2.4.1. Kí hiệu
Trên mỗi ắc quy đều thờng có nhãn ở vỏ bình, trên nhãn ghi rõ tính năng của ắc quy bởi một dãy ghi gồm:
- Số đầu là con số để chỉ số ngăn ắc quy.
- Hai số tiếp là chữ để chỉ tính năng sử dụng chính của ắc quy. - Hai số cuối là con số để chỉ dung lợng định mức của ắc quy.
Ví dụ: ở nhãn của một ắc quy do Việt nam sản xuất có ghi 6- 0T – 54 thì ta đọc nh sau:
- 6 là ắc quy gồm có 6 ngăn. - 0T là loại ắc quy dùng cho ô tô.
-54 là dung lợng định mức của ắc quy đạt đợc 54 Ah.
2.4.2. Đặc tính phóng, nạp của ắc quy.
a. Đặc tính phóng điện.
Hình 2.8: Quá trình phóng điện của ắc quy
Hình 2.9: Đặc tính phóng điện của ắc quy.
Từ hình vẽ ta thấy các đờng biểu diễn đặc tính phóng điện của một ắc quy đơn. Dòng điện phóng Ip = 5.4 Ampe không đổi. Nồng độ dung dịch điện phân giảm theo đờng thẳng từ 1,26 g/cm3 xuống 1,11 g/cm3. sức điện động thực tế Eaq thấp hơn sức điện động E0 vì bị sụt thế khi phóng và giảm từ 2,12 vôn xuống 1,7 vôn. Nơi điểm A. Điểm A là cuối quá trình phóng điện, lúc này sun phát chì hình thành trên các bản cực, thế điện sẽ giảm nhanh từ đây.
- Sức điện động E khi phóng: Eaq = E0 - ∆E ∆E: sự tổn hao. - Điện áp của ắc quy khi phóng: Uaq = E – Ip . Raq Raq: Điện trở ắc quy. Ip: Dòng điện phóng.
E0: Sức điện động khi không phóng.
Khi ắc quy phóng điện đến mức mỗi ngăn còn 1,7 vôn đợc coi nh bình hết điện không nên tiếp tục cho phóng nữa vì sẽ tác hại ắc quy và khó khăn cho lúc nạp điện phục hồi.Vì lúc đó lớp sun fát chì (PbS04 ) rất dầy.
U(V) (kg/cm3 ) I(A) 2,12v 1,26g/cm3 Ip: 5,4A Q: 5,4 x 10: 54Ah t (h) 1,11g/cm3 1,7v E0 Eap Ký hiệu các cọc bắt dây: A Ký hiệu các cọc bắt dây:
b. Đặc tính nạp điện của ắc quy.
Hình 2.10: Đặc tính nạp điện của ắc quy.
Trên hình vẽ trình bầy đặc tính nạp điện với dòng điện không đổi. Nồng độ dung dịch điện phân tăng dần theo đờng thẳng từ 1,11 g/ cm3 đến 1,27g/cm3. Thế hiệu nạp Un thay đổi ngợc với thế hiệu phóng Eaq.
Khi thế hiệu tăng tới 2,4 vôn sự “sôi” bắt đầu. ngay sau đó tăng tới trị số tối đa 2,7 vôn. thì ngng tại điểm B ta tiếp tục nạp thêm trong ba giờ nữa.
Trong thời gian này nếu nồng độ và thế hiệu của ắc quy không tăng nữa chứng tỏ ắc quy đã đợc nạp no hay nạp đầy điện. Sau khi thôi nạp, điện thế sụt xuống còn 2,12 vôn ứng với ắc quy nạp no.
- Sức điện động E khi nạp: Eaq = E0 + ∆E. - ∆E: Sự tổn hao.
- Điện áp của ắc quy khi nạp: Uaq = E0 + Ip . Raq. - Raq : Điện trở ắc quy.
- Ip : Dòng điện phóng.
- E0 : Sức điện động khi không phóng. U(v) (g/cm3) I(A) 1,7v 1,11g/cm3 In:5,4A t (h) 2,7v 1,27g/cm3 U ρ B Q: 5,4 x 13
Chơng 3. Máy phát điện xoay chiều
3.1. Khái niệm chung
3.1.1. Công dụng của máy phát điện.
- Máy phát điện là máy biến đổi cơ năng thành điện năng sản sinh ra điện để cung cấp cho các thiết bị dùng điện trên ôtô, khi ôtô đã thực hiện xong quá trình khởi động
- Nạp điện cho ắc quy khi trục khuỷu động cơ làm việc ở số vòng quay trung bình và lớn.
3.1.2. Phân loại máy phát điện.
Hiện nay các loại xe ôtô bất cứ loại xe nào có thể dùng một trong hai loại máy phát điện sau:
Máy phát điện cực từ có nam châm điện Theo kết cấu của cực từ
Máy phát điện cực từ có nam châm vĩnh cửu
3.1.3. Yêu cầu
- Đảm bảo độ tin cậy tối đa cho hệ thống, điều chỉnh tự động trong mọi điều kiện sử dụng. - Đảm bảo đặc tính công tác của hệ điều chỉnh, có chất lợng cao và ổn định trong khoảng thay đổi tốc độ và tải của máy.
- Đảm bảo khởi động dễ dàng trong mọi điều kiện thời tiết và độ tin cậy cao. - Đảm bảo nạp tốt cho ắc quy.
- Cấu tạo đơn giản.
3.2. Cấu tạo của máy phát điên xoay chiều - Cấu tạo máy phát điện xoay - Cấu tạo máy phát điện xoay
chiều gồm: + Stato + Roto + Bánh đai truyền + Cánh quạt làm mát + Bộ điốt chỉnh lu điện áp
Hình 3.2: Chi tiết tháo rời của máy phát điện
Hình 3.1: Cấu tạo máy phát điện xoay chiều
1, Nắp sau 2, Bộ chỉnh lu 3, Điốt 4, Đi ốt kích từ 5, Bộ điều chỉnh điện áp và các chổi than tiếp điện 6, Phần ứng (Stato) 7, Phần cảm (rôto) 8, Quạt 9, Buly 10Chân Gắn 1 2 3 4 5 10 9 8 7 6
3.2.1. Rôto <phần quay>
Roto đợc chế tạo thành hai nửa. Mỗi nửa có các cực làm bằng thép non, bên trong có cuộn dây kích từ dòng điện kích từ đợc đa vào cuộn kích từ trên Roto. Hai đầu dây của cuộn kích từ nối với hai vòng tiếp điện bằng đồng đặt trên trục roto nhng cách điện với trục roto. Các chổi than lắp trong giá đỡ và áp sát các vòng đó.
Khi ta bật công tắc máy, điện ắc quy vào kích từ cuộn cảm các vấu cực roto trở thành nam châm điện các từ cực bắc nam xen kẽ nhau.
3.2.2. Stato <phần ứng>.
Dạng ống đợc ghép bằng những lá thép kỹ thuật điện cách điện với nhau để giảm dòng phu cô. Mặt trong có các rãnh xếp các cuộn dây ứng điện, cuộn dây ứng điện gồm 3 pha có các cuộn dây riêng biệt, cuộn dây pha của stato đấu với nhau theo hình sao hoặc hình tam giác.
Hình 3.3:Cấu tạo rôto
Hình 3.4: Đấu mạch sao và mạch tam giác trong máy phát điện xoay chiều
Hình 3.5:Bố trí các cuộn dây ứng điện trong phần ứng Stato
a. Một Stato hoàn chỉnh b. Sơ đồ cuôn dây Stato 1. Lõi thép từ ; 2. Đầu mối các cuộn dây
3.2.3. Chổi than.
Hai chổi than đợc cấu tạo từ đồng graphit và một số phụ chất để giảm điện trở và sức mài mòn. Hai chổi than đợc đặt trong giá đỡ, chổi than bắt cố định trên vỏ máy, luôn áp sát vào vành tiếp điện nhờ lực ép của lò xo.
3.2.4. Nắp máy:
Để bảo vệ máy khỏi bị những vật bên ngoài rơi vào làm h hỏng dây quấn, nó còn làm giá đỡ cho các đầu trục roto, đồng thời cũng để bắt máy phát điện vào ôtô.
Nắp thờng đợc chế tạo bằng thép, gang hoặc nhôm.
3.2.5. Bộ chỉnh lu.
Hình 3.6: Chổi than và giá đỡ chổi than
Hình 3.7: Nắp máy của máy phát điện xoay chiều
- Công dụng của bộ chỉnh lu là nắn dòng điện phát xoay chiều thành dòng điện một chiều.
- Bộ chỉnh lu thờng gồm có 6,8 hay9 điot silic xếp thành 3 nhánh các điốt mắc theo sơ đồ nắn mạch cầu ba pha và nối vào các đầu ra của các cuộn dây phần ứng trên stato. Các điốt đợc đặt trong một khối để đảm bảo độ kín và chắc chắn, các điốt đợc tráng một lớp bột đặc biệt, khối chỉnh lu đợc gắn vào nắp của máy phát điện bằng bulông.
Hình 3.8: Sơ đồ đấu dây bộ Hình3. 9: Bộ chỉnh lu điốt Silic
a. kết cấu chung; b. Sơđồ điện
a. Nắn dòng một pha nửa kỳ.
* Sơ đồ cấu tạo.
Sơ đồ nắn dòng xoay chiều 1 pha nửa kỳ sử dụng rất ít trong thực tế vì chất lợng điện áp 1 chiều sau khi nắn kém trị số hiệu dụng điện áp 1 chiều thấp đồng thời còn mấp mô nhiều.
Hình 3.10.Sơ đồ nắn dòng một pha nửa kỳ.
* Nguyên lý làm việc.
Sơ đồ nắn dòng nửa kỳ một pha sử dụng điốt nắn dòng chỉ cho dòng điện đi theo một chiều:
ở nửa chu kỳ đầu: Dòng điện đi từ (+) máy phát đến (+) của điốt qua phụ tải rồi về (-) của máy phát.
b. Nắn dòng cả kỳ một pha theo sơ đồ cầu.
* Sơ đồ cấu tạo.
Sơ đồ nắn dòng cả kỳ nguồn điện xoay chiều một pha đợc sử dụng rất phổ biến. Trong hệ thống điện ôtô, máy kéo. Sơ đồ này đợc dùng ở một số bộ phận nh rơle khống chế trong hệ thống điều khiển máy khởi động điện.
Hình 3.11. Sơ đồ nắn dòng cả kỳ 1 pha theo sơ đồ cầu
* Nguyên lý làm việc.
ở nửa chu kỳ đầu: Khi thế dơng của máy phát đặt vào điểm a, thế âm đặt vao điểm b có dòng điện đi từ : (+) máy phát đến (a) qua Đ1 qua Rt qua Đ3 về (b) rồi về (-) máy phát.
ở nửa chu kỳ sau: Khi thế dơng của máy phát đặt vào điểm (b), thế âm của máy phát đặt vào điểm (a) có dòng điện đi từ (+) máy phát tới điểm (b) qua Đ2 qua Rt qua Đ4 rồi về (a) và về (-) máy phát.
c. Nắn dòng 3 pha nửa kỳ.
* Sơ đồ cấu tạo.
Sơ đồ nắn dòng 3 pha nửa kỳ sử dụng rất ít trong sơ đồ điện của ôtô, máy kéo. Nó chi đợc dùng thành dòng kích thích cho máy phát điện khi máy phát điện làm việc
Hình 3.12 .Sơ đồ nắn dòng 3 pha nửa kỳ
* Nguyên lý làm việc.
Xét pha I: Có dòng điện đi từ (+) I đến Rt qua Đ2 rồi về (-) của I. Xét pha II: Có dòng điện đi từ (+) II đến Rt qua Đ3 rồi về (-) của II. Xét pha III: Có dòng điện đi từ (+) III đến Rt qua Đ1 rồi về (-) của III.
a
c
b
d. Nắn dòng 3 pha cả kỳ.
* Sơ đồ nguyên lý.
Sơ đồ này đợc dùng rất phổ biến trên tát cả các ôtô, máy kéo hiện nay. Ưu điểm của nó là điện áp một chiều sau khi nắn có trị số hiệu dụng lớn và tần số nhấp nháy caovà gần với đờng thẳng hơn.
* Nguyên lý làm việc.
- Khi a là dơng nhất, b là âm nhất: Có dòng điện đi từ (a) qua Đ1 qua Rt về Đ5 rồi về b rồi về (-) của a.
- Sau 1200 thì b dơng nhất, c là âm nhất: Có dòng diện đi từ (b) qua Đ2 qua Rt qua Đ6 rồi về c rồi về (-) của (b).
- Sau 1200 thì (c) là dơng nhất, a là âm nhất: Có dòng điện đi từ (c ) qua Đ3 qua Rt qua Đ4 rồi về a rồi về (-) của c.
3.3. Nguyên lý sinh điện của máy phát điện xoay chiều.
Trong máy phát điện một chiều, phần ứng điện quay, phần cảm điện đứng yên.. Trong máy phát điện xoay chiều kết cấu ngợc lại: Phần ứng điện đứng yên, phần cảm điện quay.
Nguyên lý một máy phát điện xoay chiều đơn giản, gồm 1 nam châm điện quay trong vòng dây ứng điện. Nam châm đợc kích từ bằng dòng điện một chiều qua 2 vòng tr- ợt và chổi than tiếp điện. Khi cực bắc của nam châm quét ngang nhánh dây ứng bến phải, dòng điện chạy theo chiều từ trớc ra sau, nam châm quay 180o cực nam quét ngang qua
Hình 3.13.Sơ đồ nắn dòng 3 pha cả kỳ a b c Đ1 Đ 2 Đ3 Đ4 Đ5 Đ 6 Đ7 Đ8 Đ9 + - Rt c Đ5 a Đ1 b Đ2 Đ3 Đ4 Đ6 Đ7 Đ8 + - Rt b,Dùng 9 điôt . . . . c, Dùng 8 điôt . . . . . . . . . .
nhánh dây bên phải, dòng điện trong nhánh này chạy từ sau ra trớc (hình b) dòng điện phát sinh trong vòng dây phần ứng là dòng điện xoay chiều.
Sức mạnh của dòng điện tuỳ thuôc vào ba yêu tố: - Tốc độ quay của phần cảm điện (nam châm quay). - Sức mạnh từ trờng phần cảm điện.
- Số vòng dây ứng điện.
Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý của máy phát điện xoay chiều một pha.
3.4. Nguyên lý hoạt động của máy phát xoay chiều.
Khi đóng khoá điện, dòng điện một chiều từ ắc quy đợc đa vào cuộn dây kích thích để từ hoá các cực từ trên roto sinh ra từ trờng giữa các cực từ sẽ lần lợt quét qua các đầu cực của stato làm cảm ứng ra sức điện động xoay chiều ba pha trên các cuộn dây phần ứng ở stato. Nhờ khối chỉnh lu lắp ở các đầu ra của các cuộn dây phần ứng, nên dòng điện đa tới mạch ngoài của máy phát điện sẽ là dòng một chiều.
Suất điện động trong mỗi cuộn dây đợc tính nh sau: E = 4,44. Kw f.w. Φ.
f: Tần số suất điện động (f = p. n / 60) Kw: Hệ số cuộn dây phần ứng.
3.5. Nhận diện các kiểu máy phát điện xoay chiều.
Hình 3.15: Ký hiệu các cọc bắt dây của một số máy phát điện xoay chiều hiệu Bosch
1.Đầu dây tụ lọc 2. Đầu kích từ dơng 3. Cọc phát điện 4. Bộ điều chỉnh điệ áp 5. Mát sờn 6. Kích từ máy phát 7. Tiếp mát điều chỉnh điện áp với máy phát
Hình.316: Máy phát điện xoay chiều Chrysler
Hình 3.17: Máy phát điện xoay chiều công suất 100A
1.Cọc liên lạc dơng ắc quy 2. Cọc mát
3. Cọc kích từ
1. Cọc liên lạc dơng ắc quy 2. Cọc mát
3. Cọc kích từ
Hình 3.18: Máy phát điện xoay chiều hiệu lucas
1. B + Cọc dơng ắc quy 2. Khởi động 3. Đánh lửa 4. Mát sờn 5. Đầu kích từ dẫn đến máy khởi động
Hình 3.19: Máy phát điện xoay chiều hiệu Hitachi
1. N- Cuôn ứng Stato 2. Cọc dẹp
3. A- ắc quy 4. F. Kích từ
5. Lỗ giữ chổi than 6. E- Mát
7. B + ắc quy 8. S - Đánh lửa 9. L - Đèn báo
Chơng 4. bộ điều chỉnh điện.
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 đợc 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 thờng xảy ra sự cố nh 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 vợt 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: Khi làm việc điện áp máy phát phát ra có giá trị:
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