GIÁO ÁN CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN

GIÁO ÁN SỐ: 03

Thời gian thực hiện: 270 phút
Môn học: ĐIỆN- ĐIỆN TỬ Ô TÔ
Chương 3: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN
Ô TÔ

MỤC TIÊU BÀI HỌC
Sau khi học xong bài này, sinh viên sẽ có những khả năng sau:
•
•
•
•
•

Giải thích được nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống cung cấp điện
Trình bày được các tải điện trên ô tô
Phân tích được các chế độ làm việc và sự phân bố tải.
Trình bày được cơ sở lý thuyết về máy phát điện
Trình bày được cách tính toán công suất của tải điện và chọn máy phát

ĐỒ DÙNG VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC
Đồ dùng dạy học:
- Phấn, bảng.
- Bài giảng điện tử hệ thống cung cấp điện (Power Point).
- Giáo trình ( tham khảo nội dung có liên quan trong các tài liệu).
Phương pháp dạy học :
- Thuyết trình có minh họa và giải thích.
- Phát vấn.
I. ỔN ĐỊNH LỚP:
Thời gian: 2’

Kiểm tra sỉ số lớp:..........Số sinh viên vắng:..........Tên:.................................
Tài liệu phát tay ( một số hình vẽ sơ đồ khối).
II. THỰC HIỆN BÀI HỌC:

1. Bài giảng mới


HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
T
T
1

2

NỘI DUNG

HOẠT ĐỘNG CỦA
GIÁO VIÊN

Dẫn nhập:
Máy phát điện là một thiết bị
không thể thiếu không
những trên ô tô, xe máy mà
còn các phương tiện giao
thong khác. Nó giúp cung
cấp điện tới các phụ tải điện
trên xe để xe vận hành được
tốt hơn.
Bài giảng mới
3.1 Nhiệm vụ và yêu cầu

+Giảng viên giới
thiệu nhiệm vụ, yêu
Ô tô được trang bị cầu HT cung cấp
điện.
một số hệ thống và thiết bị +Trình bày: Viết
điện để đảm bảo an toàn và bảng, giải thích.
+Giải đáp thắc mắc
tiện nghi khi sử dụng. Chúng của sinh viên.
cần điện năng trong suốt thời
gian hoạt động và cả khi
động cơ đã dừng. Vì thế,
chúng cần cả ắc quy và
nguồn điện một chiều là
nguồn năng lượng. Một hệ
thống cung cấp điện trang bị
trên xe cung cấp dòng điện
một chiều cho những hệ
thống và thiết bị vừa nêu.
Tuy nhiên ắc quy sẽ phóng
điện khi động cơ dừng và

HOẠT ĐỘNG
CỦA SINH VIÊN

THỜI
GIAN
10’

30’
+ Quan sát.

+Nghe giảng.
+Ghi bài.
+Nêu lên những
điểm chưa hiểu để
GV giải đáp.


dần hết điện.
Hệ thống cung cấp
điện sử dụng sự quay của
động cơ để phát sinh ra điện.
Nó không những cung cấp
điện năng cho những hệ
thống và thiết bị điện khác
mà còn nạp điện cho ắc quy
trong lúc động cơ đang hoạt
động.
Để cung cấp năng
lượng cho các phụ tải trên ô
tô cần phải có bộ phận tạo ra
nguồn năng lượng có ích.
Nguồn năng lượng này được
tạo ra từ máy phát điện trên
ô tô. Khi động cơ hoạt động,
máy phát cung cấp điện cho
các phụ tải và nạp điện cho
ắc quy. Để bảo đảm toàn bộ
hệ thống hoạt động một cách
hiệu quả, an toàn, năng
lượng đầu ra của máy phát

nạp vào ắc quy và năng
lượng yêu cầu cho các tải
điện phải thích hợp với
nhau.


Có hai loại máy phát:
máy phát điện một chiều và
máy phát điện xoay chiều.
Các máy phát điện một chiều
được sử dụng trên xe thế hệ
+Giảng viên giới
thiệu nhiệm vụ, yêu
không đề cập tới.
cầu HT cung cấp
điện.
3.1.1 Nhiệm vụ
+Trình bày: Viết
Máy phát điện là bảng, giải thích.
+Giải đáp thắc mắc
nguồn năng lượng chính
của sinh viên.
trên ô tô. Máy phát sinh
cũ nên trong bài học này

+ Quan sát.
20’
+Nghe giảng.
+Ghi bài.
+Nêu lên những

điểm chưa hiểu để
GV giải đáp.

ra dòng điện AC nhưng
phải chỉnh lưu thành
dòng DC được sử dụng
để sạc bình ắc quy và cấp
điện đến các tải điện trên
ô tô. Điện áp đầu ra của
máy phát phải ổn định

+Giảng viên giới
không liên quan tới tốc thiệu nhiệm vụ, yêu
cầu HT cung cấp
độ động cơ và chế độ tải.
điện.
3.1.2 Yêu cầu
+Trình bày: Viết
bảng, giải thích.
Máy phát phải luôn tạo ra
+Giải đáp thắc mắc
một hiệu điện thế ổn định của sinh viên.
(13,8V-14,2V) trong mọi
chế độ làm việc của phụ
tải. Máy phát phải có cấu
trúc và kích thước nhỏ
gọn, trọng lượng nhỏ, giá
thành thấp và tuổi thọ

+ Quan sát.

+Nghe giảng.
30’
+Ghi bài.
+Nêu lên những
điểm chưa hiểu để
GV giải đáp.


cao. Máy phát cũng phải
có độ bền cao trong điều
kiện nhiệt độ và độ ẩm
lớn, có thể làm việc ở
những vùng có nhiều bụi
bẩn, dầu nhớt và độ rung
động lớn. Việc duy trì và
bảo dưỡng càng ít càng
tốt. Khi động cơ đang
hoạt động, máy phát có
các yêu cầu như sau:
• Cung cấp dòng điện phù
hợp với yêu cầu của tất
cả các tải.
• Cung cấp dòng điện sạc
tới bình ắc quy.
• Hoạt động ở tốc độ cầm
chừng.
• Cung cấp điện áp ổn định
ở các điều kiện khác
nhau.
• Có đèn báo trạng thái

hoạt động của máy phát.
Điện áp máy phát phải
đảm bảo 14V đối với xe
du lịch và 28V đối xe tải
trong điều kiện xe đang
hoạt động.
Công suất máy phát phải
đảm bảo cung cấp điện


cho tất cả các tải điện khi
xe đang hoạt động. Công
suất của các máy phát
trên ô tô hiện nay vào
khoảng Pmf = 700-1500W.
Máy phát đạt dòng điện
cực đại trong khoảng Imax
= 70-140A. Hiệu điện thế
hiệu chỉnh: là hiệu điện
thế làm việc của bộ tiết
chế Uhc = 13,8 -14,2V.
3.2 Các tải điện trên ô tô
Các phụ tải điện trên
+Giảng viên giới
thiệu các tải điện trên
riêng biệt bao gồm: tải ô tô.
+Trình bày: Viết
thường trực là những tải liên
bảng, giải thích.
tục hoạt động khi xe đang +Giải đáp thắc mắc

của sinh viên.
chạy, tải gián đoạn trong thời
ô tô được phân làm ba nhóm

gian dài và tải gián đoạn
trong thời gian ngắn. Máy
phát điện của một ô tô hiện
đại phải đáp ứng được các
nhu cầu cao của các phụ tải
điện ở các điều kiện khác
nhau. Dưới đây là bảng các
thông số tiêu thụ điện năng
của ba nhóm tải điện trên ô
tô: (Bảng 3.1, Bảng 3.2,
Bảng 3.3)

+ Quan sát.
+Nghe giảng.
15’
+Ghi bài.
+Nêu lên những
điểm chưa hiểu để
GV giải đáp.


3.3 Các chế độ làm việc và
sự phân bố tải
Nguồn năng lượng điện
+Giảng viên giới
thiệu các tải điện trên

điện trên ô tô là nguồn ô tô.
+Trình bày: Viết
điện một chiều (DC) có
bảng, giải thích.
điện áp 12V hoặc 24V. +Giải đáp thắc mắc
của sinh viên.
Nguồn năng lượng này
cung cấp đến các phụ tải

+ Quan sát.
+Nghe giảng.
+Ghi bài.
30’
+Nêu lên những
điểm chưa hiểu để
GV giải đáp.

được tạo ra từ máy phát
điện hay bình ắc quy thì
còn tùy thuộc vào trạng
thái hoạt động của xe.
• Khi động cơ không hoạt
động: Điện từ bình accu
được sử dụng để chiếu
sáng, dùng cho các thiết
bị điện phụ, hoặc là các
thiết bị điện khác khi
động cơ không hoạt
động.
• Khi động cơ khởi động:

Điện từ bình accu được
dùng cho máy khởi động
và cung cấp dòng điện
cho hệ thống đánh lửa
trong suốt thời gian động
cơ đang khởi động.
• Khi động cơ đang hoạt

+ Giảng viên gợi ý -Sinh viên chú ý
để sinh viên tìm ra lắng nghe, quan sát,
được khi động cơ tiếp thu và ghi chép.
không hoạt động.

+ Giảng viên gợi ý -Sinh viên chú ý
để sinh viên tìm ra lắng nghe, quan sát,
được khi động cơ tiếp thu và ghi chép.
khởi động.

động:
+ Ở chế độ không tải
(máy phát hoạt động + Giảng viên gợi ý -Sinh viên chú ý
để sinh viên tìm ra lắng nghe, quan sát,
không tải): Điện từ máy được khi động cơ tiếp thu và ghi chép.
đang hoạt động.


phát một phần sẽ được
cấp tới các phụ tải điện
trên xe và phần còn lại sẽ
nạp điện cho bình ắc quy.

+ Ở chế độ tải trung bình:
Máy phát sẽ cấp điện đến
các phụ tải điện nhiều
hơn và sẽ giảm dòng nạp + Giảng viên gợi ý -Sinh viên chú ý
để sinh viên tìm ra lắng nghe, quan sát,
đến bình ắc quy.
được khi động cơ tiếp thu và ghi chép.
+ Ở chế độ quá tải
đang hoạt động ở chế
(trường hợp mở quá độ tải trung bình.
nhiều phụ tải điện): Khi
máy phát điện hoạt động
hết công suất nhưng vẫn

+ Giảng viên gợi ý -Sinh viên chú ý
không thể cung cấp đủ để sinh viên tìm ra lắng nghe, quan sát,
được khi động cơ tiếp thu và ghi chép.
điện đến cho các phụ tải
đang hoạt động ở chế
điện. Lúc này, bình ắc độ quá tải.
quy sẽ phóng điện để hỗ
trợ một phần điện năng
cho máy phát.(Hình 3.1,
Hình 3.2)
3.4.1 Phân loại và đặc điểm
cấu tạo máy phát điện
3.4.1.1 Phân loại
Trong hệ thống điện ô tô
hiện nay thường sử dụng
ba loại máy phát điện

xoay chiều sau:
o Máy phát điện xoay chiều
kích thích bằng nam
châm vĩnh cửu thường
được sử dụng trên các xe
gắn máy.

+Giảng viên giới
thiệu cách phân loại
và đặc điểm cấu tạo
máy phát.
+Trình bày: Viết
bảng, giải thích.
+Giải đáp thắc mắc
của sinh viên.

+ Quan sát.
+Nghe giảng.
15’
+Ghi bài.
+Nêu lên những
điểm chưa hiểu để
GV giải đáp.


o Máy phát điện xoay chiều
kích thích bằng điện từ
không có vòng tiếp điện
sử dụng chủ yếu trên máy
kéo và các xe chuyên

dụng.
o Máy phát điện xoay chiều
kích thích bằng điện từ có
vòng tiếp điện sử dụng
trên các ô tô.
Trong quyển giáo trình
này chỉ đề cập đến máy
phát điện xoay chiều kích
thích bằng điện từ có
vòng tiếp điện sử dụng
trên các ô tô.
3.4.1.1Đặc điểm cấu tạo máy
phát kích từ kiểu điện
từ loại có vòng tiếp điện
(có chổi than)
Máy phát điện gồm có 3
phần chính bao gồm: +Giảng viên giới
Stator, rotor và bộ chỉnh thiệu cách phân loại
và đặc điểm cấu tạo
lưu.(Hình 3.10)
máy phát.
+Trình bày: Viết
 Rotor:
bảng, giải thích.
Cấu tạo: Gồm hai chùm +Giải đáp thắc mắc
cực hình móng lắp then của sinh viên.
trên trục. Giữa các chùm
cực có các cuộn dây kích
thích đặt trên trục qua
ống lót bằng thép. Các

đầu của cuộn dây kích
thích được nối với các
vòng tiếp điện gắn trên

+ Quan sát.
+Nghe giảng.
+Ghi bài.
+Nêu lên những
điểm chưa hiểu để
GV giải đáp.

15’


+ Giảng viên gợi ý Sinh viên chú ý
trục máy phát. Trục của để sinh viên tìm ra lắng nghe, quan sát,
rotor được đặt trên các ổ được cấu tạo của tiếp thu và ghi chép.
bi lắp trong các nắp bằng Rotor.
hợp kim nhôm. Trên nắp,
phía vòng tiếp điện còn
bắt giá đỡ chổi điện. Một
chổi điện được nối với vỏ
máy phát, chổi còn lại nối
với đầu ra cách điện với
vỏ. Trên trục còn lắp
cánh quạt và puli dẫn
động. (Hình 3.11).
Nguyên lý hoạt động:
Khi có dòng một chiều đi
qua cuộn kích thích thì

cuộn dây và ống thép dẫn

Sinh viên chú ý
từ trở thành một nam + Giảng viên gợi ý lắng nghe, quan sát,
để sinh viên tìm ra tiếp thu và ghi chép.
châm điện mà hai đầu
được nguyên lý hoạt
ống thép là hai từ cực động của Rotor.
khác

dấu.

Dưới

ảnh

hưởng của các từ cực, các
móng trở thành từ cực
của rotor.
 Stator:
Cấu tạo: Gồm khối thép
từ được lắp ghép bằng

Sinh viên chú ý
các lá thép ghép lại với + Giảng viên gợi ý lắng nghe, quan sát,
nhau, phía trong có xẻ để sinh viên tìm ra tiếp thu và ghi chép. 15’
được cấu tạo của
rãnh đều để xếp các cuộn Stator.
dây phần ứng.(Hình 3.12)

Cuộn dây stator có ba pha
mắc theo kiểu hình sao
hoặc theo kiểu hình tam
giác.
• 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 3.13)
3.4.3 Chỉnh lưu dòng
điện
Dòng điện xoay chiều
tạo ra trong máy phát
điện không thể sử dụng
Sinh viên chú ý
lắng nghe, quan sát, 20’
điện mà được chỉnh lưu + Giảng viên gợi ý tiếp thu và ghi chép.
thành dòng điện một để sinh viên tìm hiểu
về chỉnh lưu dòng
chiều. Bộ chỉnh lưu sẽ điện.
biến đổi dòng điện xoay
trực tiếp cho các thiết bị

chiều thành dòng điện
một chiều.

3.4.3.3 Chỉnh lưu 3 pha
Để biến đổi dòng điện xoay

chiều của máy phát sang


dòng điện một chiều, ta dùng
bộ chỉnh lưu 6 điốt, 8 điốt

Sinh viên chú ý
lắng nghe, quan sát,
tiếp thu và ghi chép.

+ Giảng viên gợi ý
hoặc 14 điốt. Đối với máy để sinh viên tìm hiểu
phát có công suất lớn về chỉnh lưu 3 pha.
(P>1000W) sự xuất hiện
sóng đa hài bậc 3 trong
thành phần của hiệu điện thế
pha do ảnh hưởng của từ
trường các cuộn pha lên
cuộn kích làm giảm công
suất máy phát.
Vì vậy, người ta sử dụng cặp
điốt mắc từ dây trung hòa để
tận dụng sóng đa hài bậc 3,
làm tăng công suất máy phát
khoảng 10-15% (hình 3.18).
Trong một số máy phát,
người ta còn sử dụng 3 điốt
nhỏ (điốt trio) mắc từ các
pha để cung cấp cho cuộn
kích, đồng thời đóng ngắt

đèn báo nạp (hình 3.17, hình
3.18, hình 3.19).

Sinh viên chú ý


3.4.4

lắng nghe, quan sát, 10’
tiếp thu và ghi chép.

Điều chỉnh điện áp
+ Giảng viên gợi ý
Khi điều chỉnh điện áp và để sinh viên tìm hiểu
về điều chỉnh điện
cường độ dòng điện của áp.
máy phát trong các hệ
thống cung cấp điện thì
đối tượng điều chỉnh là
máy phát và ắc quy. Hoạt
động đồng thời của máy
phát cùng ắc quy xảy ra
khi có sự thay đổi vận tốc
quay

của

phần

ứng

(rotor) của máy phát, của
tải và của nhiệt độ trong
phạm vi rộng. Để các bộ
phận tiếp nhận điện năng
làm việc bình thường thì
điện áp của lưới điện phải
không đổi. Vì vậy, cần
phải có sự điều chỉnh
điện áp.
Trong quá trình vận hành,
máy phát có thể có những
trường hợp khi tải vượt
quá trị số định mức. Điều
này sẽ dẫn đến hiện
tượng bị cháy, làm giảm
khả năng chuyển đổi


mạch hoặc quá nhiệt, dẫn
tới tăng tải trên các chi
tiết cơ khí của hệ thống
dẫn động máy phát. Tất
cả các chức năng này ở
hệ thống cung cấp điện
cho ô tô, máy kéo được
thực hiện tự động nhờ bộ
điều chỉnh điện áp và
dòng điện.
3.4.4.1 Tiết chế loại điện từ

+ Giảng viên gợi ý
Nếu giá trị điện áp máy để sinh viên tìm hiểu
về tiết chế loại điện
phát tăng cao hơn từ.
ngưỡng giá trị cho phép
(Umf >14.2V), nam châm
điện ngắt công tắc, ngừng
hoạt động của cuộn kích.
Khi điện áp máy phát
giảm xuống bằng giá trị
ngưỡng (Umf ≤ 14.2V) thì
công tắc sẽ được đóng lại
và lúc này sẽ có dòng
điện đi qua cuộn kích, từ
trường bên trong cuộn
kích tăng lên làm cho
điện áp máy phát tăng lên

Sinh viên chú ý
lắng nghe, quan sát, 10’
tiếp thu và ghi chép.


và lực hút nam châm
ngày càng mạnh hơn.
Đối với các thành phần
cơ khí, loại điều chỉnh
điện áp này còn tùy thuộc
vào sự hư hỏng trên các

chi tiết. Đó là nguyên
nhân tại sao nó không
được dùng cho các máy
phát trên các xe hiện đại.
3.4.4.2 Tiết chế loại điện
+ Giảng viên gợi ý
để sinh viên tìm hiểu
về tiết chế loại điện
Bộ tiết chế điều khiển tử.
bằng điện tử được thiết
tử

kế không có bất cứ thành
phần cơ khí nào. Việc
điều khiển dòng kích
được thực hiện bởi một
con transistor hiệu suất
cao. Điều đó mang lại các
ưu điểm sau:
o Thời gian hoạt động rất

ngắn và điện áp máy phát
có thể được giữ trong
giới hạn thấp hơn.

Sinh viên chú ý 40’
lắng nghe, quan sát,
tiếp thu và ghi chép.

o Không có nhiều sự hư

hỏng về mặt cơ khí, kết
quả là tiết chế được bảo
dưỡng miễn phí.
o Dòng điện lớn sẽ bị

chuyển đổi.
o Không có tia lửa xuất

hiện từ công tắc trong
suốt quá trình chuyển
đổi; điều này hạn chế tối
thiểu hiện tượng nhiễu
điện.
o Bộ tiết chế không bị ảnh

hưởng nhiều với sự rung
động hay khí hậu bất lợi.
o Bộ tiết chế có thể gắn

trong các không gian rất
nhỏ. Ví dụ như bên trong + Giảng viên gợi ý
để sinh viên tìm hiểu
máy phát.
về tiết chế loại điện
tử.
Nguyên lý hoạt động:
Nếu điện áp máy phát
thấp hơn giá trị ngưỡng,

Zener sẽ cho dòng điện đi
qua. Khi zener ZD không

Sinh viên chú ý
lắng nghe, quan sát,
tiếp thu và ghi chép.


dẫn thì transistor T1 cũng
không cho dòng điện đi
qua. Dòng điện máy phát
đi qua chân C của T2
thông qua điện trở R4.
Khi điện áp của zener
ZD đạt tới giá trị ngưỡng
thì ZD sẽ chuyển sang
trạng thái đóng. Có một + Giảng viên gợi ý
điện áp sinh ra ở chân C để sinh viên tìm hiểu
cách tính toán công
của T1 và transistor bắt suất tải điện và cách
chọn máy phát điện.
đầu dẫn.
3.5 Tính toán công suất
của tải điện và chọn
máy phát điện
Để xác định đúng loại
máy phát cần lắp trên ô tô
với điều kiện đảm bảo
công suất cấp cho phụ tải,
ta phải tính toán chọn

máy phát phù hợp theo
các bước dưới đây:
1. Tính toán công suất tiêu

thụ cần thiết cho tất cả
các tải điện hoạt động
liên tục.(Bảng 3.4)

Sinh viên chú ý
lắng nghe, quan sát,
tiếp thu và ghi chép.
10’


2. Tính toán công suất tiêu

thụ cần thiết cho tất cả
các tải điện hoạt động
gián đoạn trong thời gian
dài và ngắn.(Bảng 3.5,
bảng 3.6).
3. Lấy tổng công suất

tiêu
(Pw1+Pw2+Pw3=

thụ
170+

275+ 146 = 591 W)

chia cho điện áp định
mức ta được cường
độ dòng điện theo yêu
cầu.


3

Củng cố kiến thức và kết
thúc
+ Nhiệm vụ và yêu cầu HT
cung cấp điện ô tô.
+ Các phụ tải điện trên ô tô
+ Cấu tạo máy phát điện loại
có chổi than.
+Nguyên lý làm việc bộ tiết
chế.
+Nguyên lý làm việc bộ
chỉnh lưu.

4

Hướng dẫn tự học

5

Tài liệu tham khảo

Giảng viên hướng dẫn sinh viên tham khảo
thêm một số tài liệu về các vấn đề liên quan

tới HT cung cấp điện ô tô.
[1]. PGS.TS Đỗ Văn Dũng, “Hệ thống điện
và điện tử trên ô tô hiện đại”, NXB Đại Học
Quốc Gia, 1999.
[2]. Đinh Ngọc Ân , “Trang bị điện ô tô
máy kéo”, NXB Giáo Dục, Hà Nội, 1993.
[3]. Tom Denton, “Automobile Electrical


And Electronic System”.
[4].

John

F.

Kershaw,

“Automobile

Electrical And Electronic System”.

 Rút kinh nghiệm:
-

Phương pháp dạy học:...............................................................................
Phương tiện dạy học:................................................................................
..................................................................................................................
Phân bố thời gian:.....................................................................................
Hình thức ví dụ:........................................................................................

Bộ môn phê duyệt

Nguyễn Ngọc Thạnh

Ngày tháng năm 2017
Giáo viên biên soạn
(ký và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Đức Trọng