электротехника дом. зад

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования “Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого”

Политехнический институт Кафедра “Автомобильный транспорт”

В. М. НИКИТИН

ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ И ТРАНСПОРТНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

Методические указания, контрольная работа и лабораторные работы для студентов заочного обучения по направлению

190600.62 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов

Великий Новгород

2014

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Современные автомобили снабжены хорошо развитой системой электрооборудования. Электрическая энергия используется для пуска двигателей, зажигания рабочей смеси, освещения, приборов сигнализации, контрольноизмерительных и разнообразных вспомогательных приборов.

Основными направлениями дальнейшего развития электрооборудования автомобилей являются расширение использования полупроводниковых приборов, повышение мощности генераторов в связи с увеличением количества потребителей электроэнергии, создание электронных систем для автоматизации управления автомобилем. При совершенствовании конструкции приборов электрооборудования особое внимание уделяется повышению их надежности и долговечности, а также упрощению технического обслуживания и ремонта.

Инженер-механик автомобильной специальности должен хорошо разбираться в вопросах применения электроэнергии на автомобилях, знать принцип действия и конструкцию приборов электрооборудования различных типов, способы устранения неисправностей и техническое обслуживание электрооборудования автомобилей. От правильной эксплуатации приборов электрооборудования во многом зависит надежность работы автомобиля. Достаточно сказать, что до 20 % всех отказов и неисправностей, возникающих при эксплуатации автомобилей, падает на систему электрооборудования.

Курс «Электроника и электрооборудование транспортных и транспортнотехнологических машин и оборудования» базируется на знании физики, химии, электротехники, механики.

В отличие от аналогичного раздела предшествующего курса «Устройство автомобиля» он предусматривает изучение теории, расчета, конструктивных особенностей и ознакомление с методами испытаний и с правилами технического обслуживания электрооборудования автомобилей.

Программа курса делится на следующие семь разделов:

1.Введение.

2.Аккумуляторные батареи.

3.Генераторы.

4.Системы зажигания.

5.Стартеры.

6.Освещение, сигнализация и вспомогательное оборудование.

По курсу «Электроника и электрооборудование транспортных и транспортнотехнологических машин и оборудования» выполняется одна контрольная работа и отрабатываются лабораторно-практические занятия.

Студент должен уметь показать знание устройства приборов и стендов, с помощью которых проводились испытания приборов автомобильного электрооборудования.

При сдаче экзамена по курсу студент представляет зачтенную контрольную работу. При изучении курса можно пользоваться следующими учебниками и учебными

пособиями, представленными в списке литературы.

Занимаясь изучением специального курса «Электрооборудование автомобиля», настоятельно рекомендуется в каждом разделе возвращаться к описанию электрооборудования, изложенному в курсе «Устройство автомобиля», а при подготовке к экзамену необходимо ответить на все вопросы для самопроверки, помещенные в методических указаниях.

ВВЕДЕНИЕ

При изучении вводной части курса необходимо представить себе, для каких целей используется электроэнергия на автомобиле.

Особое внимание следует обратить на изучение типовой и составление расчетной схемы электрооборудования, на преимущества и недостатки однопроводной схемы. Наконец, нужно хорошо усвоить требования, которые предъявляются к электрооборудования современных автомобилей.

Литература: Л-1, Л-2, Л-3.

Вопросы для самопроверки.

1.Для каких целей применяется электрическая энергия на автомобилях?

2.Каковы основные тенденции развития автомобильного электрооборудования?

3.Какова роль советских ученых и производственников в деле совершенствования электрооборудования автомобилей?

4.На какие основные группы может быть подразделено электрооборудование автомобилей?

5.Перечислите основные потребители энергии на автомобиле.

6.Составьте принципиальную схему электрооборудования.

7.Каковы преимущества и недостатки однопроводной схемы?

8.Исходя из каких соображений выбирают напряжение системы электрооборудования?

9.Перечислите основные требования, предъявляемые к автомобильному электрооборудованию.

10.Какой полюс предпочтительнее соединить с массой – отрицательный или положительный?

1 Аккумуляторные батареи

При изучении этого раздела необходимо уяснить, какие химические процессы происходят при заряде и разряде свинцового аккумулятора, усвоить формулу э.д.с. покоя аккумулятора, разобраться в том, как протекают характеристики его заряда и разряда, уяснить зависимость разрядных характеристик от величины разрядного тока и температуры электролита.

После этого нужно перейти к конструктивным особенностям современных необслуживаемых стартерных аккумуляторных батарей, обратив внимание на их маркировку и технические требования, предъявляемые к стартерным батареям.

В завершение необходимо запомнить основные правила эксплуатации стартерных аккумуляторных батарей, разобраться в том, как приготовляется электролит и какую его плотность нужно поддерживать в батарее, ознакомиться с приборами для проверки состояния батарей, изучить способы устранения наиболее характерных неисправностей, обратив внимание на технику безопасности при работах с аккумуляторными батареями.

Литература: Л-1, Л-2, Л-3.

Вопросы для самопроверки

11.Для чего служит аккумуляторная батарея на автомобиле?

12.Из каких веществ состоит активная масса положительных и отрицательных пластин свинцового аккумулятора?

13.Какие химические процессы происходят при разрядке и зарядке свинцового аккумулятора?

14.Что называется э.д.с. покоя свинцового аккумулятора? Напишите эмпирическую формулу для ее определения.

15.Начертите характеристики разряда и заряда свинцового аккумулятора. Почему в конце заряда наблюдается значительное повышение э.д.с. и напряжения?

16.Что называется емкостью аккумуляторной батареи? При каких условиях она определяется и от каких факторов зависит?

17.Из каких основных частей состоит стартерная свинцовая аккумуляторная батарея?

18.Как маркируются стартерные свинцовые батареи отечественного производства?

19.Какой должна быть плотность электролита в батарее в зависимости от климатических условий?

20.Перечислите основные нормы, установленные для стартерных аккумуляторных батарей.

21.С помощью каких приборов осуществляется проверка состояния аккумуляторных батарей при их эксплуатации?

22.В каких случаях следует доливать в аккумуляторы дистиллированную воду, а в каких электролит?

23.Перечислите наиболее характерные неисправности свинцовых аккумуляторных батарей, назовите способы их устранения.

24.Какие методы заряда аккумуляторных батарей вы знаете? Какое оборудование применяется для заряда?

25.Какие меры предосторожности нужно принимать при работах с аккумуляторными батареями?

2Генераторы

Вэтот раздел входит изучение особенности конструкции автомобильных генераторов переменного тока.

При изучении генераторов переменного тока, нужно прежде всего усвоить, какие преимущества дает их применение на автомобилях и автобусах, а затем ознакомиться с конструкцией и принципом действия генераторов и выпрямителей различных типов. Следует также уделять внимание способам автоматического регулирования напряжения; ознакомиться, в частности, с работой контактно-транзисторных реле-регуляторов, и бесконтактных.

Важное значение имеет ознакомление с основами эксплуатации автомобильных генераторов: характерными неисправностями, методами проверки технического состояния генераторов и реле-регуляторов, а также полупроводниковых приборов.

Литература: Л-1, Л-2, Л-3.

Вопросы для самопроверки

26.Каково назначение генератора на автомобиле?

27.Устройство генератора переменного тока.

28.Перечислите основные требования, предъявляемые к генераторам.

29.Почему необходимо применять автоматическое регулирование работы генераторов?

30.Каков принцип действия вибрационного регулятора напряжения?

31.Начертите схему регулятора напряжения. Объясните, как он работает.

32.Какими способами достигается улучшение характеристик вибрационного регулятора?

33.Какие способы температурной компенсации применяются в реле-регуляторе?

34.Благодаря каким преимуществам генераторы переменного тока получили широкое применение на автомобилях?

35.Проследите по схеме пути тока в контактно-транзисторном реле-регуляторе РР362.

36.Для чего необходимо реле защиты в реле-регуляторе РР362?

37.Перечислите наиболее характерные неисправности генераторов, их причины и способы устранения.

38.Назовите основные неисправности реле-регуляторов и способы их устранения.

39.В чем заключаются основные операции технического обслуживания генераторов и реле-регуляторов?

40.Опишите методы проверки технического состояния генераторов.

3 Системы зажигания

Приступая к изучению этого раздела курса, нужно прежде всего вспомнить все существующие способы зажигания рабочей смеси в цилиндрах двигателя из курса «Устройство автомобиля». Затем следует уяснить процесс возникновения искрового разряда в газовой среде и причины, которые влияют на величину пробивного напряжения.

На работу карбюраторного двигателя большое влияние оказывает момент зажигания рабочей смеси. Поэтому надо обстоятельно разобраться, для чего приходится изменять угол опережения зажигания на различных режимах работы двигателя и какими способами это достигается.

Необходимо твердо знать конструкцию свечей зажигания, условия их работы на двигателе, требования к материалу изоляторов, иметь понятие о тепловой характеристике свечей зажигания, помнить их маркировку и основные правила эксплуатации.

Переходя к изучению батарейного зажигания, следует прежде всего составить себе отчетливое представление о принципе его действия, а затем проработать теорию батарейного зажигания. Так как развитие автомобильных двигателей идет в направлении неуклонного повышения частоты вращения коленчатого вала, особое внимание нужно обратить на методы улучшения характеристик батарейного зажигания.

В последние годы на автомобильных двигателях все большее распространение получают полупроводниковые системы зажигания, вторичное напряжение которых мало зависит от скорости вращения коленчатого вала двигателя. Поэтому студент должен ознакомиться с принципом действия и с перспективами развития бесконтактнотранзисторных систем зажигания.

Большое практическое значение имеет знание основных приборов зажигания: прерывателя-распределителя и катушки зажигания. Поэтому нужно детально ознакомиться с их конструкцией.

Изучение этого раздела можно будет считать законченным лишь после того, как студент получит твердые знания по основам эксплуатации системы электрического зажигания (правила ухода, способы устранения характерных неисправностей, методы проверки технического состояния, порядок установки зажигания на двигателе).

Литература: Л-1, Л-2, Л-3.

Вопросы для самопроверки

41.Какие способы зажигания смеси в цилиндрах двигателя вам известны?

42.Что называется пробивным напряжением? Какие факторы влияют на его величину?

43.Почему воспламенение рабочей смеси должно происходить раньше, чем поршень дойдет до в.м.т.? Что называется углом опережения зажигания?

44.Назовите основные детали свечи зажигания. Из каких материалов изготовляются изоляторы свечей?

45.Как маркируются свечи отечественного производства?

46.Что такое тепловая характеристика свечи? Что произойдет, если «горячую» свечу установить на форсированный двигатель?

47.Начертите схему и объясните принцип работы батарейного зажигания.

48.Выведите формулу для величины тока разрыва Ip первичной цепи.

49.Выведите формулу для максимальной величины вторичного напряжения U2max.

50.В чем заключается принципиальный недостаток батарейного зажигания?

51.Начертите характеристику батарейного зажигания. Назовите способы ее улучшения.

52.Чем вызвана необходимость применения полупроводниковых систем зажигания?

53.Начертите принципиальную схему и опишите порядок работы контактнотранзисторной системы зажигания.

54.В чем основное отличие бесконтактно-транзисторной системы зажигания от контактно-транзисторной?

55.Опишите устройство катушки зажигания. Каковы преимущества маслонаполненной катушки?

56.Назовите основные узлы и детали прерывателя-распределителя.

57.Для чего служит и как устроен конденсатор?

58.Как устроен и работает центробежный регулятор опережения зажигания?

59.Для чего служит вакуумный регулятор опережения зажигания? Как он работает?

60.Почему необходимо изменять угол опережения зажигания при изменении нагрузки двигателя?

61.Назовите основные неисправности свечей, катушки зажигания, прерывателяраспределителя? Каковы способы их устранения?

62.Как производится испытание приборов зажигания?

63.Для чего необходима установка момента зажигания на двигателе? Как она выполняется?

4 Стартеры

Изучение раздела следует начать с электрических характеристик стартера. Нужно подробно разобраться в том, как производится расчет характеристик, по каким уравнениям определяются максимальная мощность и момент стартера, какие факторы оказывают влияние на их величину.

Изучив электрические характеристики, нужно уяснить, на основании каких исходных данных производится выбор мощности и передаточного отношения стартера, обратив особое внимание на пуск дизелей.

После этого можно начать ознакомление с классификацией стартеров по типу сцепляющего механизма и по способу управления.

При этом нужно твердо запомнить требования, которым должен удовлетворять сцепляющий механизм. По электрическим схемам стартеров отечественного производства следует хорошо разобраться в том, как происходит включение стартера с дистанционным управлением. Должное внимание необходимо уделить также ознакомлению с конструкцией стартеров.

Литература: Л-1, Л-2, Л-3.

Вопросы для самопроверки

64.Что представляет собой автомобильный стартер?

65.Какими особенностями характеризуется режим работы стартера?

66.Начертите характеристики электродвигателя стартера. Перечислите, от каких факторов зависит максимальная мощность и момент стартера.

67.По какой формуле определяется необходимая мощность стартера?

68.Почему стартеры дизельных двигателей рассчитаны на напряжение 24 В?

69.С помощью каких дополнительных приспособлений достигается облегчение пуска дизелей?

70.Каким требованиям должен удовлетворять сцепляющий механизм стартера?

71.На какие группы можно подразделить стартеры по типу сцепляющего механизма и по способу управления?

72.Разберите по электрической схеме пути тока в цепях тягового реле при включении стартеров.

73.Для чего служат втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле?

74.В чем заключается техническое обслуживание стартера? Каковы основные неисправности стартера?

75.Как производится регулировка механизма включения стартера?

76.Каким образом испытываются стартеры после ремонта?

5 Освещение, сигнализация и вспомогательное электрооборудование

В этом разделе изучаются потребители электроэнергии на автомобиле. Исключительно важное значение для безопасности движения имеет освещение автомобиля. Следует твердо знать требования, предъявляемые к фарам, и те конструктивные меры, которые принимаются для улучшения освещенности дороги и уменьшения ослепления водителей встречного транспорта. Необходимо вспомнить из общего курса, как устроены фары, для чего служат и как устроены габаритные и сигнальные фонари. Поскольку освещенность дороги и ослепляющее действие фар во многом зависят от правильной и установки, студент должен хорошо усвоить правила по уходу за фарами и порядок их регулировки. Необходимо изучить требования ГОСТ Р51709-2001 Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки.

Должное внимание необходимо уделить также изучению конструкции и принципов действия приборов сигнализации, стеклоочистителя, всех контрольных приборов, отопителей и другого вспомогательного оборудования.

Литература: Л-1, Л-2, Л-3.

Вопросы для самопроверки

77.Каким двум противоречащим требованиям должны удовлетворять автомобильные фары?

78.Что представляет собой оптическая система фары?

79.Какая разница между двухнитевыми лампами американского и европейского типов?

80.Что такое европейский ассиметричный ближний свет?

81.Каковы преимущества автомобильных ламп с йодным циклом?

82.Какие типы оптических элементов вы знаете?

83.В чем заключается уход за фарами?

84.Для чего применяются специальные фары и фонари?

85.Как устроены сигнальные и габаритные фонари? Каким требованиям они должны удовлетворять?

86.Как устроен и работает звуковой сигнал? Каково назначение реле включения сигналов?

87.Как действует указатель порота?

88.Как работает электрический стеклоочиститель?

89.Опишите конструкцию и принцип действия спидометра.

90.На каких автомобилях применяются спидометры с электрическим приводом? Опишите устройство этого привода.

91.Как устроен электромагнитный указатель уровня топлива? Объясните по схеме его работу.

92.Начертите схему электроимпульсного указателя давления масла и объясните, как он действует.

93.Из каких основных частей состоит магнитоэлектрический указатель давления масла?

94.Опишите по схеме устройство и принцип действия электроимпульсного указателя температуры воды в системе охлаждения.

Контрольная работа

По курсу «Электроника и электрооборудование транспортных и транспортнотехнологических машин и оборудования» полагается выполнить одну контрольную работу. При ее выполнении студент должен решить три задачи, номера которых составлены в десяти вариантах. Выбор варианта производится по трем последним цифрам номера зачетной книжки студента, а именно:

Задача 1 – по последней цифре шифра; Задача 2 – по предпоследней цифре шифра; Задача 3 – по третьей от конца цифре шифра.

Задача 1.

От сети постоянного тока напряжением 127 В произвести заряд бывших в эксплуатации аккумуляторных батарей в соответствии со схемой рис.1. Требуется:

а). выбрать зарядной ток для каждой батареи, исходя из того, что она должна заряжаться в одну ступень током нормального заряда до конечного напряжения 2,7 В на один элемент; б). определить число ламп в реостатах. Необходимые для расчета данные приведены в табл. 1.

Примечания. 1. Ток нормального заряда не должен превышать величины 0,10С20, т.е. десяти сотых от номинальной емкости батареи при 20-часовом режиме разряда.

2. Для составления реостатов используются обычные осветительные лампы накаливания, рассчитанные на номинальное напряжение 127 В мощностью 15, 25, 40, 60 и 100 Вт.

Рис. 1. Схемы соединения аккумуляторных батарей и реостатов (к задаче 1)

Задача 2.

Построить характеристики тока Ip=f(n) и вторичного напряжения U2max= (n) батарейного зажигания четырехтактного карбюраторного двигателя по данным табл. 2.

Примечания. 1. Число оборотов коленчатого вала от 0 до 4500. для построения кривых нужно вычислить не менее семи точек, начиная с n=0.

2. Формула для определения U2max после введения в нее коэффициента учета потерь при индуктировании принимает вид:

Таблица 2

Рис. 2. График сопротивления вариатора в зависимости от числа оборотов коленчатого вала двигателя (к задаче 2).