Bài giảng trang bị điện - điện tử trên động cơ đốt trong pdf

Giá trị của điện trở: Kết quả: 17200Ω hay 17,2KΩ, sai số ±1% * Phân loại điện trở Phân loại điện trở có nhiều cách.Thông dụng nhất là phân chia điện trở thành hai loại : điện trở có trị

Trang 2

chương 1: các mạch điện cơ bản

và hệ thống cung cấp điện động cơ

1.1 các mạch điện cơ bản

1.1.1 Tổng quát mạch điện trên động cơ đốt trong

1 Heọ thoỏng khụỷi ủoọng (starting system): Bao goàm aộc quy(accu), maựy khụỷi ủoọng

(starting motor), caực relay ủieàu khieồn vaứ relay baỷo veọ khụỷi ủoọng ẹoỏi vụựi ủoọng

cụ diesel coự trang bũ theõm heọ thoỏng saỏy noựng maựy (glow system)

Hình 1.1 : Hệ thống khởi động

1 - ắc quy;2 khoá điện; 3 máy đề

2 Heọ thoỏng cung caỏp ủieọn (charging system): goàm accu, maựy phaựt ủieọn

(alternators,generator), boọ ủieàu chổnh ủieọn (regulator), caực relay vaứ ủeứn baựo naùp

Hình 1.2 : Hệ thống cung cấp điện : 1- máy phát;2-ắc quy; 3-Đèn báo nạp;4-Khoá điện

3 Heọ thoỏng ủaựnh lửỷa (ignition system): Bao goàm caực boọ phaọn chớnh: accu, khoựa

ủieọn (ignition switch),caỷm bieỏn ủaựnh lửỷa, boọ chia ủieọn (distributor), bieỏn aựp ủaựnh lửỷa hay bobine (ignition coils), IC ủaựnh lửỷa (igniter), daõy cao aựp (high voltage wire), bugi (spark plugs)

Trang 3

Hình 1.3 Hệ thống đánh lửa điện tử

4 Heọ thoỏng ủieàu khieồn ủoọng cụ (engine control system): goàm heọ thoỏng ủieàu

khieồn xaờng, lửỷa, goực phoỏi cam, ga tửù ủoọng (cruise control) Ngoaứi ra, treõn caực ủoọng cụ diesel ngaứy nay thửụứng sửỷ duùng heọ thoỏng ủieàu khieồn nhieõn lieọu baống ủieọn tửỷ (EDC – electronic diesel control hoaởc common rail injection)

Hình 1.4 Hệ thống điều khiển động cơ

Trang 4

1.1.2 Các quy −ớc và ký hiệu cơ bản

Caựi ngaột maùch

Diode

xe)

Bảng 1.1 Các quy −ớc và ký hiệu cơ bản

1.1.3 Các linh kiện điện-điện tử và các mạch điện cơ bản :

1.1.3.1.Linh kiện thụ động :

a Điện trở :

* Khái niệm:

+ 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

Trang 5

* Cách ghi và đọc giá trị điện trở :

- Giá trị điện trở đ−ợc ghi trực tiếp

Hình 1.6: Cách ghi và đọc giá trị điện trở

Bảng ghi và đọc giá trị điện trở trực tiếp trên thân :

Bảng 1.2 : Cách ghi và đọc giá trị điện trở

- Giá trị điện trở đ−ợc sơn bằng mã màu

Trang 6

Vòng thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

Vòng thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

Vòng thứ ba: Chỉ hệ số nhân với số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở Vòng thứ t−: Chỉ sai số giá trị điện trở

Ví dụ: Điện trở có 4 vòng màu theo thứ tự: Vàng, tím, cam, Nhũ bạc

Giá trị điện trở là:

Kết quả: 47.000Ω hay 47KΩ , Sai số ±10%

+ Điện trở có 5 vòng màu: Là điện trở có độ chính xác cao

Trang 7

Hình 1.10: Điện trở có 5 vòng màu

Vòng thứ nhất : Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở

Vòng thứ hai : Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

Vòng thứ ba : Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

Vòng thứ tư : Chỉ hệ số nhân với số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở

Vòng thứ năm : Chỉ sai số giá trị điện trở

Ví dụ: Điện trở có 5 vòng màu, theo thứ tự: Nâu, tím,đỏ ,đỏ, nâu

Giá trị của điện trở:

Kết quả: 17200Ω hay 17,2KΩ, sai số ±1%

* Phân loại điện trở

Phân loại điện trở có nhiều cách.Thông dụng nhất là phân chia điện trở thành hai loại :

điện trở có trị số cố định và điện trở có trị số thay đổi được (biến trở).Trong mỗi loại này được phân chia theo các chỉ tiêu khác nhau thành các loại nhỏ hơn như sau :

- Điện trở có trị số cố định :

Điện trở có trị số cố định thường được phân loại theo vật liệu cản điện như :

+ Điện trở than tổng hợp (than nén)

+ Điện trở than nhiệt giải hoặc than màng (màng than tinh thể)

+ Điện trở dây quấn gồm sợi dây điện trở dài (dây NiCr hoặc manganin,constantan) quấn trên một ống gốm ceramic và phủ bên ngoài là một lớp sứ bảo vệ

+ Điện trở màng kim,điện trở màng oxit kim loại hoặc điện trở miếng : điện trở miếng thuộc thành phần vi điện tử.Dạng điện trở miếng thông dụng là được in luôn trên tấm ráp mạch

+ Điện trở cermet (gốm kim loại)

- Điện trở có trị số thay đổi được (biến trở):

Dạng chiết áp : Cấu tạo của biến trở so với điện trở cố định chủ yếu là có thêm một

kết cấu con chạy gắn với một trục xoay để điều chỉnh trị số điện trở.Con chạy có kết cấu kiểu xoay(chiết áp xoay) hoặc theo kiểu trượt (chiết áp trượt).Chiết áp có 3 đầu ra,đầu giữa ứng với con trượt còn hai đầu ứng với hai đầu điện trở

Trang 8

H×nh 1.10 : Ký hiÖu cña biÕn trë trªn c¸c m¹ch

H×nh 1.11 Mét sè h×nh ¶nh vÒ chiÕt ¸p

Điện trở nhiệt:(Thermistor) Là loại điện trở nhiệt có trị số thay đổi theo nhiệt độ

Nhiệt trở thường dùng để ổn định nhiệt cho các tầng khuyếch đại công suất hay làm linh kiện cảm biến trong các hệ thống điều khiển tự động theo nhiệt độ

Hình 1.12 Nhiệt điện trở

Có hai loại nhiệt trở:

- Điện trở nhiệt có hệ số nhiệt điện trở âm là loại nhiệt điện trở khi nhận nhiệt độ cao hơn thì trị số điện trở giảm xuống và ngược lại

- Điện trở nhiệt có hệ số nhiệt điện trở dương là loại nhiệt điện trở khi nhận được nhiệt

độ cao hơn thì trị số điện trở tăng lên

Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm là một loại bán dẫn có điện trở thay đổi theo các biến đổi về nhiệt độ Nói khác đi, nhiệt điện trở có thể xác định nhiệt độ bằng cách dò điện trở

Trang 9

Hình 1.13 Điện trở nhiệt

b Tụ điện : (Capacitor)

* Khái niệm :

Là một thiết bị mà có thể tích trữ các điện tích khi cấp lên nó một điện áp

Tụ điện là một linh kiện thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử

được cấu tạo từ hai bản cực làm bằng hai chât dẫn điện( Kim loại) đặt song song nhau, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi

Người ta thường dùng các chất : Thuỷ tinh, gốm sứ, mica, giấy, dầu, paraffin, không khí để làm chất điện môi

Hình 1.14 : Cấu tạo tụ điện

Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ mạch :

Hình 1.15 : Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ mạch

* Cách ghi và đọc giá trị tụ điện

Hai tham số quan trọng nhất thường được ghi trên thân tụ điện là trị số điện dung (kèm theo dung sai sản xuất) và điện áp làm việc

- Cách ghi trực tiếp :

Ghi trực tiếp là cách ghi đầy đủ các tham số và đơn vị đo của chúng.Cách này chỉ dùng cho loại tụ điện có kích thước lớn

Trang 10

Hình 1.16 Ghi giá trị trực tiếp

- Cách ghi gian tiếp theo quy ước :

Cách ghi gián tiếp theo quy ước.Tụ điện có tham số ghi theo qui ước thường có kích thước nhỏ và điện dung ghi theo đơn vị pF

Có rất nhiều quy ước khác nhau như quy ước mã,quy ước màu Sau đây ta chỉ nêu một số quy ước thông dụng

- Ghi theo quy ước số : cách ghi này thường gặp ở các tụ Pôlystylen

VD : Trên thân tụ ghi 47/630 : có nghĩa tử số là giá trị điện dung tính bằng

pF,47pF,mẫu số là điện áp làm việc một chiều,630Vdc

Ghi theo quy ước mã : Giống như ở điện trở,mã gồm các chữ số chỉ trị số điện dung

và chữ cái chỉ % dung sai Tụ có kích thước nhỏ thường được ghi theo quy ước sau : ví

dụ trên tụ ghi 107 nghĩa là trị số của điện dung 107 pF VDC

Hình 1.17 Ghi theo quy ước mã

Tụ Tantan là tụ phân cực thường được ghi theo đơn vị àF cùng điện áp làm việc và cực tính rõ ràng

- Ghi theo quy ước màu : Tụ điện cũng giống như điện trở được ghi theo quy ước màu.Quy ước màu cũng có nhiều loại : loại 4 vạch,loại 5 vạch màu.Nhìn chung các vạch màu quy ước giống điện trở

Hình 1.18 : Mã màu của tụ điện

Trang 11

* Phân loại tụ điện :

Có nhiều loại tụ điện,thông thường người ta phân tụ điện làm 2 loại là :

* Tụ điện có trị số điện dung cố định :

Tụ điện có trị số điện dung cố định thường được gọi tên theo vật liệu chất điện môi

và công dụng của chúng như trong bảng sau :

Bảng phân loại tụ điện theo vật liệu và công dụng :

Bảng 1.4 : Bảng phân loại tụ điện theo vật liệu và công dụng

* Tụ điện có trị số điện dung thay đổi được :

Tụ điện có trị số điện dung thay đổi được là loại tụ trong quá trình làm việc ta có thể điều chỉnh thay đổi trị số điện dung của chúng.Tụ có trị số điện dung thay đổi được

có nhiều loại,thông dụng nhất là loại đa dụng và loại điều chuẩn

- Loại đa dụng còn gọi là tụ xoay : tụ xoay được dùng làm tụ điều chỉnh thu sóng trong các máy thu thanh Tụ xoay có thể có 1 ngăn hoặc nhiều ngăn.Mỗi ngăn có các lá động xen kẽ,đối nhau với các lá tĩnh,chế tạo từ nhôm.Chất điện môi có thể là không khí,mica,màng chất dẻo,gốm

Trang 12

4 điện tử kế cận tạo thành 4 liên kết hoá trị.Vì vậy tinh thể Ge và Si ở nhiệt độ thấp là các chất cách điện

Hình 1.21 : Tinh thể chất bán dẫn ở nhiệt độ thấp (T=0 0 K)

Nếu ta tăng nhiệt độ tinh thể,nhiệt năng sẽ làm tăng năng lượng một số điện tử và làm gãy một số nối hoá trị.Các điện tử ở các nối bị gãy rời xa nhau và có thể di chuyển dễ dàng trong mạng tinh thể dưới tác dụng của điện trường.Tại các nối hoá trị bị gãy ta có

Trang 13

các lỗ trống (hole).Về phương diện năng lượng,ta có thể nói rằng nhiệt năng làm tăng năng lượng các điện tử trong dải hoá trị

Hình 1.22 : Tinh thể chất bán dẫn ở nhiệt độ cao (T=300 0 K)

Khi năng lượng này lớn hơn năng lượng của dải cấm (0.7eV đối với Ge và 1.12eV đối với Si) ,điện tử có thể vượt dải cấm vào dải dẫn điện và chừa lại những lỗ trống (trạng thái năng lượng trống) trong dải hoá trị.Ta gọi n là mật độ điện tử tự do trong dải dẫn

điện và p là mật độ lỗ trống trong dải dẫn điện.Nếu n = p ta gọi là chất bán dẫn

thuần.Thông thường chế tạo loại chất bán dẫn này rất khó khăn

* Chất bán dẫn loại N :

Giả sử ta pha vào Si thuần những nguyên tử thuộc nhóm V của bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học như Arsenic (As),Photpho (P),Antimony (Sb).Bán kính nguyên tử của As gần bằng bán kính nguyên tử của Si nên có thể thay thế một nguyên tử Si trong mạng tinh thể.Bốn điện tử của As kết hợp với 4 điện tử của Si lân cận tạo thành 4 nối hoá trị,còn dư lại một điện tử của As ở mức năng lượng gần tới dải dẫn điện.ở nhiệt độ thấp,chất bán dẫn này chưa dẫn điện

Hình 1.23 : Tinh thể chất bán dẫn loại N

Khi ta tăng nhiệt độ của tinh thể,một số hoá trị bị gãy,ta có những lỗ trống trong dải hoá trị và những điện tử trong dải dẫn điện.Ngoài ra,hầu hết các điện tử dư của As đều nhận

Trang 14

Hình 1.24 : Tinh thể chất bán dẫn loại P

Khi ta tăng nhiệt độ của tinh thể sẽ có một số điện tử trong dải hoá trị nhận năng lượng

và trở thành những điện tử trong dải dẫn điện,chừa ra các lỗ trống.Do đó,tổng số lỗ trống trong dải hoá trị nhiều hơn số điện tử trong dải dẫn điện.Ta gọi là những chất bán dẫn loại P

b.Lớp tiếp xúc P-N :

Tại lớp tiếp xúc xuất hiện các dòng tải điện theo cơ chế khuếch tán : Các lỗ trống sẽ khuếch tán từ vùng P sang vùng N,các điện tử sẽ khuếch tán từ vùng N sang vùng P.Quá trình này hình thành lớp điện tích trái dấu ở vùng gần lớp tiếp xúc và cường độ điện trường ở vùng lân cận tiếp xúc E0.Điện trường tiếp xúc E0 có chiều tác dụng từ bán dẫn

N sang bán dẫn P và tạo nên một hàng rào thế năng ngăn cản sự khuếch tán của lỗ trống qua lớp tiếp xúc

Trang 15

Hình 1.25 : Lớp tiếp xúc P-N

Khi đặt một nguồn điện áp ngoài lên lớp tiếp xúc P-N có chiều sao cho VP > VN,điện trường này ngược chiều điện trường E0,làm tăng dòng điện qua lớp tiếp xúc P-N (dòng

điện thuận) Ta gọi là phân cực thuận

Khi đặt một nguồn điện áp ngoài lên lớp tiếp xúc có chiều sao cho VP < VN,điện trường này cùng chiều điện trường E0,làm cho dòng điện qua lớp tiếp xúc P-N giảm xuống,có một giá trị rất nhỏ gọi là dòng bão hoà.Ta gọi là phân cực ngược

ngược,dòng điện ngược rất nhỏ chạy qua

Hình 1.27 : Cấu tạo và ký hiệu của điốt

* Đặc tính Vôn-Ampe của điốt bán dẫn :

Đặc tính Vôn-Ampe(V-A) biểu thị mối quan hệ giữa dòng điện qua điốt với điện áp đặt trên nó UAK

- UD là điện áp thuận ngưỡng của điốt.UD = 0.2 V đối với điốt Ge và UD = 0.6 V đối với

điốt Si

- Uđt là điện áp đánh thủng

- Ith.max là dòng điện thuận cực đại cho phép,điốt không được làm việc với dòng điện cao hơn trị số này của dòng điện

Trang 16

- I0 là dòng điện ngược

Hình 1.28 : Đặc tuyến V-A của điốt bán dẫn

* Điốt ổn áp (Zener):

Khi phân cực thuận,đặc tuyến của điốt Zener giống hệt điốt thường.Khi phân cực ngược

ở vùng Zener,điện thế ngang qua điốt gần như không thay đổi trong khi dòng điện qua

nó biến thiên một khoảng rộng

Hình 1.29 Ký hiệu và đặc tuyến của điốt Zener

* Điốt Tunnel (hay điốt xuyên hầm ) :

Hình 1.30: Ký hiệu và đặc tính V-A của điốt tunen

Trang 17

Loại điốt này có khả năng dẫn điện cả chiều thuận và chiều ngược.Đặc tính V-A của

điốt tunnel ở phần thuận có đoạn điện trở âm AB.Người ta sử dụng đoạn đặc tuyến AB này để tạo các mạch dao động phóng nạp.Điốt tunnel có kích thước nhỏ,độ ổn định cao

và tần số làm việc lên tới GHz

* Điốt xung :

Điốt xung là điốt làm việc ở tần số cao khoảng vài chục KHz

Điốt Schottky là điốt xung điển hình,có thời gian hồi phục rất nhỏ (đổi trạng thái nhanh) nên được dùng rất phổ biến trong kỹ thuật số và điều khiển

Hình 1.31 : Ký hiệu của điốt Schottky

* Photo điốt (LED Lighting Emitting Diode) :

Photo điốt là linh kiện bán dẫn quang điện tử.Nó có khả năng phát ra ánh sáng khi có hiện tượng tái hợp xảy ra trong lớp tiếp xúc P-N.Tuỳ theo vật liệu chế tạo mà ta có ánh sáng bức xạ có màu khác nhau

Hình 1.32: Photo điốt

d Tranzito bán dẫn :

* Cấu tạo và ký hiệu trong các sơ đồ mạch :

Tranzito được chế tạo từ một tinh thể chất bán dẫn có 3 miền pha tạp khác nhau để hình thành hai lớp tiếp xúc P-N phân cực ngược nhau.Như thế có thể có 2 loại tranzito khác nhau : PNP (tranzito thuận) hoặc NPN (tranzito ngược).Vùng bán dẫn nằm giữa gọi là Bazơ (B – cực gốc) hai vùng còn lại được gọi là colectơ (C – cực C) và emitơ (E – emitơ)

Lớp tiếp xúc P-N giữa cực E và B gọi là TE và giữa C và B gọi là TC

Trang 18

Hình 1.35 : Chế độ vòi nước của Tr

* ứng dụng :

- Điều khiển âm và điều khiển dương :

+ Điều khiển âm : Dòng điện được cấp thẳng tới đầu dương (đầu vào) của tải còn phía

đầu âm (đầu ra) của tải được điều khiển (ON/OFF)

Trang 19

+ Điều khiển dương : Dòng điện đầu dương (đầu vào) của tải được điều khiển

(ON/OFF) còn đầu âm (đầu ra) của tải được nối đất

Hình 1.36 : Điều khiển âm và điều khiển dương

* Cách đọc giá trị tải cực đại :

- Gía trị dòng điện cực đại cho phép được ghi trên vỏ cầu chì,ví dụ : 10,15,20,30A

- Nhận biết bằng màu vỏ theo bảng 1.5 dưới đây :

Khả năng chịu tải (A) Màu vỏ

Trang 20

+ Đối với cầu chì loại thanh theo bảng 1.6 dưới đây:

Khả năng chịu tải (A) Màu vỏ

Có hai loại : loại đặt lại thường và loại đặt lại tự động

Hình 1.38 : Cầu chì tự nhảy

Ký hiệu trên sơ đồ mạch :

Loại đặt lại thường : Loại đặt lại tự động :

g Rơ le điện từ :

Là một linh kiện điện từ dùng để đóng mở các tiếp điểm trong mạch điện bằng lực điện

từ của cuộn dây nam châm điện

Trang 22

giắc.Tuỳ theo hình dáng chân giắc mà ta có giắc đực và giắc cái

Hình 1.43 : Giắc đực và giắc cái

Trang 23

- Ký hiệu trên sơ đồ mạch : Giắc đ−ợc ký hiệu bởi “CN” và các thông số đi kèm

Ví dụ : CN – M29 (X4) trong đó : CN - giắc

M29 – Số thứ tự của giắc này trên sơ đồ mạch

X – Kiểu giắc

4 – Số chân giắc

1.2 : hệ thống cung cấp điện

1.2.1.Công dụng,phân loại,yêu cầu :

Cung cấp điện áp một chiều ổn định (12-14V) cho tất cả các hệ thống điện trên

ôtô

Bao gồm bộ phận chính :

- Máy phát điện (+ tiết chế) : nguồn điện năng chính

- ắc quy : nguồn điện năng dự trữ

- Cơ cấu báo nạp

- Khoá điện

Maựy phaựt phaỷi luoõn taùo ra moọt hieọu ủieọn theỏ oồn ủũnh (13,8V – 14,2V ủoỏi vụựi heọ thoỏng ủieọn 14V) trong moùi cheỏ ủoọ laứm vieọc cuỷa phuù taỷi Maựy phaựt phaỷi coự caỏu truực vaứ kớch thửụực nhoỷ goùn, troùng lửụùng nhoỷ, giaự thaứnh thaỏp vaứ tuoồi thoù cao Maựy phaựt cuừng phaỷi coự ủoọ beàn cao trong ủieàu kieọn nhieọt ủoọ vaứ ủoọ aồm lụựn, coự theồ laứm vieọc ụỷ nhửừng vuứng coự nhieàu buùi baồn, daàu nhụựt vaứ ủoọ rung ủoọng lụựn Vieọc duy tu vaứ baỷo dửụừng caứng ớt caứng toỏt

1.2.2 Sơ đồ hệ thống và bố trí thiết bị :

Hình 2.1 : Hệ thống cung cấp điện ( 1- máy phát;2-ắc quy;

3-Đèn báo nạp;4-Khoá điện)

Trang 24

1.2.3 ắc quy :

Bao gồm hai loại là ắc quy axit và ắc quy kiềm.ắc quy kiềm thường được dùng trong các xe quân sự vì kích thước to,độ bền cao nhưng giá đắt.Nên ở đây ta chỉ nói đến ắc quy axit

Trang 25

Trên ôtô không có ắc quy khô,chỉ có ắc quy không bảo dưỡng (đổ nước 1 lần) và

ắc quy bảo dưỡng ( đổ nước nhiều lần)

ắc quy bảo dưỡng : + Phải kiểm tra mức dung dịch điện phân và đổ thêm nước cất nếu thiếu :

Hình 2.4 : Mức dung dịch điện phân

+ Phải kiểm tra nồng độ dung dịch (tỷ trọng),nếu thấp tức là ắc quy đói,phải nạp thêm

+ Phải lau chùi bề mặt ắc quy một cách thường xuyên

ắc quy không bảo dưỡng : Cần quan sát mắt màu trên nắp bình :

Hình 2.5 : Màu sắc trên nắp bình ắc quy không bảo dưỡng

Trang 26

c Các thông số sử dụng của ắc quy :

- Điện áp : 6V,9V,12V,đa cực

- Dung lượng ắc quy (điện dung của bình ắc quy)

+ C10,Q10 : là dung lượng tính theo 10 giờ phóng điện

C10 = Iphóng đm 10giờ,ví dụ : 70Ah

+ C20,Q20 : là dung lượng tính theo 20 giờ phóng điện

C20 = Iphóng đm 20giờ,ví dụ : 126Ah

- Nạp ắc quy : nạp theo hai cách :

+ đối với ắc quy mới : nạp với dòng điện không đổi IN = 0.1 Q10 trong suốt thời gian nạp 13 giờ

+ đối với ắc quy cần nạp bổ xung : nạp với điện áp không đổi :

UN = 2.3 – 2.4 V/1 ắc quy đơn,trong 3 giờ nạp,đạt được 80% điện dung bổ xung

1.2.4 Máy phát (Alternator,generator) :

Máy phát điện trên ôtô là máy phát điện xoay

chiều,gồm hai loại :

- Loại có chổi than : dùng cho các xe phổ thông

- Loại không có chổi than : dùng cho các loại xe

quân sự,xe xuất sứ Mỹ

ở trong chương trình ta chỉ xét loại máy phát điện

xoay chiều có chổi than

Hình 2.6 : Máy phát điện xoay chiều

a.Chức năng của máy phát điện : 3 chức năng cơ bản :

- Phát điện

- Chỉnh lưu dòng xoay chiều 3 pha do máy phát tạo ra thành dòng một chiều

- Hiệu chỉnh điện áp : tiết chế điều chỉnh điện áp sinh ra và dòng điện hiện thời đi đến thiết bị điện để đảm bảo nó là luôn hằng số khi tốc độ quay của rôto máy phát thay đổi

b.Cấu tạo :

- Rô to (phần cảm),cuộn dây kích từ,hai chùm cực hình móng,2 vòng tiếp điện

Hình 2.7 : Rôto máy phát

Trang 27

- Stato (phần ứng,phần phát điện) : là khối thép định hình rãnh và răng,cuộn dây 3 pha

(đấu hình sao hoặc tam giác)

Hình 2.10 : Stato mắc hình sao

Hình 2.8 : Stato mắc hình tam giác

- Bộ chỉnh lưu Rectifier (giàn điốt) : Biến dòng điện xoay chiều 3 pha trong stato thành

dòng một chiều.Bộ chỉnh lưu có từ 6,8,9,11 và 12 điốt (loại máy phát 6 pha đời

mới,dùng điốt ổn áp)

Hình 2.9 : Bộ chỉnh lưu Rectifier

Trang 28

Hình 2.10 : Các kiểu bộ chỉnh lưu

- Bộ điều chỉnh điện( tiết chế Regulator) : Điều chỉnh dòng điện kích từ đến cuộn dây

kích từ để kiểm soát điện áp ra

Hình 2.11 : Tiết chế IC

c.Nguyên lý hoạt động :

- Điện áp được tạo ra trong cuộn dây stato :

Khi nam chõm quay trong một cuộn dõy, điện ỏp sẽ được tạo ra giữa hai đầu của cuộn dõy Điều này sẽ làm xuất hiện dũng điện xoay chiều

Hỡnh 2.12 Dũng điện xoay chiều 1 pha

Mối quan hệ giữa dũng điện sinh ra trong cuộn dõy và vị trớ của nam chõm được chỉ ra

ở hỡnh vẽ Cường độ dũng điện lớn nhất được tạo ra khi cỏc cực nam (S) và cực bắc (N)

Trang 29

của nam chõm gần cuộn dõy nhất Tuy nhiờn chiều của dũng điện trong mạch thay đổi ngược chiều nhau sau mỗi nửa vũng quay của nam chõm Dũng điện hỡnh sin được tạo

ra theo cỏch này gọi là "dũng điện xoay chiều một pha" Một chu kỳ ở đõy là 3600 và số

chu kỳ trong một giõy được gọi là tần số

Để phỏt điện được hiệu quả hơn, người ta bố trớ 3 cuộn dõy trong mỏy phỏt như hỡnh vẽ

Hỡnh 2.13 Dũng điện xoay chiều 3 pha

Mỗi cuộn dõy A, B và C được bố trớ cỏch nhau 1200 và độc lập với nhau Khi nam chõm quay trong cỏc cuộn dõy sẽ tạo ra dũng điện xoay chiều trong mỗi cuộn dõy Hỡnh vẽ cho thấy mối quan hệ giữa 3 dũng điện xoay chiều và nam chõm, dũng điện được tạo ở đõy là dũng điện xoay chiều 3 pha Tất cả cỏc xe hiện đại ngày nay được sử dụng mỏy

phỏt xoay chiều 3 pha

- Sự chỉnh lưu dòng điện xoay chiều 3 pha :

Hình 2.14 : Sự chỉnh lưu dòng điện xoay chiều 3 pha

1.2.5 Bộ điều chỉnh điện (tiết chế) :

a Chức năng của bộ tiết chế :

- Điều chỉnh điện áp máy phát điện Umf : ổn định ở một giá trị trong dải 13.6V - 14.8 V Ta có Umf = c.nmfφKT - ImfZ,

Trong đó : Z là tổng trở máy phát,cố định

nmf và Imf thay đổi ngẫu nhiên,không kiểm soát được

Muốn có Umf không đổi,ta cần phải thay đổi từ thông kích từ φKT

- Báo nạp : Bật và tắt đèn báo nạp để báo hiệu máy phát đã cung cấp điện cho mạng điện

- Báo sự cố trong hệ thống cung cấp điện

b Tiết chế loại rung

Tiết chế loại rung thường gồm một relay điều chỉnh điện và một relay đốn bỏo nạp Nú hiệu chỉnh điện ỏp mỏy phỏt bằng cỏch đúng mở tiếp điểm

Trang 30

Relay điều chỉnh điện có cấu tạo như hình bên dưới Lực điện từ làm thay đổi vị trí của tiếp điểm

Hình 2.15 Hoạt động của tiếp điểm

Sơ đồ của máy phát đời cũ và tiết chế loại rung được trình bày như hình bên dưới

K K' '

+

1 2

1

2 3

Hình 2.16 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của một tiết chế loại rung

Hình vẽ trên là một sơ đồ mạch điện ví dụ của một tiết chế loại rung Cơ sở hoạt động của các tiết chế loại rung là các relay Trên hình vẽ, có hai relay, relay điều chỉnh điện với cuộn dây Wu và relay điều khiển đèn báo nạp

- Khi bật IG/SW, có dòng điện:

¾ + accu → đèn báo nạp → tiếp điểm K1' → khung relay đèn báo → mát: đèn báo nạp sáng

¾ + accu → IG → tiếp điểm K1 → khung relay điều chỉnh điện → F → Wkt → mát: cung cấp một dòng kích từ ban đầu cho máy phát

- Khi rotor máy phát quay, có sự biến thiên từ thông đi qua stator làm sinh ra điện áp xoay chiều 3 pha

¾ Dòng điện tại điểm trung hòa của stator → N → Wdgm → khung relay đèn báo → mát: tiếp điểm K1' ngắt, K2' dẫn, đèn báo nạp tắt

¾ + accu → IG → Wu → R3 → K2' → mát: cung cấp dòng điện qua cuộn dây relay điều chỉnh điện

- Khi điện áp máy phát đủ lớn, dòng điện qua Wu đủ khả năng hút tiếp điểm K1 hở ra, dòng điện qua Wkt không thể đi qua K1 nữa nên có dòng điện đi từ IG → R1 → F →

Wkt → mát: dòng điện qua cuộn kích từ lúc này bị hạn chế bởi điện trở R1 Tiết chế sẽ dẫn và ngắt (rung) ở tiếp điểm K1 để duy trì điện áp phát ra

Trang 31

- R3 là điện trở bù nhiệt Nhiệt độ môi trường tăng lên hay do sự tỏa nhiệt của các thiết

bị làm điện trở của Wu (làm bằng đồng) tăng lên → điện áp hiệu chỉnh tăng lên R3 là loại nhiệt điện trở âm bù lại sự tăng của Wu, ổn định điện áp máy phát theo nhiệt độ

c Tiết chế bán dẫn :

TriO W

+

T T

2

3 Z

1

F

Hình 2.17 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của một tiết chế bán dẫn

Tiết chế bán dẫn hoạt động dựa trên nguyên tắc nhận biết điện áp máy phát bằng diode Zenner để điều khiển dòng qua cuộn kích từ bằng transistor công suất Điện áp máy phát được đưa qua một cầu phân áp để dẫn (ngắt) Zenner Tín hiệu này được cho qua một bộ điều khiển trung gian để cuối cùng ngắt (dẫn) transistor điều khiển dòng qua cuộn kích từ, duy trì điện áp tại mức hiệu chỉnh Sau đây là ví dụ về hoạt động của một tiết chế bán dẫn

- Khi bật IG/SW, có dòng điện:

¾ + accu → đèn báo nạp và R5 → R1: phân cực thuận cho T2 và T3 làm T2 và T3

- Khi tốc độ rotor đủ lớn làm cho điện áp phát ra lớn hơn điện áp hiệu chỉnh, điện áp rơi trên R3 trong cầu phân áp R2,R3 đủ lớn làm cho Zenner Dz dẫn → T1 dẫn → T2,T3 ngắt

→ ngắt dòng qua Wkt → điện áp máy phát giảm xuống Quá trình lặp lại để ổn định điện áp tại mức hiệu chỉnh

Trang 32

- D1 : điốt hấp thụ dòng điện cảm ứng trong cuộn dây kích từ

- IG : giắc cấp dương từ khoá điện vào máy phát để kích từ ban đầu (mồi từ) cho máy phát (Ignition switch)

- B : cọc dương của máy phát (Battery)

+ Khi khoá điện bật ON và động cơ tắt máy :

Khi bật khoá điện ON,điện áp ắcquy được đặt vào cực IG,làm kích hoạt mạch M.IC và Tr1 được mở làm dòng kích từ chạy trong cuộn dây kích từ.ở trạng thái này máy phát

Trang 33

ch−a hoạt động,do đó bộ tiết chế bật tắt Tr1 ngắt quãng để tiết kiệm điện năng cho

ắcquy đồng thời điều khiển mở Tr2 để bật đèn báo nạp (Hình 2.18)

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

Hình 2.19 : Hoạt động của bộ tiết chế khi điện áp ra thấp

Khi động cơ khởi động dẫn động máy phát,mạch M.IC điều khiển Tr1 mở dòng kích từ

và máy phát phát điện.Đến khi điện áp cực B lớn hơn điện áp ắcquy thì dòng điện máy phát sẽ nạp cho ắcquy và cung cấp cho các phụ tải điện.Đồng thời mạch M.IC nhận biết

điện áp cực P lớn sẽ điều khiển đóng Tr2 để tắt đèn báo nạp

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

Hình 2.20 : Hoạt động của bộ tiết chế khi điện áp ra cao

Khi Tr1 tiếp tục mở,điện áp máy phát tiếp tục tăng lên kéo theo điện áp cực S tăng.Khi mạch M.IC nhận biết điện áp cực S lớn hơn điện áp điều chỉnh,mạch M.IC sẽ

đóng Tr1,ngắt dòng kích từ và điện áp máy phát (cực B) giảm xuống.Điốt D1 sẽ hấp thụ dòng điện cảm ứng khi từ thông qua cuộn dây kích từ giảm đột ngột.Sau đó nếu điện áp cực S giảm tới giá trị điều chỉnh thì mạch M.IC lại mở Tr1,thông dòng kích từ và điện

áp máy phát tăng lên.Bộ tiết chế IC giữ cho điện áp cực S ổn định (điện áp điều chỉnh) bằng cách lặp đi lặp lại các quá trình trên

Trang 34

1.3 HÖ thỉng gi¸m s¸t t×nh tr¹ng lµm viÖc cña ®ĩng c¬

Bạng ñoăng hoă giuùp taøi xeâ vaø ngöôøi söûa chöõa bieât ñöôïc thođng tin veă caùc heô thoâng chính trong ñoông cô Bạng ñoăng hoă söû dúng caùc ñoăng hoă vaø caùc ñeøn ñeơ hieơn thò, baùo hieôu söï hoát ñoông cụa moôt soâ boô phaôn quan tróng tređn ñoông cô Bạng ñoăng hoă ôû buoăng laùi thöôøng boâ trí caùc loái ñoăng hoă sau:

- Ñoăng hoă toâc ñoô ñoông cô

- Vođn keâ

- Ñoăng hoă aùp suaât daău

- Ñoăng hoă baùo nhieđn lieôu

- Ñoăng hoă nhieôt ñoô nöôùc laøm maùt

Ngoaøi caùc ñoăng hoă tređn, tređn taùplođ coøn coù caùc ñeøn cạnh baùo caùc thođng soâ quaù möùc, caùc chöùc naíng cụa thieẫt bò ñieôn vaø söï hoát ñoông khođng bình thöôøng cụa caùc heô thoâng Nhìn chung chuùng bao goăm caùc ñeøn sau:

- Ñeøn baùo aùp suaât daău thaâp

- Ñeøn baùo sác

- Ñeøn baùo xaíng saĩp heât

Ñeøn baùo

hieôu vaø ñeøn

cạnh baùo

Ñoăng hoă toâc ñoô ñoông cô

Ñeøn baùo reõ Ñoăng hoă

toâc ñoô xe

Caùc ñeøn baùo hieôu vaø ñeøn cạnh baùo

Vođn keâ Ñoăng hoă aùp suaât daău

Ñoăng hoă nhieôt ñoô