Устройство автомобилей
Система электроснабжения
Общие сведения об электроснабжении автомобиля
Все элементы электрооборудования автомобиля можно разделить на две группы: источники электрического напряжения (или система электроснабжения), и потребители электрической энергии.
Система электроснабжения предназначена для питания всех электропотребителей, выполняющих функции, необходимые для нормальной работы автомобиля. Основу автомобильных систем электроснабжения составляют портативные источники электроэнергии – аккумуляторы и генераторы.
Современный автомобиль оснащен различными устройствами, использующими для своей работы электрическую энергию. Такие устройства называются электропотребителями, которые в совокупности с источниками или накопителями энергии образуют систему электрооборудования автомобиля.
Применение электрических и электронных устройств для функционирования различных систем, приборов, элементов и механизмов автомобиля очень удобно с технической точки зрения, поскольку электроэнергию можно накопить, она легко передается на расстояние, ее легко получить преобразованием других видов энергии, и, что немаловажно – без какой-либо обработки использовать по назначению.
Проблемным остается лишь вопрос накопления электроэнергии впрок, поскольку современные накопители – аккумуляторы (аккумуляторные батареи) – обладают ограниченной емкостью, и не способны обеспечивать функционирование потребителей длительное время. По этой причине автомобили оборудуются электрическими машинами — генераторами, способными преобразовывать механическую энергию в электрическую, отбирая часть механической энергии у работающего двигателя. Полученная таким образом электроэнергия используется для функционирования потребителей при работающем двигателе, а также для пополнения и поддержания необходимого запаса в аккумуляторной батарее.
Основными потребителями электроэнергии в автомобиле являются система зажигания, микропроцессорная система управления впрыском и зажиганием, система пуска двигателя, системы освещения и сигнализации, контрольно-измерительные приборы и различное дополнительное оборудование и устройства. Количество электрооборудования на автомобилях с каждым годом увеличивается, поэтому разработчикам и конструкторам приходится постоянно трудиться над усовершенствованием системы электроснабжения.
Как правило, для питания приборов электрооборудования автомобилей используется электрический ток постоянного напряжения 12 или 24 В. В автомобилях используется параллельное подключение приборов, а поскольку основные элементы автомобиля изготовлены из металла, являющегося хорошим проводником тока, как правило, системы электрооборудования составляются по однопроводной схеме. Вторым проводом в этом случае является металлические детали автомобиля, т. е. его корпус или так называемая «масса».
Для описания работы электрооборудования используется электрическая принципиальная схема (рис. 1.1, а), которая дает полное представление о взаимодействии всех ее элементов и облегчает поиск неисправностей. Главные питающие цепи в принципиальной электрической схеме располагаются горизонтально, а потребители электроэнергии – между ними и «массой» автомобиля.
Схема соединений (рис. 1) показывает действительное расположение элементов электрооборудования на автомобиле и фактическое подключение их в бортовую сеть автомобиля с указанием выхода из пучка каждого провода, расположения переходных колодок, элементов защиты цепи и т. д.
Как правило, к «массе» автомобиля подсоединены отрицательные выводы электросети.
Источниками электроэнергии на автомобиле являются генератор и аккумуляторная батарея, которые включаются параллельно друг другу.
При работающем двигателе генератор является основным источником электроэнергии и обеспечивает электроснабжение потребителей и подзарядку аккумуляторной батареи. При неработающем двигателе функция источника электроэнергии переходит к аккумуляторной батарее, которая также должна обеспечивать надежный пуск двигателя.
Поскольку автомобильные генераторы работают в режимах переменных частот вращения и нагрузок, изменяющихся в широких пределах, для автоматического поддержания электрического напряжения на заданном уровне применяют различные регуляторы напряжения.
Источник статьи: http://k-a-t.ru/mdk.01.01_elektro/1-ab/index.shtml
Система электроснабжения генераторы автомобиля
2.1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО
2.1.1. Принцип действия системы электроснабжения
Система электроснабжения автомобиля предназначена для обеспечения электрической энергией ее потребителей при различных режимах работы двигателя.
В состав системы электроснабжения входят генератор Г с регулятором напряжения PH и аккумуляторная батарея АБ (рис. 24).
При неработающем двигателе питание потребителей электроэнергии Rн (фар, фонарей и др.) осуществляется от аккумуляторной батареи АБ. При пуске двигателя большую часть накопленной электрической энергии АБ отдает стартеру. После пуска в работу вступает генератор Г. Регулятор напряжения PH поддерживает величину напряжения генератора постоянной в диапазоне 13,5-14,5 В. Поскольку напряжение генератора выше напряжения аккумуляторной батареи, то питание потребителей электроэнергии происходит от генератора. Одновременно проводится зарядка батареи.
При включении большого числа потребителей электроэнергии на малой частоте вращения коленчатого вала двигателя энергии, вырабатываемой генератором, может быть недостаточно. В таких случаях питание энергопотребителей осуществляют генератор и батарея совместно.
2.1.2. Состав систем электроснабжения автомобилей «Ода»
Питание потребителей электрической энергии в автомобилях «Ода» осуществляется от генератора с регулятором напряжения и аккумуляторной батареи (табл. 5).
2.1.3. Принцип действия и устройство генераторов
На автомобилях «Ода» установлены трехфазные генераторы переменного тока со встроенным выпрямителем — с выхода генератора снимается постоянное напряжение 13,5-14,5 В.
Принцип действия генератора основан на явлении магнитной индукции. При пуске двигателя на обмотку ротора от аккумуляторной батареи подается ток, создающий магнитное поле возбуждения. При вращении ротора это магнитное поле пересекает проводники трех обмоток статора в результате чего в них индуктируется переменная электродвижущая сила. Поскольку обмотки расположены на статоре со смещением в 120°, то их ЭДС также сдвинуты на 120° (рис. 25). Таким образом, на выходе обмоток статора при вращении ротора появляется трехфазный переменный ток. Но все энергопотребители в автомобиле работают на постоянном токе. Для его получения в генератор встроен выпрямительный блок, содержащий шесть диодов — три «положительных» (1,2 3) и три «отрицательных» (4, 5, 6). Ток, поступающий к энергопотребителю Rн (например к лампам фар), проходит в каждый момент времени только через два диода (через один «положительный» и один «отрицательный»).
В промежуток времени 0- t1 (см. рис. 25, а) наибольшее значение напряжения индуктируется в обмотке 1, а наименьшее — в обмотке 2. В результате ток нагрузки идет по цепи в направлении, показанном на рис. 25, а черным и стрелками: обмотка 1 генератора, диод 1 («положительный»), нагрузка Rh, диод 5 («отрицательный»), обмотка 2. Таким образом, в промежутке времени 0—t1 работают диоды 1 и 5. В следующий промежуток времени наибольшее значение напряжения индуктируется в обмотке 3, а наименьшее — в обмотке 2. Теперь ток нагрузки (обозначен белыми стрелками) проходит по цепи в следующем направлении: обмотка 3, диод 3, нагрузка Rн, диод 5, обмотка 2 (см. рис. 25, а). В этом промежутке времени работают диоды 3 и 5. Эти же диоды 3 и 5 работают в промежутке времени t2-t3 (см. рис. 25, б). В промежутках времени t3-t4 и t4-t5 (см. рис. 25, б, в) работают диоды 3 и 4, а в промежутке t5-t6 (см. рис. 25, в) — диоды 2 и 4. Аналогичным образом происходит чередование работы диодов выпрямительного блока и при дальнейшем изменении напряжений в обмотках статора генератора. Но какие бы пары диодов выпрямителя ни работали, направление тока нагрузки остается неизменным т.е. с выхода генератора на энергопотребители поступает постоянный ток.
Генераторы Г221 и 581.3701 представляют собой трехфазную электрическую машину переменного тока с электромагнитным возбуждением и встроенным кремниевым выпрямителем. Конструкция генераторов содержит следующие основные элементы (рис. 26 и 27): неподвижный статор, вращающийся ротор, крышку со стороны контактных колец, щеткодержатель (в генераторах 581.3701, Г222 и 37.3701 — интегральный регулятор напряжения со щеткодержателем), выпрямительный блок, крышку со стороны привода и шкив вентилятора. Статор набран из отдельных пластин, соединенных в пакет, и имеет 36 пазов, в которых заложены трехфазные обмотки, соединенные в звезду.
Ротор генератора состоит из обмотки возбуждения, намотанной на отдельную втулку. К торцам втулки примыкают два когтеобразных полюсных наконечника, образующих двенадцатиполюсную магнитную систему.
Концы обмотки возбуждения припаяны к двум контактным кольцам. Втулка полюсные наконечники и контактные кольца напрессованы на вал. В алюминиевой крышке со стороны контактных колец установлены регулятор напряжения со щеткодержателем и выпрямительный блок, содержащий шесть диодов — три «положительных» и три «отрицательных». Крышка со стороны привода также изготовлена из алюминия. В обеих крышках имеются вентиляционные окна и лапы для крепления на двигателе Шкив и вентилятор установлены на вал генератора на шпонке и закреплены гайкой с пружиной. Электрические схемы генераторов приведены на рис. 28.
2.1.4 Принцип действия и устройство регуляторов напряжения
Все генераторы снабжены регуляторами напряжения. Регуляторы напряжения 121.3702,17.3702, Я112В и Я112А, как и другие регуляторы, применяемые с автомобильными генераторами, поддерживают напряжение постоянным в результате изменения силы тока в обмотке возбуждения-. С повышением частоты вращения ротора генератора регулятор, стабилизируя напряжение, уменьшает силу тока возбуждения, а с ростом силы тока нагрузки — увеличивает Регуляторы Я112А, Я112В, 17.3702 и 121.3702 выполнены бесконтактными. Принцип действия бесконтактного регулятора напряжения состоит в следующем (рис. 29) Пока напряжение генератора мало, стабилитрон VD1 регулятора закрыт, ток через него не протекает, поэтому транзистор VT1 тоже закрыт, а выходной транзистор VT2 открыт. Как только напряжение генератора становится больше номинального, стабилитрон «пробивается», проходящий через него ток открывает транзистор VT1 и закрывает транзистор VT2 При этом ток в обмотке возбуждения (ОВ), а значит, и напряжение генератора уменьшаются, стабилитрон снова закрывается, а выходной транзистор открывается. Процесс повторяется, обеспечивая поддержание напряжения генератора постоянным при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Конструкции регуляторов Я112А Я112В 121.3702 и 17.3702 содержащих, кроме основных элементов, показанных на рис 29 дополнительные элементы, повышающие качество и надежность работы регуляторов, показаны на рис. 30.
Схемы соединений генераторов и регуляторов напряжения на различных автомобилях приведены на рис. 31.
Можно выделить несколько внешних проявлений неисправности систем электроснабжения: нет признаков зарядки батареи,
батарея разряжается в процессе эксплуатации, но признаков нарушения работы генератора нет; батарея перезаряжается, генератор издает сильный шум.
2.2.1. Нет признаков зарядки батареи
Если нет признаков зарядки батареи, значит, генератор не вырабатывает напряжения либо неисправен вольтметр Причинами этого могут быть перегорание предохранителя в цепи возбуждения генератора, ослабление или повреждение приводного ремня генератора, обрыв или короткое замыкание в проводах, неисправности в генераторе или регуляторе напряжения и неисправности амперметра, вольтметра либо цепи контрольной лампы разряда. При работе вам понадобятся тестер, контрольная лампа и динамометр для проверки натяжения приводного ремня. Порядок поиска неисправностей приведен на рис. 32 Если обнаружите, что генератор неисправен, проверьте его полностью с помощью схем (рис. 33 и 34).
2.2.2. Батарея разряжается в процессе эксплуатации, но признаков нарушения работы генератора нет
Разрядка батареи при эксплуатации автомобиля может быть обусловлена неправильными действиями при пользовании стартером, перерасходом энергии, ослаблением контактных соединений (особенно подгоранием контактов выключателя зажигания и ненадежностью соединения предохранителей в гнездах), недостаточной величиной напряжения, вырабатываемого генератором, что в свою очередь может быть вызвано ослаблением натяжения приводного ремня генератора и неисправностью регулятора напряжения.
При поиске неисправностей, порядок которого приведен на рис. 35, нужно иметь тестер и динамометр для проверки натяжения ремня.
2.2.3 Батарея перезаряжается
Причинами перезарядки батареи являются неисправность регулятора напряжения замыкание вывода «Ш» регулятора или вывода обмотки возбуждения генератора на «массу» Найти неисправность вам помогут схемы, приведенные на рис 36 и 37
2.2.4. Генератор издает сильный шум
Причинами повышенного шума генератора могут быть обрыв одной из обмоток статора неисправность выпрямительного блока, ослабление гайки крепления шкива вентилятора, загрязнение контактных колец и щеток, отсутствие смазки в подшипниках. Найти неисправность поможет схема, приведенная на рис. 38.
2.3.1 Проверка и регулировка натяжения приводного ремня генератора
Для проверки натяжения потяните ремень динамометром в сторону, показанную стрелкой (рис. 39). Если ремень при усилии 40 Н (4 кгс) прогнется на 8-10 мм, то его натяжение нормальное. Если прогиб ремня больше, ослабьте гайки крепления генератора и натяните ремень как необходимо.
2.3.2. Ремонт генератора
Порядок снятия и разборки генератора
• установите автомобиль на смотровую яму зафиксировав его положение стояночным тормозом и упорами под колеса;
• отсоедините от генератора провода;
• снимите генератор, отвернув гайки крепления к двигателю-
• отверните винты крепления и снимите щеткодержатель с регулятором напряжения (рис. 40 и 41);
• снимите крышку со стороны привода вместе с ротором, отвернув гайки стяжных болтов;
• извлеките статор из крышки генератора со стороны контактных колец, отвернув гайки винтов, соединяющих наконечники вентилей с выводами обмотки статора;
• отверните гайку вывода «+» («30») и снимите выпрямительный блок.
Проверка и ремонт обмотки возбуждения генератора
Обмотку возбуждения генератора проверяют на обрыв и короткое замыкание. Чтобы проверить обмотку возбуждения генератора на обрыв, подключите тестер (в режиме омметра) к контактным кольцам ротора (рис.42). Тестер должен показывать сопротивление обмотки, равное 2,3-2,6 Ом. Если тестер показывает большее сопротивление, то протрите смоченной в бензине тряпкой контактные кольца и зачистите их стеклянной шкуркой Если в контактном кольце образовалась канавка глубиной более 1,5 мм — проточите кольцо на токарном станке.
Если же тестер показывает обрыв, прежде всего осмотрите место соединения обмотки возбуждения с контактными кольцами Часто именно они являются причинами обрыва цепи возбуждения
Тщательно пропаяйте эти соединения мощным (не менее 100 Вт) паяльником. Иногда контактные кольца проворачиваются относительно ротора, что тоже ведет к обрыву цепи возбуждения. Приклейте проворачивающееся кольцо к валу эпоксидным клеем.
Причиной обрыва цепи возбуждения является также отсоединение провода от щетки. В таком случае высверлите в торце щетки выемку диаметром больше диаметра провода, залейте выемку клеем (например, БФ-2 в смеси с опилками графита от неисправной щетки) и вставьте провод. Затвердев, клей прочно соединит провод со щеткой. Кстати, проверьте высоту щеток. Она должна быть не менее 8 мм. Если щетки изношены, замените их новыми или выточите нужную из щетки большего размера.
Короткое замыкание в обмотке возбуждения проверяют соединением одного щупа тестера (в режиме омметра) с контактным кольцом ротора, а другого — с ротором (рис. 43). Если стрелка отклоняется, попытайтесь найти и устранить замыкание Чаще всего оно бывает у мест соединения обмотки возбуждения с контактными кольцами — под действием центробежных сил провод обрывается и соединяется с валом ротора генератора. Если вам не удается устранить обрыв или короткое замыкание в обмотке возбуждения, замените весь ротор
Электрооборудование автомобилей ИЖ-2126 ОДА
В.В. Литвиненко
Источник статьи: http://carlines.ru/modules/Articles/article.php?storyid=271