Đồ án tính toán thiết kế hệ thống cung cấp trên ô tô

Đất nước chúng ta ngày càng phát triển mạnh mẽ, tiến sâu vào công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Đóng góp vào phần đó không thể thiếu ngành công nghiệp ô tô. Hiện nay Đảng và Nhà nước rất chú trọng và ủng hộ vào việc phát triển ngành công nghiệp ô tô nước nhà lên tầm cao mới và đưa vào những ngành kinh tế chủ lực. Hiểu được những lợi thế đó sinh viên ngành kỹ thuật Cơ khí động lực của Khoa Cơ khí Giao thông ngày càng phấn đấu, học tập, trao dồi kiến thức vững vàng cả về lý thuyết và về thực hành thật chắc. Để sau khi ra trường có thể tự tin thích ứng với môi trường công việc khỏi bỡ ngỡ. Đồ án môn học Thiết kế hệ thống điện tử ô tô là một đồ án rất quan trọng, để hoàn thành được đồ án này sinh viên cần vận dụng kiến thức lý thuyết trên lớp và kiến thức thực tế sau khi đi thực tập dưới xưởng của Khoa, vì vậy em thấy đây là một đồ án rất là thiết thực và cần thiết cho sinh viên trước khi ra trường. Được sự hướng dẫn tận tình và tâm huyết của thầy TS.Nguyễn Việt Hải đã giúp em hoàn thành đồ án môn học này một cách tốt nhất và biết thêm được nhiều kiến thức thực tế. Tuy vậy do thời lượng không nhiều kiến thức thực tế còn chưa sâu rộng, nên không thể tránh khỏi thiếu sót. Em mong được thầy đưa ra lời nhận xét để em hoàn thiện hơn.

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG CUNG CẤP TRÊN ƠTƠ 1.1 Cơng dụng 1.2 Yêu cầu 1.3 Phân loại 1.4 Các thông số hệ thống cung cấp 1.5 Sơ đồ tổng quát cung cấp cho phụ tải hệ thống cung cấp CHƯƠNG CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THÔNG CUNG CẤP 2.1 Máy phát điện 2.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 2.1.3 Máy phát điện xoay chiều 2.1.3.1 Máy phát xoay chiều kích thích nam châm vĩnh cửu 2.1.3.2 Máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ 2.2.1 Công dụng 11 2.2.2 Phân loại 12 2.2.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 12 2.2.4 Xác định điện áp Ump dòng điện trung bình máy phát Imp 14 2.3 Bộ điều chỉnh điện 16 2.3.1 Công dụng, phân loại yêu cầu 16 2.3.1.1 Công dụng 16 2.3.1.2 Phân loại 16 2.3.1.3 Yêu cầu 16 2.3.2 Nguyên lý điều chỉnh điện áp 17 2.3.3 Bộ điều chỉnh điện áp lại rung 18 2.3.4 Bộ điều chỉnh điện áp lại bán dẫn 19 2.4 Một số mạch hệ thống cung cấp thực tế xe 21 2.4.1 Loại dùng điều chỉnh kiểu bán dẫn 21 2.4.2 Loại dùng điều chỉnh kiểu IC 22 2.5 Phân tích, lựa chọn sơ đồ cho hệ thông cung cấp 25 2.5.1 Lựa chọn máy phát 25 2.5.3 Lựa chọn điều chỉnh 27 CHƯƠNG 29 TÍNH TỐN MÁY PHÁT VÀ DÂY DẪN 3.1 Tính tốn cơng suất máy phát 29 3.1.1 Cơng suất tiêu thụ cần thiết cho tất phụ tải hoạt động liên tục 30 3.1.2 Công suất tiêu thụ cần thiết cho phụ tải gián đoạn 31 3.2 Tính tốn lựa chọn dây dẫn 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 Đồ án tính tốn thiết kế hệ thống cung cấp tơ LỜI NĨI ĐẦU Đất nước ngày phát triển mạnh mẽ, tiến sâu vào cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Đóng góp vào phần khơng thể thiếu ngành cơng nghiệp ô tô Hiện Đảng Nhà nước trọng ủng hộ vào việc phát triển ngành công nghiệp ô tô nước nhà lên tầm cao đưa vào ngành kinh tế chủ lực Hiểu lợi sinh viên ngành kỹ thuật Cơ khí động lực Khoa Cơ khí Giao thơng ngày phấn đấu, học tập, trao dồi kiến thức vững vàng lý thuyết thực hành thật Để sau trường tự tin thích ứng với mơi trường cơng việc khỏi bỡ ngỡ Đồ án môn học Thiết kế hệ thống điện tử ô tô đồ án quan trọng, để hoàn thành đồ án sinh viên cần vận dụng kiến thức lý thuyết lớp kiến thức thực tế sau thực tập xưởng Khoa, em thấy đồ án thiết thực cần thiết cho sinh viên trước trường Được hướng dẫn tận tình tâm huyết thầy TS.Nguyễn Việt Hải giúp em hồn thành đồ án mơn học cách tốt biết thêm nhiều kiến thức thực tế Tuy thời lượng không nhiều kiến thức thực tế cịn chưa sâu rộng, nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy đưa lời nhận xét để em hoàn thiện Và em kính chúc thầy có nhiều sức khỏe để cống hiến đóng góp cho Khoa ngày vươn xa Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày tháng năm 2021 Sinh viên thực Đồ án tính tốn thiết kế hệ thống cung cấp ô tô CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG CUNG CẤP TRÊN ƠTƠ 1.1 Cơng dụng Hệ thống cung cấp điện có nhiệm vụ cung cấp lượng điện cho phụ tải với hiệu điện ổn định điều kiện làm việc ô tô máy kéo Để cung cấp lượng cho phụ tải tơ, cần phải có phận tạo nguồn lượng có ích Nguồn lượng tạo từ mát phát điện ô tô Khi động hoạt động, máy phát cung cấp điện cho phụ tải nạp điện cho acquy Để đảm bảo toàn hệ thống hoạt động cách hiệu quả, an tồn lượng đầu máy phát lượng yêu cầu cho tải điện phải thích hợp với 1.2 u cầu Phải ln tạo điện áp ổn định (13,8V ÷ 14,2V hệ thống điện 12V 27 ÷ 28V với hệ thống điện 24V) chế độ làm việc phụ tải Vì điện áp dịng điện máy phát cung cấp chênh lệch lớn so với điện áp làm việc phụ tải làm giảm tuổi thọ phụ tải, chí làm hỏng phụ tải Khoảng chênh lệch điện áp định mức máy phát điện áp cần thiết tải độ sụt áp đường dây truyền tải Máy phát phải có cấu trúc kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, giá thành thấp tuổi thọ cao Do xu hướng thiết kế loại xe cần nhỏ gọn giảm khối lượng xe du lịch Nên hệ thống cần đảm bảo giá thành tuổi thọ để đảm bảo lượng tiêu thụ hàng năm cạnh tranh với hãng khác Có độ bền cao điều kiện nhiệt độ độ ẩm lớn, làm việc vùng có nhiều bụi bẩn, dầu nhớt độ rung động lớn Ngồi ra, tơ cịn có nhiều phận khác đòi hỏi nhu cầu sữa chữa bảo dưỡng lớn Nên hệ thống cần có tính ổn định cao, chăm sóc bảo dưỡng GVHD: TS.Nguyễ) n Viễ34 t Hă6 i 1.3 Phân loại Hệ thống cung cấp tơ có dạng sau: - Hệ thống cung cấp với máy phát điện chiều Loại ngày khơng cịn sử dụng nên đồ án không đề cập đến máy phát chiều;Hệ thống cung cấp với máy phát điện xoay chiều Loại sử dụng rộng rãi ngày + Hệ thống cung cấp với máy phát xoay chiều Được thể sơ đồ (hình 1.1) Hình 1.1- Sơ đồ hệ thống cung cấp dùng máy phát xoay chiều Ngày nay, máy phát điện lắp ô tô phổ biến máy phát điện xoay chiều pha kích từ nam châm điện so với máy phát điện chiều có ưu điểm sau: + Cấu tạo đơn giản + Với cơng suất có kích thước tải trọng bé + Do khơng có cổ góp nên tuổi thọ phục vụ lâu + Tiêu hao kim loại màu + Có thể tăng tỉ số truyền từ động tới máy phát + Dùng diot chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng chiều cung cấp cho phụ tải nên không cần rơle hạn chế dịng điện giảm kết cấu tiết chế tăng độ tin cậy làm việc máy phát điện Ngoài ra, tùy thuộc vào cấu tạo phận khác hệ thống cung cấp mà ta có phân loại khác như: - Theo ắc quy: nguồn cung cấp lượng phụ ô tô Gồm ắc quy axit ắc quy kiềm - Theo điều chỉnh điện (BĐCĐ): Gồm điều chỉnh điện áp, điều chỉnh dòng điện, điều chỉnh dòng điện ngược… - Theo chỉnh lưu: có hệ thống cung cấp dùng máy phát xoay chiều để biến dòng xoay chiều thành dòng chiều cung cấp cho phụ tải xe nạp vào acquy Gồm chỉnh lưu diot, diot, diot… 1.4 Các thông số hệ thống cung cấp - Công suất máy phát: Phải đảm bảo cung cấp điện cho tất tải điện xe hoạt động Thông thường, công suất máy phát ô tô vào khoảng : Pmf = 700 ÷ 1500W theo [1] - Dịng điện cực đại: Là dòng điện lớn mà máy phát cung cấp thơng thường Imax = 70 ÷ 140A theo [1] - Tốc độ cực tiểu tốc độ cực đại máy phát: n min, nmax phụ thuộc vào tốc độ động đốt - Nhiệt độ cực đại máy phát t omax: Là nhiệt độ tối đa mà máy phát hoạt động - Điện áp hiệu chỉnh: Là điện áp làm việc tiết chế, Uhc = 13,8 ÷ 14,2V, tải có điện áp Ut = 12V 1.5 Sơ đồ tổng quát cung cấp cho phụ tải hệ thống cung cấp Nguồn lượng điện chủ yếu hệ thống cung cấp máy phát điện Máy phát hoạt động cung cấp điện cho hệ thống xe như: Hệ thống điều khiển động (đánh lửa phun xăng), hệ thống chiếu sáng, tín hiệu, thơng tin, máy phát… Ắc quy đóng vai trị cung cấp lượng điện cho hệ thống khởi động (khi máy phát chưa hoạt động) Hình 1.2- Sơ đồ hệ thống cung cấp điện tổng quát CHƯƠNG CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THÔNG CUNG CẤP 2.1 Máy phát điện 2.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 2.1.1.1 Công dụng Máy phát điện nguồn điện tơ máy kéo, có nhiệm vụ: - Cung cấp điện cho tất phụ tải - Nạp điện cho ắc quy số vòng quay trung bình lớn động 2.1.1.2 Phân loại - Máy phát tơ máy kéo, theo tính chất dịng điện phát có chia làm hai loại chính: + Máy phát điện chiều + Máy phát điện xoay chiều - Máy phát điện chiều theo tính chất điều chỉnh chia + Loại điều chỉnh (bằng chổi điện thứ 3) + 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: ❖ Nhược điểm - Phải nối mạch điện với ắc quy chúng làm việc - Cản trở việc điều chỉnh hiệu máy phát - Làm giảm tuổi thọ acqui Do đó, máy phát điện chiều khơng cịn sử dụng: - 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) Ngày ô tô người ta chuyển sang dùng máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ có nhiều ưu điểm vượt trội so với nam châm vĩnh cửu 2.1.1.3 Yêu cầu Máy phát điện ô tô làm việc điều kiện đặc biệt, chúng phải đáp ứng yêu cầu sau: - Chịu rung sóc bụi bẩn - Làm việc tin cậy mơi trường có nhiệt độ cao, có nhiều dầu mỡ nhiên liệu - Kích thước, trọng lượng nhỏ - Giá thành thấp so với máy phát chiều máy phát xoay chiều có nhiều ưu điểm khơng có vịng đổi điện cuộn dây rotor đơn giản Chính ngày người ta chuyển sang dùng máy điện xoay chiều 2.1.3 Máy phát điện xoay chiều 2.1.3.1 Máy phát xoay chiều kích thích nam châm vĩnh cửu Cấu tạo gồm hai phần rotor stator - Rôto: Phần lớn máy phát sử dụng có nam châm quay, tức nam châm rôto Các máy phát loại khác chủ yếu kết cấu rotor chia số loại chính: Rotor nam châm hình trụ, rơto nam châm hình (có má cực khơng), rơto nam châm hình móng Thông dụng ô tô loại rotor nam châm hình móng (hình 2.3) Hình 2.3- Rơto nam châm hình móng - Cực bắc nam châm; - Cực nam nam châm; - Trục Rôto - Stato: khối thép từ hình trụ rỗng, ghép từ thép điện kỹ thuật cách điện với sơn cách điện để giảm dịng fucơ Mặt stato có vấu cực để quấn cuộn dây phần ứng (hình 2.4) Hình 2.4- Hệ thống từ máy phát có stato dây đấu hình 1- Stato; - Rôto - Nguyên lý hoạt động: Khi động hoạt động, thông qua truyền đai, trục khuỷu động kéo rôto máy phát quay Rotor nam châm vĩnh cửu có cực Khi rotor quay, từ trường thay đổi cắt vòng dây cuộn stato Trong cuộn dây xuất sức điện động thay đổi trị số hướng Khi đóng mạch sức điện động cảm ứng sinh dòng điện xoay chiều cung cấp cho phụ tải ... Nẵng, ngày tháng năm 2021 Sinh viên thực Đồ án tính tốn thiết kế hệ thống cung cấp tô CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG CUNG CẤP TRÊN ƠTƠ 1.1 Cơng dụng Hệ thống cung cấp điện có nhiệm vụ cung cấp lượng... đồ tổng quát cung cấp cho phụ tải hệ thống cung cấp Nguồn lượng điện chủ yếu hệ thống cung cấp máy phát điện Máy phát hoạt động cung cấp điện cho hệ thống xe như: Hệ thống điều khiển động (đánh... thật Để sau trường tự tin thích ứng với môi trường công việc khỏi bỡ ngỡ Đồ án môn học Thiết kế hệ thống điện tử ô tơ đồ án quan trọng, để hồn thành đồ án sinh viên cần vận dụng kiến thức lý thuyết