

Gồm các lá thép kỹ thuật điện để ghép lại để tránh dòng phucô gây nóng máy khi làm việc Mặt trong của Stato có các rãnh dọc để đặt các cuộn dây phần ứng, chúng được phân ra thành ba nhóm cuộn lần lượt ( xen kẽ) để tạo thành ba pha của máy phát

Hình 1.6 Cấu tạo Stator máy phát điện xoay chiều

Trong các máy phát công suất nhỏ hơn hoặc bằng 600W, các cuộn dây phần ứng được nối hình sao, còn trong các máy khác công suất lớn hơn 600W thường được nối hình tam giác Hình (a) giới thiêu cuộn dây Stato đấu theo hình sao có ba đầu dây nối chụm lại còn ba đầu kia nối với bộ chỉnh lưu

Hình 1.7 Hai cách đấu ba cuộn dây Stator máy phát điện xoay chiều

Hình (b) giới thiệu cuộn dây Stato đấu hình tam giác có các cuộn dây nối tiếp, ba mối nối đấu vào bộ chỉnh lưu

c Chổi than và giá đỡ:

Đặt trong lỗ giá đỡ rồi dùng lò xo tỳ lên trên để chổi than luôn luôn tiếp xúc tốt với vòng tiếp điện Trong hai dây dẫn từ hai chổi than tì, một được nối với cọc

F của dòng điện từ trường còn dây khác nối với cọc mát(-)

d Nắp trước, nắp sau:

Đúc bằng hợp kim nhôm không dẫn từ, một mặt đỡ hở từ mặt khác lại có

e Quạt gió: được lắp từ thép lá 1,5mm, có tác dụng làm mát cho máy phát

Hình 1.8 Quạt gió, chổi than, giá đỡ

2 Quạt gió 4 Nắp sau

và chắc chắn, các điôt được tráng một lớp bột đặc biệt, khối chỉnh lưu được gắn vào mắt của máy phát điện bằng bulông

Hình 1.9 Bộ chỉnh lưu điôt Silicon của máy phát điện xoay chiều

Các điôt công suất được ép cứng vào trong các rế tản nhiệt của bộ chỉnh lưu

1 Điôt dương 3 Điôt công suất

2 Điôt âm 4 Điôt kích từ

3 Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ

Hình 1.10 Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ

4 Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ

Hình 1.11 Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ( cầu 4 đi ốt)

5 Bộ chỉnh lưu dòng điện 6 điôt

- Bộ chỉnh lưu dòng điện 6 điôt trong đo nối ba cực âm của các đi ốt P1, P2, P3 với

nhau, một trong ba đi ốt sẽ thông điện nếu có chênh lệch điện áp, và nối ba cực dương của các đi ôt P4, P5, P6 với nhau, một trong ba điôt này sẽ cho thông điện nếu cái nào có điện thế nhỏ nhất Ba điểm A, B, C của ba pha điện xoay chiều được

nối với các đi ốt trên, ta xét dòng điện qua bộ chỉnh lưu loại này

Hình 1.12 Chỉnh lưu ba pha hai nửa chu kỳ(cầu 6 đi ốt)

*Bộ chỉnh lưu dòng điện 9 đi ốt, 8 đi ốt +Nguyên lý

làm việc:

-Khi (a)là dương nhất, (b) là âm nhất : có dòng điện đi từ(a) qua Đ1 qua Rt về Đ5

rồi về(b) rồi về (-)của (a)

qua D6 rồi về (c) về (-) của (b)

qua D3 qua Rt qua D4 về (a) rồi về (-) của (c)

Hình 1.13 Mạch chỉnh lưu dùng 8 đi ốt và 9 đi ốt

g Bộ điều chỉnh điện áp (Tiết chế):

Trên xe ô tô có rất nhiều thiết bị điện để phục vụ cho các mục đích khác nhau Xe cần sử dụng điện không chỉ khi xe đang chạy mà cả khi dừng Để phục

vụ cho mục đích tạo ra và lưu trữ nguồn điện, xe ô tô được trang bị máy phát điện xoay chiều, ắc quy và mạch nạp Ắc quy dùng để cung cấp điện cho xe và tích trữ điện Máy phát điện tạo ra nguồn điện cung cấp cho các thiết bị và nạp cho ắc quy Mạch nạp làm nhiệm vụ kết nối giữa máy phát và ắc quy

Trên ô tô, máy phát điện luôn quay cùng với động cơ Trong khi đó, tốc độ của động cơ lại thay đổi liên tục Để đảm bảo điện áp tạo ra từ máy phát

có giá trị không đổi với mọi chế độ công tác của động cơ trong máy phát được trang bị một bộ điều áp Bộ điều áp điều chỉnh bằng cách thay đổi dòng kích

từ cấp vào rôto của máy phát do đó điện áp của máy phát sẽ được duy trì khi tốc độ quay của máy phát hoặc dòng tải thay đổi

Hình 1.14 Nguyên lý điều chỉnh của bộ điều áp

Về mặt cấu tạo, bộ IC điều áp 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 ngay phía trong máy phát cùng với bộ chỉnh lưu Bộ điều áp có 2 loại: Loại nhận biết máy phát và loại nhận biết ắc quy

Hình 1.15 Hai kiểu bộ điều áp

• Loại nhận biết máy phát: Xác định điện áp bên trong của máy phát để điều chỉnh

điều chỉnh

Ngoài chức năng điều chỉnh điện áp, bộ điều áp còn có tác dụng cảnh báo (bật sáng đèn báo nạp) cho người dùng biết khi máy phát không phát điện hoặc khi có sự

cố trong mạch nạp như: đứt hoặc ngắn mạch trong cuộn dây rô to, cực S bị ngắt, cực

B bị ngắt, điện áp tăng cao đột ngột do ngắn mạch hai cực E, F

Các chế độ làm việc của bộ điều chỉnh điện áp có thể được mô tả như sau (trên loại nhận biết ắc quy):

* Chế độ hoạt động bình thường:

+ Khi bật khóa điện ở vị trí ON và động cơ chưa nổ máy

Khi bật khoá điện lên vị trí ON, điện áp ắc qui được đặt vào cực IG Kết quả là mạch M.IC được kích hoạt và Tranzisto Tr1 được mở ra làm cho dòng kích từ chạy trong cuộn dây rôto Ở trạng thái này dòng điện chưa được tạo ra do vậy bộ điều áp làm giảm sự phóng điện của ắc qui đến mức thấp nhất có thể bằng cách đóng ngắt Tranzisto Tr1 ngắt quãng Ở thời điểm này điện áp ở cực P = 0 và mạch M.IC sẽ xác định trạng thái này và truyền tín hiệu tới Tranzisto Tr2 để bật đèn báo nạp

Hình 1.16 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều chỉnh khi chưa nổ máy

+ Khi máy phát đang phát điện (điện áp thấp hơn điện áp điều chỉnh)

Động cơ khởi động và tốc độ máy phát tăng lên, mạch M.IC mở Tranzisto Tr1 để cho dòng kích từ đi qua và do đó điện áp ngay lập tức được tạo ra Ở thời điểm này nếu

điện áp ở cực B lớn hơn điện áp ắc qui, thì dòng điện sẽ đi vào ắc qui để nạp và cung cấp cho các thiết bị điện Kết quả là điện áp ở cực P tăng lên Do đó mạch M.IC xác định trạng thái phát điện đã được thực hiện và truyền tín hiệu đóng Tranzisto Tr2 để tắt đèn báo nạp

Hình 1.17 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều áp khi máy phát đang phát điện

(điện áp thấp hơn điện áp điều chỉnh)

+ Khi máy phát đang phát điện (điện áp cao hơn điện áp điều chỉnh)

Kết quả là dòng kích từ ở cuộn dây rôto giảm dần thông qua điốt Đ1 hấp thụ điện từ ngược và điện áp ở cực B (điện áp được tạo ra) giảm xuống Sau đó nếu điện áp ở cực

S giảm xuống tới giá trị điều chỉnh thì mạch M.IC sẽ xác định tình trạng này và mở Tranzisto Tr1 Do đó dòng kích từ của cuộn dây rôto tăng lên và điện áp ở cực B cũng tăng lên Bộ điều áp IC giữ cho điện áp ở cực S (điện áp ở cực ắc qui) ổn định (điện áp điều chỉnh) bằng cách lặp đi lặp lại các quá trình trên

Hình 1.18 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều áp khi máy phát đang phát

điện (điện áp cao hơn điện áp điều chỉnh)

* Chế độ hoạt động khi có sự cố:

+ Khi cuộn dây Rôto bị đứt (Hình 1.19a)

Khi máy phát quay, nếu cuộn dây Rôto bị đứt thì máy phát không sản xuất ra điện và điện áp ở cực P = 0 Khi mạch M.IC xác định được tình trạng này nó mở Tranzisto Tr2 để bật đèn báo nạp để cảnh báo

+ Khi cuộn dây Rôto bị chập (ngắn mạch) (Hình 1.19b)

Khi máy phát quay nếu cuộn dây rôto bị chập điện áp ở cực B được đặt trực tiếp vào cực F và dòng điện trong mạch sẽ rất lớn Khi mạch M.IC xác định được tình trạng này nó sẽ đóng Tranzisto Tr1 để bảo vệ và đồng thời mở Tranzisto Tr2 bật đèn báo nạp để cảnh báo

+ Khi cực S bị ngắt (Hình 1.19c)

Khi máy phát quay, nếu cực S ở tình trạng bị hở mạch thì mạch M.IC sẽ xác định khi không có tín hiệu đầu vào từ cực S do đó mở Tranzisto Tr2 để bật đèn báo nạp Đồng thời trong mạch M.IC, cực B sẽ làm việc thay thế cho cực S để điều chỉnh Tranzisto Tr1

do đó điện áp ở cực B được điều chỉnh ( 14V) để ngăn chặn sự tăng điện áp không bình thường ở cực B

+ Khi cực B bị ngắt (Hình 1.19d)

Khi máy phát quay, nếu cực B ở tình trạng bị hở mạch, thì ắc qui sẽ không được nạp

và điện áp ắc qui (điện áp ở cực S) sẽ giảm dần Khi điện áp ở cực S giảm, bộ điều áp

IC làm tăng dòng kích từ để tăng dòng điện tạo ra Kết quả là điện áp ở cực B tăng lên Tuy nhiên mạch M.IC điều chỉnh dòng kích từ sao cho điện áp ở cực B không vượt quá 20 V để bảo vệ máy phát và bộ điều áp IC Khi điện áp ở cực S thấp (11 tới

13 V) mạch M.IC sẽ điều chỉnh để ắc qui không được nạp Sau đó nó mở tranzito Tr2 bật đèn báo nạp và điều chỉnh dòng kích từ để sao cho điện áp ở cực B giảm, đồng thời bảo vệ máy phát và bộ điều áp IC

+ Khi có sự ngắn mạch giữa cực F và cực E (Hình 1.19e)

Khi máy phát quay, nếu có sự ngắn mạch giữa cực F và cực E thì điện áp ở cực B sẽ được nối thông với mát từ cực E qua cuộn dây rôto mà không qua cực Tranzisto Tr1 Kết quả là điện áp ra của máy phát trở lên rất lớn vì dòng kích từ không được điều khiển bởi Tranzisto Tr1 thậm trí điện áp ở cực S sẽ vượt điện áp điều chỉnh Nếu mạch M.IC xác định được tình trạng này nó sẽ mở Tranzisto Tr2 bật đèn báo nạp để cảnh báo

Hình 1.19 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều áp khi trong mạch nạp có

sự cố

* Hoạt động của bộ điều áp loại nhận biết máy phát

Bộ điều loại này hoạt động tương tự như loại nhận biết ắc quy Tuy nhiên, nó không

có cực S để nhận biết điện áp ắc quy nên mạch M.IC sẽ nhận biết điện áp trực tiếp từ máy phát thông qua cực B để từ đó điều chỉnh điện áp ra của máy phát và điều khiển đèn báo nạp

Hình 1.20 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều áp loại nhận biết máy phát

* Bộ điều áp có cực M

Đối với xe có bộ phận sưởi điện PTC - bộ phận sưởi này đặt trong lõi sưởi được dùng

để hâm nóng nước làm mát động cơ khi hiệu suất sưởi không đủ Khi bộ phận sưởi PTC được sử dụng ở trạng thái không tải của động cơ thì điện năng tiêu thụ sẽ lớn hơn điện năng do máy phát tạo ra Vì lý do trên bộ điều áp được trang bị thêm cực M Cực M truyền tình trạng phát điện của máy phát tới ECU động cơ thông qua Tranzisto Tr3 được lắp đồng bộ với Tranzisto Tr1 để điều khiển dòng kích từ ECU động cơ điều khiển chế độ không tải của động cơ và bộ phận sưởi điện PTC theo tín hiệu được truyền từ cực M

Hình 1.21 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ điều áp IC có cực M

Chương 2 HỆ THỐNG SẠC DÙNG TRÊN CÁC XE HIỆN ĐẠI

2.1 Sơ đồ hệ thống sạc dùng trên các xe Toyota

Lưu ý của hãng Toyota về đấu dây máy phát:

2.2 Sơ đồ hệ thống sạc dùng trên xe Hyundai Tucson:

2.3 Sơ đồ hệ thống sạc dùng trên xe Hyundai Elantra: