Электрооборудование автомобилей

 

                                                    Содержание

 

Введение

1. Источники тока

1.1 Генератор

1.2 Контактные реле-регуляторы

1.3 Аккумуляторная батарея

2. Потребители тока

2.1 Стартер

2.2 Система зажигания

2.3 Конструкции приборов системы  зажигания

2.4 Система освещения

2.5 Контрольно-измерительные приборы

Вывод

Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Электрооборудование автомобиля представляет собой совокупность электрических приборов и аппаратуры, обеспечивающих нормальную работу автомобиля.

В автомобиле электрическая энергия используется для пуска двигателя, воспламенения рабочей смеси, освещения, сигнализации, питания контрольных приборов, дополнительной аппаратуры и т.д. Электрооборудование автомобиля включает в себя источники и потребители тока. Для соединения источников и потребителей тока применяется однопроводная система. Вторым проводом является масса автомобиля (его металлические части), с которой соединяются отрицательные полюса электрических приборов. Питаются электрические приборы постоянным током напряжением 12 или 24 В (автомобили с дизелями).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Источники тока

Источники тока обеспечивают электроэнергией все потребители автомобиля. Источниками тока на автомобиле являются генератор и аккумуляторная батарея. К источникам тока отнесены также и приборы их регулирования. Упрощенная схема общей электрической системы электрооборудования автомобиля и соединения приборов без учета их действительного расположения на автомобиле показана на рис. 1.

 

Рис. 1. Принципиальная упрощенная схема электрооборудования автомобиля:

1 — аккумуляторная батарея; 2 —  стартер; 3 – приборы системы зажигания; 4 — приборы системы освещения; 5 — приборы системы сигнализации; 6 — контрольные электроприборы; 7 — дополнительная аппаратура; 8 — генератор; 9 — регулятор напряжения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 .1 Генератор

Генератор предназначен для питания электрической энергией всех потребителей (кроме системы электропуска) и заряда аккумуляторной батареи. Генератор является основным источником электрической энергии на автомобиле. Он преобразует механическую энергию в электрическую. Генераторы бывают постоянного и переменного тока. К автомобильным генераторам постоянного тока относятся такие генераторы, у которых переменный ток преобразуется в постоянный с помощью коллектора. Генераторы, у которых переменный ток преобразуется в постоянный с помощью диодов, относят к автомобильным генераторам переменного тока. В настоящее время на автомобилях в основном устанавливают генераторы переменного тока.Генераторы работают с реле-регуляторами, которые обеспечивают нормальную совместную работу источников и потребителей электрической энергии. Реле-регуляторы, работающие с генераторами постоянного тока, обычно включают в себя регулятор напряжения, ограничитель тока и реле обратного тока, а реле-регуляторы, работающие с генераторами переменного тока, как правило, только регулятор напряжения. В настоящее время применяются контактные, контактно-транзисторные и бесконтактные транзисторные реле-регуляторы.

Принцип действия генераторов постоянного и переменного тока

Если силовые линии магнитного поля пересекать проводником, то в нем наводится ЭДС, вызывающая упорядоченное движение электронов (ток) в замкнутой цепи. На этом явлении и основан принцип действия генераторов. Схема простейшего генератора постоянного тока показана на рис. 5, а. Прямоугольная рамка из медной проволоки вращается в магнитном поле постоянного магнита. Концы рамки присоединены к двум изолированным друг от друга полукольцам (пластинам), которые составляют коллектор. При вращении рамки вместе с ней вращаются и пластины коллектора, поочередно подходя к щеткам. При этом к верхней щетке, как показано на рисунке, всегда подходит сторона  рамки, пересекающая магнитные силовые линии у северного полюса, в которой ток направлен от полукольца. Эта щетка обозначается знаком « - ».Нижняя щетка постоянно соединена стой стороной рамки, в которой ток течет к щетке. Эта щетка обозначается знаком «+». Таким образом, при вращении рамки ток во внешней цепи будет иметь постоянное направление от плюсовой щетки к минусовой. Такой ток называется постоянным.

 

 

 

 

Рис. 49. Схемы генераторов:

А - постоянного тока, б - переменного тона; 1, 2. 3 - концы обмотки статора; 4 - ротор; 5- статор; 6 - магнитные силовые линии.

 

С целью повышения мощности генератора вместо постоянного магнита применяют электромагнит, который создает более сильный магнитный поток. Число витков в рамке и количество рамок, а следовательно, и пластины коллектора, подбирают такие, чтобы исключить пульсацию тока и обеспечить нужную мощность генератора.

Для уменьшения сопротивления прохождению магнитных силовых линий обмотка генератора размещается на стальном сердечнике, который заполняет собой почти все пространство между полюсами. Сердечник с обмоткой, коллектором и валом образуют якорь генератора постоянного тока. Якорь приводится в действие клиновидным ремнем от шкива коленчатого вала, и индуктируемая в его обмотке ЭДС вызывает ток, который питает потребители автомобиля.

 

 

 

 

 

Генератор переменного тока отличается от генератора постоянного тока тем, что вращающийся многополюсный магнит (ротор) 4 (рис. 5, б) своими магнитными силовыми линиями 6 пересекает неподвижные витки статора 5, в которых индуктируется переменная ЭДС, вызывающая ток. Переменный ток выпрямляется в постоянный с помощью диодов (выпрямительного блока) и поступает в сеть для питания потребителей. В автомобильных генераторах вместо постоянного магнита применяют электромагнит, что несколько усложняет конструкцию генератора, но облегчает регулирование напряжения при изменении частоты вращения ротора.

 

Устройство генераторов

Генератор Г130 самовозбуждающийся, двухполюсный, с параллельно подключенной обмоткой возбуждения. Он крепится с помощью кронштейна с левой стороны двигателя. Привод ременный от шкива коленчатого вала. Генератор включает в себя (рис. б): корпус 15 с двумя полюсными сердечниками 13 и обмоткой возбуждения 12, крышки 3 и 11, якорь 14, два стяжных болта 1, приводной шкив 10 с крыльчаткой и защитную ленту 18. Корпус и полюсные сердечники генератора изготовлены из малоуглеродистой стали. На корпусе имеются окна для доступа к коллекторно-щеточному узлу, на нем укреплены клеммы Я, Ш    , М и полюсные сердечники. Полюсные сердечники обладают остаточным магнетизмом, достаточным для самовозбуждения генератора. На полюсных сердечниках размещается обмотка возбуждения в виде двух катушек из медного провода, соединенных между собой последовательно. Один конец обмотки возбуждения соединен с минусовой щеткой 17, а щетка с корпусом генератора.  Другой конец соединен с изолированной от корпуса клеммой Ш генератора. Следовательно, обмотка возбуждения включена параллельно внешней цепи генератора и питается током от обмотки якоря.

Крышки изготовлены из чугуна и имеют гнезда под подшипники вала якоря. На крышке 3 закреплены два щеткодержателя 4. Щеткодержатель плюсовой щетки изолирован от корпуса, и провод от щетки выведен на клемму Я генератора.

Якорь  генератора состоит из вала 2, сердечника, обмотки и коллектора 19. сердечник набран из топких листов электротехнической стали, изолированных между собой, что уменьшает нагрев вихревыми токами.

 

 

 

 

 

 

Обмотка якоря выполнена из медного провода и размещаемся в пазах сердечника секциями. Концы секций припаяны к пластинам коллектора. Коллектор предназначен для преобразования переменного тока в постоянный и отвода его во внешнюю цепь. Он представляет собой набор медных пластин, залитых в пластмассовой втулке. Пластины изолированы между собой. Щетки 5 и 17 прижимаются к коллектору пружинами 16. С началом вращения якоря в его обмотке за счет остаточного магнетизма полюсных сердечников индуктируется ЭДС, равная примерно 2-4 В. Индуктируемая ЭДС вызывает появление тока в цепи обмотки возбуждения, вследствие чего магнитный поток полюсных сердечников увеличивается. При частоте вращения якоря 1200-1400 об мин генератор создает напряжение около 13 В и автоматически включается в сеть.

 

Рис. 6. Генератор постоянного тока Г130:

1-стяжной болт; 2 - вал якоря; 3, 11 - крышки; 4 - щеткодержатель; 5 - плюсовая щетка; 6- клемма Я; 7- клемма Ш; 8- клемма М; 9 - масленка; 10- шкив с крыльчаткой; 12 - обмотка возбуждения; 13-  сердечник; 11- якорь; 15 - корпус; 16 - пружина щетки; 17- минусовая щетка; 18 - защитная лента; 19 - коллектор.

 

 

 

1.2 Контактные реле-регуляторы

 

Реле-регулятор PPI30 (рис. 7) включает в себя три элемента: регулятор напряжения (PH), ограничитель тока (ОТ) и реле обратного тока (РОТ). Для подключения в сеть реле-регулятор имеет четыре клеммы (Б, Я, Ш, М). Каждый элемент представляет собой электромагнитное реле и состоит из ярма, сердечника с обмотками, якоря с контактом и пружиной, стойки с контактом.

Напряжение генератора зависит от частоты вращения якоря (ротора), величины магнитного потока и нагрузки на генератор. Для обеспечения нормальной длительной работы потребителей напряжение генератора должно оставаться постоянным независимо от условий его работы. Регулятор напряжения предназначен для автоматического поддержания постоянного напряжения генератора независимо от частоты вращения якоря (ротора) и нагрузки на генератор.

Постоянство напряжения обеспечивается изменением магнитного потока генератора путем автоматического регулирования силы тока в цепи обмотки возбуждения.

При напряжении генератора 13,8-14,8 В сердечник регулятора напряжения намагничивается током обмотки 16 настолько, что притягивает якорь 14, вследствие чего контакты 13 размыкаются. Цепь обмотки возбуждения замыкается только через резисторы 23 и 20 сопротивлением соответственно 13 и 80 Ом, что приводит к уменьшению силы тока в обмотке  возбуждения, а следовательно, магнитного потока и напряжения генератора. С  понижением напряжения ток в обмотке 16 и намагничивание сердечника также уменьшаются, вследствие чего под действием пружины 18 контакты 13 замыкаются, напряжение генератора возрастает до очередного размыкания контактов. В дальнейшем процесс повторяется. Ограничитель тока служит для защиты генератора от перегрузки. В такой защите, как правило, нуждаются только генераторы постоянного тока.

 

При токе нагрузки генератора 26 - 30 А намагничивание сердечника током обмотки 10 возрастает настолько, что якорь 11 притягивается к сердечнику и контакты 12 размыкаются. Цепь обмотки возбуждения генератора замыкается только через резистор 21 сопротивлением 30 Ом, что приводит к уменьшению тока в обмотке возбуждения, магнитного потока полюсных сердечников,  уменьшаются напряжение и ток генератора. При силе тока меньше 26 А контакты ограничителя тока под действием пружины 8 снова замыкаются, шунтируя добавочный резистор 21, и напряжение генератора увеличивается. Для увеличения быстродействия реле ограничителя тока предусмотрена ускоряющая обмотка 9.

Реле обратного тока служит для автоматического включения генератора в электрическую сеть автомобиля, когда его напряжение больше напряжения аккумуляторной батареи и автоматического отключения генератора от сети при напряжении меньше напряжения аккумуляторной батареи Следовательно, реле обратного тока исключает разряд аккумуляторной батареи через генератор постоянного тока и защищает генератор от выхода из строя под действием разрядного тока батареи.

При напряжении генератора меньше 12,2 В контакты 7 реле обратного тока под действием пружины 3 разомкнуты и все потребители питаются от аккумуляторной батареи.

При напряжении генератора более 12,2 - 13,2 В сердечник реле обратного тока намагничивается током обмотки 5 настолько, что, преодолевая сопротивление пружины 3, притягивает якорь 6, замыкает контакты 7.  С  момента замыкания контактов реле обратного тока включает в сеть генератор. Когда напряжение генератора снова оказывается ниже напряжения аккумуляторной батареи, через контакты реле течет обратный (разрядный) ток, вследствие чего сердечник размагничивается (но обмотке 2 ток течет в обратном направлении от аккумуляторной батареи к генератору) и под действием пружины 3 контакты 7 реле размыкаются, отключая генератор от сети.

Для уменьшения влияния температуры окружающей, среды на регулируемые параметры в реле-регуляторе РР130 имеются устройства температурной компенсации (биметаллические пластины 4, 17, резистор температурной компенсации 23).

 

 

 

 

 

 Рис. 52. Электрическая схема реле - регулятора  РР130:

1, 19, 22, 24 - клеммы соответственно Б, М, Ш, Я; 2 -  последовательная обмотка РОТ; 3, 8, 18 - пружины якорей; 4, 17 - биметаллические пластины; 5, 10, 14 - намагничивающие обмотки сердечников соответственно РОТ, ОТ, PH;  6, 11, 14 -якоря; 7, 12, 13 - контакты; 9, 15 -ускоряющие обмотки; 20, 21, 23- резисторы соответственно на 80, 30, 13 Ом; 25 -  генератор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Аккумуляторная батарея

 

Аккумуляторная батарея преобразует химическую энергию в электрическую.

Аккумуляторная батарея на автомобиле питает потребители электрического тока при неработающем или работающем с малой частотой вращения коленчатого вала двигателе. На автомобилях применяют свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, обладающие небольшим внутренним сопротивлением и способные в течение нескольких секунд отдавать ток в несколько сот ампер, который необходим для пуска двигателя стартером.

Аккумуляторная батарея характеризуется емкостью, т.е. количеством электрической энергии, которую может отдать батарея при разряде от полностью заряженного состояния до предельно допустимого разряженного.

Емкость аккумуляторной батареи измеряется в ампер-часах и зависит от ее конструкции, числа пластин, их толщины, материала разделителей пластин и других факторов.

В эксплуатации емкость аккумуляторной батареи зависит от силы разрядного тока, температуры электролита, режима разряда (прерывистый или непрерывный), степени заряженности и изношенности батареи. Так, при увеличении разрядного тока и понижении температуры электролита емкость аккумуляторной батареи уменьшается.