Chương 4 HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN ÔTÔ

Chương 4 HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN ÔTÔ 4 1 Nhiệm vụ, yêu cầu Nhiệm vụ Cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho accu trên ôtô Nguồn điện phải bảo đảm một hiệu điện thế ổn định ở mọi chế độ phụ t.

Chương 4: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN ÔTÔ 4.1 Nhiệm vụ, yêu cầu Nhiệm vụ: • Cung cấp điện cho phụ tải nạp điện cho accu ơtơ • Nguồn điện phải bảo đảm hiệu điện ổn định chế độ phụ tải thích ứng với điều kiện mơi trường làm việc 4.1 Nhiệm vụ, yêu cầu (tt) Yêu cầu: •luôn tạo hiệu điện ổn định (13,8V – 14,2V) chế độ làm việc phụ tải •Cấu trúc kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, giá thành thấp tuổi thọ cao •có độ bền cao nhiệt độ độ ẩm, làm việc vùng có nhiều bụi bẩm, dầu nhớt độ rung động lớn 4.2 Sơ đồ tổng quát sơ đồ cung cấp điện HT điều khiển động (Đánh lửa & Phun xăng) HT chiếu sáng HT tín hiệu HT thơng tin Accu HT giải trí xe HT điều hịa khơng khí Máy phát điện HT khóa cửa & bảo vệ xe HT ĐK phanh HT khởi động động HT gạt & xơng kính HT khố đai an tồn & ĐK túi khí MÁY PHÁT Tải thường trực Sơ đồ tải công suất điện ôtô Tải hoạt động gián đoạn thời gian dài Hệ thống đánh lửa 20W Car radio 10 - 15W Bơm nhiên liệu 50 - 70W Đèn báo tableau 8x2W Hệ thống phun nhiên liệu 70 - 100W ACCU Đèn kích thước 4x10W Đèn đậu x 3-5W Đèn cốt x 55W Đèn pha x 60W Đèn soi biển số x 5W Tải hoạt động gián đoạn thời gian ngắn Đèn báo rẽ x 21W Đèn sương mù x 35W Đèn stop x 21W Đèn de x 21W Đèn trần 5W Motor gạt nước 60 - 90W Motor điều khiển kính x 30W Khởi động điện 800 - 3000W Quạt điều hồ nhiệt độ x 80W Xơng kính 120W Motor phun nước rữa kính 30-60W Cịi 25 - 40W Quạt làm mát động x 100W Mồi thuốc 100W Hệ thống xông máy (động diesel) 100W Motor điều khiển antenna 60W 4.2.2 Chế độ làm việc accu - máy phát phân bố tải r1 Ia Imf Umf IL Ea RL Sự phân bố tải máy phát accu thể hình 4-3 Theo định luật Kirchhoff ta viết: Umf = r1.Imf + IL.RL Ea = ra.Ia + IL.RL IL = Ia + Imf r1.Imf + 0.Ia + IL.RL 0.Imf + ra.Ia + IL.RL Imf + Ia - IL (4-1) (4-2) (4-3) = Umf = Ea =0 Chế độ làm việc accu - máy phát phân bố tải I mf = U mf Ea r1 I mf RL RL - U mf (- - R L )+ R L E a = RL r1 (- - R L )- R L r a R L -1 (4-4) U mf   RL   RL Ea RL U mf  Ea   U mf   r1   RL   RL RL  r1    r1.ra (4-5) Trong đó: Imf : Dịng điện máy phát Ea,ra : Sức điện động điện trở accu RL: Điện trở tương đương phụ tải điện IL: Dòng điện qua phụ tải Ia : Dòng điện nạp vào accu r1 : Điện trở dây dẫn nối máy phát accu Ia IL = r1 U mf rL Ea r1 0 RL - 1 R L - (U mf - E a )R L + E a r1 = R L (ra + r1 ) + r1 (4-6) RL - r1 U Ea = r1 0 RL 1 RL - mf r a + E a r1 = R L (r a + r1 ) + r1 r a U mf (4-7) Chế độ làm việc acqui, máy phát phân bố tải Chế độ thứ chế độ không tải ứng với trường hợp không mắc điện trở ngồi (Máy phát chạy khơng tải) Khi RL    IL = Ở chế độ này, máy phát chủ yếu nạp cho accu dòng điện nạp phụ thuộc vào chênh lệch hiệu điện hiệu chỉnh máy phát sức điện động accu Rl  Vì phụ tải mắc song song Umf - Ea Imf = r1 + lim I mf Rl    RL U mf  Ea   U mf RL  r1    r1.ra Ia  Ea  U mf  r1 Chế độ thứ hai chế độ tải trung bình Khi phụ tải điện hoạt động có điện trở tương đương RL <  , cho IL < Imf , máy phát đảm nhận nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải dòng nạp giảm Ở chế độ này, máy phát cung cấp điện cho hai nơi: phần cho accu phần cho phụ tải Khi điện trở tương đương phụ tải đạt giá trị r1 Ia U mf Ea  r1 E a r1 RL  U mf  E a rL RL  U mf  E a  R L  E a r1   U mf R L   r1   r1 ra RL  dịng nạp khơng Ia = 0(tử số =0) Chế độ thứ ba chế độ tải xảy trường hợp mở nhiều phụ tải Khi RL  điện trở tương đương phụ tải điện làm việc RL < (Ea.r1)/(Umf - Ea), accu bắt đầu phóng điện, hỗ trợ phần điện cho máy phát 4.3.2 Đặc tính máy phát điện Đặc tuyến máy phát xoay chiều kích thích điện từ Đặc tính máy phát xoay chiều xác định mối quan hệ đại lượng sau: Điện pha U Điện dây Ud Điện chỉnh lưu Dòng điện pha Dòng điện tải máy phát Dòng điện kích Ik Số vịng quay máy phát n Đặc tuyến tải theo số vòng quay Cảm kháng Cảm kháng cuộn dây đại lượng đặc trưng cho cản trở dòng điện cuộn dây dòng điện xoay chiều ZL = 2.3,14.f.L (π = 3.14) Trong :  ZL cảm kháng, đơn vị Ω f : tần số đơn vị Hz L : hệ số tự cảm , đơn vị Henry Tốc độ roto quay nhanh tần số biến thiên từ thông cuộn dây stato tăng lên, tần số tăng cảm kháng cuộn dây stato lớn cản trở dòng xoay chiều cuộn dây không tăng lên theo tốc độ Máy phát có khả hạn chế dịng tốc độ cao Là đường cong đặc trưng cho mối quan hệ điện máy phát dịng điện kích thích: Umf = f(Ik) số vịng quay khơng đổi nmf = const dòng điện tải Imf = b a Hình 4-20: a Đặc tuyến khơng tải ứng với số vịng quay khác b Đặc tuyến ngồi ứng với số vòng quay khác 4.4 Bộ điều chỉnh điện 4.4.1 Cơ sở lý thuyết điều chỉnh điện áp ôtô phương pháp điều chỉnh Hoạt động đồng thời máy phát accu xảy có thay đổi vận tốc quay phần ứng (rotor) máy phát, tải nhiệt độ phạm vi rộng Để phận tiếp nhận điện làm việc bình thường điện lưới điện phải khơng đổi Vì cần phải có điều chỉnh điện Umf = Ce.n.Ik1 / (a + b.Ik1) - Rtđ.Imf (4-17) Ik = [(Umf + Rtđ.Imf).a] / [Ce.n – (Umf + Rtđ.Imf).b] (4-18) CHÚNG TA QUAN TÂM TỚI TỐC ĐỘ(n) VÀ DỊNG KÍCH IK Tiết chế loại tiếp điểm rung Tiết chế loại tiếp điểm rung Tiết chế loại tiếp điểm rung Sơ đồ tiết chế bán dẫn loại dùng transistor PNP +Umf I R0 R VD2 VT1 R1 I1 VD1 R2 VT2 R3 WKT E VD3 R4 Trình bày sơ đồ nguyên lý hoạt động tiết chế loại sử dụng transistor NPN a) Cho R1 = 10 K , điện áp Zener VZ = 3.3 V Tính R2 để mạch tiết chế 14V .b) Cần phải mắc song song hay nối tiếp vào R2 điện trở R’ để mạch tiết chế 15V Tính giá trị R’ R1.VZ R2  3.1k U mf  VZ - Mắc song song - Giải thích +Umf R1 R VT1 VD2 I1 VD1 14.R1.R2 ' R2  2.83k R2  15.R1 ' R R R '  2 ' 32.5k R2  R2 I R0 R2 E VT2 R3 VD3 WKT R4 Sơ đồ tiết chế dùng transistor NPN IG I1 R5 R1 D2 D1 T2 T1 R D3 + F R3 R2 C I R4 Sơ đồ tiết chế dùng transistor NPN có mạch bảo vệ IG I1 C R3 F R1 D2 T3 D1 T1 WK R2 R R4 T2 I mạch bảo vệ gồm C, R4, R5, T2, D3 để đề phịng trường hợp cuộn kích bị ngắn mạch Khi cuộn kích bị ngắn mạch đầu F bị nối trực tiếp với dương tụ C nạp với dòng Độ sụt áp R5 làm T2 mở T3 đóng nên mạch bảo vệ T3 tiếp tục đóng đến thời điểm tm dịng nạp không đủ để mở T2 tức R6 R5 Ua R5e R4  R5 D3  tm c U OE U a R5  t m  ln ( R4  R5 ).U OE mạch bảo vệ gồm C, R4, R5, T2, D3 để đề phòng trường hợp cuộn kích bị ngắn mạch Khi cuộn kích bị ngắn mạch đầu F bị nối trực tiếp với dương tụ C nạp với dòng Độ sụt áp R5 làm T2 mở T3 đóng nên mạch bảo vệ T3 tiếp tục đóng đến thời điểm tm dịng nạp khơng đủ để mở T2 tức Ua R5e R4  R5  tm c U OE U a R5  t m  ln ( R4  R5 ).U OE Lúc này, T2 chuyển sang trạng thái đóng T3 chuyển sang trạng thái khuếch đại Tụ C phóng điện qua T3 trình lại lặp lại cũ Sơ đồ tiết chế vi mạch xe Nhật Charging fuse Charging warning lamp D4 R D3 D5 D1 T3 R1 R4 C2 R T2 C1 T1 D6 WK R7 R6 R3 R2 4.5 Tính tốn chế độ tải chọn máy phát điện ơtơ ta phải tính tốn chọn máy phát phù hợp theo bước đây: Tính tốn cơng suất tiêu thụ cần thiết cho tất tải điện hoạt động liên tục (đối với loại 14v xem sơ đồ hình 4-33) Ví dụ Pw1 = 350W Tính tốn cơng suất tiêu thụ cần thiết cho tất tải điện hoạt động gián đoạn theo bảng ta có Pw2 = 143W Lấy tổng công suất tiêu thụ (Pw1 + Pw2 = Pw = 484W) chia cho điện áp định mức ta cường độ dòng điện theo yêu cầu Công suất Pw1 = 350W Công suất Pw2 = 134W Tổng công suất tải Pw = Pw1 + Pw2 = 484W P(W)/14 V < 250 250 