- Khi τm=1 (ứng với nmax) thì
2.3.3.7. Vấn đề bù nhiệt trong RLĐCTH loại rung:
lx Wu U mftb R F W C U = δ
Từ biểu thức của thế hiệu trung bình: ta thấy rõ rằng: thế hiệu trung bình của máy phát phụ thuộc vào giá trị điện trở RWu của cuộn dây từ hoá. Điện trở này ở các phần tr−ớc, khi nghiên cứu các quá trình làm việc của RLĐCTH đ−ợc coi là không đổi. Nh−ng thực ra điện trở của nó thay đổi theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ cuộn dây tăng lên, thì điện trở của nó cũng tăng theo (khoảng 32% khi nóng tới +80OC) làm thế hiệu máy phát cũng tăng lên một l−ợng t−ơng ứng.
Để hạn chế ảnh h−ởng của nhiệt độ đến quá trình làm việc của RLĐCTH, ng−ời ta sử dụng một số ph−ơng pháp bù nhiệt chủ yếu nh− sau:
+ Dùng điện trở bù nhiệt:
Mắc nối tiếp với cuộn dây từ hoá chính một điện trở phụ có hệ số nhiệt điện trở nhỏ, gọi là điện trở bù nhiệt (hình 2.77). Ví dụ: Côngstăngtan có αK = 5.10-6 1/OC, trong khi đó hệ số nhiệt điện trở của đồng αCu = 4.10-3 1/OC.
Khi có điện trở bù nhiệt, tổng trở của mạch rơ le ở nhiệt độ thiết kế sẽ là:
R0∑ = R0Wu + R0bt, trong đó:
R0Wu - Điện trở phần dây đồng của cuộn WU ở nhiệt độ thiết kế.
ở trạng thái bị đốt nóng, tổng trở của mạch rơ le sẽ là: Rt∑ = R0Wu(1+αCuτCu) + R0bt(1+αKτK)
ở đây:
τCu, τK - L−ợng tăng nhiệt độ do bị đốt nóng t−ơng ứng với phần đồng và phần Côngstăngtan của mạch rơ le so với nhiệt độ thiết kế.
Bởi vì αCu >> αK nên có thể coi αK≈ 0. Lúc đó: Rt∑ = (R0Wu+ R0bt)+ αCuτCuR0Wu Hay: ) 1 ( R ) R R R 1 )( R R ( R Cu 0W Cu bt 0 Wu 0 Wu 0 Cu bt 0 Wu 0 tW τ = +ατ + α + + = Trong đó: Σ α = α 0 Wu 0 Cu R R
- Hệ số nhiệt điện trở quy dẫn của mạch rơ le.
Vì α < αCu nên sự thay đổi của điện trở RWu trong tr−ờng hợp này sẽ ít hơn nhiều so với khi cuộn dây chỉ đ−ợc quấn bằng một loại vật liệu là đồng. Nhờ đó mà mức thay đổi (tăng) thế hiệu máy phát do nhiệt độ cũng giảm đi nhiều.
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
70
Hình 2.77. Sơ đồ mắc điện trở bù nhiệt.
Tuy vậy cách mắc điện trở bù nhiệt Rbt nối tiếp với cuộn từ hoá chính (th−ờng th−ờng Rbt làm luôn nhiệm vụ của điện trở gia tốc) chỉ giảm đ−ợc mức tăng thế hiệu máy phát chứ không triệt tiêu đ−ợc hoàn toàn sự thay đổi của nó.
Muốn độ ổn định của thế hiệu tốt hơn cần phải tăng Rbt. Nh−ng nh−
vậy sẽ làm tăng kích th−ớc và công suất tiêu hao trên cuộn dây, vì cần phải tăng số vòng dây của cuộn WU mới đảm bảo đ−ợc sức từ động cần thiết. Do đó để giải quyết vấn đề trên ng−ời ta dùng các sơ đồ phức tạp hơn.
+ Dùng cuộn dây bù nhiệt (hình 2.78): Lúc này ngoài điện trở bù
nhiệt Rbt và cuộn từ hoá chính, trên lõi thép còn quấn cuộn dây bù nhiệt bằng đồng, sao cho lực từ hoá của nó ng−ợc chiều với lực từ hoá của cuộn WU.
Trong tr−ờng hợp này, sức từ động tổng trong lõi thép của rơ le: θ∑ = θWu - θWbt
Khi nhiệt độ tăng lên, điện trở của mạch rơ le sẽ tăng một chút (mặc dù đã có điện trở bù nhiệt). Dòng điện iU trong mạch này sẽ giảm đi và θWu cũng sẽ giảm.
Nh−ng khi nhiệt độ tăng thì điện trở cuộn dây bù nhiệt cũng tăng theo, do đó dòng điện trong nó và sức từ động θWbt của nó cũng giảm. Kết quả là θ∑ cũng nh− lực hút điện từ tổng của rơ le sẽ không đổi. Thế hiệu máy phát nhờ vậy đ−ợc giữ ổn định trong khoảng nhiệt độ làm việc.
+ Dùng điện trở nhiệt (tecmistor): Việc bù nhiệt còn có thể thực
Trang bị điện và điện tử trên ôtô Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt
hiện bằng cách dùng điện trở nhiệt RtO có hệ số nhiệt điện trở âm (hình 2.79). Điện trở nhiệt là một linh kiện bán dẫn có điện trở giảm khi nhiệt độ tăng và biến thiên theo quy luật hàm số mũ.
Các điện trở nhiệt đảm bảo kết quả bù nhiệt khá tốt (sai lệch chỉ khoảng ±2% trong khoảng nhiệt độ thay đổi từ -50 CO...+50CO).
Điện trở nhiệt đ−ợc mắc song song với điện trở bù nhiệt bằng côngstăngtan. ở nhiệt độ thấp RtO >> Rbt, nên điện trở t−ơng đ−ơng của đoạn mạch bù nhiệt Rtđ≈ Rbt. Khi nhiệt độ tăng lên thì RtO giảm đi nên Rtđ giảm. Tổng trở của mạch từ hoá lúc này:
R∑ = RWu + Rtđ
Nếu chọn đúng các giá trị của RWu, Rbt và RtO thì khi nhiệt độ thay đổi R∑ = const và bởi vậy Umf = const.
Nh−ợc điểm của ph−ơng pháp bù nhiệt này là điện trở nhiệt kém ổn định khi chịu tác động của hơi n−ớc và môi tr−ờng hoạt tính nh− hơi dầu mỡ ....
+ Dùng sun từ (mạch từ song song):
Sun từ là một miếng hợp kim Sắt - Niken (31%Ni+69%Fe) hoặc hợp kim Sắt - Niken - Nhôm (34%Ni+64,5%Fe+1,5%Al) đ−ợc kẹp chặt vào vị trí nh− trên hình 2.80 và tạo thành một mạch từ song song với mạch từ chính.
Hình 2.80. Sơ đồ bù nhiệt dùng sun từ.
1- Sun từ.
Sun từ có điểm đặc biệt là: khi nhiệt độ tăng thì từ trở của nó tăng và ng−ợc lại, nhiệt độ giảm thì từ trở của nó giảm.
Với kết cấu nh− vậy, từ thông trong lõi thép của rơ le sẽ là: Φ∑ = Φhd + Φt + Φst
Trong đó: Φhd, Φt và Φst - t−ơng ứng là từ thông hiệu dụng, từ thông tản và từ thông qua sun từ.
Muốn cho thế hiệu máy phát không đổi thì khi nhiệt độ thay đổi cần phải giữ cho giá trị của từ thông hiệu dụng cố định. ở kết cấu này vấn đề trên đ−ợc giải quyết nh− sau:
Khi nhiệt độ tăng thì:
- RWu tăng --> iU giảm --> Φ∑ giảm một l−ợng ∑;