thiết kế hệ thống điện ô tô, chương 13 doc

Chng 13: 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 đ-ợc 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 th-ờng 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 v-ợt 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:
U
f
=E- I
Ư
. R
Ư
.
Trong đó: I
-
: Dòng máy phát phát ra.
R

Ư
: Tổng trở mạch phần ứng. Vì R
Ư
nhỏ nên I
Ư
.
R
-
nhỏ vì vậy coi :
U
F
=E- I
Ư
R
Ư
= K
e

.n ( K
e
= const).

K
e
: 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.

: Từ thông kích từ của máy phát.


= I
kt
. W
kt
/ R
kt
.
W
kt
: Số vòng dây của cuộn kích từ ( W
kt
= const).
R
kt
: Điện trở của cuộn dây kích từ ( R
kt
= const ).
I
kt
: Dòng điện kích từ. Là dòng đ-a vào cuộn dây kích
từ có thể điều chỉnh đ-ợc.
Vì vậy muốn thay đổi điện áp phát ra của máy phát ng-ời ta
tìm cách thay đổi dòng kích từ. Đó chính là nguyên lý chung điều
chỉnh tự động điện áp. khi I
kt
tăng,

tăng, thì U
F
tăng tỷ lệ vì vậy
khi U
F
tăng quá cao, tìm cách giảm I
kt
. Khi U
F
thấp, tìm cách tăng
I
kt
.
4.3 các bộ điều chỉnh điện th-ờng gặp
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 l-u gồm sáu điốt.
- Khoá điện: KĐ.
- Cuộn kích từ W
kt
.
- Một khung từ trên khung từ có hai lõi thép trên mỗi lõi thép

có quấn cuộn dây từ hoá W
I
và W
gt
và đ-ợc bố trí các cặp tiếp điểm
K
1
và K
2
K
2
tiếp điểm th-ờng đóng, K
2
K
2
tiếp điểm th-ờng mở.
Trong đó K
2
đ-ợc nối trực tiếp ra mát.
- Đèn kiểm tra Đ
kt
đ-ợc mắc song song với một điện trở 15

.
c. Nguyên lý làm việc .
Khi đóng khoá điện( KĐ),máy phát bắt đầu làm việc nh-ng
còn ở tốc độ thấp do đó tiếp điểm K
1
mở,K
2

K
2
đóng ,K
2
K
2
mở
R
f0
D
4
D
5
D
1
D
2
D
3
D
6
C
B
1
e
.Lúc này dòng điện kích thích lấy từ nguồn ắc quy đi theo mạch:
+Aq->KĐ->(Đ
kt
// 15

)->1->a->b->c->W
gt
-> K
2
K
2
->e->d->F-
>W
kt
->mát->-Aq.
Lúc này đèn kiểm tra Đ
kt
sáng.CuộnW
I
của rơ le đóng mạch
chịu dòng điện chỉnh l-u nửa chu kì ở các diôt có cực âm nối mát:
D
4
, D
5
, D
6
.
Khi máy phát đã phát ra đ-ợc điện áp đủ khả năng cung cấp
điện ra mạch ngoài thì lực từ hoá của cuộnW
I
đủ thắng lực lò xo để
đóng tiếp diểm K
1
,lúc này đèn kiểm tra Đ

kt
không sáng nữa, báo
hiệu cho biết lúc đó máy phát đã bắt đầu nạp cho ắc quy và cung
cấp cho tải.Đèn kiểm tra tắt vì cả hai đầu đều có thế d-ơng,một đầu
có thế d-ơng của ắc quy, đầu kia có thế d-ơng của máy phát.Dòng
điện từ máy phát cung cấp ra theo mạch:
q Phụ tải Mát.
+ (MF) R
f0
W
u

M
ắc quy (Mạch điều
chỉnh điện áp).
B K
1
a b c
W
gt
K
2
K
2

E D F
W
kt

M .(Mạch kích thích ). Khi đạt điện áp định mức,tiếp điểm K

2
-
K
2
đóng mở liên tục để duy trì điện áp cố định (U
mf
=const )
Khi tiếp điểm K
2
K
2
mở thì dòng kích thích đi trong mạch nh-
sau:
+->B->K
1
- >a->b->R
f
->d->F->W
kt
-> Mát.
Nếu điện áp máy phát tiếp tục tăng thì lực từ hoá của cuộn W
gt
và cuộn W
u
sinh ra mạnh hơn, hút tiếp điểm K
2
tách hẳn K
2
và
chập vào K

2
. Lúc này dònh kích từ đi qua điện trở R
f
về mát qua
K
2
. 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(Đ
c
). 7 - Cọc đấu dây vào vỏ máy(M).
4 - Tranzito(T)
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
a.

b.
+
-
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
PA
0
cuốn trên lõi thép . Điện trở phụ R
P
gồm hai điện trở ghép song
song. điện trở điều hoà nhiệt R
N
và điện trở tăng nhanh Rtn cuốn
trên khung nhôm đặt ở mặt d-ới 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 R
B
gồm bốn điện trở
mắc song song. Điốt hồi tiếp Đ
ht
là điốt bảo đảm cho Tranzito đóng
đ-ợc tích cực Điốt Đ
B
để bảo vệ Tranzito khỏi sức điện động tự
cảm của cuộn dây kích từ. Điốt cách ly Đ
c
làm nhiệm vụ cách ly

giữa tiếp điểm PA của máy điều chỉnh điện áp và cuộn dây giữ
PB
G
của rơle bảo vệ.
Rơle bảo vệ PB có cấu tạo về phần cơ học cũng giống nh- rơle
điện áp , chỉ khác về số l-ợng và cách bố trí các cuộn dây. Rơle
bảo vệ gồm có ba cuộn dây cuộn dây chính PB
0
, cuộn dây phụ PB
p
và cuộn dây giữ PB
G
. Hai cuộn PB
0
và PB
G
cuốn cùng chiều, còn
cuộn PB
p
cuốn ng-ợc 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 ch-a đạt trị số định mức, lực từ hoá do cuộn dây PAo
sinh ra ch-a đủ lớn do đó rơle điện áp PA ch-a tác động và tiếp
điểm PA vẫn ở vị trí mở. Điện áp điều khiển qua điện trở R
B
đ-a
đến cực gốc B Tranzistor làm Tranzistor mở do đó có dòng điện lớn
qua cuộn dây kích thích theo chiều : Từ cực d-ơng nguồn
công tắc K(BZ) Điốt hồi tiếp Đ

ht
tiếp giáp EC Tranzito
cuộn PB
0
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 R
p
, R
TN
đ-ợc
đ-a 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 d-ơng nguồn công
tắc K(BZ) Điốt hồi tiếp Đ
ht
điện trở R
TN

điện trở R
p
cuộn PB
0
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 th-ờng và rơle bảo vệ PB không tác động,
tiếp điểm PB vẫn ở thế mở. Tr-ờng 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 PB
0
tăng, còn dòng điện qua cuộn PB
p
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 d-ơng nguồn qua điốt
D
c
do đó tranzito đóng và hai điện trở R
p
, R
TN
đ-ợc đ-a vào mạch
kích thích làm giảm dòng điện qua cuộn PB
0
bảo vệ cho tranzito
khỏi hỏng do dòng điện lớn quá. Đồng thời khi tiếp điểm PB đóng
làm kín mạch cuộn dây giữ PB
G
, do đó mặc dầu dòng điện trong
cuộn PB
0
lúc này đã giảm xuống nh-ng tiếp điểm PB vẫn đ-ợc giữ
ở thế đóng. Tiếp điểm PB vẫn đ-ợc giữ mãi ở thế đóng cho đến khi

khắc phục xong h- hỏng mới thôi.