III.1. NHIỆM VỤ, YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY PHÁT
- Yªu cÇu:
- Máy phát là nguồn điện chính cung cấp năng lượng cho các phụ tải khi động cơ làm việc
+ Đảm bảo cấp đủ công
suất cho phụ tải suất cho phụ tải
+ Chất lượng điện áp bằng
p phẳng ổn định để nạp điện
ạp ệ
g
ị
cho ắc qui
III.2. CẤU TẠO MÁY PHÁT MÁY PHÁT
- Rotor Rotor - Stator - Chỉnh lưu - Vỏ máy phát Vỏ má phát - Cánh quạt - Dẫn động - Bộ điều chỉnh điện áp
ROTOR
TÇn sè tõ tr−êng quaygq y
1, 3. hai nöa chïm cùc; 2. cuén d©y kÝch tõ; 3. trôc rotor
Rear end frame
Magnetic pole (Claw)
Pole core
Rotor coil
Fan
Drive end frame
Brush
g Slip ring p
Slip ring
Brush Br sh
Rotor coil
Fan
Rotor
Lines of magnetic force
Passage of cooled wind
Magnetic pole and Magnetic pole and lines of magnetic force
Brush holder
Battery Battery
Brush
Resin insulator
Spring
Brush
Rotor shaft
Slip ring
Coil terminal line (Rotor coil)
Slip ring
: Electricity
Outline view of brush and slip ring
Schematic of brush and slip ring
STATOR
Cuén d©y Stator ®Êu tam gi¸c
3=
U d
φU I d = φ φI d
Cuén d©y Stator ®Êu sao Cuénd©yStator®Êu sao
φU 3=
U d = I d
φI
1. èng lãt; 2. Cuén d©y kÝch tõ; 3,4. C¸c vÊu cùc; 5. Sta to; 6. Cuén d©y phÇn øng; 7. Tõ th«ng chÝnh; 8. Tõ th«ng tan; 9. Trôc r« to
Tõ th«ng khÐp kÝn qua c¸c cuén d©y stator
U
U
sin(
=
t ). ω
A
m m
.2πω 2 . =
f = f
U
p .. πnp 30
U
U
U
sin(
=
t . ω −
=φ hd
B
m
m 2
.2 2 . = πω
f = f
U
U
sin(
=
t . ω +
C
m
np πnp .. .. π 30
2 π ) 3 2 2 π ) 3
g
ị
Dòng điện qua mỗi diode mỗi bước π/3 có giá trị trung bình g là Icltb/3
Dòng điện pha có Dòng điện pha có đặc tính gián đoạn, không sin, có giá trị hiệu dụng: hiệu dụng: Iφhd = 0,816.Icltb
π π
ChØnh l−u 1/2 chu kú
cltb
m
U 2 U sin = tdt . ωω
∫
0
1 2 π
m
m
U 45,0 U = =
2 π
U
2 U
sin
=
tdt . ωω
cltb
m
π ∫ .
2 2 π
0 0
U
9,0
U
=
=
m
m
22 ππ
ChØnh l−u cÇu hai nöa chu kú
T
12/
U
.3
U
) ).
dt
=
( cos( t . ω
cltb cltb
m m
ChØnh l−u cÇu ba pha, hai nöa chu kú
∫ ∫
6 T T
12/ T − .65,1 U
=
m m
ChØnh l−u cÇu ba pha hai nöa chu kú + 3 diodes phô
Diode
Stator coil
Rectified voltage
Coil III
Figure1
Coil I
Diode
Rectifier holder Rectifier holder
Coil II
Figure3
Figure2
CÊu t¹o bé chØnh l−u cÇu
Sơ đồ bộ chỉnh lưu cầu + 2 diodes tại điểm trung hoà
Neutral point
Neutral point diodes di d
Circuitry of alternator with neutral point diodes
Portion of neutral point voltage exceeding output voltage at high speeds
Output voltage Output voltage
Neutral point voltage
At low speeds
Neutral point mean voltage
g
e g a t l o V V
Ground potential
Rotational angle
Voltage wave appearing at neutral point under load
With neutral With neutral point diodes
Without neutral p point diodes
t n e r r u c t t u p t u O
Alternator speed (rpm) Performance characteristics
S¬ ®å m¸y ph¸t 3 pha, sö dông chØnh l−a cÇu 3 pha, hai nöa chu kú + 2 diodes ®iÓm trung tÝnh + 3 diodes phô
U U
.5,1 51
U U
=
cl
min
U
I
cl
max =
U
, .73,1
m U
=
max cl R
m m
cl cl U
.23,0
U
Δ
max max =
cl
m
T
12/
U
.3
U
cos(
).
dt
.65,1
U
=
. t ω
=
cltb
m
m
Tính toán điện áp, dòng điện máy phát sau khi chỉnh lưu
∫
6 T
U
.34,2
U
.35,1
U
T .65,1
T 12/− 12/ U
=
=
=
cltb
hd
dhd
m
φ
U
.23,0
U
.139,0
U
Δ
=
=
cl
m
cltb
I
.
cos(
).
dt
955,0
I .
=
. t ω
=
cl
max
cltb
cl
max
12/6 T T 12/ 6 ∫ I T 12/
T
−
EΦ 4,44k1k0fWΦ CenΦ EΦ = 4,44k1k0fWΦ = CenΦ
Ucl = 2,34 EΦ - ΔU = 2.34 CenΦ - ΔU
¸
h¸
Sè ® i
EΦ Søc ®iÖn ®éng mét pha, V EΦ - Søc ®iÖn ®éng mét pha, V k1 - HÖ sè m¹ch tõ, phô thuéc vμo d¹ng ®−êng søc tõ. k0 - HÖ sè d©y quÊn cña m¸y ph¸t. p - Sè ®«i cùc tõ cña m¸y ph¸t. õ ñ n - Tèc ®é quay cña m¸y ph¸t, vßng/phót pn/60 f TÇn sè ®iÖn ¸p xoay chiÒu, f f - TÇn sè ®iÖn ¸p xoay chiÒu, f = pn/60 W - Sè vßng d©y quÊn cña 1 pha, vßng. Φ - Tõ th«ng qua c¸c vßng d©y, Vª-be Ce = 4,44 k1 k0 p W / 60 - h»ng sè cña m¸y ph¸t » è ñ Ucl - ®iÖn ¸p sau chØnh l−u, V ΔU Sôt ¸p qua chØnh l−u, V ΔU - Sôt ¸p qua chØnh l−u V
Three-phase windings
Two sets of three-phase windings
Rotor coil
Rotor coil
IC regulator
IC regulator IC
l t
Voltage
Staggered 30°
Voltage
Rotational angle
Rotational angle
SC type alternator
Compact type alternator
III.3. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT
Đặ tí h điệ á U - Đặc tính điện áp Ump = f(n) f( )
- Đặc tính dòng điện Imp = f(n)
- Đặc tính ngoài Ump = f(Imp)
Sơ đồ băng thử để lấy đặc tính máy phát
- Đặc tính điện áp Ump = f(n)
Nhận xét
- Điện áp máy phát tăng tỷ lệ với tốc độ máy phát
- Khi tốc độ máy phát n > n1
Ump > Uđm
Cần có thiết bị khống chế không cho Ump quá Cần có thiết bị khống chế không cho U quá
Uđm để đảm bảo an toàn cho phụ tải
- Đặc tính dòng điện Imp = f(n)
- Dòng điện máy phát tăng tỷ lệ với tốc độ máy phát
Nhận xét
Khi tốc độ máy phát n > n1 -Khi tốc độ máy phát n > n1
Imp > Imax Imp > Imax
(Imax là dòng điện giới hạn theo điều kiện đốt nóng cuộn dây stator)
ó hiế bị khố
hế khô
h I
á I
Cần có thiết bị khống chế không cho Imp vượt quá Imax để Cầ để
đảm bảo an toàn cho máy phát
Máy phát có đặc tính tự hạn chế dòng:
là máy phát có kết cấu số cuộn dây và đường kính dây của
stator sao cho khi làm việc dòng điện lớn nhất mà máy phát
cung cấp được không vượt quá giới hạn đốt nóng của
ố
ấ
cuộn dây stator
2
2 2
2 2
2 2
Z Z
R R
X X
R R
L L
=
+
=
+
2 2 π
E Z
p pn 60
⎛ ⎛ ⎜ ⎜ ⎝
⎞ ⎞ ⎟ ⎟ ⎠
Imp = I
Pn P 60
X = 2 π f L = 2π L
Đặc tính ngoài Ump = f(Imp)
Ch-¬ng I. hỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
I.
g Nhiệm vụ hÖ thèng cung cÊp ®iÖn,
g
p
ụ
ệ
c¸c nguồn điện trªn «t«
II. ¾c qui khëi ®éng
III. M¸y ph¸t ®iÖn
IV. Bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p IV Bé ®iÒ chØnh ®iÖn p
IV.1. NHIỆM VỤ BĐC ĐIỆN ÁP
Khống chế không cho điện áp máy phát vượt quá giá trị phát vượt quá giá trị định mức trong khi tốc độ máy phát tăng lên tăng lên
Uđm = 13,8 ÷14,4 vol.
IV.2. NGUYÊN LÝ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT
- BĐC làm việc theo nguyên tác động không liên tục
Do có quán tính nên đường điều
chỉnh có dạng “răng cưa” ” hỉ h ó d “ ă
- Điều chỉnh điện áp máy phát bằng cách thay đổi trị số
Từ công thức chung của máy điện:
y ệ
g
g
Ump ≅ Emp = Ce.n.Φ
Φ = f(Ikt) Φ f(I )
dòng điện kích từ dòng điện kích từ
Ump ~ Ikt
Mạch so sánh
Mạch so sánh
Mạch so sánh
- BĐC là thiết bị làm việc tự động, điều khiển theo chu trình kín
IV.3. PHÂN LOẠI BĐC
Phân loại theo các phần tử ngưỡng điều chỉnh - Phân loại theo các phần tử ngưỡng điều chỉnh
BĐC kiểu điện từ
BĐC kiểu điện tử
Thời điểm điều chỉnh : Fth = Floxo
Thời điểm điều chỉnh : ΔUR1 = Uđthg
- Phân loại theo phương pháp nối ghép cuộn kích từ với BĐC
kt
ự ( ) Wkt nối với cực E (-)
Wkt nối với cực B+ (+)
IV.4. BỘ ĐIỀU CHỈNH KIỂU ĐIỆN TỬ
ệ - BĐC điện kiểu bán dẫn - BĐC kiểu vi mạch
Bộ điều chỉnh điện áp trên xe Audi áp trên xe Audi
1. Bộ điều chỉnh 2. Cầu chì 3. Khoá điệnệ 4. Ắc qui 5. Máy phát 6. Cuộn kích từ của
máy phát máy phát 7. Đèn báo nạp D1 Diode bảo vệ T1, T2 các transitor
Bộ điều chỉnh sử dụng các transitor n-p-n
U U
dt
Khi n nhỏ Umf < Eaq < Uđc U U < < Δ Δ 1R T1 khóa T2 mở Ice = Ikt
Đèn báo nạp sángsáng
U U
dt
g Khi n tăng Eaq < Umf < Uđc U U < < Δ Δ 1R T1 khóa T2 mở Ice = Ikt
Đèn báo nạp tắt
U U
dt
Khi n = n0 0 Umf = Uđc U U = = Δ Δ 1R T1 mở T2 khóa Ikt = 0
Umf giảm
g Khi n tăng và n> n0 0 T1,T2 đóng mở theo chu kỳ, đảm bảo Umf ~ Uđm đm
mf
Tại thời điểm điều chỉnh: Tại thời điểm điều chỉnh:
U
U
Δ
=
dt
1R
R 2
R 1
U
U
U
Δ
+ Δ
=
U
U
=
. Δ
R 1 1 R
R R
2 2
dc dc
dc dc
R 1 1 R
+ R 1
R 1 1
=
=
U RU U
Δ Δ Δ
R
2
R I . R I 1 1 R I . 2
R R 1 1 R 2
Bộ điều chỉnh điện áp kiểu vi mạch
Bộ điều chỉnh điện áp của xe Toyota
Các trạng thái làm việc
Các trạng thái làm việc
Các trạng thái làm việc
Các trạng thái làm việc
Các trạng thái làm việc
IV.5. THÔNG TIN VỀ TRẠNG THÁI LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT LÀM VIỆC CỦA MÁY PHÁT
Vai trò: Vai trò: Báo thời điểm máy phát bắt đầu nạp cho phát bắt đầu nạp cho ác quy
Đèn hỏng (cid:198) Máy phát không (cid:198) Máy phát không hoạt động
