hệ thống điện động cơ

Cũng giống như nước chảy qua ống gặp nhiều mức cản khác nhau tuỳ thuộc vào đường kính, chiều dài và độ trơn của thành ống, 1 vật dẫn điện lớn hơn thì sẽ cho dòng điện lớn hơn đi qua và v

ĐIỆN ĐỘNG CƠ

MỤC LỤC

2 Kiến thức cơ bản về điện

3 Hệ thống khởi động

4 Hệ thống nạp (Máy phát điện xoay chiều và bộ tiết chế)

5 Hệ thống xông máy

LỜI NÓI ĐẦU

Sách hướng dẫn này gồm những thông tin quan trọng về cấu tạo, nguyên lý làm việc, trình tự kiểm tra, điều chỉnh, những lưu ý quan trọng về tháo, lắp và trình tự xử lý trục trặc đối với các bộ phận trong hệ thống điện động cơ

Nội dung cuốn sách này được sắp xếp để cung cấp cho người đọc những thông tin bổ ích và dễ hiểu

Trong cuốn sách này, những ký hiệu sau được dùng để chỉ thao tác sửa chữa trong các hình minh họa:

PHẦN 2

KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ĐIỆN

I KIẾN THỨC CƠ BẢN (A)

ĐIỆN LÀ GÌ?

1 ĐƠN VỊ ĐO VÀ KÝ HIỆU

(1) Đơn vị đo

Điện áp [V] Công suất [PS,HP]

Dòng điện [A] Lực [N]

Điện trở [Ω] Điện dung [F]

Tần số [Hz] Điện lượng [Ah]

Tốc độ [v/p] Công suất điện [W]

(2) Biến đổi

1V = 1000 mV 1A = 1000 mA 1kΩ = 1000 mΩ

(3) Ký hiệu

B vì có sự chênh lệch mức nước

Ơ3

3 ĐIỆN TRỞ

Một lực làm cản dòng điện được gọi là điện trở Cũng giống như nước chảy qua ống gặp nhiều mức cản khác nhau tuỳ thuộc vào đường kính, chiều dài và độ trơn của thành ống, 1 vật dẫn điện lớn hơn thì sẽ cho dòng điện lớn hơn đi qua và vật dẫn điện dài hơn thì chỉ cho được dòng điện nhỏ hơn qua Vì vậy, vật dẫn có điện trở nhỏ hơn thì sẽ cho dòng điện lớn hơn đi qua Ngược lại, điện trở lớn hơn sẽ cho dòng điện nhỏ hơn đi qua Điện trở có đơn vị là ôm (Ω)

(1) Chất dẫn điện và chất cách điện

Vật liệu có thể chia ra thành các nhóm theo tính dẫn điện như sau:

Chất dẫn điện: Cho phép dòng điện đi qua tốt hơn (hoặc có điện trở nhỏ hơn)

Chất cách điện: Không cho phép dòng điện đi qua (hoặc có điện trở lớn hơn)

Chất bán dẫn: Tính dẫn điện có thể thay đổi tùy thuộc các điều kiện khác nhau

(2) Chất dẫn điện

1- Điện trở suất ρ

Điện trở suất thay đổi theo vật liệu

Bạc Đồng đỏ Đồng thau Nhôm Sắt

Tính dẫn điện cao Tính dẫn điện thấp Đắt Rẻ

Đồng đỏ được dùng cho dây dẫn điện ô tô vì lý do giá cả và tính năng sử dụng

2- Nhiệt độ và điện trở của chất dẫn điện

Giá trị điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ chất dẫn điện

Nhiệt độ chất dẫn điện thấp hơn sẽ làm giảm điện trở

Nhiệt độ chất dẫn điện cao hơn sẽ làm tăng điện trở

Khi cấp điện cho 1 bóng đèn sẽ làm nóng sợi tóc và

làm tăng điện trở

Đặc tính nhiệt độ của kim loại

3- Điện trở tiếp xúc

Nếu 1 công tắc được đặt ở tiếp điểm làm việc lâu

dài (xem hình 1-17) thì dòng điện đi qua đó đến

một mức độ nào đó sẽ giảm do điện trở tạo ra tại vị

trí này Điện trở này được gọi là điện trở tiếp xúc

Quan hệ sau đây sẽ liên quan tới điện trở này:

Diện tích tiếp xúc lớn điện trở tiếp xúc nhỏ

Aùp suất tiếp xúc lớn điện trở tiếp xúc nhỏ Điện trở tiếp xúc

Làm nhẵn bề mặt tiếp xúc sẽ giúp làm giảm điện trở tiếp xúc Điện trở tiếp xúc cũng có thể được

thấy trên các các chỗ tiếp xúc của giắc nối, cầu chì rơ le

Việc hàn các điểm tiếp xúc, dùng các vòng đệm để xiết các chỗ nối, mạ hoặc làm vệ sinh chỗ nối

cũng giúp cho việc giảm điện trở tiếp xúc

(3) Chất cách điện

1- Chất khí: Chủ yếu là khí thiên nhiên

Nó có điện áp cách điện là 1000 V ở khoảng cách 1 mm duy trì ở nhiệt độ trong phòng Khả

năng cách điện của không khí tăng lên khi áp suất khí quyển cao hơn

2- Chất lỏng: Chủ yếu là dầu

Nước nguyên chất là 1 chất cách điện, nhưng nó thường chứa tạp chất, do đó nước cho phép

dòng điện đi qua

3- Chất rắn: Nhiều vật liệu được sử dụng tùy thuộc vào đặc điểm của chúng

Mica : là điện trở chịu được nhiệt và ma sát trong mô tơ (cách điện ở cổ góp)

Sứ : là điện trở chịu được nhiệt độ cao Làm bu gi

Thủy tinh : Tạo độ trong suốt Làm bóng đèn

Nhựa: Cho phép dễ chế tạo hoặc tạo màu Làm giắc nối và những chi tiết khác Nhựa vinyl: Mềm và dễ nhuộm màu Làm dây điện và băng keo

Gỗ, giấy và vải: Dễ gia công và rẻ tiền Làm các chi tiết như rơ le

(4) Chất bán dẫn

Chất bán dẫn làm việc vừa là chất dẫn điện, vừa là chất cách điện tùy thuộc vào nhiệt độ và điện áp

Quan hệ giữa nhiệt độ và điện trở trên là ngược lại so với chất dẫn điện

Nhiệt độ chất bán dẫn thấp hơn sẽ làm tăng điện trở

Nhiệt độ chất bán dẫn cao hơn sẽ làm giảm điện trở

Đặc tính nhiệt độ chất bán dẫn

Vì chất bán dẫn được sử dụng rộng rãi trong việc chế tạo đi ốt và transistor, nên việc mô tả chi tiết về chất

bán dẫn sẽ được cung cấp trong phần sau của sách này

Định luật Ôm

Quan hệ sau đây tồn tại giữa điện áp, dòng điện và điện trở

trong mạch điện thể hiện ở hình 3-1 Cường độ dòng điện đi

qua 1 mạch điện tỷ lệ thuận với điện áp trên mạch đó và tỷ

lệ nghịch với độ lớn của điện trở có trong mạch điện Quan hệ

này được gọi là định luật Ôm Nó được biểu thị bằng công

thức như sau:

E = I x R ← Khi biểu thị bằng ký hiệu

(V) (A) (Ω) ← Khi biểu thị bằng đơn vị

Điện áp Cường độ Điện trở

Điện áp (E) được thể hiện ở phía trên trong hình bên phải, vì

nó có chức năng như là lực ban đầu của dòng điện (xem hình

3-2) Vị trí của cường độ dòng điện (I) và điện trở (R) có thể

được thay đổi

Cần nhớ quan hệ:

E = I x R

Khi xác định dòng Hình 3-2

điện, công thức trên

có thể thay đổi:

NỐI ĐIỆN TRỞ

Việc nối điện trở có thể được làm theo 3 cách sau:

+ Mắc nối tiếp

+ Mắc song song

+ Mắc hỗn hợp (nối tiếp/song song)

(1) Mắc nối tiếp

1) Mắc nối tiếp là mắc điện trở nối tiếp nhau theo 1 hàng

2) Khi điện trở được mắc nối tiếp, thì điện trở tổng bằng tổng giá trị điện trở của từng điện trở

3) Khi mỗi điện trở được mắc nối tiếp, thì điện trở tổng bằng tổng giá trị điện trở của từng điện trở

Điện trở tổng R0 = R1 + R2 + R3 = 2 + 3 + 4 = 9 (Ω)

Mắc nối tiếp

Nếu lực cản tăng lên, dòng nước trong bình sẽ bị hạn chế và cản trở dòng nước chảy làm tăng sức cản chung

(2) Mắc song song

1) Mắc song song là mắc chung các đầu của điện trở

2) Khi mỗi điện trở được mắc song song , thì điện trở tương đương sẽ nhỏ hơn bất kỳ điện trở riêng nào trong mạch

3) Khi 2 hoặc nhiều điện trở có cùng giá trị được mắc song song, thì điện trở tương đương sẽ bằng giá trị của 1 điện trở chia cho số điện trở được mắc trong mạch

4) Điện trở tương đương của các điện trở được mắc song song bằng nghịch đảo của tổng nghịch đảo các điện trở

Ví dụ

Mắc song song

Mắc song song sẽ làm cho dòng nước chảy dễ dàng,

bằng cách đó sẽ làm giảm lực cản chung (xem hình)

Lực cản dòng nước (mắc song song)

3-6 Sụt áp

Điện trở xuất hiện giữa cầu chì và giá đỡ, các tiếp điểm ở công tắc hoặc ở chỗ tiếp xúc ở giắc cắm là vô ích Dưới đây sẽ mô tả tại sao chúng lại vô ích và lãng phí

Sụt áp (Điện trở tiếp xúc)

Khi bình điện được sử dụng cho đèn, nếu điện áp bình điện

không bị tổn thất, thì dòng điện qua đèn sẽ lớn và đèn sẽ

sáng hơn so với khi bị tổn thất điện áp trên đường đi Tuy

nhiên, trên thực tế điện áp tác động tới bóng đèn bị sụt áp

bởi điện trở tiếp xúc ở cầu chì và giá đỡ (hình 3-14) Hiện

tượng này gọi là sụt áp do điện trở tiếp xúc và gây lãng phí

công suất tương ứng với việc sụt áp

Ở hình 3-15, khi dòng điện được đi từ điểm (a) tới điểm (b),

xảy ra sụt áp được tính E1 (=I x R1) Cũng như vậy, khi dòng

điện được đi từ điểm (b) tới điểm (c), xảy ra sụt áp được tính

E2 (=I x R2)

4 CÁC LOẠI DÒNG ĐIỆN

Dòng điện có nhiều loại, nhưng ôtô sử dụng dòng điện 1 chiều (DC) và xung điện

(1) Dòng điện 1 chiều (DC - Direct Current)

Dòng điện 1 chiều (DC) là dòng điện mà chiều và độ lớn

không đổi theo thời gian Bình điện ô tô và pin dùng loại dòng

điện này

Hình 1-3 Dòng điện một chiều (2) Dòng điện xoay chiều (AC - Alternating Current)

AC là dòng điện mà chiều và độ lớn thay đổi theo thời gian

Điện sử dụng cho sinh hoạt ở nhà là loại điện này Số chu kỳ

lặp lại trong 1 giây được gọi là tần số

(Tần số của mạng điện hiện nay là 50 Hz hoặc 60 Hz)

Hình 1-4 Dòng điện xoay chiều

(3) Dòng điện xung

Là loại dòng điện mà độ lớn của nó phụ thuộc vào thời gian nhưng chiều vẫn giữ cùng chiều

Dòng điện xung Dòng điện 1 chiều thực tế

5 DÒNG ĐIỆN 1 CHIỀU Tụ điện

Nếu có nguồn điện được nối vào 2 tấm cách điện A và B, thì tấm (+) và (-) sẽ được hút vào nhau Việc này cho phép lưu điện sau khi đã tắt nguồn Lượng điện được lưu gọi là dung lượng tĩnh điện Đơn vị là Fara (ký hiệu là F)

Dòng điện xoay chiều 3 pha

Khi 3 cuộn dây cùng số vòng dây được lắp trên 1 đường tròn cách nhau 1200 được quay thì sẽ tạo ra 3 dòng điện xoay chiều và được gọi là dòng điện xoay chiều 3 pha

7 TỪ TRƯỜNG

Nam châm tồn tại trong tự nhiên, nó cũng có thể được làm ra bằng phương pháp nhân tạo nhờ dùng dòng điện Đặc điểm duy nhất đối với nam châm có thể được giải thích bằng cách dùng các đường ảo gọi là các đường sức từ Đường sức từ tồn tại trong không gian có nam châm hoặc dòng điện Phạm vi tồn tại đường sức từ gọi là từ trường

1 Đặc điểm của nam châm

Các khoáng sản nhất định (chẳng hạn như sắt từ) có

đặc điểm hút các mạt sắt hoặc được hút bởi các mạt sắt

Đặc điểm này được gọi là hiện tượng từ tính và những

vật có hiện tượng từ tính được gọi là nam châm

(1) Nam châm nào cũng đều có cực từ

Cực từ là nơi có hiện tượng từ tính mạnh nhất Cực

từ gồm có cực nam (S) và cực bắc (N)

(2) Cực từ tạo ra các đường sức từ

Các đường sức từ là các đường ảo có hiện tượng từ

tính và phát ra từ các cực từ Các bó đường sức từ

được gọi là từ thông

Đường sức từ có các đặc tính sau:

1 Đường sức từ đi ra ở cực bắc (N) và đi vào ở cực

nam (S)

2 Cường độ cực từ tỷ lệ thuận với số đường sức từ

phát ra từ đó

3 Lực từ mạnh hơn ở nơi có số đường sức từ xuất

hiện lớn hơn

4 Đường sức từ có lực căng giống như dây cao su

(3) Cực cùng dấu thì hút nhau, cực trái dấu thì đẩy nhau

(xem hình)

(4) Khi để kim la bàn ở trạng thái tự do, thì cực N quay

về phía bắc và cực S quay về phía nam (xem hình)

(5) Hút các mẩu sắt (cảm ứng từ)

S xuất hiện ở phần của một mẩu sắt gần nhất đối

với 1 nam châm và N xuất hiện ở phần xa nhất đối

với nam châm đó (xem hình)

Nhôm, đồng, chì không phải là vật liệu từ Do đó,

chúng không hút sắt

Cảm ứng từ

2 Nam châm vĩnh cửu

Khi hiện tượng từ tính tác động lên 1 loại vật liệu, vật liệu đó trở thành nam châm ngay cả sau khi ngừng tác động hiện tượng từ tính Nó được gọi là hiện tượng từ dư và những vật liệu lưu lại từ dư mạch được gọi là nam châm vĩnh cửu

* Vật liệu lưu từ dư yếu → silic và sắt non

* Vật liệu lưu từ dư mạnh → thép vonfram và thép cô ban

Ô tô thường dùng nam châm vĩnh cửu loại nhỏ trên đồng hồ tốc độ và am pe kế

Nam châm giữ từ lực trong thời gian dài với cách bố trí phân tử sắt không thay đổi ngay cả khi từ lực bên ngoài không còn được gọi là nam châm vĩnh cửu, loại nam châm này được xác định bằng từ dư

8 TỪ LỰC ĐƯỢC TẠO RA NHỜ DÒNG ĐIỆN

Qui tắc vặn nút chai

Nếu đặt 1 kim nam châm vào trong từ trường này thì có thể biết được chiều của từ trường Tương tự nếu để cái vặn nút chai tịnh tiến theo chiều dòng điện, thì chiều của từ trường là chiều vặn nút chai Nó được gọi là qui tắc vặn nút chai

Quy tắc bàn tay phải

Cuộn dây quấn thường thấy trong hầu hết các thiết bị điện dùng từ trường Từ trường tạo ra trong cuộn dây quấn theo chiều như sau

Khi ta hướng 4 ngón tay của bàn tay phải theo chiều cuộn dây, chiều ngón tay cái là chiều của đường sức từ xuyên qua cuộn dây (đầu của cuộn dây do ngón tay cái chỉ tới là cực N)

Nó được gọi là qui tắc bàn tay phải

Sức từ động

Hình 5-7 Lực điện từ

Cho dòng điện qua cuộn dây sẽ phát sinh từ lực như

đã mô tả trong qui tắc bàn tay phải Tích số của số

vòng dây quấn (N) và dòng điện qua cuộn dây (I)

được gọi là sức từ động (đơn vị tính là AT hoặc

ampe vòng) xem hình 5-7

Khi sử dụng các cuộn dây giống nhau về kích thước,

cường độ của sức từ động (F) ảnh hưởng trực tiếp

bởi cường độ dòng điện và số vòng dây quấn

F ~ N x I ……….(đơn vị tính AT)

( ~ là ký hiệu thể hiện mối liên hệ tỉ lệ thuận)

Sức từ động kết hợp

L1 và L2 trong hình 5-8 sinh ra 2 sức từ động cùng chiều Dùng qui tắc bàn tay phải, ta có thể xác định cực

N hình thành ở phía bên trái Trong trường hợp này, cả 2 sức từ động ở mỗi cuộn kết hợp với nhau như là 1 sức từ động kết hợp

Hình 5-9 với cách bố trí khác, chiều của các sức từ động L1 và L2 ngược nhau Trong trường hợp này, sự khác nhau giữa các sức từ động ở mỗi cuộn dây tạo ra 1 sức từ động kết hợp Nếu cường độ sức từ động của cả 2 cuộn dây giống nhau thì sức từ động kết hợp bằng 0 và lõi sắt không bị nhiễm từ khi có dòng điện đi qua

Loại dây quấn như loại có sức từ động của mỗi cuộn cùng chiều nhau gọi là quấn kết hợp Với loại dùng sức từ động của mỗi cuộn cùng chiều nhau gọi là quấn triệt tiêu Loại sức từ động kết hợp này thường được dùng trên công tắc khởi động từ

Sức từ động kết hợp (quấn kết hợp) Sức từ động kết hợp (quấn triệt tiêu)

Nam châm điện

Ta có thể tạo ra 1 nam châm điện cực mạnh bằng cách đặt 1 lõi thép vào bên trong cuộn dây (cho phép dễ dàng nhiễm từ)

Nó khác với nam châm vĩnh cửu là từ trường sẽ mất đi khi ta ngắt dòng điện Cực từ trên loại nam châm này được quyết định bởi chiều dòng điện đi qua cuộn dây

Nam châm điện

KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ỨNG DỤNG CỦA DÒNG ĐIỆN

1 BA TÁC ĐỘNG CỦA DÒNG ĐIỆN

Hệ thống điện trên ô tô ứng dụng 3 tác động của dòng điện:

1 Tác động nhiệt

2 Tác động hóa học

Khả năng dẫn điện của dây dẫn

Hầu hết dây dẫn điện dùng trên ô tô đều được bọc nhựa do sức chịu nhiệt, giới hạn nhiệt độ cho phép lớn nhất tới 60 0C Trong 1 dây điện, nhiệt độ tăng lên tới khi nhiệt sinh ra cân bằng với nhiệt tỏa ra Dây dẫn càng nhỏ, điện trở càng lớn và sinh nhiệt càng nhiều

Ngắn mạch

Ngắn mạch nghĩa là 2 đầu nối hoặc 2 giắc của vật tiêu thụ điện được nối trực tiếp bằng dây dẫn có điện trở rất nhỏ vào nguồn điện

Việc này gây ra dòng điện lớn đi qua mạch điện và có thể gây ra cháy Để tránh hiện tượng này cần dùng cầu chì

Cầu chì

Khi một mạch điện bị quá tải hoặc dòng điện chạy qua 1 mạch điện vượt quá giới hạn cho phép lớn nhất, thì cầu chì sẽ nổ và ngắt mạch điện

Công suất bóng đèn

Công suất bóng đèn được thể hiện bằng lượng điện tiêu thụ (Wat –W) khi mắc bóng đèn vào điện áp định mức

Theo đó, dòng điện qua bóng đèn khi điện áp định mức được đặt vào bóng đèn được tính theo công thức sau:

P

I = -

E Trong đó: - P: Công suất bóng đèn

- E: Điện áp định mức

Sợi nung

Khi dòng điện đặt vào vật dẫn điện chịu nhiệt có điện trở lớn, thì vật dẫn điện sẽ sinh nhiệt

Đồng hồ điện loại lưỡng kim sử dụng nguyên lý này

3 TÁC ĐỘNG HÓA HỌC CỦA DÒNG ĐIỆN Phóng điện

(Aéc quy nạp và phóng điện) Khi tải được nối với các tấm cực dương (đi ôxýt chì) và với các tấm cực âm (chì xốp) ngâm trong chất điện phân (dung dịch axít sunfuric loãng), thì các bản cực dương và âm tác dụng với axít sunfuric làm chúng biến thành sunfat chì Kết quả là, nước được tạo ra và sinh ra dòng điện Ngược lại, khi dòng điện 1 chiều (DC) tác động vào các tấm cực dương và cực âm, axít sunfuric được sinh ra với nước trong dung dịch điện phân, các tấm cực dương và cực âm lại trờ thành

đi ôxýt chì và chì xốp, đây là quá trình nạp điện

Nạp điện

4 TÁC ĐỘNG TỪ CỦA DÒNG ĐIỆN 4.1 NGUYÊN LÝ TẠO SỨC TỪ ĐỘNG

Quy tắc bàn tay trái Fleming

Khi 1 dây dẫn có dòng điện chạy qua được đặt trong từ trường và vuông góc với chiều từ trường, thì sẽ có 1 lực tác động vào dây dẫn làm nó di chuyển

Quan hệ giữa chiều của lực được sinh ra, dòng điện và từ trường được thể hiện bằng quy tắc bàn tay trái Fleming Khi 1 dòng điện qua dây dẫn theo hướng mũi tên, dây dẫn A

di chuyển xuống và dây dẫn B đi lên Do đó, các dây dẫn có thể quay liên tục theo chiều mũi tên bằng cách dùng cổ góp để duy trì chiều của dòng điện ở cực N và S theo chiều đã định trước Máy khởi động sử dụng nguyên lý làm việc này

Nguyên lý cấu tạo

Cuộn dây kích từ được mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng và loại mô tơ khởi động này là “loại cuộn dây nối tiếp 1 chiều.”

Mô tơ loại nối tiếp có đặc điểm là mô men khởi động cao Phần ứng gồm nhiều cuộn dây được nối với cổ góp và quay trong lõi từ

Chổi than được giữ tiếp xúc với mặt cổ góp nhờ lò xo Một trong những chổi than được nối với cực (+) bình điện, còn chổi than kia được nối với cuộn dây kích từ

5 ĐIỀU KHIỂN SỨC ĐIỆN ĐỘNG Trường hợp máy phát điện 1 chiều

Nếu đầøu ra máy phát điện được nối trực tiếp vào bình điện, đèn hoặc các phụ tải điện khác, thì bình điện nạp quá dòng, bóng đèn bị cháy hoặc những truc trặc khác sẽ xảy ra khi tốc độ máy phát điện tăng lên Vì lý do này, mạch điện máy phát cần 1 thiết

bị điện để điều tiết điện áp ra ở mức ổn định ngay cả khi tăng tốc độ máy phát

Thiết bị ổn định điện áp này được gọi là “Tiết chế”

Tiết chế loại tiếp điểm “rung” được sử dụng nhiều do tính năng và tính độc lập của nó, tuy nhiên, tiết chế loại “tĩnh” như tiết chế dùng transistor và IC hiện nay được dùng rộng rãi do sử dụng công nghệ bán dẫn

Trường hợp máy phát điện xoay chiều

Nói chung, máy phát điện 1 chiều cần 1 bộ tiết chế điện áp, rơ le cắt và bộ giới hạn dòng điện, trong khi máy phát điện xoay chiều không cần rơ le cắt (dùng đi ốt chỉnh lưu để nắn dòng nhằm ngăn dòng điện ngược) hoặc bộ giới hạn dòng điện (cuộn dây stator tự điều khiển dòng ra) mà chỉ cần 1 tiết chế điện áp Khi tốc độ của phần ứng hoặc rô to tăng lên, lực hút của cuộn dây điện áp tăng lên làm tiếp điểm mở ra và điện trở được nối tiếp với cuộn kích từ (cuộn dây rô to trong trường hợp máy phát xoay chiều) Kết quả là, dòng điện giảm làm giảm điện áp ra Khi điện áp ra thấp tới giá trị định trước thì lực hút của cuộn dây điện áp bị yếu đi làm tiếp điểm đóng, dòng điện trong cuộn kích từ tăng trở lại (cuộn dây rô to trong máy phát xoay chiều) làm điện áp ra tăng lên Điện áp được giữ không đổi do lặp lại những hoạt động trên

PHẦN 3

HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG

CÁC LOẠI MÁY KHỞI ĐỘNG

Mô tơ khởi động có thể được phân loại thành các loại sau theo cơ cấu truyền mô men:

1 Loại dẫn động bằng quán tính

Bánh răng được lắp vào trục phần ứng có các rãnh xoắn ốc Trong loại này, vì quán tính quay của bánh răng tạo ra sự chênh lệch tốc độ quay của bánh răng và trục rô to (phần ứng), nên bánh răng trượt trên rãnh xoắn ốc và lao vào ăn khớp với vành răng

2 Loại gạt bằng lực điện từ

Ở loại máy khởi động loại gạt bằng lực điện từ, cần gạt được hoạt động nhờ lực điện từ để gạt bánh răng vào ăn khớp với vành răng bánh đà, loại này hầu hết được dùng trên động cơ ô tô Động cơ ISUZU dùng loại máy khởi động loại gạt bằng lực điện từ

Ở phần sau sẽ giới thiệu cấu tạo và hoạt động của máy khởi động loại gạt bằng lực điện từ

Mô tơ khởi động loại gạt bằng lực điện từ cấu tạo về mặt nguyên lý gồm có mô tơ, bánh răng, ly hợp và công tắc điện từ Mỗi phần của mô tơ khởi động loại gạt bằng lực điện từ được mô tả như sau:

1 Mô tơ

Mô tơ gồm stator và phần ứng Cuộn dây kích từ được nối tiếp với cuộn dây phần ứng và loại mô tơ khởi động này là “loại 1 chiều nối tiếp”

Mô tơ loại nối tiếp có đặc điểm là mô men khởi động cao

2 Gông từ

Stator có 4 cực từ và 4 cuộn dây, thông thường dùng loại

4 cực từ và 2 cuộn dây

Về mặt nguyên lý thì gông từ gồm có các cuộn dây, lõi cực từ v.v

Gông từ được làm bằng sắt non có độ cản từ thấp để tạo thành vỏ bên ngoài của mô tơ Nó gồm có các cuộn dây và lõi từ

Vì các cuộn dây kích từ cùng chịu dòng điện đi qua cuộn dây phần ứng, nên thường dùng các dây đồng lớn có tiết diện chữ nhật

Những dây đồng này được quấn quanh lõi từ và được cách điện nhờ vật liệu cách điện

3 PHẦN ỨNG (RÔ TO)

Cụm phần ứng (rô to) gồm những bộ phận cơ bản trục, lõi, cổ góp, cuộn dây v.v Lõi phần ứng có cấu tạo ghép tôn mỏng và có khe hở hướng tâm để lắp cuộn dây

Vì dòng điện lớn đi qua cuộn dây phần ứng, nên phải dùng đến dây đồng lớn có tiết diện hình vuông, và đầu các cuộn dây được nối vào cổ góp

Trên trục rô to có chế tạo các rãnh then hoa (thường là rãnh then xoắn) và trục được nối với ly hợp 1 chiều trên đó

Các thanh cổ góp được cách điện bằng mica có rãnh thấp hơn 0,5 – 0,8 mm so với bề mặt thanh cổ góp, nếu không thì hiệu quả nắn dòng sẽ không có tác dụng

LY HỢP MỘT CHIỀU

Máy khởi động sẽ không còn tác động khi mô tơ bị dẫn động bởi động cơ đã nổ và bánh răng khởi động vẫn còn ăn khớp với vành răng bánh đà Kết quả là, rô to quay với tốc độ cao hơn tốc độ khi làm việc bàng

nguồn điện ắc quy và cuối cùng, nó sẽ bị hư hỏng

Để bảo vệ rô to (phần ứng) không bị hư hỏng khi chạy vượt tốc, bánh răng được lắp 1 bộ ly hợp gắn liền khối có thể truyền mô men của mô tơ qua bánh răng tới vành răng, nhưng cắt mô men kéo ngược của động

cơ từ vành răng bánh đà tới bánh răng khi động cơ đã nổ

Ly hợp này làm cho bánh răng và vành răng ăn khớp được êm hơn

1 LY HỢP LOẠI CON LĂN

1.1 Ly hợp loại con lăn trong

Hệ thống ly hợp này gồm cụm bên trong, cụm bên ngoài, con lăn ly hợp v.v và cụm bên trong được tạo các rãnh vát để ép các con lăn ly hợp nhờ tác dụng của lò xo ly hợp

Cụm bên trong được làm liền khối với ống rãnh xoắn và được ăn khớp với trục rô to qua rãnh xoắn

1.2 Ly hợp loại con lăn ngoài

Ly hợp loại con lăn ngoài gồm các chi tiết giống như các chi tiết của ly hợp loại con lăn trong nhưng có các rãnh vát để ép lại nằm ở cụm bên ngoài

Cụm bên ngoài được làm liền khối với ống rãnh xoắn và cụm bên trong được làm kết hợp với bánh răng

Nguyên lý làm việc của ly hợp

Nguyên lý làm việc của ly hợp loại con lăn được mô tả như sau (loại con lăn ngoài)

Khi bộ phận chủ động được quay theo chiều kim đồng hồ như trong hình, các con lăn sẽ chèn vào bộ phận chủ động và bị động, làm cho bộ phận bị động hoặc bánh răng được quay cưỡng bức nhờ bộ phận chủ động

Khi động cơ đã nổ, nó sẽ dẫn động bánh răng theo chiều kim đồng hồ với tốc độ nhanh gấp nhiều lần tốc độ của bộ phận chủ động Vì vậy, bộ phận bị động sẽ chạy nhanh hơn (vượt tốc) bộ phận chủ động làm con lăn di chuyển theo chiều kim đồng hồ ra khỏi vị trí bị chèn và cho phép bộ phận bị động quay tự do đối với bộ phận chủ động Do đó, tốc độ cao của bánh răng đang ăn khớp với vành răng bánh đà không thể truyền cho rô to được

2 LY HỢP LOẠI NHIỀU ĐĨA

Ly hợp loại nhiều đĩa chủ yếu được dùng cho máy khởi động có công suất tương đối cao

Nguyên lý làm việc của ly hợp

Khi trục A quay theo chiều mũi tên, chuyển động quay của nó sẽ được truyền qua tấm đĩa ly hợp A và B tới trục B Nếu trục B được đẩy theo chiều mũi tên, thì ma sát giữa các đĩa ly hợp sẽ được tăng hơn nữa cho phép truyền được mô men kéo lớn hơn

Đây là nguyên lý làm việc của ly hợp loại nhiều đĩa

Ngăn cản việc cắt bánh răng chủ động

Nếu tác động không tải của ly hợp (không có áp suất tác động vào cụm đĩa ly hợp, làm cho bánh răng chủ động và ốn rãng xoắn tự do) là không hoàn toàn, thì bánh răng chủ động và ống rãnh xoắn được kết hợp với nhau thành

1 cụm và được quay nhờ động cơ (Tốc độ này nhanh hơn nhiều so với tốc độ lúc truyền mô men trong khi động cơ khởi động.)

Trong trường hợp này, nếu ly hợp nhận được lực làm cho

ly hợp di chuyển ngược do tác động của rãnh xoắn, thì bánh răng chủ động có thể tách khỏi vành răng Để tránh điều này xảy ra, 1 bộ trượt và bi thép được dùng để

ly hợp không di chuyển ngược trong khi khởi động động

cơ

Khi bánh răng chủ động và vành răng được ăn khớp hoàn toàn, thì bi thép vào trong rãnh cùng với ống lồng

Với thiết kế này, ly hợp không bao giờ trở về cho đến khi

bi thép ra khỏi rãnh lúc bộ trượt hồi về

Ngoài ra, việc tránh chạy vượt tốc có thể có được bằng cách làm chiều rộng rãnh lớn hơn để tạo cho bi thép có khe hở và ly hợp lỏng ra

Khi ly hợp di chuyển ngược lại nhờ cần gạt sau khi động

cơ đã khởi động, vành răng dẫn động sau (được đẩy nhờ cần gạt) sẽ đẩy bộ trượt ngược lại theo chiều mũi tên

Vì vậy, bi thép sẽ vượt qua rãnh và đi vào trong ống rãnh xoắn, cho phép ly hợp di chuyển ngược lại

3 LY HỢP LOẠI LÒ XO

Lò xo có dạng hình vuông rất khỏe có phần được uốn ở 1 phía được lắp vào rãnh của bánh răng, 1 ống lồng có đường kính trong lớn hơn đường kính lò xo lồng vào trong ống là 0,3 – 0,7 mm và công suất được truyền nhờ lực

ma sát giữa lò xo và ống lồng

Nguyên lý làm việc của ly hợp

Khi chiều quấn lò xo cùng chiều với chiều quay của trục, nói cách khác, khi lò xo quấn theo chiều kim đồng hồ và trục quay theo chiều mũi tên, thì lò xo sẽ được xiết chặt lại Sau đó, đường kính trong của lò xo giảm đi, lò xo sẽ ép chặt vào ống lồng và vì vậy, lực quay của máy khởi động có thể được truyền tới vành răng bánh đà mà không

bị trượt Khi máy đã nổ, thì lò xo được quay trước, làm cho việc truyền lực sẽ bị đảo ngược lại Vì vậy, lò xo sẽ bị chùng ra một cách tự động, đường kính trong tăng lên hơn nũa do lực ly tâm và lực xiết chặt vào ống lồng sẽ bị giảm đi làm cho lò xo và trục tách ra

BÁNH RĂNG GIẢM TỐC

Loại bánh răng giảm tốc dùng bánh răng giảm tốc giữa bánh răng chủ động và rô to của máy khởi động loại cần gạt điện từ Với cấu tạo loại này, kích thước của mô

tơ sẽ được làm nhỏ lại, tốc độ tăng lên và kích thước và trọng lượng toàn bộ của máy khởi động cũng được làm nhỏ lại

Các loại bánh răng giảm tốc và hệ thống gạt bánh răng được giới thiệu sau đây

1 LOẠI BÁNH RĂNG ĂN KHỚP TRONG (Loại NIKKO)

Trục rô to được tách thành 2 phần và tốc độ được giảm nhờ bánh răng trên rô to và bánh răng ăn khớp trong Bánh răng chủ động được gạt như cách thông thường

2 LOẠI BÁNH RĂNG TRUNG GIAN (Loại NIKKO)

Loại này giảm tốc độ bằng cách dùng 3 bộ bánh răng trung gian có ổ đợ ở thân máy khởi động giữa trục rô to và bánh răng ăn khớp trong

Bánh răng chủ động được gạt theo cách thông thường

(Loại HITACHI)

Loại này giảm tốc độ nhờ bánh răng rô to và bánh răng

ly hợp gắn trên chu vi của ly hợp

Bánh răng chủ động và ly hợp được nối và được gài vào nhờ rãnh xoắn, và chỉ có bánh răng chủ động được đẩy bằng cần gạt

(Loại NIPPONDENSO)

Một bộ bánh răng trung gian có ổ đỡ gắn ở thân máy khởi động được sử dụng giữa bánh răng rô to và bánh răng ly hợp ở đường chu vi của ly hợp Sử dụng bộ bánh răng trung gian này sẽ làm giảm tốc

Cấu tạo này giống cấu tạo của loại HITACHI, nhưng loại NIPPONDENSO bố trí công tắc điện từ đồng trục với bánh răng chủ động để nó lao thẳng ra

CỤM CÔNG TẮC ĐIỆN TỪ

Công tắc điện từ gồm cuộn dây hút (cuộn nối tiếp), cuộn giữ (cuộn sơn hay mạch rẽ) và lò xo hồi vị để điều khiển cuộn hút, hoạt động giữ và hồi vị của piston và hoạt động đóng, mở các tiếp điểm công tắc chính

Piston được hút khi lực điện từ của cả hai cuộn dây tác động cùng chiều và khi piston được hút, nó được giữ ở vị trí hút nhờ lực điện từ của cuộn giữ (cuộn sơn)

Piston được nhả khi lực điện từ của các cuộn dây này tác động ngược nhau

RƠ LE KHỞI ĐỘNG

Rơ le khởi động điều khiển dòng điện đi qua công tắc điện từ và làm giảm sụt áp do điện trở trong mạch điện công tắc điện từ, làm cho việc ăn khớp của bánh răng máy khởi động dễ dàng hơn (Ngoài ra, nó còn bảo vệ việc tiếp xúc của công tắc máy khởi động)

Khi công tắc máy khởi động ở ON, thì dòng điện qua cuộn dây điện từ, tạo lực hút ở cuộn dây điện từ

Sau đó, tiếp điểm đóng cho dòng điện qua công tắc điện từ

HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY KHỞI ĐỘNG

Khi công tắc khởi động SW đóng, dòng điện đi qua mạch điện như hình vẽ và piston được hút nhờ lực điện từ kết hợp của các cuộn hút và cuộn giữ làm cho tiếp điểm chính đóng lại

Cuộn hút (P.C) Mô tơ

B C Mát

Cuộn giữ (H.C)

Dòng điện cũng qua cuộn dây từ và cuộn dây rô to và làm rô to quay chậm

Khi tiếp điểm chính M.C đóng, mạch cuộn hút (P.C) được ngắn mạch để dòng điện không đi qua cuộn hút nữa, piston chỉ được giữ nhờ lực điện từ của cuộn giữ (H.C) thôi Sự di chuyển của piston sang bên phải làm cho cần gạt cũng di chuyển để bánh răng lăn trên rãnh xoắn của trục rô to và ăn khớp với vành răng bánh đà

Tiếp điểm chính của công tắc điện từ đóng, cho phép dòng điện lớn từ bình điện tới chân M và làm mô tơ quay cưỡng bức Khi tiếp điểm chính đóng, điện áp tại điểm C và M sẽ bằng nhau và cuộn hút (P.C) sẽ không có dòng điện đi qua

Lực điện từ của cuộn giữ (H.C) có tác dụng ngăn cản sự hồi về của piston

Khi công tắc S.W mở trong khi tiếp điểm chính M.C vẫn còn đóng, dòng điện sẽ chạy như sau:

B Ỉ M Ỉ Cuộn hút (P.C) Ỉ Cuộn giữ (H.C) Ỉ Mát

Do đó, chiều của lực điện từ được tạo ra bởi cuộn hút (P.C) sẽ ngược lại và với lực điện từ của cuộn giữ

Kết quả là, piston được hồi về nhờ tác động của lò xo hồi

vị và làm cho tiếp điểm M.C mở

Cấu tạo của máy khởi động như vậy để bánh răng chủ động của nó ăn khớp và tách ra khởi vành răng bánh đà một cách êm và chính xác

Hình vẽ bên minh hoạ tác động xảy ra trước khi bánh răng và vành răng ăn khớp hoàn toàn và sau khi bánh răng chạm vào vành răng bánh đà

Chữ “F” trong hình chỉ lực của công tắc điện từ ép bánh răng đi ra và lực dọc trục được tạo ra do việc quay của rô

to và rãnh xoắn Chữ “T” chỉ mô men khởi động

Như hình vẽ, “T” và “F” càng lớn, thì việc ăn khớp bánh răng sẽ càng tốt

Hơn nữa, ly hợp 1 chiều được dùng để làm giảm áp suất tiếp xúc của răng sau khi động cơ đã nổ để bánh răng dễ tách khỏi vành răng bánh đà

Xem các thông số và tiêu chuẩn trong các sách hướng dẫn sửa chữa

1 Bề mặt cổ góp

Kiểm tra bề mặt cổ góp xem có đều không và đánh sạch bằng giấy nhám mịn (500 – 600) nếu cần

2 Kiểm tra độ ô van của cổ góp

Đo đường kính lớn nhất và nhỏ nhất của cổ góp, sau đó

so sánh để xác định độ ô van

Nếu độ ô van không đúng với tiêu chuẩn, thì xử lý trên máy tiện Nếu độ ô van vượt quá giới hạn cho phép thì thay thế

3 Độ sâu của rãnh cách điện mica

Đo độ sâu của rãnh và sửa chữa khi cần thiết

4 Kiểm tra cách điện của rô to

Kiểm tra điện trở cách điện của cổ góp và lõi sắt rô to bằng đồng hồ đo điện

Thay thế nếu hư hỏng