Chương 2 hệ thống cung cấp điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN TRANG BỊ ĐIỆN VÀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ Giảng viên: ThS Vũ Thế Truyền Chương HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN NỘI DUNG 2.1 Khái quát chung hệ thống 2.2 Ắc quy 2.3 Máy phát điện 2.4 Bộ tiết chế Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.1 Khái quát chung hệ thống 2.1.1 Cấu trúc hệ thống Máy phát Ắc quy Đèn báo nạp Khóa điện Máy phát điện: phát sinh điện điều chỉnh điện áp phát thông qua điều chỉnh điện áp (tiết chế) Ắc quy: trữ, cung cấp lượng, nạp điện động làm việc phóng điện cung cấp cho thiết bị động ngừng hoạt động Đèn báo nạp: cảnh báo cho người lái xe hệ thống gặp cố Khóa điện: đóng, ngắt dịng điện hệ thống Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.1 Khái quát chung hệ thống 2.1.2 Nhiệm vụ Tạo nguồn điện chiều cung cấp cho thiết bị để đảm bảo an toàn tiện nghi hoạt động Sử dụng quay vòng trục khuỷu phát sinh điện nạp cho ắc quy cung cấp điện cho hệ thống thiết bị khác đ/cơ hoạt động 2.1.3 Yêu cầu + Đảm bảo độ tin cậy tối đa hệ thống, điều chỉnh tự động điều kiện sử dụng ô tô + Nạp điện tốt cho Ắc quy khởi động động ôtô dễ dàng với độ tin cậy cao + Kết cấu đơn giản hoàn toàn tự động làm việc chế độ + Chăm sóc bảo dưỡng kỹ thuật qua trình sử dụng + Có độ bền khí cao chịu rung chịu sóc tốt với thời hạn phục vụ lâu dài + Cung cấp lượng điện đến cho phụ tải ôtô với điện ổn định điều kiện làm việc động Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.1.Khái quát chung hệ thống 2.1.4 Phân loại Theo điện áp cung cấp: - HT cung cấp điện dùng máy phát 12V - HT cung cấp dùng máy phát điện 24V Theo loại máy phát khác nhau: - Hệ thống cung cấp dùng máy phát điện xoay chiều + Loại kích thích nam châm vĩnh cửu + Loại kích thích kiểu điện từ - Hệ thống cung cấp điện dùng máy phát chiều + Loại điều chỉnh (dùng chổi điện thứ 3) + Loại điều chỉnh (dùng chỉnh điện kèm theo) Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.1.Khái quát chung hệ thống Những thông số hệ thống cung cấp điện Hiệu điện định mức: m = 14V với xe sử dụng hệ thống điện 12V, m = 28V với xe sử dụng hệ thống điện 24V Công suất máy phát: Công suất máy phát ôtô vào khoảng Pmf = 700 – 1500W Dòng điện cực đại: Máy phát cung cấp Imax = 70 – 140A Tốc độ cực tiểu tốc độ cực đại máy phát: nmax, nmin phụ thuộc vào tốc độ động : = ni x i Trong đó: i = 1,5-2: Tỉ số truyền; nmax;min ni : Tốc độ cầm Chương HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.1 Khái quát chung hệ thống Sơ đồ tổng quát hệ thống cung cấp điện Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.2 Ắc quy 2.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại Nhiệm vụ: - Cung cấp điện cho hệ thống đánh lửa, phận tiêu thụ điện khác động chưa hoạt động hay hoạt động có số vòng quay nhỏ(chế độ ko tải) - Cùng với máy phát cung cấp điện cho phụ tải trường hợp tải vượt khả cung cấp máy phát điện Yêu cầu - Có cường độ điện phóng lớn, đủ cho máy khởi động điện (máy đề) hoạt động - Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ chăm sóc bảo dưỡng - Chế độ phóng nạp tuần hoàn với hiệu suất cao Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.2 Ắc quy 2.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại Phân loại Theo việc sử dụng dung dịch điện phân : - Ắc quy axit: loại ắc quy mà dung dịch điện phân dùng ắc quy dung dịch axit, thường axit sunfuaric (H2S04) - Ắc quy kiềm: loại ắc quy mà dung dịch điện phân dùng ắc quy dung dịch kiềm (Na0H) (K0H) Theo số ngăn ắc quy: ngăn; ngăn Theo cách bố trí cầu nối: Cầu chìm; cầu Theo cấu tạo cực: - Loại ắc quy sắt – niken - Loại ắc quy cadimi (Cd) niken - Loại ắc quy bạc- Kẽm Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.2 Ắc quy 2.2.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc ắc quy a xít 2.2.2.1 Cấu tạo * Ắc quy axit cầu Vỏ bình Nắp bình Nút ngăn ắc quy Cầu nối Đầu cực Bản cực dương Bản cực âm Tấm cách Yên đỡ cực Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.3 Máy phát điện 2.3.2 Máy phát điện xoay chiều kích thích điện từ, có vịng tiếp điện 2.3.2.1 Kết cấu 1, Nắp sau 2, Bộ chỉnh lưu 3, Điốt 4, Đi ốt kích từ 5, Bộ điều chỉnh điện áp chổi than tiếp điện 6, Phần ứng (Stato) 7, Phần cảm (rôto) 8, Quạt 10, Chân Gắn 9, Puly Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.3 Máy phát điện 2.3.2 Máy phát điện xoay chiều kích thích điện từ, có vịng tiếp điện 2.3.2.1 Kết cấu Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.3 Máy phát điện 2.3.2 Máy phát điện xoay chiều kích thích điện từ, có vịng tiếp điện 2.3.2.1 Kết cấu 1,2: Quạt làm mát; 3, Bộ chỉnh lưu 4: Vỏ ; 5: Stato ; 6: Rôto 7: Bộ tiết chế chổi than 8: Vòng tiếp điện Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.3 Máy phát điện 2.3.2 Máy phát điện xoay chiều kích thích điện từ, có vịng tiếp điện 2.3.2.1 Kết cấu a Rôto Chế tạo thành hai nửa: nửa có cực làm thép non, bên có cuộn dây kích từ, lõi từ trục Hai đầu dây cuộn kích từ nối với hai vòng tiếp điện đồng đặt cách điện trục roto, chổi than lắp giá đỡ áp sát vịng Khi ta bật cơng tắc, điện ắc quy vào kích từ cuộn cảm vấu cực roto trở thành nam châm điện từ cực bắc nam xen kẽ b Chổi than Cấu tạo từ đồng graphit số phụ chất để giảm điện trở sức mài mòn Đặt giá đỡ, bắt cố định vỏ máy, áp sát vào vành tiếp điện nhờ lực ép lò xo Chổi than giá đỡ chổi than Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.3 Máy phát điện 2.3.2 Máy phát điện xoay chiều kích thích điện từ, có vòng tiếp điện 2.3.2.1 Kết cấu c Stato Dạng ống ghép thép kỹ thuật điện cách điện với để giảm dịng phu gây nóng máy Mặt có rãnh dọc đăt cuộn dây ứng điện pha riêng biệt, cuộn dây pha đấu với theo hình or hình Δ Cách đấu mạch máy phát điện a, Đấu hình b đấu tam giác b) a) Bố trí cuộn dây phần ứng stato a.Stato hoàn chỉnh; b.Sơ đồ cuôn dây Stato Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.3 Máy phát điện 2.3.2 Máy phát điện xoay chiều kích thích điện từ, có vịng tiếp điện 2.3.2.1 Kết cấu d Bộ chỉnh lưu Sơ đồ đấu dây - Cơng dụng: nắn dịng điện phát xoay chiều thành dòng điện chiều - Khối chỉnh lưu gắn vào nắp máy phát điện bulông - Cấu tạo: + Gồm 6,8 hay điốt mắc thành nhánh theo sơ đồ nắn mạch cầu ba pha nối vào đầu cuộn dây phần ứng stato + Các điốt đặt khối để đảm bảo độ kín chắn + Các điốt tráng lớp bột đặc biệt, Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.3 Máy phát điện 2.3.2 Máy phát điện xoay chiều kích thích điện từ, có vịng tiếp điện 2.3.2.1 Kết cấu d Bộ chỉnh lưu Nắn dòng pha kỳ * Nguyên lý làm việc - Khi a dương nhất, b âm nhất: Có dịng điện từ (a) qua Đ1 qua Rt Đ5 b (-) a - Sau 1200 b dương nhất, c âm nhất: Có dịng diện từ (b) qua Đ2 qua Rt qua Đ6 c (-) (b) - Sau 1200 (c) dương nhất, a âm nhất: Có dịng điện từ (c ) qua Đ3 qua Rt qua Đ4 a (-) c Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.3 Máy phát điện 2.3.2 Máy phát điện xoay chiều kích thích điện từ, có vịng tiếp điện 2.3.2.1 Kết cấu e Quạt gió Lắp từ thép 1,5 mm, có tác dụng làm mát cho máy phát Puly ; Quạt gió; Nắp trước ; Nắp sau Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.3 Máy phát điện 2.3.2 Máy phát điện xoay chiều kích thích điện từ, có vịng tiếp điện 2.3.2.2 Ngun lý làm việc * Nguyên lý sinh điện b) Điện cảm ứng khung dây a) Từ trường rôto tạo Sức mạnh dịng điện tuỳ thc vào ba u tố: - Tốc độ quay phần cảm điện (nam châm quay) - Sức mạnh từ trường phần cảm điện - Số vòng dây ứng điện Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.3 Máy phát điện 2.3.2 Máy phát điện xoay chiều kích thích điện từ, có vịng tiếp điện 2.3.2.2 Nguyên lý làm việc * Nguyên lý làm việc Suất điện động cảm ứng pha : E= 4,44 Kw.f.W Ф0 Kw: hệ số cuộn dây cảm ứng f = p.n/60: tần số suất điện động W: tổng số vòng dây pha Φ0: từ thông khe hở stato roto p: số đôi cực từ n: tốc độ quay roto Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.3 Máy phát điện 2.3.3 Một số loại máy phát điện khác Máy phát điện xoay chiều hiệu lucas Máy phát điện xoay chiều hiệu Bosch 1.Đầu dây tụ lọc ; Đầu kích từ dương Cọc phát điện ; Bộ điều chỉnh điện áp Mát sườn ; Kích từ máy phát Tiếp mát điều chỉnh điện áp với máy phát B+ Cọc dương ắc quy Khởi động Đánh lửa Mát sườn Đầu kích từ dẫn đến máy khởi động Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.4 Bộ tiết chế 2.4.1 Khái niệm chung Bộ tiết chế IC (bộ điều chỉnh điện áp) giữ cho điện áp dòng điện máy phát, phát ổn định phạm vi khơng vượt q giá trị quy định NGUN LÝ CHUNG ĐỂ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG ĐIỆN ÁP Khi làm việc điện áp máy phát phát có giá trị: Uf = E- Iư.Rư Iư: Dòng máy phát phát ra; Rư: Tổng trở mạch phần ứng Vì Rư nhỏ nên: Uf = E – IưRư = Ke.Φ.n Ke = const : Hệ số kết cấu máy phát; n: Tốc độ quay trục máy phát Φ = Ikt.Wkt/Rkt : Từ thơng kích từ máy phát.=>Uf = Ke.Ikt.Wkt/Rkt.n Wkt =const : Số vịng dây cuộn kích từ Rkr = const : Điện trở cuộn dây kích từ Ikt : Dịng điện kích từ(dịng đưa vào cuộn dây kích từ điều chỉnh được) Muốn thay đổi điện áp phát máy phát ta thay đổi dịng kích từ Ngun lý chung điều chỉnh tự động điện áp: Ikt tăng, Φ tăng, Uf tăng tỷ lệ nên Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.4 Bộ tiết chế 2.4.2 Bộ tiết chế bán dẫn Bộ điều chỉnh điện bán dẫn không tiếp điểm PP 350 - Điốt D1ht làm nhiệm vụ hồi tiếp đảm bảo cho Tranzito T3 đóng tích cực - Điốt DB bảo vệ Tranzito khỏi bị hỏng sức điện động tự cản cuộn dây kích thích - Điốt D2ht làm nhiệm vụ hồi tiếp bảo đảm cho Tranzito T2 đóng tích cực - Điện trở RN làm nhiệm vụ điều hoà đảm bảo cho điện áp điều chỉnh giữ không đổi nhiệt độ mơi trường xung quanh thay đổi - Nhóm R6- C làm nhiệm vụ hồi tiếp có tác dụng làm giảm thời gian chuyển nối Tranzito tức làm tăng tần số cắt nối bảo đảm cho điện áp không bị dao động nhiều Sơ đồ nguyên lý Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.4 Bộ tiết chế 2.4.2 Bộ tiết chế bán dẫn Bộ điều chỉnh điện bán dẫn kiểu lucar 14TR T1: Có nhiệm vụ điều khiển dịng kích từ T2: Có nhiệm vụ điều khiển bóngT1 Z: Đi ơt ổn áp có nhiệm vụ điều khiển bóng T2 Cọc D+ tiết chế nối với cọc Đ+(cọc phát điện) máy phát Cọc DF từ tiết chế nối với cọc DF máy phát để đưa dòng kích từ vào cuộn kích từ Cọc D- nối mát Dòng phụ tải từ cực dương máy phát Sơ đồ nguyên lý Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2.4 Bộ tiết chế 2.4.3 Tiết chế IC Điều chỉnh dịng điện kích từ đến cuộn dây kích từ để kiểm sốt điện áp Giắc cắm (chân ra) tiết chế có hai loại, loại nhận biết điện áp máy phát loại nhận biết điện áp ắc quy .. .Chương HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN NỘI DUNG 2. 1 Khái quát chung hệ thống 2. 2 Ắc quy 2. 3 Máy phát điện 2. 4 Bộ tiết chế Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2. 1 Khái quát chung hệ thống 2. 1.1 Cấu trúc hệ. .. cầm Chương HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2. 1 Khái quát chung hệ thống Sơ đồ tổng quát hệ thống cung cấp điện Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2. 2 Ắc quy 2. 2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại Nhiệm vụ: - Cung. .. Puly Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2. 3 Máy phát điện 2. 3 .2 Máy phát điện xoay chiều kích thích điện từ, có vịng tiếp điện 2. 3 .2. 1 Kết cấu Chương - HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 2. 3 Máy phát điện 2. 3.2