Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
LỜI NÓI ĐẦU
Trên thế giới hiện nay có nhiều nước có nền công nghiệp phát triển ở
một trình độ cao trong khi đó thì ở Việt Nam vẫn trong giai đoạn công nghiệp
hóa hiện đại hóa. Để nền công nghiệp tồn tại và phát triển thì cần có nhiều yếu
tố trong đó một yếu tố quan trọng chính là giao thong vận tải.
Môn học Trang bị điện và điện tử động lực rất quan trọng trong chương
trình đào tạo. Nhờ môn học này mà các sinh viên có thể hiểu rõ nguyên lý làm
việc, cấu tạo cũng như tính toán các hệ thống điện trên động cơ đốt trong.
Đồ án môn học Trang bị điện và điện tử động lực có sự kết hợp chặt chẽ
giữa lí thuyết với thực nghiệm được xây dựng trên cơ sở những kiến thức của
các môn học được chứng minh và hoàn thiện qua thí nghiệm và thực tiễn sản
xuất.
Đồ án môn học Trang bị điện và điện tử động lực là một trong các đồ án
có tầm quan trọng đối với một sinh viên khoa Cơ Khí Giao Thông. Đồ án giúp
cho sinh viên hiểu những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý làm việc và
tính toáncác hệ thống điện trên động cơ dốt trong. Để sau khi ra trường sẽ có
một lượng kiến thức giúp ích chúng em trong quá trình đi làm.
Dù sao thì đồ án này sẽ không tránh khỏi những sai sót, em mong nhận
được sự góp ý và chỉ bảo thêm các quý thầy cô và các bạn.
Huế, ngày

tháng

năm

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Công Lộc

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 1


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
TỔNG QUAN HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN Ô TÔ
1. Máy phát điện xoay chiều:
1.1.

Công dụng, phân loại và yêu cầu:

1.1.1. Công dụng:
- Máy phát điện là máy biến đổi cơ năng thành điện năng sản sinh ra điện để
cung cấp cho các thiết bị dùng điện trên ôtô, khi ôtô đã thực hiện xong quá
trình khởi động.
- Nạp điện cho ắc quy khi trục khuỷu của động cơ làm việc ở số vòng quay
trung bình và lớn.
1.1.2. Phân loại
Tuỳ theo yêu cầu sử dụng và kiểu thiết kế, máy điện xoay chiều có thể phân
loại dựa vào các nhận biết sau:
*

Theo tính chất dòng điện phát ra có thể chia làm 2 loại chính:

-

Máy phát điện một chiều.

-


Máy phát điện xoay chiều.

*

Máy phát điện một chiều theo tính chất điều chỉnh chia ra:

-

Loại điều chỉnh trong ( bằng chổi điện thứ ba).

-

Loại diều chỉnh ngoài (bằng bộ diều chỉnh điện kèm theo).

Các máy phát điện một chiều loại điều chỉnh trong có kết cấu đơn giản, có
khả năng hạn chế và tự động điều chỉnh dòng điện máy phát theo số vòng quay.
Tuy vậy nó có nhiều nhược điểm như:
-

Phải luôn luôn nối mạch với ắc quy chúng mới làm việc được.

-

Cản trở việc điều chỉnh thế hiệu của máy phát.

-

Làm giảm tuổi thọ của ắc quy.

Vì vậy máy phát này hiện nay ít thấy. Chúng ta chỉ đề cập đến máy phát

điều chỉnh ngoài.
* Theo phương pháp kích thích chia ra:
-

Loại kích thích bằng nam châm vĩnh cửu( roto là một nam châm vĩnh

cửu). Loại này đơn giản dễ chế tạo, nhưng công suất nhỏ dùng cho xe gắn máy.
-

Loại kích thích kiểu điện từ (bằng nam châm điện): Có cuộn cảm đứng

yên không có vành khuyên và chổi than tiếp điện. Tuổi thọ và độ tin cậy của
SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 2


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
loại này rất tốt vì không còn tồn tại chổi than tiếp điện, rất thích hợp cho các
máy kéo vận chuyển, máy canh tác nông nghiệp và trên ôtô.
*

Theo công suất động cơ:

-

Loại thường: Sử dụng Puly cỡ lớn có một rãnh và có cánh quạt.

-


Loại cao tốc: Sử dụng puly cỡ nhỏ, nhiều rãnh và không có cánh quạt

*

Theo cách cấp điện cho cuộn kích thích:

-

Máy phát tự kích thích

Dòng điện xoay chiều ba pha được điôt chỉnh lưu thành dòng một chiều và
được đưa vào cuộn kích thích thông qua bộ tiết chế. Khi bật công tắc khởi
dộng, mạch cuộn kích thích được nối với ắc quy qua bộ tiết chế và đèn báo
nạp. Một dòng điện có trị số nhỏ đi qua đèn tín hiệu rồi tới cuộn kích thích tạo
nên từ trường kích thích ban đầu làm xuất hiện điện áp ở đầu ra của máy phát.
Điện áp này được 3 điôt chỉnh lưu thành dòng một chiều đưa trở lại vào
cuộn kích thích làm tăng từ trường kích thích nghĩa là tăng điện áp ở đầu ra của
máy phát điện. Quá trình tự kích thích tiếp tục cho đến khi điện áp đạt tới giá
trị định mức thì đèn tín hiệu báo nạp tắt đi.
-

Máy phát kích thích độc lập

Dòng kích thích được cung cấp thường xuyên bởi ắc quy. Mạch kích thích ở
rôto của máy phát được nối song song với ắc quy và dòng điện kích thích là
cức đại. Đồng thời khoá khởi động cũng nối mạch đèn báo với ắcquy.
Quan trọng: Cuộn dây kích thích của máy phát có loại đấu một đầu qua chổi
than ra mát, Có loại không đầu nào ra mát nhưng có một đầu được nối với cực
F( cực kích từ).
* Các đầu dây của máy phát điện

Ký hiệu

Tên gọi

Tên tiếng anh

B

Cực dương máy phát

Battay

E

Cực âm máy phát

Eath

N

Cực trung tính

Natural

F

Cực kích từ

Field


IG

Cực mồi từ (lấy ở rắc IG sau khoá Iginilion

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 3


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
điện)
S

cực lấy điện áp máy phát quay trở lại Signal
tiết chế để so sánh điện áp rắc tín hiệ
điện áp máy phát

L

Đèn báo nạp

P

Rắc điện áp một pha dùng điều khiển Phare

Lamp

tắt đèn báo nạp
D+


đầu nối với ba điôt kích từ

1.1.3. Yêu cầu:
Máy phát điện trên ô tô, máy kéo làm việc trong những điều kiện đặc biệt,
vì vậy chúng phải đáp ứng các yêu cầu:
-

Đảm bảo độ tin cậy tối đa cho hệ thống, điều chỉnh tự động mọi điều

kiện sử dụng.
-

Đảm bảo đặc tính công tác của hệ điều chỉnh, có chất lượng cao và ổn

định trong khoảng thay đổi tốc độ và tải của máy.
-

Đảm bảo khởi động dễ dàng trong mọi điều kiện thời tiết và độ tin cậy

cao.
-

Đảm bảo nạp tốt cho ắc quy.

-

Cấu tạo đơn giản.

-


Kích thước nhỏ, gọn, dộ bền cao chịu rung xóc tốt, giá thành rẻ.

So với máy phát một chiều thì máy phát xoay chiều có nhiều ưu điểm hơn,
vì nó không có vòng đổi điện và cuộn dây rô to đơn giản hơn.

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 4


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
1.2.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều

1.2.1. Cấu tạo chung
1

6

2

7

3

8

4
9


5

104
000
0

1.Nắp sau; 2.Bộ chỉnh lưu; 3. Đi ốt; 4. Đi ốt kích từ; 5.Bộ điều chỉnh điện áp và
các chổi than tiếp điện; 6.Phần ứng(Stato); 7.Phần cảm(rôto); 8.Quạt; 9.Bu ly;
10.Chân gắn
Hình 1: Kết cấu máy phát điện xoay chiều

Hình 2: Máy phát điện tháo rời

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 5


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
1.2.2. Nguyên lý phát điện chung của máy phát điện xoay chiều
- Khi cung cấp điện cho cuộn dây kích từ trong rôto thì sẽ tạo ra các cực từ
xen kẽ ở hai chùm vấu cực. Như vậy sẽ tạo ra từ thông kép kín qua vấu cực của
rôto và khung từ của Stato.
- Các cuộn dây ba pha Stato của máy phát điện xoay chiều được phân bố
đều trong các rãnh mặt trong của Stato theo một quy luật nhất định các pha
cách nhau 120o.

Từ trường roto tạo ra


Điện cảm ứng trên khung dây

Dòng điện xoay chiều ba pha
Hình 3: Nguyên lý máy phát ba pha trên ô tô sau một chu kỳ
Nếu cho rôto quay sẽ làm cho các vòng dây điện của Stato cắt các từ trường
( theo hướng vuông góc) theo định luật cảm ứng điện từ trên các vòng dây sẽ
xuất hiện một suất điện động cảm ứng, theo công thức ta có suất điện động ở
mỗi pha là E= 4,44 KW.§. W. Фo.
Trong đó:

KW: là hệ số của cuộn dây cảm ứng

§: là tần số của suất điện động §= P.N/60
W: tổng số vòng dây trong một pha cuộn dây phần ứng
Фo : từ thông giữa khe hở Stato và Rôto
P: số đôi cực từ máy phát
SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 6


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
- Như vậy tại ba đầu dây ra của ba cuộn dây phần ứng sẽ có dòng điện xoay
chiều ba pha dạng hình sin, có tần số như nhau, biên độ như nhau với góc lệch
pha là 120o
1.2.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các phần tử trong máy phát
1. Máy phát xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu:
Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu gồm
hai phần chính là rôto và stato.



Rôto: Phần lớn các máy phát đang được sử dụng hiện nay đều có nam

châm quay, tức nam châm là rôto. Các máy phát loại này khác nhau chủ yếu ở
kết cấu của rôto và có thể chia ra một số loại chính: rôto nam châm hình trụ,
rôto nam châm hình sao (có các má cực hoặc không), rôto nam châm hình
móng.
+ Đơn giản nhất là loại rôto hình trụ. Nó có ưu điểm là chế tạo đơn giản,
nhưng nhược điểm là hiệu suất sử dụng nam châm thấp. Vì thế chúng chỉ được
sử dụng ở các máy phát cỡ nhỏ công suất  100 VA.

Hình 4: Rôto nam châm hình trụ rỗng.
1. Nam châm; 2. Các má cực; 3. Cuộn dây cố định của Stato.
+ Thông dụng nhất là loại rôto nam châm hình sao. Loại này có ưu điểm là hệ
số sử dụng vật liệu lớn. Số cực nam châm thường là sáu, vì nếu tăng số cực lên
nữa thì hệ số sử dụng vật liệu lại kém đi. Nhược điểm của rôto nam châm hình
sao là khó nạp từ cho rôto, cường độ từ trường và từ cảm yếu, độ bền cơ học
thấp. Rôto nam châm hình sao được sử dụng chủ yếu trong các máy phát điện
với công suất giới hạn khoảng 180 VA.

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 7


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực

Hình 5: Rôto nam châm hình sao.
1. Nam châm hình sao; 2. Hợp kim không dẫn từ; 3. Trục rôto.


Hình 6: Máy phát xoay chiều với nam châm vĩnh cửu hình sao.
1. Stato và các cuộn dây; 2. Rôto (nam châm quay).
Rôto nam châm hình móng ra đời khi xuất hiện các vật liệu từ mới có lực từ
kháng lớn, cho phép chế tạo các nam châm mạnh.

Hình 7: Rôto nam châm hình móng.

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 8


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
Nam châm có dạng hình trụ rỗng được nạp từ theo chiều trục. Hai đầu của
nó đặt hai tấm bích bằng thép ít các bon, có các vấu cực nhô ra như những
chiếc móng. Các móng cực của hai bích được bố trí xen kẽ nhau. Do chịu ảnh
hưởng của hai cực từ khác dấu ở hai mặt đầu của nam châm, nên các móng cực
của mỗi tấm bích cũng mang cực tính của cực từ tiếp xúc với nó. Như vậy các
móng của hai tấm bích trở thành những cực khác tên xen kẽ nhau của rôto.
Để tránh mất mát từ, thường thường trục rôto được chế tạo bằng thép không
dẫn từ hay nam châm được đặt lên trục qua một ống lót không dẫn từ.
Rôto hình móng có một loạt các ưu điểm: Nạp từ có thể tiến hành sau lắp ghép,
từ trường phân bố đều hơn, tốc độ vòng có thể cho phép tới 100 m/s và cao
hơn.
Có thể lắp đồng thời một số nam châm nhỏ hơn lên trục theo phương án đặc
biệt để đảm bảo từ thông tổng cần thiết. Do đó giảm được kích thước đường
kính của nam châm hoặc tăng công suất của máy phát.
Stato: của máy phát là một khối thép từ hình trụ rỗng, ghép từ các lá thép
điện kỹ thuật được cách điện với nhau bằng sơn cách điện để giảm dòng Fucô.
Mặt trong của stato có các vấu cực để quấn các cuộn dây phần ứng.


Hình 8: Hệ thống từ của máy phát với nam châm hình sao.
1. Stato ; 2. Roto nam châm

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 9


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
2. Máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ
a. Loại có vòng tiếp điện:
Gồm các bộ phận chính sau: Rôto( phần cảm), Stato( phần ứng), bộ chỉnh
lưu, ngoài ra còn có nắp trước và nắp sau, bộ điều chỉnh điện( tiết chế).
a. Rôto (phần cảm)
- Là bộ phận tạo từ trường của máy điện xoay chiều gồm có: hai má cực bọc
ngoài làm bằng thép từ, các cuộn dây cực từ và vòng khuyên tiếp điện dựa vào
hình dạng cực từ khác nhau chia làm hai loại.
- Dạng móng và dạng lõi, máy điện xoay chiều phần nhiều dùng cực từ
dạng móng.

Hình 9: Cấu tạo Roto
1.Trục; 2.cuộn dây kích từ; 3.cực từ; 4. lõi từ; 5. vành trượt
- Mỗi khối cực móng đều có một số cực từ có hình móng giống nhau, được
chế tạo bằng sắt non sau đó ép chặt với trục và bao cuộn dây phần ứng.
- Phần rỗng bên trong lá khung từ trên khung cuốn các vòng dây kích từ hai
đầu của cuộn dây này được hàm vòng tiếp điện và cách điện với trục. Khi cho
dòng điện đi vào, vòng dây kích từ sẽ tạo ra từ thông hướng trục. Một khối của
máy là cực N, còn khối khác là cực S, từ thông kép kín qua các vấu cực của
rôto gồm có các phần từ thông chính và từ thông tán.

- Khi được cấp điện vào cuộn dây phần cảm thì các cực từ bị từ hoá trở
thành nam châm điện với các cực từ xen kẽ nhau..

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 10


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực

Hình 10: Rô to khi có điện
b. Stato( phần ứng)
- Gồm các lá thép kỹ thuật điện để ghép lại để tránh dòng phucô gây nóng
máy khi làm việc. Mặt trong của Stato có các rãnh dọc để đặt các cuộn dây
phần ứng, chúng được phân ra thành ba nhóm cuộn lần lượt ( xen kẽ) để tạo
thành ba pha của máy phát.

Hình 11: Cấu tạo Stato máy phát điện xoay chiều
-Trong các máy phát công suất nhỏ hơn hoặc bằng 600W, các cuộn dây
phần ứng được nối hình sao, còn trong các máy khác công suất lớn hơn 600W
thường được nối hình tam giác. Hình (a) giới thiêu cuộn dây Stato đấu theo
hình sao có ba đầu dây nối chụm lại còn ba đầu kia nối với bộ chỉnh lưu.

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 11


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực


a)Hình sao

b)Hình tam giác

Hình 12: Hai cách đấu ba cuộn dây Stato máy phát điện xoay chiều
Hình b) giới thiệu cuộn dây Stato đấu hình tam giác có các cuộn dây nối
tiếp, ba mối nối đấu vào bộ chỉnh lưu.
c. Chổi than và giá đỡ: Đặt trong lỗ giá đỡ rồi dùng lò xo tỳ lên trên để
chổi than luôn luôn tiếp xúc tốt với vòng tiếp điện. Trong hai dây dẫn từ hai
chổi than tì, một được nối với cọc F của dòng điện từ trường còn dây khác nối
với cọc mát(-).
d. Nắp trước, nắp sau: đúc bằng hợp kim nhôm không dẫn từ, một mặt đỡ
hở từ mặt khác lại có thêm ưu điểm gọn, nhẹ tản nhiệt..
- Công dụng: là để che chắn bảo vệ
e. Quạt gió: được lắp từ thép lá 1,5mm, có tác dụng làm mát cho máy phát.

Hình 13: Các bộ phận khác của máy phát điện xoay chiều
1. Puly

3. Nắp trước
2. Quạt gió

5.Chổi than và giá đỡ
4. Nắp sau

f. Bộ chỉnh lưu

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 12



Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
- Công dụng của bộ chỉnh lưu là nắn dòng điện phát xoay chiều thành dòng
điện một chiều.
- Bộ chỉnh lưu thường có 6, 8 hay 9 điôt silic xếp thành ba nhánh các điôt
mắc theo sơ đồ nắn mạch cầu ba pha và nối vào các đầu ra của các cuộn dây
phần ứng trên Stato. Các điôt được đặt trong một khối để đảm bảo độ kín và
chắc chắn, các điôt được tráng một lớp bột đặc biệt, khối chỉnh lưu được gắn
vào mắt của máy phát điện bằng bulông.

Hình 14: Bộ chỉnh lưu điôt Silicon của máy phát điện xoay chiều Các điôt công
suất được ép cứng vào trong các rế tản nhiệt của bộ chỉnh lưu
1. Điôt dương

3. Điôt công suất

2. Điôt âm

4. Điôt kích từ

b. Loại không có vòng tiếp điện:
Về những phần kết cấu chính, máy phát điện loại không có vòng tiếp điện
nói chung không có gì khác so với loại có vòng tiếp điện. Nó chỉ khác ở chỗ:
với mục đích tăng tuổi thọ và độ tin cậy của máy phát, người ta loại bỏ các
vòng tiếp điện và chổi điện hay hư hỏng, bằng cách cho các cuộn dây kích
thích đứng yên.
Do những ưu điểm trên, máy phát điện loại này được sử dụng ngày càng
nhiều trên các ôtô làm việc trong điều kiện nặng nhọc.
Trên hình 2.14a là sơ đồ máy phát Delcotron do hãng Delco-Remy của Mỹ

sản xuất. Trên hình 2.14b là sơ đồ do X.V.Cờrauzơ đề xuất năm 1941.

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 13


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực

Hình 15: Sơ đồ các máy phát xoay chiều không có vòng tiếp điện.
1. Stato; 2. Vòng không dẫn từ; 3. Cuộn kích thích cố định;
4 và 5. Các móng cực; 6. Đĩa lắp cuộn kích thích.
Từ các sơ đồ ta thấy: mọi bộ phận của máy phát không có vòng tiếp điện
đều có kết cấu tương tự như ở máy phát điện loại có vòng tiếp điện. Chỉ có
điểm khác biệt là: cuộn dây kích thích 3 được đặt ngay trên phần ống nhô ra
của nắp sau (hình 2.14a) hay lắp cố định trên đĩa 6 bắt chặt vào khối thép từ
của stato. Tức là cuộn dây kích thích trở thành một bộ phận của stato và điện
được dẫn vào cuộn kích thích qua các đầu nối cố định trên stato.
So với các máy phát loại có vòng tiếp điện, máy phát loại không có vòng
tiếp điện nói chung có khối lượng và kích thước lớn hơn. Tuy vậy, độ tin cậy
cao và tuổi thọ lớn hoàn toàn có thể bù lại được cho những nhược điểm trên
của chúng.
- Nguyên lý chỉnh lưu dòng điện:
Đặc điểm của đi ôt là: nếu cực(+) của điôt có điện áp lớn hơn so với cực (-)
thì điôt sẽ thông điện, ngược lại sẽ bị chặn.

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 14



Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
* Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ

Hình 16.Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ
* Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ

Hình 17.Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ( cầu 4 đi ốt)
* Bộ chỉnh lưu dòng điện 6 điôt
- Bộ chỉnh lưu dòng điện 6 điôt trong đo nối ba cực âm của các đi ốt P1, P2,
P3 với nhau, một trong ba đi ốt sẽ thông điện nếu có chênh lệch điện áp, và nối
ba cực dương của các đi ôt P4, P5, P6 với nhau, một trong ba điôt này sẽ cho
thông điện nếu cái nào có điện thế nhỏ nhất. Ba điểm A, B, C của ba pha điện
xoay chiều được nối với các đi ốt trên, ta xét dòng điện qua bộ chỉnh lưu loại
này.

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 15


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực

Hình 18.Chỉnh lưu ba pha hai nửa chu kỳ(cầu 6 đi ốt)
*Bộ chỉnh lưu dòng điện 9 đi ốt, 8 đi ốt
+Nguyên lý làm việc:
-Khi (a)là dương nhất, (b) là âm nhất : có dòng điện đi từ(a) qua Đ1 qua Rt
về Đ5 rồi về(b) rồi về (-)của (a).
-Sau 120o thì (b) dương nhất, (c) là âm nhất: có dòng điện đi từ (b) qua D2
qua Rt qua D6 rồi về (c) về (-) của (b).

Tiếp tục sao 120o nữa thì ( c) là dương nhất, (a) là âm nhất: có dòng điện đi
từ ( c) qua D3 qua Rt qua D4 về (a) rồi về (-) của (c).

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 16


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực

Hình 19. mạch chỉnh lưu dùng 8và 9 đi ốt
g. Bộ điều chỉnh điện áp( tiết chế)
- Tiết chế được dùng để điều chỉnh điện áp ngăn chặn dòng điện ngược, hạn
chế dòng điện, khi động cơ hoạt động tốc độ vòng quay trục khuỷu thay đổi
nên điện áp của máy phát điện xoay chiều cũng không ổn định, mà các thiết bị
sử dụng điện trên ôtô cần phải đảm bảo tính ổn định của điện áp chính. Vì vậy
cần phải có bộ điều chỉnh điện để giữ cho điện áp của máy phát và dòng điện
của máy phát phát ra ổn định trong một phạm vi nào đó không vượt quá giá trị
quy định.
- Có thể phân loại tiết chế ra nhiều loại như:
+ Bộ tiết chế dùng thiết bị điện từ.
+ Bộ tiết chế dùng thiết bị điện từ kết hợp với thiết bị bán dẫn.
+ Bộ tiết chế dùng thiết bị bán dẫn.

Hình 20. Tiết chế

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 17



Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
*Sau đây là một số loại tiết chế
*Tiết chế IC kiểu A của hãng TOYOTA
- Nguyên lý làm việc
+ Trạng thái 1: Khoá điện bật nắp ON ( chưa nổ máy)
Các mạch điện gồm:
(+)Ắc quy đến khoá điện: tại đây dòng điện chia làm hai nhánh.
- Nhánh 1: Đến IGmp đến D1 đến R1 đến đấu ba điôt kích từ: tại đây
đầu tiên dòng vào giắc L (tiết chế)→ R3→tiếp giáp B – (CT1)→E → mát →
(-)ắc quy:dòng này là dòng điều khiển (IB1) của T1, sau đó xuất hiện dòng làm
việc (IC1) của T1 đi như sau:
- Tiếp tục tại đầu ba điôt kích từ

WKT→tiếp giápE- (CT1) →mát→ (-)ắc

quy.

Hình 21. Tiết chế IC kiểu A của TOYOTA
-Nhánh 2: đến TG của rơle báo nạp Wn → D2 → A →Lmp → đầu ba điôt
kích từ, rồi chung hoà vào dòng điện ở nhánh 1.
- Do có một phần dòng kích từ qua Wn nên nó tạo từ trường hút K đóng lại
bật sáng đền báo nạp( +) ắc quy→khoá điện→ĐBN→K(đóng)→mát→(-) ắc
quy.
Báo hiệu máy phát chưa làm việc hoặc không làm việc.
-Như vậy dòng kich từ là dòng làm việc của T1 nên có giá trị lớn rất tốt cho
việc nhanh chóng mỗi từ có giá trị lớn cho máy phát.
+ Trạng thái 2: máy nổ, máy phát điện Ump/ Uđm
SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2


trang 18


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
- Đến khi điện thế dương ở đầu ba điôt kích từ( chuyển tời giắc A của Rơle
báo nạp) xấp xỉ điện thế dương của ắc quy( truyền tới rắc TG của rơle báo nạp)
thì ở cuộn Wn không có dòng điện nên không có từ trường lò xo tự nẩy K mở,
đèn báo nạp mất dòng cung cấp nên nó tắt.
- Dòng kích từ lúc này vẫn đi như cũ nhưng thêm nguồn cung cấp là từ cực
dương máy phát tới.
+ Trạng thái 3: Ump>Uđm
- điện thế dương do máy phát phát ra qua S, R1 đặt vào trước ZD lớn hơn
hiệu điện thế sau ZD thì ZD mở ngược và xuất hiện dòng điều khiển T2:
(+) máy phát →S→ZD (mở ngược)→T2 CB- E→E→mát→(-) máy phát:
gọi là dòng cực gốc Ib2.
-Do đó T2 mở dòng làm việc IC2 mang điện thế dương có giá trị lớn dặt
vào cực phát E của T1 làm cho T1 mất dòng điều khiển Ib1 nên T1 đóng và
ngắt đi dòng kích từ của máy phát. Ump giảm nhanh đến khi nhỏ hơn Uđm, ZD
lại khoá→T2 khoá→T1 mở cho dòng kích từ đi qua→Ump lại tăng>
Uđm→UZD mở→T2 mở và T1 lại đóng.
-Mỗi khi T1 khoá thì ở cuộn kích thích sinh suất điện động tự cảm có thể
đạt tới hàng trăm vôn, có thể làm mở T1 dẫn đến làm mất trạng thái ngắt kích
từ. Để giải quyết vấn đề này thì điôt DES được mắc song song với cuộn kích
thích để chập và dập tắt suất điện động này.

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 19



Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
 Tiết chế IC kiểu B của TOYOTA

Hình 22.Tiết chế IC kiểu B của hãng TOYOTA
- Về mặt cấu tạo nó giống như tiết chế IC kiểu A chỉ thêm Tranzirtor T3,
điện trở phát hiện hở mạch cuộn rôto Rđ, đi ốt phát hiện điện áp kích từ D3,
điện trở phát hiện điện áp kích từ R4 và được bổ sung thêm một số mạch phụ
như sau:

- Mạch R4- D3- D4

- Mạch A là một mạch riêng lắp bằng bóng công suất hoặc Iccon
- Mạch Rđ- T3
- Các mạch phụ này không can thiệp vào quá trình điều chỉnh điện áp mà
chỉ có nhiệm vụ để bật đèn báo nạp trong hai tình huống sau:
(1): Khi mạch kích từ hở, ví dụ: chổi than mòn tiếp điểm, vòng tiếp điện
bẩn hoặc đứt cuộn kích từ
(2): Khi điện kích từ giảm xuống dưới 8V

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 20


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
 Tiêt chế IC kiểu M của TOYOTA

Hình 23.Tiết chế IC kiểu M của hãng TOYOTA
(+) Nguyên lý làm việc
- Khi bật khoá điện ở vị trí ON và động cơ chưa làm việc

+ Một tín hiệu điện áp dương ắc quy qua khoá điện, qua đèn báo nạp, cực L
vào vi xử lý( MIC). Do đó vi xử lý gửi tín hiệu đến điều khiển cực gốc- phát
cảu Tramrito T3, dẫn đến T3 mở, dòng điện báo nạp đi như sau: Cực dương ắc
quy→cầu chì→khoá điện→cầu chì IGN→đèn báo nạp→cầu chì bảo vệ
nạp→qua C3→E3 cảu tranzito T3→mát và trở về cực âm ắc quy làm đèn báo
nạp sáng
+ Khi khóa điện bật ở vị trí ON, cũng đồng thời tín hiệu điện áp (+)ắc quy
qua khoá điện, qua cầu chì Engine và cực IG cấp cho vi xử lý( MIC), ngay lập
tức vi xử lý gửi tín hiệu đỉều khiển cho tranzito T1( Gốc- phát) dẫn đến tranzito
T1 mở vàdòng kích từ đi như sau: Cực (+)ắc quy→Cầu chì →Cực (+) máy
phát(B)→ chổi than dương→cổ góp→cuộn dây kích thích (Wkt)→cổ
góp→chổi than âm→cọc F→(C1→E1) của tranzito công suất T1→mát(E)→(-)
ắcquy.
- Khi máy làm việc:
SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 21


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
+ Dòng điện từ ba pha của Stato gửi đến cực P của vi xử lý(MIC), lúc này
vi xử lý cắt tín hiệu điều khiển tranzito T3, do đó T3 đóng, đèn báo nạp tắt,
đồng thời vi xử lý cho dòng điện phát - gốc cảu T2 mở :cực (+) máy
phát→khoá→cầu chì→T2 (cực phát- góp) ra cọc L của máy phát.
- Khi Umf nhỏ hơn Uđm thì T1 mở dòng kích thích là lớn nhất và lúc này
dòng kích thích lấy từ máy phát.
- Khi Umf > Uđm thì IC nhân được tín hiệu và cắt tín hiệu cực gốc T1, dẫn
đến T1 đóng làm mất dòng kích thích khiến Umf giảm nhanh.
3. Tính toán chọn công suất máy phát.
Công suất tổng của máy phát được xác định từ công suất cung cấp cho

các tải liên tục và tải gián đoạn trên ô tô.
Công suất tổng:

P  = P1 + P 2 .

Với P1: Công suất cung cấp cho tải hoạt động liên tục.
P1=  Pi.
P2: Công suất cung cấp cho tải hoạt động gián đoạn.

 i: Hệ số sử dụng của tải.
P2=  Pi   i..

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 22


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực

ACCU

MÁY PHÁT

Phụ tải liên tục

Tải hoạt động gián đoạn
trong thời gian dài

Hệ thống đánh
lửa 35W


Car radio
45W

Bơm nhiên
liệu 70W

Đèn báo trên
taplo
50W

Hệ thống
phun nhiên
liệu
85W

ECU
170W

Đèn kích
thước 4x12W
Đèn đỗ xe
4 x 5W
Đèn cốt
2 x 45W
Đèn pha
2 x 70W
Đèn biển số
2 x 10W


Tải hoạt động gián đoạn
trong thời gian ngắn

Đèn báo rẽ
4 x 25W

Đèn sương mù
2x 40W

Đèn stop
2 x 22W

Đèn lùi
2 x 25W

Đèn trần
3x5W

Môtơ gạt mưa
70W

Môtơ điều
khiển kính
4 x 40W

Môtơ khởi động
1300W

Quạt điều
hoà nhiệt độ

2 x 75W
Sấy kính
110W
Môtơ rửa
kính 35W

Quạt làm mát
động cơ
2 x 100W
Mồi thuốc
90W
Môtơ bơm ABS
120 W

Còi 40W

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 23


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
Bảng công suất của các tải phụ tải hoạt động liên tục trên ô tô.
Các phụ tải liên tục

Công suất (W)

Hệ thống đánh lửa

35


Bơm nhiên liệu

70

Hệ thống phun nhiên liệu

85

Hệ thống điều khiển

170

(ECU)
Tổng công suất

360

Suy ra được tổng công suất của phụ tải hoạt động liện tục:
P1= 35+70+85+170= 360 W
Ta khảo sát với xe du lịch chạy trên đường cao tốc. Khi đó ta chọn các hệ
số sử dung của các hệ thống điện trên xe như sau.
Bảng công suất của phụ tải hoạt động gián đoạn.
Phụ tải hoạt động gián đoạn

Công suất thiết
bị(W)

Hệ số sử dụng



Công suất sử thực
tế
(W)

Radio

45

0,6

27

Đèn taplo

50

0,8

40

Đèn kích thước

48

0,6

28,8

Đèn đỗ xe


20

0,2

4

Đèn cốt

90

0,3

27

Đèn pha

140

0,3

42

SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 24


Đồ án hệ thống cung cấp điện và điện tử động lực
Đèn biển số


20

0,3

6

Đèn báo rẽ

50

0,2

10

Đèn stop

44

0,1

4,4

Đèn trần

15

0,3

4,5


Môtơ điều khiển kính

160

0,2

32

Quạt điều hòa nhiệt độ

150

0,5

75

Xông kính

110

0,3

33

Môtơ phun nước rửa kính

35

0,1


3.5

Còi

40

0,2

8

Đèn sương mù

80

0,1

8

Đèn lùi

50

0,1

5

Môtơ gạt nước mưa

70


0,1

7

Môtơ khởi động

1300

0,1

130

Quạt làm mát động cơ

200

0,6

120

Mồi thuốc

90

0,05

4,5

Môtơ bơm ABS


120

0,1

12

Tổng công suất

631,7

Có tổng công suất của phụ tải gián đoạn:
P2 = 631,7 [W].
Suy ra tổng công suất làm việc của máy phát:
P  = P1 + P2 = 360 + 631,7 = 991,7 [W].
SVTH: Nguyễn Công Lộc lớp:11C4LTH2

trang 25