Uf =E- IƯ . RƯ. Trong đó: I: Dòng máy phát phát ra.
RƯ: Tổng trở mạch phần ứng. Vì RƯ nhỏ nên IƯ. R 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 đa vào cuộn dây kích từ có thể điều chỉnh đ- ợc.
Vì vậy muốn thay đổi điện áp phát ra của máy phát ngời 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.
4.3.1. 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 lu gồm sáu điốt. - Khoá điện: KĐ.
- Cuộn kích từ Wkt.
- Một khung từ trên khung từ có hai lõi thép trên mỗi lõi thép có quấn cuộn dây từ hoá WI và Wgt và đợc bố trí các cặp tiếp điểm K1 và K2’ K2 tiếp điểm thờng đóng, K2 K2” tiếp điểm thờng mở. Trong đó K2”đợc nối trực tiếp ra mát.
- Đèn kiểm tra Đktđợc mắc song song với một điện trở 15Ω.
c. Nguyên lý làm việc .
Khi đóng khoá điện( KĐ),máy phát bắt đầu làm việc nhng 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 // 15Ω)->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 lu nửa chu kì ở các diôt có cực âm nối mát: D4, D5, D6.
Khi máy phát đã phát ra đợc 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
Rf0 D4 D5 D1 D2 D3 D6 C B 1 e
cho tải.Đèn kiểm tra tắt vì cả hai đầu đều có thế dơng,một đầu có thế dơng của ắc quy, đầu kia có thế dơng 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
Wkt 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 nh 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 nh 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).
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 nh 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 dới 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 đợc tích cực Điốt ĐB để bảo vệ Tranzito khỏi sức điện 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.
a.
b. +
Rơle bảo vệ PB có cấu tạo về phần cơ học cũng giống nh rơle điện áp , chỉ khác về số lợng 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 ngợc 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 cha đạt trị số định mức, lực từ hoá do cuộn dây PAo sinh ra cha đủ lớn do đó rơle điện áp PA cha tác động và tiếp điểm PA vẫn ở vị trí mở. Điện áp điều khiển qua điện trở RB đa đến cực gốc B Tranzistor làm Tranzistor mở do đó có dòng điện lớn qua cuộn dây kích thích theo chiều : Từ cực dơng 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 đợc đa 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 dơng 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 nh trên giữ cho điện áp ra của điện áp của máy phát điện hầu nh 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 thờng và rơle bảo vệ PB không tác động, tiếp điểm PB vẫn ở thế mở. Trờng 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 dơng nguồn qua điốt Dc do đó tranzito đóng và hai điện trở Rp, RTN đợc đa 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 nhng tiếp điểm PB vẫn đợc giữ ở thế đóng. Tiếp điểm PB vẫn đợc giữ mãi ở thế đóng cho đến khi khắc phục xong h hỏng mới thôi.
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 đợc tích cực.
- Điốt DB làm nhiệm vụ bảo vệ Tranzito khỏi bị hỏng do sức điện động tự cản ở cuộn dây kích thích.
- Điốt D2ht làm nhiệm vụ hồi tiếp bảo đảm cho Tranzito T2 đóng đợc tích cực.
- Điện trở RN làm nhiệm vụ điều hoà đảm bảo cho điện áp điều chỉnh đợc giữ hầu nh không đổi khi nhiệt độ môi trờng 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 cha 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 dơng 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 nh nối với dơng nguồn ). Do đó tranzito T2 đóng. Tranzito T2 đóng dòng điện qua R10 lúc này coi nh bằng không nghĩa là tại cực gốc B tranzito T3 lúc này điện áp bằng không (coi nh nối với dơng nguồn). Do đó tranzito T3 cũng đóng, điện trở phụ Rp đợc đa vào mạch cuộn dây kích thích làm giảm dòng điện kích thích do đó điện áp ra của máy phát điện không vợt quá đợc 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 nh lúc ban đầu làm cho điện áp ra của máy phát điện, đợc giữ hầu nh 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.
Cọc D+ của tiết chế đợc nối với cọc Đ+(cọc phát điện) của máy phát.. Cọc DF từ tiết chế đợc nối với cọc DF của máy phát để đa dòng kích từ vào cuộn kích từ. Cọc D- đợc nối mát. Dòng đi phụ tải từ cực dơng của máy phát.
b. Nguyên lý làm việc.
Khi máy phát cha làm việc (khóa điện đóng) hoặc khi máy phát đã phát ra điện nh- ng điện áp, máy phát phát ra nhỏ hơn điện áp định mức,điốt ổn áp Z cha 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 dơng 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 nhng 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 nh 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, đợc điều khiển bằng rơ le đèn báo nạp.
- Mát phát điện có các cọc B, IG, L và S, trong đó S đợc nối vói B.
c. NGUYÊN Lý LàM VIệC.
Khi máy phát làm việc (khoá điện đóng) hoặc khi máy phát đã làm việc,nhng điện áp máy phát phát ra nhỏ, nhỏ hơn điện áp định mức. Điốt ổn áp Z cha bị đánh thủng. Tranzito TR1 đóng vì điện trở của TR1 quá lớn , do vậy cực B của TR2 thông qua TR2đợc nối với dơng nguồn,do đó TR2 mở. Dòng điện đi nh sau:
IG D1 R1 C +Aq K a
b Cuộn hút Rơle L Gkt F ETR2 Tiếp giáp ECTR2 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 nh sau: Từ + Aq qua khoá
K Dn D1 R1 R2 R4 z R5 c R3 TR1 TR2 F c a b
Khi máy phát làm việc điểm C có thế dơng của máy phát và máy phát cấp điện cho