Электрооборудование автомобилей

     В некоторых генераторных установках зарубежного и отечественного производства регулятор напряжения поддерживает напряжение не на силовом выводе генератора «+», а на выводе его дополнительного выпрямителя, как показано на схеме. Схема является модификацией схемы, с устранением ее недостатка - разряда аккумуляторной батареи регулятора напряжения при длительной стоянке. Такое исполнение схемы генераторной установки возможно потому, что разница напряжения на клеммах «+» и Д невелика. На этой же схеме показано дополнительное плечо выпрямителя, выполненное на стабилитронах, которые в нормальном режиме работают, как обычные выпрямительные диоды, а в аварийных предотвращают опасные всплески напряжения. Резистор R, как было показано выше, расширяет диагностические возможности схемы. Этот резистор вообще характерен для генераторных установок фирмы Bosch.

     Генераторные  установки без дополнительного  выпрямителя, но с подводом к регулятору вывода фаз, применение которых, особенно японскими и американскими фирмами, расширяется, выполняются по схеме В этом случае схема генераторной установки упрощается, но усложняется схема регулятора напряжения, т.к. на него переносятся функции предотвращения разряда аккумуляторной батареи на цепь возбуждения генератора при неработающем двигателе автомобиля и управления лампой контроля работоспособного состояния генераторной установки. На вход регулятора может подаваться напряжение генератора или аккумуляторной батареи а иногда и оба эти напряжения сразу.

     Конечно, стабилитрон 12, защищающий от всплесков  напряжения дополнительное плечо выпрямителя, а также выполнение выпрямителя на стабилитронах может быть использовано в любой из приведенных схем.

     Некоторые фирмы применяют включение контрольной  лампы через разделительный диод, включение ее идет через контактное реле. В этом случае обмотка реле включается на место контрольной лампы. Если генераторная установка

     работает  в комплексе с датчиком температуры  электролита, она имеет дополнительные выводы для его подсоединения.

     Генераторы  на большие выходные токи могут иметь  параллельное включение диодов выпрямителя. Для защиты цепей генераторной установки  применяют предохранители, обычно в  цепях контрольной лампы, соединениях регулятора с аккумуляторной батареей, в цепи питания аккумуляторной батареи. 

     3. Способы заряда  аккумуляторной батареи.

     Аккумуляторные  батареи можно заряжать от любого источника постоянного тока при  условии, что его напряжение больше, чем напряжение заряжаемой батареи. Для заряда положительный полюс источника тока должен быть соединен с положительным полюсом заряжаемой батареи, а отрицательный - с отрицательным. При равенстве напряжений зарядного устройства и батареи зарядный ток равен нулю. Если напряжение батареи меньше напряжения зарядного устройства, зарядный ток больше нуля. Если напряжение батареи больше напряжения зарядного устройства, ток меняет первоначальное направление и батарея будет разряжаться.

     Зарядные  устройства имеют, как правило, падающую вольт-амперную характеристику - чем больше вызываемый ими ток, тем меньше их напряжение. Поэтому, если не применять специальных регулирующих устройств, с ростом напряжения аккумулятора при заряде ток заряда уменьшается. В большинстве случаев зарядные устройства снабжены системами, позволяющими регулировать и поддерживать постоянным один из электрических параметров -напряжение или ток заряда. В зависимости от того, какой электрический параметр регулируется, различают два основных способа заряда: при постоянном токе и при постоянном напряжении. Заряд при постоянном токе характеризуется сравнительной простотой аппаратурного оформления, так как устройства для поддержания постоянного тока обычно проще, чем устройства для поддержания постоянного напряжения. Удобством этого способа является простота расчета количества электричества, сообщенного батарее, как произведение тока и времени заряда.

     Этот  способ заряда имеет и свои недостатки. При малом токе ремя заряда велико. При большом токе к концу заряда ухудшается заряжаемость и наблюдается значительное повышение температуры электролита, что снижает срок службы аккумуляторных батарей. В связи с этим определена оптимальная сила тока заряда

     Для малообслуживаемых и необслуживаемых батарей /₃ = 0,05СЬо- Кроме того, Инструкцией по эксплуатации рекомендовано при повышении температуры электролита до 45°С снижать зарядный ток в 2 раза или прервать заряд для охлаждения электролита до 30...35°С.

     Методом заряда при постоянном токе можно  заряжать большое количество батарей. При этом общее число п последовательно включенных аккумуляторов не должно превышать 14/2,7, где U₃ -напряжение на зажимах зарядного устройства.

     Заряд при постоянном напряжении характеризуется  тем, что в первый момент зарядный ток достигает больших значений (рис. 1.43,6). Для полностью разряженных  батарей он может составлять (1...1,5)Сго. В процессе заряда, когда напряжение батареи постепенно возрастает, сила тока понижается и к концу заряда становится заметно меньше, чем сила тока при заряде постоянным током. Средняя сила тока при правильно выбранном напряжении приблизительно равна 0,1 С^о А. Несмотря на различие в значениях силы тока при данном и предыдущем методах заряда на различных его этапах, общая продолжительность полного заряда батарей при обоих методах приблизительно одинаковая. Недостатком этого метода является также перегрев аккумулятора из-за большого начального тока.

     На  автомобиле заряд происходит при  постоянном напряжении, поэтому при разряженной батарее в начале заряда может возникнуть большой ток, превышающий номинальный ток генератора. В этом случае для предохранения генератора от перегрузки устанавливают специальные ограничители тока либо это ограничение осуществляется за счет внутренних свойств самого генератора (самоограничение).

     Для преодоления недостатков, присущих простым способам заряда - при постоянном токе или напряжении, используются также комбинированные способы заряда

     Заряд ступенчатым током (ступенчатый  заряд) является сравнительно простым способом: сначала заряд проводят при номинальном токе до заданного конечного напряжения, затем снижают ток в 2...3 раза и продолжают заряд опять до достижения заданного напряжения Возможны также трех- и четырехступенчатые режимы заряда.

     Смешанный способ предусматривает ограниченное время заряда при постоянном токе, а затем перевод в режим заряда при постоянном напряжении . Возможны и разнообразные комбинации этих режимов. Во всех этих способах с целью сокращения времени заряда и уменьшения газовыделения используют в начальной стадии большие токи заряда, а в конечной - небольшие.

     В процессе длительной эксплуатации плотность  электролита и степень заряженности отдельных аккумуляторов в батарее  могут быть различными. Поэтому необходимо (особенно перед началом зимней эксплуатации) провести так называемый уравнительный заряд. Он обеспечивается при постоянной силе тока, численно равной 10% номинальной емкости, как и заряд при постоянном токе, но в течение несколько большего времени, чем обычно. Его цель - обеспечить в аккумуляторной батарее полное восстановление активных масс во всех электродах всех аккумуляторов. Уравнительный заряд нейтрализует действие глубоких разрядов на отрицательные электроды и рекомендуется как мера, устраняющая суль-фатацию электродов. Заряд продолжается до тех пор, пока во всех аккумуляторах не будет наблюдаться постоянство плотности электролита и напряжения в течение 3 ч.

     При необходимости в короткое время  быстро восстановить работоспособность сильно разряженной аккумуляторной батареи применяют так называемый форсированный заряд. Такой заряд может производиться токами, численно равными до 70% номинальной емкости, но в течение короткого времени - тем меньшего, чем больше ток.

     Практически при токе 0,7С^₀ А продолжительность заряда не должна быть более 30 мин, при токе 0,5(^₀ А - 45 мин, при токе 0,3(^о А - 90 мин. В процессе форсированного заряда необходимо контролировать температуру электролита, и при достижении 45°С дальнейший заряд прекращать. Следует отметить, что применение форсированного заряда должно быть исключением, так как его систематическое многократное повторение для одной и той же аккумуляторной батареи заметно сокращает срок ее службы.

     Параллельная  работа генератора и аккумуляторной батареи. Зарядный баланс

     На  автомобиле генератор и аккумуляторная батарея включены параллельно и  работают совместно, дополняя друг друга  в зависимости от нагрузки.

     Основным  источником электроэнергии является генератор, который при работе обеспечивает электропитание всех потребителей и заряд батареи. При неработающем двигателе электропитание осу-

     в частности применение принципа нормирования времени накопления энергии, позволили практически устранить такие недостатки индуктивных систем, как большая зависимость вторичного напряжения от шунтирующего сопротивления на изоляторе свечи и от частоты вращения коленчатого вала.

     Перечисленные достоинства и простота реализации предопределили широкое использование систем зажигания с накоплением энергии в индуктивности на автомобильных двигателях. Системы зажигания с накоплением энергии в емкости нашли широкое применение на газовых и высокооборотных мотоциклетных двигателях, которые не критичны к длительности искрового разряда.

     В соответствии с классификационной  схемой  различают следующие системы зажигания, которые серийно выпускаются у нас в стране и за рубежом или по прогнозам готовятся в производство в ближайшие годы: батарейная с механическим прерывателем, или классическая; контактно-транзисторная; контактно-тиристорная; бесконтактно-транзисторная; цифровая с механическим распределителем; микропроцессорная система управления автомобильным двигателем (МСУАД). 

     4. Основные характеристики  электродвигателей  постоянного тока  параллельного и независимого возбуждения. 

     Свойства  электродвигателей постоянного  тока определяются в основном способом включения обмотки возбуждения. В зависимости от этого различают  электродвигатели: 

     с независимым возбуждением: обмотка  возбуждения питается от постороннего источника постоянного тока (возбудителя  или выпрямителя) ; 

     с параллельным возбуждением: обмотка  возбуждения подключена параллельно  обмотке якоря; 

     с последовательным возбуждением: обмотка  возбуждения включена последовательно  с обмоткой якоря; 

     со  смешанным возбуждением: он имеет  две обмотки возбуждения, одна подключена параллельно обмотке

     якоря, а другая — последовательно с ней. 

     Все эти электродвигатели имеют одинаковое устройство и отличаются лишь выполнением  обмотки возбуждения. Обмотки возбуждения  указанных электродвигателей выполняют  так же, как у соответствующих  генераторов. 

     Электродвигатель  с независимым возбуждением. В  этом электродвигателе  обмотка  якоря подключена к основному  источнику постоянного тока (сети постоянного тока, генератору или  выпрямителю) с напряжением U, а обмотка возбуждения — к вспомогательному источнику в напряжением UB. В цепь обмотки возбуждения включен регулировочный реостат Rрв, а в цепь обмотки якоря — пусковой реостат RП. Регулировочный реостат служит для регулирования частоты вращения якоря двигателя, а пусковой — для ограничения тока в обмотке якоря при пуске. Характерной особенностью электродвигателя является то, что его ток возбуждения Iв не зависит от тока Iя в обмотке якоря (тока нагрузки). Поэтому, пренебрегая размагничивающим действием реакции якоря, можно приближенно считать, что и поток двигателя Ф не зависит от нагрузки. При этом условии согласно формулам (63′) и (65) получим, что зависимости электромагнитного момента М и частоты вращения п от тока Iя будут линейными. Следовательно, линейной будет и механическая характеристика двигателя.

     При отсутствии в цепи якоря реостата с сопротивлением RП скоростная и механическая характеристики будут жесткими, т. е. с малым углом наклона к горизонтальной оси, так как падение напряжения Iя ? Rя в обмотках машины, включенных в цепь якоря, при номинальной нагрузке составляет лишь 3—5 % от UHOM. Эти характеристики  называются естественными. При включении в цепь якоря реостата с сопротивлением RП угол наклона этих характеристик возрастает, вследствие чего можно получить семейство реостатных характеристик 2, 3 и 4, соответствующих различным