Nghiên cứu chế tạo băng thử máy phát trên ô tô có giao tiếp máy tính

vi MC LC Tranɸ tựa TRANG Quyết định ɸiao đề tài Xác nhận ca cán b hớnɸ dẫn Lý lịch khoa học i Li cam đoan ii Li cảm t iii Tóm tắt iv Abstract v Mc lc vi Danh sách các chữ viết tắt ix Danh sách các hình x Danh sách các bảng xiii Chngă1. TNGăQUAN 1 1.1ăĐặtăvấnăđ 1 1.2 Cácăktăquănghiênăcu 2 1.2.1 Kết quả nɸhiên cu tronɸ nớc 2 1.2.2 Các sản phẩm bănɸ thử máy phát ca các hưnɸ trên thế ɸiới 3 1.3ăMcătiêuăvƠăđiătngănghiênăcu 5 1.3.1 Mc tiêu nɸhiên cu 5 1.3.2 Đi tnɸ nɸhiên cu 5 1.4 NhimăvăvƠăphmăviănghiênăcu 5 1.4.1 Nhiệm v nɸhiên cu 5 1.4.2 Phm vi nɸhiên cu 6 1.5ăĐimămiăcaăđătƠi 6 1.6ăPhng phápănghiênăcu 6 vii Chngă2. CăSăLụăTHUYT 7 2.1ăTngăquanăvăhăthngăcungăcấpăđinătrênăôătô 7 2.1.1 Hệ thnɸ cunɸ cấp điện trên ô tô 7 2.1.2 Hệ thnɸ cunɸ cấp điện ph tải trên ô tô 8 2.2ăCăsălýăthuytăvămáyăphátăđinăxoayăchiuătrênăôătô 10 2.2.1 Nɸuyên lý máy phát điện 10 2.2.2 Máy phát điện xoay chiều kích thích bằnɸ nam châm vĩnh cửu 12 2.2.3 Máy phát điện xoay chiều kích thích bằnɸ điện từ có vònɸ tiếp điện 13 2.2.4 Máy phát điện xoay chiều kích thích bằnɸ điện từ khônɸ có vònɸ tiếp điện 17 2.2.5 Máy phát xoay chiều hai nấc điện áp 14/28V 19 2.3ăTităchăsădngăviămáyăphátăxoayăchiuăkíchătăbằngăđin 20 2.3.1 B tiết chế điều chỉnh hot đnɸ liên tc: 20 2.3.2 B tiết chế điều chỉnh hot đnɸ ɸián đon 21 2.4ăTităchăviămch 22 2.4.1 Tiết chế vi mch loi D 22 2.4.2 Tiết chế vi mch loi M 23 2.4.3 Điều khiển đầu ra ca b tiết chế vi mch 24 2.5ăTínhătoánăchăđătiăvƠăchnămáyăphátăđinătrênăôătô 31 2.6 Phần mn LabVIEW 33 2.6.1 LabVIEW 33 2.6.2 nɸ dnɸ LabVIEW tronɸ thực tế 34 2.6.3 Lập trình với LabVIEW 35 Chngă 3. THITă Kă CHă TOă Că KHệ VĨă LPă TRỊNHă ĐIUă KHINă H THNG 36 3.1ăThităkăphầnăcng 36 3.1.1 Mô tả hệ thnɸ 36 3.1.2 Sơ đồ khi hệ thnɸ 36 3.1.3 Thiết kế bản vẽ cơ khí 38 viii 3.1.4 Thiết kế phần điện 39 3.2ăLpătrìnhăđiuăkhin 53 3.2.1 Giao diện điều khiển LabVIEW 53 3.2.2 Sơ đồ thuật toán 54 3.3 Hoàn thinămôăhìnhăthcăt 56 Chngă4. THệăNGHIMăVĨăĐỄNHăGIỄăKTăQU 59 4.1ăMáyăphátăthcătăđcăthíănghim 59 4.2ăQuiătrìnhăthíănghim 60 4.3 Kt qu thí nghimăvƠăđánhăgiá 70 Chngă5. KTăLUNăVĨăHNGăPHỄTăTRIN 71 5.1ăKtălun 71 5.2ăHnăch 71 5.3ăHngăphátătrin 72 TĨIăLIUăTHAMăKHO 73 PHăLC 74 ix DANH SÁCH CÁC CH VIT TT LabVIEW : Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench – Phần mềm lập trình nɸôn nɸữ đồ họa. AVR : Advanced Virtual RISC – Họ vi điều khiển IC : Integrated circuit – Vi mch tích hp AC : Alternating current – Dònɸ điện xoay chiều DC : Direct current – Donɸ điện mt chiều RS-232 : Recommended Standard-232 – Chuẩn ɸiao tiếp ni tiếp ɸiữa thiết bị nɸoi vi với máy tính DAQ : Data Acquisition x DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1 : Thiết bị thử máy phát TDQ-2B hưnɸ Trunɸ Quc 3 Hình 1.2 : Thiết bị thử máy phát ca Đc 4 Hình 1.3: Thiết bị thử máy phát model FQZ-2A ca Trunɸ Quc 4 Hình 2.1: Sơ đồ cung cấp điện tổng quát trên ô tô 7 Hình 2.2: Sơ đồ ph tải điện trên ô tô 8 Hình 2.3: Nɸuyên lý phát điện (Nɸuồn: theo www.hcmute.edu.vn) 10 Hình 2.4: Nɸuyên lý phát điện tronɸ thực tế 10 Hình 2.5: Mi quan hệ ɸiữa máy phát điện và đnɸ cơ điện 11 Hình 2.6: Các loi máy phát kích từ bằnɸ nam châm vĩnh cữu 12 Hình 2.7: Cấu to máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ 13 Hình 2.8: Các kiểu đấu dây và cấu trúc ca statot, rotor ca máy phát điện 13 Hình 2.9: Sơ đồ kết ni máy phát trên ô tô 14 Hình 2.10: Đặc tính ca máy phát điện xoay chiều kích bằnɸ nam châm vĩnh cửu 14 Hình 2.11: Đặc tuyến khônɸ tải nɸ với s vònɸ quay khác nhau (a); 15 Đặc tuyến nɸoài nɸ với s vònɸ quay khác nhau (b). 15 Hình 2.12: Đặc tuyến tải theo s vònɸ quay 16 Hình 2.13: Sơ đồ máy phát xoay chiều khônɸ chổi than và sự thay đổi từ thônɸ 17 Hình 2.14: Các loi máy điện xoay chiều kích thích bằnɸ điện từ khônɸ có vònɸ tiếp điện 18 Hình 2.15: Các kiểu máy phát hai nấc điện áp 19 Hình 2.16: Đặc tính điều chỉnh ca máy phát 21 Hình 2.17: Sơ đồ mch điện và các chân trên b tế tiết chế vi mch loi D 22 Hình 2.18: Sơ đồ mch điện và các chân trên b tế tiết chế vi mch loi M 23 Hình 2.19: Mch điện khi khoá điện  trnɸ thái ON 24 Hình 2.20: Mch điện khi máy phát đanɸ phát điện 25 Hình 2.21: Mch điện khi điện áp máy phát cao hơn điện áp hiệu chỉnh 26 xi Hình 2.22: Mch điện khi Rotor bị đt 27 Hình 2.23: Mch điện khi Rotor bị nɸắn mch 28 Hình 2.24: Mch điện khi cực S bị nɸắt 29 Hình 2.25: Mch điện khi cực B bị nɸắt 30 Hình 2.26: Mch điện khi chân F ni mát 31 Hình 2.27: Các lĩnh vực nɸ dnɸ ca LabVIEW 34 Hình 2.28: Mư nɸuồn viết bằnɸ LabVIEW 35 Hình 3.1: Sơ đồ khi hệ thnɸ điều khiển mô hình bănɸ thử máy phát 37 Hình 3.2: Bản vẽ thiết kế 3D bănɸ thử máy phát 38 Hình 3.3: B trí thiết bị trên bănɸ thử 39 Hình 3.4: Card NI 6009 39 Hình 3.5: Sơ đồ khi bên tronɸ card NI6009 41 Hình 3.6: Th tự các chân và chc nănɸ trên NI6009 41 Hình 3.7: Các thành phần kết ni với NI6009 42 Hình 3.8: Hình dánɸ biến tần ACS350 43 Hình 3.9: Sơ đồ phần cnɸ kết ni biến tần dònɸ ACS350 44 Hình 3.10: Sơ đồ kết ni mch đnɸ lực 45 Hình 3.11: Hình dnɸ và sơ đồ khi ca cảm biến dònɸ ACS7656-050B-PFF-T 45 Hình 3.12: Sơ đồ kết ni mch ca cảm biến dònɸ ACS756 46 Hình 3.13: Bónɸ đèn dùnɸ làm tải. 47 Hình 3.14: Mch điện đấu ni b tải 15 cấp. 48 Hình 3.15: Mô hình thực b to tải 15 cấp. 48 Hình 3.16: Lu đồ thuật toán b điều khiển tải. 49 Hình 3.17: Board mch Atmeɸa8. 51 Hình 3.18: Nɸuyên lý mch vi điều khiển. 51 Hình 3.19: Mch điện kết ni máy phát 52 Hình 3.20: Mch điều khiển tải nɸõ ra . 52 Hình 3.21: Giao diện LabVIEW 53 Hình 3.22: Sơ đồ thuật toán điều khiển và đo lnɸ máy phát trên LabVIEW 54 xii Hình 3.23: Sơ đồ thuật toán đo áp và dònɸ máy phát, đo dònɸ kích từ. 55 Hình 3.24: Bên tronɸ t điện điều khiển 56 Hình 3.25: B phận ɸá máy phát 57 Hình 3.26: Mô hình bănɸ thử máy phát điện 58 Hình 4.1: Các loi máy phát tronɸ thí nɸhiệm 59 Hình 4.2: Motor nɸừnɸ quay, cha tải. 62 Hình 4.3: Đèn báo sc sánɸ 62 Hình 4.4: Tc đ máy phát 780 rpm, dònɸ kích từ 3A, điện áp 12.4V 63 Hình 4.5: Tc đ máy phát 3655 rpm, dònɸ kích từ 0.5A 63 Hình 4.6: Đèn báo sc tắt, máy phát đanɸ làm việc 64 Hình 4.7: Điện áp ra 12.8V, dònɸ tải là 5.1A 64 Hình 4.8: Bónɸ đèn tải đc bật sánɸ 65 Hình 4.9: Điện áp 12.4, dònɸ đo đc 9.6A 65 Hình 4.10: Điện áp 12.2V, dònɸ tải 14.1A 66 Hình 4.11: Điện áp 12.1V, dònɸ tải là 18.5A 66 Hình 4.12: Điện áp 12.1V, dònɸ tải là 22.8A 67 Hình 4.13: Điện áp 12.5V, dònɸ tải là 27.1A 67 Hình 4.14: Điện áp 12.1V, dònɸ tải là 31.6A 68 Hình 4.15: Điện áp 12.1V, dònɸ tải là 35.9A 68 Hình 4.16: Điện áp 12.3V, dònɸ tải là 40.3A 69 Hình 4.17: Điện áp 12.1V, dònɸ tải là 43.0A 69 xiii DANH SÁCH CÁC BNG BNG TRANG Bngă2.1: Các bớc tính toán chế đ tải và chọn máy phát điện trên ô tô 32 Bngă3.1: Thônɸ s kỹ thuật Card NI 6009 40 Bngă3.2: Thônɸ s kỹ thuật biến tần ACS350-01E-04A7-2 ca ABB 43 Bngă3.3: Thônɸ s hot đnɸ ca ACS756SCA-050B-T 46 Bngă3.4: Bảnɸ sự thật 16 trnɸ thái nɸõ ra điều khiển tải 50 Bngă4.1: Bảnɸ ɸiá trị điện áp và cnɸ đ dònɸ điện  từnɸ cấp tải 70 [...]... a máy phát điện 13 2.2.3.1 S ăđ ăk tăn i máy phát trên h ăth ngăđi n ô tô Trên hình 2.9 trình bày sơ đồ các thônɸ s tác đ nɸ lên máy phát và hệ th nɸ cunɸ cấp điện trên ô tô Điện áp ra c a máy phát chịu ảnh h nɸ tổnɸ h p đồnɸ th i c a các thônɸ s nɸõ vào ɸồm: t c đ quay, dònɸ điện kích từ, dònɸ điện tải Imt Umt Ia nmt Máy phát B tiết chế Ikt IL Accu Tải Rt Hình 2.9: Sơ đồ kết n i máy phát trên ô tô. .. Qu c Với bănɸ thử 2 tronɸ 1 này cho phép đo các thônɸ s c a máy phát điện cũnɸ nh máy đề Lo i máy này cho phép kết n i với máy tính để hiển thị và điều khiển 4 1.3 M cătiêuăvƠăđ iăt ng nghiên c u 1.3.1 M cătiêu nghiên c u M c tiêu đề tài „„Nɸhiên c u chế t o bănɸ thử máy phát điện trên ô tô có ɸiao tiếp máy tính ‟ là: Vận d nɸ các kiến th c lý thuyết về hệ th nɸ cunɸ cấp điện trên ô tô, lý thuyết về... mềm labVIEW để thiết kế chế t o bănɸ thử máy phát điện AC trên ô tô ɸiúp cho quá trình d y và học đ viên và sinh viên có thể trực tiếp thấy đ c t t hơn, ɸiúp cho ɸiáo c các thônɸ s đo đ c qua dữ liệu hiển thị trên PC, đồnɸ th i từ PC có thể điều khiển các chế đ ho t đ nɸ c a hệ th nɸ 1.3.2 Đ iăt ng nghiên c u - Hệ th nɸ cunɸ cấp điện trên ô tô - Các lo i máy phát điện AC trên ô tô - Phần mềm lập trình... m i c aăđ tài - Băng thử có thể kiểm tra đ c các lo i máy phát AC trên ô tô du lịch ng d ng phần mềm LabVIEW để lập trình và điều khiển hệ th ng - Cho phép vẽ đ nɸ đặc tuyến tải theo s vòng quay c a máy phát - Tự đ ng t o tải cho máy phát - Bănɸ thử máy phát đ c chế t o vơi ɸia thanh rẻ , nh ɸọn sẽ ɸiúp cho việc d y và học môn máy phát tr nên dễ dànɸ và sinh đ nɸ hơn 1.6 Ph ngăpháp nghiên c u - Nɸhiên... c hiện bản vẽ cơ khí, chế t o bănɸ thử và thí nɸhiệm kiểm tra, đánh ɸiá ̣ - Thônɸ kê kêt quả thí nghiê ̣m và đanh ɸia kêt quả 6 Ch C ăS ngă2 LÝ THUY T 2.1 T ng quan v h th ng cung cấpăđi n trên ô tô Để cunɸ cấp nănɸ l nɸuồn nănɸ l nɸ cho các ph tải trên ô tô, cần phải có b phận t o ra nɸ điện Nɸuồn nănɸ l nɸ này đ c t o ra từ máy phát điện trên ô tô Khi đ nɸ cơ ho t đ nɸ, máy phát cunɸ cấp điện cho...1.2.2 Cácăs năphẩmăbĕngăth máy phát c aăcácăhƣng trên th ăgi i Ô tô ngày nay là ph ơnɸ tiện đ c sử d nɸ rất phổ biến, vấn đề kiểm tra bảo d ỡnɸ các b phận trên ô tô là điều cần thiết Vì vậy, việc nɸhiên c u chế t o ra các thiết bị máy móc, các bănɸ thử kiểm tra…chi tiết trên xe ngày càng đ c các hãng sản xuất xe hơi c a các n ớc có nɸành cônɸ nɸhiệp tô phát triển nh Mỹ, Tây Âu, Nhật Bản,... trunɸ bình và điện thế trunɸ bình sẽ khônɸ đổi Để điều chỉnh điện thế, dònɸ điện c a máy phát trên tô, về nɸuyên tắc, ta dùnɸ b điều chỉnh ho t đ nɸ ɸián đo n U, I Umf U1 Uđm Umftb U2 Ikmax Ik1 Iktb Iktb Ik2 τ1 T Ikmin ncầm chừnɸ τ2 τ nmax Hình 2.16: Đặc tính điều chỉnh c a máy phát Trên hình 2.16 là biểu đồ đặc tính điều chỉnh c a máy phát điện trên ô tô với kiểu máy phát kích từ bằnɸ nam châm điện ho... an toàn, nănɸ l nɸ đầu ra c a máy phát và nănɸ l nɸ yêu cầu cho các tải điện phải thích h p với nhau 2.1.1 H ăth ngăcungăcấpăđi n trên ô tô Máy phát điện xoay chiều là nɸuồn nănɸ l nɸ chính trên ô tô Nó có nhiệm v cunɸ cấp điện cho các hệ th nɸ (HT) tiêu th điện và n p điện cho accu trên ô tô Nɸuồn điện phải đảm bảo m t hiệu điện áp ổn định nɸ với mọi điều kiện môi tr mọi chế đ ph tải và thích nɸ làm... tỉ s truyền ni: t c đ khônɸ tải đ nɸ cơ i = 1.5 – 2 - Nhiệt đ cực đ i c a máy phát (tomax): là nhiệt đ t i đa mà máy phát có thể ho t đ nɸ - Hiệu điện thế hiệu chỉnh (Uhc): là hiệu điện thế làm việc c a b tiết chế Uhc = 13,8 – 14,2V 9 2.2 C ăs lý thuy t v máy phát đi n xoay chi u trên ô tô 2.2.1ăNguyênălý máy phát đi n Có nhiều ph ơnɸ pháp t o ra dònɸ điện, tronɸ nhữnɸ máy phát điện, nɸ i ta sử d nɸ... lo i máy phát này chế t o đơn ɸiản, còn nh c điểm là hiệu suất từ rất thấp và khó điều chỉnh điện áp và cônɸ suất c a máy phát khi t c đ thay đổi nên chỉ tồn t i trên các đ nɸ cơ cônɸ suất nh và xe ɸằn máy Việc chế t o các máy phát điện có các má cực rotor th stator khá đơn ɸiản Stator có thể có 6 hoặc 12 cực và nɸ là nam châm có 6 cực Với kết cấu m ch từ nh vậy thì ɸóc lệch pha sẽ là 90o và máy phát . 2.1ăTngăquanăvăhăthngăcungăcấpăđin trên ô tô 7 2.1.1 Hệ thnɸ cunɸ cấp điện trên ô tô 7 2.1.2 Hệ thnɸ cunɸ cấp điện ph tải trên ô tô 8 2.2ăCăsălýăthuytăv máy phát đinăxoayăchiu trên ô tô 10 2.2.1 Nɸuyên lý máy phát. Thiết bị thử máy phát ca Đc 4 Hình 1.3: Thiết bị thử máy phát model FQZ-2A ca Trunɸ Quc 4 Hình 2.1: Sơ đồ cung cấp điện tổng quát trên ô tô 7 Hình 2.2: Sơ đồ ph tải điện trên ô tô 8 Hình. bớc tính toán chế đ tải và chọn máy phát điện trên ô tô 32 Bngă3.1: Thônɸ s kỹ thuật Card NI 6009 40 Bngă3.2: Thônɸ s kỹ thuật biến tần ACS350-01E-04A7-2 ca ABB 43 Bngă3.3: Thônɸ s