TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Báo cáo chuyên đề :
Tìm hiểu về máy phát điện ô tô
Giáo viên hướng dẫn : CAO MINH QUYỀN Sinh viên thực hiện
: VŨ ĐỨC HẢI Mục lục
1. Máy phát điện ô tô là gì?
2. Chức năng máy phát điện trên ô tô
3. Cấu tạo máy phát điện ô tô
4. Nguyên lý làm việc của máy phát điện ô tô
5. Dấu hiệu nhận biết máy phát điện ô tô đang có vấn đề
6. Bảo dưỡng máy phát điện ô tô
1. Máy phát điện ô tô là gì
1.1 Khái niệm
Máy phát điện là một trong ba bộ phận chính làm nhiệm vụ cung cấp năng lượng điện cho xe ô
tô. Cụ thể, hệ thống cung cấp điện trên xe hơi được tạo thành từ máy phát điện, pin và bộ
phận điều chỉnh điện áp. Ba bộ phận này sẽ tạo ra, cung cấp và điều chỉnh nguồn năng lượng
điện phù hợp cho quá trình vận hành của ô tô.
Máy phát điện ô tô là chuyển đổi cơ năng thành điện năng, trong đó nguồn cơ năng có thể là
động cơ đốt trong,… Thiết bị thường được gắn ở gần động cơ xe và được dẫn động bởi trục khuỷu.
Máy phát điện ô tô là thiết bị cung cấp điện cho xe ô tô
1.2 Nguồn điện trên xe ô tô
Nguồn điện trên ô tô là nguồn điện một chiều được cung cấp bởi ắc quy nếu động cơ chưa làm
việc vàviệcáy phát điện nếu động cơ đã làm việc. Để tiết kiệm dây dẫn, thuận tiện khi lắp đặt
sửa chữa…, trên đa số các xe, người ta sử dụng thân sườn xe (car body) làm dây dẫn chung
(single wire system). Vì vậy, đầu âm của nguồn điện được nối trực tiếp ra thân xe.
1.3 Nhiệm vụ của máy phát điện trên ô tô
Phát điện cho các phụ tải và nạp điện cho ắc quy trên ô tô khi động cơ làm việc.
Máy phát phải luôn tạo ra một hiệu điện thế ổn định là 13,8V – 14,6V (đối với hệ thống điện sử
dụng ắc quy 12V) mà không phụ thuộc vào sự thay đổi tốc độ của động cơ và phụ tải điện khi ô tô làm việc;
-Máy phát phải có kết cấu và kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, giá thành thấp và tuổi thọ cao;
-Máy phát cũng phải có độ bền cao trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm lớn, có thể làm việc ở
những vùng có nhiều bụi bẩn, dầu nhớt và độ rung động lớn;
Bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng.
1.4. Phân loại các loại máy phát điện ô tô
Trong hệ thống điện ô tô hiện nay thường sử dụng ba loại máy phát điện xoay chiều sau:
Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu, loại này hiện nay ít được sử dụng
Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng điện từ có vành tiếp điện, trên ô tô ngày nay hầu hết
sử dụng loại máy phát này;
Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng điện từ không có vành tiếp điện sử dụng chủ yếu
trên máy kéo và các xe chuyên dụng.
2. Chức năng máy phát điện trên ô tô
Trên các máy phát đời cũ, thành phần của máy phát gồm bộ phận phát điện và chỉnh lưu.
Chức năng ổn định điện áp được thực hiện bằng một tiết chế lắp rời thông thường là loại rung
hay bán dẫn. Ngày nay, các máy phát bao gồm 3 bộ phận: phát điện, chỉnh lưu và hiệu chỉnh
điện áp. Tiết chế vi mạch nhỏ gọn được lắp liền trên máy phát, ngoài chức năng điều áp nó còn
báo một số hư hỏng bằng cách điều khiển đèn báo nạp.
1. Phát điện
Động cơ quay, truyền chuyển động quay đến máy phát điện thông qua dây đai hình chữ V.
Rotor của máy phát điện là một nam châm điện. Từ trường tạo ra sẽ tương tác lên dây quấn
trong stator làm phát sinh ra điện. 2. Chỉnh lưu
Dòng điện xoay chiều tạo ra trong máy phát điện không thể sử dụng trực tiếp cho các thiết bị
điện mà được chỉnh lưu thành dòng điện một chiều. Bộ chỉnh lưu sẽ biến đổi dòng điện xoay
chiều thành dòng điện một chiều. 3. Hiệu chỉnh điện áp
Tiết chế điều chỉnh điện áp sinh ra. Nó đảm bảo hiệu điện thế của dòng điện đi đến các thiết bị
là hằng số ngay cả khi tốc độ máy phát điện thay đổi.
4. Cung cấp điện cho ô tô
Động cơ chỉ cung cấp năng lượng cơ học, không tạo ra điện. Vì vậy, cần phải có một nguồn
điện để cung cấp năng lượng cho tất cả các thiết bị điện trên xe ô tô.
Máy phát điện ô tô có khả năng tạo ra năng lượng liên tục, đảm bảo mọi hoạt động cho các
thiết bị điện trên xe, có thể kể đến như: tạo ra nguồn điện cắm sạc cho các thiết bị khác, duy trì
hoạt động của hệ thống điều khiển, cho phép sạc pin trong suốt quá trình xe chuyển động,...
3. Cấu tạo máy phát điện ô tô
Cấu tạo chi tiết của máy phát điện ô tô gồm các bộ phận sau: 1. Roto
Rotor (phần quay) là phần chuyển động, phần quay của máy và có trong động cơ
điện hoặc máy phát điện. Roto hoạt động nhờ vào lực tương tác giữa các cuộn dây
và các từ trường điện tích, tạo ra một mô men xoắn xoay quanh trục quay của nó.
Roto và sơ đồ mạch điện của roto
Cấu tạo của roto
Roto nói chung và roto máy khoan nói riêng đều có 3 bộ phận chính là lõi thép, dây
quấn và trục máy. Trong đó:
• Lõi thép tạo thành từ các lá thép kỹ thuật điện được lấy từ phần bên trong
của lõi thép stato ghép lại và có mặt ngoài được dập rãnh để đặt dây quấn. Ở
giữa lõi thép có dập lỗ để lắp trục.
• Trục máy của động cơ được chế tạo bằng thép và có gắn lõi thép rotor.
• Dây quấn rotor của máy điện không đồng bộ có hai kiểu: roto ngắn mạch còn
gọi là roto lồng sóc và roto dây quấn. Cấu tạo của roto
Nguyên tắc làm việc của roto
Cuộn stato sau khi hận dòng điện chạy qua, sẽ sản sinh ra nguồn năng lượng làm
quay từ thông của roto. Khi từ thông này hoạt động sẽ tạo ra từ trường giữa các khe
hở không khí của stato và roto quét qua các dây quấn trên lõi thép của động cơ roto,
làm xuất hiện các suất điện động trong dây quấn. Suất điện động này sẽ tác dụng
với từ trường, tạo ra mô men lực quay đồng thời quyết định tốc độ quay nhanh
chậm của Roto thông qua mô men lực. 2.
Stato (phần tĩnh) là phần đứng yên của động cơ. Bộ phận này trái ngược với roto.
Stato có thể hoạt động như một nam châm (tác dụng với rotor để tạo chuyển động).
Hoặc nó hoạt động như phần ứng, nhận được ảnh hưởng của stator từ di chuyển
cuộn dây trường trên roto.
Khi stato hoạt động như một nam châm điện, cuộn dây sinh lực sẽ được gọi là các
cuộn dây hoặc trường quanh co.
Cấu tạo của stato động cơ
Cấu tạo của stato gồm có 2 bộ phận chính: lõi thép và dây quấn. Ngoài ra, còn có
nắp máy và vỏ máy được làm bằng gang.
• Lõi thép: Lõi thép của stato có hình trụ, được làm từ các lá thép kỹ thuật điện.
Chúng được dập rãnh bên trong rồi ghép lại tạo thành các rãnh theo hướng
trục. Phần lõi thép stato sẽ được ép vào bên trong của vỏ máy.
• Dây quấn: Dây quấn được làm từ dây đồng có bọc cách điện. Dây này được
đặt trong các rãnh của lõi thép. Khi dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong
dây quấn ba pha stato sẽ tạo nên từ trường quay. Cấu tạo của stato
Nguyên lý của roto và stato
Nguyên tắc hoạt động của stato
Nguyên lý làm việc của stato như sau: Các cuộn dây quấn stato được nhúng vào lõi
thép stato. Khi dòng điện chạy qua lõi stato, nó sẽ tạo ra lực điện động cảm ứng để
chuyển thành năng lượng điện.
Trong quá trình động cơ hoạt động, nhiệt lượng sẽ phát sinh và được truyền qua lõi
sắt. Sau đó, lượng nhiệt này sẽ chiếu từ bề mặt của cơ sở ra không khí xung quanh.
Vì thế, người ta thiết kế động cơ như tấm tản nhiệt trên bề mặt ngoài của đế, từ đó
tăng diện tích tản nhiệt.
- Đi-ốt: Chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều, cho phép dòng điện đi theo một
hướng từ máy phát điện sang pin.
- Bộ điều chỉnh điện áp: Có tác dụng giúp duy trì điện áp ở mức ổn định, ngăn chặn sự gia tăng
đột ngột của dòng điện tạo ra.
- Chổi than và cổ góp: Có tác dụng giảm điện trở và điện trở tiếp xúc, từ đó duy trì độ ổn định
của nguồn điện tạo ra. Đồng thời, bộ phận này còn có khả năng hạn chế sự bào mòn.
- Quạt làm mát: Nằm ở bên trong hoặc bên ngoài của máy phát điện, máy làm mát nhằm đảm
bảo sự an toàn cho các bộ phận. Quạt giúp tản nhiệt, ngăn chặn sự nóng lên quá mức dẫn đến hư hỏng hoặc cháy nổ.
Cấu tạo máy phát điện ô tô
4. Nguyên lý làm việc của máy phát điện ô tô
Việc tạo ra điện bắt đầu từ hệ thống động cơ. Trục khuỷu làm nhiệm vụ dẫn động máy phát
điện trong hầu hết các loại xe ô tô hiện đại, tuy nhiên có thể có một ròng rọc riêng chạy từ trục
khuỷu đến máy phát điện nếu đó là một chiếc ô tô đời cũ.
Một máy phát điện tạo ra điện khi rotor của nó quay. Rotor có các nam châm bao quanh, tạo
thành từ trường. Từ trường tạo ra điện áp và được lưu trữ bởi stator, sau đó đến bộ điều chỉnh
điện áp. Bộ điều chỉnh sẽ xác định mức điện áp mà pin sẽ nhận được và chuyển nguồn điện
sang các thiết bị điện khác nhau trong ô tô.
Nguyên lý hoạt động của máy phát điện ô tô
Có rất nhiều cách để tạo ra dòng điện. Nhưng trong máy phát điện ô tô thì người ta dùng quận
dây và nam châm để phát sinh dòng điện bên trong cuộn dây. Suất điện động được sinh ra bên
trong cuộn dây sinh ra càng lớn khi. • Số vòng dây nhiều • Nam châm càng mạnh. •
Tốc độ quay của nam châm hay động cơ nhanh
Khi nam châm dịch chuyển đến gần cuộn dây, từ thông sẽ xuyên qua cuộn dây tăng lên.
Ngược lại nếu nó ở xa cuộn đường sức từ đi qua cuộn dây sẽ bị giảm đi.
Cuộn dây không muốn từ thông muốn từ thông đi qua nó biến đổi nên sẽ cố gắng tạo ra từ
thông theo chiều chống lại những thay đổi xảy ra.
Đó là những điều dựa trên lý thuyết vật lý cơ bản. Còn trong thực tế thì Nam châm vĩnh cửu sẽ
được thay thế bằng nam châm điện. Mới đầu khi khởi động xe, nó sẽ lấy điện từ acquy. Đồng
thời được trang bị thêm lõi thép để làm tăng từ thông đi qua cuộn dây. Từ thông móc vòng sẽ
làm từ thông thay đổi liên tục.