TRUNG TÂM KỸ THUẬT Ô TÔ MỸ ĐÌNH THC

TRUNG TÂM KỸ THUẬT
Ô TÔ MỸ ĐÌNH THC

OTOMYDINHTHC.COM

[Kiến thức ô tô] Điện động cơ phần 1

Hệ thống khởi động

Hệ thống khởi động chuyển đổi năng lượng điện từ pin thành năng lượng cơ học để quay động cơ và giúp khởi động. Việc chuyển đổi này được thực hiện bởi động cơ khởi động. Tốc độ quay để khởi động động cơ xấp xỉ 60 đến 100 vòng / phút đối với động cơ diesel và 80 đến 200 vòng / phút đối với động cơ xăng. Động cơ khởi động cung cấp tốc độ cao hơn nhiều so với tốc độ đó, để đảm bảo đủ khả năng khởi động. Hệ thống khởi động có năm thành phần chính: công tắc đánh lửa hoặc nút khởi động, (các) công tắc an toàn, nếu được trang bị, bộ điện từ khởi động, động cơ khởi động và pin. Khi chìa khóa được xoay về vị trí khởi động, hoặc nút khởi động được đẩy, dòng điện chạy từ pin đến bộ điện từ của bộ khởi động và từ đó đến động cơ của bộ khởi động. Nếu xe được trang bị công tắc an toàn trung tính hoặc công tắc ly hợp, nó phải ở vị trí trung tính để cho phép dòng điện chạy đến điện từ. Điện từ là một công tắc điện từ được gắn trên động cơ khởi động.
Khi các cuộn dây của điện từ được cung cấp năng lượng, một pít tông được kéo về phía sau. Gắn vào một đầu của pít tông này là một đòn bẩy, được nối với bánh răng truyền động và cụm ly hợp của động cơ khởi động. Khi đòn bẩy được kéo, bánh răng truyền động được đưa vào lưới với các răng của bánh đà. Khi động cơ khởi động được cung cấp năng lượng, nó tạo ra một mô-men xoắn, làm quay bánh đà, do đó làm quay động cơ. Động cơ khởi động là một động cơ điện nhỏ nhưng mạnh mẽ, mang lại công suất cao trong thời gian ngắn. Khi người lái nhả công tắc đánh lửa từ vị trí bắt đầu đến vị trí chạy, bộ điện từ của bộ khởi động sẽ ngừng hoạt động và lò xo hồi vị bên trong của nó khiến bánh răng truyền động bị kéo ra khỏi lưới với bánh đà, đồng thời động cơ khởi động cũng tự dừng lại. Trong khi mô tả ở trên dành cho kiểu nhiễu loạn bánh răng (phổ biến nhất ở xe du lịch), có sẵn các loại động cơ khởi động khác: kiểu Bendix và kiểu nhiễu loạn phần ứng. Chức năng chung tương tự như trên.
Nhìn vào bộ điện từ khởi động một cách chính xác, có thể nhận ra rằng hai mạch được sử dụng để kích hoạt bộ điện từ. Các mạch được gọi là cuộn dây kéo và cuộn dây giữ. Đối với sự gắn kết của bánh răng, cả hai cuộn dây đều được cung cấp năng lượng để cung cấp đủ lực để di chuyển bánh răng thành lưới bằng bánh xe ruồi. Miễn là bánh răng trụ chưa hoạt động hoàn toàn, động cơ khởi động sẽ quay chậm, do điện áp giảm trên các cuộn dây. Khi bánh răng ăn khớp hoàn toàn, pit tông đóng một tiếp điểm. Điều này sẽ dẫn đến điểm mà cuộn dây kéo vào không được cung cấp năng lượng nữa và chỉ có cuộn dây giữ là giữ bánh răng trụ ở vị trí. Đồng thời nguồn điện được cung cấp cho động cơ khởi động trực tiếp và không qua các cuộn dây nữa, do đó nó quay nhanh hơn để có thể khởi động động cơ. Một số động cơ khởi động kết hợp một bộ bánh răng hành tinh để tăng mô-men xoắn của nó. Do tốc độ của động cơ cao hơn nhiều so với tốc độ của bánh răng, nên khi khởi động, người ta lắp đặt hệ thống bảo vệ để tránh hư hỏng động cơ khởi động. Đây thường là ly hợp một chiều, điều này tránh cho động cơ đang chạy điều khiển động cơ khởi động vì nó cho phép bánh răng trụ chạy tự do theo hướng ngược lại. Đây là giải pháp phổ biến nhất. Một hệ thống khác là ly hợp kiểu nhiều đĩa: khi bộ khởi động dẫn động động cơ, các đĩa được ép vào nhau, do đó mô-men xoắn có thể được truyền để dẫn động bánh đà. Khi khởi động động cơ, ly hợp đa đĩa được nhả ra để tránh hư hỏng cho động cơ khởi động.

Phương pháp kết nối điện động cơ

Có nhiều cách khác nhau để kết nối động cơ điện với nguồn cung cấp hiện tại. Các phương pháp kết nối khác nhau sẽ dẫn đến các đặc điểm khác nhau.
Bên ngoài – Động cơ DC kích thích.
Loại động cơ DC này được cấu tạo sao cho trường không nối với phần ứng. Loại động cơ DC này ít được sử dụng.
Động cơ DC Shunt
Động cơ được gọi là động cơ “ngắt” vì trường song song, hoặc “ngắt” phần ứng. Ứng dụng của động cơ điện cuộn dây DC: Các đặc tính của động cơ quấn dây nguồn một chiều giúp nó điều chỉnh tốc độ rất tốt, và nó được phân loại là động cơ tốc độ không đổi, mặc dù tốc độ giảm một chút khi tải tăng lên. Động cơ cuộn dây được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và ô tô, nơi yêu cầu điều khiển chính xác tốc độ và mô-men xoắn. Động cơ DC cuộn dây có mômen xoắn giảm khi tốc độ tăng. Mômen giảm so với tốc độ là do sụt áp điện trở phần ứng và phản lực phần ứng. Ở giá trị của tốc độ gần 2,5 lần tốc độ định mức, phản ứng phần ứng trở nên quá mức, gây ra giảm nhanh từ thông và giảm nhanh mômen cho đến khi đạt được điều kiện dừng.
Động cơ dòng DC
Các cuộn dây trường động cơ của động cơ nối tiếp mắc nối tiếp với phần ứng. Ưu điểm của Động cơ Vết thương Dòng là nó phát triển một mô-men xoắn lớn và có thể hoạt động ở tốc độ thấp. Đây là một động cơ rất phù hợp để khởi động tải nặng; Nó thường được sử dụng cho các cần trục và tời công nghiệp, nơi có tải trọng rất nặng phải di chuyển chậm và tải trọng nhẹ hơn di chuyển nhanh hơn. Vì phần ứng và trường trong động cơ quấn nối tiếp được mắc nối tiếp nên phần ứng và dòng điện trường trở nên giống hệt nhau. Đặc tính mô-men xoắn so với tốc độ của động cơ quấn nối tiếp với nguồn điện áp không đổi được thể hiện trong hình minh họa bên trái. Khi tốc độ giảm, mô-men xoắn đối với động cơ quấn nối tiếp tăng mạnh. Khi điều kiện tốc độ tải bị loại bỏ khỏi động cơ nối tiếp, tốc độ sẽ tăng mạnh. Vì những lý do này, động cơ quấn nối tiếp phải có tải được kết nối để tránh hư hỏng do tốc độ cao.
Động cơ DC phức hợp
Một động cơ DC phức hợp được cấu tạo để nó chứa cả trường shunt và trường nối tiếp. Sơ đồ cụ thể này cho thấy một “động cơ DC” được kết hợp tích lũy bởi vì các trường nối tiếp và shunt đang hỗ trợ nhau.

Xử lý sự cố về điện động cơ

Bên cạnh việc kiểm tra khóa đánh lửa, rơ le khởi động, công tắc an toàn, các kiểm tra quan trọng khác là kiểm tra kéo, kiểm tra giữ, kiểm tra tính năng không tải và kiểm tra quay trở lại bánh răng. Để biết thông tin chi tiết về cách khắc phục sự cố của hệ thống khởi động, vui lòng tham khảo sổ tay hướng dẫn sử dụng của xe liên quan.

Hệ thống sạc và cân bằng năng lượng điện

Hệ thống nạp điện là một bộ phận quan trọng của hệ thống điện. Nó cung cấp năng lượng điện cho đèn, đài, lò sưởi, hệ thống điện của động cơ và các phụ kiện điện khác. Nó cũng duy trì pin ở trạng thái sạc, sạc lại khi cần thiết. Nó cung cấp năng lượng cần thiết để khởi động động cơ. Hệ thống sạc có ba thành phần chính: máy phát điện, bộ điều chỉnh điện áp và pin. Điều quan trọng là kích thước và hiệu suất của pin và máy phát điện đủ để phương tiện liên quan đảm bảo cân bằng năng lượng tích cực ngay cả trong điều kiện vận hành bất lợi. Máy phát điện tạo ra năng lượng điện để chạy các phụ kiện và để sạc lại pin. Nó thường được dẫn động bởi một dây đai nằm ngoài trục khuỷu. Năng lượng cơ học từ trục khuỷu được máy phát điện biến đổi thành năng lượng điện để sạc lại ắc quy và cung cấp dòng điện cho tất cả các hệ thống điện. Pin dự trữ năng lượng để cung cấp năng lượng nếu động cơ không chạy, cung cấp đủ năng lượng để khởi động động cơ và nó hoạt động như một bộ đệm nếu mức tiêu thụ điện cao hơn mức cung cấp của máy phát điện.

Tích điện trong máy phát

Bộ tích điện là một thiết bị lưu trữ điện năng có thể biến đổi điện năng thành hóa năng trong quá trình sạc và biến đổi năng lượng hóa học trở lại thành điện năng khi người tiêu dùng sử dụng. Chức năng chính của nó là: cung cấp năng lượng cần thiết cho động cơ khởi động và hệ thống quản lý / đánh lửa động cơ để giúp động cơ khởi động được, cung cấp dòng điện cho người tiêu dùng như đèn đỗ xe, âm thanh, v.v. khi động cơ không chạy, để hoạt động như một bộ đệm nếu dòng sạc không đủ do mức tiêu thụ cao nhất .. Trong ô tô thường sử dụng bộ tích tụ axit chì. Hình ảnh cho thấy một cách bố trí điển hình của một bộ tích lũy 12 Volt, bao gồm 6 phần tử tạo ra điện áp, được gọi là các tế bào. Vì một tế bào duy nhất chỉ có thể sản xuất / lưu trữ 2,1 volt (giá trị danh nghĩa), sự kết hợp của 6 phần tử được tích hợp trong bộ tích lũy. Mỗi phần tử lại bao gồm một số phần. Các bộ phận chính gồm: bản cực dương (cực dương) làm từ chì peroxit, tấm ngăn cách có cấu tạo xốp để cho axit đi qua, bản cực âm (cực âm) làm từ chì nguyên chất và chất điện phân để vận chuyển điện năng. Các đĩa được bao quanh bởi chất điện phân, axit sunfuric. Trong quá trình sạc hoặc xả, chất điện phân chuyển các ion giữa các bản cực dương và bản âm, do đó cho phép dòng điện chạy qua.
Có các bộ phận bổ sung khác được lắp đặt như phích cắm, đầu nối tế bào, v.v. Các phích cắm kết hợp lỗ thông hơi để cho phép khí sinh ra trong quá trình sạc thoát ra ngoài, nhưng đồng thời tránh axit thoát ra cùng với khí. Nếu cần thiết, nước cất có thể được cung cấp sau khi rút phích cắm để giữ chất điện phân ở mức cần thiết. Dung lượng của pin để dự trữ điện tích được biểu thị bằng ampe giờ. Nếu một pin có thể cung cấp một ampe (1 A) dòng điện (dòng chảy) trong một giờ thì nó có công suất 1 Ah. Nếu nó có thể cung cấp 1 A trong 100 giờ thì công suất của nó là 100 Ah. Để có cơ sở chung cho việc xác định dung lượng pin, các giá trị này được đo trong các điều kiện cụ thể. Do các phản ứng hóa học bên trong tế bào, dung lượng thực có sẵn của pin phụ thuộc vào các điều kiện phóng điện như cường độ dòng điện, thời lượng của dòng điện, điện áp đầu cuối cho phép của pin, nhiệt độ và các yếu tố khác. Các nhà sản xuất pin sử dụng một phương pháp tiêu chuẩn để xác định cách đánh giá pin của họ. Pin được xả với tốc độ dòng điện không đổi trong một khoảng thời gian cố định, chẳng hạn như 10 giờ hoặc 20 giờ, xuống đến điện áp đầu cuối đã đặt trên mỗi ô. Vì vậy, một pin 100 ampe giờ được đánh giá là cung cấp 5 A trong 20 giờ ở nhiệt độ phòng. Hiệu suất của pin là khác nhau ở các tốc độ phóng điện khác nhau. Khi xả ở tốc độ thấp, năng lượng của pin được phân phối hiệu quả hơn ở tốc độ xả cao hơn. Nếu hai pin được mắc nối tiếp, điện áp thu được là điện áp tổng hợp của các pin. Để có sẵn 24 vôn, hai pin được mắc nối tiếp nhau. Nhưng nếu chúng được nối song song thì hiệu điện thế vẫn như đối với cái đơn lẻ, nhưng công suất được tăng lên

Chu kỳ sạc điện trong máy phát

Trong điều kiện được sạc đầy, mật độ của axit là 1,28 g / cm3 (Đối với khu vực nhiệt đới, mật độ của axit chỉ có thể là 1,23 g / cm3). Hiệu suất khởi động nguội và công suất bị giảm, nếu pin phải chịu nhiệt độ lạnh, vì tốc độ của quá trình hóa học bị chậm lại trong điều kiện này. Một tế bào pin được sạc đầy không tải có thể đạt khoảng 2,2 vôn, trong khi sức căng của tế bào bằng 1,75 vôn được coi là đã phóng điện. Mật độ trong điều kiện xả chỉ là 1,16g / cm3. Ở điều kiện tích điện, các bản cực dương bao gồm chì peroxit (PBO2), các bản cực âm bằng chì nguyên chất (PB) và chất điện phân là axit sulfuric (H2so4) pha loãng với nước cất. Khi một tải điện được đặt vào pin, một phản ứng hóa học sẽ xảy ra. Các phân tử sunfat trong chất điện phân đứt ra và tự gắn vào bản cực âm và bản dương. Đồng thời, các nguyên tử oxy từ peroxit chì của các bản cực dương di chuyển vào dung dịch điện phân nơi chúng liên kết với các nguyên tử hydro, tạo thành H2O (nước). Các phân tử sunfat di chuyển đến các tấm và các nguyên tử oxy di chuyển đến dung dịch giải phóng năng lượng, được sử dụng để cung cấp cho người tiêu dùng. Do phản ứng này, mật độ của axit bị giảm đi, do đó có thể được sử dụng như một chỉ báo về trạng thái điện tích của bộ tích điện. Khi pin được xả hết, cả hai tấm đều là chì sunfat (PbSO4), và dung dịch là nước (do đó pin trống có thể bị đóng băng). Khi pin được sạc lại, quá trình này diễn ra ngược lại và Pbso4 của các tấm được chuyển trở lại PB 02 và PB và nước được chuyển trở lại thành PBSO4.
Trạng thái sạc đầy và xả đầy là thái cực. Thông thường, pin được sạc một phần hoặc xả một phần. Ví dụ, một pin có thể được xả 25%, nghĩa là 25% phản ứng hóa học đã diễn ra và 75% pin ở tình trạng hóa học ban đầu. Khi pin đã được sạc đầy nhưng vẫn được sạc thêm, pin sẽ giải phóng hydro (khí nổ!), Do nước trong chất điện phân bị tách ra về mặt hóa học. Điều này được gọi là tính phí quá mức. Ngoài ra khi “khởi động” một chiếc xe khác, dòng điện cao có thể gây ra sự giải phóng nhanh chóng một lượng lớn hydro. Nếu điều này được đánh lửa bởi một tia lửa gần đó (ví dụ, khi tháo các dây cáp nối), một vụ nổ sẽ xảy ra. Ắc quy axit chì dùng cho ô tô không được thiết kế để phóng điện sâu và phải luôn được duy trì ở mức sạc tối đa vì dung lượng của chúng sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng do chu kỳ sâu, do sunfat hóa hoặc chì sunfat cứng lại. Cũng phải thận trọng vì tính chất ăn mòn cực kỳ mạnh của axit sulfuric. Các thiết kế hiện đại có các chất điện giải được giữ trong gel. Chú ý sử dụng bộ sạc pin phù hợp để tránh hư hỏng, đặc biệt là đối với pin Gel. Vì trong quá trình sạc pin, khí nổ có thể được tạo ra, hãy để các tia lửa và ngọn lửa cách xa pin và tuân theo các cảnh báo được đưa ra trong sách hướng dẫn hội thảo.

Máy phát điện 1 chiều DC

(chỉ tham khảo)

Trong những ngày đầu của ô tô, máy phát điện được sử dụng được gọi là máy phát điện một chiều. Việc chỉnh lưu dòng điện được thực hiện bằng các phương tiện cơ học, sử dụng sự sắp xếp đặc biệt của các cực phân phối dòng điện. Sự sắp xếp này kết hợp với các bàn chải được gọi là cổ góp. Khi dòng điện thay đổi hướng do cực của từ trường, vị trí của cổ góp (cực trừ và cực cộng) cũng bị thay đổi, cuối cùng dẫn đến dòng điện một chiều cung cấp cho pin. Ngày nay máy phát điện một chiều không được sử dụng nữa, thay vào đó là máy phát điện xoay chiều. Lý do chính là độ bền và sản lượng điện cao hơn của chúng. Trước đây, một bộ điều chỉnh điện áp cơ học được sử dụng để điều khiển đầu ra của máy phát điện nhằm tránh sạc quá mức cho pin. Nó cảm nhận khi pin cần sạc lại hoặc khi nhu cầu điện của xe tăng lên và điều chỉnh đầu ra của máy phát điện cho phù hợp. Bộ điều chỉnh điện áp điều khiển cường độ từ trường của cuộn dây kích từ, từ đó điều khiển đầu ra của máy phát điện xoay chiều. Điều này được thực hiện bằng cách cung cấp dòng điện ra trực tiếp cho cuộn dây để có hiệu suất cao, bằng cách cung cấp dòng điện qua điện trở hoặc thậm chí không cung cấp dòng điện thoát ra. Vì công nghệ này không được sử dụng trên ô tô trong nhiều năm, chúng tôi sẽ không đi sâu vào chi tiết của hệ thống này, nhưng sẽ có cái nhìn sâu hơn về máy phát điện xoay chiều được sử dụng ngày nay.

Máy phát điện xoay chiều

Máy phát điện ô tô hiện đại là máy phát điện ba pha với mạch chỉnh lưu tích hợp bao gồm sáu điốt (Chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn điều này ở cấp độ 2). Khi puli được quay bởi một dây đai nối với trục khuỷu của động cơ, một nam châm được quay qua một bộ cuộn dây ba pha đứng yên (gọi là stato), thường được kết nối theo cấu hình Y. Nam châm quay thực chất là một nam châm điện, không phải nam châm vĩnh cửu. Máy phát điện xoay chiều được thiết kế theo cách này để có thể kiểm soát cường độ từ trường, để điện áp đầu ra có thể được kiểm soát độc lập với tốc độ rôto. Cuộn dây nam châm rôto này (cuộn dây trường) được cung cấp năng lượng bằng năng lượng pin, do đó cần một lượng điện năng nhỏ đầu vào máy phát điện để nó tạo ra nhiều công suất đầu ra. Công suất điện được dẫn đến cuộn dây trường quay thông qua một cặp “vòng trượt” bằng đồng được gắn đồng tâm trên trục, được tiếp xúc với “chổi than” tĩnh tại. Chổi được giữ tiếp xúc chắc chắn với các vòng trượt bằng áp lực lò xo. Nhiều máy phát điện hiện đại được trang bị mạch “bộ điều chỉnh” tích hợp sẵn để tự động bật và tắt nguồn pin cho cuộn dây rôto để điều chỉnh điện áp đầu ra. Mạch này, nếu có trong máy phát điện mà bạn chọn cho thí nghiệm, là không cần thiết và sẽ chỉ cản trở việc nghiên cứu của bạn nếu vẫn còn nguyên. Hãy thoải mái “phẫu thuật loại bỏ” nó, chỉ cần đảm bảo rằng bạn để lại quyền truy cập vào các thiết bị đầu cuối của bàn chải để bạn có thể cấp nguồn cho cuộn dây trường với máy phát điện được lắp ráp hoàn chỉnh. Một số máy phát điện được trang bị một ròng rọc chạy tự do để tránh các tác động tiêu cực đến dây đai. Nguyên nhân là do động cơ không chạy ở tốc độ ổn định mà có sự dao động tốc độ do quá trình đốt cháy gây ra.

Dịch vụ và xử lý sự cố hệ thống nạp điện

Vì các vấn đề nhỏ trong hệ thống sạc có thể dẫn đến hỏng xe do đó, điều quan trọng là phải kiểm tra tình trạng của hệ thống thường xuyên. Các điểm quan trọng của việc kiểm tra / điều chỉnh là mức chất lỏng, mật độ axit (không phải đối với tất cả các loại ắc quy) và độ căng của dây đai truyền động. Nó cũng có thể được yêu cầu kiểm tra điện áp đầu ra trong trường hợp hệ thống có vấn đề.
Lưu ý: nguyên tắc hoạt động của chỉnh lưu điện áp, v.v. được mô tả trong Điện cấp 2, cũng như các phương pháp kiểm tra của các hạng mục này