ĐIỆN LÀ GÌ? Lý thuyết về nguyên tử Điện áp Dòng điện Điện trở ĐIỆN TRÊN Ô TÔ Thành phần cơ bản của mạch điện hoàn chỉnh Hiện tượng hở mạch Hiện tượng ngắn mạch Chạm mát (ShorttoGround) Chạm nguồn (ShorttoPower). CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN Mạch nối tiếp Mạch song song NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MẠCH ĐIỆN Điện áp trong mạch song song Điện trở trong mạch song song ĐỊNH LUẬT OHM, CÔNG SUẤT VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐO SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA
Trang 1MỤC LỤC TC090-05-01S
1 – GIỚI THIỆU CHUNG
Khái quát chung về giáo trình 1
Đối tượng và mục đích 1
Nội dung khóa học và mục tiêu 1
Cách sử dụng giáo trình 5
Mục tiêu của mỗi chương 5
Hình ảnh minh họa 5
Bài tập 5
2 – ĐIỆN LÀ GÌ? Mục tiêu 6
Lý thuyết về nguyên tử 6
Chất dẫn điện và chất cách điện 8
Chất dẫn điện 9
Chất cách điện 9
Điện áp 10
Dòng điện 11
Điện trở 11
Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở 12
Nhiệt độ 12
Kích cỡ 13
Độ dài 13
Bài tập 1 14
3 – ĐIỆN TRÊN Ô TÔ Mục tiêu 15
Thành phần cơ bản của mạch điện hoàn chỉnh 15
Nguồn cung cấp 16
Thiết bị bảo vệ 16
Thiết bị điều khiển 17
Thiết bị dẫn điện 18
Nối mát 18
Tải tiêu thụ 19
Hiện tượng hở mạch 19
Hiện tượng ngắn mạch 20
Chạm mát (Short-to-Ground) 21
Chạm nguồn (Short-to-Power) 21
Bài tập 2 22
Trang 2MỤC LỤC TC090-05-01S
4 – CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN
Mục tiêu 23
Mạch nối tiếp 23
Mạch song song 24
Mạch kết hợp 25
Mạch có công tắc nối mát 26
Mạch có tải nối mát 26
Bài tập 3 27
5 – NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MẠCH ĐIỆN Mục tiêu 28
Điện áp rơi 28
Điện áp trong mạch nối tiếp 29
Điện áp trong mạch song song 30
Định luật Kirchoff và dòng điện 31
Dòng điện trong mạch nối tiếp 31
Dòng điện trong mạch song song 32
Điện trở trong mạch nối tiếp 33
Điện trở trong mạch song song 34
Bài tập 4 35
6 – ĐỊNH LUẬT OHM, CÔNG SUẤT VÀ CÁC ĐƠN VỊ ĐO Mục tiêu 37
Định luật Ohm 37
Sử dụng định luật Ohm 39
Áp dụng của định luật Ohm 40
Công suất (Watts) 40
Các đơn vị đo 41
Bài tập 5 44
7 – CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN Mục tiêu 45
Ắc quy 45
Máy phát điện 47
Bộ điều áp 49
Thiết bị bảo vệ 49
Cầu chì 49
Bộ ngắt mạch 51
Cầu chì dạng dây chảy 52
Trang 3MỤC LỤC TC090-05-01S
Thiết bị điều khiển 53
Công tắc tác dụng tạm thời 54
Công tắc nhiệt 54
Tải tiêu thụ 55
Rơ le 56
Solenoids 57
Đi ôt 58
Điện trở 59
Điện trở có giá trị không đổi 59
Điện trở có giá trị thay đổi theo bậc 60
Biến trở 60
Tụ điện 62
Dây dẫn và nối mát 62
Chất dẫn điện (Dây điện) 62
Giắc điện 63
Mô tơ điện 64
Cuộn dây 65
Bài tập 6 66
8 – CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ ĐIỆN Mục tiêu 68
Dòng điện một chiều (DC) 68
Dòng điện xoay chiều (AC) 69
Hiện tượng cảm ứng và lõi thép 70
Cảm ứng điện từ 70
Lõi thép điện từ 71
Chỉnh lưu 72
Bài tập 7 74
9 – SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN Mục tiêu 75
Sơ đồ mạch điện Mazda 75
Thông tin chung (Section GI - General Information) 76
Giải thích màu dây dẫn 77
Các biểu tượng sử dụng trong sơ đồ mạch điện 78
Các điểm nối mát (Section Y - Ground Paths) 80
Mạch cấp nguồn (Section W - Electrical Wiring Schematics) 81
SĐMĐ chi tiết (Section A-V - Circuit Diag for Individual Syst) 82
Thông tin giắc điện (Section X - Common Connectors) 83
Vị trí thiết bị (Section PL - Parts Location) 84
Danh mục thiết bị điện theo tên (Section PI - Parts Index) 85
Trang 4MỤC LỤC TC090-05-01S
Cách đọc sơ đồ mạch điện 86
Bài tập 8 87
10 – CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA Mục tiêu 89
Quy trình chẩn đoán 5 bước 89
Các hư hỏng điện thường gặp 90
Hiện tượng hở mạch và điện trở cao bất thường 90
Ngắn mạch và điện trở thấp bất thường 92
Hư hỏng thông thường 94
Phương pháp chẩn đoán “chia nhỏ mạch điện” 97
Bài tập 9 99
11 – DỤNG CỤ CHẨN ĐOÁN ĐIỆN Mục tiêu 101
Những điều cơ bản về chẩn đoán điện 101
Các thiết bị đo điện 101
Digital Volt/Ohm Meter (DVOM) 101
Sử dụng DVOM để đo điện áp 104
Sử dụng DVOM để đo dòng 105
Sử dụng DVOM để đo điện trở 106
Dụng cụ kiểm tra thông mạch 107
Đèn thử 107
Dây nối tắt 110
Bài tập 10 112
GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ 113
Trang 51 – GIỚI THIỆU TC090-05-01S
TỔNG QUAN
Đây là giáo trình tự học về điện cơ bản Trước khi bắt đầu hãy dành thời gian tham khảo các thông tin bên dưới
Đối tượng & Mục đích
Tài liệu này dành cho kỹ thuật viên sửa chữa ô tô ở cấp độ đầu tiên Tài liệu bao gồm các phần cơ bản như: các hệ thống điện trên ô tô, nguyên lý hoạt động, các bộ phận chính, và
kỹ thuật chẩn đoán điện cơ bản
Tài liệu này dành cho kỹ thuật viên có rất ít hoặc chưa có kiến thức về điện ô tô Mazda đề nghị kỹ thuật viên phải đọc & hiểu toàn bộ tài liệu này để có thể bắt đầu các chương trình cao hơn
Nội dung chương trình & Mục tiêu
Chương 1 là chương giới thiệu Tài liệu này bao gồm các nội dung chính như sau:
Trang 61 – GIỚI THIỆU TC090-05-01S
Chương 2 — Điện là gì?
• Mô tả cấu trúc của nguyên tử
• Nhận biết chất dẫn điện và chất cách điện
• Giải thích cơ chế làm việc của chất dẫn điện và chất cách điện
• Giải thích về độ chênh lệch điện áp
• Giải thích mối liên hệ giữa điện áp và dòng điện
• Ảnh hưởng của điện trở đối với dòng điện
• Ảnh hưởng của nhiệt độ, kích thước đối với điện trở chất dẫn điện
Chương 3 — Điện ô tô
• Nhận biết các thành phần cơ bản trong một mạch điện:
• Hiện tượng chạm nguồn
Chương 4 — Các loại mạch điện
• Phân biệt mạch nối tiếp, mạch song song và mạch kết hợp
• Phân biệt mạch điện loại: công tắc nối mát và loại tải nối mát
Trang 71 – GIỚI THIỆU TC090-05-01S
Chương 5 — Nguyên lý làm việc của mạch điện
• Giải thích về điện áp rơi
• Dự đoán điện áp rơi tại các điểm trong mạch nối tiếp & mạch song song
• Giải thích định luật Kirchoff
• Tính toán dòng điện trong mạch nối tiếp & mạch song song
• Tính toán điện trở trong mạch nối tiếp & mạch song song
Chương 6 — Định luật Ohm, Công suất Watts và các đơn vị đo
• Giải thích định luật Ohm
• Sử dụng định luật Ohm để tính toán điện áp, dòng điện và điện trở
• Quy đổi các đơn vị đo
Section 7 — Các loại thiết bị điện
• Mô tả chức năng của các thiết bị điện cơ bản dùng trong ô tô:
- bình điện (ắc quy)
- máy phát điện
- bộ điều áp
- thiết bị bảo vệ (cầu chì)
- thiết bị điều khiển (các loại công tắc)
Trang 81 – GIỚI THIỆU TC090-05-01S
Chương 8 — Các định luật cơ bản về điện
• Giải thích dòng điện một chiều (DC)
• Giải thích dòng điện xoay chiều (AC)
• Phân biệt dòng điện một chiều và xoay chiều
• Mô tả quá trình của hiện tượng cảm ứng điện
• Giải thích mối liên hệ giữa số vòng cuộn dây, điện áp và dòng điện
• Giải thích chức năng chỉnh lưu của đi ốt
Chương 9 — Sơ đồ mạch điện
• Hiểu được cấu trúc và nội dung trong cẩm nang sửa chữa điện Mazda
• Hiểu được mã màu dây điện
• Nhận biết các biểu tượng trong SĐMĐ
• Nhận biết biểu tượng của các thiết bị điện, giắc điện
• Sử dụng SĐMĐ để chẩn đoán hư hỏng
Chương 10 — Kỹ năng sửa chữa
• Áp dụng quy trình chẩn đoán sửa chữa gồm 5 bước
• Kỹ năng chẩn đoán sửa chữa bằng phương pháp “chia nhỏ mạch điện”
• Giải thích hiện tượng hư hỏng do hở mạch và điện trở lớn bất thường
• Giải thích hiện tượng hư hỏng do ngắn mạch và điện trở nhỏ bất thường
• Giải thích hiện tượng hư hỏng do thiết bị
Chương 11 — Thiết bị chẩn đoán
• Chức năng & hoạt động đồng hồ đo điện dạng số (Digital Volt Ohm Meter - DVOM)
• Công dụng của đèn thử và dây nối
Bảng giải thích thuật ngữ viết tắt
• Giải thích các thuật ngữ và các từ viết tắt trong giáo trình này
Trang 91 – GIỚI THIỆU TC090-05-01S
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG TÀI LIỆU
Học viên nên tuân theo thứ tự các chương từ 1 ~ 11, thứ tự này đã được sắp xếp từ trước nhằm dẫn dắt, hướng dẫn học viên một cách hiệu quả nhất Tự học là một quá trình cần có thời gian vì vậy học viên không cần phải cố gắng đọc hết toàn bộ tài liệu trong 1 lần Nếu
biêt cách chia tách hợp lý giữa đọc lý thuyết & làm bài tập trong giáo trình sẽ giúp học viên ghi nhớ lâu hơn và có hiệu quả hơn
Mục tiêu từng chương
Mỗi một chương trong giáo trình này đều bắt đầu với phần giới thiệu ‘Mục tiêu của chương’ Học viên cần đọc nội dung này để biết trọng tâm chương học muốn nêu bật vấn đề gì Sau khi kết thúc chương, học viên nên xem lại nội dung này một lần nữa để chắc chắn rằng
mình đã hiểu rõ hết các mục tiêu Đó là một cách hiệu quả để kiểm chứng kiến thức, giúp học viên tự tin và không đi chệch hướng
Nội dung & Hình ảnh minh họa
Trong mỗi chương tài liệu gồm có: phần chữ (nội dung giải thích) và phần hình ảnh minh họa nhằm giúp học viên hiểu được một cách nhanh nhất Học viên cần đọc kỹ nội dung và hiểu hình ảnh minh họa
Câu hỏi & Bài tập
Cuối mỗi chương học trong tài liệu này đề có phần câu hỏi & bài tập nhằm kiểm tra mức độ hiểu của học viên sau khi kết thúc mỗi chương học Hãy cố gắng trả lời các câu hỏi này và kiểm chứng lại với phần đáp án
Nếu học viên cảm thấy hoài nghi về câu trả lời, hãy đọc lại phần lý thuyến Điều quan
trọng là học viên phải chắc chắn hiểu hết các vấn đề mà tài liệu muốn truyền đạt
trước khi tiếp tục sang chương học tiếp theo
Trang 102 – ĐIỆN LÀ GÌ? TC090-05-01S
Chương này giải thích những định luật cơ bản về điện
MỤC TIÊU
Sau khi kết thúc chương, học viên có thể:
• Mô tả cấu trúc của nguyên tử
• Giải thích nguyên lý hoạt động của chất dẫn điện và chất cách điện
• Giải thích sự chênh lệch về điện thế sẽ sinh ra điện áp
• Giải thích mối liên hệ giữa điện áp và dòng điện
• Mô tả sự ảnh hưởng của điện trở đối với dòng điện
• Ảnh hưởng của nhiệt độ, kích thước đối với điện trở (chất dẫn điện)
NGUYÊN TỬ
Dòng điện là dòng chuyển động của các electrons bên trong chất dẫn điện Để có thể hiểu
rõ hơn về câu trên chúng ta cần phải hiểu về cấu trúc của nguyên tử Tất cả các dạng vật chất xung quanh chúng ta: chất rắn, chất lỏng và chất khí đều được tạo thành từ các
nguyên tử
Cấu tạo nguyên tử bao gồm: hạt protons mang điện tích dương, hạt neutrons (không mang điện), và hạt electrons mang điện tích âm
Trang 11Các hạt mang điện tích khác nhau sẽ hút lẫn nhau Hạt electrons quay xung quanh hạt nhân theo một quỹ đạo vì nó mang điện tích âm và bị hút bởi hạt nhân mang điện tích dương Một ví dụ tương tự là khi để gần 2 nam châm
sẽ phát sinh lực đẩy (nếu cùng cực) & lực hút (nếu khác cực) (Hình 2-2)
Electron
Hạt Electron
Khác cực hút nhau
Cùng cực đẩy nhau
Trang 122 – ĐIỆN LÀ GÌ? TC090-05-01S
Các hạt electrons ở lớp ngoài cùng được gọi là các electrons “tự do” Vì
nó nằm cách xa hạt nhân nhất nên mối liên kết giữa nó và hạt nhân lúc
này yếu đi, làm nó dễ dàng tách ra khỏi nguyên tử khi có điều kiện thích
hợp Trong chất dẫn điện các electrons có thể dễ dàng di chuyển từ
nguyên tử này sang nguyên tử khác Khi electrons di chuyển như vậy
sinh ra dòng điện (hình 2-3)
Một nguyên tử khi bị mất đi electron gọi là ion dương, ngược lại là ion âm
Các ion luôn có xu hướng cân bằng về điện nên ion dương sẽ muốn nhận
thêm electrons và ngược lại
Các lực hút & đẩy sẽ tồn tại khi các ion cho và nhận electron, các lực này
sẽ tạo nên điện áp Khi Electrons di chuyển từ nguyên tử này sang
nguyên tử khác, khi đó dòng điện được sinh ra Dòng điện di chuyển
trong một vật liệu dễ hay khó được gọi là điện trở (có thể xem như là
mức độ cản trở dòng điện)
CHẤT DẪN ĐIỆN VÀ CHẤT CÁCH ĐIỆN
Như đã nói ở trên dòng điện chỉ sinh ra khi các electrons “tự do” dịch
chuyển, vật liệu có nhiều electrons “tự do” gọi chất dẫn điện Ngược lại thì
bên trong chất cách điện có rất ít electrons “tự do” Vì thế chất cách điện
không dẫn được điện
HÌNH 2-3
Electrons di chuyển giữa các nguyên tử sinh
ra dòng điện
FREE ELECTRON
(ELECTRONS)
NEGATIVE
CHARGE
ATOMS IN CONDUCTOR
POSITIVE CHARGE
FREE ELECTRON NUCLEUS
Trang 132 – ĐIỆN LÀ GÌ? TC090-05-01S
Chất dẫn điện
Đồng là chất dẫn điện được dùng phổ biến nhất trên ô tô và thường được dùng làm dây điện trên ô tô Đồng được sử dụng vì do nó có những tính chất sau: bền, không quá đắt, điện trở nhỏ Một số chất dẫn điện (sắp theo thứ tự dẫn điện tốt nhất, từ trên xuống):
Trang 142 – ĐIỆN LÀ GÌ? TC090-05-01S
ĐIỆN ÁP
Điện áp có thể hiểu là “lực đẩy” làm cho dòng điện chạy trong một mạch
điện “Lực đẩy” này có được do có sự chênh lệch về “điện thế” giữa 2
nguyên tử (cụ thể là nguyên tử mang điện điện dương và nguyên tử
mang điện âm)
Đơn vị của điện áp là vôn (viết tắt là V) Hầu hết các hệ thống điện trên ô
tô có nguồn cung cấp là từ bình ắc quy hoặc máy phát điện có điện áp 12V
Những xe thế hệ cũ đôi khi dùng hệ thống điện 6V và xe tải là hệ thống
điện 24V
Hình 2-4 có thể hiểu sự chênh lệch điện thế cũng giống như sự chênh lệch
về độ cao của cột chất lỏng Hãy tưởng tượng nếu cột chất lỏng không có
độ cao thì sẽ không có áp lực đẩy nước chảy ra ngoài Phần đỉnh cột chất
lỏng đại diện cho 12V, phần đáy 0V (có sự chênh lệch về điện thế)
Nếu dùng đồng hồ đo điện để đo điện áp ở cọc dương bình ắc quy sẽ có
kết quả là 12V và cọc âm là 0V Sự chênh lệch này giúp phát sinh dòng
điện trong mạch
Dòng điện chỉ có thể xuất hiện khi có sự chênh lệch về điện thế và mạch
điện lúc này phải là một mạch kín
HÌNH 2-4 Điện
áp xuất hiện do
có sự chênh lệch về điện thế giữa cực âm và cực dương bình
ắc quy.
Trang 15Dòng nước chảy ra khỏi tháp là ví dụ minh họa cho dòng điện trong mạch
Nhắc lại là điện áp là sự chênh lệch điện thế giữa cực dương và cực âm ắc quy, và dòng điện là dòng dịch chuyển của các hạt mang điện (electrons) Hình 2-5 mô phỏng cho ta thấy dòng nước chỉ chảy ra khỏi tháp nước khi
có một áp lực đè lên nó, áp lực này chính là sự chênh lệch độ cao giữa đỉnh tháp và đáy tháp
ĐIỆN TRỞ
Điện trở đại diện cho tính cản trở dòng điện trong một mạch, hay dòng điện chạy qua một chi tiết / thiết bị nào đó Tất cả các mạch điện đều có điện trở tồn tại trong nó Tất cả các chất dẫn điện như: đồng, bạc, vàng đều có điện trở Đơn vị dòng điện là ohms (ký hiệu Ω)
Nói như vậy không có nghĩa điện trở lúc nào cũng mang nghĩa có hại Ví dụ
là bóng đèn trong một mạch (bóng đèn được xem là tải tiêu thụ), dây tóc bóng đèn được làm từ vật liệu có điện trở cao khi cho dòng điện đi qua điện năng bị cản trở chuyển thành nhiệt năng nung nóng dây tóc bóng đèn và giúp cho bóng đèn phát sáng
Trang 162 – ĐIỆN LÀ GÌ? TC090-05-01S
Tuy nhiên khi điện trở lớn (tăng) bất thường sẽ làm giảm dòng điện trong
mạch điều đó làm cho tải tiêu thụ hoạt động bất thường hoặc không hoạt
động do dòng điện không còn đủ lớn để cung cấp Điện trở càng tăng thì
dòng điện sẽ càng giảm và ngược lại Hình 2-6 minh họa điện trở như một
đoạn thắt cổ chai làm giảm dòng chảy của nước (tương đương với dòng
điện bị giảm)
Một ví dụ điển hình cho việc điện trở trong mạch tăng đột ngột đó là hiện
tượng GỈ SÉT CÁC GIẮC ĐIỆN Đối với một chất dẫn điện thông thường
(dây điện) có 3 yếu tố ảnh hưởng đến điện trở là: nhiệt độ, chiều dài và
đường kính của dây điện
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐIỆN TRỞ
Nhiệt độ
Nhiệt độ có ảnh hưởng khác nhau đối với từng loại vật liệu khác nhau Ví
dụ: đối với đồng và thép thì điện trở của các vật liệu này sẽ tăng khi nhiệt
độ tăng (tỉ lệ thuận) Chi tiết hơn là khi nhiệt độ các vật liệu này tăng sẽ làm
cho các electrons tự do (lớp ngoài cùng) liên kết mạnh hơn với quỹ đạo
của chúng dẫn đến các electrons này khó tách ra khỏi nguyên tử
HÌNH 2-6 Điện trở cản trở dòng điện trong mạch điện
Trang 172 – ĐIỆN LÀ GÌ? TC090-05-01S
Kích thước (đường kính)
Yếu tố thứ hai ảnh hưởng đến điện trở đó là kích thước của chất dẫn điện Hãy tưởng
tượng đơn giản là khi chất dẫn điện có kích thước bề mặt lớn hơn thì cùng một lúc sẽ có nhiều electrons tự do chạy qua hơn và ngược lại Từ đó suy ra được là khi dây điện có kích thước (đường kính) nhỏ thì có điện trở lớn và dây điện có kích thước (đường kính) lớn sẽ có điện trở nhỏ
Trang 182 – ĐIỆN LÀ GÌ? TC090-05-01S
BÀI TẬP 1
Xác định xem các phát biểu bên dưới ĐÚNG hay SAI
1 Điện tích dương sẽ hút một điện tích dương khác
2 Các electrons ở lớp ngoài cùng của một nguyên tử là các electrons tự do
3 Hạt neutron không mang điện
4 Hạt nhân nguyên tử chứa hạt protons và hạt electrons
5 Electrons tự do có thể di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác
Điền vào chỗ trống còn thiếu trong câu sao cho thành một phát biểu đúng
6 Đồng là chất dẫn điện được dùng phổ biến trên ô tô vì nó có điện trở nhỏ đối với
_ _
7 Chất cách điện là chất có tính _ dòng dịch của các electrons
8 Đơn vị của dòng điện là _
9 Khi có thì khi đó sẽ sinh ra dòng điện
10 Điều kiện để có một dòng điện tồn tại trong mạch điện thì cần phải có
_ và mạch điện phải _
11 Đơn vị đo điện trở là _
12 Liệt kê 3 yếu tố ảnh hưởng đến điện trở là: 1 _,
2. và 3. _
Trang 193 – ĐIỆN Ô TÔ TC090-05-01S
Chương này mô tả chức năng của các thiết bị điện, giải thích mạch kín & mạch hở và hiện tượng ngắn mạch
MỤC TIÊU
Sau khi kết thúc chương, học viên có thể:
• Nhận biết các thiết bị cơ bản trong một mạch điện:
Hệ thống điện trên ô tô không chỉ có một hoặc hai mạch mà là rất nhiều mạch Trong số đó
có những mạch đơn giản, mạch phức tạp nhưng tất cả các mạch này đều có điểm chung nhất của một mạch điện là: các thiết bị bên trong mạch + cách mắc (nối dây) các thiết bị này như thế nào
Một số các thiết bị cơ bản cần có của một mạch điện trên ô tô gồm:
• Nguồn cung cấp (bình điện hoặc máy phát điện)
• Thiết bị bảo vệ (cầu chì hoặc cầu dao)
• Thiết bị điều khiển (công tắc hoặc rơ-le)
• Tải tiêu thụ (bóng đèn hoặc mô-tơ)
• Chất dẫn điện (dây điện hoặc dây cáp)
• Nối mát (trực tiếp vào thân xe hoặc dây cáp nối đến cọc âm ắc quy)
Trang 20Nguồn cung cấp
Nguồn cung cấp trong một mạch điện có thể hiểu là nguồn tạo ra hiệu điện thế Trên ô tô nguồn cung cấp chính là ắc quy và máy phát
Thiết bị bảo vệ
Trong một vài trường hợp dòng điện trong mạch sẽ tăng lên đột ngột và
có cường độ rất lớn làm cho dây dẫn bị nung nóng dẫn đến cháy, đứt (vì mỗi một dây dẫn điện có đường kính khác nhau và chúng chỉ có thể chịu được một cường độ dòng điện nhất định, nếu cường độ dòng điện vượt quá ngưỡng này sẽ sinh ra cháy và đứt dây)
Trang 213 – ĐIỆN Ô TÔ TC090-05-01S
Để ngăn chặn hư hỏng trong mạch cần có một thiết bị bảo vệ mạch điện,
đó là cầu chì hoặc cầu dao (Hình 3-2)
Thiết bị điều khiển
Thiết bị điều khiển chính là công tắc Khi công tắc ở trạng thái đóng (mạch
điện là một mạch kín) lúc này đủ điều kiện để dòng điện có thể tồn tại
trong mạch, ngược lại khi công tắc ở trạng thái ngắt (mạch điện là một
mạch hở) dòng điện không thể tồn tại trong mạch và mạch điện không
hoạt động
Hình 3-3 ví dụ một mạch điện đơn giản: công tắc được mắc nối tiếp với
bóng đèn, không cần biết vị trí của công tắc ở đâu nhưng bất kỳ khi nào
công tắc ở trạng thái ngắt thì mạch điện bị hở và không còn dòng điện để
cung cấp cho bóng đèn
HÌNH 3-2 Cầu chì bảo vệ mạch điện trong trường hợp dòng điện quá lớn
HÌNH 3-3 Công tắc điều khiển dòng điện trong mạch
Trang 22Nối mát
Nối mát ở đây hiểu là phần đoạn mạch nối với cực âm ắc quy Hình 3-4
ví dụ một mạch đơn giản gồm: ắc quy (nguồn), công tắc, và bóng đèn (tải) Đoạn mạch từ cực dương ắc quy đến bóng đèn là phần đoạn mạch nối với dương nguồn, phần đoạn mạch sau bóng đèn đến cực âm ắc quy là phần nối mát Phần đoạn mạch nối mát luôn có điện thế thấp
nhất và nối với cực âm ắc quy
Không phải tất cả các mạch điện trên ô tô đều bắt buộc phải có một dây nối trực tiếp với cực âm ắc quy Thông thường cực âm ắc quy sẽ được nối trực tiếp với khung xe (sắt xi), các mạch điện cũng sẽ được nối với khung xe (vậy khung xe là vật gián tiếp để các mạch điều khiển có thể nối với cực âm ắc quy mà không cần dây dẫn trực tiếp)
12 VOLTS
12 VOLTS
Trang 233 – ĐIỆN Ô TÔ TC090-05-01S
Tải tiêu thụ
Tải tiêu thụ biến đổi năng lượng của dòng điện thành các dạng năng lượng
khác như là: nhiệt năng, quang năng (phát ra ánh sáng) hoặc động năng
(chuyển động) Ví dụ: hệ thống xông kính (nhiệt năng), bóng đèn (quang
năng), mô-tơ (động năng) Hình 3-5 tải tiêu thụ ở đây là bóng đèn pha
MẠCH HỞ
Mạch hở chính là mạch không tạo được một vòng khép kín: nguồn cung
cấp -> công tắc -> tải tiêu thụ -> nối mát Khi mạch hở sẽ không tồn tại
dòng điện Hình 3-6 là mạch hở ở vị trí công tắc điều khiển (ở vị trí ngắt)
Công tắc là thiết bị điều khiển làm hở mạch hoặc đóng kín mạch để có
dòng điện, lúc này ta hiểu mạch hở được điều khiển theo mong muốn
bằng công tắc Hình 3-7 ví dụ vài trường hợp mạch hở không mong muốn
HÌNH 3-5 Tải tiêu thụ biến đổi điện năng thành quang năng (bóng đèn được cấp điện phát ra ánh sáng).
HÌNH 3-6 Dòng điện sẽ không tồn tại trong một mạch điện
bị hở
Trang 253 – ĐIỆN Ô TÔ TC090-05-01S
NGẮN MẠCH (CHẠM MÁT)
Hiện tượng khi phần đoạn mạch từ cực dương ắc quy đến tải tiêu thụ bị
nối với mát một cách không mong muốn gọi là ngắn mạch (chạm mát) sau
đây sẽ gọi chung là chạm mát
Khi chạm mát xảy ra thì đoạn mạch kín lúc này sẽ bị thu hẹp: cực dương
ắc quy -> điểm chạm mát -> cực âm ắc quy (không còn đi qua bóng đèn)
Khi đoạn mạch không có bóng đèn (tải tiêu thụ) thì điện trở của đoạn
mạch là rất nhỏ và dòng điện trong mạch lúc này là rất lớn Như đã nói ở
trên để bảo vệ toàn bộ mạch điện thì khi dòng điện trong mạch quá lớn sẽ
làm đứt cầu chì gây hở mạch và ngắt dòng điện trong mạch Hình 3-9 ví
dụ điểm chạm mát ở sau cầu chì và trước công tắc, bóng đèn Khi chạm
mát dòng điện tăng cao làm đứt cầu chì
NGẮN MẠCH (CHẠM DƯƠNG NGUỒN)
Khi nói đến ngắn mạch có nghĩa là đang nói đến sự kết nối không mong
muốn (trong mạch điện nó mang ý nghĩa có hại) Hình 3-10 cũng mô tả
hiện tượng ngắn mạch nhưng điểm khác là ngắn mạch chạm dương
nguồn, sau đây sẽ gọi là chạm nguồn Lúc này bóng đèn sẽ luôn luôn
sáng bất kể công tắc đang ở vị trí đóng hay ngắt
HÌNH 3-9 Chạm mát ở phần đoạn mạch trước bóng đèn
HÌNH 3-10 Ngắn mạch ở công tắc làm thành mạch kín và nối với cực dương ắc quy, làm bóng đèn luôn sáng bất kể công tắc
ở vị trí đóng hay ngắt
Trang 263 – ĐIỆN Ô TÔ TC090-05-01S
BÀI TẬP 2
Cột bên trái liệt kê tên các thiết bị trong mạch điện, cột bên phải mô tả chức năng của các thiết bị này Chọn đáp án tương ứng giữa tên & chức năng
1 Cầu chì A Là đoạn mạch từ sau tải đến cực âm ắc quy
2 Tải tiêu thụ B Bảo vệ mạch điện khi dòng điện quá cao
3 Nối mát C Cho phép tắt / mở dòng điện theo mong
muốn tại một điểm nào đó trong mạch điện
4 Công tắc D Cung cấp điện áp cho mạch điện
5 Nguồn cung cấp E Biến đổi điện năng thành nhiệt, ánh sáng và
chuyển động
Xác định xem các phát biểu bên dưới ĐÚNG hay SAI
6 Tất cả các mạch điện trên ô tô đều có một dây dẫn riêng nối với cực âm ắc quy
7 Tải tiêu thụ sẽ hoạt động khi mạch điện được nối từ: cực dương ắc quy (nguồn cung cấp) -> tải tiêu thụ -> cực âm ắc quy (nối mát)
8 Dòng điện luôn có xu hướng chạy trong đoạn mạch có điện trở nhỏ
9 Chạm mát là hiện tượng dòng điện từ cực dương ắc quy đến trực tiếp tải tiêu thụ không qua công tắc
10 Chạm nguồn là hiện tượng dòng điện có xu hướng không đi qua tải tiêu thụ
Trang 274 – CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN TC090-05-01S
Chương này giới thiệu 3 loại mạch điện dùng trên ô tô So sánh 2 vị trí của
công tắc trong mạch điện
MỤC TIÊU
Sau khi kết thúc chương, học viên có thể:
• Phân biệt mạch nối tiếp, mạch song song và mạch kết hợp
• Phân biệt mạch điện có công tắc nối mát và mạch điện có tải nối mát
MẠCH NỐI TIẾP
Mạch nối tiếp là mạch có các tải tiêu thụ mắc liên tục với nhau hình 4-1
Mỗi một tải tiêu thụ đều có điện trở riêng của nó Nếu trong mạch nối tiếp
có càng nhiều tải tiêu thụ thì tổng điện trở của mạch sẽ tăng lên, cường độ
dòng điện trong mạch sẽ giảm xuống
Trong mạch mắc nối tiếp điện áp được chia cho mỗi tải trong mạch Dây
dẫn hoặc giắc điện có điện trở cao đều được xem là một tải tiêu thụ
(không mong muốn) và điều này làm điện áp cấp cho tải tiêu thụ (mong
muốn, ví dụ như bóng đèn, mô-tơ) không còn đủ để tải làm việc
Thêm điện trở trong mạch đồng nghĩa với việc làm cho điện áp cung cấp
cho tải bị giảm đi Áp dụng điều này vào thực tế trên ô tô: tăng hay giảm
điện trở trong mạch điều khiển để làm thay đổi độ sáng đèn táp lô
HÌNH 4-1 Mạch nối tiếp là mạch
có tải tiêu thụ mắc liên tục nhau
Trang 28Hình 4-3 cho thấy nếu một trong hai nhánh của mạch song song bị hở mạch thì nhánh còn lại vẫn hoạt động bình thường (vì mỗi nhánh là một mạch riêng biệt, vẫn thỏa đủ điều kiện là một mạch kín)
Trang 294 – CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN TC090-05-01S
Tổng điện trở của mạch song song nhỏ hơn điện trở của từng nhánh
Cường độ dòng điện sẽ tăng nếu số nhánh của mạch song song tăng lên
(số nhánh tăng khi mắc thêm tải tiêu thụ) Điều này cho thấy giá trị tổng
điện trở, cường độ dòng điện trong mạch song song trái ngược hoàn toàn
với mạch mắc nối tiếp
MẠCH KẾT HỢP (SONG SONG + NỐI TIẾP)
Mạch kết hợp đơn giản là mạch có cách mắc vừa song song và vừa nối
tiếp (xem hình 4-4)
Trong mạch kết hợp, phần đoạn mạch nối tiếp có vai trò quan trọng Công
tắc điều khiển thường được bố trí nằm trên phần đoạn mạch mắc nối tiếp
Khi công tắc được đóng / ngắt thì có thể điều khiển toàn bộ mạch điện
phía sau
Tổng điện trở mạch kết hợp = điện trở phần đoạn mạch nối tiếp + điện trở
phần đoạn mạch song song
Điện trở phần đoạn mạch song song nhỏ hơn điện trở từng mạch nhánh
Cường độ dòng điện trong đoạn mạch mắc nối tiếp lớn hơn trong đoạn
mạch song song
Mỗi nhánh đoạn mạch song song có giá trị cường độ dòng điện khác
nhau
HÌNH 4-4 Mạch kết hợp có cách mắc bao gồm cả song song và nối tiếp
Trang 30CÔNG TẮC BỐ TRÍ Ở ĐOẠN MẠCH NỐI MÁT
Hình 4-5 minh họa mạch có công tắc được bố trí ở phần đoạn mạch nối mát Lúc này tải tiêu thụ được nối trực tiếp với cực dương ắc quy và luôn
có điện chờ Khi công tắc ngắt -> mạch hở -> dòng điện không tồn tại -> bóng đèn không sáng Khi công tắc đóng -> mạch kín -> dòng điện chạy trong mạch -> bóng đèn sáng
TẢI TIÊU THỤ BỐ TRÍ Ở ĐOẠN MẠCH NỐI MÁT
Ngược lại với ý trên, hình 4-6 minh họa đoạn mạch bố trí công tắc ở giữa
ắc quy (nguồn) và tải tiêu thụ, lúc này điện chờ luôn có ở công tắc Công tắc ngắt -> mạch hở -> bóng đèn không sáng Công tắc đóng -> mạch kín -> bóng đèn sáng
Trang 312
Nối tiếp Song song Kết hợp
3
Nối tiếp Song song Kết hợp
Chọn loại mạch thích hợp cho những hình minh họa dưới đây:
4
Công tắc nối mát
= VOLTAGE
Trang 325 – HOẠT ĐỘNG TRONG MẠCH ĐIỆN TC090-05-01S
Chương này giới thiệu những hoạt động cơ bản trong mạch điện và những phương pháp
đo kiểm chẩn đoán hư hỏng thông thường
MỤC TIÊU
Sau khi kết thúc chương, học viên có thể:
• Giải thích về điện áp rơi
• Dự đoán điện áp rơi tại các điểm trong mạch nối tiếp & mạch song song
• Giải thích định luật Kirchoff
• Tính toán dòng điện trong mạch nối tiếp & mạch song song
• Tính toán điện trở trong mạch nối tiếp & mạch song song
ĐIỆN ÁP RƠI
Các thiết bị hoặc tải tiêu thụ trong một mạch (kín) cần một lượng điện áp để hoạt động Lượng điện áp này có thể xem là năng lượng cần được cung cấp cho các thiết bị hoặc tải tiêu thụ và được gọi là điện áp rơi
Điện áp rơi được tải tiêu thụ sử dụng để chuyển thành các dạng năng lượng khác Ví dụ: trong một mạch kín có 1 bóng đèn (tải tiêu thụ), khi dòng điện xuất hiện trong mạch tức là
có điện áp rơi trên bóng đèn làm bóng đèn sáng (năng lượng điện được bóng đèn sử dụng chuyển hóa thành nhiệt năng) Nếu có thêm 1 bóng đèn được mắc nối tiếp vào mạch thì lúc này điện áp rơi sẽ xuất hiện trên hai bóng đèn theo tỉ lệ
Tải tiêu thụ có điện trở càng lớn thì điện áp rơi trên tải đó càng lớn Tổng điện áp rơi trên các tải trong một mạch nối tiếp = điện áp của nguồn cung cấp
Điện áp rơi cũng đại diện cho sự bất thường trong mạch điện, cụ thể như sau: đôi khi dây dẫn, giắc điện, công tắc bị gỉ sét và tại các điểm gỉ sét này có điện trở rất lớn Ắc quy mục đích là cung cấp đủ điện áp cho tải để hoạt động, tuy nhiên điện áp lúc này rơi hầu hết trên các điểm gỉ sét (tải phát sinh không mong muốn) và làm điện áp rơi trên tải không đủ khiến tải không hoạt động / hoạt động bất thường
Ghi nhớ: điện áp đo được ở đoạn mạch sau tải tiêu thụ cuối cùng (nối mát) luôn luôn gần bằng 0 (nhỏ hơn 0.1 vôn)
Trang 335 – HOẠT ĐỘNG TRONG MẠCH ĐIỆN TC090-05-01S
HÌNH 5-1 Trong
mạch nối tiếp thì
điện áp rơi trên
mỗi tải bằng với
ĐIỆN ÁP TRONG MẠCH NỐI TIẾP
Điện áp rơi trên các tải trong đoạn mạch mắc nối tiếp là tỉ lệ với nhau (điều kiện là các tải có cùng giá trị điện trở) Càng nhiều tải mắc nối tiếp thì điện
áp rơi trên mỗi tải càng giảm (ví dụ: nếu càng có nhiều bóng đèn trong một mạch nối tiếp sẽ thấy độ sáng của các bóng đèn càng giảm Vì khi đó điện
áp rơi trên mỗi bóng đèn nhỏ hơn so với khi có ít bóng đèn)
Trường hợp nếu chỉ có 1 tải trong mạch thì tải sử dụng hết điện áp từ nguồn cung cấp (nếu đo điện áp rơi sẽ thấy phía trước tải = 12 vôn, sau tải
= 0 vôn => như vậy điện áp rơi trên tải là 12 vôn)
Hình 5-1 ví dụ trường hợp trong mạch có 2 tải mắc nối tiếp Nếu đo sẽ thấy: điểm trước tải thứ nhất là 12 vôn, điểm giữa tải thứ nhất và tải thứ hai là 6 vôn, điểm sau tải thứ hai là 0 vôn Như vậy mỗi tải trong mạch đã
sử dụng hết 6 vôn hoặc có thể nói là điện áp rơi trên mỗi tải là 6 vôn Tổng điện áp rơi trên mỗi tải = điện áp nguồn cung cấp 12V (6V + 6V = 12V)
Nếu tải được mắc thêm vào mạch thì điện áp rơi trên mỗi tải sẽ giảm và cường độ dòng điện lúc này cũng giảm theo
Hình 5-2 cho thấy khi công tắc ở vị trí ngắt điện áp vẫn tồn tại ở đầu công tắc nhưng lúc này do mạch bị hở nên không có dòng điện chạy trong mạch
và cũng không có điện áp rơi trên các tải
= VOLTAGE
Trang 345 – HOẠT ĐỘNG TRONG MẠCH ĐIỆN TC090-05-01S
ĐIỆN ÁP TRONG MẠCH SONG SONG
Trong mạch mắc song song điện áp trên mỗi nhánh mạch điện bằng với
điện áp nguồn cung cấp Khi tăng số nhánh trong mạch điện không làm
giảm điện áp cung cấp cho mỗi mạch (có thể hiểu mỗi nhánh trong mạch
song song chính là một mạch nối tiếp riêng rẽ)
Hầu hết các mạch điện trên ô tô đều mắc song song cũng chính vì đặc
điểm này Bất kỳ một nhánh nào có điện trở lớn đều không ảnh hưởng
đến các nhánh khác do điện áp đến mỗi nhánh không thay đổi
Ngược lại hoàn toàn với mạch nối tiếp, tổng điện áp rơi trong mạch song
song = tổng điện áp rơi trên mỗi nhánh của mạch Hình 5-3 là một ví dụ
minh họa, điện áp rơi trên mỗi nhánh là 12 vôn => tổng điện áp rơi của
mạch lúc này = 24 vôn (12V + 12V = 24V)
HÌNH 5-2 Dòng điện không tồn tại khi không có điện áp nhưng điện áp vẫn tồn tại khi không có dòng điện
HÌNH 5-3 Trong mạch song song tổng điện áp rơi bằng tổng điện
áp rơi trên mỗi nhánh của mạch
= VOLTAGE
= VOLTAGE
Trang 355 – HOẠT ĐỘNG TRONG MẠCH ĐIỆN TC090-05-01S
DÒNG ĐIỆN VÀ ĐỊNH LUẬT KIRCHOFF
Khác với điện thế, dòng điện trong mạch nối tiếp có cường độ bằng nhau tại mọi điểm Định luật Kirchoff: cường độ dòng điện trong mạch nối tiếp có
độ lớn bằng nhau tại mỗi điểm trong mạch (ví dụ hình 5-4)
DÒNG ĐIỆN TRONG MẠCH NỐI TIẾP
Trong mạch nối tiếp, nếu bị hở ở bất cứ điểm nào thì mạch cũng không còn là một mạch kín làm cho dòng điện không thể tồn tại
Cường độ dòng điện trong mạch phụ thuộc vào hai yếu tố: độ lớn (điện áp) của nguồn cung cấp và tổng điện trở của mạch Trong mạch nối tiếp, càng nhiều tải tiêu thụ tức là càng nhiều điện trở (điện trở tổng của mạch tăng lên) làm cho cường độ dòng điện trong mạch giảm đi
Điểm khác nhau giữa hình 5-4 và hình 5-5 là có thêm 1 tải tiêu thụ trong mạch nối tiếp Hình 5-4 cường độ dòng điện là 4A (với 1 tải tiêu thụ) hình 5-5 (với 2 tải tiêu thụ) cường độ dòng điện trong mạch khi này bị giảm xuống còn 2A
Trang 365 – HOẠT ĐỘNG TRONG MẠCH ĐIỆN TC090-05-01S
DÒNG ĐIỆN TRONG MẠCH SONG SONG
Trong mạch song song, dòng điện trong mỗi nhánh là khác nhau và tùy
thuộc vào điện trở của từng mạch nhánh (tuy nhiên điện áp của từng
mạch nhánh là không thay đổi như đã nói ở phần trước)
Hình 5-6 cho thấy: cường độ dòng điện ở mỗi mạch nhánh là khác nhau
và phụ thuộc vào điện trở của mỗi nhánh (nhánh trên có điện trở nhở hơn
do chỉ có 1 tải) Tổng cường độ dòng điện của mỗi mạch nhánh bằng với
cường độ dòng điện tổng của mạch (6A = 4A + 2A)
Trong mạch song song nếu số nhánh trong mạch tăng thì sẽ làm cường
độ dòng điện tăng theo (ngược lại so với mạch nối tiếp)
Đặc điểm này giải thích lý do vì sao khi trên xe lắp thêm các thiết bị không
rõ nguồn gốc ngoài thị trường (không chính hãng) sẽ dễ làm cho cường
độ dòng điện tăng lên quá cao và đứt cầu chì
HÌNH 5-6 Cường
độ dòng điện trong mạch song song bằng tổng cường độ dòng điện trong mỗi mạch nhánh
= VOLTAGE/CURRENT
= CURRENT
Trang 375 – HOẠT ĐỘNG TRONG MẠCH ĐIỆN TC090-05-01S
ĐIỆN TRỞ MẠCH NỐI TIẾP
Điện trở mạch nối tiếp = tổng điện trở các tải tiêu thụ Hình 5-7 cho thấy điện trở mạch nối tiếp = 18 ohms
(tổng điện trở các tải tiêu thụ: 10 + 8)
Hình 5-8 ví dụ trường hợp hư hỏng hay gặp mạch điện ô tô đó là gỉ sét trong một đoạn mạch Gỉ sét được xem như là một tải tiêu thụ không mong muốn làm tăng điện trở của mạch nối tiếp đồng thời làm giảm cường độ dòng điện trong mạch -> độ sáng bóng đèn giảm xuống
Trang 385 – HOẠT ĐỘNG TRONG MẠCH ĐIỆN TC090-05-01S
ĐIỆN TRỞ MẠCH SONG SONG
Khi số nhánh trong mạch song song tăng lên làm cho cường độ dòng điện
tăng lên, đồng thời làm cho điện trở giảm xuống Chi tiết hơn sẽ được giải
thích ở những chương tiếp theo
Một điểm cần ghi nhớ về đặc điểm điện trở mạch song song là: tổng điện
trở của mạch song song luôn luôn nhỏ hơn điện trở của nhánh có điện trở
nhỏ nhất Hình 5-9 ví dụ mạch có hai nhánh, trong đó nhánh có điện trở
nhỏ nhất là 6 ohms Theo phát biểu ở trên thì tổng điện trở của mạch phải
nhỏ hơn 6 ohms và theo tính toán thì tổng điện trở của mạch là 4 ohms
Cách tính điện trở trong mạch song song như bên dưới:
12V ÷ 6 = 2 amps (cường độ dòng điện trên nhánh 1)
12V ÷ 12 = 1 amp (cường độ dòng điện trên nhánh 2)
= 3 amps (tổng cường độ dòng điện trong mạch)
12V ÷ 3A = 4 (tổng điện trở trong mạch)
HÌNH 5-9 Điện trở mạch song song được tính bằng cách lấy điện áp nguồn cung cấp chia cho cường độ dòng điện tổng trong mạch
12 V
Trang 395 – HOẠT ĐỘNG TRONG MẠCH ĐIỆN TC090-05-01S
BÀI TẬP 4
Nhìn vào sơ đồ bên dưới và trả lời các câu hỏi sau:
1 Hãy cho biết điện áp tại điểm A? _
2 Hãy cho biết điện áp tại điểm B? _
3 Cường độ dòng điện tại điểm C đo được là 3 amps thì tại điểm D sẽ làm bao nhiêu?
4 Điện áp tại điểm E thường nằm trong khoảng từ _ vôn đến _ vôn
5 Điện áp rơi trên tải (bóng đèn) là bao nhiêu? _ vôn
Nhìn vào sơ đồ bên dưới và trả lời các câu hỏi sau:
6 Hãy cho biết điện áp tại điểm A? _
7 Hãy cho biết điện áp tại điểm D? _
8 Cường độ dòng điện tại điểm C đo được là 6 amps, và cường độ dòng điện tại điểm
D đo được là 4 amps, cường độ dòng điện tại điểm F là bao nhiêu? _
9 Điện áp tại điểm G thường nằm trong khoảng từ _ vôn đến _ vôn
10 Điện áp rơi trên mạch là bao nhiêu? _ vôn
Trang 405 – HOẠT ĐỘNG TRONG MẠCH ĐIỆN TC090-05-01S
Các phát biểu bên dưới là đúng hay sai
11 Trong mạch song song điện trở cao hay thấp ở một nhánh làm ảnh hưởng đến toàn bộ mạch điện
12 Gỉ sét là nguyên nhân làm phát sinh các tải tiêu thụ không mong muốn
13 Trong mạch nối tiếp, nếu thêm tải tiêu thụ sẽ làm cho cường độ dòng điện giảm và điện
áp cấp cho từng tải giảm theo
14 Trong mạch nối tiếp từng tải tiêu thụ được nối trực tiếp với mát
15 Trong mạch nối tiếp (mạch phải kín) cường độ dòng điện tại mọi điểm trong mạch đều bằng nhau