Trên xe Toyota corolla sử dụng 2 loại tiết chế điều chỉnh điện áp khác nhau, loại A và loại M. Sau đây là cấu tạo và nguyên lý hoạt động của từng loại:
2.4.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động tiết chế loại A
a. Cấu tạo
Bộ tiết chế của tôyôta dùng 3 transistor mắc nối tiếp để đóng mở điều chỉnh dòng vào cuận kích thích của máy phát từ đó đa ra mức điện áp ổn định, các diot D1, D3 dùng ngăn dòng điện chi cho đi một chiều, D2 là điot ổn áp có thể cho dòng điện đi qua 2 chiều nếu điện áp lớn hơn 14,2V. Các tụ C1, C2 dùng
Hình 2.4: Cấu tạo tiết chế loại A
để bảo vệ tiết chế khi sảy ra trờng hợp cuận kích thích bị ngắn mạch. Các điện trở R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 dùng để phân áp điều khiển các bóng transistor.
b. Nguyên lý hoạt động
Khi bật khoá điện thì có dòng điện đi qua cuận dây kích thích của máy phát làm tăng khả năng kích từ cho máy phát. Khởi động động cơ và quay với số vòng quay thấp mức điện áp phát ra la nhỏ khi đó có donngf kích thích lấy trực tiếp từ Accquy tới cuận kích thích qua tiết chế và ra mát.
Vì tại chân B của T1 lúc này là âm hơn do điot zenlo không cho dòng điện qua dẫn đến bóng T1 khoá. Khi đó dòng điện từ accquy sẽ qua R4 phân áp cho T2 làm tại chân B của bóng T2 dơng hơn và bóng T2 lúc này mở và làm cho T3 mở theo và khi đó có dòng ra mass.
Đờng đi của dòng điện kích thích nh sau:
Accquy → CT → Đèn báo nạp → Cuận dây kích thích → C(T2) → E(T2) → Mass. Dòng điện không qua điện trở nào cả nên dòng kích thích là lớn nhất.
Nh vậy lúc này kích từ cho máy phát chủ yếu lấy trực tiếp từ accquy.
Trờng hợp động cơ có số vòng quay cao làm máy phát phát ra điện áp Umf > 14,2V Điện áp từ máy phát sẽ vào tiết chế qua R1 đánh thủng điotzenlo nh vậy điot sẽ cho dòng điện đi qua và đặt dơng lên cực gốc B của T1 làm cho bóng T1 dẫn. Dòng điện có đờng đi nh sau:
IB :MF → R1→ B(T1) → E(T1) → Mass
IE : MF → R4→ C(T1) → E(T1) → Mass
Lúc này vì có trở R6 nên dòng chủ yếu qua T1 ra mass nên chân B(T2) sẽ chịu điện áp âm hơn vì vậy bóng T2 sẽ đóng không cho dòng điện đi qua, nh vậy sẽ làm cho T3 đóng theo và cắt dòng qua cuận kích thích ra Mass.
Nh vậy sẽ không có dòng qua cuận kích thích máy phát và lập tức điện áp giảm đi. Các quá trình này đợc lặp đi lặp lại theo điện áp phát ra từ máy phát. Nh vậy quá trình điều chỉnh điện áp đợc hoàn thiện.
2.4.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tiết chế loại M
a. Cấu tạo
Cấu tạo gồm: 1M.IC đã đợc lập trình sẵn và đợc mắc ở vị trí nh hình vẽ để điều khiển các bóng tranzitor, 2 tranzitor NPN và 1 tranzitor PNP dùng để đóng
mở điều khiển dòng vào cuộn kích thích, diot D1 dùng ngăn chặn dòng điện ngợc nh hình vẽ. Vỏ làm bằng hợp kim nhôm bảo vệ tiết chế.
P F
B E
Hình 2.5. Hình dạng tiết chế loại M
Hình 2.6: Cấu tạo tiết chế loại M b.Nguyên lý làm việc
*Khi hoạt động bình thờng
+Khi khoá điện ở vị trí ON và động cơ cha hoạt động
Khi bật khoá điện ở vị trí ON điện áp ắc quy đợc đặt vào cực IG. Kết quả là mạch M.IC đợc kích hoạt và Tranzistor 1 đợc mở ra làm cho dòng kích từ chạy trong cuộn dây Roto. ở trạng thái này dòng điện cha đợc tạo ra do vậy bộ điều áp làm giảm sự phóng điện của accu đến mức có thể bằng cách đóng ngắt T1 ngắt quãng. ở thời điểm này điện áp tại cực P = 0 và mạch M.IC sẽ xác nhận trạng thái này và gửi tín hiệu tới T2 để bật đèn báo nạp.
Động cơ khởi động và tóc độ máy phát tăng lên, mạch M.IC mở T1 để cho dòng kích từ đi qua và do đó điện áp ngay lập tức đợc tạo ra.
ở thời điểm này nếu điện áp tại cực B lớn hơn điện áp accu thì dòng điện sẽ đi vào accu để nạp cho bình và đi cung cấp cho các thiết bị điện khác. Kết quả là điện áp ở cực P tăng lên, do đó mạch M.IC xác định trạng thái phát điện đã đợc thực hiện và truyền tín hiệu đóng T2 và tắt đèn báo nạp.
+ Khi máy phát điện đang phát điện( điện áp cao hơn điện áp điều chỉnh)
Nếu T1 tiếp tục mở điện áp ở cực B tăng lên. sau đó điện áp ở cực S vợt quá điện áp điều chỉnh mạch M.IC xác nhận tình trạng này và đóng T1. Kết quả là dòng kích từ của cuộn dây Roto bị giảm dần thông qua Điot Đ1 hấp thụ điện từ ngợc và điện áp ở cực B giảm xuống (điện áp đợc tạo ra) giảm xuống. Sau đó nếu điện áp ở cực S giảm xuống tới giá trị điều chỉnh thì mạch M.IC sẽ xác nhận tình trạng này và mở T1. Do đó dòng kích từ của cuộn dây tăng lên và điện áp cực B cũng tăng lên. Bộ điều chỉnh IC sẽ giữ cho điện áp ở cực S ( điện áp ở cực accu ) ổn định (điện áp điều chỉnh) bằng cách lặp đi lặp lại quá trình trên.
* Khi hoạt động không bình thờng
+Khi cuộn dây roto bị đứt
Khi máy phát quay nếu cuộn dây roto bị đứt thì máy phát không sản xuất ra điện, điện áp ở cực P=0.
Khi mạch M.IC xác định đợc tình trạng này nó mở T2 cho bóng đèn báo nạp sáng cho biết hiện tợng không bình thờng này.
+Khi cuộn dây bị chập
Khi máy phát quay nếu cuộn dây roto bị chập điện áp cực P đợc đặt trực tiếp vào cực F và dòng điện trong mạch sẽ rất lớn. Khi mạch M.IC xác định đợc tình trạng này nó sẽ đóng T1 để bảo vệ và đồng thời mở T2 để bật đèn báo nạp để cảnh báo về tình trạng không bình thờng này.
2.5.Ưu nhợc Điểm của máy phát điện xoay chiều ba pha
2.5.1. Ưu điểm
- Có độ bền và tuổi thọ cũng nh làm việc đảm bảo hơn. So với máy phát điện một chiều thời gian đến đại tu đợc nâng lên gấp đôi.
-Chế tạo đơn giản kết cấu roto vững chắc phần ứng cố định không có cổ góp điện, làm mát tốt hơn không gây tia lửa điện và nhiễu xạ vô tuyến.
-ít tốn công chăm sóc và bảo dỡng kỹ thuật
-Kích thớc và trọng lợng nhỏ chỉ bằng 1/2 máy phát điện một chiều có cùng công suất :(T130 có P = 350w,G = 11,2kg; ( 250 có P = 350w,G =5,6 Kg)
-Đặc tính nạp điện tốt hơn cụ thể có khả năng cung cấp năng lợng điện sớm hơn ở số vòng quay dới không tải máy phát xoay chiều đã cung cấp điện khoảng 400 - 600 v/p máy phát một chiều khoảng 850v/p.
- Lợng đồng dùng trong máy phát điện xoay chiều chỉ bằng 1/3 máy phát điện một chiều. Tuy vậy máy phát điện xoay chiều vẫn còn tồn tại một số nhợc điểm.
2.5.2. Nhợc điểm
- Ăc quy bị mất điện do rò qua bộ chỉnh lu ( khắc phục bằng cách công tắc mát hoặc dùng rơle đóng mạch)
- Việc đóng tắt và khoá giữ máy khởi động nhờ dòng điện của máy phát rất khó khăn trong trờng hợp này phải dùng cơ cấu chỉnh lu riêng và một rơle phụ .
- Giá thành bộ chỉnh lu còn cao (tuy nhiên với đà phát triển linh kiện bán dẫn sẽ giảm giá đi nhiều và nhợc điểm này sẽ không còn kể đến nữa).
Tuy còn một vài nhợc điểm nhng với những u điểm nổi trội máy phát điện xoay chiều đã và đang thay thế hầu hết các máy phát điện một chiều dùng trên ô tô máy kéo.
Chơng 3
Thiết kế mô hình Hệ thống cung cấp điện dùng trên xe Toyota corola
3.1 Tính cần thiết của việc thiết kế mô hình
3.1.1. Mục tiêu thiết kế mô hình
Trên Ôtô hiện đại, trang bị điện và các hệ thống điều khiển điện tử ngày càng phát triển hoàn thiện. Xu hớng hiện nay là thay thế các phần cơ khí bằng các phần điện tử nhằm đáp ứng nhu cầu: Tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu,
giảm độc hại của khí thải, tăng tính an toàn và tiện nghi của ôtô. để nắm bắt, nghiên cứu , tìm hiểu về trang thiết bị điện và các hệ thống điều khiển điện tử thì các thiết bị băng thử cũng không còn phù hợp để đánh giá các đặc tính của: Máy phát, bộ điều chỉnh điện và do đó việc học tập, tìm hiểu, nghiên cứu của sinh viên gặp nhiều khó khăn. Vấn đề đặt ra là phải có một công cụ khác để thông qua đó giải quyết đợc các vấn đề sau:
Tìm hiểu và kết cấu, đánh gía các đặc tính và chuẩn đoán phát hiện lỗi.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó em thiết kế mô hình hệ thống cung cấp điện trên ôtô hiện đại. Mô hình thực tế đợc xây dựng bám sát vào mục tiêu.
Phân tích kết cấu khác nhau của các thiết bị trong hệ thống cung cấp điện trên ôtô hiện đại: Kết cấu của accu, máy phát, bộ điều chỉnh điện áp, các rơle và hộp cầu chì. Mục đích biết cách vận hành, giúp cho công việc sửa chữa lắp ráp. Ngoài ra nó còn giúp cho sinh viên khảo sát lấy số liệu phục vụ cho thiét kế mới.
Khảo sát sự làm việc đo đạc đánh giá các đặc tính điện áp và dòng điện của thiết bị.
Chuẩn đoán phát hiện các lỗi trong phần tử, mạch điện của hệ thống cung cấp điện phục vụ cho công tác sửa chữa.
3.1.2. Nhiệm vụ thiết kế mô hình.
Mô hình dùng để đo đạc, kiểm tra trạng thái làm việc và không làm việc của các phần tử của hệ thống cung cấp điện.
So sánh các đặc tính của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện nh các đặc tính của máy phát, bộ điều chỉnh, đặc tính làm việc đồng thời của máy phát.
Lấy đợc các thông số kĩ thuật: Điện áp pha, Điện áp dây, cờng độ dòng và điện áp sau chỉnh lu.
3.1.3 Các phơng án thực hiện nhiệm vụ.
Chuẩn bị đầy đủ các thiết bị, vật t, phục vụ cho công tác dựng xa bàn đảm bảo thực hiện đúng yêu cầu kỹ thuật và mẫu thiết kế.
Chuẩn bị các thiết bị vật t phụ trợ phục vụ lắp đặt nh: Các đầu giắc kết nối với máy phát, diot, tiết chế, và các thiết bị khác.
Chuẩn bị dây nối và dụng kiểm tra thiết bị và các thông số của hệ thống cung cấp.
Dựng xa bàn theo mẫu thiết kế phù hợp với điều kiện thực tế. Có hai phơng án tực hiện xa bàn của hệ thống cung cấp điện : 3.1. Phơng án thiết kế xa bàn dạng nằm nh dạng (hình3.1)
Hình 3.1: Hình dạng khung của xa bàn kiểu nằm
+ Bàn có mặt bàn hình chữ nhật, có diện tích đủ để lắp đặt các thiết bị của hệ thống sao cho đủ không gian để hoạt động.
+ Mặt bàn đợc đỡ bởi bốn chân bàn và trên mỗi chân bàn đợc lắp đặt thêm các bánh xe để cho tiện trong việc di chuyển.
+ Đêt tăng thêm độ bền của giá đỡ thi giá đỡ đợc thiết kế thêm các thanh chịu lực để đảm bảo trong quá trình làm việc không bị xảy ra sự cố.
+Tất cả bề mặt trên của xa bàn đợc đặt một lớp tôn với các khung giá đỡ đã đợc định sẵn để gá lắp thiết bị và đợc khoan định vị để gá lắp sau đó đợc sơn một lớp sơn bảo vệ.
+Gá nắp các thiết bị đúng vị trí đã định sẵn.
+Dùng động cơ điện 220V kéo tải cho máy phát thông qua đai truyền với tốc độ động cơ có thể thay đổi để có thể kiểm tra đợc các chế độ làm việc của máy phát. Động cơ điện đợc đặt phía dới gầm của xa bàn.
+Dùng áccquy 12V để làm nguồn cung cấp phụ khi máy phát cha làm việc và là phụ tải để máy phát nạp điện khi máy phát làm việc. Accquy cung đặt phía d- ới khung gầm của xa bàn.
+ Các cụm tiết chế PP350, tiết chế loại rung cũng đợc gá lắp trên xa bàn để nối lên lịch sử phát triển và những u nhợc điểm của chúng làm nổi bật lên u điẻm của tiết chế của ToYota.
Ưu nhợc điểm của xa bàn kiểu nằm
- u điểm:
+ Dễ bố trí
+ Kết cấu đơn giản + Chịu lực tốt + Làm việc ổn định
+ Dễ quan sát và giống thực tế + Quá trình chế tạo thuận lợi - Nhợc điểm
+ chiếm nhiều diện tích
+ Di chuyển khó khăn ở những vị trí có không gian chật hẹp.
+ Khó khăn cho công tác kiểm tra sửa chữa của học sinh khi học vì diện tích đựơc dàn trải rộng dẫn đến khi thao tác học sinh phải đi quanh xa bàn.
1.2. Phơng án bố trí xa bàn kiểu bảng đứng (bảng)
Cụm TC+CL TOYOTA
Sơ đồ đấu nối mạch trên xa bàn
Tiết chế PP350 Tiết chế loại rung
Chỉnh lu 8Điot, 12Điot
Hình 3.2: Xa bàn kiểu đứng Một số hình xa bàn đợc tham khảo nh các hình sau:
Bảng gá đỡ máy phát điện và các bộ phận khác của xa bàn Bàn để các dụng cụ thao tác học và kiểm tra kĩ thuật
Khoang chứa bình Accquy và động cơ điện
Hình 3.3: Mô hình bố trí thiết bị xa bàn kiểu đứng
Ưu nhợc điểm của xa bàn kiểu đứng
- u điểm
Sa bàn kiểu bảng có u điểm là:
+ Kết cấu và hình dáng nhỏ gọn hơn kiểu bàn
+ Di chuyển dễ dàng trong những điều kiện chật hẹp + Thể hiện hoạt động của cơ cấu panh rõ ràng
+ Thuận tiện cho công tác kiểm tra tháo lắp và thao tác của học sing trong quá trình học.
+ Học sinh có thể dễ dàg tổng quan toàn bộ sự hoạt động của hệ thống. + Dễ bố trí sinh động tạo thêm hứng thú trong quá trình học của học sinh. - Nhợc điểm
+ Sự ổn định trong quá trình làm việc không cao dễ bị mất cân bằng. + Không đợc sát với thực tế trên xe.
1.3. Lựa chọn mô hình xa bàn phù hợp
Dựa vào nhiệm vụ và mục tiêu cảu việc thiết kế xa bànvà điều kiện thực tế của x- ởng thực tập chúng ta thấy phơng án phù hợp nhất để học sinh tiếp thu kiến thức tôt nhất là phơng án dùng xa bàn dạng đứng (kiểu bảng)
3.2. Chuẩn bị mô hình thiết kế
3.2.1. Chuẩn bị phần khung xa bàn
Thép hộp chữ nhật kích thớc 25x50mm để làm chân giá đỡ phía dới và chỗ để accquy, động cơ điện.
Thép chữ V kích thớc 50x50mm để gá bắt mặt gỗ đỡ các chi tiết của xa bàn. Vít bắn, mặt xa bàn bằng gỗ ép kích thớc 1200x1000mm để gá lắp các chi tiết của xa bàn.
Bánh xe lăn kích thớc: Cao 80mm, đờng kính bánh xe 65mm, cùng khoá hãm. Mặt bàn gỗ ép dùng để các dụng cụ chi tiết để đo kiểm các thiết bị có sẵn trên xa bàn.
Sơn màu, các mạch điện đợc cắt sẵn để gián vào bề mặt xa bàn thể hiện cấu tạo, mạch đấu nối.
3.2.2. Chuẩn bị các thiết bị của hệ thống cung cấp điện
Máy phát điện toyota corola
Tiết chế các loại: Rung, bán dẫn có tiếp điểm, bán dẫn không tiếp điểm, tiết chế vi mạch.
Bộ điều chỉnh dòng điện: loại dùng 6 Điot, 8 Điot, 16 Điot.
Đèn báo nạp dùng để theo dõi sự phát điện của máy phát và nạp điện của accquy
Quạt gió làm tải cho máy phát khi hạot động để theo dõi động của máy phát ở mọi chế độ.
Bình accquy dùng để cung cấp điện áp ban đầu cho toàn hệ thống và kích từ ban đầu cho máy phát.
Các đầu giắc và dây nối để đấu nối và kiểm tra thiết bị. Rơle và cầu trì bảo vệ.
Động cơ điện 3pha 220V để kéo máy phát tạo nguần động lự cho máy phát. Day đai dẫn động và bộ phận căng đai để điều chỉnh sức căng của đai dẫn.