Nghiên cứu đặc điểm của hệ thống cung cấp điện và chế tạo mô hình máy phát điện trên ô tô

LỜI NÓI ĐẦU........................................................1
PHẦN 1: MỞ ĐẦU.........................................................2
1.1 Lý do chọn đề tài và lịch sử vấn đề nghiên cứu...............................2
1.1.1 Tính cấp thiết của đề tài...............................................................2
1.1.2 Ý nghĩa của đề tài.............................................................................3
1.2. Mục tiêu của đề tài................................................................................3
Đề tài nhằm thực hiện mục tiêu đề ra:...................................................3
1.3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu....................................................3
1.4. Giả thiết khoa học..................................................................................3
1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu.............................................................................4
1.6 Các phương án nghiên cứu...................................................................4
1.6.1 Phương án nghiên cứu thực tiễn...................................................4
1.6.2 Phương án nghiên cứu tài liệu......................................................4
1.6.3 Phương án thống kê mô tả.............................................................5
PHẦN 2: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI....................................................................6
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN ÔTÔ..6
1.1.1.Yêu cầu của hệ thống cung cấp điện...........................................7
1.1.2. Phân loại hệ thống cung cấp điện................................................7
1.2. Các thiết bị chính trong hệ thống cung cấp điện ............................7
1.2.1. Ắc-quy.................................................................................................7
1.2.1.1. Cấu tạo ắc quy axit chì................................................................7
1.2.1.2. Quá trình nạp điện, phóng điện của ắc quy axit chì..........11
1.2.1.3. Các thông số kỹ thuật của quá trình nạp, phóng điện và các
phương pháp nạp điện cho ắc quy.......................................................13
1.2.1.4. Phương pháp bảo dưỡng ắc quy..............................................14
1.2.1.5. Các thông số kỹ thuật và phương pháp kiểm nghiệm ắc quy
.........................................................................................................................15
1.2.2. Máy phát điện xoay chiều.............................................................16
1.2.2.1. Cấu tạo chung..............................................................................16
1.2.2.2. Nguyên lý phát điện chung của máy phát điện xoay chiều..17

1.2.2.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong máy
phát.............................................................................................................18
f) Các bộ phận khác.................................................................................29
1.2.3. Đặc tính của máy phát điện xoay chiều ...................................30
1.2.3.1. Đặc tính không tải.....................................................................30
1.2.3.2. Đường đặc tính ngoài...............................................................31
1.2.3.3. Đặc tính điều chỉnh ..................................................................31
1.2.3.4. Đặc tính điều chỉnh theo số vòng quay..................................32
1.2.3.5. Đặc tính tải.................................................................................32
CHƯƠNG II: QUY TRÌNH THÁO LẮP KIỂM TRA SỮA CHỮA HỆ
THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN......................................................................34
2.1. Quy trình tháo máy phát điện.........................................................34
Quy trình được tiến hành thực hiện trên động cơ TOYOTA.......34


2.1.1. Quy trình tháo máy phát từ trên xe xuống.................................34
2.1.2. Quy trình tháo rời máy phát điện .........................................34
2.2. Những phương pháp chẩn đoán hư hỏng của máy phát điện......36
2.3. Quy trình kiểm tra các chi tiết trong máy phát điện......................37
Những hư hỏng chung.................................................................................37
Kiểm tra cụm đi ôt âm................................................................................40
2.4. Quy trình sửa chữa khắc phục hư hỏng của máy phát điện........40
2.5. Sơ đồ đấu dây......................................................................................42
2.5.1. Sơ đồ đấu dây hệ thống cung cấp điện sử dụng máy phát
điện xoay chiều
................................................................42
2.5.2. Sơ đồ đấu dây hệ thống cung cấp điện sử dụng máy phát
điện có tiết chế IC kiểu A của hãng TOYOTA..................................42
2.5.3. Sơ đồ đấu dây hệ thống cung cấp điện sử dụng máy phát
điện xoay chiều có tiết chế MIC TOYOTA........................................43

2.6.4. Các thông số kỹ thuật và phương pháp kiểm nghiệm sau sữa
chữa đối với máy phát điện xoay chiều...............................................43
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
TRÊN Ô TÔ........................................................................................................44
3.1. Mục tiêu thiết kế..................................................................................44
3.2. Nhiệm vụ thiết kế mô hình...............................................................45
3.3. Các yêu cầu với mô hình.....................................................................45
3.4. Các phương án thực hiện nhiệm vụ..................................................45
3.4.1. Các phương án thiết kế xa bàn của hệ thống cung cấp điện
.....................................................................................................................46
3.4.1.1. Phương án 1: Phương án thiết kế xa bàn dạng hình hộp
đứng...........................................................................................................46
3.4.1.2. Phương án 2: Phương án thiết kế xa bàn dạng lăng trụ tứ
diện.............................................................................................................46
3.4.1.3. Phương án 3: Phương án thiết kế xa bàn dạng hình chữ L
.....................................................................................................................47
3.5. Chọn phương án thực hiện.................................................................47
3.6. Thiết kế mô hình hệ thống cung cấp điện trên xe ô tô.................47
3.6.1. Chế tạo khung mô hình................................................................47
3.6.2. Thiết kế bảng gắn các thiết bị của hệ thống...........................48
3.7 Danh mục vật tư thiết bị cần thiết để thưc hiện mô hình............49
3.7.1 Phần khung xa bàn........................................................................49
3.7.2 Các thiết bị của mô hình hệ thống cung cấp điện trên ô tô 49
3.8. Mô hình hoàn thiện................................................................................52
3.8.1. Mô hình hoàn thiện sau khi tính toán thiết kế và xây dựng. 52
3.8.2. Các chi tiết, cụm chi tiết trên mô hình.......................................52
3.9. Ý nghĩa của mô hình .............................................................................55
3.10. Mô hình đấu dây hoàn thiện
...................56
Ký hiệu các chân giắc trong mô hình....................................................57

Bảng 3.2. Ký hiệu chân giắc máy phát điện........................................57
KẾT LUẬN.........................................................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................59

DANH MỤC HÌNH VẼ


LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô hiện nay có một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế
quốc dân, nó được dùng để vận chuyển hành khách, hàng hoá và nhiều công việc
khác…Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật và xu thế giao lưu, hội nhập quốc tế
trong lĩnh vực sản xuất và đời sống, giao thông vận tải đã và đang là một ngành kinh tế
kỹ thuật cần được ưu tiên của mỗi quốc gia.
Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành ôtô đã
có những tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật mới như: Điều khiển điện tử và kỹ
thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại… đều được áp dụng trong
ngành ôtô. Khả năng cải tiến, hoàn thiện và nâng cao để đáp ứng với mục tiêu chủ yếu
về tăng năng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính kinh tế, nhiên liệu, giảm cường
độ lao động cho người lái, tăng tiện nghi sử dụng cho hành khách. Các loại xe ôtô hiện
có ở nước ta rất đa dạng về chủng loại phong phú về chất lượng do nhiều nước chế tạo.
Trong đó các loại xe này rất tiện lợi, nó vừa mang tính việt dã vừa có thể đi trên các
con đường địa hình và có thể chở được hàng hoá với khối lượng lớn.
Hệ thống cung cấp điện có vai trò rất quan trọng, nó cung cấp toàn bộ hệ thống
điện, phụ tải trên xe và cũng là một phần không thể thiếu trong kết cấu của ôtô. Trong
thời gian học tập tại trường chúng em được trang bị những kiến thức về chuyên ngành
và để đánh giá quá trình học tập và rèn luyện, em được khoa giao cho nhiệm vụ hoàn
thành đồ án tốt nghiệp với nội dung: “Nghiên cứu đặc điểm của hệ thống cung

cấp điện và chế tạo mô hình máy phát điện trên ô tô ”. Với kinh nghiệm và kiến
thức còn ít nhưng với sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo Th.S Bùi Hà Trung em hoàn
thành đồ án đúng thời gian quy định.
Trong quá trình làm đồ án, dù bản thân đã hết sức cố gắng, cộng với sự giúp đỡ
nhiệt tình của các thầy cô và bạn bè xong do khả năng, tài liệu và thời gian còn hạn
chế nên khó có thể tránh khỏi sai xót. Vì vậy em rất mong sự chỉ bảo của thầy cô và sự
góp ý của bạn bè để đồ án của em được hoàn thiện.
Qua đây em cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy và
các thầy trong bộ môn đã tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hưng Yên, ngày … tháng… năm 2013
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Thế Huyền
1


PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1.1 Lý do chọn đề tài và lịch sử vấn đề nghiên cứu
1.1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Bước sang thế kỷ XXI, sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật của nhân loại đã bước lên
một tầm cao mới. Rất nhiều những thành tựu khoa học, những phát minh, sáng chế
mang đậm tính hiện đại và có ứng dụng cao. Là một quốc gia có nền kinh tế đang trên
đà phát triển, nước ta đã và đang có những cải cách mới để thúc đẩy kinh tế. Việc tiếp
thu, áp dụng những thành tựu khoa học tiên tiến của thế giới đang được nước ta quan
tâm, đẩy mạnh phát triển các ngành công nghiệp mới, với mục đích đưa nước ta từ một
nước nông nghiệp lạc hậu thành một nước công nghiệp phát triển. Trải qua rất nhiều
năm phấn đấu và phát triển, hiện nay nước ta đã là thành viên của tổ chức thương mại
thế giới WTO. Với việc tiếp cận các quốc gia có nền kinh tế phát triển, chúng ta có thể
giao lưu, học hỏi kinh nghiệm, tiếp thu những thành tựu khoa học kỹ thuật để phát
triển hơn nữa nền kinh tế trong nước, bước những bước đi vững chắc trên con đường

quá độ lên chủ nghĩa xã hội.
Trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng đầu tư phát triển
thì công nghiệp ôtô là một trong những ngành tiểm năng. Do sự tiến bộ về khoa học
công nghệ, nên quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá diễn ra một cách ồ ạt, tỷ lệ với
nó là ô nhiễm nguồn nước và không khí do chất thải công nghiệp ngày càng tăng. Các
nguồn tài nguyên thiên nhiên như: Than đá dầu mỏ… bị khai thác bừa bãi nên ngày
càng cạn kiệt. Điều này đặt ra bài toán khó cho ngành động cơ đốt trong nói chung và
ôtô nói riêng: đó là phải đảm bảo chất lượng khí thải và tiết kiệm nhiên liệu. Các hãng
sản xuất như: FORD, TOYOTA, MESCEDES… đã có rất nhiều cải tiến về mẫu mã,
kiểu dáng cũng như chất lượng phục vụ của xe. Nhằm đảm bảo an toàn cho người sử
dụng, tiết kiệm nhiên liệu và giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường do khí thải. Để đáp
ứng được với những yêu cầu đó thì các hệ thống điều khiển trên ôtô nói chung, và
động cơ nói riêng phải có sự hoạt động an toàn, chính xác, đúng thời điểm, bền, rẻ,
đẹp… do vậy các điều khiển bằng cơ khí không còn đáp ứng được và thay thế vào đó
là các hệ thống điều khiển điện tử như: Phun xăng điện tử, đánh lửa điện tử, hệ thống
chống bó cứng ABS… Chúng hoạt động được là nhờ các cảm biến giám sát mọi hoạt
động tình trạng của ôtô và đưa về bộ điều khiển trung tâm (Ecu). Bộ điều khiển này có
kết cấu hiện đại, phức tạp. Nó nhận các tín hiệu tứ cảm biến, tổng hợp lại, xử lý và đưa
ra các tín hiệu điều khiển các hệ thống trên xe thật chính xác. Với các ứng dụng như
vậy thì đòi hỏi người kỹ thuật viên phải có trình độ hiểu biết, học hỏi, sáng tạo, bắt kịp
với khoa học tiên tiến hiện đại, nắm bắt được những thay đổi về những đặc tính kỹ
thuật của tứng loại xe dòng xe, đời xe, có thể chẩn đoán hư hỏng và đưa ra phương án
2


sửa chữa tối ưu. Vì vậy người kỹ thuật viên trước đó phải được đào tạo với một
chương trình đào tào tiên tiến hiện đại, cung cấp đầy đủ kiến thức lý thuyết và thực
hành. Trên thực tế thì các trường kỹ thuật của ta hiện nay thì trang thiết bị cho học
sinh sinh viên thực hành còn thiếu thốn rất nhiều đặc biệt là các trang thiết bị dạng mô
hình thực tập tiên tiến, hiện đại các kiến thức mới có tính khoa học kỹ thuật cao còn

chưa được khai thác và đưa vào thực tế giảng dạy. Tài liệu về các hệ thống điều khiển
hiện đại trên ôtô như: EFI, ESA, ABS… còn thiếu chưa được hệ thống hoá một cách
khoa học. Các bài tập hướng dẫn thực tập, thực hành còn thiếu thốn. Vì vậy người kỹ
thuật viên khi ra trường còn gặp rất nhiều khó khăn, khó tiếp xúc với những kiến thức,
thiết bị tiên tiến, hiện đại trong thực tế.
1.1.2 Ý nghĩa của đề tài
Đề tài giúp cho sinh viên năm cuối có thể củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng
cao kiến thức chuyên ngành, cũng như những kiến thức ngoài thực tế xã hội, đề tài còn
giúp cho học sinh nâng cao khả năng tự tìm tòi, sáng tạo. Đề tài nghiên cứu về hệ
thống cung cấp điện mà cụ thể là trên động cơ TOYOTA CORLLA không chỉ giúp
cho chúng em tiếp cận với thực tế mà còn giúp cho chúng em tìm hiểu sâu hơn về hệ
thống cung cấp điện nói chung. Những kết quả thu được sau khi hoàn thành đề tài này
là giúp cho chúng em có thể hiểu sâu rộng về kết cấu, điều kiện làm việc, một số hư
hỏng cũng như các phương pháp kiểm tra chuẩn đoán các hư hỏng thường gặp của hệ
thống cung cấp điện.

1.2. Mục tiêu của đề tài
Đề tài nhằm thực hiện mục tiêu đề ra:
- Tìm hiểu về đặc điểm, cấu tạo, nguyên lý làm việc các thiết bị của hệ thống
cung cấp điện trên ô tô
- Kiểm tra sữa chữa các thiết bị trên hệ thống
- Xây dựng mô hình hệ thống cung điện trên ô tô.

1.3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Các bộ phận trong hệ thống cung cấp điện như: ắc
quy, máy phát điện, đèn báo nạp, khoá điện.
- Khách thể nghiên cứu: Các loại động cơ tiêu biểu là động cơ TOYOTA
COROLLA

1.4. Giả thiết khoa học

- Hệ thống cung cấp điện dựa trên các loại động cơ vẫn còn là nội dung mới mẻ
đối
3


với học sinh, sinh viên. Những bộ phận cải tiến của hệ thống cung cấp điện được sử
dụng trên ôtô được đưa vào nội dung giảng dạy, nghiên cứu, học tập còn chưa được
chú trọng, quan tâm. Hệ thống các tài liệu nghiên cứu, tài liệu tham khảo về máy điện
phục vụ cho học tập, nghiên cứu cũng như ứng dụng trong thực tế còn chưa nhiều.

1.5. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Phân tích đặc điểm, kết cấu, nguyên lý của hệ thống cung cấp điện.
- Các phương án kết nối, kiểm tra, chuẩn đoán của hệ thống cung cấp điện.
- Nghiên cứu và tìm hiểu các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của hệ thống cung cấp
điện.
- Tổng hợp nghiên cứu trong và ngoài nước để hoàn thành nghiên cứu của mình.

1.6 Các phương án nghiên cứu
1.6.1 Phương án nghiên cứu thực tiễn
a) Khái niệm
Là phương án trực tiếp tác động vào đối tượng trong thực tiễn để làm bộc lộ bản chất
và quy luật vận động của đối tượng.
b) Các bước thực hiện
Bước 1: Quan sát, đo đạc các thông số của kết cấu động cơ.
Bước 2: Lập phương án kết nối, kiểm tra, chuẩn đoán hư hỏng của hệ thống cung
cấp điện.
Bước 3: Từ kết quả kiểm tra, chuẩn đoán lập phương án bảo dưỡng sửa chữa, khắc
phục hư hỏng.
1.6.2 Phương án nghiên cứu tài liệu
a) Khái niệm

Là phương án nghiên cứu, thu thập thông tin khoa học trên cơ sở nghiên cứu các văn
bản, tài liệu đã có sẵn và các thao tác tư duy logic để rút ra các kết luận khoa học cần
thiết.
b) Các bước thực hiện
Bước 1: Thu thập, tìm tòi các tài liệu về hệ thống cung cấp điện.
Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống logic chặt chẽ theo từng
bước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở bản chất nhất định.
Bước 3: Đọc nghiên cứu, phân tích các tài liệu nói về máy điện, phân tích kết cấu
nguyên lý làm việc một cách khoa học
Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích được, hệ thống hoá lại những kiến thức tạo
4


ra hệ thống lý thuyết đầy đủ, sâu sắc.
1.6.3 Phương án thống kê mô tả
a) Khái niệm
Là phương án tổng hợp kết quả nghiên cứu thực tiễn và nghiên cứu tài liệu để đưa ra
kết luận chính xác, khoa học.
b) Các bước thực hiện
Từ thực tiễn nghiên cứu động cơ và nghiên cứu các tài liệu lý thuyết đưa ra hệ
thống bài tập thực hành, bảo dưỡng, sửa chữa, khắc phục hư hỏng của hệ thống cung
cấp điện.

5


PHẦN 2: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN
ÔTÔ
1.1 Giới thiệu hệ thống cung cấp điện trên ô tô

Hệ thống cung cấp tạo ra nguồn điện một chiều cấp cho các thiết bị để đảm bảo an
toàn và tiện nghi khi hoạt động. Hệ thống cung cấp điện sử dụng sự quay vòng của
động cơ để phát sinh ra điện. Nó không những cung cấp điện cho những hệ thống và
các thiết bị khác mà còn nạp điện cho ắc quy trong lúc động cơ đang hoạt động

Hình 1.1. Hệ thống cung cấp điện trên ô tô
1. Máy phát

2. Ắc quy

3. Đèn báo nạp

4. Khóa điện

Hệ thống cung cấp điện gồm những thiết bị chính như trên:
- Máy phát điện dùng để cung cấp dòng điện một chiều cấp cho các thiết bị dùng
trên xe và nạp điện cho ắc quy tích điện
- Ắc quy dữ trữ, cung cấp điện cho máy khởi động và các phụ tải khi máy phát
chưa làm việc
- Đèn báo nạp cảnh báo cho người lái xe khi hệ thống gặp sự cố.
- Khóa điện đóng, ngắt dòng điện trong hệ thống.

6


1.1.1. Yêu cầu của hệ thống cung cấp điện
Chế độ làm việc của ô tô luôn luôn thay đổi có ảnh trực tiếp đến chế độ làm
việc của hệ thống cung cấp điện. do xuất phát từ điều kiện luôn phải đảm bảo các phụ
tải làm việc bình thường. hệ thống cung cấp điện phải đảm bảo các yêu cầu sau :
+ Đảm bảo độ tin cậy tối đa của hệ thống, điều chỉnh tự động trong mọi điều

kiện sử dụng của ô tô.
+ Đảm bảo nạp điện tốt cho ắc quy và đảm bảo khởi động động cơ ôtô dễ dàng
với độ tin cậy cao.
+ Kết cấu đơn giản và hoàn toàn tự động làm việc ở mọi chế độ.
+ Chăm sóc và bảo dưỡng kỹ thuật ít nhất trong qua trình sử dụng.
+ Có độ bền cơ khí cao đảm bảo chịu rung và chịu sóc tốt.
+ Đảm bảo thời hạn phục vụ lâu dài.
1.1.2. Phân loại hệ thống cung cấp điện
Theo các xe khác nhau dùng loại máy phát khác nhau ta có cách phân loại:
+ Hệ thống cung cấp dùng máy phát điện xoay chiều.
+ Hệ thống cung cấp điện dùng máy phát một chiều.
theo điện áp cung cấp ta có thể phân loại sau:
+ Hệ thống cung cấp điện dùng máy phát 12v
+ Hệ thống cung cấp dùng máy phát điện 24v.

1.2. Các thiết bị chính trong hệ thống cung cấp điện
1.2.1. Ắc-quy
1.2.1.1. Cấu tạo ắc quy axit chì
1. Nắp bình
2. Cọc bình
3. Vỏ bình
4. Cầu nối bản cực giữa các phần tử
5. Nút có lỗ thông hơi
6. Cầu nối các bản cực cùng tên
7. Vỏ bình phía dưới
8. Đế bình
9. Các bản cực
10. Các tấm ngăn cách

Hình 1.2. Cấu tạo ắc quy axit chì

7


Ắc quy có nhiệm vụ cung cấp điện năng cho hệ thống đánh lửa, hệ thốn khởi động
các bộ phận tiêu thụ điện khác khi động cơ chưa hoạt động hay hoạt động có số vòng
quay nhỏ, hoặc cùng với máy phát cung cấp điện năng cho phụ tải trong trường hợp tải
vượt quá khả năng cung cấp của máy phát điện với yêu cầu:
- Có cường độ phóng lớn,đủ cho máy khởi động điện (máy đề) hoạt động
- Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ chăm sóc
- Phóng nạp tuần hoàn có hiệu suất cao
Ắc quy có cấu tạo gồm nhưng phần chính sau:
 Vỏ bình
Vỏ bình được đúc thành khối và chế tạo bằng nhựa Ebonit, cao su cứng hay bằng
nhựa tổng hợp, nhựa Axphantơpec …Phía trong chia thành ngăn kín riêng biệt. Dưới
đáy các ngăn có các sống để đỡ các bản cực tạo thành khoảng trống và các bản cực và
tránh hiện tượng chập mạch. Vỏ bền, chắc không bị axít ăn mòn và chịu được nhiệt độ
cao.
Dưới đáy bình người ta chia làm 2 đường gờ gọi là yên đỡ bản cực. Mục đích của
yên đỡ bản cực là cho các bản cực tỳ lên đó tránh bị ngắn mạch khi trong dung dịch có
cặn bẩn chì lắng đọng.

Hình 1.2. Vỏ Ắc quy

Hình 1.3. Nắp thông hơi

 Nắp thông hơi
Nắp thông hơi chụp trên các lỗ để thêm dung dịch điện phân. Nắp thông hơi được
thiết kế để hơi axít ngưng tụ và rơi trở lại accu và cho phép hydrogene bay hơi.
Dãy nắp thông hơi:

Hầu hết các ắcquy ngày nay thiết kế một dãy nắp thông hơi để có thể chụp cho
nhiều ngăn. Dãy nắp thông hơi được thiết kế để hơi axít ngưng tụ và rơi trở lại ắcquy
và cho phép hydrogene bay hơi.

8


 Bản cực
Bản cực làm bằng hợp kim chì và Antimon, trên bề mặt bản cực có gắn các
Xương dọc và ngang để tăng độ cứng vững cho bản cực và tạo ra các ô cho bản chì
bám chắc trên cực. Hai bề mặt của bản cực được chát bột chì. Bản cực dương trát đầy
bột chì PbO2 còn bản cực dương trát đầy bột chì xốp Pb. Sau khi trát và ép chất tác
dụng người ta ngâm các bản cực vào dung dịch H 2SO4 . Chùm bản cực dương và chùm
bản cực âm được lồng xen kẽ vào nhau giữa chúng là lớp cách. Trong một ngăn số bản
cực dương nhiều hơn sô bản cực âm một tấm, mục đích là để bản cực dương làm việc
ở cả hai phía.
 Tấm cách
Tấm cách là chất cách điện, nó
được chế tạo từ nhựa đặc biệt, thuỷ
tinh hoặc gỗ. Các tấm cách phải cách điện tốt,
xốp để cho nước tích điện lưu thông tự
do quanh các bản cực. Tác dụng của tấm
cách xốp là ngăn hiện tượng các bản cực chạm
vào nhau gây ra đoản mạch trong nguồn.
 Các cọc của ắc quy

Hình 1.5. Cấu tạo lá cách

Có 3 loại cọc bình Ắc quy được sử dụng,
loại đỉnh, loại cạnh và loại L. Loại trên đỉnh thông dụng nhất trên ô tô. Loại này có cọc

được vát xiêng. Loại cạnh là loại đặc trưng của hãng General Motors, loại L được
dùng trên tàu thuỷ.

Hình 1.4. Cọc Ắc quy
• Kí hiệu trên cọc ắc quy:
Ký hiệu trên cọc Ắc quy để nhận biết cực dương hay âm. Thông thường, ký
hiệu "+" để chỉ cực dương, "-" để chỉ cực âm. Đôi khi, các ký hiệu "POS" và "NEG"
cũng được sử dụng để ký hiệu cực dương và cực âm. Trên loại accu có cọc là loai
đỉnh, đầu của cọc dương thường lớn hơn cực âm, mục đích để dễ phân biệt.

9


• Đầu kẹp ắcquy:
Đầu kẹp cáp của Ắc quy có thể làm bằng thép hoặc chì tuỳ thuộc vào nhà chế tạo.

Hình 1.5. Ký hiệu cọc Ắc quy

Hình 1.6. Đầu kẹp Ắc quy

 Cửa xem tỷ trọng
Cửa xem tỷ trọng dùng một quả cầu có thể đo được tỷ trọng của dung dịch điện
phân trong một ngăn.

Hình 1.7. Cửa xem tỷ trọng
 Dung dịch điện phân
Dung dịch điện phân dùng trong ắc quy thường là hỗn hợp của axít sunfuaric
nguyên chất và nước cất. Nồng độ pha chế thay đổi phụ thuộc vào khí hậu và vật liệu
tấm ngăn. Thông thường 1,21g/cm3 – 1,31g/cm3 ở 150C. Nồng độ dung dịch quá cao sẽ
làm cho các tấm ngăn mau hỏng(đặc biệt là các tấm ngăn bằng gỗ). Nếu nhiệt độ nước

điện tích tăng hay giảm với mức 15 0C thì phải chỉnh lại số đọc mới nơi tỷ trọng kế. Ví
dụ cao hơn 10C ta cộng thêm 0,0007 g/cm 3. Nếu thấp hơn 150C thì cứ 10C ta trừ bớt đi
0,0007g/cm3. Khi ắc quy nạp đầy, thành phần dung dịch điện phân là 38%(H2SO4) tính
theo trọng lượng hoặc 27% tính theo thể tích.

10


1.2.1.2. Quá trình nạp điện, phóng điện của ắc quy axit chì
- Bản chất dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion
âm và ion dương
- Hiện tượng chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện được gọi là
phóng điện, và ngược lại hiện tượng chuyển đổi năng lượng điện thành hóa học được
gọi là nạp điện
Quá trình nạp, phóng điện của ắc quy

Hình 1.8. Quá trình nạp, phóng điện của ắc quy
H2SO4: Axit sunphuric H2O: Nước H2: Hyđrô O2: Ôxy
A. Dòng điện
1. Phóng điện

B. Phóng Dòng điện nạp
2. Nạp điện

a) Qúa trình nạp điện
Khi ắc quy được lắp ráp xong người ta đổ dung dịch Axit sunfuric vào trong các
ngăn bình thì trên các bản cực sẽ sinh ra một lớp mỏng chì sunfat (PbSO 4) vì chì oxit
tác dụng với axit sunfuric cho phản ứng :
PbO + H2SO4 → PbSO4 + H2O
Đem nối nguồn điện một chiều vào hai đầu cực của ắcquy thì dòng điện một chiều

sẽ được khép kín mạch qua ắcquy và dòng điện đó đi theo chiều:
Cực (+) nguồn một chiều → đầu cực một ắcquy → chùm bản cực 1 → qua dung
dịch điện phân → chùm bản cực 2 → đầu cực 2 của ắcquy → cực (-) nguồn một chiều
Dòng điện sẽ làm cho dung dịch điện phân phân li:
11


H2SO4 → 2H+ + SO42H+ theo chiều dòng điện đi về phía chùm bản cực
nối với âm nguồn và tạo ra phản ứng :
PbSO4 + 2H2O +SO42- - 2e → PbO2+2H2SO4
Kết quả là ở chùm bảm cực được nối với cực (+)
của nguồn điện có chì oxit (PbO2), ở chùm bản cực
Hình 1.11. Qúa trình nạp điện
kia có chì (Pb). Như vậy hai loại chùm cực đã có
sự khác nhau về cực tính .Từ các phản ứng hoá học trên ta thấy quá trình nạp điện đã
tạo ra lượng axit sunfuric bổ sung vào dung dịch đồng thời cũng trong quá trình nạp
điện dòng điện còn phân tích ra trong dung dịch điện phân khí H 2 và O2 lượng khí này
sủi lên như bọt nước và bay đi , do đó nồng độ của dung dịch điện phân trong quá trình
nạp điện sẽ tăng dần lên .
b) Qúa trình phóng điện
Nối hai cực của ắcquy đã được nạp với phụ tải chẳng hạn bóng đèn thì năng
lượng điện đã được tích trữ trong ắcquy sẽ phóng qua tải làm cho bóng đèn sáng ,
dòng điện của ắcquy sẽ đi theo chiều :
Cực (+) của ắcquy → tải → cực (-)ắcquy → dung dịch điện phân → cực (+) ắcquy
Phản ứng hoá học xảy ra :
Tại cực (+) : PbO2+2H++H2SO4+2e → PbSO4 + 2H2O
Tại cực (-) : Pb+SO42- → PbSO4+2e
Như vậy khi ắc quy phóng điện , chì sunfat lại được hình thành ở hai chùm bản cực
hình thành ở hai chùm bản cực , làm cho các bản
cực dần dần trở lại giống nhau , còn dung dịch axit

bị phân tích thành cation 2H+và anion SO42-,đồng
thời quá trình phóng điện cũng tạo ra nước trong
dung dịch , do đó nồng độ của dung dịch giảm dần
và sức điện động của ắcquy cũng giảm dần.

Hình 1.12. Qúa trình phóng điện

c) Điều kiện làm việc
Với ắc quy có các tấm bản cực Nhanh bị mất chì và oxit chì bị bật ra khỏi các tấm bản
cực, lắng xuống đáy bình làm phát sinh hiện tượng phóng điện trong ắc quy nên ắc
quy nhanh bị hỏng do thời tiết có độ ẩm không khí lớn có thể làm ắc quy tự phóng
điện.

12


1.2.1.3. Các thông số kỹ thuật của quá trình nạp, phóng điện và các phương pháp
nạp điện cho ắc quy
Bảng 1.1. Bảng thông số kỹ thuật của một số ắc quy dùng trên ôtô.
Ký hiệu

Dung
lượng
định
mức(Ah)

Điện áp
định mức
(V)

112

Nạp theo chế độ dòng

Nạp theo
chế độ
điện áp

Điện áp
ngừng
phóng

Dòng nạp

Thời gian

(V)

(h)

12

8

60-70

12-16

1,7

68

12

10

60-70

15-20

1,7

12-45AH

45

12

10

40-50

15

2

12-55AH

45

12

10

40-50

15

2

12-66AH

66

12

10

40-50

15

2

Việt Nam
60T-112
Liên Xô
6CT-68
Mỹ , Nhật

• Các phương án nạp điện cho ắc quy.
- Trước khi tiến hành nạp điện cho ắc quy. phải lau sạch sẽ bên ngoài, kiểm tra và
châm đủ mức dung dịch cho ắc quy.
- Nạp điện cho ắc quy có thể theo
nhóm hoặc theo từng chế độ. Có hai
phương pháp nạp điện cho ắc quy.
 Nạp điện với điện áp không đổi
(nạp ắc quy với máy nạp nhanh)
Ở phương pháp này những ắc quy được

Hình 1.13. Nạp điện cho ắc
quy với dòng điện không đổi

nạp thải có cùng điện áp hoặc được đánh
dấu để có cùng điện áp, sau đó đấu song
song vào máy nạp. Điện áp của nguồn phải lớn
hơn điện áp ắc quy định. Ví dụ: ắc quy 12V thì
điện áp nguồn 15V, ắc quy 6V thì điện áp nguồn
7,5V.
Chú ý: Ắc quy đã bị sunfat hoá thì không
thể nạp đầy với máy nạp nhanh.

13
Hình 1.14. Nạp điện cho ắc
quy với điện áp không đổi


 Nạp với dòng điện không đổi
Sử dụng phương pháp này nếu thời gian cho phép
hoặc nếu chưa biết tình trạng của bản cực. Khi

nạp với dòng không đổi các ắc quy được mắc nối
tiếp nhau. Dòng điện nạp phải quy định cho từng
loại ắc quy và từng nhóm giai đoạn nạp. Ắc quy
nói chung dòng điện nạp bằng
khoảng 1/10 dung lượng ắc quy.
Ta cũng có thể xác định cường độ dòng điện nạp nếu biến số bản cực dương của ắc
quy. Dòng điện nạp bình thường là 1e cho một bản cực dương ngăn ắc quy nhỏ nhất.
Ví dụ :ngăn nhỏ nhất có 11 bản cực, số bản cực dương là 5 thì chọn dòng nạp là 5A
cho các ắc quy trong mạch mắc nối tiếp.
Khi nạp ắc quy với dòng không đổi, điện áp bình sẽ tăng dần từ 2,14V -2,3V và
tăng nhanh đến 2,5V- 2,6V, khoảng này là giai đoạn tạo khí. Khi đến thời kỳ này cần
giảm dòng nạp để tránh làm mòn bản cực.
1.2.1.4. Phương pháp bảo dưỡng ắc quy
a) Bảo dưỡng cấp 1
- Tiến hành sau 2 ÷3 ngày xe chạy, với ắc quy không sử dụng thì tiến hành sau
10 ÷15 ngày. Nội dung công việc như sau:
- Làm sạch và lau khô toàn bộ bề mặt và xung quanh ắc quy.
- Quan sát bên ngoài vỏ bình để phát hiện các rạn nứt nếu có.
- Thông lại các chỗ thông hơi ở nút bình. Khi thông phải tháo từng nút ra dùng
que thông ngược từ trong ra.
- Kiểm tra siết chặt đai ốc nhằm đảm bảo ắc quy không bị xô đẩy nứt vỡ khi xe
chạy
- Kiểm tra các đầu cực ắc quy nếu bị ôxy hoá thì đánh sạch. Dùng Clê 10 tháo
đầu dây nối cực ắc quy làm sạch lớp ôxy bằng dẻ sau dùng nước ấm rửa sạch.
- Kiểm tra mức dung dịch điện phân nếu thiếu đổ thêm nước cất bằng cách tháo
tất cả nút bình, dùng ống thuỷ tinh hoặc ống nhựa cho nước vào từng ngăn. Không
được dùng nước máy do các tạp chất trong nước sẽ làm giảm tính năng và tuổi thọ ắc
quy.
b) Bảo dưỡng cấp 2
Thực hiện khi ôtô chạy được 1000 ÷ 1200 km hoặc ắc quy để trong kho không sử

dụng 1 tháng. Ngoài những công việc bảo dưỡng cấp 1 phải làm thêm.
14


- Kiểm tra tỷ trọng dung dịch điện phân.
- Kiểm tra khả năng phóng nạp bằng phóng điện thế.
1.2.1.5. Các thông số kỹ thuật và phương pháp kiểm nghiệm ắc quy
- Kiểm tra mức dung dịch điệmn phân mức dung dịch điện phân phải cao hơn lưới
bảo vệ từ (10-15mm)
- Nồng độ dung dịch điện phân
+ Trong bình ắc quy sự chênh lệch nồng độ giữa các ngăn không được vượt quá
0,002g/cm3
+ Dùng tỷ trọng kế đo nồng độ dung dịch ở nhiệt độ 13 0C với ắc quy 130C nạp đầy
nồng độ dung dịch là 1.72g/cm3 nạp theo chế độ 3A khi nạp nhiệt độ không được vượt
quá 400C. Khi nạp no tại 200C nồng độ dung dịch là 1,25g-1,27g
• Điện áp ắc quy
Dòng vôn kế để kiểm tra điện áp các ngăn của ắc quy. Vôn kế đo được điện áp 3V
về hai phía có điện trở tải R1= (0,018-0,02)Ω; R2= (0,01-0,012)Ω
+ Khi kiểm tra ắc quy có dung lượng nhỏ hơn Ah thì đóng điện trở tải 1
+ Khi dung lượng từ 70÷100 Ah thì đóng điện trở R2 mở điện trở R1
+ Khi dung lượng lớn hơn 100 Ah đóng cả điện trở R1 và R2
+ Khi kiểm tra ta quan sát vôn kế thấy kim ổn định ở:
- Nếu:
+ 1,75 -1,8V ắc quy nạp đầy
+ 1,65-1,7V ắc quy phóng 25% dung lượng
+ 1,5-1,6V ắc quy phóng 50% dung lượng
+ 1,3-1,4V ắc quy phóng 100% dung lượng
+ Kiểm tra đồng hồ báo nạp ở vòng quay định mức dòng nạp không quá mười đến
20A

15


1.2.2. Máy phát điện xoay chiều

Hình 1.9. Máy phát điện xoay chiều
- 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 của động cơ làm việc ở số vòng quay trung
bình và lớn.
1.2.2.1. Cấu tạo chung
Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều kich thích kiểu điện từ loại có vòng tiếp
điện gồm những bộ phận chính là: rô to, stato, puli, cánh quạt, bộ chỉnh lưu, bộ điều
chỉnh điện, quạt, chổi than và vòng tiếp điểm.

Hình 1.10. Máy phát điện tháo rời

16


1.2.2.2. Nguyên lý phát điện chung của máy phát điện xoay chiều
- Khi cung cấp điện cho cuộn dây kích từ trong rôto thì sẽ tạo ra các cực từ xen kẽ ở
hai chùm vấu cực. Như vậy sẽ tạo ra từ thông kép kín qua vấu cực của rôto và khung
từ của Stato.
- Các cuộn dây ba pha Stato của máy phát điện xoay chiều được phân bố đều trong
các rãnh mặt trong của Stato theo một quy luật nhất định các pha cách nhau 120o.
a) Từ trường rô to tạo ra

b) Điện cảm ứng trên một khung dây

c) Dòng điện xoay chiều ba pha
Hình 1.11. Nguyên lý máy phát ba pha trên ô tô sau một chu kỳ
Nếu cho rôto quay sẽ làm cho các vòng dây điện của Stato cắt các từ trường ( theo
hướng vuông góc) theo định luật cảm ứng điện từ trên các vòng dây sẽ xuất hiện một
suất điện động cảm ứng, theo công thức ta có suất điện động ở mỗi pha là E= 4,44
KW.§. W. Фo.
Trong đó:
KW: là hệ số của cuộn dây cảm ứng
§: là tần số của suất điện động §= P.N/60
W: tổng số vòng dây trong một pha cuộn dây phần ứng
Фo.: từ thông giữa khe hở Stato và Rôto
P: số đôi cực từ máy phát
- Như vậy tại ba đầu dây ra của ba cuộn dây phần ứng sẽ có dòng điện xoay chiều
ba pha dạng hình sin, có tần số như nhau, biên độ như nhau với góc lệch pha là 120 o .
17


1.2.2.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong máy phát
Máy pháy điện xoay chiều gồm các bộ phận chính sau: Rôto( phần cảm),
Stato( phần ứng), bộ chỉnh lưu, ngoài ra còn có nắp trước và nắp sau, bộ điều chỉnh
điện( tiết chế).
a) Rôto (phần cảm)

Hình 1.12. Cấu tạo rô to
- Là bộ phận tạo từ trường của máy điện xoay chiều gồm có: hai má cực bọc ngoài
làm bằng thép từ, các cuộn dây cực từ và vang khuyên tiếp điện dựa vào hình dạng cực
từ khác nhau chia làm hai loại.
- Dạng móng và dạng lõi, máy điện xoay chiều phần nhiều dùng cực từ dạng móng.
- Mỗi khối cực móng đều có một số cực từ có hình móng giống nhau, được chế tạo
bằng sắt non sau đó ép chặt với trục và bao cuộn dây phần ứng.

- Phần rỗng bên trong lá khung từ trên khung cuốn các vòng dây kích từ hai đầu
của cuộn dây này được hàm vòng tiếp điện và cách điện với trục. Khi cho dòng điện đi
vào, vòng dây kích từ sẽ tạo ra từ thông hướng trục. Một khối của máy là cực N, còn
khối khác là cực S, từ thông kép kín qua các vấu cực của rôto gồm có các phần từ
thông chính và từ thông tán.
- Khi được cấp điện vào cuộn dây phần cảm thì các cực từ bị từ hoá trở thành nam
châm điện với các cực từ xen kẽ nhau..

18


b) Stato( phần ứng)
Stato tạo ra điện thế xoay chiều 3 pha nhờ sự thay đổi từ thông khi rotor quay.
Các thành phần chính: Lõi stator, cuộn dây stator, đầu ra

Hình 1.13. Stator
Nhiệt sinh ra lớn nhất ở stator so với các thành phần khác của máy phát, vì vậy dây
quấn phải phủ lớp chịu nhiệt.
Cuộn dây stator có thể mắc theo hai cách:
- Cách mắc kiểu hình sao: cho ra điện thế cao, được sử dụng phổ biến.
- Cách mắc kiểu tam giác: cho ra dòng điện lớn.

Hình 1.14. Đấu hình sao và đấu hình tam giác
Cuộn dây stator gồm 3 cuộn dây riêng biệt. Trong cách mắc hình sao, đầu chung
của 3 cuộn dây được nối thành đầu trung hòa
19


c) Bộ chỉnh lưu

Hình 1.15. Bộ chỉnh lưu điôt Silicon của máy phát điện xoay chiều
Các điôt công suất được ép cứng vào trong các rế tản nhiệt của bộ chỉnh lưu
1. Điôt dương

3. Điôt công suất

2. Điôt âm

4. Điôt kích từ

Đặc điểm của đi ôt là: nếu cực(+) của điôt có điện áp lớn hơn so với cực (-) thì
điôt sẽ thông điện, ngược lại sẽ bị chặn.

Hình 1.16. Sơ đồ nguyên lý làm việc của bộ chỉnh lưu
Khi rôto quay một vòng , trong các cuộn dây Stato dòng điện được sinh ra trong
mỗi cuộn dây này được chỉ ra từ (a) tới (f) ( của hình 1.22 ) Ở vị trí (a), dòng điện có
20


chiều dương được tạo ra ở cuộn dây III và dòng điện có chiều âm được được tạo ra ở
cuộn dây II. Vì vậy dòng điện chạy theo hướng từ cuộn dây II tới cuộn dây III
Dòng điện này chạy vào tải qua điốt 3 và sau đó trở về cuộn dây II qua điốt 5. Ở thời
điểm này cường độ dòng điện ở cuộn dây I bằng 0. Vì vậy không có dòng điện chạy
trong cuộn dây I
Bằng cách giải thích tương tự từ các vị trí (b) tới (f) dòng điện xoay chiều được chỉnh
lưu bằng cách cho qua 2 điốt và dòng điện tới các phụ tải được duy trì ở một giá trị
không đổi.
Điốt được sử dụng để chỉnh lưu sẽ sinh ra nhiệt khi có dòng điện đi qua . Tuy nhiên vì
các phần tử của điốt lại chịu nhiệt kém (chất bán dẫn) nên việc nung nóng điốt sẽ làm
giảm khả năng chỉnh lưu. Vì vậy cần phải bố trí các cánh tản nhiệt để diện tích tản

nhiệt được tăng lên tới mức có thể .
•

Điện áp điểm trung hoà

Hình 1.17. Điện áp điểm trung hoà
Máy phát điện xoay chiều thông thường dùng 6 diode để chỉnh lưu dòng điện
xoay chiiều 3 pha (AC) thành dòng điện một chiều (DC).
Điện áp ra tại điểm trung hoà là nguồn cung cấp điện cho rơle đèn báo nạp. Có
thể thấy điện áp trung bình của điểm trung hoà bằng 1/2 điện áp ra một chiều. Trong
khi dòng điện ra đi qua máy phát, điện áp tại điểm trung hoà phần lớn là dòng điện
một chiều nhưng nó cũng có một phần là dòng điện xoay chiều. Phần dòng điện xoay
chiều này được tạo ra mỗi pha. Khi tốc độ của máy phát vượt quá 2000 tới 3000
vòng/phút thì giá trị cực đại của phần
dòng điện xoay chiều vượt quá điện áp ra
của dòng điện một chiều.
Điều đó có nghĩa là so với đặc tính
ra của máy phát điện xoay chiều không có
các diode tại điểm trung hoà, điện áp ra
tăng dần dần từ khoảng 10 tới 15% ở tốcHình 1.18. Sơ đồ mạch điện diode trung hoà
độ máy phát thông thường là 5000 vòng/phút.
21