báo cáo môn học môn học hệ thống điện điện tử ô tô đề tài hệ thống máy phát điện trên ô tô

HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập – Tự do – Hạnh phúcPHIẾU NHẬN XÉT BÁO CÁO CÁ NHÂN Dành cho giảng viên hướng dẫn Họ và tên sinh viên: PHAN NGỌC TUẤN MS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

-o0o -

BÁO CÁO MÔN HỌC

MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Ô TÔ

ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG MÁY PHÁT ĐIỆN TRÊN Ô TÔ

GVHD: TH.S NGUYỄN THÀNH TUYÊN SVTH: PHAN NGỌC TUẤN

MSSV: 22645033 LỚP: 22LC45LTT3

TP Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2024

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

TP HỒ CHÍ MINH Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng 06 năm 2024

NHIỆM VỤ BÁO CÁO CÁ NHÂN

Họ và tên sinh viên : Phan Ngọc Tuấn Mã số sinh viên: 22645033

Chuyên ngành : Công nghệ kỹ thuật ô tô Lớp : 22LC45LTT3

1 Tên đề tài

Hệ thống máy phát điện trên xe ô tô

2 Nhiệm vụ đề tài

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

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU NHẬN XÉT BÁO CÁO CÁ NHÂN

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: PHAN NGỌC TUẤN MSSV: 22645033 Tên đề tài: Hệ thống máy phát điện trên ô tô

Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV hướng dẫn: ThS NGUYỄN THÀNH TUYÊN

2.2 Nội dung đồ án

(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của báo cáo, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

2.4 Những tồn tại (nếu có)

Đánh giá:

STT Mục đánh giá Điểm tối Điểm đạt đa được

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

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

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, 5

khoa học xã hội…

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

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc 15

quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3 Kết luận:

 Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày 21tháng 06 năm 2024

Giảng viên hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ tên)

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

Bộ môn : Điện – Điện tử ô tô

PHIẾU NHẬN XÉT BÁO CÁO CÁ NHÂN (Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên: PHAN NGỌC TUẤN MSSV: 22645033 Tên đề tài: Hệ thống máy phát điện trên ô tô

Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Họ và tên GV hướng dẫn: ThS NGUYỄN THÀNH TUYÊN

………

………

………

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

Đánh giá:

STT Mục đánh giá Điểm tối Điểm đạt đa được

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10

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

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, 5

khoa học xã hội…

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

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc 15

quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế

Khả năng cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5

3 Kết luận:

Được phép bảo vệKhông được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày 21 tháng 06 năm 2024

Giảng viên phản biện

(Ký, ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬTCỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TP HỒ CHÍ MINH Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng 06 năm 2024

Bộ môn: Điện – Điện tử ô tô

XÁC NHẬN HOÀN THÀNH BÁO CÁO

Họ và tên sinh viên: PHAN NGỌC TUẤN MSSV: 22645033

Hội đồng: …………

Tên đề tài: Hệ thống máy phát điện trên xe ô tô Ngành đào tạo: CNKT Ô Tô

Họ và tên GV hướng dẫn: Ths Nguyễn Thành Tuyên

và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ Báo cáo dự án đã được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức.

Chủ tịch Hội đồng: Giảng viên hướng dẫn: Giảng viên phản biện:

Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng 06 năm 2024

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên với tình cảm chân thành nhất, cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả các cá nhân và tổ chức đã tạo điều kiện hỗ trợ, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và đến khi em bắt đầu thực hiện báo cáo này Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập tại trường đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô và bạn bè

Tiếp theo, em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT đã đưa môn học “HỆ THỐNG ĐIỆN-ĐIỆN TỬ” vào chương trình giảng dạy Đặc biệt em cảm ơn Thầy NGUYỄN THÀNH TUYÊN và các thầy trong khoa đã truyền đạt những kiến thức quý báo trong suốt thời gian học tập tại trường và cũng như đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt bài báo cáo trong thời gian vừa qua

Trong quá trình làm bài báo cáo dự án, em gặp không ít khó khăn nhưng với sự giúp đỡ của thầy NGUYỄN THÀNH TUYÊN giúp bài báo cáo của em hoàn thành trọn vẹn Em cũng không có gì hơn ngoài lời cảm ơn và kính chúc Thầy luôn mạnh khỏe và thành công hơn trên con đường giảng dạy và có nhiều đóng góp cho sự nghiệp giáo dục

Do thời gian làm bài báo cáo có giới hạn và việc áp dụng những kiến thức đã được truyền đạt từ thầy chưa được sâu sắc nên bài báo cáo của em còn nhiều sai sót mong Quý thầy cô bỏ qua

TÓM TẮT 1 Lý do chọn đề tài

Tất cả các bộ phận, các hệ thống trên ô tô, dù là ô tô tải hay ô tô chở người tuy có chức năng và vai trò riêng biệt nhưng rất quan trọng trong quá trình vận hành của tổng thể một chiếc xe, hệ thống phát điện là một trong số đó Vì vậy em quyết định chọn hệ thống phát điện của ô tô vào bài báo cáo này để tìm hiểu và thuyết trình tất cả các nội dung liên quan

2 Các vấn đề nghiên cứu

• Nghiên cứu Hệ Thống Máy Phát Điện Trên Ô Tô • Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống

• Trình bày phương pháp kiểm tra và chẩn đoán sửa chữa hệ thống

3 Quá trình thực hiện và kết quả nghiên cứu

Bài báo cáo là một quá trình để cho nhóm:

• Rèn luyện kĩ năng tổng hợp, áp dụng các kiến thức về động cơ đã học vào nghiên cứu

• Rèn luyện kĩ năng tổ chức công việc, tinh thần nghiêm túc trong công việc • Rèn luyện kỹ năng mềm khác như kỹ năng viết tài liệu, trình bày vấn đề kỹ thuật

một cách khoa học, kỹ năng làm việc độc lập

Quá trình thực hiện như sau:

• Tổng hợp, phân tích, chọn lọc những nguồn tài liệu sẵn có ( tiếng Anh và tiếng Việt)

• Ghi chép lại các tài liệu tham khảo, website, phần mềm để trích dẫn

• Ngiên cứu và tìm hiểu phương pháp chẩn đoán và kiểm tra hư hỏng của hệ thống

Kết quả:

Hoàn thành bải báo cáo mà sinh viên đã thống nhất chọn Trình bày và thuyết minh nội dung của bài báo cáo cá nhân

CHƯƠNG 1 MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU 1

1 Nhiệm vụ và yêu cầu hệ thống cung cấp điện ôtô 1

1.1 Nhiệm vụ của máy phát điện xoay chiều 1

1.2 Yêu cầu của máy phát điện xoay chiều 1

2 Sơ đồ tổng quát hệ thống cung cấp điện và sơ đồ phân phối tải 2

2.1 Sơ đồ cung cấp điện trên ôtô 2

2.2 Sơ đồ phân bố tải trên xe ô tô 2

3 Cấu tạo hệ thống cung cấp điện 3

3.1 Chức năng của máy phát điện 4

3.2 Nguyên lý sinh điện của máy phát điện xoay chiều 5

3.3 Cấu tạo và đặc điểm 7

CHƯƠNG 2 : KIỂM TRA, SỬA CHỮA MÁY PHÁT ĐIỆN 15

2 Các hư hỏng của máy phát điện 15

2.1 Kiểm tra và điều chỉnh độ căng dây curoa máy phát 15

2.2 Kiểm tra sự nạp điện accu của máy phát 16

2.3 Kiểm tra bộ tiết chế 16

2.4 Sửa chửa bảo dưỡng máy phát điện 16

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Sơ đồ phụ tải điện trên ôtô hiện đại 2

Hình 1 2 Sơ đồ phân bố tải trên xe ô tô 3

Hình 1 3 Cấu trúc hệ thống cung cấp điện 4

Hình 1 4 Chức năng của máy phát điện 5

Hình 1 5 Cuộn dây và nam châm 5

Hình 1 6 Khi nam châm ra xa cuộn dây ( trái ) và khi gần cuộn dây ( phải ) 6

Hình 1 7 Cách bố trí để đạt được hiệu quả phát tốt nhất 6

Hình 1 8 Dòng điện xoay chiều 3 pha 6

Hình 1 10 Chổi than và vòng tiếp điện trên máy phát 7

Hình 1 11 Stator trên máy phát 8

Hình 1 12 Các cách mắc các cuộn dây trên stator 8

Hình 1 13 Sơ đồ mạch máy phát điện (Hình A) có bộ chỉnh lưu và vị trí ( Hình B ) 9

Hình 1 14 Dòng điện chỉnh lưu 9

Hình 1 15 Điện áp điểm trung hoà 10

Hình 1 16 Sơ đồ mạch điện trung hòa 11

Hình 1 17 Hoạt động của tiếp điểm 11

Hình 1 18 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của một tiết chế loại rung 12

Hình 1 19 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của một tiết chế bán dẫn 13

Hình 2 1 Mô tả lực căng đai của dòng xe QKR của hãng Isuzu 15

Hình 2 2 Kiểm tra máy phát 17

Hình 2 3 Kiểm tra thông mạch cuộn dây stator 17

Hình 2 4 Kiểm tra cách điện cuộn dây stator với vỏ 18

Hình 2 5 Kiểm tra cổ góp 18

Hình 2 6 Kiểm tra thông mạch giữa các cổ góp 19

Hình 2 7 Kiểm tra cách điện giữa cổ góp và rotor 20

Hình 2 8 Đo đường kính ngoài của cổ góp 20

Hình 2 9 Các chân của bộ chỉnh lưu 21

Hình 2 10 Kiểm tra các diode chỉnh bán kỳ dương 22

Hình 2 11 Kiểm tra các diode chỉnh bán kỳ âm 22

Hình 2 12 Kiểm tra thực tế bộ chỉnh lưu 23

Hình 2 13 Kiểm tra giá đỡ chổi than 24

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2 1 Một số hư hỏng về máy phát điện 15

CHƯƠNG 1 MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU

1 Nhiệm vụ và yêu cầu hệ thống cung cấp điện ôtô

Để cung cấp năng lượng cho các phụ tải trên ô tô, cần phải có bộ phận tạo ra nguồn năng lượng có ích Nguồn năng lượng này được tạo ra từ máy phát điện trên ô tô Khi động cơ hoạt động, máy phát cung cấp điện cho các phụ tải và nạp điện cho accu Để bảo đảm toàn bộ hệ thống hoạt động một cách hiệu quả, an toàn, năng lượng đầu ra của máy phát (

nạp vào accu ) và năng lượng yêu cầu cho các tải điện phải thích hợp với nhau

Yêu cầu đặt ra cho máy phát phụ thuộc vào kiểu và cấu trúc máy phát lắp trên xe hơi, được xác định bởi việc cung cấp năng lượng điện cho các tải điện và accu Có hai loại máy phát: máy phát một chiều (generator) và máy phát điện xoay chiều (alternator) Các máy phát một chiều được sử dụng trên các xe ô tô đời cũ nên trong bài báo cáo này, ta sẽ

không đề cập về nó

1.1 Nhiệm vụ của máy phát điện xoay chiều

Là nguồn năng lượng chính trên ô tô Nó có 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 tải và thích ứng với mọi điều kiện môi trường làm việc

Như đã trình bày ở mục trên, trên xe ô tô hiện nay sửa dụng máy phát điện xoay chiều vì có dặc điểm gọn nhẹ và độ tin cậy sử dụng cao Vì các phụ tải điện trên xe ô tô sử dụng nguồn điện một chiều nên nguồn điện xoay chiều từ máy phát được chỉnh lưu thành điện một chiều trước khi cung cấp lên toàn bộ hệ thống Bộ chỉnh lưu này thường được lắp cùng với máy phát thành một cụm Thêm nữa, do là điện áp phát ra từ máy phát thay đổi theo tốc độ quay của bản thân nó ( mà máy phát lại được dẫn động bởi động cơ hoạt động với tốc độ thay đổi trong phạm vi rộng ) nên máy phát được gắn thêm bộ phận điều chỉnh điện để duy trì điện áp phát ra ổn định ở một trị số nhất định khi xe ô tô đang trong quá

trình hoạt động trong suốt phạm vi tốc độ và công suất của nó

1.2 Yêu cầu của máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện phải luôn tạo ra một hiệu điện thế ổn định (13,8V – 14,2V đối với hệ

thống điện 14V) trong mọi chế độ làm việc của phụ tải

Máy phát điện phải có cấu trúc và kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, giá thành thấp và

tuổi thọ cao

Máy phát điện phải có độ bền cao trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm lớn, có thể làm việc ở những vùng có nhiều bụi bẩn, dầu nhớt và độ rung động lớn Việc sửa chữa và bảo

dưỡng nói chung càng ít càng tốt

2 Sơ đồ tổng quát hệ thống cung cấp điện và sơ đồ phân phối tải

2.1 Sơ đồ cung cấp điện trên ôtô

Hình 1 1 Sơ đồ phụ tải điện trên ôtô hiện đại

2.2 Sơ đồ phân bố tải trên xe ô tô

Phụ tải điện trên xe ô tô có thể chia làm ba loại như sau : tải thường trực là những phụ tải liên tục hoạt động khi xe đang chạy, tải gián đoạn trong thời gian dài và tải gián đoạn

trong thời gian ngắn

HT gạt & xông

kính

HT tín hiệu

Hình 1 2 Sơ đồ phân bố tải trên xe ô tô

3 Cấu tạo hệ thống cung cấp điện

Hệ thống cung cấp điện trên xe ô tô sẽ có các bộ phận chính như sau: • Máy phát điện : phát sinh ra điện

• Tiết chế : điều chỉnh điện áp do máy phát điện tạo ra • Accu : dự trữ và cung cấp điện

• Đèn báo nạp: cảnh báo cho tài xế khi hệ thống sạc gặp sự cố

ẮC - QUY MÁY PHÁT

Tải hoạt động gián đoạn

trong thời gian dài Tải thường trực

Tải hoạt động gián đoạn

trong thời gian ngắn

Hệ thống đánh lửa 20W Bơm nhiên liệu

50 - 70W Hệ thống phun

nhiên liệu 70 - 100W

Car radio 10 - 15W

Đèn báo rẽ 4 x 21W

Đèn sương mù 2 x 35W Đèn stop

2 x 21W

Đèn de 2 x 21W Đèn báo trên

tableau 8x2W

Đèn trần 5W Mô-tơ gạt nước 60 - 90W Đèn kích thước

khiển kính 4 x 30W

Khởi động điện 800 - 3000W Đèn đậu

cơ 2 x 100W Quạt điều hoà

nhiệt độ 2 x 80W Đèn cốt

4 x 55W

Xông kính 120W

Mồi thuốc 100W Đèn pha

4 x 60W

Hệ thống xông máy (động cơ

diesel) 100W Đèn soi biển số

2 x 5W

Mô-tơ phun nước rửa kính

30-60W

Mô-tơ điều khiển anten 60W Còi 25 - 40W

• Công tắc máy: đóng/ngắt dòng điện

Hình 1 3 Cấu trúc hệ thống cung cấp điện

Khi bật công tắc máy, một dòng điện sẽ đi từ bình ắc - quy đến cuộn dây rô-to trong máy phát điện Dòng điện này làm rô-to trở thành một nam châm điện Khi động cơ hoạt động, nam châm điện này quay làm biến thiên từ thông qua cuộn dây trên sta-to Từ thông biến thiên sinh ra sức điện động trên cuộn dây sta-to Dòng điện do máy phát sinh ra sẽ được nạp cho bình ắc - quy và cung cấp cho các phụ tải điện Đèn báo nạp nằm trên bảng đồng hồ của người lái để báo máy phát không phát điện hoặc có sự cố trong hệ

thống nạp

3.1 Chức năng của máy phát điện

Máy phát điện thực hiện một số chức năng Trên các máy phát đời cũ, thành phần của máy phát gồm bộ phận phát điện và bộ chỉnh lưu Chức năng ổn định điện áp được thực hiện bằng một tiết chế lắp rời thông thường là loại rung hay bán dẫn Ngày nay, các máy phát bao gồm 3 bộ phận: phát điện, chỉnh lưu và hiệu chỉnh điện áp Tiết chế vi mạch nhỏ gọn được lắp liền trên máy phát, ngoài chức năng điều áp nó còn báo một số hư hỏng

bằng cách điều khiển đèn báo nạp 3.1.1 Phát điện

Động cơ quay, truyền chuyển động quay đến máy phát điện thông qua dây curoa ( tùy theo dòng xe – đời xe mà mỗi hãng xe sẽ thiết kế tính toán loại dây curoa và số lượng dây để dẫn động máy phát điện ) Rotor của máy phát điện là một nam châm điện Từ trường

tạo ra sẽ tương tác lên dây quấn trong stator làm phát sinh ra điện

Hình 1 4 Chức năng của máy phát điện

Tiết chế điều chỉnh điện áp sinh ra Nó đảm bảo hiệu điện thế của dòng điện đi đến các

thiết bị là hằng số ngay cả khi tốc độ máy phát điện thay đổi

3.2 Nguyên lý sinh điện của máy phát điện xoay chiều

Có nhiều phương pháp tạo ra dòng điện Trong những máy phát điện ô tô người ta sử dụng cuộn dây và nam châm làm phát sinh ra dòng điện trong cuộn dây Sức điện động

sinh ra trên cuộn dây càng lớn khi :

• Số vòng dây quấn càng nhiều • Nam châm càng mạnh

• Tốc độ quay của nam châm càng nhanh

Khi nam châm được mang lại gần cuộn dây, từ thông xuyên qua cuộn dây tăng lên Ngược lại, khi đưa cuộn dây ra xa, đường sức từ xuyên qua cuộn dây giảm xuống

Hình 1 5 Cuộn dây và nam châm

Hình 1 6 Khi nam châm ra xa cuộn dây ( trái ) và khi gần cuộn dây ( phải )

Bản thân của cuộn dây không muốn từ thông qua nó biến đổi nên cố tạo ra từ thông

theohướng chống lại những thay đổi xảy ra

Mối quan hệ giữa dòng điện sinh ra trong cuộn dây và vị trí của nam châm được chỉ ra ở hình vẽ Cường độ dòng điện lớn nhất được tạo ra khi các cực nam (S) và cực bắc (N) của nam châm gần cuộn dây nhất Tuy nhiên chiều của dòng điện trong mạch thay đổi ngược chiều nhau sau mỗi nửa vòng quay của nam châm Dòng điện hình sin được tạo ra

kỳ trong một giây được gọi là tần số Để phát điện được hiệu quả hơn, người ta bố trí 3

cuộn dây trong máy phát như hình dưới

Hình 1 7 Cách bố trí để đạt được hiệu quả phát tốt nhất

Hình 1 8 Dòng điện xoay chiều 3 pha