Учебный вопрос № 2 Принцип работы основных приборов
Основная цель функционирования электрической сети – передача и распределение электрической энергии заданного качества от источников электроэнергии к приемникам. (СЛАЙД № 7, 8)
С точки зрения электротехнической системы электрооборудование автомобиля может быть представлено в виде единого функционального ряда, включающего в себя источники и приемники электроэнергии, связующим звеном между которыми является электрическая сеть (рис. 2).
Рис.2. Функциональная схема электрооборудования (СЛАЙД № 8)
Основные физические явления. (СЛАЙД № 9, 10)
Электри́чество — совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов.
Электрический заряд - это свойство тел, оказывать воздействие на другие тела. Эти заряды разделяют на положительные и отрицательные. Одинаково заряженные тела отталкиваются, а противоположно заряженные - притягиваются. В последнем случае возникает электрическое напряжение.
Одной из особенностей электрического заряда является тот факт, что он способен передаваться посредством электрического тока.
Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению.
Закон Ома
записывается формулой:
Закон Ома является фундаментальным (основным) и может быть применён к любой физической системе, в которой действуют потоки частиц или полей, преодолевающие сопротивление.
Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.
Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем в 1831 году
(Закон Фарадея).
Величина электродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.
Рассмотрим более подробно каждую из составляющих функционального ряда (рис. 2).
Источники электрической энергии.
Источники электрической энергии предназначены для питания электрической энергией всех приемников. Источниками электрической энергии на автомобиле являются генератор и аккумуляторная батарея.
При работающем двигателе генератор является основным источником электроэнергии и обеспечивает электроснабжение приемников и заряд аккумуляторной батареи. При неработающем двигателе или когда генератор не развивает необходимой мощности функции источника электроэнергии переходят к аккумуляторной батарее , которая также должна обеспечивать и надежный пуск двигателя.
Схема соединения между собой аккумулятора и генератора в бортовой сети показана на рис. 3.
Рис. 3. Схема соединения аккумулятора и генератора (СЛАЙД № 1)
Номинальное напряжение источников электроэнергии: 12 или 24 В – для аккумуляторных батарей и 14 или 28 В для генераторов.
Приемники электрической энергии. (СЛАЙД № 12)
Приемники электрической энергии на автомобиле предназначены для обеспечения надежного функционирования двигателя внутреннего сгорания, трансмиссии и ходовой части, безопасности движения, автоматизации рабочих процессов и нормальных условий обитаемости водителя и экипажей.
В приемниках электрической энергии электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии, например, в механическую (двигатели постоянного тока), тепловую (свечи зажигания, свечи накаливания). Минимальное напряжение приемников электроэнергии – 12 и 24В.
Однако, при разработке приемников электроэнергии, работающих при движении автомобиля, закладывается требование сохранения их работоспособности при изменении подводимого напряжения в пределах от 90 до 125% установленного для них номинального напряжения.
В зависимости от места подключения, устанавливаются две группы приемников электроэнергии:
Группа №1 Приемники электроэнергии, которые подключаются к линии амперметр-аккумулятор (рис. 4). (СЛАЙД № 13)
К ним относятся приборы, потребляющие большой ток и работающие кратковременно (стартер, предпусковой подогреватель), а также приборы, работа которых необходима в аварийных случаях (аварийная сигнализация).
Рис. 4. Схема подключения приборов к линии амперметр – аккумулятор
Группа №2 Приемники электроэнергии, которые подключаются к линии амперметр – генератор. (СЛАЙД № 14)
При этом следует различать следующие приборы электрооборудования:
1) Приборы, которые подключаются через выключатель зажигания (приборов), необходимые во время работы двигателя и движения автомобиля (аппараты и приборы системы зажигания, световой сигнализации, отопитель, стеклоочиститель, контрольно-измерительные приборы).
2) Приборы внешнего освещения, которые подключаются через центральный переключатель света.
3) Приборы, которые подключаются непосредственно к линии амперметр – генератор (потребляющие небольшой ток и работающие длительное время как на стоянке, так и во время движения автомобиля). Например: звуковой сигнал, плафон освещения кабины, знак автопоезда.
Схема подключения приборов к линии амперметр – генератор показана на рис. 4.
Рис. 5. Схема подключения приборов к линии амперметр – генератор (СЛАЙД № 14)
Электрическая сеть.
Основная цель функционирования электрической сети – передача и распределение электрической энергии заданного качества от источников электроэнергии к приемникам.
Электрические сети автомобилей характеризуются родом тока, величиной напряжения и способом распределения электроэнергии.
Автомобильные электрические сети – это цепи постоянного тока с номинальным напряжением 12 и 24 В. С целью экономии расхода проводов и упрощения монтажа электрооборудования на автомобилях используется однопроводная система передачи электроэнергии: общим токопроводом для изделий электрооборудования, связывающих с "минусом" источника питания является корпус ("масса") автомобиля.
Все электрические цепи делятся на магистральные и распределительные (рис. 6). Магистральные цепи соединяют между собой источники электрической энергии. Распределительные цепи осуществляют передачу электрической энергии от магистральной цепи к приемникам электрической энергии.
Рис. 6. Однопроводная система распределения электроэнергии на автомобиле (СЛАЙД № 15)
К элементам электрической сети относятся: (СЛАЙД № 16)
коммутационная аппаратура;
защитная аппаратура;
распределительные устройства;
соединительные провода.
Следует отметить, что магистральные цепи не содержат коммутационных и защитных устройств.
Коммутационная аппаратура.
Коммутационная аппаратура включает в себя выключатели, переключатели, реле, контакторы. (СЛАЙД № 17)
Выключатели.
Предназначены для включения и выключения приемником электроэнергии.
По конструктивным особенностям все выключатели можно подразделить на следующие типы: кнопочные, клавишные, поворотные, перекидные, рычажные, ползунковые, электромагнитные, вакуумные, пневматические, гидравлические, поворотные со съемным ключом.
Номинальное напряжение включения 12 или 24 В и 12-24 В.
Количество включаемых цепей 1; 2; 3; 4; 6.
Сила номинального тока, на который рассчитаны отечественные выключатели находятся в диапазоне от 0,5 до 60 А.
Переключатели.
Применяются для включения различных приемников с возможностью регулировки режимов работы этих приемников. Например: Включение освещения щитка приборов и его регулировка. Включение электродвигателя отопителя с регулировкой частоты его вращения.
По конструкции переключатели могут быть: перекидные, ползунковые, ножные нажимные, вытяжные, рычажные, поворотные, клавишные, комбинированные.
Количество включаемых цепей в переключатели может достигать 10. Сила номинального тока переключателей 0,5-25 А. Количество положений от 2 до 16.
Реле.
Применяются для коммутации большой силы тока (10-25 А), а также в том случае, когда место коммутации находится далеко от места управления режимом включения и переключения.
Реле представляет собой электромагнитный аппарат с одной или несколькими парами контактов, управляемых электромагнитом.
По напряжению реле подразделяются на 12 и 24 В, отличие состоит в разных обмоточных характеристиках электромагнитов.
По схеме коммутации реле подразделяются на замыкающие, размыкающие и переключающие.
Основными параметрами реле являются сила тока нагрузки, напряжение срабатывания и отпускания. Для включения приемников большой мощности применяют контакторы, сила номинального тока которых составляет 50-150 А.
Срок службы реле в зависимости от напряжения составляет от 25 тыс. до 200 тыс. включений и от 100 тыс. до 300 тыс. км. Пробега автомобиля.
Защитная аппаратура.
Предназначена для защиты электрических цепей от коротких замыканий и перегрузок по току.
К защитной аппаратуре относятся предохранители и автоматы защиты сети.
Автомобильные предохранители выпускаются следующих типов: биметаллические и плавкие.
Ввиду того, что биметаллические предохранители более инерционные в зоне больших перегрузок по току, то их рекомендуется устанавливать в первую очередь для защиты цепей с электродвигателями, когда пусковые токи в 4 – 6 раз превышают номинальные токи.
Автоматы защиты сети представляют собой конструкцию в которой функционально объединены выключатель и биметаллический предохранитель.
Номинальный ток, при котором срабатывает предохранитель, является основным параметром при его выборе.
Следует отметить, что все цепи, кроме цепей электропуска и зажигания, защищены предохранителями.
Распределительные устройства.
Предназначены для обеспечения монтажа проводов и приборов электрооборудования, соединения тягача с прицепом, подключения внешнего питания, подключения выносных приемников электроэнергии.
К распределительным устройствам относятся соединительные панели, разъемные соединения, розетки, вилки.
Соединительные провода.
Предназначены для осуществления электрических соединений на технике.
Автомобильные провода делятся на провода низкого напряжения (до 48 В) и высокого напряжения (для вторичной цепи системы зажигания).
Провода низкого напряжения состоят из медных токоведущих жил без изоляции (соединение АКБ с «массой») и с изоляцией из поливинилхлоридного пластификата или резины.
Сечение провода зависит от токовой нагрузки электрической цепи в соединениях которой он применяется. Сечение жили провода может находиться в пределах от 0,5 до 95 мм2.
Провода высокого напряжения подразделяются на обычные и специальные – с распределенным сопротивлением для подавления радиопомех.
Обычные провода имеют медную токопроводящую жилу. В специальных проводах применяются жилы двух типов:
Из неметаллического материала с высоким электрическим сопротивлением.
Токопроводящая проволока выполнена в виде спирали.
Выводы по вопросу.