TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG CUNG CẤP MỤC LỤC Trang TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG CUNG CẤP LỜI NÓI ĐẦU Xã hội ngày tiến bộ, chủ trương cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nước nhà nước ta xúc tiến mạnh mẽ Để phục vụ vận chuyển cho công nghiệp đại, nhu cầu lại ngày lớn người dân, việc phát triển công nghiệp ôtô cần thiết Bên cạnh đó, đời sống người dân ngày nâng cao, nhu cầu lại, vận chuyển không dừng lại việc “đi tới nơi, tới chốn” mà đòi hỏi tính tiện nghi, êm dịu Do đó, cơng nghiệp ơtơ đại cần phải đảm bảo an toàn vận hành, tính thoải mái, êm dịu cho người sử dụng điều khiển nhẹ nhàng cho người lái Ơtơ phương tiện chun chở hàng hóa đặc biệt quan trọng Việt Nam giới Thiết nghĩ, việc nghiên cứu, chế tạo ôtô điều cần làm nước ta Là sinh viên ngành khí động lực, sau học học phần Trang bị điện điện tử động cơ, trang bị điện điện tử thân xe, vi điều khiển… việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính tốn thiết kế hệ thống điện xe thiết thực bổ ích Để giúp sinh viên rèn luyện kỹ tìm hiểu thơng tin, củng cố, ứng dụng lý thuyết vào thực tế bước đầu làm quen với việc nghiên cứu, tính tốn kiểm nghiệm hệ thống điện – điện tử xe, sinh viên nhận Đồ án Trang bị điện điện tử động lực Trong khuôn khổ nhiệm vụ giao, em xin trình bày nhiệm vụ Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống cung cấp Em xin cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo Phạm Quốc Thái Dưới giúp đỡ, bảo thầy cố gắng, nổ lực thân, em hoàn thành nhiệm vụ khoảng thời gian quy định Tuy nhiên, kiến thức hiểu biết có hạn, điều kiện tham khảo thực tế chưa có nhiều nên khơng thể tránh khỏi sai sót, nhầm lẫn Do vậy, em mong thầy thơng cảm bảo thêm để em hồn thiện q trình học tập cơng tác sau Đà Nẵng, ngày 08 tháng năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Đức Tồn Trang TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG CUNG CẤP Chương TỔNG QUAN HỆ THỐNG CUNG CẤP TRÊN ÔTÔ 1.1 CÔNG DỤNG Hệ thống cung cấp điện có nhiệm vụ cung cấp lượng điện cho phụ tải với hiệu điện ổn định điều kiện làm việc ôtô máy kéo Để cung cấp lượng cho phụ tải tơ, cần phải có phận tạo nguồn lượng có ích Nguồn lượng tạo từ mát phát điện ô tô Khi động hoạt động, máy phát cung cấp điện cho phụ tải nạp điện cho ắc quy Để đảm bảo toàn hệ thống hoạt động cách hiệu quả, an tồn lượng đầu máy phát lượng yêu cầu cho tải điện phải thích hợp với 1.2 YÊU CẦU Hệ thống cung cấp điện ô tô phải tạo điện áp ổn định (13,8V – 14,2V hệ thống điện 14V 27 - 28V với hệ thống điện 24V) chế độ làm việc phụ tải Vì điện áp dòng điện máy phát cung cấp chênh lệch lớn so với điện áp làm việc phụ tải làm giảm tuổi thọ phụ tải, chí làm hỏng phụ tải Máy phát phải có cấu trúc kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, giá thành thấp tuổi thọ cao Do xu hướng thiết kế loại xe cần nhỏ gọn giảm khối lượng xe du lịch Nên hệ thống cần đảm bảo giá thành tuổi thọ để đảm bảo lượng tiêu thụ hàng năm cạnh tranh với hãng khác Có độ bền cao điều kiện nhiệt độ độ ẩm lớn, làm việc vùng có nhiều bụi bẩn, dầu nhớt độ rung động lớn Để đáp ứng điều kiện làm việc tơ : - Acquy có độ bền cao, đặc tính phóng nạp thỏa mãn q trình khởi động động Trang TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG CUNG CẤP - Khi khởi động, dòng điện cung cấp cho hệ thống khởi động có cường độ lớn thường khoảng 600A, nên có phản ứng xảy ắc quy Vì vậy, ắc quy phải đáp ứng yêu cầu trên, tránh việc ắc quy điện nhanh cực bị cong vênh, hư hỏng ắc quy - Ít tốn cơng chăm sóc bảo dưỡng Ta biết hệ thống cung cấp có nhiều phận, để chăm sóc bảo dưỡng hết phận tốn thời gian khó khăn Ngồi ra, tơ có nhiều phận khác đòi hỏi nhu cầu sữa chữa bảo dưởng lớn Nên hệ thống cần có tính ổn định cao, chăm sóc bảo dưỡng 1.3 PHÂN LOẠI Hệ thống cung cấp tơ có hai dạng sau: - Hệ thống cung cấp với máy phát chiều thể (Hình 1.1) Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống cung cấp dùng máy phát chiều 1- Máy phát; 2- Bộ ắc quy; 3- Đồng hồ ampe; 4- Bộ điều chỉnh Trang TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG CUNG CẤP Nguyên lý làm việc máy phát điện chiều: Máy phát điện chiều loại máy phát dòng điện có chiều khơng thay đổi suốt trình máy hoạt động - Hệ thống cung cấp với máy phát xoay chiều thể (Hình 1.2) Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp dùng máy phát xoay chiều Ngày nay, máy phát điện lắp ô tô phổ biến máy phát điện xoay chiều so với máy phát điện chiều có ưu điểm sau: - Cấu tạo đơn giản - Với cơng suất có kích thước tải trọng bé - Do khơng có cổ góp nên tuổi thọ phục vụ lâu - Tiêu hao kim loại màu - Có thể tăng tỉ số truyền từ động tới máy phát - Dùng diot chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng chiều cung cấp cho phụ tải nên khơng cần rơ le hạn chế dòng điện giảm kết cấu tiết chế tăng độ tin cậy làm việc máy phát điện Trang TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG CUNG CẤP Sơ đồ mạch hệ thống cung cấp sử dụng máy phát xoay chiều số dòng xe nay: Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống cung cấp xe Huyndai county Tuy có cách nối dây khác hệ thống cung cấp xe ô tô bao gồm hai nguồn lượng ắc quy máy phát mắc song song Tuỳ thuộc vào giá trị phụ tải chế độ làm việc ô tô máy kéo, mà acquy, máy phát riêng biệt đồng thời hai cung cấp lượng cho phận tiêu thụ (phụ tải) Ngoài ra, tùy thuộc vào cấu tạo phận khác hệ thống cung cấp mà ta có phân loại khác như: - Acquy: nguồn cung cấp lượng phụ ô tô - Bộ điều chỉnh điện (BĐCĐ) làm nhiệm vụ: phân phối chế độ làm việc acquy máy phát; hạn chế ổn định hiệu máy phát để đảm bảo an toàn cho trang thiết bị điện xe; hạn chế dòng điện máy phát để đảm bảo an Trang TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG CUNG CẤP tồn cho cuộn dây Gồm điều chỉnh điện áp, điều chỉnh dòng điện, điều chỉnh dòng điện ngược… - Bộ chỉnh lưu: có hệ thống cung cấp dùng máy phát xoay chiều để biến dòng xoay chiều thành dòng chiều cung cấp cho phụ tải xe nạp vào acquy 1.4 CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP Theo tài liệu [2], thông số hệ thống cung cấp bao gồm: - Công suất máy phát: phải đảm bảo cung cấp điện cho tất tải điện xe hoạt động Thông thường, công suất máy phát ôtô vào khoảng Pmf = 700 – 1500W - Điện áp định mức: phải đảm bảo Uđm = 14V xe sử dụng hệ thống điện 12V, Uđm = 28V xe sử dụng hệ thống điện 24V - Dòng điện cực đại: dòng điện lớn mà máy phát cung cấp thơng thường Imax = 70 – 140A - Tốc độ cực đại tốc độ cực tiểu máy phát: n max, nmin phụ thuộc vào tốc độ động đốt nmin = ni × i (1.1) Trong đó: i: tỉ số truyền ( i = 1,5 - 2) Hiện xe đời sử dụng máy phát cao tốc nên tỉ số truyền i cao ni: tốc độ cầm chừng động - Nhiệt độ cực đại máy phát t omax: nhiệt độ tối đa mà máy phát hoạt động - Điện áp hiệu chỉnh: điện áp làm việc tiết chế U hc = 13,8 – 14,2V (với hệ thống 12V), Uhc = 27 – 28V (với hệ thống 24V) Trang TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG CUNG CẤP Chương CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP 2.1 ẮC QUY 2.1.1 Công dụng Trong hệ thống cung cấp, ắc quy nguồn lượng phụ có nhiệm vụ: - Cung cấp lượng cho máy khởi động khởi động động - Cung cấp lượng cho tất phụ tải khác động không làm việc hay làm việc số vòng quay nhỏ - Cùng với máy phát cung cấp lượng cho phụ tải mà phụ tải mạch ngồi lớn cơng suất máy phát 2.1.2 Yêu cầu Trong hệ thống cung cấp, ắc quy cần phải đảm bảo yêu cầu sau : - Phải có khả cung cấp dòng phóng lớn (tương ứng với dòng khởi động) thời gian ngắn từ đến 10 giây, mà sau trạng thái kỹ thuật chúng không thay đổi - Làm việc tin cậy nhiệt độ môi trường dao động giới hạn rộng - Có điện trở nhỏ để phóng với dòng lớn độ sụt bé, đảm bảo khởi động dễ dàng - Có điện dung lớn với khối lượng kích thước tương đối nhỏ - Có điện ổn định, tượng tự phóng điện không đáng kể - Điện dung phục hồi nhanh nạp điều kiện sử dụng khác - Đơn giản bảo dưỡng sửa chữa - Có độ bền học cao, chịu đựng rung xóc, thời hạn phục vụ lớn giá thành rẻ Trang TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG CUNG CẤP 2.1.3 Phân loại Ắc quy ô tô ắc quy khởi động, khác với ắc quy dành cho thiết bị khác - Theo tính chất dung dịch điện phân, ắc quy phân thành loại: + Ắc quy axit: dung dịch điện phân axit H2SO4 + Ắc quy kiềm: dung dịch điện phân KOH NaOH - Theo vật liệu làm vỏ bình (đối với ắcquy axit) phân thành: + Ắc quy với chất liệu làm vỏ bình từ êbơnic + Ắc quy với chất liệu làm vỏ bình từ cao su cứng + Ắc quy với chất liệu làm vỏ bình từ vật liệu tổng hợp khác - Theo vật liệu làm cực (đối với ắcquy kiềm) phân thành: + Ắc quy với cực Sắt – Niken (Fe – Ni) + Ắc quy với cực Cađimi – Niken (Cd – Ni) + Ắc quy với cực Bạc – Kẽm (Ag – Zn) Ngoài ắc quy phân loại theo hiệu, theo dung lượng, theo vật liệu làm cách… 2.1.3.1 Ắc quy axit - Bình ắc quy chia thành nhiều ngăn, thông thường ngăn Mỗi ngăn ắc quy đơn cho điện áp đầu 2V Như vậy, đem đấu nối tiếp ngăn với ta có nguồn ắc quy 12V - Vỏ bình ắc quy chế tạo vật liệu cứng có tính chịu axit, chịu nhiệt, mà người ta đúc nhựa cứng ebonite - Bản cực làm từ hợp kim chì antimon, mặt cực có gắn xương dọc xương ngang để tăng độ cứng vững tạo ô cho chất hoạt tính bám cực Trang TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG CUNG CẤP a) Sơ đồ ngun lí Hình 2.1 Sơ đồ ngun lý làm việc ắcquy axit a Cấu tạo; b Quá trình nạp; c Nối với phụ tải; d Quá trình phóng; Dung dịch điện phân; Các cực chì; Vỏ bình; Cơng tắc; Máy phát; Đèn - Nguyên lý làm việc ắc quy dựa tượng phân cực điện cực điện phân, bao gồm hai trình trình nạp q trình phóng * Q trình nạp - Tại cực âm: Các ion dương hóa trị (Pb 2+) nhận electrol để trở thành chì nguyên chất, ion H+ SO42- kết hợp tạo thành axit PbSO4( Pb2+ + SO42-) + 2e + 2H+ Pb + H2SO4 - Tại cực dương: Trang 10 TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG CUNG CẤP đèn báo nạp tắt hai đầu đèn đẳng lúc dòng cáp cho cuộn kích thích trực tiếp từ diode trio Nguyên lý làm việc điều chỉnh loại tương tự mạch ta khảo sát phần linh kiện chế tạo theo công nghệ vi mạch điều chỉnh đặt bên máy phát 2.5 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN SƠ ĐỒ HỆ THỐNG CUNG CẤP Sau tìm hiểu hệ thống cung cấp điện ô tô, cấu tạo nguyên lý hoạt động phận, kết hợp với tham khảo hệ thống cung cấp số hãng xe hệ thống cung cấp xe thiết kế chọn sau: 2.5.1 Lựa chọn chỉnh lưu Ta chọn dòng điện máy phát dòng xoay chiều pha để thiết bị ô tô sử dụng nạp điện cho ắc quy, ta cần dùng chỉnh lưu Trong chỉnh lưu sử dụng rộng rãi ta chọn chỉnh lưu cầu pha diot với P