ĐỒ án môn học THIẾT kế hệ THỐNG điện tử ô tô đề tài TÍNH TOÁN THIẾT kế hệ THỐNG CUNG cấp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG  ĐỒ ÁN MƠN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ Ô TÔ Đề tài : TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP GVHD SVTH MSSV Lớp Đà Nẵng, tháng 08 năm 2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ngày phát triển mạnh mẽ, tiến sâu vào cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Đóng góp vào phần khơng thể thiếu ngành cơng nghiệp ô tô Hiện Đảng Nhà nước trọng ủng hộ vào việc phát triển ngành công nghiệp ô tô nước nhà lên tầm cao đưa vào ngành kinh tế chủ lực Góp phần đưa nên kinh tế nước nhà bắt kịp xu phát triển chung nước khu vực giới Hiểu lợi sinh viên ngành kỹ thuật Cơ khí Khoa Cơ khí Giao thông ngày phấn đấu, học tập, trau dồi kiến thức vững vàng lý thuyết thực hành Để sau trường tự tin thích ứng với nhiều mơi trường làm việc khác với trình độ chun mơn tốt Đồ án mơn học Thiết kế hệ thống điện tử ô tô đồ án quan trọng, để hoàn thành đồ án sinh viên cần vận dụng kiến thức lý thuyết lớp, sách giáo trình tham khảo kiến thức thực tế sau thực tập xưởng Khoa, em thấy đồ án thiết thực cần thiết cho sinh viên trước trường Được hướng dẫn tận tình tâm huyết thầy PGS.TS Phạm Quốc Thái giúp em hồn thành đồ án mơn học cách tốt biết thêm nhiều kiến thức thực tế Tuy thời lượng không nhiều kiến thức thực tế chưa hiểu sâu rộng, nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy khoa tận tình giải đáp có nhận xét để em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Trương Đình Úc TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG CUNG CẤP TRÊN ƠTƠ 1.1 Cơng dụng Hệ thống cung cấp điện có nhiệm vụ cung cấp lượng điện cho phụ tải với hiệu điện ổn định điều kiện làm việc ô tô máy kéo Để cung cấp lượng cho phụ tải tơ, cần phải có phận tạo nguồn lượng có ích Nguồn lượng tạo từ mát phát điện ô tô Khi động hoạt động, máy phát cung cấp điện cho phụ tải nạp điện cho acquy Để đảm bảo toàn hệ thống hoạt động cách hiệu quả, an tồn lượng đầu máy phát lượng yêu cầu cho tải điện phải thích hợp với 1.2 Yêu cầu  Phải tạo điện áp ổn định (U hc = 13,8V – 14,2V hệ thống điện 14V Uhc = 27 - 28V với hệ thống điện 24V) chế độ làm việc phụ tải Vì điện áp dịng điện máy phát cung cấp chênh lệch lớn so với điện áp làm việc phụ tải làm giảm tuổi thọ phụ tải, chí làm hỏng phụ tải  Hiệu điện định mức: Phải đảm bảo Uđm = 14V (với xe sử dụng hệ thống điện 12V), Uđm = 28V (với xe sử dụng hệ thống điện 24V)  Máy phát phải có cấu trúc kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, giá thành thấp tuổi thọ cao  Do xu hướng thiết kế loại xe cần nhỏ gọn giảm khối lượng xe du lịch Nên hệ thống cần đảm bảo giá thành tuổi thọ để đảm bảo lượng tiêu thụ hàng năm cạnh tranh với hãng khác  Có độ bền cao điều kiện nhiệt độ độ ẩm lớn, làm việc vùng có nhiều bụi bẩn, dầu nhớt độ rung động lớn  Ít chăm sóc bảo dưỡng Ta biết hệ thống cung cấp có nhiều phận, để chăm sóc bảo dưỡng hết phận tốn thời gian khó khăn Ngồi ra, tơ cịn có nhiều TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com phận khác đòi hỏi nhu cầu sữa chữa bảo dưỡng lớn Nên hệ thống cần có tính ổn định cao, chăm sóc bảo dưỡng 1.3 Phân loại Hệ thống cung cấp điện ô tô có loại là: - Hệ thống cung cấp với máy phát điện chiều Loại ngày khơng cịn sử dụng nên đồ án không đề cập đến máy phát chiều - Hệ thống cung cấp với máy phát điện xoay chiều Loại sử dụng rộng rãi ngày nay: + Hệ thống cung cấp với máy phát điện chiều, thể sơ đồ sau: Hình 1.1- Sơ đồ hệ thống cung cấp dùng máy phát chiều 1- Máy phát; 2- Bộ ắc quy; 3- Đồng hồ ampe; 4- Bộ điều chỉnh điện TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com + Hệ thống cung cấp với máy phát xoay chiều Được thể sơ đồ (hình 1.2) Hình 1.2- Sơ đồ hệ thống cung cấp dùng máy phát xoay chiều Ngày nay, máy phát điện lắp ô tô phổ biến máy phát điện xoay chiều pha kích từ nam châm điện so với máy phát điện chiều có ưu điểm sau: + + Cấu tạo đơn giản + Với cơng suất có kích thước tải trọng bé + Do khơng có cổ góp nên tuổi thọ phục vụ lâu + Tiêu hao kim loại màu + Có thể tăng tỉ số truyền từ động tới máy phát Dùng diot chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng chiều cung cấp cho phụ tải nên không cần rơle hạn chế dịng điện giảm kết cấu tiết chế tăng độ tin cậy làm việc máy phát điện Ngoài ra, tùy thuộc vào cấu tạo phận khác hệ thống cung cấp mà ta có phân loại khác như: - Theo ắc quy: nguồn cung cấp lượng phụ ô tô Gồm ắc quy axit ắc quy kiềm TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com - Theo điều chỉnh điện (BĐCĐ): phân phối chế độ làm việc acquy máy phát; hạn chế ổn định hiệu máy phát để đảm bảo an toàn cho trang thiết bị điện xe; hạn chế dòng điện máy phát để đảm bảo an tồn cho cuộn dây Gồm điều chỉnh điện áp, điều chỉnh dòng điện, điều chỉnh dòng điện ngược… - Theo chỉnh lưu: có hệ thống cung cấp dùng máy phát xoay chiều dùng để biến dòng xoay chiều thành dòng chiều cung cấp cho phụ tải xe nạp vào acquy Gồm chỉnh lưu diot, diot, diot… 1.4 Các thông số hệ thống cung cấp  Hiệu điện định mức: Phải đảm bảo Uđm = 14V (với xe sử dụng hệ thống điện 12V), Uđm = 28V (với xe sử dụng hệ thống điện 24V)  Công suất máy phát: Phải đảm bảo cung cấp điện cho tất tải điện xe hoạt động Thông thường, công suất máy phát ôtô vào khoảng Pmf = 700 – 1500W  Dòng điện cực đại: Là dịng điện lớn mà máy phát cung cấp thơng thường Imax = 70 – 140A  Tốc độ cực tiểu tốc độ cực đại máy phát: nmax, nmin phụ thuộc vào tốc độ động đốt  Nhiệt độ cực đại máy phát t hoạt động o max: Là nhiệt độ tối đa mà máy phát  Điện áp hiệu chỉnh: Là điện áp làm việc tiết chế, Uhc = 13,8 ÷ 14,2V, tải có điện áp Ut = 12V 1.5 Sơ đồ tổng quát cung cấp cho phụ tải hệ thống cung cấp  Nguồn lượng điện chủ yếu hệ thống cung cấp máy phát điện Máy phát hoạt động cung cấp điện cho hệ thống xe như: Hệ thống điều khiển động (đánh lửa phun xăng), hệ thống chiếu sáng, tín hiệu, thơng tin, máy phát…  Ắc quy đóng vai trị cung cấp lượng điện cho hệ thống khởi động (khi máy phát chưa hoạt động) TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 1.3- Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com CHƯƠNG 2: CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THÔNG CUNG CẤP 2.1 Máy phát điện 2.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 2.1.1.1 Cơng dụng Máy phát điện nguồn điện tơ máy kéo, có nhiệm vụ: - Cung cấp điện cho tất phụ tải - Nạp điện cho ắc quy số vòng quay trung bình lớn động 2.1.1.2 Phân loại - Máy phát tơ máy kéo, theo tính chất dịng điện phát có chia làm hai loại chính: + Máy phát điện chiều + Máy phát điện xoay chiều - Máy phát điện chiều theo tính chất điều chỉnh chia ra: + Loại điều chỉnh (bằng chổi điện thứ 3) + Loại điều chỉnh (bằng điều chỉnh điện kèm theo) Các máy phát điện chiều loại điều chỉnh có kết cấu đơn giản, có khả hạn chế tự động điều chỉnh dòng điện máy phát theo số vòng quay Tuy có nhiều nhược điểm như: - Phải ln nối mạch điện với ắc quy chúng làm việc - Cản trở việc điều chỉnh hiệu máy phát - Làm giảm tuổi thọ ắc quy Do đó, máy phát điện loại thấy - Máy phát điện xoay chiều, theo phương pháp kích thích chia ra: + Loại kích thích nam châm vĩnh cửu + Loại kích thích kiểu điện từ (bằng nam châm điện) Ngày ô tô người ta chuyển sang dùng máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ có nhiều ưu điểm vượt trội so với nam châm vĩnh cửu 2.1.1.3 Yêu cầu Máy phát điện ô tô làm việc điều kiện đặc biệt, chúng phải đáp ứng yêu cầu sau: - Chịu rung xóc bụi bẩn, làm việc tin cậy mơi trường có nhiệt độ cao, có nhiều dầu mỡ nhiên liệu - Kích thước, trọng lượng nhỏ, giá thành thấp -Tuổi thọ cao So với máy phát chiều máy phát xoay chiều có nhiều ưu điểm khơng có vịng đổi điện cuộn dây rotor đơn giản Chính ngày người ta chuyển sang dùng máy điện xoay chiều TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com 2.1.2 Máy phát điện xoay chiều Trên ô tô máy kéo sử dụng hai loại máy phát điện xoay chiều máy phát xoay chiều kích thích nam châm vĩnh cửu máy phát xoay chiều kích thích kiểu điện từ (bằng nam châm điện) Các máy phát kích thích nam châm vĩnh cửu, công suất hạn chế nên chủ yếu sử dụng xe máy máy kéo Gần đây, kỹ thuật chế tạo hợp kim từ có chất lượng cao, nên loại máy phát bắt đầu có khả sử dụng ô tô Máy phát kích thích nam châm vĩnh cửu có loại pha ba pha Loại ba pha cơng suất đạt tới 400VA lớn Máy phát nam châm vĩnh cửu có nhiều ưu điểm hẳn máy phát kích thích kiểu điện từ như: làm việc tin cậy, kết cấu đơn giản, khơng có cuộn dây quay, hiệu suất cao, nóng, mức nhiễu xạ vơ tuyến thấp Nhưng chúng có số nhược điểm quan trọng là: khó điều chỉnh hiệu, công suất hạn chế, giá thành cao, trọng lượng lớn loại kích thích kiểu điện từ cơng suất Ngồi từ thơng cịn phụ thuộc nhiều vào chất lượng hợp kim kim loại chế tạo nam châm 2.1.2.1 Máy phát xoay chiều kích thích nam châm vĩnh cửu Đặc điểm cấu tạo: Cấu tạo máy phát điện xoay chiều kích thích nam châm vĩnh cửu gồm hai phần rôto stato  Rôto: Phần lớn máy phát sử dụng có nam châm quay, tức nam châm rôto Các máy phát loại khác chủ yếu kết cấu rôto chia số loại chính: o Rơto nam châm hình trụ o Rơto nam châm hình (có má cực khơng) o Rơto nam châm hình móng Rơto nam châm hình trụ loại đơn giản Nó có ưu điểm chế tạo đơn giản, nhược điểm hiệu suất sử dụng nam châm thấp Vì chúng sử dụng máy phát cỡ nhỏ công suất 100 VA Rơto nam châm hình loại thơng dụng Loại có ưu điểm hệ số sử dụng vật liệu lớn Số cực nam châm thường sáu, tăng số cực lên hệ số sử dụng vật liệu lại Hình 3.5- Sơ đồ phụ tải điện ô tô Để xác định loại máy phát cần lắp ôtô với điều kiện đảm bảo đủ công suất cấp cho phụ tải, ta cần tính tốn cơng suất máy phát theo công suất tiêu thụ phụ tải bao gồm phụ tải liên tục phụ tải gián đoạn sau: Cơng suất tổng: Trong : P1: Cơng suất cung cấp cho tải hoạt động liên tục P1= ∑Pi1 Với i số phụ tải hoạt động liên tục P2: Công suất cung cấp cho tải hoạt động gián đoạn Với λi: hệ số sử dụng phụ tải thứ i Được xác định theo kinh nghiệm, phụ thuộc vào điều kiện hoạt động cách sử dụng tài xế 3.2.1 Công suất tiêu thụ cần thiết cho tất phụ tải hoạt động liên tục Phụ tải liên tục thiết bị điện điện tử xe mà hoạt động tất thời gian động hoạt động Nên hệ số sử dụng phụ tải phụ tải Theo đề cho, ta có bảng 2.1, từ ta tính tổng cơng suất cần thiết cho phụ tải hoạt động liên tục Bảng 3.1 – Công suất tiêu thụ phụ tải liên tục TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com STT Tên phụ tải Hệ thống đánh lửa Bơm nhiên liệu Phun nhiên liệu ECU Tổng công s Như vậy, tổng công suất phụ tải liên tục P1 = 290 [W] 3.2.2 Công suất tiêu thụ cần thiết cho phụ tải gián đoạn Phụ tải gián đoạn phụ tải hoạt động khoảng thời gian q trình vận hành ơtơ, hệ số sử dụng loại phụ tải 74,84[A] Tìm kiếm máy phát động có , ta tìm máy phát lắp xe AAK COMPACT có thơng số sau: Bảng 3.4 – Thông số máy phát tham khảo STT TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 3.5- Catalogue máy phát điện AAK COMPACT TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Hình 3.3- Kết cấu máy phát điện AAK COMPACT 1- Puli dẫn động; 2- Ổ bi trước; 3- Vỏ phía trước; 4- Stato; 5- Roto; 6- Vỏ phía sau; 7-Bộ chỉnh lưu; 8- Nắp bảo vệ; 9- Cọc B+, D+ máy phát; 10- Ổ bi sau; 11- Vòng tiếp điện; 12- Chổi than; 13- Bộ điều chỉnh điện; 14- Đệm cao su 3.3 Tính tốn lựa chọn dây dẫn Các hư hỏng ô tô chủ yếu bắt nguồn từ dây dẫn đa số linh kiên bán dẫn chế tạo với độ bền cao Ơ tơ đại, số lượng dây dẫn lớn xác suất hư hỏng cao Dây dẫn tơ thường dây đồng có bọc chất cách điện nhựa PVC So với dây điện dùng nhà, dây điện ô tô dẫn điện cách điện tốt Chất cách điện bọc ngồi dây đồng khơng có điện trở lớn (1012 /mm) mà phải chịu xăng dầu, nhớt, nước nhiệt độ cao, dây dẫn chạy ngang qua nắp máy (của hệ thống phun xăng đánh lửa) Thông thường tiết diện dây dẫn phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy dây Tuy nhiên, điều lại bị ảnh hưởng không nhà chế tạo lý kinh tế Dây dẫn có kích thước lớn độ sụt áp đường dây nhỏ, dây nặng Điều đồng nghĩa với tăng chi phí phải mua thêm đồng Vì mà nhà sản xuất cần phải có so đo hai yếu tố vừa nêu TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Độ sụt áp dây dẫn xác định theo biểu thức sau: ΔU=I.R= Suy tiết diện dây dẫn tải là: Trong đó: R: I: điện trở dây dẫn [Ω] dòng điện qua dây dẫn [A] -8 ρ: điện trở suất dây dẫn [Ωm], ρ = 1,72x10 [Ωm] l: chiều dài dây dẫn [m] S: tiết diện dây dẫn [m ] P: công suất phụ tải [W] U: điện áp nguồn [V], theo đề Ung = 14 [V] Để tính dây dẫn phải có thông số sụt áp đường dây theo hệ thống ô tô theo bảng sụt áp sau Bảng 3.4 - Độ sụt áp dây dẫn kể mối nối Theo tài liệu [1] độ sụt áp cho phép đường dây thường nhỏ 10% điện áp định mức Theo đề ta có bảng thông số chiều dài đường dây dẫn điện Bảng 3.5 Bảng chiều dài dây dẫn điện ô tô TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Phụ tải Đèn pha/cốt Cịi Mơtơ gạt mưa Sấy kính phía sau Theo cơng thức (3.7), giá trị cơng suất phụ tải độ sụt áp chọn ta tính tốn tiết diện dây dẫn sau: Bảng 3.6 Bảng đại lượng tiết diện tính tốn Phụ tải Chiều Chọn độ Cơng dài dây sụt áp suất dẫn [m] ∆U P [W] Tiết diện S [m ] Đèn Đèn Cò Moto g Sấy kính Bảng 3.7 Bảng dây điện chọn theo tiêu chuẩn Leoni Phụ tải Đèn cốt Đèn pha Còi Moto gạt mưa Sấy kính phía sau TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com ... TỔNG QUAN HỆ THỐNG CUNG CẤP TRÊN ƠTƠ 1.1 Cơng dụng Hệ thống cung cấp điện có nhiệm vụ cung cấp lượng điện cho phụ tải với hiệu điện ổn định điều kiện làm việc ô tô máy kéo Để cung cấp lượng cho... Nên hệ thống cần có tính ổn định cao, chăm sóc bảo dưỡng 1.3 Phân loại Hệ thống cung cấp điện tơ có loại là: - Hệ thống cung cấp với máy phát điện chiều Loại ngày không cịn sử dụng nên đồ án khơng... khơng đề cập đến máy phát chiều - Hệ thống cung cấp với máy phát điện xoay chiều Loại sử dụng rộng rãi ngày nay: + Hệ thống cung cấp với máy phát điện chiều, thể sơ đồ sau: Hình 1.1- Sơ đồ hệ thống