Устройство и техническое обслуживание источника тока легкового автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уфимский политехнический техникум

Курсовая работа

По дисциплине:

"Техническое обслуживание и ремонта автомобильного транспорта"

Тема:

"Устройство и техническое обслуживание источника тока легкового автомобиля"

Выполнил: Мансуров Р.Р.

Проверил: Лизон А.А.

Уфа 2015

Оглавление

Введение

1. Электричество

2. Устройство аккумуляторной батареи

3. Устройство и принцип работы автомобильного генератора

Вывод

Список литературы

Введение

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. Практически всегда для питания бортовых электроприёмников используется постоянное напряжение. На ранних автомобилях использовалось напряжение 6 В, сейчас преобладает напряжение 12 В на легковых автомобилях и лёгких грузовиках и 24 В на тяжёлых грузовиках и автобусах с дизельными двигателями.

Проводка обычно однопроводная - в качестве второго провода используется "масса" - металлические кузов и рама автомобиля. Это упрощает и удешевляет проводку, но снижает её надёжность в отношении коротких замыканий. К корпусу ("массе") автомобиля подключают, как правило, отрицательные клеммы источника электроэнергии, это снижает коррозию металлических элементов кузова.

Напряжение бортовой сети достаточно условно. Если указано, что сеть 12-вольтовая, то на клеммах генератора напряжение будет приблизительно 13,7 - 14 вольт, в зависимости от модели автомобиля и настройки регулятора напряжения. автомобиль генератор двигатель

1. Электричество

Электричество - это один из видов энергии, широко применяемых на современных автомобилях и комбайнах. Электрическая энергия на современных автомобилях применяется для пуска двигателя (стартером), зажигания горючей смеси (карбюраторных двигателей), звуковой и световой сигнализации, освещения пути движения и кабины, питания контрольно-измерительных приборов и вспомогательного оборудования.

Приборы, вырабатывающие электрическую энергию, называются источниками электрического тока, а потребляющие ее, - потребителями.

Источники тока - генератор и аккумуляторная батарея.

Потребители тока - стартер, приборы сигнализации и освещения, контрольно-измерительные приборы.

Источники электрического тока преобразуют механическую и химическую энергию в электрическую. Потребители служат для превращения энергии электрического тока в другой вид энергии (механическую, световую, звуковую, тепловую).

Приборы электрооборудования соединены по однопроводной системе, при которой вторым проводом служат металлические части машин - их "масса". С "массой" машины соединен отрицательный полюс источников питания, а с системой проводки - положительный. Напряжение в системе электрооборудования 12 В.

Электрический ток.

Каждый атом представляет собой миниатюрную солнечную систему со своим солнцем - ядром, включающим протоны (положительно заряженные частицы) и нейтроны, а планетами этой системы являются электроны. Орбиты электронов расположены в разных плоскостях и занимают строго определенные места, носящие название оболочек (в виде концентрических сфер). Внешнюю оболочку часто называют валентной, имея в виду, что количество электронов на ней определяет валентность атома (вещества). Валентным числом называют количество недостающих до стабильного состояния электронов или же, наоборот, количество электронов, которое атом способен отдать другому атому, чтобы стать стабильным. Стабильным является атом, на внешней оболочке которого имеются восемь электронов. На внешней оболочке атомов большинства металлов находятся один, два или три электрона. Эти электроны легко отрываются от атома и, став свободными, образуют поток электронов. Направленное движение электронов по проводнику называют электрическим током.

Движение электронов в одном направлении называется постоянным током. Ток возникает в замкнутом проводнике под действием электродвижущей силы (ЭДС).

Обязательное условие получения электрического тока - наличие источника тока и замкнутой электрической цепи. Электрическую цепь обычно образуют источники тока, потребители и соединяющие их провода.

Материалы, создающие незначительное сопротивление прохождению по ним электрического тока, называют проводниками. Хорошо проводят электрический ток металлы, уголь, водные растворы щелочей и кислот. В качестве проводников, соединяющих приборы электрооборудования, используют медную или алюминиевую проволоки.

Материалы, которые практически не проводят электрический ток при нормальных условиях, называют непроводниками или изоляторами. К ним относят эбонит, резину, пластмассы, ткани и др. Такие изоляторы используют в качестве оболочки для токонесущих проводов и основания приборов электрооборудования.

Приборы электрооборудования на тракторах, автомобилях и комбайнах питаются постоянным током. В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно считают, что во внешней цепи постоянный ток движется от положительного полюса к отрицательному.

Потребители и источники могут быть соединены между собой последовательно и параллельно. При последовательном соединении источников тока положительный полюс одного источника соединяют с отрицательным полюсом другого. При этом общее напряжение равно сумме напряжений всех источников тока.

Например, при напряжении одного свинцового аккумулятора 2 В для получения напряжения 12 В нужно соединить последовательно шесть аккумуляторов.

При параллельном соединении источников тока соединяют между собой одноименные полюса. В данном примере при таком соединении общее напряжение источников тока будет таким же, как у одного источника тока, а емкость увеличится в шесть раз.

При последовательном соединении потребителей ток проходит через каждый потребитель, а при параллельном - поступает к каждому потребителю отдельно. Количество электричества, которое проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени, называется силой тока. Сила тока измеряется амперами (А). Работа электрического тока, выполненная за единицу времени, называется мощностью. Мощность измеряется ваттами (Вт).

Электромагнитная индукция.

Из физики известно, что если пропустить электрический ток по проводнику, то вокруг него создается магнитное поле. Если токонесущий проводник свернуть в спираль и в него поместить сердечник из малоуглеродистой стали, обладающий хорошей магнитной проводимостью, то образуется электромагнит, имеющий все свойства природного магнита. Магнитное поле электромагнита можно усилить, увеличивая число витков спирали или силу тока Электромагниты широко применяют в приборах электрооборудования (стартеры, генераторы, звуковые сигналы, контрольно-измерительные и другие приборы).

Если токонесущий проводник поместить в магнитное поле магнита (или электромагнита), то в результате взаимодействия магнитных полей проводника и магнита проводник будет выталкиваться. В указанном случае электрическая энергия превращается в механическую. На этом явлении основана работа электродвигателей

Схема простейших электромашин:

а - электродвигателя, б - генератора;

1 - щетка, 2 - токосъемник, 3 - проводник, 4 - полюсы магнита, 5 - аккумуляторная батарея,

6 - приводной шкив.

Если замкнутым проводником пересекать магнитные силовые линии магнита, то в проводнике возникает электрический ток. Это явление электромагнитной индукции используют для превращения механической энергии в электрическую, например в генераторах (рис. 2, б).

Когда проводники генератора в которых индуктируется ток, образуют одну обмотку, то вырабатывается однофазный ток. Если проводники образуют три одинаковые обмотки, расположенные под углом 120°, то будет индуктироваться трехфазный ток.

Полупроводниковые приборы.

Материалы, занимающие по проводимости промежуточное положение между проводниками и изоляторами, называют полупроводниками. Их удельное сопротивление изменяется в зависимости от температуры (в обратной пропорциональности) и наличия посторонних примесей. К полупроводникам относятся некоторые металлы, их сплавы и окислы.

Наибольшее распространение для изготовления полупроводниковых приборов получили германий и кремний. Удельное сопротивление германия, например, в 30 млн. раз больше, чем у меди, и в миллион миллионов раз меньше, чем у фарфора Германий - это хрупкий серебристо-серый металл. Из предмета химии известно, что германий четырехвалентный элемент, т. е на внешней оболочке его атома имеется четыре электрона. В абсолютно чистом германии при очень низких температурах все электроны участвуют в парноэлектрических связях с электронами соседних атомов, образуя, как все твердые тела кристаллическую решетку. В таких условиях германий является изолятором (диэлектриком). Аналогичное строение имеет кристалл кремния.

В полупроводниках обычно присутствуют примеси. Полупроводники, содержащие трехвалентные примеси, такие, как алюминий или индий, называют акцепторами или типа р (от слова positive - положительный), так как они принимают на себя электроны.

Под действием тепловой или световой энергии кинетическая энергия электронов увеличивается и многие из них разрывают свои связи с атомами и становятся свободными. При наличии электрического поля свободные электроны получают направленное движение и в полупроводнике появляется электрический ток.

Полупроводники обладают свойством образовывать на граничной поверхности между полупроводником и металлом запирающий слой, пропускающий ток только в одном направлении. Такой двухэлектродный прибор называют полупроводниковым диодом (рис. 3, а).

Запирающий слой образуется между р- и n- областями полупроводника, где происходит основной рабочий процесс (так называемый р-n-переход). Область р образуется в результате диффузии металла в полупроводник.

Устройство диода простое. Обычно в пластинку германия вплавляют каплю индия, а в пластинку кремния - каплю алюминия Прямым направлением тока будет направление, например, от алюминиевого электрода к пластинке полупроводника из кремния. Диоды применяют в качестве выпрямителей переменного тока.

Для стабилизации напряжения, т. е. поддержания его в определенных пределах, применяют стабилитроны, или пробойные диоды. Их рабочий режим осуществляется при пробое перехода обратным током.

Полупроводниковый прибор с двумя р-n-переходами (рис. 3, б), называемый триодом, или транзистором, состоит из полупроводниковой пластинки - базы и двух направленных капель (или слоев), образующих две зоны проводимости.

Пластина полупроводника в триоде называется базой (Б) или основанием. Слой (капля), к которому подводится напряжение, называется эмиттером (Э), а другой, с которого снимается напряжение, называется коллектором (К). Проводимостью транзистора управляют током, подводимым к базе, которая выполняется очень тонкой толщиной 10- 12 мкм.

В транзисторе различают базовый ток, идущий с эмиттера на базу, и коллекторный, идущий с эмиттера на коллектор. Базовый ток называют током управления, а коллекторный - основным током. Если базового тока нет, сопротивление триода достигает наибольшего значения (нескольких тысяч ОМ), и основной ток через триод в этом случае не проходит, т. е. транзистор заперт. Если ток пропущен через переход эмиттер - база, то потечет "ток базы". При этом электроны, проникнувшие в область базы из эмиттера, проскочат к переходу база - коллектор вследствие диффузии (так как толщина слоя базы меньше, чем диффузионная длина пробега электронов), где под влиянием электрического поля они будут втянуты в коллектор. Этот ток образует "ток коллектора". Транзистор в этом состоянии называется "открытым". Причем небольшой "ток базы" вызывает значительный "ток коллектора". Вследствие этого транзистор обладает усилительными свойствами.

Транзисторы применяют для усиления и прерывания тока, в цепи.

Рассмотрим простую схему работы транзистора прямой проводимости структурного типа р-п-р. Если движок переменного резистора R1 находится в верхнем (рис. 4, а) положении, то потенциал базы транзистора равен потенциалу коллектора В этом случае транзистор открыт и через него проходит максимально возможный ток.

Ток проходит по цепи, обозначенной на схеме голубым цветом: положительный зажим источника тока, Э-К-переход транзистора, гальванометр, резистор R2, отрицательный зажим источника тока.

Если движок переменного резистора находится в нижнем положении (рис. 4, б), то потенциал базы транзистора равен потенциалу эмиттера При этом транзистор закрыт и через него может проходить минимальный ток. Перемещая движок переменного резистора R1 от среднего положения, управляем значением тока (вверх - увеличиваем, вниз - уменьшаем).

2. Устройство аккумуляторной батареи

На легковых автомобилях в качестве стартерных применяются свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Конструкция аккумуляторных батарей постоянно совершенствуется.

Каждая батарея состоит из шести последовательно соединенных аккумуляторов, объединенных в одном корпусе. Корпус изготавливается из пропилена, стойкого к кислоте и не проводящего ток. Отдельный аккумулятор объединяет чередующиеся положительные и отрицательные электроды, покрытые слоем активной массы. Изоляцию пластин противоположной полярности обеспечивает пластмассовый сепаратор.

Электроды изготавливаются из свинцового сплава. В современных аккумуляторах положительные и отрицательные электроды изготавливаются из свинцово-кальциевого сплава. Такие батареи имеют низкий уровень саморазряда (потеря 50% емкости за 18 месяцев) и минимальный расход воды (1 г/Ач). Это дает возможность полностью исключить добавление воды за период эксплуатации - необслуживаемая аккумуляторная батарея.

Реже можно встретить более дешевую конструкцию, т.н. гибридную аккумуляторную батарею. В ней положительные электроды свинцово-сурмяные, а отрицательные - свинцово-кальциевые.

В таких батареях расход воды в полтора-два раза больше кальциевой батареи, но они также не требуют обслуживания.

Для повышения стойкости электродов к коррозии в свинцово-кальциевый сплав может добавляться серебро, олово.

Электроды имеют решетчатую структуру. Технологии изготовления положительных и отрицательных электродов отличаются. Решетка отрицательных электродов по технологии Expanded metal получается путем просечки свинцового листа с последующей растяжкой.

При производстве положительных электродов используется несколько технологий. Самая совершенная технология Power Frame. Каждый электрод Power Frame имеет опорную раму и внутренние жилки определенной направленности, чем достигается высокая жесткость и минимальное линейное расширение. Более простые электроды, изготовленные по технологии Power Pass (вертикальные жилки стягиваются к ушку электрода), Chess Plate (жилки электродов расположены в шахматном порядке).

Каждый электрод покрывает слой активной массы. У положительных электродов активная масса состоит из диоксида свинца. В отрицательных пластинах активная масса представлена губчатым свинцом.

Электроды помещены в электролит, в качестве которого используется раствор серной кислоты. Электролит имеет определенную плотность, которая изменяется в зависимости от степени заряженности аккумуляторной батареи (чем выше заряженность, тем выше плотность).

В зависимости от физического состояния электролита различают два вида аккумуляторных батарей: с жидким электролитом и с пропитавшим специальный материал (нежидким) электролитом. Сегодня наиболее распространены аккумуляторные батареи с жидким электролитом.

Новые системы автомобиля, такие как система стоп-старт, система рекуперативного торможения, предъявляют повышенные требования к аккумуляторной батарее - высокий пусковой ток, стойкость к глубокому разряду, долговечность. Этим требованиям отвечают аккумуляторные батареи AGM (Absorbed Glass Material), в которых электролит удерживается в микропористом материале. В батарею заливается такое количество электролита, которое может впитать материал.

Данная технология обеспечивает повышение эффективности активной массы за счет лучшего поглощения кислоты.

Промежуточное положение между аккумуляторами с жидким электролитом и AGM батареями занимают аккумуляторные батареи EFB (Enhanced Flooded Battery) - технология влажного электрода. В батарее EFB электроды покрыты пленкой из микроволокна, которая удерживает энергию и обеспечивает стабильность к циклическому разряду. Батарея, при этом, заполнена жидким электролитом.

В перспективе аккумуляторы типа AGM и EFB полностью заменят свинцово-кальциевые батареи с жидким электролитом. Сдерживающим фактором пока выступает высокая цена новых источников тока.

Зарядка аккумуляторной батареи сопровождается газообразованием. Отвод газов от аккумуляторной батареи осуществляется с помощью системы вентиляции. Центральная система вентиляции соединяет каждый отдельный аккумулятор в составе батареи с атмосферой. За счет предохранительных клапанов система герметична. Клапан устанавливается в пробке аккумулятора и срабатывает при определенном избыточном давлении. Система носит название Valve Regulated Lead Acid Battery или VRLA батарея. Кислород и водород, образующиеся при заряде, не покидают аккумулятор, а взаимодействуют между собой с образованием воды. Их выход происходит только при высоком напряжении заряда.

Система вентиляции лабиринтной конструкции более совершенна. Она обеспечивает конденсацию выходящих паров и возвращение жидкости обратно в аккумулятор. Отдельные аккумуляторные батареи оборудуются пламегасителем, который в случае возгорания выходящих паров отсекают пламя от батареи и не пускают его внутрь. Пламегаситель устанавливается на выходе вентиляционной системы и представляет собой мембрану из особого материала.

Подключение аккумуляторной батареи к электрической сети производится с помощью двух свинцовых выводов. Положительный вывод всегда толще отрицательного, что исключает ошибку при подключении батареи. Полярность (расположение) выводов может быть прямой или обратной. При прямой полярности положительный вывод батареи расположен слева, при обратной полярности справа. Необходимо помнить, что длина проводов, которыми подключается аккумулятор, рассчитана на определенную полярность.

Автомобильные аккумуляторы оборудуются индикатором заряженности батареи, т.н. "глазком". Плотность электролита оценивается по цвету "глазка" ("зеленый" - батарея заряжена, "черный" - недостаточный заряд, "желтый" - низкий уровень электролита).

На автомобиле аккумуляторные батареи жестко закрепляются с помощью специального крепления, предупреждающего их повреждение и разлив электролита. Крепление может быть верхнее(рамка) или нижнее (скоба, закрепляемая за выступы основания). Для батарей, располагающихся в центральной части или багажнике автомобиля предусматривается аварийный размыкатель аккумуляторной батареи.

Работа аккумуляторной батареи

Принцип действия аккумуляторной батареи основан на преобразовании электрической энергии в химическую энергию при заряде и наоборот химической энергии в электрическую при разряде. Работа аккумуляторной батареи носит циклический характер: разряд-заряд.

Разряд происходит при подключении потребителей. При разряде активная масса положительных (диоксид свинца) и отрицательных (губчатый свинец) электродов взаимодействует с электролитом. При этом образуется сульфат свинца и вода, плотность электролита уменьшается.

При работающем двигателе аккумуляторная батарея заряжается от генератора. Аккумуляторную батарею также можно зарядить с помощью специального зарядного устройства. При зарядке сульфат свинца и вода преобразуются в свинец, двуокись свинца и серную кислоту. Плотность электролита повышается.

Заряд батареи должен производиться при оптимальном напряжении. Высокое напряжение приводит к сильному разложению воды и снижению уровня электролита. Низкое напряжение чревато неполной зарядкой батареи и, соответственно, уменьшением срока ее службы.

Работа аккумуляторной батареи зависит от температуры окружающего воздуха. При повышении температуры увеличивается отдаваемая мощность, но вместе с ней увеличивается саморазряд и коррозия электродов. Понижение температуры сопровождается снижением разрядной емкости, замедлением химических процессов и уменьшением плотности электролита.

При отсутствии нагрузки процессы в аккумуляторной батарее продолжаются - происходит ее саморазряд. Величина саморазряда зависит от температуры окружающего воздуха и конструкции батареи (электродов).

Срок службы аккумуляторной батареи составляет в среднем 4-5 лет и во многом зависит от режима эксплуатации. Производители постоянно работают над повышением эффективности аккумуляторной батареи, увеличением срока ее службы. Среди перспективных направлений:

внедрение системы управления энергетическим балансом (регулирует подключение потребителей);

использование двух аккумуляторных батарей (одна для запуска, другая для всего остального);

совершенствование конструкции аккумуляторных батарей (AGM, EFB технологии).

Параметры автомобильного аккумулятора

Основными параметрами автомобильной аккумуляторной батареи являются: номинальная емкость, номинальное напряжение и ток холодной прокрутки. Данные параметры отражаются в маркировке аккумуляторной батареи, которая наносится на корпусе.

Номинальная емкость определяется отдаваемой энергией полностью заряженной батареи при двадцатичасовом разряде. Измеряется в ампер-часах (Ач). К примеру, батарея емкостью 50 Ач в течение двадцати часов может отдавать ток 2,5 А.

Большее практическое значение имеет т.н. резервная емкость. Данный неофициальный параметр измеряется в минутах. Резервная емкость аккумуляторной батареи легкового автомобиля при нагрузке 25 А и падении напряжения до 10,5 В должна составлять не менее 90 минут. В течение данного промежутка времени аккумулятор может работать за себя и за генератор.

Номинальное напряжение аккумуляторной батареи складывается из напряжения отдельных аккумуляторов. Номинальное напряжение аккумуляторной батареи легкового автомобиля составляет 12 В.

Ток холодной прокрутки определяет возможность аккумуляторной батареи при запуске в холодное время.

Представляет собой величину тока, который батарея способна отдать при температуре -18оС в течение 10 с напряжением не менее 7,5 В. Чем выше ток холодной прокрутки, тем легче двигатель будет запускаться зимой.

Техническое обслуживание аккумулятора

Поскольку при работе аккумуляторной батареи образуется гремучий газ, нельзя осматривать ее, освещая открытым огнем.

Обслуживаемые аккумуляторы (например, в автомобилях ВАЗ) летом следует раз в месяц при интенсивной эксплуатации, а в остальные времена года через 2500 - 3000 км пробега проверять на уровень электролита и доводить уровень до нормы, заливая дистиллированную воду (при нагревании электролита испаряется только вода).

Через каждые 10 000--15 000 км (раз в год) проверяйте крепление батареи, а также чистоту и надежность крепления наконечников проводов на полюсных штырях батареи. Белый налет со штырей и наконечников удаляют шлифовальной шкуркой, после чего на наружные (не контактные!) поверхности наносят тонкий слой технического вазелина.

Электролит, пролитый на поверхность аккумуляторной батареи, удаляют тряпкой, смоченной в соде или в 10 % растворе нашатырного спирта.

Грязь и влагу убирают щеткой с жесткой щетиной и сухой чистой тряпкой. Нельзя, чтобы электролит попадал на металлические части автомобиля: это приведет к коррозии. Места его попадания зачищают и окрашивают кислотостойкой краской.

При появлении самых незначительных трещин в корпусе и заливочной мастике батареи сдайте батарею в ремонт. Временно трещину на банке аккумулятора можно залепить пластилином, предварительно промыв место вокруг нее.

Регулярно проверяйте надежность крепления батареи на автомобиле; если надо, подтяните гайки.



Затягивать или отвертывать плоскогубцами гайки наконечников проводов нельзя. Только гаечным ключом! Нельзя и ударять по наконечнику провода, дергать за провод.

При пуске двигателя стартер включают не более чем на 10--15 с и лишь 2--3 раза подряд, делая между включениями паузу не менее полминуты.

Берегите аккумулятор, не ленитесь переключаться на соответствующие передачи при любых изменениях скорости езды.

* Проверка уровня электролита в аккумуляторе

Уровень электролита в аккумуляторной батарее проверяют через заливные отверстия с помощью стеклянной трубки с внутренним диаметром 3--5 мм.

Опустите трубку в аккумулятор до упора в предохранительный щиток, затем плотно закройте пальцем ее наружное отверстие и выньте ее. Столбик электролита в трубке укажет его уровень в батарее.

В батареях с индикатором (тубусом) электролит должен быть на одном уровне с ним или выше его на 5 мм. В батареях без тубуса или индикатора уровень электролита должен быть на 5--10 мм выше предохранительного щитка или верхнего края сепараторов.

Если уровень электролита понизился в результате испарения воды (нормальный процесс), следует добавить в батарею дистиллированную воду (ни в коем случае не водопроводную или из придорожного ручья - аккумулятор сядет) температурой 15--25 "С.

Если уровень электролита выше нормального, следует отсосать его резиновой грушей с эбонитовым наконечником, иначе он будет выплескиваться из батареи.

После продолжительной поездки осмотрите батарею. Если на ее поверхности остается электролит, значит, происходит выплескивание.

Причиной этого может являться повышенный уровень электролита в батарее (проверьте и установите нормальный) или появление трещин в корпусе и заливочной мастике аккумулятора (следует отремонтировать батарею).

Если же ни первое и ни второе, то следует проверить и отрегулировать напряжение генератора и проверить, не сульфатирована ли батарея.

Если при внешнем осмотре обнаруживается, что электролит подтекает, а сразу сдать в ремонт батарею нет возможности, периодически добавляйте электролит в неисправное отделение.

* Сульфатация батареи

При слабой сульфатации батарею вам смогут спасти на СТО одним или несколькими циклами заряд малым током/ разряд.

Сильно сульфатированную батарею необходимо менять: ремонт невозможен.

Сульфатирование происходит при езде на автомобиле со слишком низким уровнем электролита в батарее, а также при очень долгом пребывании батареи в разряженном или не полностью заряженном состоянии. В этом случае на поверхности пластин батареи образуются нерастворимые в электролите крупные кристаллы сернокислого свинца.

* Хранение аккумулятора

Если автомобиль длительное время не используется, батарею следует снять и хранить в сухом месте.

Оптимальная температура при хранении обслуживаемых аккумуляторов российского производства - от --20 °С до 0°С, необслуживаемых западных аккумуляторов - от О °С до +27 °С. При таких температурах замедляются процессы коррозии пластин и саморазряда батареи. Подзаряжают хранящуюся батарею раз в три месяца (батарею 6СТ-55А - раз в год). Хранение батареи в разряженном состоянии делает ее непригодной к использованию. Если батарею снимают на зиму, не эксплуатируя автомобиль в это время года, то проверку и подзарядку батареи осуществляют весной, перед установкой.

* Приготовление электролита

При приготовлении электролита кислоту маленькими порциями вливают в воду, и никак иначе, и ни в коем случае наоборот.

При вливании воды в кислоту происходит закипание, разогретая кислота разбрызгивается и наносит ожоги.

Электролит готовят из аккумуляторной серной кислоты только высшего сорта (первый сорт приведет к преждевременному выходу аккумулятора из строя) и дистиллированной воды, не находившейся в железных сосудах. Посуда для приготовления электролита может быть керамической, эбонитовой, свинцовой (не стеклянной - лопнет).

Нормальной для центральных районов России плотности электролит - 1,28 г/см 3 (для районов с умеренным климатом) - готовится из 0,36 л серной кислоты и 1 л дистиллированной воды.

Готовый электролит на 15--20 часов оставляют в закрытой посуде, чтобы он остыл, и произошло выпадение осадка на дно.

Серную кислоту в неплотно закрытой посуде не хранят: она быстро поглощает атмосферную влагу.

В северных районах, где температура зимой опускается до --40 °С, нормальная плотность электролита составляет 1,29 г/см 3 (измеренная при температуре +20--25 °С). Для приготовления такого электролита на литр воды берут 0,38 л серной кислоты.

В теплых южных районах, где не бывает сильных морозов, плотность электролита должна составлять 1,26 г/см 3, а готовят его из расчета 0,33 л серной кислоты на литр воды.

Чем выше плотность электролита, тем ниже температура его замерзания.

Если при хранении в течение месяца батарея разрядилась более чем на 10%, нужен ее осмотр и ремонт.

Такое может происходить, если вы заливали в нее недистиллированную воду, а также в случае попадания металлических частиц в батарею. Возможно, замените электролит, промыв внутренность бака, и протрите поверхность батареи.

Саморазряд батареи ускоряется и тогда, когда батарея долго хранится. При этом плотность электролита в нижних слоях становится более высокой, чем в верхних.

Если при использовании автомобиля батарея разряжается слишком быстро, прежде всего усильте самоконтроль за экономностью режима вождения.

Избегайте частых пусков двигателя, при движении на низких скоростях никогда не забывайте переключаться на низшие передачи.

Кроме того, отключите установленные вами излишние дополнительные фары и прочие излишние потребители электроэнергии.

Иногда бывает необходима проверка, не происходит ли утечка тока из-за повреждения изоляции в системе электрооборудования (тогда ми-лиамперметр, включенный между наконечником положительного провода и положительным выводом батареи, покажет ток более 1 мА при отключенных потребителях), а также проверка генератора и регулятора напряжения, проверка на сульфатацию.

Плотность электролита в обслуживаемом аккумуляторе измеряют кислотомером - автомобильным ареометром (чтобы узнать степень разрежённости батареи).

Наконечник кислотомера опускают в заливное отверстие аккумулятора, засасывают электролит и по делениям плавающего в колбе ареометра определяют величину плотности электролита.

Плотность, пониженная от нормы (составляющей 1,28 г/см 3) на 0,01 г/см 3 соответствует разряду 6 %. Следует помнить, однако, что на показания кислотомера нужно делать температурную поправку. Плотность электролита должна быть равна 1,27--1,28 г/см 3 при температуре +25 °С. При температуре +5---10°С она увеличивается примерно на 0,01 г/см 3, при температуре --10°С - на 0,02 г/см 3, при --25 °С - на 0,03 г/см 3. Плотность электролита не измеряют при ненормальном уровне электролита, при "кипящем" или слишком горячем электролите. Долив дистиллированную воду в батарею, подождите, пока электролит перемешается (несколько часов, если батарея разряжена).

Если батарея разряжена на 25 % зимой (кислотомер показывает 1,25) или на 50% летом (кислотомер показывает 1,19), она нуждается в снятии и подзарядке.

Если у вас нет ареометра, достаточно проверять плотность электролита дважды в год: весной и осенью.

* Зарядка аккумулятора

307. Аккумулятор можно заряжать и не снимая с автомобиля, лишь предварительно отсоединив положительный и отрицательный кабели.

Для зарядки аккумулятора необходимо выполнить следующее (пункты, обозначенные не учитываются, если на автомобиле установлен необслуживаемый аккумулятор).

-- Перед зарядкой проверьте уровень электролита и, если нужно, долейте дистиллированной воды.

-- Замерзший аккумулятор перед зарядкой должен оттаять.

-- Вывинтите пробки из аккумулятора или вытяните их с помощью маленькой отвертки и положите на отверстия. Тем самым предотвращается выпрыскивание кислоты, а образующиеся при зарядке газы могут выходить свободно.

-- Для заряда лучше всего использовать ток, равный 0,1 емкости батареи (если емкость батареи 55 Ач, то ток заряда должен быть 5,5 А.

-- Заряжают аккумулятор только в хорошо проветриваемом помещении (если аккумулятор вмонтирован, капот должен быть открыт).

-- Положительный полюс аккумулятора соединяют с положительным полюсом зарядного устройства, а отрицательный - с отрицательным.

-- Заряжают аккумулятор до тех пор, пока во всех ячейках не начнет активно образовываться газ.

-- После зарядки проверьте уровень электролита, долейте, если нужно, дистиллированной воды.

-- Проверьте также плотность электролита. Если в одной из ячеек она значительно (более чем на 0,04 г/см 3) ниже, чем в других (например, в пяти ячейках - 1,28 г/см 3, а в одной - 1,18 г/см 3), значит, аккумулятор неисправен, и его нужно заменить.

-- Подождите примерно 20 минут, пока из аккумулятора выйдет газ, затем завинтите или вставьте пробки.

При отключенном аккумуляторе двигатель не должен работать, иначе повреждается электрооборудование.

Зарядку аккумулятора обычно производят специалисты.

Если аккумулятор "сел" и не вращает коленвал, а запустить двигатель с буксира нет возможности, и рядом нет никого, кто помог бы растолкать машину, попробуйте следующую хитрость.

Затяните ручной тормоз, вывесите при помощи домкрата левое ведущее колесо, закройте воздушную заслонку карбюратора, включите четвертую или пятую передачу. В перчатках или рукавицах (чтобы не поцарапаться), вращайте по ходу движения вывешенное колесо.

Когда двигатель начнет работать, включите нейтралку и уберите домкрат.

При покупке новой аккумуляторной батареи выберите ее по емкости равной или близкой к емкости заменяемой батареи.

Установка аккумулятора с емкостью много больше расчетной дает только временный выигрыш, потому что такой аккумулятор будет эксплуатироваться недозаряженным. При покупке предпочтение отдайте немецким или скандинавским аккумуляторам, которые предназначены для работы в условиях климата, аналогичного российскому, и при этом очень качественны. При покупке аккумулятора с залитым электролитом проверьте, заряжен ли он и какова плотность электролита. Качество европейских сухозаря-женных аккумуляторов гарантировано. Большинство же российских батарей, хотя и называются "сухозаряженными", но требуют дозарядки после заливки электролита. Залив электролит в новоприобретенный аккумулятор, через часок-другой проверьте плотность и дозарядите, если она ниже положенной.

* "Прикуривание" от аккумулятора другого автомобиля

Когда от вашего аккумулятора "прикуривают" автомобили с неисправной батареей, возможны короткие замыкания батареи и мощное искрение.

То же самое может случиться при случайном закорачивании противоположной клеммы на массу автомобиля. Будьте осторожны при обращении с аккумуляторами.

Для "прикуривания" (то есть облегчения запуска двигателя) от аккумулятора другого автомобиля лучше использовать кабель с изолированными зажимами с площадью поперечного сечения 25 мм 2.

Оба аккумулятора должны иметь напряжение 12 В. Разряженный аккумулятор не должен быть замерзшим, уровень жидкости в нем должен быть нормальным. Автомобили должны находиться на таком расстоянии, чтобы они не контактировали друг с другом, и стоять на ручном тормозе, рычаг ручной коробки передач - на нейтралке, а автоматической - в положении "Р". Все потребители электроэнергии должны быть отключены. Двигатель автомобиля-донора должен работать на холостом ходу, что позволит избежать повреждения генератора. Облегчая пуск двигателя подобным образом, следует быть осторожным: нельзя стоять рядом с аккумулятором с зажженной сигаретой, поскольку из заряжаемого аккумулятора может выделяться горючий газ.

Если у вас имеется специальный, промышленного производства кабель облегчения пуска двигателя, его подключение осуществляется в следующей последовательности:

-- красный кабель подключают к положительному полюсу разряженного аккумулятора;

-- другой конец красного кабеля подключают к положительному полюсу аккумулятора-донора;

-- черный кабель подключают к отрицательному полюсу аккумулятора-донора;

-- другой конец черного кабеля подключают к "массе" автомобиля, аккумулятор которого разряжен (лучше всего к любой металлической детали, привинченной к блоку цилиндров двигателя).

Проверьте надежность установки зажимов кабелей: клеммы подключенного кабеля не должны соприкасаться друг с другом, а положительный зажим не должен соприкасаться с "массой" (кузовом или рамой).

* И еще...

При запуске двигателя с разряженным аккумулятором не включайте стартер более чем на 10 секунд.

Дело в том, что от сильного тока клеммы и кабель нагреваются. Между включениями стартера следует делать паузу, длящуюся полминуты. В процессе "прикуривания" не наклоняйтесь над аккумулятором: можно получить ожог. После запуска кабель отсоединяют в последовательности, обратной той, в которой присоединяли.

В сильные морозы забирайте аккумулятор на ночь домой.

При условии, конечно, что в автомобиле есть автономная противоугонная сигнализация.

И еще одна небольшая хитрость: оставляя автомобиль на стоянке или в гараже, отсоедините плюсовую клемму аккумулятора. Если на вашу машину позарится угонщик, ему понадобится дополнительное время на то, чтобы понять, почему двигатель не заводится, и эта дополнительная минута злоумышленника и погубит.

Функции противоугонного устройства может выполнять и выключатель "массы", установленный в месте, известном только хозяину. Параллельно контактам выключателя двумя тонкими проводками подсоедините обычный плавкий предохранитель (2А). Теперь при выключении "массы" цепь окажется замкнутой через предохранитель, и габаритные огни будут гореть. Однако, при включении зажигания предохранитель, не рассчитанный на такую нагрузку, мгновенно перегорит, и цепь обесточится.

3. Устройство и принцип работы автомобильного генератора

Электрооборудование любого автомобиля включает в себя генератор - устройство, преобразующее механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую. Вместе с регулятором напряжения он называется генераторной установкой. На современные автомобили устанавливаются генераторы переменного тока. Они в наибольшей степени отвечают предъявляемым требованиям.

Требования, предъявляемые к генератору:

· выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи;

· напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генератором, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок.

· Последнее требование вызвано тем, что аккумуляторная батарея весьма чувствительна к степени стабильности напряжения. Слишком низкое напряжение вызывает недозаряд батареи и, как следствие, затруднения с пуском двигателя, слишком высокое напряжение приводит к перезаряду батареи и, ускоренному выходу ее из строя.

· Принцип работы генератора и его принципиальное конструктивное устройство одинаковы для всех автомобилей, отличаются только качеством изготовления, габаритами и расположением присоединительных узлов.

Основные части генератора:

1. Шкив - служит для передачи механической энергии от двигателя к валу генератора посредством ремня;

2. Корпус генератора состоит из двух крышек: передняя (со стороны шкива) и задняя (со стороны контактных колец), предназначены для крепления статора, установки генератора на двигателе и размещения подшипников (опор) ротора. На задней крышке размещаются выпрямитель, щеточный узел, регулятор напряжения (если он встроенный) и внешние выводы для подключения к системе электрооборудования;

3. Ротор - стальной вал с расположенными на нем двумя стальными втулками кпювообразной формы. Между ними находится обмотка возбуждения, выводы которой соединены с контактными кольцами. Генераторы оборудованы преимущественно цилиндрическими медными контактными кольцами;

4. Статор - пакет, набранный из стальных листов, имеющий форму трубы. В его пазах расположена трехфазная обмотка, в которой вырабатывается мощность генератора;

5. Сборка с выпрямительными диодами - объединяет шесть мощных диодов, запрессованных по три в положительный и отрицательный теплоотводы;

6. Регулятор напряжения - устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети автомобиля в заданных пределах при изменении электрической нагрузки, частоты вращения ротора генератора и температуры окружающей среды;

7. Щеточный узел - съемная пластмассовая конструкция. В ней установлены подпружиненные щетки, контактирующие с кольцами ротора;

8. Защитная крышка диодного модуля.

9. Рассмотрим электрическую схему соединения элементов генератора.

Принципиальная электрическая схема генераторной установки:

1. Включатель зажигания;

2. Помехоподавляющий конденсатор;

3. Аккумуляторная батарея;

4. Лампа-индикатор исправности генератора;

5. Положительные диоды силового выпрямителя;

6. Отрицательные диоды силового выпрямителя;

7. Диоды обмотки возбуждения;

8. Обмотки трех фаз статора;

9. Обмотка возбуждения (ротор);

10. Щеточный узел;

11. Регулятор напряжения;

B+ Выход генератора "+";

B- "Масса" генератора;

D+ Питание обмотки возбуждения, опорное напряжение для регулятора напряжения.

В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку, например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется электрическое напряжение, пропорциональное скорости изменения магнитного потока. И наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток. Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются источник переменного магнитного поля и катушка, с которой непосредственно будет сниматься переменное напряжение.

Обмотка возбуждения с полюсной системой, валом и контактными кольцами образуют ротор, его важнейшую вращающуюся часть, которая и является источником переменного магнитного поля.

Ротор генератора

1. вал ротора;

2. полюса ротора;

3. обмотка возбуждения;

4. контактные кольца.

Полюсная система ротора имеет остаточный магнитный поток, который присутствует даже при отсутствии тока в обмотке возбуждения. Однако его значение невелико и способно обеспечить самовозбуждение генератора только на слишком высоких частотах вращения. Поэтому, для первоначального намагничивания ротора через его обмотку пропускают небольшой ток от аккумуляторной батареи, обычно через лампу контроля работоспособности генератора. Сила этого тока не должна быть слишком большой, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею, но и не слишком малой, чтобы генератор мог возбудиться уже на холостых оборотах двигателя. Исходя из этих соображений, мощность контрольной лампы обычно составляет 2…3 Вт. После того, как напряжение на обмотках статора достигает рабочей величины, лампа тухнет, и питание обмотки возбуждения осуществляется от самого генератора. В этом случае генератор работает на самовозбуждении.

Выходное напряжение снимается с обмоток статора. При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно "северный" и "южный" полюсы ротора, т. е. направление магнитного потока, пронизывающего катушку статора, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения. Частота этого напряжения зависит от частоты вращения ротора генератора и числа его пар полюсов.



Статор генератора

1. обмотка статора;

2. выводы обмоток;

3. магнитопровод.

Обмотка статора трехфазная. Она состоит из трех отдельных обмоток, называемых обмотками фаз или просто фазами, намотанных по определенной технологии на магнитопровод. Напряжение и токи в обмотках смещены друг относительно друга на треть периода, т.е. на 120 электрических градусов, как это показано на рисунке.

Виды соединения обмоток

1. "звездой";

2. "треугольником".

При соединении в "треугольник" ток в каждой из обмоток в 1,7 раза меньше тока, отдаваемого генератором.

Это значит, что при том же отдаваемом генератором токе, ток в обмотках при соединении в "треугольник" значительно меньше, чем у "звезды". Поэтому в генераторах большой мощности довольно часто применяют соединение в "треугольник", т. к. при меньших токах обмотки можно наматывать более тонким проводом, что технологичнее. Более тонкий провод можно применять и при соединении типа "звезда". В этом случае обмотку выполняют из двух параллельных обмоток, каждая из которых соединена в "звезду", т. е. получается "двойная звезда".

Для того, чтобы магнитный поток обмотки возбуждения подводился непосредственно к обмотке статора и не рассеивался в пространстве, катушки помещены в пазы стальной конструкции - магнитопровода. Так как переменное магнитное поле наводится не только в катушках, но и в магнитопроводе статора, то это приводит к возникновению паразитных вихревых токов, которые ведут к потере мощности и нагревают статор. Для уменьшения проявления этого эффекта магнитопровод изготавливают из набора стальных пластин (пакета железа).

Бортовая сеть автомобиля требует подведения к ней постоянного напряжения. Поэтому обмотка статора питает бортовую сеть автомобиля через выпрямитель, встроенный в генератор. Выпрямитель для трехфазной системы содержит шесть силовых полупроводниковых диодов, три из которых соединены с выводом "+" генератора, а другие три с выводом "--" ("массой"). Полупроводниковые диоды находятся в открытом состоянии и не оказывают существенного сопротивления прохождению тока при приложении к ним напряжения в прямом направлении и практически не пропускают ток при обратном напряжении. Следует обратить внимание на то, что под термином "выпрямительный диод" не всегда скрывается привычная конструкция, имеющая корпус, выводы и т. д. иногда это просто полупроводниковый кремниевый переход, загерметизированный на теплоотводе.



Сборка с выпрямительными диодами

1. силовые диоды;

2. дополнительные диоды;

3. теплоотвод.

Многие производители в целях защиты электронных узлов автомобиля от всплесков напряжения заменяют диоды силового моста стабилитронами. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода состоит в том, что при воздействии на него напряжения в обратном направлении он не пропускает ток лишь до определенной величины этого напряжения, называемого напряжением стабилизации. Обычно в силовых стабилитронах напряжение стабилизации составляет 25... 30 В. При достижении этого напряжения стабилитроны "пробиваются ", т. е. начинают пропускать ток в обратном направлении, причем в определенных пределах изменения силы этого тока напряжение на стабилитроне, а, следовательно, и на выводе "+" генератора остается неизменным, не достигающем опасных для электронных узлов значений. Свойство стабилитрона поддерживать на своих выводах постоянство напряжения после "пробоя" используется и в регуляторах напряжения.

Как было отмечено выше, напряжения на обмотках изменяются по кривым, близким к синусоиде и в одни моменты времени они положительны, в другие отрицательны. Если положительное направление напряжения в фазе принять по стрелке, направленной к нулевой точке обмотки статора, а отрицательное от нее то, например, для момента времени t когда напряжение второй фазы отсутствует, первой фазы - положительно, а третьей - отрицательно. Направление напряжений фаз соответствует стрелкам показанным на рисунке.

Направление токов в обмотках и выпрямителе генератора

Ток через обмотки, диоды и нагрузку будет протекать в направлении этих стрелок. Рассмотрев любые другие моменты времени, легко убедиться, что в трехфазной системе напряжения, возникающего в обмотках фаз генератора, диоды силового выпрямителя переходят из открытого состояния в закрытое и обратно таким образом, что ток в нагрузке имеет только одно направление - от вывода "+" генераторной установки к ее выводу "--" ("массе"), т. е. в нагрузке протекает постоянный (выпрямленный) ток.

У значительного количества типов генераторов обмотка возбуждения подключается к собственному выпрямителю, собранному на трех диодах. Такое подключение обмотки возбуждения препятствует протеканию через нее тока разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля. Диоды выпрямителя обмотки возбуждения работают аналогично, питая выпрямленным током эту обмотку.

Причем в выпрямитель обмотки возбуждения тоже входят 6 диодов, три из них общие с силовым выпрямителем (отрицательные диоды). Ток возбуждения значительно меньше, чем ток, отдаваемый генератором в нагрузку. Поэтому в качестве диодов обмотки возбуждения применяются малогабаритные слаботочные диоды на ток не более 2 А (для сравнения, диоды силового выпрямителя допускают протекание токов силой до 25... 35 А).

При необходимости увеличения мощности генератора применяется дополнительное плечо выпрямителя.

Такая схема выпрямителя может иметь место только при соединении обмоток статора в "звезду", т. к. дополнительное плечо запитывается от "нулевой" точки "звезды". Если бы фазные напряжения изменялись чисто по синусоиде, эти диоды вообще не участвовали бы в процессе преобразования переменного тока в постоянный. Однако в реальных генераторах форма фазных напряжений отличается от синусоиды. Она представляет собой сумму синусоид, которые называются гармоническими составляющими или гармониками - первой, частота которой совпадает с частотой фазного напряжения, и высшими, главным образом, третьей, частота которой в три раза выше, чем первой.

Из электротехники известно, что в линейном напряжении, т. е. в том напряжении, которое подводится к выпрямителю и выпрямляется, третья гармоника отсутствует. Это объясняется тем, что третьи гармоники всех фазных напряжений совпадают по фазе, т. е. одновременно достигают одинаковых значений и при этом взаимно уравновешивают и взаимоуничтожают друг друга в линейном напряжении. Таким образом, третья гармоника в фазном напряжении присутствует, а в линейном - нет. Следовательно, мощность, развиваемая третьей гармоникой фазного напряжения не может быть использована потребителями. Чтобы использовать эту мощность, добавлены диоды, подсоединенные к нулевой точке обмоток фаз, т. е. к точке где сказывается действие фазного напряжения. Таким образом, эти диоды выпрямляют только напряжение третьей гармоники фазного напряжения. Применение этих диодов увеличивает мощность генератора на 5...15% при частоте вращения более 3000 мин-1.

...