Электрооборудование автомобилей

     1. Основные технические  требования, предъявляемые  к автомобильному  электрооборудованию.

     Электрооборудование автомобиля представляет собой сложный  комплекс взаимосвязанных электротехнических и электронных систем, приборов и  устройств, обеспечивающих надежное функционирование двигателя, трансмиссии и ходовой части, безопасность движения, автоматизацию рабочих процессов автомобиля и комфортные условия для водителя и пассажиров.

     Автомобильное электрооборудование включает в  себя следующие системы и устройства:

     электроснабжения;

     электростартерного  пуска двигателя внутреннего  сгорания;

     освещения, световой и звуковой сигнализации;

     электронные системы управления агрегатами автомобиля;

     информации  и контроля технического состояния  автомобиля и его агрегатов;

     электропривода; подавления радиопомех;

     коммутационные, защитные устройства и электропроводку.

     В систему электроснабжения входят генераторная установка и аккумуляторная батарея. К системе электростартерного пуска  относят аккумуляторную батарею, электростартер, реле управления (дополнительные реле и реле блокировки) и электротехнические устройства для облегчения пуска  двигателя. Система зажигания обеспечивает воспламенение рабочей смеси в цилиндрах бензинового двигателя искрой высокого напряжения, возникающей между электродами свечи зажигания. Помимо свечей, к системе зажигания относятся катушка зажигания, прерыватель-распределитель, датчик-распределитель, транзисторный коммутатор, добавочный резистор, высоковольтные провода, наконечники и т.д. Система освещения и световой сигнализации объединяет осветительные приборы (фары головного освещения), светосигнальные фонари (габаритные огни, указатели поворота, стоп-сигналы, фонари заднего хода и др.) и различные реле управления ими. Система информации и контроля включает в себя датчики и указатели давления, температуры, уровня топлива в баке, спидометр, тахометр, сигнальные (контрольные) лампы и пр. Электропривод (электродвигатели, моторедукторы, мотонасосы) находит все большее применение в системах стекло-очистки, отопления, вентиляции, предпускового подогрева двигателя, подъема и опускания антенны, блокировки дверей и в стеклоподъемниках. Используется разнообразная коммутационная и защитная аппаратура: выключатели, переключатели, реле различного назначения, контакторы, предохранители и блоки предохранителей, соединительные панели и разъемные соединения. Развитие электрооборудования автомобилей тесно связано с широким применением электроники и микропроцессоров, обеспечивающих автоматизацию и оптимизацию рабочих процессов, большую безопасность движения, снижение токсичности отработавших газов и улучшение условий работы водителей.

     Количество  и мощность потребителей электроэнергии на автомобилях постоянно увеличиваются. Соответственно, возрастает мощность источников электрической энергии. На смену прежнему электрооборудованию приходят новые, более сложные по конструкции и схемным решениям электрические и электронные изделия и системы. От технического состояния электрооборудования во многом зависит эксплуатационная надежность и производительность автомобиля.

 

     

     Условия работы электрооборудования зависят  от климатической зоны эксплуатации и места установки на автомобиле. Изделия электрооборудования выпускаются в климатических исполнениях У (для умеренного климата), ХЛ (для холодного климата), О (общеклиматическое исполнение), Т (тропическое исполнение). Исполнения типа У-ХЛ, У-Т и т.д. допускают возможность эксплуатации электрооборудования в разных климатических зонах.

     Кроме того, электрооборудование автомобиля должно сохранять работоспособность после воздействия температуры -60°С для исполнения ХЛ и -45°С для исполнения У и Т при транспортировании и во время нерабочих периодов автомобиля.

     Электрооборудование должно выдерживать вибрационные и  ударные нагрузки.

     Электрические машины должны выдерживать испытание  на повышенную частоту вращения в режиме холостого хода в течение 20 с (электростартеры и другие электрические машины с продолжительностью работы менее 1 мин) и 2 мин (прочие электрические машины). Испытательная частота вращения должна быть на 20% выше максимальной частоты вращения, возможной в эксплуатации, и частоты вращения в режиме холостого хода для стартеров.

     Изделия электрооборудования могут быть рассчитаны на продолжительный номинальный  режим работы S1, кратковременный номинальный режим работы S2 с длительностью периода неизменной номинальной нагрузки 5,10 и 30 мин и повторно-кратковременный номинальный режим продолжительностью включения 15, 25,40 и 60%.

     Изделия электрооборудования должны быть совместимы между собой и внешней средой и сохранять работоспособность  в условиях электромагнитного воздействия.

     Изоляция  обмоток и токоведущих деталей  изделий электрооборудования относительно корпуса должна выдерживать без повреждений в течение 1 мин.

     Степень искрения (класс коммутации) по шкале  ГОСТ 183-74 должна быть не более 1,5 для  электрических машин продолжительного режима работы, не более 2 для электрических машин повторно-кратковременного перемежающегося и кратковременного режима работы (продолжительностью 5 мин и выше) и не более 3 для электрических машин кратковременного режима работы продолжительностью 3 мин и менее.

     Изделия автотракторного электрооборудования  должны работать в однопроводной  схеме, в которой с корпусом машины («массой») соединен отрицательный полюс системы. Допускается применение изделий, у которых от корпуса изолированы оба полюса.

     Электрооборудование должно быть защищено от проникновения  посторонних тел, пыли, грязи, брызг  воды, и при этом надежно и безотказно работать в течение требуемого срока службы. Защита от коррозии должна осуществляться лакокрасочными, гальваническими, химическими покрытиями или их сочетаниями.

     Надежность  изделий электрооборудования характеризуется:

     для ремонтируемых или неремонтируемых  изделий - гамма-процентной безотказностью и средней наработкой (в километрах пробега автомобиля, часах работы двигателя, числе включений) или интенсивностью отказов;

     только  для ремонтируемых изделий дополнительным показателем долговечности - гамма-процентным ресурсом.

     Направления вращения валов изделий электрооборудования  определяются следующим образом:

     для электрических машин с одним  выходящим концом вала (стартер, электродвигатель, генератор, датчик спидометра) - со стороны приводного конца вала;

     для распределителей зажигания - со стороны  кулачка прерывателя;

     для электрических машин с двумя  выходящими концами вала - специально указывается в технической документации на изделия.

     Для электрических машин и аппаратов  зажигания предпочтительно применение вращения по часовой стрелке.

     Для снижения уровня радиопомех применяются  следующие помехоподавля-ющие устройства:

     неэкранированные  или экранированные наконечники  искровых свечей зажигания;

     высоковольтные  провода с распределенным сопротивлением; фильтры подавления радиопомех;

     помехоподавительные резисторы в роторах распределителей или в искровых свечах зажигания. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Схемы генераторных  установок.

     Принципиальные  электрические схемы генераторных установок приведены на рис. 1.

     

     Рис. 1. Схемы генераторных установок:

     1 - генератор: 2 - обмотка возбуждения; 3 - обмотка статора; 4 - выпрямитель; 5 - выключатель: 6 - реле контрольной  лампы; 7 - регулятор напряжения; 8 - контрольная  лампа: 9 – помехоподавительный конденсатор; 10 - трансформаторно-выпрямительный блок; 11 - аккумуляторная батарея; 12 - стабилитрон защиты от всплесков напряжения; 13 – резистор 
 

     Генераторные  установки могут иметь следующие  обозначения выводов: «плюс» силового выпрямителя: «+», В, 30, В+, ВАТ; «масса»: «-», D-, 31, В-, М, Е, GRD; вывод обмотки возбуждения: Ш, 67, DF, F, EXC, Е, FLD; вывод для соединения с лампой контроля исправности (обычно «плюс» дополнительного выпрямителя, там, где он есть): D, D+, 61, L, WL, IND; вывод фазы: W, R, STA, вывод нулевой точки обмотки статора: 0, Мр; вывод регулятора напряжения для подсоединения его в бортовую сеть, обычно к «+» аккумуляторной батареи: Б, 15, S; вывод регулятора напряжения для питания его от выключателя зажигания: IG; вывод регулятора напряжения для соединения его с бортовым компьютером: FR, F.

     Различают два типа невзаимозаменяемых регуляторов  напряжения - в одном типе выходной коммутирующий элемент регулятора напряжения соединяет вывод обмотки возбуждения генератора с «+» бортовой сети, в другом типе - с «-» бортсети. Транзисторные регуляторы напряжения второго типа являются более распространенными.

     Чтобы на стоянке аккумуляторная батарея  не разряжалась, цепь обмотки возбуждения  генератора (в схемах 3.6, а, б) запитывается через выключатель зажигания. Однако при этом контакты выключателя коммутируют ток до 5А, что неблагоприятно сказывается на их сроке службы. Разгрузить контакты выключателя можно, используя промежуточное реле, но более прогрессивно, если через выключатель зажигания запитывается лишь цепь управления регулятора напряжения потребляющая ток силой в доли ампера. Прерывание тока в цепи управления переводит электронное реле регулятора в выключенное состояние, что не позволяет току протекать через обмотку возбуждения. Однако применение выключателя зажигания в цепи генераторной установки снижает ее надежность и усложняет монтаж на автомобиле. Кроме того, в схемах падение напряжения в выключателе зажигания и других коммутирующих или защитных элементах, включенных в цепь регулятора (штекерные соединения, предохранители), влияет на уровень поддерживаемого регулятором напряжения и частоту переключения его выходного транзистора, что может сопровождаться миганием ламп осветительной и светосигнальной аппаратуры, колебанием стрелок вольтметра и амперметра.

     В этой схеме обмотка возбуждения  имеет свой дополнительный выпрямитель, состоящий из трех диодов. К выводу «Д» этого выпрямителя и подсоединяется обмотка возбуждения генератора. Схема допускает некоторый разряд аккумуляторной батареи малыми токами по цепи регулятора напряжения, и при длительной стоянке рекомендуется снимать наконечник провода с клеммы «+» аккумуляторной батареи.

     В схему введено подвозбуждение генератора от аккумуляторной батареи через контрольную лампу 8. Небольшой ток, поступающий в обмотку возбуждения через эту лампу от аккумуляторной батареи, достаточен для возбуждения генератора и в то же время не может существенно влиять на разряд аккумуляторной батареи. Обычно параллельно контрольной лампе включают резистор 13, чтобы даже в случае перегорания контрольной лампы генератор мог возбудиться. Контрольная лампа в схеме на рис. 3.6, д является одновременно и элементом контроля работоспособности генераторной установки.

     В схеме применен стабилитрон, гасящий всплески напряжения, опасные для электронной аппаратуры.

     С целью контроля работоспособности в схеме, а введены реле с нормально замкнутыми контактами, через которые получает питание контрольная лампа .

     Эта лампа загорается после включения  замка зажигания и гаснет после  пуска двигателя, т.к. под действием напряжения от генератора реле, обмотка которого подключена к нулевой точке обмотки статора, разрывает свои нормально замкнутые контакты и отключает контрольную лампу от цепи питания.

     Если  лампа 8 при работающем двигателе  горит, значит генераторная установка неисправна. В некоторых случаях обмотка реле контрольной лампы 6 подключается на вывод фазы генератора.

     Схема характерна для генераторных установок с номинальным напряжением 28 В.

     В этой схеме обмотка возбуждения  включена на нулевую точку обмотки  статора генератора, т.е. питается напряжением, вдвое меньшим, чем напряжение генератора.

     При этом приблизительно вдвое снижаются  и величины импульсов напряжения, возникающих при работе генераторной установки, что благоприятно сказывается на надежности работы полупроводниковых элементов регулятора напряжения. Резистор 13 служит тем же целям, что и контрольная лампа в схеме т.е. обеспечивает уверенное возбуждение генератора.