CHƯƠNG 4 bộ điều CHỈNH điện TRÊN ô tô

Vậy trong hệ thống cung cấp điện cần có bộ điều chỉnh điện để giữ cho điện áp của máy phát và dòng điện của máy phát, phát ra ổn định trong một phạm vi nào đó không vượt quá giá trị quy

CHƯƠNG 4 BỘ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN TRÊN Ô TÔ.

4.1 SỰ CẦN THIẾT PHẢI CÓ BỘ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN

- Tất cả các phụ tải trên Ôtô có hiệu điện thế định mức và dòng điện định mức nên đòi hỏi nguồn cung cấp phải ổn định

- Điện áp của máy phát phụ thuộc vào tốc độ quay của trục khuỷu nên không được ổn định

- Trong quá trình làm việc của ôtô tốc độ quay của trục khuỷu luôn thay đổi bởi nhiều lý do khác nhau:

Chính vì thế làm cho điện áp thay đổi theo:

Trong quá trình làm việc tải của máy phát không đều nhau Tất cả các phụ tải trên Ôtô đều làm việc nên dòng cung cấp phải lớn, có lúc ít tải làm việc Ngoài ra

hệ thống điện trên Ôtô thường xảy ra sự cố như chạm chập

Vậy trong hệ thống cung cấp điện cần có bộ điều chỉnh điện để giữ cho điện

áp của máy phát và dòng điện của máy phát, phát ra ổn định trong một phạm vi nào

đó không vượt quá giá trị quy định Vì vậy bộ điều chỉnh điện là tối cần thiết 4.2 NGUYÊN LÝ CHUNG ĐỂ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG ĐIỆN ÁP

Khi làm việc điện áp máy phát phát ra có giá trị:

Uf =E- IƯ RƯ

Trong đó: IƯ: Dòng máy phát phát ra

RƯ: Tổng trở mạch phần ứng Vì RƯ nhỏ nên IƯ Rư nhỏ vì vậy coi :

UF =E- IƯRƯ = Ke φ.n ( Ke = const).

Ke: Hệ số kết cấu máy phát

n : Tốc độ quay của trục máy phát Phụ thuộc vào tốc

độ quay của động cơ Vì vậy chúng ta không thể điều chỉnh theo ý muốn

φ : Từ thông kích từ của máy phát.

φ = Ikt Wkt / Rkt

Wkt : Số vòng dây của cuộn kích từ ( Wkt = const)

Rkt: Điện trở của cuộn dây kích từ ( Rkt = const ) Ikt: Dòng điện kích từ Là dòng đưa vào cuộn dây kích từ có thể điều chỉnh được

Vì vậy muốn thay đổi điện áp phát ra của máy phát người ta tìm cách thay đổi dòng kích từ Đó chính là nguyên lý chung điều chỉnh tự động điện áp khi Ikt tăng,

φ tăng, thì UF tăng tỷ lệ vì vậy khi UF tăng quá cao, tìm cách giảm Ikt Khi UF thấp,

tìm cách tăng Ikt

4.3 CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN THƯỜNG GẶP

4.3.1 Bộ điều chỉnh điện áp hai rơle hiệu FORD.

a Sơ đồ nguyên lý.

Hình 4.1: Bộ điều chỉnh điện áp hai rơle hiệu FORD

b Cấu tạo.

Bộ điều chỉnh điện áp hai rơle hiệu FORD có cấu tạo gồm có:

- Máy phát điện xoay chiều ba pha

- Bộ chỉnh lưu gồm sáu điốt

- Khoá điện: KĐ

- Cuộn kích từ Wkt

R f0

D4 D5

D1 D2 D3

D6

C

B

1

e

- Một khung từ trên khung từ có hai lõi thép trên mỗi lõi thép có quấn cuộn dây từ hoá WI và Wgt và được bố trí các cặp tiếp điểm K1 và K2’ K2 tiếp điểm thường đóng, K2 K2” tiếp điểm thường mở Trong đó K2”được nối trực tiếp ra mát

- Đèn kiểm tra Đktđược mắc song song với một điện trở 15Ω

c Nguyên lý làm việc

Khi đóng khoá điện( KĐ),máy phát bắt đầu làm việc nhưng còn ở tốc độ thấp

do đó tiếp điểm K1 mở,K2K2’ đóng ,K2K2” mở Lúc này dòng điện kích thích lấy từ nguồn ắc quy đi theo mạch: +Aq->KĐ->(Đkt // 15 Ω)->1->a->b->c->Wgt ->

K2K2-’->e->d->F->Wkt ->mát->-Aq

Lúc này đèn kiểm tra Đkt sáng.CuộnWIcủa rơ le đóng mạch chịu dòng điện chỉnh lưu nửa chu kì ở các diôt có cực âm nối mát: D4, D5, D6

Khi máy phát đã phát ra được điện áp đủ khả năng cung cấp điện ra mạch ngoài thì lực từ hoá của cuộnWIđủ thắng lực lò xo để đóng tiếp diểm K1,lúc này đèn kiểm tra Đkt không sáng nữa, báo hiệu cho biết lúc đó máy phát đã bắt đầu nạp cho ắc quy và cung cấp cho tải.Đèn kiểm tra tắt vì cả hai đầu đều có thế dương,một đầu có thế dương của ắc quy, đầu kia có thế dương của máy phát.Dòng điện từ máy phát cung cấp ra theo mạch:

q Phụ tải Mát

+ (MF) Rf0 Wu M

ắc quy (Mạch điều chỉnh điện áp)

B K1 a b c

Wgt K2K2’ E D F

W kt M (Mạch kích thích ) Khi đạt điện áp định mức,tiếp điểm K2K2’ đóng mở liên tục để duy trì điện áp cố định (Umf =const )

Khi tiếp điểm K2K2’ mở thì dòng kích thích đi trong mạch như sau:

+->B->K1- >a->b->Rf ->d->F->Wkt -> Mát

Nếu điện áp máy phát tiếp tục tăng thì lực từ hoá của cuộn Wgt và cuộn Wu sinh ra mạnh hơn, hút tiếp điểm K2 tách hẳn K2’ và chập vào K2” Lúc này dònh

kích từ đi qua điện trở Rf về mát qua K2” Điện áp máy phát phát ra giảm ngay Điện trở R làm nhiệm vụ như một tụ điện dập tắt tia lửa giữa các tiếp điểm

4.3.2 Bộ điều chỉnh điện bán dẫn có tiếp điểm PP 362.

a Sơ đồ chung của hệ thống.

Hình 4.2: Bộ điều chỉnh điện bán dẫn có tiếp điểm PP 362

1-Rơ le điện áp (PA) 5 - Cọc nối đén công tắc đánh lửa hoặc khoá điện(BZ)

2 - Rơ le bảo vệ(PB) 6 - Cọc (KT) để nối đến cực (KT) của máy phát điện

3 - Điôt cách ly(Đc) 7 - Cọc đấu dây vào vỏ máy(M)

4 - Tranzito(T)

b Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ nguyên lý:

Hình 4.3: Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ nguyên lý của bộ điều chỉnh điện PP 362

c Cấu tạo.

Bộ điều chỉnh điện PP 362 gồm các bộ phận chủ yếu sau :

- Rơ le điều chỉnh điện áp kiểu bán dẫn có tiếp điểm PA

- Rơ le bảo vệ PB

Rơle điều chỉnh điện áp và rơ le bảo vệ đặt trong cùng một hộp có ba cực : cực B(BZ) để nối đến công tắc đánh lửa hoặc khoá điện hoặc cực B máy phát điện, cực KT để nối đến cực KT của máy phát điện và cực M nối mát

Rơ le điều chỉnh điện áp PA có cấu tạo về phần cơ học giống như rơ le điều chỉnh điện áp kiểu cũ Chỉ có một cuộn dây từ hoá PA0 cuốn trên lõi thép Điện trở phụ RP gồm hai điện trở ghép song song điện trở điều hoà nhiệt RN và điện trở tăng nhanh Rtn cuốn trên khung nhôm đặt ở mặt dưới đế máy Tiếp điểm PA chỉ cắt nối dòng điện điều khiển Tranzistor có trị số rất nhỏ (không quá 0,4 A ), còn cắt nối dòng điện kích thích máy phát điện có trị số cực đại tới 3,5 A do Tranzistor đảm nhiệm điện trở RB gồm bốn điện trở mắc song song Điốt hồi tiếp Đht là điốt bảo đảm cho Tranzito đóng được tích cực Điốt ĐB để bảo vệ Tranzito khỏi sức điện

a.

b.

+

-động tự cảm của cuộn dây kích từ Điốt cách ly Đc làm nhiệm vụ cách ly giữa tiếp điểm PA của máy điều chỉnh điện áp và cuộn dây giữ PBG của rơle bảo vệ

Rơle bảo vệ PB có cấu tạo về phần cơ học cũng giống như rơle điện áp , chỉ khác về số lượng và cách bố trí các cuộn dây Rơle bảo vệ gồm có ba cuộn dây cuộn dây chính PB0 , cuộn dây phụ PBp và cuộn dây giữ PBG Hai cuộn PB0 và PBG cuốn cùng chiều, còn cuộn PBp cuốn ngược chiều với hai cuộn trên

d nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh điện pp 362.

Khi số vòng quay của động cơ còn thấp điện áp ra của máy phát điện chưa đạt trị số định mức, lực từ hoá do cuộn dây PAo sinh ra chưa đủ lớn do đó rơle điện áp

PA chưa tác động và tiếp điểm PA vẫn ở vị trí mở Điện áp điều khiển qua điện trở

RB đưa đến cực gốc B Tranzistor làm Tranzistor mở do đó có dòng điện lớn qua cuộn dây kích thích theo chiều : Từ cực dương nguồn công tắc K(BZ) Điốt hồi tiếp Đht tiếp giáp EC Tranzito cuộn PB0 của rơle bảo vệ cuộn kích thíchKT mát Dòng điện kích thích lớn làm tăng điện áp ra của máy phát điện

Khi động cơ tăng số vòng quay điện áp ra của máy phát điện sẽ tăng quá trị số định mức, lập tức rơle điện áp PA tác động,tiếp điểm PA đóng làm Tranzistor đóng và điện trở phụ Rp , RTN được đưa vào mạch kích thích làm giảm dòng điện kích thích do đó điện áp của máy phát điện không tăng cao quá trị số định mức Dòng điện kích thích lúc này theo chiều: Từ cực dương nguồn công tắc K(BZ) Điốt hồi tiếp Đht điện trở RTN điện trở Rp cuộn PB0 cuộn KT mát

Do qua hai điện trở Rp và Rtn nên tạo ra sụt áp, trị số dòng kích thích giảm Điện áp ra máy phát điện lại giảm xuống quá trị số định mức thì rơle điện áp PA lại thôi tác động và qúa trình lại lặp lại như trên giữ cho điện áp ra của điện áp của máy phát điện hầu như không đổi ở trị số định mức

Trong quá trình làm việc nếu máy phát điện và máy điều chỉnh điện áp hoạt động bình thường và rơle bảo vệ PB không tác động, tiếp điểm PB vẫn ở thế mở Trường hợp vì lý do nào đó cực KT ở máy phát điện hoặc máy điều chỉnh điện áp

bị chạm mát, dòng điện qua cuộn PB0 tăng, còn dòng điện qua cuộn PBp giảm xuống bằng không làm rơle bảo vệ tác động đóng tiếp điểm PB lại Tiếp điểm PB đóng làm cực B Tranzito lối với cực dương nguồn qua điốt Dc do đó tranzito đóng

và hai điện trở Rp, RTN được đưa vào mạch kích thích làm giảm dòng điện qua cuộn PB0 bảo vệ cho tranzito khỏi hỏng do dòng điện lớn quá Đồng thời khi tiếp điểm

PB đóng làm kín mạch cuộn dây giữ PBG, do đó mặc dầu dòng điện trong cuộn PB0 lúc này đã giảm xuống nhưng tiếp điểm PB vẫn được giữ ở thế đóng Tiếp điểm

PB vẫn được giữ mãi ở thế đóng cho đến khi khắc phục xong hư hỏng mới thôi

4.3.3 Bộ điều chỉnh điện bán dẫn không tiếp điểm PP 350.

a Sơ đồ nguyên lý.

Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý của bộ điều chỉnh điện áp PP - 350

b Cấu tạo.

- Điốt D1ht làm nhiệm vụ hồi tiếp đảm bảo cho Tranzito T3 đóng được tích cực

- Điốt DB làm nhiệm vụ bảo vệ Tranzito khỏi bị hỏng do sức điện động tự cản

ở cuộn dây kích thích

R 6

- Điốt D2ht làm nhiệm vụ hồi tiếp bảo đảm cho Tranzito T2 đóng được tích cực

- Điện trở RN làm nhiệm vụ điều hoà đảm bảo cho điện áp điều chỉnh được giữ hầu như không đổi khi nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi

- Nhóm R6- C làm nhiệm vụ hồi tiếp có tác dụng làm giảm thời gian chuyển nối của Tranzito tức là làm tăng tần số cắt nối do đó bảo đảm cho điện áp ra không

bị dao động nhiều

- Điện trở Rđc là điện trở chọn khi điều chỉnh Nó có tác dụng điều chỉnh trị

số định mức điều chỉnh của máy điều chỉnh điện áp

c Nguyên lý làm việc.

Khi động cơ làm việc với số vòng quay còn thấp điện áp ra của máy phát điện thấp hơn trị số điện áp định mức điều chỉnh nên điốt ổn áp Do chưa bị đánh thủng, do đó tranzito T1 đóng Tranzito T1 đóng nên thông qua R8 tại cực gốc B Tranzito T2 có điện áp âm lớn làm Tranzito T2 mở Tranzito T2 mở nên có dòng điện qua điện trở R10 và tạo sụt áp lớn trên điện trở này, nghĩa là tại cực gốc B của Tranzito T3 có điện áp âm lớn nên làm Tranzito T3 mở Tranzito T3 mở làm tăng dòng điện kích thích do đó làm tăng điện áp ra của máy phát điện Dòng điện kích thích lúc này: Từ cực dương nguồn → công tắc K → điốt hồi tiếp Dht → tiếp giáp

EC Tranzito T3 cuộn kích thích KT → mát

Khi số vòng quay động cơ tăng điện áp ra của máy phát tăng quá trị số định mức điều chỉnh thì lập tức điốt ổn áp D0 bị đánh thủng và có dòng điện qua điện trở R7 Tạo sụt áp lớn trên điện trở này nghĩa là tại cực gốc B tranzito T1 lúc này có điện áp âm lớn, do đó tranzito T1 mở Tranzito T1 mở, điện trở RCE của nó giảm xuống rất thấp và tại cực gốc B của tranzito T2 lúc này điện áp gần bằng không (coi như nối với dương nguồn ) Do đó tranzito T2 đóng Tranzito T2 đóng dòng điện qua R10 lúc này coi như bằng không nghĩa là tại cực gốc B tranzito T3 lúc này điện

áp bằng không (coi như nối với dương nguồn) Do đó tranzito T3 cũng đóng, điện trở phụ Rp được đưa vào mạch cuộn dây kích thích làm giảm dòng điện kích thích

do đó điện áp ra của máy phát điện không vượt quá được trị số định mức điều chỉnh Nếu điện áp ra của máy phát điện lại giảm xuống quá trị số định mức thì quá trình điều chỉnh lại lặp lại như lúc ban đầu làm cho điện áp ra của máy phát điện, được giữ hầu như không đổi ở trị số định mức trong mọi chế độ làm việc của động cơ

4.3.4 Bộ điều chỉnh điện áp bán dẫn kiểu lucar 14TR.

a Sơ đồ nguyên lý.

Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý của bộ điều chỉnh điện áp bán dẫn kiểu 14TR

T1: Có nhiệm vụ điều khiển dòng kích từ

T2: Có nhiệm vụ điều khiển bóngT1

Z: Đi ôt ổn áp có nhiệm vụ điều khiển bóng T2

Cọc D+ của tiết chế được nối với cọc Đ+(cọc phát điện) của máy phát Cọc

DF từ tiết chế được nối với cọc DF của máy phát để đưa dòng kích từ vào cuộn kích từ Cọc D- được nối mát Dòng đi phụ tải từ cực dương của máy phát

b Nguyên lý làm việc.

Khi máy phát chưa làm việc (khóa điện đóng) hoặc khi máy phát đã phát ra điện nhưng điện áp, máy phát phát ra nhỏ hơn điện áp định mức,điốt ổn áp Z chưa

bị đánh thủng Không có dòng điều khiển IB của bóng T2 nên bóng T2 đóng Do đó

cực B của Tranzito T1 nối với âm thông qua R3 nên hiệu điện thế UEB của bóng T1 lớn hơn không Có dòng điều khiển IB của bóng T2 đi từ cọc phát D+ của máy phát đến cọc D+ của tiết chế tới cực E của bóng T1 của lớp tiếp giáp EB Qua R3 ra cọc

D- của tiết chế tới D- của máy phát rồi ra mát Bóng T1 mở có dòng kích từ đi từ cực dương của ắc quy (máy phát) tới đèn báo nạp tới cọc D+ của tiết chế qua ET1 qua tiếp giáp EC qua CT1 tới DF của tiết chế Tới cọc DF của máy phát qua cuộn kích từ G và cọc DF của tiết chế tới cực E của bóng T1qua lớp tiếp giáp ra cực C và cọc DF của tiết chế Tới cọc DF của máy phát qua cuộn kích từ về mát Dòng kích

từ này lớn nên điện áp máy phát tăng lên nhanh chóng Lúc này đèn báo nạp sáng Khi điện áp máy phát tăng cao nhưng vẫn nhỏ hơn điện áp định mức dòng kích từ cho mát phát có chiều đi từ cọc D+ của máy phát tới cọc D+ của tiết chế, qua bóng T1 ra cọc DF của tiết chế tới cọc DF của máy phát vào cuộn kích từ rồi ra mát

Lúc này đèn báo nạp tắt do hiệu điện thế của hai đầu đèn báo bằng nhau Khi điện áp máy phát lớn hơn điện áp định mức, điốt ổn áp Z bị đánh thủng Xuất hiện dòng điện điều khiển IB của Tranzito T2:

Từ D+ của máy phát đến D+ của tiết chế đến cực ET2 tới BT2 qua điốt ổn áp đến điện trở R2 tới D- của tiết chế rồi về mát Có dòng điều khiển nên bóng T2 mở có dòng IC2:

Từ D+ của máy phát đến D+ của tiết chế tới T2 qua R3 đến D- rồi về mát Hiệu điện cực B của Tranzito T1 bằng hiệu điện thế cực E của nó nên Tranzito T1 đóng Dòng kích từ Ikt có chiều :

Từ D+ của máy phát đến D+ của tiết chế qua R1, R2 qua D- của tiết chế đến D -của máy phát rồi ra mát.Dòng kích từ mất, điện áp máy phát phát ra giảm và quá trinh lai như lúc ban đầu

4.3.5 Bộ điều chỉnh điện trên xe TOYOTA.

a Sơ đồ nguyên lý.

Hình 9: Bộ điều chỉnh điện trên xe TOYOTA

b Cấu tạo.

Bộ điều chỉnh điện trên xe Toyota có cấu tạo gồm có:

- Máy phát điện xoay chiều ba pha

- Hai Tranzito TR1, TR2 loại N-P-N

- Cuộn kích từ G

- Điốt ổn áp Z

- Các điện trở R1, R2, R3, R4, R5

- Đèn báo nạp Dn, được điều khiển bằng rơ le đèn báo nạp

- Mát phát điện có các cọc B, IG, L và S, trong đó S được nối vói B

c NGUYÊN Lý LàM VIệC.

Khi máy phát làm việc (khoá điện đóng) hoặc khi máy phát đã làm việc,nhưng điện áp máy phát phát ra nhỏ, nhỏ hơn điện áp định mức Điốt ổn áp Z chưa bị đánh thủng Tranzito TR1 đóng vì điện trở của TR1 quá lớn , do vậy cực B của TR2 thông qua TR2được nối với dương nguồn,do đó TR2 mở Dòng điện đi như sau:

IG D1 R1 C

+Aq K a

K

D n

D 1

R 1

R 2 R 4 z

R 5 c

R 3

F

c

a b

b Cuộn hút Rơle L Gkt F ETR2 Tiếp giápECTR2 CTR2 E M - - Aq

Khi cuộn hút của Rơle có điện tác động đóng tiếp điểm của Rơle đèn báo nạp, đèn báo nạp sáng Lúc đó sẽ có một dòng điện qua đèn báo nạp đi như sau: Từ +

Aq qua khoá K tới a, tới b qua đèn Dn qua tiếp điểm của Rơle đèn báo nạp ra mát Khi máy phát làm việc điểm C có thế dương của máy phát và máy phát cấp điện cho cuộn kích từ, đồng thời nạp điện cho ắc quy Do điểm C có thế dương máy phát thông qua L một đầu của cuộn hút rơle nối với dương máy phát đầu kia

có thế dương của ắc quy Do vậy cuộn hút của rơle không làm việc, tiếp điểm của rơle mở Đèn báo nạp tắt

Khi máy phát làm việc nhưng điện áp của máy phát lớn hơn điện áp định mức: Thì điốt ổn áp Z bị đánh thủng thông qua R4 và S, cực B của Tranzito TR1 được nối với dương ắc quy TR1 mở, TR2 đóng

Khi TR2 đóng thông qua điốt D2, cọc L, điện trở R2 và TR1 tạo nên sự sụt áp của dòng kích từ làm cho dòng điện của dòng kích từ giảm Vì vậy điện áp của máy phát giảm, thấp hơn điện áp định mức Và quá trình lại lặp lại như cũ

4.3.6 Bộ điều chỉnh điện trên xe mekong car.

a Sơ đồ nguyên lý.

D n

Hộp cầu chì

+