Bài giảng Hệ thống điện động cơ của Huyndai

HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠHệ thống điện động cơ2Mô tơ khởi động (máy đề)Hệ thống khởi động chuyển đổi năng lượng điện của ắc quy thành năng lượng cơ khí để quay động cơ giúp cho động cơ có thể khởi động được. Tốc độ quay cần thiết của động cơ để nó có thể khởi động được là 60rpm đến 100rpm (đối với động cơ diesel) và 80 đến 200 rpm (đối với động cơ xăng). Mô tơ khởi động có thể dẫn động đông cơ quay với tốc độ cao hơn để động cơ có thể khởi động dễ dàng hơn. Mô tơ điện trông rất nhỏ nhưng nó có khả năng sinh ra một năng lượng lớn trong một thời gian ngắn. Có nhiều loại mô tơ khởi động khac nhau nhưng nguyên lý hoạt động thường giống nhau.Cuộn SolenoidMô tơ khởi độngHệ thống điện động cơ3Nguyên lý hoạt động của hệ thống khởi độngHệ thống khởi động bao gồm 5 chi tiết chính: Ổ khóa điện (hoặc công tắc khởi động), công tắc an toàn (nếu có), cuộn Solenoid, Mô tơ khởi động và ắc quy. Khi chìa khóa điện bật START hoặc bật công tắc khởi động, dòng điện từ ắc quy sẽ đi đến cuộn solenoid và mô tơ khởi động. Một số xe được trang bị công tắc an toàn như công tắc số mo nghĩa là chỉ khi ở số mo thì mới cấp điện cho mô tơ khởi động. Cuộn Solenoid là một công tắc đện tử, khi cấp điện dưới tác động của lực điện từ, lõi cuộn solenoid bị kéo lùi lại, đầu của lõi được nối với cần đẩy, cần này sẽ đẩy bánh răng mô tơ và ăn khớp với bánh răng bánh đà đồng thời nó cũng cấp nguồn cho mô tơ chạy để dẫn động động cơ. Khi lái xe nhả tay ra khỏi chìa khóa điện, dòng cấp bị cắt, lõi cuộn dây bị đẩy lên trước do lực lò xo và kéo bánh răng mô tơ ra khỏi bánh răng bánh đà, đồng thời mô tơ cũng dừng lại.Hệ thống điện động cơ4Cấu tạo chi tiết của mô tơ khởi độngMô tơ khởi độngChế độ kéoChế độ giữNhìn vào cuộn Solenoid, ta sẽ thấy thực chất có 2 cuộn dây để kích hoạt van solenoid gọi là cuộn kéo và cuộn giữ. Để kéo bánh răng mô tơ vào ăn khớp, cả hai cuộn dây được kích hoạt để có đủ năng lượng. Cho đến khi hai bánh răng thực sự chưa được ăn khớp thì mô tơ chạy chậm so sụt áp trên cả hai cuộn dây. Khi hai bánh răng thực sự ăn khớp, điểm tiếp xúc đóng và cuộn kéo bị cắt điện chỉ còn cuộn giữ hạt động. Khi đó điện áp cấp trực tiếp cho mô tơ khởi động nên tốc độ quay của mô tơ cũng nhanh hơn để có đủ năng lượng khởi động động cơ.Hệ thống điện động cơ5Cấu tạo chi tiết của mô tơ khởi độngĐể tăng mô men xoắn, mô tơ khởi động thường tích hợp thêm một bộ bánh răng hành tinh. Thông thường, khi động cơ khởi động tốc độ động cơ cao hơn nhiều so với tốc độ của mô tơ, để bảo vệ mô tơ không bị hư hại do tốc độ cao hay bảo vệ không cho động cơ dẫn động mô tơ người ta thường lắp một bộ li hợp một chiều hoặc một bộ li hợp lá, để khi tốc độ động cơ cao hơn thì bánh răng dẫn động sẽ quay tự do trên trục mô tơ.Bánh răng hành tinhLi hợp một chiềuLi hợpHệ thống điện động cơ6Cách đấu dây cho mô tơ điệnĐộc lậpSong songCuộn kích từMô tơCuộn kích từMô tơCó rât nhiều cách đấu dây cho mô tơ điện một chiều:Đấu độc lập: Cuộn kích từ và mô tơ được đấu độc lập: Kiểu này ít sử dụng.Đấu song song: Cuộn kích từ và mô tơ đấu song song. Các đấu này cho phép bạn lựa chọn tốc độ động cơ khá chính xác và gần như thay đổi (chì thay đổi rất ít khi có tải o với khi không tải. Được sử dụng khi có yêu cầu chính xác về tốc độ và mô men xoắn.Hệ thống điện động cơ7Cách đấu dây cho mô tơ điệnNối tiếpCuộn kích từMô tơĐấu nối tiếp: Cuộn kích từ và mô tơ được đấu nối tiếp: Cách đấu này giúp mô tơ sinh ra một mô men xoắn lớn ở tốc độ thấp phù hợp với các động cơ có tải nặng khi khởi động thường dùng cho các loại tời kéo và cầu trụcĐấu kết hợp: Có hai cuộn kích từ, một cuộn đấu song song và một cuộn đấu nối tiếp. Độc lậpCuộn kích từMô tơCuộn kích từHệ thống điện động cơ8Cách kiểm tra hệ thống khởi độngKIỂM TRA KÉO VÀOKIỂM TRA CHỨC NĂNG GIỮKIỂM TRA CHỨC NĂNGKÉO BÁNH TĂNG TRỞ LẠIKIỂM TRA KHI KHÔNG TẢIKIỂM TRA THÔNGMẠCH RƠ LEKIỂM TRAHOẠT ĐỘNGCÔNG TẮC SỐ MOGIẮC CẮMĐƯỜNG CƠSỞ SỐ MOBU LÔNGRÃNHHệ thống điện động cơ9Sự cân bằng năng lượngHệ thống nạp cung cấp điện cho các thiết bị tiêu thụ điện như đèn, đài, hệ thống điện điều khiển... Đồng thời nó cũng đảm bảo ắc quy luôn trong trạng thái xạc hoặc xạc lại nếu cần. Hệ thống xạc gồm 3 chi tiết chính: Máy phát, bộ chỉnh lưu điện áp và ắc quy. Cần chú ý rằng cả ắc quy và máy phát phải đúng chủng loại và công suất cho từng loại xe cụ thể để đảm bảo hệ thống xạc luôn cung cấp đủ điện cho xe trong mọi điều kiện hoạt động. Máy phát sản sinh ra điện để cấp cho các thiết bị điện và ắc quy. Máy phát thường được dẫn động bới trục khuỷu qua dây đai. Ắc quy là nơi lưu trữ năng lượng để cấp cho xe trong trường hợp động cơ không hoạt động, cấp điện để khởi động động cơ và đóng vai trò là vùng đệm trong trường hợp lượng tiêu thụ lớn hơn công suất của máy phát.Máy phátẮc quyMô tơ khởi độngĐàiHệ thống điện động cơ10Ắc quyẮc quy là nơi lưu trữ năng lượng điện có khả năng biến năng lượng điện thành năng lượng hóa học trong quá trình xạc và biến năng lượng hóa học thành năng lượng điện trong quá trình phóng điện. Nhiệm vụ của ắc quy là cấp điện cho mô tơ khởi động và hệ thống điện động cơ đảm bảo cho động cơ có thể khởi động, cấp điện cho các thiết bị điện trong trường hợp động cơ không hoạt động và là vùng đệm trong trường hợp công suất tiêu thụ lớn hơn công suất của máy phát. Trong xe thường sử dụng ắc quy điện 12V. Công suất ắc quy được biểu thị bằng đơn vị Ah (ampe-giờ). Một ắc quy có khả năng cấp một dòng điện ổn định trong 80h thì nó có công suất 80Ah. Công suất của ắc quy được đo trong những điều kiện cụ thể. Nếu 2 ắc quy 12V mắc nối tiếp thì nó cấp điện áp 24V, nếu 2 ắc quy mắc song song thì nó vẫn cấp một điện áp 12V nhưng công suất tăng lên.Mắc nối tiếpMắc song songẮc quyHệ thống điện động cơ11Ắc quyLướiTấm dươngTấm âmTấm ngănCụm tấm dươngHình vẽ trên mô tả một ắc quy 12V điển hình thường được dùng cho ô tô. Mỗi ắc quy 12V thường có 6 ngăn, mỗi ngăn sản sinh ra một điện áp khoảng 2,1V, các ngăn được mắc nối tiếp với nhau. Mỗi ngăn bao gồm các tấm cực dương làm bằng peroxide chì, tấm ngăn có cấu trúc rỗng tổ ong cho phép axit đi qua, cực âm làm bằng chì nguyên chất và dung dịch điện dịch bằng axide sulfuric cho phép dòng điện chạy qua. Các tấm cực dương nối với nhau tạo thành cực dương, các tấm cực âm nối với nhau tạo thành cực âm. Trong quá trình hoạt động (nạp điện hoặc phóng điện) sẽ có sự chuyển dịch các ion điện tích từ cực dương qua điện dịch đến các cực âm.Hệ thống điện động cơ12Ắc quyKhi ắc quy được nạp đầy điện, tỉ trọng của dung dịch điện dịch là 1,28g/cm3 (với một số nước nhiệt đới tỉ trọng thấp hơn là 1,23g/cm3). Trong điều kiện thời tiết lạnh, công suất ắc quy và khả năng khởi động lạnh sẽ giảm xuống do phản ứng hóa học xảy ra chậm hơn. Khi áp quy được nạp đầy điện, điện áp của một ngăn có thể lên đến 2,2V, và ắc quy được coi là phóng điện hoàn toàn khi điện áp của một ngăn giảm xuống 1,75V và tỉ trọng còn là 1,16g/cm3. Trong điều kiện nạp đầy, cực dương là PbO2 và cực âm là Pb, dung dịch điện dịch là H2SO4 hòa tan trong nước. Khi có tải đặt vào hai cực, sảy ra các phản ứng hóa học, ion on âm sulfat SO4- - sẽ di chuyển về hai cực âm và dương tạo thành PbSO4, đồng thời, các phần tử ô xy từ cực dương cũng tách ra và tác dụng với các ion dương hydrogen tạo thành nước, quá trình này giải phóng năng lượng điện cấp cho các tải . Trong quá trình phóng điện, nồng độ axit giảm đồng thời tỉ trọng điện dịch cũng giảm do đó có thể dùng tỉ trọng điện dịch để đo độ nạp của ắc quy. Trong quá trình nạp lại ắc quy, quá trình xảy ra ngược lại, PbSO4 tại hai cực sẽ biến thành PB và PBO2 và dung dich điện dịch sẽ chuyển thành nước. Thông thường ắc quy luônơở trong tình trạng nạp một phần. Khi ắc quy đã nạp đầy mà vẫn tiếp tục nạp thì xảy ra quá trình tách nước và giải phóng khí hidrogen có thể gây cháy nổ. Khi sử dụng ắc quy để khởi động cho một xe khác, do dòng điện sử dụng lớn nên mộ lượng lớn khí hidrogen được giải phóng cũng có thể gây cháy nổ. Ắc quy chì được thiết kế không để tình trạng phóng điện hoàn toàn mà phải luôn được nạp đầy, khi phóng điện hòan toàn có thể xảy ra quá trình sulfat hóa hoặc biến cứng bề mặt sulfat chì làm giảm công suất của ắc quy hay còn gọi là hiện tượng ắc quy bị chai. Cần hết sức cẩn thận khi thao tác với ắc quy vì nó chứa H2SO4 là một chất ăn mòn mạnh và hidrogen, một chất dễ cháy nổ.Hệ thống điện động cơ13Máy phát điện một chiềuTrong các ô tô đời cũ thường dùng loại máy phát điện một chiều, quá trình chỉnh lưu được thực hiện bằng cơ cấu cơ khí. Ngày nay, máy phát điện một chiều gần như không còn sử dụng mà thay bằng máy phát điện xoay chiều do loại máy này bền hơn và công suất điện mạnh hơn.Mô tơ điện một chiềuCác đấu dâyHệ thống điện động cơ14Máy phát điện xoay chiềuMáy phát điện xoay chiều là máy phát điện ba pha có tích hợp bộ chỉnh lưu gồm 6 diode. Rô to gồm có 3 cuộn dây mắc hình sao, rô to là một nam châm điện, thiết kế này cho phép điều khiển dòng kích từ để điều khiển điện áp máy phát độc lập với tốc độ để tránh tình trạng ắc quy bị nạp quá. Cuộn dây ro to được cấp điện từ ắc quy thông qua hai vòng trượt và hai chổi than. Chổi than luôn tì vào vòng trượt do lực lò xo. Đa số các máy phát đều được trang bị một mạch điện điều khiển dòng kích từ để điều khiển điện áp đầu ra.Hệ thống điện động cơ15Kiểm tra hệ thống nạpKiỂM TRA ẮC QUYKIỂM TRA/ĐIỀU CHỈNH DÂY ĐAIKIỂM TRA MÁY PHÁTMỨC TRÊNMỨC DƯỚIREPLACEĐÚNG SAIĐỒNG HỒ KIỂMTRA ĐỘ CĂNG ĐAIĐÈN BÁOKIỂM TRAKIỂM TRACẦU CHÌCẦU CHÌTỔNG