Введение

Если посмотреть в целом на развитие автопрома за последние десятилетия, то можно обнаружить, что удельный вес электрооборудования в автомобилях и тракторах неуклонно увеличивается, а само автотракторное электрооборудование (АТЭО) растет не только количественно, но и качественно совершенствуется со все большим и большим применением последних достижений электроники и компьютерной техники. АТЭО становится всё более «умным», вытесняет использованные ранее механические узлы и регуляторы, контактные коммутаторы и механические трансмиссии. Им на смену приходят электромеханические и чисто электрические устройства,

В связи с тем, что место механических приводов занимают

200 м, то в настоящее времяАона увеличилась на порядок и содержит около 2000иконтактных разъемов [2, с. 12]. Считается, что их число каждые десять лет удваивается.

электрические, в АТЭО появляются новые провода, длина же электропроводки автомобиля неуклонно растет. Так, если

электросеть легковогобавтомобиля в 1960 г. составляла всего

Традиционная с стема проводки АТЭО уже не справляется с требованиямиСвремени. Её главные недостатки: металлоемкость (большой расход меди), много коммутаторов, большой вес проводов и их общая протяженность. Выход из такой ситуации один – переход на мультиплексную систему проводки, где вместо проводов мультиплексные шины, выполняющие функции силовых и информационных магистралей, соединяющих элементы АТЭО в единую локальную сеть многопроцессорного бортового компьютера. Автомобиль медленно, но верно эволюционирует в сторону компьютера на колесах, в ступицах которых установлена электрическая машина, работающая в режиме двигателя и генератора под управлением этого компьютера.

Исходя из такой тенденции развития АТЭО, необходимо заново пересмотреть методики преподавания учебных дисциплин по электрооборудованию автомобилей и тракторов, что и является целью настоящего учебногопособия.

3

1.СИСТЕМА ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ

ИТРАКТОРОВ

4

Упрощенная классическая схема электроснабжения АТЭО показана на рис. 1.1. В данной сети используется постоянный ток с напряжением 12 или 24 В. В традиционной однопроводной системе проводки вторым проводом является электропроводящий корпус автомобиля (масса). К массе автомобиля подключаются отрицательные выводы электроцепи. Источниками электрической энергии здесь являются аккумуляторная батарея (АКБ) 2 и генератор 3 (см. рис. 1.1), которые включены параллельно друг к другу. При неработающем двигателе внутреннего сгорания (ДВС) сеть питается только от АКБ. При работе ДВС основным источником электропитания является генератор.

При включении ключа зажигания электропитание от АКБ напряжением Uб подается на электрический стартер 1 и по его обмоткам начинает течь разрядный ток Iбр батареи. Стартер включается и раскручивает коленчатый вал ДВС до пусковой частоты. При неработающем ДВС напряжение на выходе

привод от коленчатого вала. При Иэтом начинает расти напряжение на выходе генератора UГ. Пока напряжение UГ < Uб,

генератора UГ = 0 и ток в цепи нагрузки Iн = Iбр.

После запуска ДВС начинает работать генератор, имеющий

вращения вала ДВС. Чем она больше, тем быстрее будет вращаться ротор генератора, имеющий привод от вала ДВС, а следовательно, и напряжение на выходе генератора будет больше, поскольку [9, с. 14]

витков статора генератора; m амплитуда магнитного потока от ротора генератора, Вб.

Напряжение в сети АТЭО не должно превышать заданного значения (12 или 24 В), иначе потребители электрической энергии могут перегореть. Поэтому любой автомобильный генератор имеет специальное устройство – регулятор напряжения

5

4 (см. рис. 1.1), который регулирует напряжение в сети в заданных пределах.

В бензиновых двигателях одним из потребителей электроэнергии является система зажигания. Она состоит из следующих основных элементов (см. рис. 1.1):

1)свечи зажигания 5;

2)распределитель 6;

3)прерыватель 7;

4)катушка зажигания 8.

Для получения электрического разряда между электродами свечи зажигания необходимо подать на них высокое напряжение порядка 10…30 кВ. Только при таких напряжениях может быть получена искра, мощность которой будет достаточной для

поджигания топливно-воздушной смеси в цилиндрах. Но в сети АТЭО напряжение только 12 В (или 24)И. Для увеличения этого напряжения более чем в тысячу раз используется катушка зажигания 8. Она имеет две обмоткиД. В цепи первичной обмотки имеется прерыватель 7, который периодически замыкает и размыкает эту цепь. При замкнутом состоянии контактов в первичной обмотке накапливается магнитная энергия, а при их размыкании накопленная магнитная энергия мгновенно превращается в электрическую, создавая в первичной обмотке

момент в нужное место (на электроды нужной свечи зажигания) данного высокого напряжения.

Другие потребители электроэнергии АТЭО будут рассмотрены отдельно. По данной теме имеется фильм.

https://www.youtube.com/watch?v=T6_8o2iTK1k

Контрольные вопросы и задания:

1.Назовите основные функции системы электроснабжения

АТЭО.

2.Какие источники электрической энергии имеет эта система?

3.Какие системы АТЭО являются потребителями электрической энергии?

4.Укажите на схеме системы электроснабжения (см. рис.1.1) источники электрической энергии и ее потребители.

6

5.С чем связана необходимость использования двух источников электрической энергии в системе АТЭО традиционных автомобилей?

6.В чем коренное отличие автомобильных генераторов от генераторов, вырабатывающих электрическую энергию на электростанциях?

7.Как зависит напряжение на выходе генератора от частоты вращения ротора?

8.Напишите формулу для определения величины напряжения на выходе генератора и укажите, какая из величин, входящих в эту формулу, может быть использована с целью регулирования этого напряжения.

9.С чем связана необходимость использования регулятора напряжения?

10.Проследите по схеме системыИэлектроснабжения движение токов в цепях электростартера, АКБ, генератора и нагрузки при разных соотношенияхДмежду напряжениями на выходе генератора и АКБ.

11.Из каких основныхАэлементов состоит система зажигания и какую функцию она выполняет?

12.Объясните принципбдействия катушки зажигания.электричества. Теперьипреобразователи химической энергии в

электрическуюСназывают гальваническими элементами в честь их первооткрывателя Л. Гальвани1.

В отличие от них электрические аккумуляторы способны совершать и обратное преобразование – превращать электрическую энергию в химическую.

Свинцово-кислотный аккумулятор изобретен в 1859 г.

французским физиком Гастоном Планте2. Это наиболее распространенный на сегодняшний день тип аккумуляторов, из которых собираются АКБ для традиционных автомобилей.

Широкое применение этих аккумуляторов обусловлено их дешевизной, надежностью в работе и хорошими показателями. Они

1 Луиджи Гальвани (итал. Luigi Galvani, 1737 – 1798) – итальянский врач, анатом, физиолог и физик, один из основателей электрофизиологии и учения об электричестве, первым обнаружил возникновение разности потенциалов при контакте разных видов металла и электролита.

2 Раймон Луи Гастон Планте (1834 – 1889) – французский физик.

7

обладают высоким и стабильным напряжением, мало меняющимся с температурой и токами нагрузки. Ресурс свинцовых аккумуляторов составляет несколько сотен зарядно-разрядных циклов.

Устройство всех свинцовых аккумуляторов одинаково и основано на принципе баночной конструкции. Электродный блок такого аккумулятора состоит из двух полублоков. Один полублок представлен набором положительных пластин (электродов), а другой – отрицательных электродов. Полублоки вставляются друг в друга так (рис. 1.2), что соседние пластины имеют разную полярность.

котором крепится порбстый материал (для отрицательных

пластин этоСгубчатыйисв нец Pb с диаметром пор 5…10 мкм, а для положительных электродов – губка двуокиси свинца PbО2 с диаметром пор 1…5 мкм). Каждая пластина находится в карманном сепараторе. Назначение сепараторов состоит в предотвращении соприкосновения разнополярных электродов. Сепараторы способствуют также доступу жидкого электролита по всем участкам электродов.

Электродный блок погружается в банку с раствором серной кислоты H2SO4 + H2O, который в свинцовом аккумуляторе является электролитом. Отрицательный вывод аккумулятора соединен со всеми отрицательными электродами, а вывод «+» – со всеми положительными [1, с. 15].

Контрольные вопросы и задания:

1. Что такое химические источники тока?

8