4.1.10. Электрооборудование автомобиля

К электрооборудованию относятся источники и потребители тока. Электрооборудование делится на группы:

- источники тока (аккумулятор, генератор);

- электродвигатели (стартёр);

- система зажигания;

- приборы освещения (габаритная подсветка, ближний и дальний свет);

- приборы оповещения (указатели поворота направо и налево, указатели тормоза и указатели заднего хода);

- приборы регулирования (реле, релерегулятор).

Источники электрического тока.

Аккумулятор - это электрическая машина, преобразующая химическую энергию в электрическую энергию. Аккумуляторы бывают кислотные и щелочные. Наибольшее распространение получили кислотные аккумуляторы.

1 - положительная клемма; 2 - отрицательная клемма; 3 – крышка банки;

4 - банка аккумулятора; 5 - отрицательные пластины; 6 - сепаратор;

7 – положительная пластина.

Рис.

Аккумуляторная батарея состоит из шести банок, дающих напряжение по 2 В. Автомобилю требуется напряжение 12 В. Соединены банки последовательно, создавая общее напряжение аккумулятора 12 В (безопасно для человека). Аккумулятор дает постоянный ток.

Особенностью аккумулятора является не только способность отдавать электрический ток потребителю, но и способность накапливать в себе электроэнергию путём зарядки от внешнего источника.

Каждый аккумулятор характеризуется ёмкостью аккумулятора, которая выражается в ампер-часах. Разряжать аккумулятор более чем на 50% нельзя, так как процесс образования налёта сульфата на отрицательной пластине становится необратимым: аккумулятор оказывается засульфитированным и негодным к эксплуатации.

Электрогенератором называется электрическая машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую. Работа генератора основано на следующем свойстве электромагнитной индукции: при перемещении замкнутого проводника поперёк магнитного поля в проводнике возникает электрический ток.

Генератор состоит из двух основных частей: статора и ротора. Статор предназначен для создания электромагнитного поля. Ротор предназначен для перемещения замкнутых проводников поперёк электромагнитного поля, создаваемого статором. При перемещении замкнутых проводников внутри магнитно поля в этих замкнутых проводниках ротора образуется электрический ток. Ротор приводится в движение с помощью энергии из вне, с помощью работы двигателя внутреннего сгорания.

При работе двигателя автомобиля с помощью клино-ременной или цепной передачи, приводится во вращение ротор генератора. При небольших оборотах двигателя напряжение, вырабатываемого генератором тока, меньше необходимого. В этом случае всё питание электрооборудования автомобиля осуществляется от аккумулятора, При работе на средних и высоких оборотах двигателя напряжение, вырабатываемое генератором, становится достаточным (до 14 В) и в этом случае питание всех электропотребителей автомобиля начинает осуществляться от генератора. Одновременно начинается зарядка аккумулятора от генератора. Генератор при вращении ротора вырабатывает переменный ток, а электрооборудование автомобиля работает на постоянном токе, поэтому нужен выпрямитель электрического тока. Выпрямитель выполнен на базе трёх пар диодов, включенных по тапу моста. Переход питания электрооборудования от аккумулятора к генератору и наоборот осуществляется с помощью прибора называемого реле-регулятором.

Реле - это прибор, с помощью которого осуществляется выключение или включение подачи электрического тока в тот или иной потребитель тока.

Реле представляет собой металлический сердечник с обмоткой возбуждения. Над сердечником располагается якорь, удерживаемый в верхнем положении своей пружиной. Якорь имеет подвижный электроконтакт, а обмотка связана с не подвижным контактом.

При подаче электрического тока через клеммы В и С вокруг сердечника возникает электромагнитное поле, намагничивающее сердечник. Если напряжение подаваемое в обмотку возбуждения малое, то недостаточно намагниченный сердечник не в состоянии притянуть якорь. Контакты остаются разомкнутыми и питание электрическим током потребителя не происходит. Когда напряжение большое, намагниченный сердечник притягивает к себе якорь, и при этом замыкаются электроконтакты подвижный с неподвижным. Замыкается цепь питания потребителя электрического тока, и он вступает в работу.

Стартер предназначен для запуска двигателя автомобиля. Он состоит из трех основных частей: электродвигателя постоянного тока, втягивающего реле и приводной шестерни с обгонной муфтой.

Электродвигатели применяются с электромагнитным возбуждением или с возбуждением от постоянных магнитов. Последние более современные. Они компактнее, проще, потребляют меньший ток и имеют большую скорость вращения, но меньший крутящий момент. Поэтому в конструкцию таких стартеров дополнительно вводится редуктор для увеличения крутящего момента. Редуктор - планетарный, состоящий из трех шестерён, вращающихся вокруг центральной шестерни. Конструкция электродвигателя включает в себя ротор (вращающаяся часть) и статор (неподвижная часть). Питание к ротору подводится с помощью скользящих подпружиненых контактов - щеток. Ток, потребляемый стартером при работе, в пределах 100-200 ампер, а при запуске в морозы может достигать 400 - 500 ампер. Вот почему не рекомендуется держать стартер включенным более 10-15 секунд.

Втягивающее реле предназначено для подачи питания на электродвигатель и подвода приводной шестерни к венцу маховика. При повороте ключа зажигания в положение "Старт" на контакты реле подается питание. При этом замыкается цепь питания электродвигателя, а якорь реле через приводной рычаг вводит в зацепление шестерню с венцом маховика. В более современных стартерах втягивающее реле имеет, кроме основной обмотки, еще и удерживающую. Эта дополнительная обмотка предназначена для уменьшения потребляемого стартером тока, так как для удержания реле во включенном состоянии нужен гораздо меньший ток, чем для его пуска.

Обгонная муфта ("бендикс") предохраняет электродвигатель стартера от поломки после запуска двигателя. Как только частота вращения коленвала превысит частоту вращения стартера, обгонная муфта рассоединяет приводную шестерню и вал электродвигателя.

Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах бензиновых двигателей. Основными требованиями к системе зажигания являются:

1. Обеспечение искры в нужном цилиндре (находящемся в такте сжатия) в соответствии с порядком работы цилиндров.

2. Своевременность момента зажигания. Искра должна происходить в определенный момент (момент зажигания) в соответствии с оптимальным при текущих условиях работы двигателя углом опережения зажигания, который зависит, прежде всего, от оборотов двигателя и нагрузки на двигатель.

3. Достаточная энергия искры. Количество энергии, необходимой для надежного воспламенения рабочей смеси, зависит от состава, плотности и температуры рабочей смеси.

4. Общим условием для системы зажигания является ее надежность (обеспечение непрерывности искрообразования).

Любая система зажигания четко делиться на две части:

- низковольтную (первичную) цепь - включает первичную обмотку катушки зажигания и непосредственно связанные с ней цепи (прерывателя, коммутатора и других компонентов в зависимости от устройства конкретной системы).

- высоковольтную (вторичную) цепь - включает вторичную обмотку катушки зажигания, систему распределения высоковольтной энергии, высоковольтные провода, свечи.

Кратко принцип работы выглядит следующим образом - питание от бортовой сети подается на первичную обмотку катушки зажигания через механический прерыватель. Прерыватель связан с коленчатым валом, что обеспечивает замыкание и размыкание его контактов в нужный момент. При замыкании контактов начинается зарядка первичной обмотки катушки, при размыкании первичная обмотка разряжается, но во вторичной обмотке наводиться ток высокого напряжения, который, через распределитель, также связанный с коленчатым валом, поступает на нужную свечу.