Hệ Thống Nạp

Chức năng của hệ thống nạp

Xe được trang bị rất nhiều thiết bị điện để lái xe được an toàn và thuận tiện. Xe cần sử dụng điện không chỉ khi đang chạy mà cả khi dừng. Vì vậy, xe có ắc qui để cung cấp điện và hệ thống nạp để tạo ra nguồn cung cấp điện khi động cơ đang nổ máy. Hệ thống nạp cung cấp điện cho tất cả các thiết bị điện và để nạp điện cho ắc qui

Cấu tạo của hệ thống nạp và dòng điện trong mạch

-      Máy phát điện : Khi động cơ đang nổ máy, máy phát tạo ra một lượng điện gần đủ cho các thiết bị điện sử dụng trên xe và để nạp điện cho ắc qui.

-      Bộ điều áp : Thiết bị này được dùng để điều chỉnh điện áp được tạo ra ngay cả khi tốc độ của máy phát thay đổi hoặc khi cường độ dòng điện chạy trong mạch thay đổi.

-      Ắc quy : Đây là nguồn cung cấp điện khi động cơ tắt máy. Nó cung cấp điện cho các thiết bị điện để khởi động động cơ hoặc khi máy phát không phát điện. Tuy nhiên dòng điện tạo ra bởi máy phát và được nạp cho ắc qui ngay lập tức khi động cơ bắt đầu nổ máy.

-      Đèn báo nạp : Đèn này để báo sự cố trong hệ thống nạp

-      Khoá điện : Khoá điện dùng để khởi động động cơ làm cho máy phát phát điện.

Khoá điện ở vị trí ACC hoặc Lock

Khoá điện ở vị trí ON khi chưa nổ máy :  Khi khoá điện ở vị trí ON, dòng điện đi từ ắc qui tới máy phát lý do là: Nhìn chung máy phát được dùng để tạo ra dòng điện bằng cách quay nam châm. Nam châm không phải là nam châm vĩnh cửu mà là nam châm điện tạo ra lực điện từ nhờ dòng điện chạy trong mạch. Vì vậy cần phải cung cấp điện cho máy phát trước khi khởi động động cơ để chuẩn bị cho việc phát điện..

Khoá điện ở vị trí ON khi  nổ máy

Chức năng máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện xoay chiều đóng vai trò chính trong hệ thống nạp. Máy phát điện xoay chiều có 3 chức năng: Tạo ra dòng điện, chỉnh lưu thành dòng điện một chiều và điều chỉnh điện áp

-      Phát  điện  : Việc truyền chuyển động quay của động cơ tới puli thông qua đai chữ V sẽ làm quay rôto máy phát và do đó tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây stato.

-      Chỉnh  lưu dòng  điê n: Vì dòng điện được tạo ra trong cuộn dây stato là dòng điện xoay chiều nên nó không sử dụng được cho các thiết bị điện một chiều được lắp trên xe. Để sử dụng được dòng điện xoay chiều này người ta sử dụng bộ chỉnh lưu để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.

-      Điều chỉnh điện áp : Bộ điều chỉnh điện áp IC điều chỉnh điện áp sinh ra để có điện áp ổn định ngay cả khi tốc độ máy phát hoặc cường độ dòng điện trong mạch thay đổi.

Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y ph¸t ®iÖn

1. Dßng ®iÖn xoay chiÒu 3 pha

- Khi nam châm quay trong một cuộn dây, điện áp sẽ được tạo ra giữa hai đầu của cuộn dây. Điều này sẽ làm xuất hiện dòng điện xoay chiều.

- Mối quan hệ giữa dòng điện sinh ra trong cuộn dây và vị trí của nam châm được chỉ ra ở hình vẽ. Cường độ dòng điện lớn nhất được tạo ra khi các cực nam (S) và cực bắc (N) của nam châm gần cuộn dây nhất. Tuy nhiên chiều của dòng điện trong mạch thay đổi ngược chiều nhau sau mỗi nửa vòng quay của nam châm. Dòng điện hình sin được tạo ra theo cách này gọi là "dòng điện xoay chiều một pha". Một chu kỳ ở đây là 360⁰ và số chu kỳ trong một giây được gọi là tần số.

- Để phát điện được hiệu quả hơn, người ta bố trí 3 cuộn dây trong máy phát như hình vẽ 

- Mỗi cuộn dây A, B và C được bố trí cách nhau 120⁰ và độc lập với nhau. Khi nam châm quay trong các cuộn dây sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều trong mỗi cuộn dây. Hình vẽ dưới đây cho thấy mối quan hệ giữa 3 dòng điện xoay chiều và nam châm dòng điện được tạo ở đây là dòng điện xoay chiều 3 pha. Tất cả các xe hiện đại ngày nay đều sử dụng máy phát xoay chiều 3 pha

2. Bé chØnh l­u

- CÊu t¹o : Máy phát điện xoay chiều trong thực tế có trang bị mạch chỉnh lưu như hình 1 để nắn dòng điện xoay chiều 3 pha. Mạch này có 6 điốt và được đặt trong giá đỡ của bộ chỉnh lưu như hình vẽ

- Chøc n¨ng : 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) trong hình 3. ở vị trí (a), dòng điện có chiều dương được tạo ra ở cuộn dây III và dòng điện có chiều âm 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.

§iÒu chØnh dßng ®iÖn ph¸t ra

-Sù cÇn thiÕt ph¶I ®iÒu chØnh : Máy phát điện dùng trên xe quay cùng với động cơ. Vì vậy, khi xe hoạt động tốc độ động cơ thường xuyên thay đổi và do đó tốc độ của máy phát không ổn định. Nếu máy phát không có bộ ổn áp thì hệ thống nạp không thể cung cấp dòng điện ổn định cho các thiết bị điện. Do đó, mặc dù tốc độ của máy phát thay đổi thì điện áp ở các thiết bị điện vẫn phải duy trì không đổi và tuỳ theo sự thay đổi cường độ dòng điện trong mạch cần phải điều chỉnh. Trong máy phát xoay chiều việc điều chỉnh như trên được điều chỉnh bởi bộ điều áp IC.

- Nguyªn lý ®iÒu chØnh :  Nhìn chung cường độ dòng điện tạo ra có thể được thay đổi bằng phương pháp sau đây.

    +Tăng hoặc giảm lực từ trường (Rôto).

    + Tăng tốc hoặc giảm tốc độ quay của nam châm

Khi áp dụng phương pháp này đối với máy phát điện xoay chiều trên xe, tốc độ quay của rôto không thể điều khiển được vì nó quay cùng với động cơ. Nói cách khác, điều kiện có thể thay đổi một cách tự do trong máy phát xoay chiều trên xe là lực từ trường (rôto). Trong thực tế việc thay đổi cường độ dòng điện đi vào cuộn dây rôto (dòng tạo từ trường) sẽ làm thay đổi lực từ trường. Bộ điều áp IC điều chỉnh cường độ dòng điện của máy phát xoay chiều bằng cách điều khiển dòng điện tạo từ trường do đó điện áp tạo ra luôn ổn định khi tốc độ quay của rôto thay đổi và khi dòng điện sử dụng thay đổi

M¸y ph¸t ®iÖn gåm c¸c bé phËn sau

1. R«to

Rôto là một nam châm quay bên trong cuộn dây Stato sinh ra từ trường để tạo ra lực điện trường trong cuộn dây Stato. Cuộn dây được quấn xung quanh 6 cặp lõi cực (12 cực từ) và lực điện từ được tạo ra khi có dòng điện chạy bên trong. Vì cường độ dòng điện chạy vào rôto tăng dần, nên lực điện từ cũng mạnh lên.

Ở 2 đầu của Rôto, người ta lắp một quạt để làm mát cuộn dây rôto, cuộn dây stato và bộ chỉnh lưu để làm cho nhiệt độ của chúng thấp hơn nhiệt độ giới hạn bằng cách hút không khí từ lỗ thông gió ở khung phía trước nhờ rôto quay

2. Chæi than vµ cæ gãp

Các chi tiết này tạo ra từ trường bằng cách cho dòng điện đi vào cuộn dây rôto và được lắp vào phía sau của rôto.

Nhìn chung chổi than được làm từ Graphit kim loại được sử dụng để giảm điện trở và điện trở tiếp xúc và đồng thời chống được sự ăn mòn.

3. Stato

Stato tạo ra dòng điện xoay chiều 3 pha bằng cách thay đổi từ thông sinh ra bởi rôto quay. Stato gồm có lõi và cuộn dây được đặt trong khung phía trước

Cuộn dây Stato gồm có 3 cặp. Điểm nối 3 đầu của các cuộn dây được gọi là các điểm trung tính.

Vì stato tạo ra nhiệt nhiều hơn bất kỳ một bộ phận nào khác trong máy phát điện xoay chiều, nên người ta sử dụng vỏ cách nhiệt để bảo vệ các cuộn dây.

4. Bé chØnh l­ưu

Bộ nắn dòng thực hiện chức năng chỉnh lưu đầy đủ toàn bộ chu kỳ để chuyển toàn bộ dòng điện xoay chiều 3 pha được tạo ra từ các cuộn dây stato thành dòng điện một chiều nhờ 6 điốt hoặc (8 điốt với các điốt ở điểm trung tính).

Bộ chỉnh lưu gồm có cực (cực ra), cánh tản nhiệt, điốt và giá đỡ có cấu trúc 2 lớp để cải thiện khả năng bức xạ nhiệt đồng thời giúp cho kích thước của bộ nắn dòng nhỏ lại.

Điốt được sử dụng để chỉnh lưu sẽ sinh 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 toả nhiệt được tăng lên tới mức có thể.

5. Bé ®iÒu ¸p IC

- Cấu tạo của bộ điều áp IC : Bộ điều áp IC chủ yếu gồm có IC lai, cánh tản nhiệt và giắc nối. Việc sử dụng IC lai làm cho bộ điều áp có kích thước nhỏ gọn.

- Các loại bộ điều áp IC :

   + Lo¹i nhËn biÕt AQ : Loại điều áp IC này nhận biết ắc qui nhờ cực S (cực nhận biết ắc qui) và điều chỉnh điện áp ra theo giá trị qui định

    + Lo¹i nhËn biÕt m¸y ph¸t : Loại điều áp IC này xác định điện áp bên trong của máy phát và điều chỉnh điện áp ra theo giá trị qui định.

- Chức năng của bộ điều áp IC

Bộ điều áp IC có các chức năng sau đây:

    +Điều chỉnh điện áp

     +Cảnh báo khi máy phát không phát điện và tình trạng nạp không bình thường.

Bộ điều áp IC cảnh báo bằng cách bật sáng đèn báo nạp khi xác định được các sự cố sau đây.

+ Đứt mạch hoặc ngắn mạch các cuộn dây rôto

+ Cực S bị ngắt

+ Cực B bị ngắt

+ Điện áp tăng vọt quá lớn (điện áp ắc qui tăng do ngắn mạch giữa cực F và cực E)

Tài liệu do thầy Tạo cung cấp!!!