đồ án điện điện tử động lực

Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải MỤC LỤC Lời nói đầu 1.Tổng quan hệ thống cung cấp: 2.Kết cấu phận chính: 2.1.Ắcquy: 2.1.1.Công dụng: .4 2.1.2.Phân loại: .4 2.1.3.Yêu cầu: 2.2 Máy phát: .6 2.2.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu: .6 2.2.1.1 Công dụng: .6 2.2.1.2 Phân loại: .6 2.2.1.3 Yêu cầu: 2.2.2 Máy phát điện chiều: 2.2.3 Máy phát điện xoay chiều: 2.2.3.1 Máy phát xoay chiều kích thích nam châm vĩnh cửu: 10 2.2.3.2 Máy phát xoay chiều kích thích kiểu điện từ: 13 2.3 Bộ điều chỉnh điện: .18 2.3.1 Công dụng: 18 2.3.2 Phân loại: 18 2.3.3 Yêu cầu: 19 2.3.4 Bộ điều chỉnh điện áp loại rung: 19 2.3.5 Rơle dòng điện ngược rơle đóng mạch: 21 2.3.5.1 Rơle dòng điện ngược: 21 2.3.5.2 Rơle đóng mạch: 25 2.3.6 Bộ điều chỉnh bán dẫn: 26 2.4 Bộ chỉnh lưu: 27 2.4.1 Công dụng: 27 2.4.2 Một số chỉnh lưu thường dùng: 28 Tính tốn chọn máy phát: 30 3.1.Tính cơng suất tiêu thụ phụ tải điện hoạt động liên tục: 31 3.2.Tính cơng suất tiêu thụ phụ tải hoạt động gián đoạn: 32 3.3 Cường độ dòng điện máy phát: 33 4.Kết luận: .36 Tài liệu tham khảo 37 SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghiệp tơ - máy kéo ngày phát triển, kết cấu ô tô máy kéo ngày hồn thiện mức độ tự động hóa, điện tử hóa chúng ngày cao Yêu cầu mặt tiện nghi, tính an tồn chuyển động lớn hệ thống trang thiết bị điện ô tô- máy kéo ngày phức tạp đại Trong khuôn khổ đồ án môn học “điện điện tử động lực” em giao nhiệm vụ “ thiết kế tính tốn hệ thống cung cấp điện ô tô” Đây phận chính, thiếu ơtơ Nó có nhiệm vụ cung cấp lượng để làm quay máy khởi động động cơ, cung cấp lượng cho phụ tải : hệ thống đánh lửa, hệ thống điều hòa, hệ thống chiếu sáng, tín hiệu… Trong q trình thực đồ án, em cố gắng tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, làm việc cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt Tuy nhiên, thân kinh nghiệm việc hồn thành đồ án khơng thể khơng có thiếu sót Rất mong q thầy ( ) tận tình bảo để em hồn thiện tốt Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn đến quý thầy (cơ) tận tình truyền đạt lại kiến thức quý báu cho em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Việt Hải nhiệt tình hướng dẫn trình làm đồ án Em mong muốn nhận xem xét dẫn thầy Đà Nẵng, Ngày 28 tháng 10 năm 2011 Sinh viên thực Nguyễn Bão Quốc TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP: Hệ thống cung cấp điện ôtô bao gồm ắcquy, máy phát điều chỉnh điện SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống cung cấp với máy phát điện chiều 1-Máy phát; 2-Bộ ắcquy; 3-Đồng hồ ampe; 4-Bộ điều chỉnh điện Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống cung cấp với máy phát điện xoay chiều 1-Máy phát; 2-Bộ điều chỉnh điện; 3-Khoá điện; 4-Đồng hồ ampe; 5-Phụ tải -Ắc quy; 7- Điot chỉnh lưu; 8-Cuộn dây stato; 9-cuộn kích từ Hai sơ đồ có cách nối dây khác bao gồm hai nguồn lượng ắcquy máy phát mắc song song Tuỳ thuộc vào giá trị phụ tải chế độ làm việc ôtô, mà ắcquy, máy phát riêng biệt đồng thời hai cung cấp lượng cho phận tiêu thụ (phụ tải) SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải Ngồi ra, hệ thống cung cấp có: - Bộ điều chỉnh điện làm nhiệm vụ: phân phối chế độ làm việc ắcquy máy phát, hạn chế ổn định hiệu máy phát để đảm bảo an toàn cho trang thiết bị điện xe, hạn chế dòng điện máy phát để đảm bảo an tồn cho cuộn dây - Dụng cụ đo, kiểm tra: ampe kế đèn tín hiệu cho phép kiểm tra làm việc ắcquy thơng qua giá trị dòng phóng nạp - Cơng tắc cắt max: dùng để cắt cực âm ắcquy với mát ôtô khụng lm vic HT đ iều khiển đ ộng (Đ ánh lửa & Phun xăng) HT chiếu sáng HT tín hiệu HT thông tin HT giải trítrên xe ắ cquy HT điều hòa không khí HT khóa cửa & bảo vệxe Máy phát đ iện HT đ iều khiển phanh HT khởi động đ ộng HT gạt & xông kính HT khóa đ an toàn & đkh tói khÝ Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CHÍNH: 2.1.Ắcquy: 2.1.1.Công dụng: Trong hệ thống điện ôtô, ắcquy nguồn lượng phụ, dùng để: - Cung cấp lượng cho máy khởi động khởi động động - Cung cấp lượng cho tất phụ tải khác động không làm việc làm việc số vòng quay nhỏ SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải - Nếu phụ tải mạch ngồi lớn cơng suất máy phát, ắcquy với máy phát cung cấp cho phụ tải 2.1.2.Phân loại: Ắcquy ôtô ắcquy khởi động, khác ắcquy dùng cho thiết bị khác - Theo tính chất dung dịch điện phân, ắcquy chia loại: + Ắcquy axít: dung dich điện phân axít H2SO4 + Ắcquy kiềm: dung dịch điện phân KOH NaOH So sánh ắcquy axít ắcquy kiềm ắcquy axít có suất điện động ngăn cao (~2V), điện trở nhỏ hơn, nên phóng với dòng lớn độ sụt ít, chất lượng khởi động tốt Ắcquy kiềm có suất điện động ngăn khoảng 1,38V, giá thành cao (2 lần) phải sử dụng loại vật liệu quý bạc, niken, cađimi, điện trở lớn Tuy vậy, ắcquy kiềm có độ bền học tuổi thọ cao (4 lần), làm việc tin cậy - Các ắcquy axít, theo vật liệu vỏ bình chia ra: vỏ êbơnít, cao su cứng hay vật liệu tổng hợp khác - Các ắcquy kiềm, theo vật liệu cấu tạo cực chia loại: + Sắt - Niken (Fe - Ni) + Cađimi - Niken (Cd - Ni) + Bạc - kẽm (Ag - Zn) Ngồi ắcquy phân loại theo hiệu, theo dung lượng, theo vật liệu cách, 2.1.3.Yêu cầu: Các ắcquy dùng ơtơ có nhiệm vụ quan trọng cung cấp lượng cho máy khởi động khởi động động cơ, với dòng tiêu thụ lớn từ 400 600A, chí có trường hợp tới 2000A, ắcquyôtô trước hết phải đảm bảo yêu cầu: - Phải có khả thời gian ngắn từ 10s, cung cấp dòng phóng lớn (tương ứng với dòng khởi động) mà sau trạng thái kỹ thuật chúng khơng thay đổi; - Có điện trở nhỏ, để phóng với dòng lớn độ sụt bé, đảm bảo khởi động dễ dàng động điều kiện sử dụng Các ắcquy có đặc điểm gọi ắcquy khởi động Ngồi ắcquy phải: - Có điện dung lớn với khối lượng kích thước tương đối bé - Có điện ổn định, tượng tự phóng điện khơng đáng kể - Làm việc tin cậy nhiệt độ môi trường dao động giới hạn rộng SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải - Phục hồi nhanh chóng điện dung nạp điều kiện sử dụng khác - Đơn giản bảo dưỡng sửa chữa - Có độ bền học cao, chịu rung sóc, thời hạn phục vụ lớn giá thành rẻ 2.2 Máy phát: 2.2.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu: 2.2.1.1 Công dụng: Máy phát nguồn điện ơtơ, có nhiệm vụ: Cung cấp điện cho tất phụ tải nạp điện cho ắcquy số vòng quay trung bình lớn động 2.2.1.2.Phân loại: - Máy phát ơtơ, theo tính chất dòng điện phát chia làm hai loại chính:Máy phát điện chiều máy phát điện xoay chiều - Máy phát điện chiều, theo tính chất điều chỉnh chia ra: Loại điều chỉnh (bằng chổi điện thứ ba) loại điều chỉnh (bằng điều chỉnh điện kèm theo).Các máy phát điện chiều loại điều chỉnh có kết cấu đơn giản, có khả hạn chế tự động điều chỉnh dòng điện máy phát theo số vòng quay Tuy có nhiều nhược điểm như: Phải luôn nối mạch điện với ắcquy chúng làm việc được, cản trở việc điều chỉnh hiệu máy phát, làm giảm tuổi thọ ắcquy Do loại máy phát thấy - Máy phát điện xoay chiều, theo phương pháp kích thích chia ra: Loại kích thích nam châm vĩnh cửu loại kích thích kiểu điện từ (bằng nam châm điện) 2.2.1.3 Yêu cầu: Máy phát điện ôtô làm việc điều kiện đặc biệt, chúng phải đáp ứng yêu cầu sau: chịu rung xóc bụi bẩn làm việc tin cậy mơi trường có nhiệt độ cao, có nhiều dầu mỡ nhiên liệu; Tuổi thọ cao, kích thước trọng lượng nhỏ, giá thành thấp So với máy phát chiều máy phát xoay chiều có nhiều ưu điểm hơn, khơng có vòng đổi điện cuộn dây rôto đơn giản Hiện ôtô sử dụng máy phát điện xoay chiều pha kích từ nam châm điện 2.2.2 Máy phát điện chiều: Cấu tạo máy phát điện chiều điển hình bao gồm phận sau: SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải - Phần cảm (Stato) gồm: vỏ máy, má cực quấn cuộn dây kích thích + Vỏ máy: làm thép bon có từ dư thường chế tạo cách uốn thép thành ống hàn lại Trên vỏ có cửa sổ để thơng gió, kiểm tra lắp chổi điện + Má cực: dập nguội chồn nguội từ phơi hình trụ thép bon bắt chặt vào vỏ máy vít Quanh má cực quấn cuộn dây kích thích dây đồng tiết diện tròn với hai lớp sơn cách điện Hình 2.1: Máy phát điện chiều dùng ôtô 1-Cửa thơng gió; 2-Puli dẫn động; 3,6-Các nắp trước sau; 4-Phần ứng; 5-Vỏ Hình 2.2: Kết cấu lõi thép phần ứng (a) cách lắp ghép với trục (b) 1,3-Vòng kẹp; 2-Rãnh vòng; 4-Chỗ lắp vành đổi điện; 5-Màng cách điện;6-Lá thép - Phần ứng (Rôto) gồm: trục máy phát điện, khối thép từ chế tạo cách ép chặt thép điện kỹ thuật dày 0,5 1,0 mm, có hình dạng đặc biệt lên trục, cho chỗ khuyết chúng tạo thành rãnh để lắp đặt khung dây + Cuộn dây phần ứng: tập hợp nhiều khung dây quấn vào rãnh khối thép từ sau lót lớp cách điện Các đầu khung dây hàn vào phiến đồng vành đổi điện.Cuộn dây rơto quấn theo hai phương pháp: quấn xếp quấn sóng SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải + Vành đổi điện: gồm nhiều phiến đồng có dạng đặc biệt ghép xen kẽ với mica cách điện nhựa cách điện cao cấp Vành đổi điện chế tạo hai phương pháp: lắp ghép (hình 2.3a) đúc với nhựa thành khối liền (hình 2.3b) lắp chặt lên trục máy phát điện Hình 2.3: Vành đổi điện a)Vành đổi điện cách điện mê-ca 1-Mêca cách điện; 2-Phiến đồng; 3-Ống thép; 4-Côn thép; 5-Côn mê-ca b)Vành đổi điện cách điện chất dẻo 1-Mêca; 2-Phiến đồng; 3-Ống thép; 4-Chất dẻo + Giá đỡ chổi điện: lắp nắp vỏ máy Một nửa số giá đỡ lắp cách điện với mát, nửa lại nối với mát Hình 2.4: Giá đỡ chổi điện 1-Thân giá đỡ; 2-Chổi điện; 3-Đòn ép; 4-Lò xo SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải Để giảm tia lửa điện sinh máy phát làm việc, chổi điện lắp hình 2.4: tức khơng lắp theo chiều hướng kính mà chếch góc khoảng 26°÷28° tỳ sát vào thành dẫn hướng phía trước Với cách lắp vậy, rơto quay: lực ma sát từ phía vành đổi điện tác dụng lên chổi điện làm giảm áp lực ma sát chổi điện thành dẫn hướng Đồng thời, tiếp xúc vành đổi điện chổi điện đảm bảo tốt hơn, bị tiếp xúc rung động nên giảm tia lửa hồ quang chỗ tiếp xúc +Chổi điện: chế tạo từ hỗn hợp grafít, đồng chất phụ khác có tác dụng giảm điện trở tăng khả chịu mài mòn chổi + Ổ bi: rơto máy phát đặt hai ổ bi lắp hai nắp Các ổ bi bôi trơn mỡ đặc Để giảm tiếng ồn, số kết cấu thay ổ bi ổ trượt + Dẫn động máy phát: thực từ trục khuỷu động thông qua puli đai truyền Trên puli làm cánh quạt gió để làm mát máy phát 2.2.3 Máy phát điện xoay chiều: Trên ôtô sử dụng hai loại máy phát điện xoay chiều máy phát xoay chiều kích thích nam châm vĩnh cửu máy phát xoay chiều kích thích kiểu điện từ (bằng nam châm điện) Các máy phát kích thích nam châm vĩnh cửu, công suất hạn chế nên chủ yếu sử dụng xe máy máy kéo Gần đây, kỹ thuật chế tạo hợp kim từ có chất lượng cao, nên loại máy phát bắt đầu có khả sử dụng ơtơ Máy phát kích thích nam châm vĩnh cửu có loại pha ba pha Loại ba pha cơng suất đạt tới 400VA lớn Máy phát nam châm vĩnh cửu có nhiều ưu điểm hẳn máy phát kích thích kiểu điện từ, như: làm việc tin cậy, kết cấu đơn giản, khơng có cuộn dây quay, hiệu suất cao, nóng, mức nhiễu xạ vơ tuyến thấp Nhưng chúng có số nhược điểm quan trọng là: khó điều chỉnh hiệu, công suất hạn chế, giá thành cao, trọng lượng lớn loại kích thích kiểu điện từ cơng suất Ngồi từ thơng phụ thuộc nhiều vào chất lượng hợp kim kim loại chế tạo nam châm 2.2.3.1 Máy phát xoay chiều kích thích nam châm vĩnh cửu: SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải Cấu tạo máy phát điện xoay chiều kích thích nam châm vĩnh cửu gồm hai phần rôto stato - Rôto: Phần lớn máy phát sử dụng có nam châm quay, tức nam châm rôto Các máy phát loại khác chủ yếu kết cấu rôto chia số loại chính: rơto nam châm hình trụ, rơto nam châm hình (có má cực khơng), rơto nam châm hình móng + Đơn giản loại rơto hình trụ Nó có ưu điểm chế tạo đơn giản, nhược điểm hiệu suất sử dụng nam châm thấp Vì chúng sử dụng máy phát cỡ nhỏ cơng suất ≤ 100 VA Hình 2.5: Rơto nam châm hình trụ rỗng 1-Nam châm; 2-Các má cực; 3-Cuộn dây cố định Stato + Thông dụng loại rơto nam châm hình Loại có ưu điểm hệ số sử dụng vật liệu lớn Số cực nam châm thường sáu, tăng số cực lên hệ số sử dụng vật liệu lại Nhược điểm rôto nam châm hình khó nạp từ cho rơto, cường độ từ trường từ cảm yếu, độ bền học thấp Rơto nam châm hình sử dụng chủ yếu máy phát điện với công suất giới hạn khoảng 180 VA Hình 2.6: Rơto nam châm hình 1-Nam châm hình sao; 2-Hợp kim khơng dẫn từ; 3-Trục rôto SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 10 Đồ án Điện – Điện tử động lực E mf − E aq = I nraq + (I n + I ft )rmf ⇒ In = GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải ∆E − I ft rmf raq+ rmf Từ biểu thức In, rõ ràng rằng: - Khi Umf> Eaq In> 0: tức số vòng quay trung bình cao, máy phát đảm bảo vừa cung cấp điện cho phụ tải vừa nạp điện cho ắcquy; - Nếu ∆E = const: phụ tải, tức Ift tăng > In giảm Lúc ∆E = Ift.rmf In = Còn ∆E < Ift.rmf In< 0, tức ắcquy khơng nạp mà phóng điện, máy phát cung cấp cho phụ tải; - Khi Umf< Eaq > In Eaq ngắt mạch Umf< Eaq Cấu tạo rơle dòng điện ngược hình vẽ Hình 2.18: Sơ đồ đặc tính rơle dòng điện ngược a-Sơ đồ; b-Đặc tính Rơle gồm khung từ, lõi thép, cần tiếp điểm, tiếp điểm lò xo tương tự rơle điều chỉnh hiệu Nhưng có điểm khác là: Tiếp điểm bình thường (khi rơle chưa làm việc) trạng thái mở, lõi thép rơle dòng điện ngược có hai cuộn dây: cuộn từ hố có nhiều vòng đường kính dây nhỏ SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 20 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải mắc song song với máy phát gọi cuộn đóng mạch (W đg) cuộn từ hoá phụ gồm số vòng dây với đường kính lớn, mắc nối tiếp ắcquy máy phát mạch phụ tải - Ở trạng thái không làm việc: tiếp điểm KK' (dưới tác dụng lực lò xo) mở, tất phụ tải dùng điện ắcquy - Sau khởi động động cơ: máy phát bắt đầu làm việc > cuộn dây đóng mạch xuất dòng điện Iđg từ hố lõi thép rơle Số vòng quay hiệu máy phát tăng dần làm Iđg tăng theo - Khi hiệu máy phát đạt giá trị U đg> Eaq (ứng với số vòng quay nđg): lực từ hố đủ lớn, thắng lực lò xo hút cần tiếp điểm xuống làm tiếp điểm KK' đóng lại Thế hiệu máy phát thời điểm đóng tiếp điểm xác định theo cơng thức rút từ phương trình tương tự công thức rơle điều chỉnh hiệu: R Wdg U dg = Cδ m Flx Wdg Ở đây: C- Hằng số phụ thuộc mạch từ; RWđg, Wđg- Điện trở số vòng dây cuộn dây đóng mạch; δm - Khe hở khơng khí cần tiếp điểm lõi thép rơle trạng thái mở Thế hiệu đóng mạch thường 12,5 13,5V, mốc thứ để điều chỉnh rơle Giá trị hiệu điều chỉnh cách thay đổi sức căng lò xo khe hở khơng khí δm - Khi KK' đóng: xuất dòng điện Imf0 chạy mạch: (+)MF > a > WIng > b > KK' > (AQ+Phụ tải) > (-)MF Làm hiệu máy phát giảm đột ngột lượng độ sụt cuộn dây phần ứng ∆U = Imf0.RƯ Dòng điện phụ tải lúc chạy qua cuộn W Ing theo chiều trùng với chiều dòng điện cuộn dây W đg, làm tăng lực từ hoá tổng tiếp điểm đóng - Sau KK' đóng: số vòng quay tăng U mf Imf tăng lên, sau giữ khơng đổi Uđm nhờ rơle điều chỉnh hiệu Như vậy: Eaq< Uđg< Uđm - Khi số vòng quay máy phát giảm: U mf Imf giảm theo Khi Umf< Eaq, quán tính từ rơle nên tiếp điểm khơng kịp mở Bởi vậy, ắcquy phóng điện ngược lại theo mạch: (+)AQ >KK' >b > WIng > a > (+)MF > Rôto MF > (-)MF > (-)AQ SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 21 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải Chiều dòng điện cuộn dây WIng lúc ngược với chiều ban đầu nên làm lực từ hoá tổng giảm đột ngột tiếp điểm mở nhanh Flx> Fđt Lúc tiếp điểm mở ta có phương trình cân sức từ động sau: Wdg θ m = θ Wdg − θ WIng = U m − I ngWIng = Cδ dg Flx R Wdg Ở đây:δđg - Khe hở khơng khí cần tiếp điểm lõi thép KK' trạng thái đóng; Um - Thế hiệu máy phát ứng với lúc tiếp điểm mở Nếu cho Um≈ Eaq xác định giá trị dòng điện ngược ứng với lúc tiếp điểm mở: Wdg Cδ dg I ng = E aq − Flx R WdgWIng WIng Để cho máy phát khỏi bị ảnh hưởng nhiều dòng điện ngược ắcquy đỡ điện, Ing phải có giá trị định ≤ 6A Giá trị Ing mốc thứ hai để điều chỉnh rơle dòng điện ngược Ing điều chỉnh cách thay đổi F lx khe hở δđg Chú ý: - Trên sơ đồ: đầu cuộn dây W đg nối trực tiếp với cực (+) máy phát Nhưng thực tế, để đơn giản cho việc chế tạo, đầu dây nối ln vào điểm b Vì RWIng WIng nhỏ so với Rđg Wđg, nên cách đấu không ảnh hưởng đến trình làm việc rơle - Khi sử dụng máy phát xoay chiều rơle dòng điện ngược khơng cần thiết nữa, điốt chỉnh lưu khơng cho dòng điện theo chiều ngược từ ắcquy sang máy phát Tuy vậy, người ta thường dùng rơle đóng mạch để đóng ngắt mạch điện ắcquy máy phát Khi máy phát khơng làm việc, ngắt mạch với ắcquy để tránh dòng rò qua chỉnh lưu (tuy nhỏ) - Ngồi rơle đóng mạch, người ta dùng cơng tắc điện để ngắt mạch ắcquy - máy phát xe đỗ lâu mà động làm việc (lúc rơle đóng mạch đóng khố điện bật) 2.3.5.2 Rơle đóng mạch: Về cấu tạo, rơle gồm khung từ, lõi thép, cần tiếp điểm, tiếp điểm lò xo Tiếp điểm bình thường (khi rơle chưa làm việc) trạng thái mở Trên lõi thép SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 22 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải có cuộn dây từ hố Wđg Về đặc điểm làm việc khơng làm việc tự động mà điều khiển khoá điện nối mạch đánh lửa Trên hình 2.19 sơ đồ điều chỉnh điện với rơle đóng mạch dùng cho máy phát xoay chiều Hình 2.19: Sơ đồ điều chỉnh điện PP-115 B3- Khoá điện; B- Công tắc điện; M- Mát 2.3.6 Bộ điều chỉnh bán dẫn: Các điều chỉnh điện áp loại rung có ưu điểm: kết cấu đơn giản, giá thành rẻ, hiệu suất cao Tuy chúng có nhược điểm quan trọng là: điều chỉnh phức tạp, nhạy cảm với rung động bụi bẩn, tiếp điểm dễ bị ơxyhố, chóng mòn rỗ, đặc biệt cắt nối dòng điện có giá trị lớn Nếu dùng biện pháp để khắc phục (như phân nhánh mạch kích thích, dùng điều chỉnh điện áp hai nấc, ) làm phức tạp kết cấu, tăng giá thành giảm độ tin cậy Vì có xu hướng dùng điều chỉnh điện áp bán dẫn thay cho điều chỉnh loại rung Các điều chỉnh có hai loại có tiếp điểm khơng có tiếp điểm Trong điều chỉnh bán dẫn có tiếp điểm tiếp điểm làm việc kiểu rung, dòng qua tiếp điểm trường hợp dòng điều khiển, nhỏ nhiều so với dòng kích thích máy phát Vì giảm tia lửa, tăng tuổi thọ độ tin cậy làm việc tiếp điểm Tuy SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 23 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải kết cấu điều chỉnh có lò xo, nên độ tin cậy làm việc thấp lực đàn hồi lò xo thay đổi q trình làm việc đòi hỏi phải điều chỉnh định kỳ Các điều chỉnh bán dẫn khơng tiếp điểm khơng có tiếp điểm lò xo nên có độ tin cậy cao, chịu rung sóc tốt khơng cần thiết phải điều chỉnh định kỳ trình vận hành Hình 2.20: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh điện áp bán dẫn không tiếp điểm I-Cơ cấu đo; II-Cơ cấu điều chỉnh Cấu tạo BĐC gồm: - Transitor T2: để cắt nối dòng kích thích máy phát; - Transitor T1 R3: để điều khiển làm việc T2; - ĐO, R1 R2: làm nhiệm vụ phận cảm biến, thay rơle điện từ để điều khiển T1; - R4 Đht: mạch hồi tiếp T2 đóng tích cực; - Đbv: để bảo vệ T2 khỏi Etc sinh cuộn kích thích Nguyên lý làm việc: + Khi Umf< Uôđ: điốt ổn áp Đo chưa bị đánh thủng nên khơng có dòng chạy qua > UEB1 = > T1 đóng Lúc này: R (T1)>> R3 > B T2 nối với cực âm qua R3 > T2 mở > cho dòng kích thích qua theo mạch: (+)MF > Đht > T2 > Wkt > Mát > (-)MF + Khi Umf> Uôđ: điốt ổn áp Đo bị đánh thủng > có dòng chạy qua gây sụt áp R1 > UEB1 tăng lên (>0) > T1 mở > R(T1) giảm > nối cực gốc B2 với cực dương (+) > UEB2≈ > T2 đóng > Rf nối vào mạch kích thích làm I kt giảm xuống Umf giảm theo Umf giảm < Uôđ lại làm T2 mở cho dòng kích thích qua > Umf lại tăng lên Quá trình lặp lại theo chu kỳ, đảm bảo cho SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 24 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải Umf≈ Uôđ 2.4 Bộ chỉnh lưu: 2.4.1 Công dụng: Để biến đổi dòng điện xoay chiều máy phát hành dòng điện chiều, ta dùng chỉnh lưu diode, diode 14 diode Đối với máy phát có cơng suất lớn (P>1000W) xuất sóng đa hài bậc thành phần hiệu điện pha ảnh hưởng từ trường cuộn pha lên cuộn kích thích làm giảm cơng suất máy phát Vì vậy, người ta sử dụng cặp diode mắc từ dây trung hòa để tận dụng sóng đa hài bậc 3, làm tăng cơng suất máy phát khoảng 10÷15% Trong số máy phát, người ta sử dụng diode nhỏ (diode trio) mắc từ pha để cung cấp cho cuộn kích đồng thời đóng ngắt đèn báo nạp 2.4.2 Một số chỉnh lưu thường dùng: Hình 2.21: Bộ chỉnh lưu diode SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 25 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải Hình 2.22: Bộ chỉnh lưu diode Hình 2.23: Bộ chỉnh lưu 14 diode 1-Ắcquy; 2-Cuộn kích (G); 3-Cuộn dây stato; 4-Diode chỉnh lưu (+); 5-Diode chỉnh lưu (-); 6-Diode trio; 7-Các diode cơng suất; 8-Diode chỉnh lưu dòng trung hòa;9-Tụ điện;10-Đầu cuối cuộn dây máy phát (W) TÍNH TỐN CHỌN MÁY PHÁT: Những thơng số máy phát : SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 26 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải - Hiệu điện định mức: Phải đảm bảo U đm= 14[V] xe sử dụng hệ thống điện 12[V], Uđm = 28[V] xe sử dụng hệ thống điện 24[V] - Công suất máy phát: Phải đảm bảo cung cấp điện cho tất phụ tải điện xe hoạt động Thông thường công suất máy phát xe vào khoảng 700 ÷ 1500 [W] - Dòng điện cực đại: Là dòng điện lớn mà máy phát cung cấp Imax=70÷140[A] - Tốc độ cực tiểu tốc độ cực đại máy phát: n max,nmin phụ thuộc vào tốc độ động cơ: nmin=ni.i Trong đó: i -tỉ số truyền (i = 1,5 ÷ 2) n i-tốc độ cầm chừng động - Nhiệt độ cực đại máy phát t 0max : nhiệt độ tối đa mà máy phát hoạt động - Hiệu điện điều chỉnh: Là hiệu điện làm việc tiết chếU hc=13,8 ÷14,2[V] Cơng suất tổng máy phát xác định từ công suất cung cấp cho tải liên tục tải gián đoạn ôtô: P ∑ = P1 + P2 n Với: P1- Công suất cung cấp cho tải hoạt động liên tục P1 = ∑ Pi i =1 m P2- Công suất cung cấp cho tải hoạt động gián đoạn λj- Hệ số sử dụng tải SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A P2 = ∑ Pj λ j j =1 Trang 27 Đồ án Điện – Điện tử động lực M¸y ph¸t ® iƯn GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải ¾ cquy Tải gián đoạn Tải liên tục Hoạt đ ộng thời gian ngắ n Hoạt đ ộng thời gian dài HT đánh lửa Radio Đ èn báo rẽ Đ èn s ơng mù Bơm nhiên liệu Đ è n báo bảng táplô Đ è n stop Đ è n lù i HT phun nhiên liệu Đ èn kích th c Đ è n trần Motor gạt m a HT điều khiển Đ èn đ ỗ xe Motor ® iỊu khiĨn kÝnh Motor khëi ® éng § Ì n cốt Quạt đ iều hòa nhiệt độ Quạt làm mát đ ộng Đ è n pha Xông kính Måi thc § Ìn biĨn sè Motor phun n í c rửa kính Motor đ iều khiển anten Còi Hỡnh 3.1: Sơ đồ phụ tải điện ơtơ 3.1.Tính cơng suất tiêu thụ phụ tải điện hoạt động liên tục: Phụ tải điện hoạt động liên tục Công suất [W] Hệ thống đánh lửa 25 Bơm nhiên liệu 55 Hệ thống phun nhiên liệu 95 Hệ thống điều khiển 180 Tổng công suất P1 355 Bảng 3.1: Công suất tiêu thụ phụ tải hoạt động liên tục 3.2.Tính cơng suất tiêu thụ phụ tải hoạt động gián đoạn: SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 28 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải Ở tính tốn chọn máy phát cho dòng xe chỗ ngồi, gia đình sử dụng Mục đích sử dụng : Xe ôtô dùng để làm ngày chơi cuối tuần ST Phụ tải động hoạt động T gián đoạn Tần số sử dụng Hệ số sử dụng λj Radio Tần số sử dụng trung bình 0,6 Đèn báo bảng taplơ Tần số sử dụng cao 0,8 Đèn kích thước Tần số sử dụng trung bình 0,6 Đèn đỗ xe Tần số sử dụng thấp 0,2 Đèn cốt Tần số sử dụng thấp 0,3 Đèn pha Tần số sử dụng thấp 0,3 Đèn biển số Tần số sử dụng thấp 0,3 Đèn báo rẽ Tần số sử dụng thấp 0,2 Đèn stop Tần số sử dụng thấp 0,1 10 Đèn trần Tần số sử dụng thấp 0,3 11 Motor điều khiển kính Tần số sử dụng thấp 0,2 12 Quạt điều hòa nhiệt độ Tần số sử dụng trung bình 0,5 13 Xơng kính Tần số sử dụng thấp 0,3 14 Motor phun nước rửa kính Tần số sử dụng thấp 0,1 15 Còi Tần số sử dụng thấp 0,2 16 Đèn sương mù Tần số sử dụng thấp 0,1 17 Đèn lùi Tần số sử dụng thấp 0,1 18 Motor gạt nước mưa Tần số sử dụng thấp 0,1 19 Motor khởi động Tần số sử dụng thấp 0,1 20 Quạt làm mát động Tần số sử dụng trung bình 0,6 21 Mồi thuốc Tần số sử dụng thấp 0,05 22 Motor điểu khiển anten Tần số sử dụng thấp 0,1 SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 29 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải Bảng 3.2: Tần số sử dụng của phụ tải hoạt động gián đoạn Phụ tải hoạt động gián đoạn STT Giá trị thực [W] Hệ số sử dụng λj Công suất tương đương [W] Radio 15 0,6 Đèn báo bảng taplơ 22 0,8 17,6 Đèn kích thước 4x10 0,6 24 Đèn đỗ xe 4x21 0,2 16,8 Đèn cốt 2x55 0,3 33 Đèn pha 4x5 0,3 Đèn biển số 2x50 0,3 30 Đèn báo rẽ 4x21 0,2 16,8 Đèn stop 2x21 0,1 4,2 10 Đèn trần 0,3 1,5 11 Motor điều khiển kính 4x30 0,2 24 12 Quạt điều hòa nhiệt độ 2x80 0,5 80 13 Xơng kính 130 0,3 39 14 Motor phun nước rửa kính 30 0,1 15 Còi 35 0,2 16 Đèn sương mù 2x30 0,1 17 Đèn lùi 2x21 0,1 4,2 18 Motor gạt nước mưa 80 0,1 19 Motor khởi động 1100 0,1 110 20 Quạt làm mát động 2x100 0,6 120 21 Mồi thuốc 100 0,05 22 Motor điểu khiển anten 60 0,1 Tổng công suất P2 SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A 573,1 Trang 30 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải Bảng 3.3: Công suất tiêu thụ phụ tải hoạt động gián đoạn 3.3 Cường độ dòng điện máy phát: Tổng cơng suất tiêu thụ là: P∑ = P1 + P2 = 355 + 573,1= 928,1 [W] Cường độ dòng điện yêu cầu máy máy phát: P∑ 928,1 It = = = 66,293 U ng 14 (A) Cường độ dòng điện định mức máy phát: I I đm = t η Với η hiệu suất máy phát, chọn η = 0,85 I 66,293 I đm = t = = 77,99( A) ≈ 80 η , 85 => (A) Vậy cần chọn máy phát có cơng suất Iđm ≥ 80 [A] Ta chọn máy phát: TOYOTA Alternator A3T 02193 / MD 168989 / A3T 08293 sử dụng xe Toyota Corolla 2006 Với thơng số chính: Hiệu điện định mức 14V, dòng điện định mức 80A SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 31 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải 10 11 27 26 12 13 25 14 24 15 23 22 21 20 19 18 17 16 Hình 3.2: Kết cấu máy phát 1-Giắc cắm; 2-Lò xo hồi vị; 3-Chổi than; 4,10-Cánh quạt; 5-Dây dẫn; 6-Cuộn kích thích; 7-Mối hàn; 8-Khối cực từ; 9-Bulông thân máy phát; 11-Puli dẫn động; 12-Ống lót; 13-Trục; 14,25-Ổ bi; 15-Tấm lót; 16-Vỏ; 17-Cuộn dây stato; 18-Stato; 19-Khối cực từ; 20-Vành tiếp điện; 21-Giắc nối; 22-Ống lót cao su; 23-Tấm tản nhiệt chỉnh lưu; 24-Diode; 26-Bộ điều chỉnh;27-Bệ đỡ chổi than SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 32 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải MẠY PHẠT L1 L2 BÄÜCHÈNH LỈU IG / SW D10 D1 D2 D3 A D11 R1 D7 D8 D9 R2 D12 R3 R5 R6 T2 D4 D5 D6 FL MAIN R7 T4 T1 BAT T3 R8 R4 BÄÜÂIÃƯ U CHÈNH Hình 3.3: Sơ đồ mạch điện hệ thống cung cấp thiết kế xe D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7, D8, D9, D10, D11-Diode;D12-Diode Zener; T1, T2, T3, T4-Transistor; R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8-Điện trở; L1, L2-Tải; BAT-Ắcquy; FL MAIN-Cầu chì KẾT LUẬN: Sau tính tốn thơng số cần thiết, ta tiến hành vẽ vẽ kết cấu máy phát, mạch điện hệ thống cung cấp Trong vẽ, kích thước lại chọn thêm tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] NGUYỄN HOÀNG VIỆT, Bài giảng Trang bị điện điện tử Ơtơ, Giáo trình nội Khoa Cơ khí Giao thơng - Trường Đại học Bách Khoa, Đà Nẵng SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 33 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải [2] Bài giảng “ Trang bị điện điện tử ô tô” – Phạm Quốc Thái – Khoa Cơ khí Giao thơng – trường ĐHBK Đà Nẵng [3] Trang bị điện điện tử ô tô đại – PGS.TS Đỗ Văn Dũng SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 34 ... chỉnh điện SVTH: Nguyễn Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống cung cấp với máy phát điện chiều 1-Máy phát; 2-Bộ ắcquy; 3-Đồng... 22 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải có cuộn dây từ hố Wđg Về đặc điểm làm việc khơng làm việc tự động mà điều khiển khố điện nối mạch đánh lửa Trên hình 2.19 sơ đồ điều... Bão Quốc – Lớp 07C4A Trang 29 Đồ án Điện – Điện tử động lực GVHD: Th.S Nguy ễn Vi ệt Hải Bảng 3.2: Tần số sử dụng của phụ tải hoạt động gián đoạn Phụ tải hoạt động gián đoạn STT Giá trị thực [W]