Сурет 2. Генератордың электрлік схемасы (а) және түзеткіш блок (б):

1- генратордың статорлық орамы; 2- түзету диодтарының блогы; 3-аккумулятор батреясы; 4- тұтандыру кілті; 5- кернеу реттегіші; 6- генератордың щёткалық торабы; 7- қоздыру орамы

Кернеуді реттеудің бұл принципі вибрациялы реле немесе түйіспелі- транзисторлы және транзисторлы реттегіштермен жүзеге асырылады. Вибрациялы реле төменгі сенімділгінен және қызмет мерзімінің шектеулілігіне байланысты жиі қолданылмайды (қызмет мерзімі (200...250) мың км жүрістен кем болмайды), бірақ төменгі құны оларды әлі де болса қолдануға мәжбүрлейді.

Вибрациялы релелі кернеу реттегішінің жұмыс принципін түсіндіретін схеманы қарастырайық (сурет 3 а, б).

Генератордың G түзеткішінің оң және теріс шығуларының аралығында қоздыру орамынан ОВ және тізбектеп қосылған, реленің түйіспелерімен қысқа тұйықталған қосымша резистордан R_д құралған тізбек қосылған. Түйіспелер түйісу жағадайында ұстап тұру серіппемен 3 жүзеге асырылады. Вибрациялық

Сурет 3. Вибрациялы релелі кернеу реттегіші:

а- жалпы көрініс; б- электрлік схема; в- кернеуді реттеу үрдісінің графигі; 1- қосымша резистор; 2- реле түйіспелері; 3- серіппе; 4- электромагнит орамы; G- генератор; D_1-6 – диодтар блогы; U_г-генератор кернеуі; I_в-қоздыру тогының күші; t - уақыт

реленің электромагнитінің орамы 4 генератор шығуына жалғастырылған. Генератор якорінің кіші айналыс жиілігінде ток орамға ОВ генератордың оң шығуынан резисторға R_д соқпастан вибрациялық реленің түйіскен түйіспелер арқылы келеді. Якорьдың айналыс жиілігі артқан сайын генератор кернеуі,

вибрациялық реленің электромагнитінің орамындағы 4 ток күші және реле якорінің осы орамның өзекшесін тарту күші өседі, айтылған негізінде түйіспелер ажырайды.Түйіспе 2 ажырағаннан кейін ток генератордың қоздыру орамына тек қосымша резистор арқылы келеді де, қоздыру тогының күші мен генератор кернеуі төмендейді. Кернеудің төмендеуі электромагниттің реле якорін тартатын күшті кемітеді. Серіппе 3 якорьді бастапқы жағдайына қайтарады, сонымен резистор қысқа тұйықталады, яғни жұмыстан шығарылады.

Қоздыру тогының күші I_в өскенде генератор кернеуі U_г түйіспелер ажырағанша өседі (сурет 3, в). Сонымен қоздыру тогының күші үздіксіз өзгерісте болады. Бұған байланысты генератор кернеуі де кіші шекті өзгерісте болады, бірақ оның орташа шамасы талап етілетін деңгейде болады.

Қазіргі кезде автомобильдер заман талабына сай электр тұтынушыларымен жабдықталуына байланысты ток көздерінің, оның ішінде генератордың қуатын ұлғайту талабы қойылуда. Генератордың үлкен қуатында қоздыру тогының күші арқылы шығу кернеуін реттеу қиындау, себебі реле түйіспелері арқылы өтетін қоздыру тогыда үлкен шамада болуы тиіс.

Реттелетін қоздыру тогының шамасын кішірейту мақсатында кернеу реттегіштерін екісатылы реттеу схемасы бойынша жасайды. Кең тараған екісатылы реттегіштің РР-380 моделі (ВАЗ автомобильдерінде) құрамында реле, оның орамы РН температуралық компенсациялық резистор R_т, тұтандыру өшіргіші В_з арқылы генератордың G түзеткішінің оң шығуына жалғастырылған (сурет 4.).

Реленің түйіспелік тобы екі екі жұп түйіспелерден құралады. Бірінші топ РН1 (қалыпты түйіскен түйіспелер) түзеткіштің оң шығуын қоздыру орамының шығуымен Ш жалғастырады. Екінші топ РН2 (қалыпты ажыратылған түйіспелер) қоздыру орамын ОВ тұйықтай алады, яғни Ш шығуын "массамен" жалғастырады.Бірінші топтың РН1 түйіспелеріне параллель тізбекті жалғастырылған дроссельден (индуктивтік катушка) L және ток импульсінің екінші сатының РН2 түйіспелері арқылы өсуін тегістейтін, күюден сақтайтын тізбек жалғастырылған.

Схемада реттегіштің бастапқы жұмыс позициясы, яғни қозғалтқыштың иінді білігінің кіші айналыс жиілігінде жұмыс істегенде және онымен сыналы белдікті беріліспен жалғасқан көліктің электржабдығының генераторы көрсетілген. Бұл жағдайда генератордың қоздыру тогының күші түзеткіштен келетін кернеумен және қоздыру орамының кедергісімен анықталады.Айналыс жиілігі өскенде түзеткіштен реле орамына РН келетін кернеу өседі. РН орамымен туындатылатын электромагнитті күш өседі де РН1 түйіспесі ажырайды. Бұдан кейін ток генератордың ОВ қоздыру орамына вибрациялық реттегіштің кедергісінен 10…15 есе аз қосымша резистор R_д арқылы келеді. L дроссельдің кедергісі үлкен емес және ол қоздыру орамының ток күшіне әсерін тигізбейді.

Сурет 4. Екі сатылы (а) және аралас (б) кернеу реттегіштердің схемалары:

GВ- аккумулятор батареясы; G- генератор; ОВ-қоздыру орамы; В_з -тұтандыру өшіргіші; Ш- қоздыру орамының шығуы; L- дроссель; R_{д -} қосымша резистор; РН- реле орамы; РН1- қалыпты түйіскен түйіспелер тобы; РН - қалыпты ажыратылған түйіспелер тобы; R_т- температуралық компенсациялау резисторы; R1- резистор; VT1- күштік транзистор

Қоздыру орамына токтың резистор R_д арқылы келуі, оның шамасын төмендетеді,яғни қоздырудың электромагнитті ағынының төмендеуінен генератор кернеуі де азаяды. Кернеуді реттеудің бірінші сатысы реттеу диапазонын кішірейтеді және токтың түйіспелер арқылы келуін кішірейтеді.

Бірінші сатының жұмысы әдеттегі вибрациялы реле реттегіштің жұмысына ұқсас.Бірінші сатының жұмысының ерекшелігі L дросселі мен R_д қосымша резистордың тізбегі максималды айналыс жиілігінің жартысына тең айналыс жиілігінде генератор кернеуінің реттелуі тоқтатылатындай, яғни бірінші топтың РН1 түйіспелері түйісулерін тоқтатып, түйіспеген күйінде қалатындай қабылданған. Бұл жағадайда қоздыру тогының күші (1,2…1,3)А- ден аспайды. Генератор якорінің айналыс жиілігінің одан ары артуы , генератордың кернеуінің қоздыру орамын тұйықтайтын түйіспелердің түйісуіне дейін ұлғаюын туындатады. Қоздыру орамында ток нольге дейін төмендеп, ал онымен бірге генератордың кернеуі де төмендейді. Айтылған жағдайда РН2 түйіспелері ажырап қоздыру тогының күші мен генератор кернеуі өседі. Бұл үрдіс жеткілікті жиілікпен қайталанады.

Қоздыру тогының күші мен реттегіштің қызмет мерзіміе ұзарту мақсатында, аралас реттегіштер түрі жасалған (сурет 4,б). Оларда қоздыру тогы орамға бірнеше тізбектер бойынша арнайы күштік транзистор және резистор арқылы өтеді. Тұтандыру құлпын қосқаннан кейін ток ОВ қоздыру орамына VТ1 күштік транзисторының эмиттерлік-коллекторлық өтуі арқылы келіп, одан ары "массаға" беріледі.Транзистор тізбек базасы бойынша орамы түзеткіштің оң шығуына қосылған РН релесінің түйіспелерімен басқарылады.VТ1 транзисторының эмиттерлік-коллекторлық өтуінің кедергісі аса үлкен болмағандықтан, қоздыру тогы негізінен қоздыру орамының кедергісіне тәуелді болады.

Түйіспелі транзисторлық реттегіштің артықшылығы реле түйіспелері мәндері үлкен болмайтын басқару токтарын коммутациялайды. Сонымен түйіспелер күймейді және қажалмацды. Реттегіштің кемшілігі барлық релелі реттегіштер сияқты якорьдің қайтару серіппесін кезеңді тексеріп, реттеудің қажеттілігі болып табылады.

Электронды кернеу реттегіштері сенімді және пайдалануда қарапайым (сурет 5,а). Бұндай реттегіштердің электрлік схемалары салыстырмалы күрделі болғандықтан, оларды меңгеру үшін арнайы электроникадан дайындық керек. Реттегіштің жұмысының негізгі үрдісін түсіндіретін, оның қарапайым схемасын қарастырайық (сурет 5,б).

Аралас реттегіштегі сияқты генератордың қоздыру орамы VТ1 күштік транзистордың эмиттерлік-коллекторлық өтуінің тізбегіне жалғастырылған. Бұл транзисторларды басқару тізбек базасында сезімтал элемент фукциясын орындайтын стабилизациялайтын диод VD (стабилитрон) орнатылған VТ2 транзисторымен жүзеге асырылады. VТ2 ранзисторының базасының потенциалы R1,R2 резисторларындағы кернеу бөлгішінен құралған беру элементімен анықталады.

Генератор кернеуі реттелетін шамадан кіші болғанда VD стабилитроны жабық және VТ2 транзисторын жабық күйде ұстайды. VТ1 транзисторы ашық және оның эмиттерлік-коллекторлық өтуі арқылы ток генератордың қозу орамына беріледі. Генератор кернеуі реттелетін шамадан жоғарылағандаVD стабилитроны өтіліп, VТ1 транзисторын ашады. R2 резисторында бөлінген кернеу VТ1 транзисторы базасына өтіп оны жабады. Бұл токтың орамға VТ1 транзисторының эмиттерлік-коллекторлық өтуі арқылы өтпей, қосымша кедергі R_д арқылы өткендіктен қоздыру тогының күшінің кішірейтуін туындатады. Генератордың кернеуінің кішірейуі VD стабилитронының және VТ2 транзисторының бекітілуін туындатады. Одан ары үрдіс циклды қайталанады.

Электронды реттегіштердің барлық оң сапаларына қарамастан, олар жеткілікті күрделі, қымбат және автомекеме жағдайында пайдалануда реттелетін кернеуді өзгертуге мүмкіндік жасамайды.

Аккумулятор батареясы тұтынушыларды іске қосылмаған қозғалтқышта немесе кіші айналыс жилігінде жұмыс істеп тұрған қозғалтқышта, яғни генератор кернеуі реттелетін шамаға жетпегенде электр энергиясымен қамтамасыздандырады.

Сурет 5. Генератор кернеуінің транзисторлық реттегіші:

а- жалпы көрініс; б-электрлік схема; G- генератор; R_д- қосымша резистор; ОВ- қоздыру орамы; VТ1- күштік транзистор; R1-R3 резисторлар; VТ2- басқару транзисторы; VD- стабилизация диоды.

Аккумулятор қозғалтқышты іске қосқанда едәуір энергия беруі қажет болғандықтан, көліктерде негізінен қорғасынды қышқылды аккумулятор батареялары қолданылады. Оларда ішкі кедергілері аз болады және қысқа уақыт аралығында (бірнеше секунд) стартерге бірнеше ампер ток күшін бере алады.

Қозғалтқышты іске қосқанда аккумулятор батареясы стартердің жұмысы үшін кернеуі минималды мәнінен (мысалы 12 В-ті көлік электржабдығы үшін (6…8)В -тан) түспейтін жеткілікті ток беруі тиіс.

Аккумулятор батареясының қуаты стартер қуатына сәйкес болуы тиіс.

Стартерлік қышқылды аккумулятор батареясы кернеуі 2В болатын, тізбекті жалғанған аккумуляторлардан жинақталады. Карбюраторлы қозғалтқышты көліктерде алты аккумуляторлардан құралған, кернеуі 12В-тан аспайтын батарея қолданылады. Дизельді қозғалтқышта стартері қуатты болғандықтан кернеу 24В болуы тиіс.Бұнда 12 аккумуляторлардан құралган батарея немесе тізбекті жалғанған 12 В-ті екі аккумулятор батареясы қолданылады.

Стартерлік қышқылды аккумулятор батареясы химиялық ток көзі болып табылады. Онда екі реагенттің химиялық реакциясының энергиясын электр энергиясына айналдырады. Реагенттер ретінде қалпына келтіру функциясын орындайтын қорғасын және тотықтандырғыш ретінде қорғасынның қос тотығы PbO₂ қолданылады. Реакция қышқылды ортада- электролитте жүреді. Электролит ретінде (28…35)% концентрацияда күкірт қышқылының H₂SO₄ сулы ертіндісі пайдаланылады.

Ток пайда болатын химиялық реакция келесі түрде болады:

PbO₂ +Pb + H₂SO₄ 2PbSO₄ + 2 H₂O

Бұл теңдеуден аккумулятор разрядталғанда күкірт қышқылы жіктеліп, су пайда болады және екі электродта да қорғасынның сульфаты PbSO₄пайда болады. Зарядтағанда кері үрдіс жүріп, қорғасын сульфаты жіктеліп одан шыққан күкірт сумен қышқылды түзіп, қорғасынның қос тотығы қалпына келеді.

Стартерлік қышқылды аккумуляторлар бірнеше рет пайдаланылады, яғни ол разрядталғанда сыртқы ток көзімен кері бағытта қайта зарядталады.

Сыртқы энергия көзі 220В стандартты (тұрмыстық) электр желісінен ток алатын зарядтық құрылым бола алады.Зарядты құрылымда желілік кернеу электрлік трансформатор көмегімен аккумулятор батареясының зарядтайтын тогын қамтамасыздандыратын кернеуге дейін төмендетіліп, жартылай өткізгішті (диодты) автомобиль генераторының түзеткішіне ұқсас түзеткішпен түзетіледі.

Аккумулятор батареясының маңызды сипаттамасы, оның сыйымдылығы болады. Разрядтық сыйымдылық- аккумулятордың сыртқы тізбекке тұтынушыға белгілі уақытта, разрядталуда бастапқы кернеуден соңғы кернеуге дейін бере алатын максималды электр мөлшері. Разрядтық сыйымдылық С_р разрядтың ток күшінің разряд уақытының көбейтіндісімен анықталады, яғни С_р=I_р·t_р. Разрядтау уақытын 20 сағ. шамасында белгілейді және ток күші С_р сандық мәнінің 5%- ын құрайды деп қабылдайды.

Зарядтың (разрядтың) өлшем бірлігі ретінде кулон ( 1 Кл =1А· 1с ) бірақ тәжірибеде Ампер-сағ. (1А· сағ. =3600 Кл ) қолданылады.

Аккумуляторлық батарея сыйымдылығы негізінен реакцияға қатысатын заттардың және электролиттің мөлшеріне (массасына) байланысты болады. Бірақ реагенттердің массасының едәуір өсуі тиімсіз, себебі сыйымдылықтың төмендеуін туындататын реагенттің активті массасын электролитпен жанасуын изоляциялайтын реагент бетінде қорғасынның сульфаты пайда болады. Сонымен қатар сыйымдылық, разряд тогының өсуінде және температураның төмендеуінде, кемиді.

Аккумулятор батареясын сыйымдылықтың 10%-ын құрайтын токпен зарядтайды. Мысалы сыйымдылығы 65 А· сағ. аккумулятор батареясын 6,5 А токпен зарядтайды. Аккумулятор батареясында оң 1 және теріс 3 электродтары болады, олар қышқылға тұрақты, кеуек, изоляциялық материалда (ағаш,немесе кеуек пластмасса) жасалатын сеператорлармен 2 бөлінеді (сурет6,а).

Қазіргі аккумуляторларда мипордан жасалған қалыңдығы (1,1…1,9) мм сепе раторлар қолданылады. Поровинилден жасалған сеператорлы аккумуляторлар өздерін жақсы жағынан көрсетті, олар төменгі температураларда батарея қуатын (10…15) %-ға көтеруге мүмкіндік жасайды.

Электродтар блоктарын сеператорлармен жыйынтықта моноблоктың 12 ұяларында орнатады. Әр ұя, тығындарға 10 және электродтардың түйіспелік шығуына арналған тесіктері бар, қақпақтармен жабылады.

Электродтар блогын аккумулятор батареяларының моноблоктарына орнатқаннан кейін, жоғарғы жағына сақтандыру қалқанын 4 орнатады. Әр ұя қақапақтарын арнайы битумдық мастикамен герметизациялайды (құяды). Электродтар 1 және 3 ұялары активті массалармен толтырылған тор құрылымды болады.Торларды қаттылығын жоғарылату мақсатында аздаған мөлшерде (13…15) % сурьма қосылған қорғасынан жасайды. Активті масса ұнтақталған суриктен және күкірт қышқылымен қанықтырылған қорғасын глетінен құралады. Оң пластиналарда сурик (қызылдау түсті) көп,теріс пластиналарда қорғасын глеті (сұр түсті) көп болады.

Пластиналар аккумуляторды дайындау үрдісінде қалыпталынады, яғни бірнеше заряд-разряд циклынан өтеді. Әр топтың пластиналарының шығулары жалпы жалғастырмаға - көпірге 6, оның үстіне орнатылған штырьге (борнге) дәнекерленеді.Пластина топтарының (жартыблоктардың) әртүрлі полярлі штырьлері өзара жалғастырмалармен аккумуляторлар батареяға тізбекті жалғанатындай жалғастырылады. Жалғастырмалар орнатылғаннан кейін, аккумуляторлардың бос шеткі штырлары сыртқы тізбектің өткізгіштері жалғастырылатын ұштықтармен жабдықталады. Тұрыққа орнатқанда пластина блоктарын түптегі шығыңқы бөліктерге 13 тірейді. Нәтижесінде пластиналар блогы астында кеңістік пайда болады да, онда шлак (пластиналардан біртіндеп түскен активті масса) жинақталады, ол бұл бөлшектермен әртүрлі аттас электродтардың қысқаша тұйықталуын, яғни аккумулятордың уақытынан ерте істен шығуын болдырмайды.

Аккумулятор батареясының тұрығы (моноблоктары) эбониттен, термопласттан, полипропиленнен.немесе полистиролдан дайындалады. Бұндай материалдардың көмегімен жылуға-, аязға-, қышқылға тұрақтылық, сонымен қатар автомобильдерде аккумулятор батареясы тұрақты вибрацияда істейтіндіктен жоғарғы жеткілікті механикалық беріктік қамтамасыздандырылады. Жұмыс жағдайына салыстырмалы 45⁰ еңкіштікте батареядан электролит төгілмеуі тиіс. Аккумулятордағы электролит деңгейі сақтандыру қалқанынан (10…15) мм биік жағдайда болуы тиіс.

Жаңа моноблок құрылымдарын пластмассалардан жасауда жеке аккумуляторлардың элементаралық қосуды қоршаудағы тесіктер арқылы жүзеге асырылады.

Көтеген кемшіліктер (оң электродтардың торларының жедел қоррозияға ұшырауы, электролит деңгейінің төмендеуі) торларды дайындауда қорғасын құймасының болуынан пайда болады. Бұл жиі электролиттің деңгейін тексеру, дистиллирленген су құю және аккумулятор батареясын сыртқы энергия көзінен зарядтаудың қажеттіліктерін туындатады. Жасалып жатқан қызмет көрсетілмейтін аккумулятор батареяларының (сурет 6,б,в) тор материалының құрамына теріс электродтар үшін қорғасынды- кальцилі-қалайылы құйма , ал оң таңбалы электродтар үшін құрамында аз шамадағы сурьма мен кадмиі бар құйма қолданылады. Бұл жағдайда электролиттегі су электролизі, сонымен қатар газ бөлінуі төмендейді. Қызмет көрсетілмейтін аккумуляторлардың әдеттегі аккумуляторлардан қызмет мерзімі ұзақ, олар терең разрядталудан қорықпайды, жақсы іске қосу қасиеттері (яғни өзгермейтін ток күшінде жоғарғы кернеуі), кіші өзіндік заряды, жақсартылған зарядтау сипаттамалары; теріс таңбалы электродтар