Các bộ phận của hệ thống cung cấp

Đồ án trang bị điện - điện tử động lực

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 điện 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.

Do đó loại máy phát này hiện nay ít thấy. Vì vậy giáo trình chỉ đề cập đến

loại máy phát điều chỉnh ngoài.

- Máy phát điện xoay chiều, theo phương pháp kích thích chia ra:

+ Loại kích thích bằng nam châm vĩnh cửu.

+ Loại kích thích kiểu điện từ (bằng nam châm điện).

2.1.1.3. Yêu cầu.

Máy phát điện trên ô tô máy kéo làm việc trong những điều kiện đặc biệt, vì

thế chúng phải đáp ứng được các yêu cầu chính sau:

- Chịu được rung sóc bụi bẩn và làm việc tin cậy trong môi trường có

nhiệt độ cao, có nhiều hơi dầu mỡ nhiên liệu.

- Tuổi thọ cao.

- Kích thước và trọng lượng nhỏ, giá thành thấp.

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.

2.1.2. Máy phát điện một chiều

2.1.2.1. Cấu tạo

Cấu tạo của máy phát điện một chiều điển hình như trên hình 2.33, bao gồm

các bộ phận sau:

+ Phần cảm (Stato) gồm: vỏ máy, các má cực trên quấn cuộn dây kích thích.

- Vỏ máy: làm bằng thép ít các bon có từ dư và thường được chế tạo bằng cách

uốn thép tấm thành ống rồi hàn lại. Trên vỏ có các cửa sổ để thông gió, kiểm tra và

lắp các chổi điện.

- Má cực: được dập nguội hoặc chồn nguội từ phôi hình trụ bằng thép ít các bon

và bắt chặt vào vỏ máy bằng các vít. Quanh má cực quấn cuộn dây kích thích bằng

dây đồng tiết diện tròn với một hoặc hai lớp sơn cách điện.



Nguyễn Văn Thoa - Lớp 06c4B



8



Đồ án trang bị điện - điện tử động lực



Nguyễn Văn Thoa - Lớp 06c4B



9



Đồ án trang bị điện - điện tử động lực

+ Phần ứng (Rôto) gồm: trục máy phát điện, khối thép từ được chế tạo bằng cách

ép chặt các lá thép điện kỹ thuật dày 0,5...1,0 mm, có hình dạng đặc biệt lên trục,

sao cho các chỗ khuyết của chúng tạo thành rãnh để lắp đặt các khung dây.

+ Cuộn dây phần ứng: là tập hợp rất nhiều khung dây được quấn vào các rãnh của

khối thép từ sau khi đã lót lớp cách điện. Các đầu khung dây được hàn vào các

phiến đồng của vành đổi điện.

Cuộn dây rô to có thể được quấn theo hai phương pháp: quấn xếp hoặc quấn sóng.

+ Vành đổi điện: gồm nhiều phiến đồng có dạng đặc biệt ghép xen kẽ với các tấm

mica cách điện hoặc nhựa cách điện cao cấp. Vành đổi điện được chế tạo bằng hai

phương pháp: lắp ghép (hình 2.3) hoặc đúc với nhựa thành khối liền (hình 2.4) rồi

lắp chặt lên trục máy phát điện.



Nguyễn Văn Thoa - Lớp 06c4B



10



Đồ án trang bị điện - điện tử động lực



Hình 2.5. Giá đỡ chổi điện.

1- Thân giá đỡ; 2- Chổi điện; 3- Đòn ép; 4- Lò xo.

Giá đỡ chổi điện: được lắp trên nắp hoặc vỏ máy. Một nửa số giá đỡ được lắp cách

điện với mát, nửa còn lại nối với mát.

Để giảm tia lửa điện sinh ra khi máy phát làm việc, chổi điện được lắp như

trên hình 2.37: tức là không lắp theo chiều hướng kính mà chếch đi một góc khoảng

26O...28O và tỳ sát vào thành dẫn hướng phía trước. Với cách lắp như vậy, khi rôto

quay: lực ma sát từ phía vành đổi điện tác dụng lên chổi điện sẽ làm giảm áp lực và

ma sát giữa chổi điện và thành dẫn hướng. Đồng thời, sự tiếp xúc giữa vành đổi

điện và chổi điện được đảm bảo tốt hơn, ít bị mất tiếp xúc do rung động nên giảm

được tia lửa hồ quang chỗ tiếp xúc.

Chổi điện: được chế tạo từ hỗn hợp grafít, đồng và các chất phụ khác có tác dụng

giảm điện trở và tăng khả năng chịu mài mòn của chổi.

Ổ bi: rô to của máy phát được đặt trên hai ổ bi lắp ở hai nắp. Các ổ bi được bôi trơn

bằng mỡ đặc. Để giảm tiếng ồn, một số kết cấu có thể thay ổ bi bằng ổ trượt.

Dẫn động máy phát: được thực hiện từ trục khuỷu động cơ thông qua puli và đai

truyền. Trên puli có thể làm các cánh quạt gió để làm mát máy phát.

2.1.3. Máy phát điện xoay chiều

Trên ô tô máy kéo sử dụng hai loại máy phát điện xoay chiều là máy phát

xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu và máy phát xoay chiều kích thích

kiểu điện từ (bằng nam châm điện).

Nguyễn Văn Thoa - Lớp 06c4B



11



Đồ án trang bị điện - điện tử động lực

Các máy phát kích thích bằng nam châm vĩnh cửu, do công suất hạn chế nên

chủ yếu chỉ được sử dụng trên xe máy và máy kéo. Gần đây, kỹ thuật đã chế tạo

được những hợp kim từ mới có chất lượng cao, nên loại máy phát này bắt đầu có

khả năng sử dụng được trên ô tô.

Máy phát kích thích bằng nam châm vĩnh cửu có loại một pha và ba pha.

Loại ba pha công suất có thể đạt tới 400VA hoặc lớn hơn.

Máy phát nam châm vĩnh cửu có nhiều ưu điểm hơn hẳn các máy phát kích

thích kiểu điện từ, như: làm việc tin cậy, kết cấu đơn giản, không có cuộn dây quay,

hiệu suất cao, ít nóng, mức nhiễu xạ vô tuyến thấp.

Nhưng chúng cũng có một số nhược điểm quan trọng là: khó điều chỉnh thế

hiệu, công suất hạn chế, giá thành cao, trọng lượng lớn hơn loại kích thích kiểu điện

từ cùng công suất. Ngoài ra từ thông của nó còn phụ thuộc nhiều vào chất lượng

hợp kim và kim loại chế tạo nam châm.

2.1.3.1. Máy phát xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu

a. Đặc điểm cấu tạo.

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 (hình 2.6). 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.

Thông dụng nhất là loại rôto nam châm hình sao (hình 2.7 và 2.8). 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.



Nguyễn Văn Thoa - Lớp 06c4B



12



Đồ án trang bị điện - điện tử động lực

Rôto nam châm hình sao được sử dụng chủ yếu trong các máy phát điện của

máy kéo với công suất giới hạn khoảng 180 VA.



Rôto nam châm hình móng (hình 2.7) ra đời khi xuất hiện các vật liệu từ mới có lực

từ kháng lớn, cho phép chế tạo các nam châm mạnh.



Hình 2.8. Rô to nam châm hình móng.

Nam châm cơ 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.

Nguyễn Văn Thoa - Lớp 06c4B



13



Đồ án trang bị điện - điện tử động lực

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, như:

- 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

thướcđường 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 2.9).



2.1.3.2. Máy phát xoay chiều kích thích kiểu điện từ

Máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ dùng cho ô tô máy kéo có hai loại:

- Loại có vòng tiếp điện;

- Loại không có vòng tiếp điện.



Nguyễn Văn Thoa - Lớp 06c4B



14



Đồ án trang bị điện - điện tử động lực

a. Đặc điểm cấu tạo.

a1. Loại có vòng tiếp điện

Cấu tạo của máy phát điện loại có vòng tiếp điện gồm những bộ phận chính là: rôto,

stato, các nắp, puli, cánh quạt và bộ chỉnh lưu (bộ chỉnh lưư có thể tính hoặc không

tính vào thành phần cấu tạo của máy phát, tuỳ theo nó được đặt trong máy phát hay

riêng biệt bên ngoài).



Nguyễn Văn Thoa - Lớp 06c4B



15



Đồ án trang bị điện - điện tử động lực



Hình 2.11. Cấu tạo máy phát điện xoay chiều kích thích kiều điện từ.



• Stator (phần ứng).



Hình 2.12. Cấu tạo Stator.

+ Rôto: gồm hai chùm cực hình móng (2- hình 2.12 hay 1 và 4- hình 2.13)

lắp then trên trục. Giữa các chùm cực có cuộn dây kích thích 3 đặt trên trục qua ống

lót bằng thép. Các đầu của cuộn dây kích thích được nối với các vòng tiếp điện 9

gắn trên trục máy phát. Trục của rôto được đặt trên các ổ bi lắp trong các nắp 6 và 7

bằng hợp kim nhôm.



Nguyễn Văn Thoa - Lớp 06c4B



16



Đồ án trang bị điện - điện tử động lực



Trên nắp, phía vòng tiếp điện còn bắt giá đỡ chổi điện 10. Một chổi điện được nối

với vỏ máy phát, chổi còn lại nối với đầu ra cách điện với vỏ.

Trên trục còn lắp cánh quạt 4 và puli dẫn động 5.

+ Stato (hình 2.14): là khối thép từ ghép từ các lá thép điện kỹ thuật, phía

trong có xe rãnh phân bố đều để đặt cuộn dây phần ứng (tương tự stato của máy

phát kích thích bằng NCVC).



Thế hiệu máy phát có thể được chỉnh lưu một phần hay toàn bộ (hình 2.15).



Nguyễn Văn Thoa - Lớp 06c4B



17



Đồ án trang bị điện - điện tử động lực



a2. 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 và trên các máy kéo nông

nghiệp.



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



Nguyễn Văn Thoa - Lớp 06c4B



18