Задание

1. Ознакомиться с испытательной установкой /стендом/.

2. Ознакомиться с объектами испытаний - генератором пере­менного тока и реле-регулятором. Изучить их схемы и принцип действия. Выяснить область применения и маркировку.

3. Изучить схему включения генератора при ручном регулиро­вании напряжения.

4. Снять и построить характеристики:

при J = 0 U_r = f(n), J_в = f(n), R_g = f(n),

при J = 10 А U_r = f(n), J_в = f(n), R_g = f(n).

5. Изучить схему включения генератора при автоматическом регулирования напряжения.

6. Снять и построить для этого случая, такие же характе­ристики - см. п. 4.

7. Сформулировать вывода по работе, которые должны содер­жать следующие вопросы:

7.1 Оценка состояния и работоспособности генератора и реле-регулятора.

7.2 Марка генератора и реле-регулятора, а также автомобили, на которых они применяются.

7.3 Сравнительный анализ характеристик генератора при хо­лостом ходе и при работе под нагрузкой.

7.4 Указать за счет чего сохраняется' постоянство напряжения генератора, при возраста­нии нагрузки.

Порядок выполнения

Для приготовления работы необходимо ознакомиться с установкой и получить у лаборанта реле-регулятор, нагрузочные реоста­ты и провода. Получить у преподавателя или лаборанта разрешение на включение установки.

Для возбуждения генератора здесь используется источник пи­тания - БП, напряжением 10-12 В. После того, как в цени воз­буждения генератора появится ток источник питания необходимо отключить, так как генератор переходит в режим самовозбуждения.

Рис. 4

1. Собрать схему /рис. 4/ для ручного регулирования напря­жения генератора.

2. Составить таблицу для записи результатов измерений,

3. Включить стенд и провести измерения сначала без нагруз­ки, а затем при токе нагрузки 10 А.

4. Для построения графиков сначала необходимо определять частоты вращения якоря, при которых напряжение генератора пос­ледовательно достигает 10, 12, а затем 14 В. После этого, умень­шая ток возбуждения для поддержания напряжения на уровне 14 В, определить остальные точки графиков. Всего должно быть не ме­нее 8-ми точек.

5. Величину R_g определять по закону Ома.

6. Построить графики и, сравнивая их с литературными дан­ными /или с материалом лекций/, убедиться в правильности резуль­татов. Первоначально графики можно выполнить в черновом ва­рианте, один вариант на бригаду студентов. Эти графики, я свои заключения по ним, необходимо показать преподавателю для предварительной оценки качества выполнения работы.

Таблица

n, мин-1
J=0	Ur , В
	Jв , А
	Rg , Ом
n, мин-1
J=10 А	Ur , В
	Jв , А
	Rg , Ом

7. Собрать схему для испытания генератора переменного тока с реле-регулятором /рис. 5/.

Рис. 5

8. Повторить все действия по пунктам 2,3,4,5,6.

9. Сформулировать выводы по работе и зафиксировать выпол­нение работы в журнале преподавателя.

10. Выключить стенд и сдать его лаборанту или преподава­телю.

11. Дать ответы на контрольные вопросы /письменно, кратко/

Контрольные вопросы

1. Какую роль выполняют диоды в автомобильных генераторах переменного тока?

2. Какую роль выполняет обмотка ротора генератора перемен­ного тока?

3. Для какой цели служат кольца на роторе генератора пере­менного тока?

4. Перечислите основные достоинства электронного регулято­ра напряжения.

5. Почему для генераторов переменного тока не требуется реле обратного тока?

6. Почему генератор переменного тока может работать при частоте вращения якоря до 12000 мин^-1?

Работа 5

БАТАРЕЙНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ

Цель работы: изучение принципа действия и харак­теристик батарейной системы зажигания.

Основные понятия

Искровой разряд высокого напряжения, необходимый для под­жигания рабочей смеси, создается специальной системой, которая называется - батарейная система зажигания. Схема такой систе­мы зажигания показана на рис. 6.

.

Рис.6.

Система состоит из двух цепей - низкого и высокого напря­жения. Цепь низкого напряжения /первичная цепь/ образуется ак­кумулятором, первичной обмоткой индукционной катушки - ИК и прерывателем - Пр. Цепь высокого напряжения /вторичная цепь/ включает в себя вторичную обмотку индукционной катушки, рас­пределитель высокого напряжения - Р и свечи зажигания - СЗ. Прерыватель периодически размыкает первичную цепь, в результа­те чего во вторичной обмотке индукционной катушки генерируются импульсы ЭДС высокого напряжения – U₂ . Ток в первичной цепи возрастает не мгновенно, а изменяется с течением времени по экспоненциальному закону. В момент размыкания контактов ток первичной цепи называется током разрыва и определяется по фор­муле

Среднее значение тока, протекающего по первичной цепи и измеряемого амперметром, равно

где:

U_в - напряжение аккумуляторной батареи;

R₁ - суммарное сопротивление первичной цепи (R₁=R_к+R_g);

L₁ - индуктивность первичной обмотки катушки зажигания;

n_р - частота вращения валика распределителя;

₃ - относительное время замкнутого состояния контактов прерывателя (₃ = 0,62 ... 0,72);

z - число выступов кулачка /число цилиндров двигателя/;

Rg - дополнительное сопротивление /вариатор/;

С₁ - емкость конденсатора первичной цепи;

m - коэффициент, учитывающий погрешности "интегрирования /m= 1,41... 1,43/.

Вторичное напряжение зависит не только от максимального значения тока в первичной цепи в момент разрыва контактов, но и от скорости его исчезновения

Здесь

 - коэффициент тепловых потерь / = 0,75,.0,85/;

- коэффициент трансформации катушки зажигания;

С₂ - эквивалентная, паразитная ёмкость вторичной цепи/ ёмкость проводов, межвитковая ёмкость вторичной обмотки и т.д./.

Скорость исчезновения тока в первичной цепи определяется ёмкостью конденсатора первичной цепи – С₁. Чем больше эта емкость, тем меньше вторичное напряжение, так как значитель­ная часть энергии катушки расходуется на заряд конденсатора; Однако, совсем убрать, или выбирать эту емкость очень малой, тоже нельзя, так как при этом сильно увеличивается искрение контактов и подавляющая часть энергии катушка расходуется на дугообразование. Это тоже снижает вторичное напряжение. Поэто­му величина емкости конденсатора первичной цени должна быть оптимальной. Ее величину и необходимо определить в результате исследования в данной работе.

Так как сила тока разрыва в первичной цепи с ростом часто­та вращения снижается, то для некоторого уменьшения этого яв­ления применяют дополнительный резистор - R_g /вариатор/. На малой частоте вращения, когда время замкнутого состояния кон­тактов большое, ток большее время проходит через вариатор, он нагревается и сопротивление его возрастает. Это снижает первичный ток. Но на больших оборотах время замкнутого состояния контактов меньше, вариатор меньше нагревается, его сопротивление становится меньше по сравнению с сопротивлением на малых оборотах и ток в первичной цепи получает некоторый прирост.

Таким образом, кривая изменения первичного тока при изменении оборотов несколько спрямляется. Соответственно и вторичное напряжение меньше изменяется при изменении частоты вращения двигателя. На современных автомобилях применяют варианты из железоникелевого сплава сопротивлением 1,2…1,7 Ома при температуре 30⁰С. При повышении температуры до 100⁰С сопротивление вариатора линейно возрастает до 1,85…2,5 Ома, то есть в среднем на величину /0,01...0,02/ Ома один градус нагрева. Следовательно, вариатор является автоматическим эле­ментом, который служит для коррекции тока в первичной цепи, вторичного напряжения и температурного режима катушки зажигания.

В процессе выполнения работы температурный режим катушка зажигания можно ориентировочно определить по формуле

t_к - температура катушки, град. С;

t_o - температура окружающей среды, град.;

i_ср - ток, проходящий по первичной обмотке катушки, А (определяется по амперметру);

R_к- сопротивление первичной обмотки, Ом;

S - полная поверхность теплоотдачи катушки, м²;

α - коэффициент теплопередачи, Вт/м² град, (в усло­виях естественной циркуляции воздуха α = 8 Вт/м², град, в условиях циркуляции воздуха под капотом двигателя α = 12…15 Вт/м². град);

k - относительное время прохождения тока через ка­тушку зажигания (время работы катушки). Эта вели­чина зависит от продолжительности включения источ­ника питания может быть определена из табл. 1.

Таблица 1

Время работы катушки, мин	до 0,2	0,2...1,0	1...5	5...10	10 и более
k	0,15	0,25	0,55	0,8	1.0

Для определения некоторых параметров современных систем зажигания и индукционных катушек грузовых и легковых автомо­билей можно пользоваться табл. 2.

Таблица 2

Тип ка­тушки зажига­ния	Первичная обмотка					Вторичная обмотка		Применяемость
	ω1	Rк Ом	Ом	L1 Гн	С1 мкФ	ω2	С2 пФ
Б 1 Б 115 Б 115В Б 117	320 330 330 308	2,0 2,0 1.9 3,3	1,7 1.4 1.4 -	5,5·10-3 5,8·10-3 5,8·10-3 5,3·10-3	0,3 0,25 0,2 0,25	19000 22500 23000 21000	40 50 55 45	ГАЗ-51,УАЗ-69 ГАЗ-52, ГАЗ-24 ГАЗ-469, М-2140 BA3-2101-2107