CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI
2.3. Máy phát điện
2.3.4. Đường đặc tính của máy phát điện
a, Đặc tính khơng tải
Là những đường cong đặc trưng cho mối quan hệ giữa điện áp của máy phát và dịng điện kích thích: Umf = f(Ik) khi số vịng quay khơng đổi nmf=const và dịng điện tải Imf=0.
Đặc tính khơng tải được xác định từ phương trình phụ thuộc của sức điện động máy phát vào số vịng quay. Vì dịng điện kích từ và từ thơng tương ứng (ở khe hở
khơng khí) phụ thuộc vào số vịng quay của máy phát điện, nên sức điện động không tải tỉ lệ thuận với số vòng quay của máy phát điện. Do đó đặc tính khơng tải của máy phát điện gồm những đường cong tương ứng với những số vòng quay khác nhau:
Hình 2. 29: Đặc tính khơng tải ứng với số vịng quay khác nhau
Theo đặc tính ta xác định được hệ số đặc trưng số vòng quay của máy phát: Kn= nmax/nmin =8-10
Sức điện động pha được xác định bởi:
Trong đó: k: hệ số phụ thuộc vào kết cấu máy phát. (k=1,1 đối với máy phát điện xoay chiều ) : số vòng dây quấn trên một cuộn dây pha. : từ thông đi qua khe hở giữa rotor và stator
b, Đường đặc tính ngồi
Là những đường cong đặc trưng cho mối quan hệ giữa điện áp máy phát điện sau chỉnh lưu và dòng điện tải Umf = f(Imf), ứng với từng số vòng quay nhất định và một cường độ dịng điện kích thích đã định.
Đặc tính ngồi của máy phát có thể xác định khi máy phát tự kích thích hoặc khi kích thích nhờ nguồn điện ắc quy.
Nguyên nhân giảm thế hiệu khi dòng điện tải tăng là: do độ sụt thế trên điện trở thuần và cảm kháng của cuộn dây phần ứng, do ảnh hưởng của phản từ phần ứng làm giảm từ thông và do độ sụt thế ở mạch chỉnh lưu.
Hình 2.30: Đặc tính ngồi ứng với số vịng quay khác nhau
Điện trở toàn phần của pha trong cuộn stator:
XL = =
Trong đó : : điện trở thuần của pha. XL: trở kháng của pha L: độ cảm của cuộn pha.
Giá trị của phụ thuộc vào số vịng quay n, vì vậy khi tăng lên thì độ cong của điện áp Umf tăng lên.
c, Đặc tính điều chỉnh
Là đường cong đặc trưng cho quan hệ phụ thuộc dịng điện kích thích vào dịng điện tải Ikt =f(Imf) , khi thế hiệu máy phát điện Ud có giá trị khơng đổi.
d, Đặc tính điều chỉnh theo số vịng quay
Là những đường cong đặc trưng cho quan hệ phụ thuộc dịng điện kích thích vào số vịng quay, ứng với thế hiệu sau chỉnh lưu khơng đổi Ucl=const, và ứng với những chế độ tải nhất định ( Imf =0 ; Imf= 0,5Iđm ; Imf= Iđm ).
Thường thường từ đặc tính điều chỉnh theo số vịng quay người ta xác định được khoảng thay đổi của dịng điện kích thích ,khi dịng điện tải thay đổi và với điều kiện Ucl=const. Vấn đề này lại liên quan đến việc tính tốn thiết kế bộ điều chỉnh điện.
e, Đặc tính tải
Là đường cong đặc trưng cho quan hệ phụ thuộc giữa thế hiệu máy phát điện sau chỉnh lưu và dịng điện kích thích Ucl= f(Ikt) ứng với dịng điện tải khơngđổi Imf=const
Ngoài ra do yêu cầu phải tự động điều chỉnh thế hiệu của máy phát điện trong điều kiện số vịng quay ln ln thay đổi, nên máy phát điện của ơtơ cịn đặc trưng bởi những đặc tính sau:
Đặc tính tải theo số vịng quay là những đường cong đặc trưng cho quan hệ giữa dòng điện tải và số vòng quay:
If= f(n); Uf=Uđm ; Ik= const
Ở tốc độ cao ,dòng điện phát ra tăng chậm và giá trị cực đại của nó khơng vượt q giá trị cực đại đã định, tức là máy phát có tính năng tự hạn chế dịng điện.
Hình 2.31: Đặc tính tải theo số vịng quay
Các máy phát điện có đặc tính tự kiềm chế dịng điện, tất nhiên khơng cần đến rơ le tự hạn chế dịng điện.
Đặc tính tự kiềm chế dịng điện có được là nhờ tính tốn chọn số vịng dây của cuộn dây stator và cuộn dây kích thích sao cho có thể giảm được số vịng quay ban đầu ở chế độ không tải nbđ.Trong trường hợp này khi số vòng quay của máy phát điện tăng và tất nhiên tần số của dòng điện xoay chiều cũng tăng sẽ đẫn đến tăng độ sụt thế bên trong của máy phát.
Độ sụt thế nay tỉ lệ bình phương số vịng dây trong một pha vì vậy tuy n tăng nhưng Imf tăng chậm và không vượt quá giá trị cực đại đã cho
Imf = (RR )2 (2 .p.n.L/60)2 E L mf = ( ) (2 . . . /60) . . . 2 2 0 L n p R R n C L e Với Ce= 4.k.k1..p /60 Với k1= 2,34 Ở tốc độ thấp (R + RL)2 >> ( 60 . . 2 pnL ) Imf L e R R n C . . Ở tốc độ cao (R + RL)2 << ( 60 . . 2 pnL )2 Do đó : Imf 2 /60 . . Lp n Ce = const
2.4. Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống cung cấp điện trên xe Mazda
- Nguyên lý làm việc:
+ Khi khóa điện ở vị trí ON, động cơ chưa làm việc. Lúc này máy phát chưa phát ra điện. Lúc này dòng điện đi từ cực dương của ắc quy chạy qua khóa điện sau đó chạy qua chân 4A rồi tác động xuống chân 1A. Đây là nguồn nuôi cho IC hoạt động. Lúc này PCM điều khiển động cơ thông báo cho IC tốc độ của động cơ bằng 0 thơng qua chân 2A và 2B từ đó bật sang đèn báo nạp.
+ Khi khóa điện ở vị trí ON, động cơ bắt đầu làm việc. Lúc này PCM nhận được tín hiệu động cơ làm việc từ cảm biến vị trí trục khuỷu sẽ xuất tín hiệu để điều khiển IC làm việc. Khi đó đèn báo nạp tắt. IC đóng mạch của rotor làm cho có dịng điện chạy qua rotor, lúc này cuộn dây rotor quay nhờ sức kéo của động cơ để tạo ra từ trường. Dòng điện sinh ra sẽ đi từ chân 2C đến bộ phận chỉnh lưu để chỉnh lưu thành dòng điện 1 chiều.