Для чего применяют электрическую энергию на автомобилях: Источники электрической энергии

Содержание

Потребители электроэнергии. Сведения об электронных системах

Электрооборудование предназначено для обеспечения функционирования большинства систем транспортного средства.

Потребителями электроэнергии в транспортном средстве являются системы:

пуска двигателя (стартер)
освещения (наружного — фары, внутреннего — плафоны)
световой сигнализации (указатели поворота, стоп-сигнал)
звуковой сигнализации, связи (у гусеничных машин)
подогрева и электронные системы

Кроме того, электроэнергию потребляют контрольные приборы (амперметры, указатели температуры охлаждающей жидкости и др.), приводы управления механизмами и дополнительное оборудование (вентиляторы, стеклоочистители и т.д.).

Основным источником электроэнергии является генератор с приводом от двигателя ТС, а вспомогательном — аккумуляторная батарея. Источники энергии обеспечивают также зажигание рабочей смеси в цилиндрах карбюраторных и газовых двигателей, т.е. работу систем зажигания этих двигателей.

Источники электроэнергии связаны с потребителями проводами. На ТС (колесных и гусеничных) применяется однопров9дная система проводки, в которой положительные полюсы источников и потребителей, работающих только на постоянном токе, соединены друг с другом изолированными проводами. Отрицательные полюсы соединяются через металлические части ТС (корпус машины, рама и др.). Использование однопроводной системы обеспечивает экономию проводов и упрощает схему соединения электрооборудования. Приборы аварийного освещения некоторых ТС подключают к источникам электроэнергии с применением двухпроводной системы.

К электрооборудованию относятся также выключатели, отключатели «массы» (отсоединяющие отрицательный полюс источника электроэнергии от корпуса ТС), предохранители, приборы, обеспечивающие работу генератора и стартера. Выключатели, предохранители и соединительные панели, имеющиеся в электросхеме, составляют группу коммутационной аппаратуры.

Приборы, кратковременно потребляющие ток большой силы, и приборы, работающие в аварийных случаях (например, стартер, сигнал, подкапотная лампа для подсветки и др.), подключены к линии «амперметр—аккумулятор», а остальные потребители электроэнергии — к линии «амперметр—генератор». Контрольные приборы, звуковой сигнал и подсветка включены в цепь через плавкие предохранители, защищающие их от перегрузки.

Рис. Схема автоматизации управления трансмиссией полноприводного автомобиля

Схема электрооборудования гусеничной машины мало отличается от электросхемы автомобиля. Потребителями электроэнергии в гусеничных машинах являются, например, электродвигатели насосов, вентиляторов и других вспомогательных механизмов, а основными контрольно-измерительными приборами, обеспечивающими контроль за состоянием и работой всех систем, служат вольтамперметр, тахометр, спидометр, счетчик моточасов, манометры, термометры и др.

Вольтамперметр (комбинированный прибор) служит для измерения напряжения и силы тока, тахометр — для измерения частоты вращения коленчатого вала двигателя, а спидометр — для контроля скорости движения машины. Счетчик моточасов предназначен для измерения общей продолжительности работы двигателя.

Устройство и работу электрооборудования и приборов подробно изучают в специальных курсах по теории и эксплуатации ТС; схемы электрооборудования приводятся в техническом описании и инструкции по эксплуатации конкретной машины.

В настоящее время автотранспортная техника создается с применением электронных систем, заменяющих традиционные узлы электрооборудования: регуляторы напряжения, приборы подогрева ДВС, управления световой и звуковой сигнализацией, тахометры, спидометры и др. Электроника служит для контроля эксплуатационных параметров машин (расход топлива, режим работы ДВС, включения коробок передач и т.д.) и диагностики их технического состояния. Электронные устройства широко используются также для управления агрегатами трансмиссии, тормозными системами и т.

д. Командная электромагнитная или электромеханическая аппаратура в электронных системах управляет исполнительными механизмами с гидро- или пневмоприводом. Широко внедряются различные микропроцессорные системы (ЭВМ), например, для автоматического управления переключением передач.

На рисунке представлена схема автоматизации управления трансмиссией автомобиля с межосевым фрикционным дифференциалом, задним активным дифференциалом и антиблокировочной системой (АБС). Эти устройства имеют общую гидравлическую систему и управляются одним компьютером, который в процессе движения автомобиля вычисляет оптимальный коэффициент блокировки и необходимую интенсивность перераспределения вращающего момента между колесами.

Электрооборудование автомобиля. Устройство и работа. Особенности

Электрооборудование автомобиля представляет весь перечень устройств, которые вырабатывают, передают, а также потребляют электрическую энергию в машине. В целом это сложный комплекс систем, устройств и приборов, которые обеспечивают функционирование всех частей автомобиля, автоматизацию процессов, а также создают уют, комфорт и безопасность для людей.

Все главные узлы и агрегаты электрического оборудования взаимосвязаны между собой с помощью проводов. Они выступают в качестве своеобразной нервной и кровеносной системы. В одном случае по ним передается сигнал для запуска того или иного устройства, в другом случае они передают электроэнергию для питания приборов. Обрывы проводов могут привести к воспламенению или невозможности работы конкретного устройства в машине. А поломка какого-либо электрооборудования может привести к аварии, невозможности запуска автомобиля или его эксплуатации.

Виды

В качестве источников электротока выступают устройства, которые преобразуют электроэнергию. Это генератор и аккумулятор, где генератор преобразует механическую энергию в электрическую, а аккумулятор — химическую в электрическую. В качестве потребителей электрической электроэнергии выступает устройство, преобразует электроэнергию в другие виды, к примеру, движения, света, тепла. К ним можно отнести систему запуска движка, лампочки, измерительные устройства, электроприборы в виде стеклоочистителей, печки, прикуривателя, радио, кондиционера и тому подобное.

Аккумулятор используется для питания потребителей электротоком во время запуска движка, во время его низких оборотов, либо в момент, когда он отключен. Генератор питает электротоком все электрические устройства, в том числе заряжает аккумулятор. Мощность и емкость данных устройств должна отвечать аналогичным параметрам потребителей при различных режимах работы машины.

Электрооборудование автомобиля в виде потребителей энергии классифицируются на 3 составляющие:

Кратковременного действия.
Длительного действия.
Основного действия.

К устройствам основного действия относятся устройства, которые нужны для поддержки работоспособности машины. Это устройства впрыска, запуска, управления движком, система подачи топлива, АКП, электрический усилитель и так далее.

К устройствам длительного действия относятся устройства в виде кондиционеров, освещения, безопасности, навигационной аппаратуры, противоугонных устройств, печки и тому подобное.

К устройствам кратковременного действия относятся устройства в виде систем запуска, прикуривателя, подачи сигнала, свечей накаливания и так далее.

В качестве устройств управления выступают предохранительные щитки, блоки управления и реле. Они согласуют функционирование источников и потребителей энергии. При помощи блоков управления обеспечивается контролирование потребления электроэнергии, напряжения и нагрузок на устройствах, управление обогревателями, очистителями стекол, системой освещения и так далее. Кроме проводки в бортовой системе применяются шины данных, при помощи которых соединяются электронные блоки управления.

Устройство

Аккумулятор является одним из важнейших элементов электрооборудования автомобиля. Он представляет химический источник электротока, который работает при помощи накопления и последующей отдачи энергии. Накопление и передача заряда обеспечивается переходом ряда элементов из одного состояния в другое. Главными характеристиками аккумуляторной батареи является емкость и напряжение. Его корпус выполнен из пластика, стойкой к кислоте. В нем имеется 6 секций, в которых находятся элементы, выполненные из пластин и сепараторов. Эти элементы соединяются с помощью мостиков, а корпус закрывается пластмассовой крышкой. На батарее имеются два выхода, к которым подсоединяются клеммы проводов. Аккумулятор находится в подкапотном отсеке машины.

Электрический генератор — это устройство, которое смахивает на электрический двигатель, но имеет принципиальное от него отличие. Данный элемент создает электроэнергию благодаря вращению его якоря посредством ременной передачи, получающее вращательное движение от ДВС. Генератор имеет 2 обмотки, благодаря чему обеспечивается стабилизация напряжения, которое он вырабатывает. Принцип его работы базируется на эффекте самоиндукции.

Далее необходимо выделить элементы, которые обеспечивают запуск и последующую работу ДВС, а значит и непосредственное перемещение машины.

Стартер – это своего рода электродвигатель, который совершает вращение благодаря энергии аккумуляторной батареи. Его главная цель кроется в начальном старте. Затем появляется электрическая икра, вследствие чего происходит воспламенение топлива. В результате двигатель начинает работать. Чтобы создать такую искру, используется повышающая катушка, свечи, а также распределитель искры.

Повышающая катушка выполнена из ферромагнитного сердечника с 2-мя обмотками. На одной из обмоток находится меньшее число витков, благодаря чему создается магнитное поле. Это поле создает магнитное поле на второй обмотке, но уже с более высоким напряжением. В результате при подаче напряжения на свечи создается искра.

Электрическая свеча представляет элемент, который создает искру непосредственно в цилиндре ДВС. У нее есть контакт, к которому подходит провод с высоким напряжением. На цилиндрах имеются электроды с наименьшим зазором, в которых и происходит создание искры. Между свечами и катушкой располагается распределитель, который и передает высокое напряжение непосредственно на свечу, которая должна в необходимый момент времени подать искру на цилиндр.

Система освещения используется при перемещении машины при недостаточной освещенности окружающей среды. В данную систему включены фары, задние фонари, лампочка освещения номера, лампочки освещения в салоне, отделения багажа, отсека мотора, зоны педалей и так далее.

Световая сигнализация используется с целью предупреждения других участников движения о маневрах, поворотах, заднем ходе, то есть о смене направления перемещения машины. Данная система имеет передние сигнальные лампочки, задние фонари, боковые повторители поворотов, лампы на панели приборов, выключатели, стоп-сигналы и другое электрооборудование автомобиля.

Фары необходимы для освещения окружающего пространства. В первую очередь они необходимы для освещения дороги, чтобы водитель имел представление об окружающей обстановке. Каждая машина имеет фары, которые расположены симметрично. Передние фары в большинстве случаев выполнены в одном корпусе. В нем могут находиться ряд элементов: дальний, а также ближний свет, ходовые и габаритные огни. Иногда в них даже размещаются поворотники.

Ближний свет необходим в случаях, когда наблюдается поток встречного транспорта. Его главная особенность заключается в том, что он не слепит водителей встречного транспорта, при этом хорошо освещает правую сторону дороги. Дальний свет также используется с целью освещения, но только в том случае, когда нет встречного потока. Его главная особенность в том, что этот свет выделяется своей мощностью и интенсивностью, благодаря чему он освещает пространство на довольно большое расстояние, которое находится впереди машины.

При помощи габаритных огней и поворотников водитель дает важную информацию всем участникам движения о габаритах своего автомобиля, а также планируемых остановках и изменениях направления движения. Также в машине имеется прикуриватель, могут быть розетки usb и так далее.

В зависимости от текущей комплектации машины в ней могут иметься или отсутствовать следующее электрооборудование автомобиля: системы безопасности, которые включают в себя электронатяжители ремней, автоматическую коробку с управляющей электроникой, электронные элементы помощи водителю, маршрутный компьютер, помощь при подъеме в гору, подушки безопасности и так далее.

Применение

Электрооборудование автомобиля включает множество элементов, включая различные системы, проводку, элементы питания и так далее. В первую очередь оно предназначено для производства электрической энергии и ее доставки потребителям электроэнергии. Сегодня количество элементов, которые потребляют электрическую энергию, в том числе проводов, которые необходимы для доставки, распределения и управления, возросло в разы. Общая длина проводов и их толщина могут иметь суммарную массу более 50 кг. Это очень много, учитывая то, что количество электрических устройств все время увеличивается. Имеется большая вероятность, что к 2025 году сеть проводов в машинах может достичь почти 100 кг.

Для снижения веса электрических проводов сегодня широко применяются шины, которые предают цифровые сигналы. С помощью такой архитектуры можно существенно снизить вес и количество применяемых проводов. Это приводит к тому, что удается избавиться от сотен метров проводки, в том числе снизить стоимость затрат, ведь применяемая в проводах медь стоит довольно дорого.

В будущем проводка и электрооборудование автомобиля станет еще меньше, ведь будет применяться схема с одним центральным процессором. Именно сюда будет стекаться вся информация, процессор будет контролировать все системы электрооборудования машины. Все функции будут выполняться операционной системой. Исчезнет порядка 75 управляющих блоков, которые сегодня имеют собственные программы и алгоритмы действия.

Естественно, что благодаря уменьшению управляющих блоков и числа проводов. Электрооборудование автомобиля станет на порядок легче и компактнее. Это прибавит стабильности, ведь меньшее число компонентов обеспечивает меньшее количество сбоев. Автомобиль станет подобен компьютерному устройству. К нему можно будет с легкостью подключать новые девайсы и изменять параметры существующих. В большей части случаев можно будет поменять программу, то есть загрузить обновление, чтобы убрать ошибку.

Система электрооборудования автомобиля

Контактная система батарейного зажигания

Для создания искрового разряда между электродами свечи зажигания необходимо высокое напряжение (15000-30000 В), так как газы, находящиеся в цилиндре, не проводят ток низкого напряжения. На современных автомобильных двигателях применяют однопроводную систему соединения источников тока с потребителями. Вторым проводником электрической энергии служит масса (корпус) – все соединенные между собой металлические части автомобиля.

При однопроводной системе включения приборов электрооборудования уменьшается число проводов, упрощается техническое обслуживание и уменьшается стоимость системы. Отрицательные выводы генератора, аккумуляторной батареи и всех потребителей электроэнергии соединены с массой, а положительные изолированы от нее. В эксплуатации необходимо внимательно следить за состоянием изоляции на проводах и за их креплением, так как нарушение изоляции может привести к возникновению короткого замыкания

Устройство контактной системы батарейного зажигания:

Схема устройства контактной системы батарейного зажигания:

а) схема; б) положения ключа выключателя зажигания и стартера; 1 – рычажок прерывателя; 2 – подвижный контакт; 3 – неподвижный контакт; 4 — кулачок; 5 – прерыватель низкого напряжения; 6 — конденсатор; 7, 14, 23 – провода; 8 – выключатель зажигания; 9 – добавочный резистор; 10 – первичная обмотка; 11 – вторичная обмотка; 12 – катушка зажигания; 13 — магнитопровод; 15 – выключатель добавочного резистора; 16 — амперметр; 17 – аккумуляторная батарея (АКБ); 18 – выключатель электродом; 19 – ротор с электродом; 20 — распределитель; 21, 24 – подавительные резисторы; 25 – свеча зажигания; 26 – ключ выключателя зажигания.

Контактная система батарейного зажигания

состоит из: аккумуляторной батареи 17, катушки зажигания 12, прерывателя 5 низкого напряжения с конденсатором 6, распределителя импульсов высокого напряжения 20, свечей зажигания 25, выключателя зажигания 8, амперметра 16. Прерыватель 5 имеет два контакта: неподвижный 3 соединенный с массой и подвижный 2, расположенный на рычажке 1 и соединенный с проводом 7 с первичной обмоткой 10 катушки зажигания. В прерывателе установлен вращающийся валик с кулачком 4, при помощи которого размыкаются контакты. В системе зажигания в качестве источника электрического тока используется генератор переменного тока.

При замыкании контактов прерывателя ток от АКБ проходит по первичной обмотке катушки зажигания, создавая вокруг нее магнитное поле.

Цепь низкого напряжения следующая: положительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 – выключатель зажигания 8 добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 — провод 7 – подвижный контакт 2 – неподвижный контакт 3 – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ.

При размыкании контактов прерывателя обесточивается первичная обмотка катушки зажигания и резко уменьшается магнитное поле. Магнитный поток исчезающего поля пересекает витки вторичной и первичной обмоток, при этом индуктируется электродвижущая сила (ЭДС) высокого напряжения во вторичной и ЭДС самоиндукции в первичной обмотках. Возникающие во вторичной обмотке импульсы высокого напряжения подводятся к свечам зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Вращающийся ротор 19 своим электродом распределяет импульсы высокого напряжения по электродам крышки распределителя. Частота вращения ротора в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала и, таким образом, совпадает с частотой вращения кулачка прерывателя.

Положение пластины ротора напротив каждого из электродов крышки распределителя соответствует разомкнутому состоянию контактов прерывателя.

Цепь высокого напряжения: вторичная обмотка 11 – провод 14 высокого напряжения – подавительный резистор 21 – электрод ротора 19 – один из электродов крышки распределителя 20 – провод 23 — подавительный резистор 24 – свеча зажигания 25 – центральный электрод свечи – боковой электрод свечи – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ 17 – положительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 — выключатель зажигания 8 – добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 – вторичная обмотка катушки зажигания 12.

В первичной обмотке ток самоиндукции возникает при замыкании контактов прерывателя. Ток самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной обмотке, нежелательно, так как при размыкании контактов увеличивается период искрообразования между ними, снижаются эффективность и надежность системы зажигания. Параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 6. В момент размыкания цепи низкого напряжения конденсатор заряжается током самоиндукции, а затем при разомкнутых контактах разряжается через первичную обмотку.

Выключатель зажигания 8 необходим для остановки работающего двигателя размыканием первичной обмотки катушки зажигания. Он нужен и для включения зажигания перед пуском двигателя. Ключ 26 выключателя зажигания может занимать четыре положения: 0 – зажигания выключено; 1 – зажигание включено; 2 – включены зажигание и стартер; 3 – подведено питание к радиоприемнику. В положении 0 ключ можно вставить и вынуть из замка зажигания. После пуска двигателя ключ выключателя зажигания переводят в положение 1.

Выключатель 18 цепи АКБ нужен для отключения батареи от массы при выполнении электротехнических работ и для остановки автомобиля на длительное время. Выключатель 18 защищает электрооборудование от короткого замыкания или от пожара при неисправной проводке, а также позволяет отключить батарею от всех потребителей электрической энергии, непосредственно не отсоединяя провода, отходящие от нее.

В этом случае остается включенным аварийное освещение – плафон кабины и розетка переносной лампы.

Почему контактная система батарейного зажигания не используется на современных автомобилях?

Постепенно контактную систему батарейного зажигания вытеснили другие системы, такие как контактно транзисторная или бесконтактная системы зажигания. Этому предшествовало ряд недостатков контактной системы батарейного зажигания:

Быстрый износ и обгорание контактов прерывателя;
Увеличение зазора между контактами прерывателя, соответственно увеличение угла опережения зажигания;
Уменьшение тока в цепях низкого и высокого напряжения;
Частые перебои с воспламенением рабочей смеси;
Затрудненный пуск двигателя;
Снижение экономичности и мощности двигателя.

Система электроснабжения автомобиля.

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.

***

Принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора

Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Электрический ток, проводники и изоляторы в автомобилях

Категория:

Техническое обслуживание автомобилей

Публикация:

Электрический ток, проводники и изоляторы в автомобилях

Читать далее:

Электрический ток, проводники и изоляторы в автомобилях

На автомобилях электрическая энергия используется для:
– зажигания рабочей смеси в цилиндрах карбюраторных двигателей;
– вращения коленчатого вала при пуске двигателя стартером;
– наружного и внутреннего освещения;
– звуковой и световой сигнализации;
– питания контрольно-измерительных, радиоприемных и электронных приборов;
– предпускового разогрева двигателя при низких температурах и других целей.

Для питания всех потребителей электрического тока на автомобилях устанавливают два источника электрической энергии: генератор и аккумуляторную батарею.

Генератор превращает механическую энергию в электрическую, а аккумуляторная батарея — химическую энергию в электрическую.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Приборы и аппараты, которые превращают электрическую энергию в другие виды энергии, называются потребителями.

Наиболее полное представление о явлениях электрического тока, проводимости и непроводимости материалов дает современное электронное строение вещества.

Все вещества состоят из частиц, называемых молекулами. Молекулы в свою очередь состоят из более мелких частиц — атомов. Атом любого вещества имеет положительно заряженное ядро, вокруг которого по замкнутым орбитам вращается определенное для данного вещества число электронов, являющихся носителями отрицательных зарядов.

Атомы различных веществ обладают неодинаковой способностью удерживать свои электроны. Вещества, в которых атомы прочно удерживают электроны, называют изоляторами. К ним относятся в основном неметаллические материалы: резина,стекло, различные пластмассы, лаки, масла и др.

Вещества, в которых электроны могут легко переходить от одного атома к другому или двигаться в пространстве между атомами, называются проводниками. К ним относятся все металлы, уголь, графит, растворы кислот, солей, и щелочей и др.

Вещества, которые по своим свойствам занимают промежуточное положение между изоляторами и проводниками, называются полупроводниками. К ним относятся кремний, германий, селен и др.

Атомы проводников имеют слабо связанные с ядром электроны, которые называются свободными. Если на такой проводник воздействует внешнее электрическое поле, то движение электронов становится направленным. Перемещение свободных электронов в проводнике в определенном направлении называется электрическим током. Элект-рический ток, протекающий в одном направлении, называется постоянным током. Электрический ток, направление и значение которого непрерывно меняется, называется переменным.

Сила, под действием которой в проводнике возникает электрический ток, называется электродвижущей силой (э.д.с.). Э.д.с. создается в источниках тока — генераторе или аккумуляторной батарее.

Любой источник постоянного тока имеет два полюса: положительный (+) и отрицательный ( —). Если эти полосы соединить между собой проводником, то образуется замкнутая электрическая цепь, в которой начинается непрерывное движение свободных электронов от отрицательного полюса к положительному. Однако условно считают, что ток течет от положительного полюса источника к отрицательному, т. е. в направлении, противоположном действительному движению электронов в проводнике.

Электрическая цепь делится на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя цепь — часть цепи, находящаяся внутри самого источника. Внешняя цепь — цепь, состоящая из соединительных проводов и потребителей тока.

Электрические цепи бывают однопроводные и двухпроводные. На автомобилях применяется однопроводная электрическая цепь, в которой в качестве одного из проводов используется масса, т. е. все металлические части автомобиля.

Электродвижущая сила создает движение тока как во внешней, так и во внутренней цепи. Та часть э.д.с, которая затрачивается на преодоление сопротивления во внешней цепи, называется напряжением. Электродвижущая сила и напряжение измеряются в вольтах (В) при помощи вольтметра, присоединяемого параллельно к измеряемому участку цепи. Ток измеряется в амперах (А) с помощью амперметра, включаемого в цепь последовательно.

Свойство проводника препятствовать прохождению по нему электрического тока называется электрическим сопротивлением, которое измеряется в омах (Ом).

Работа, произведенная током за 1 с, называется мощностью электрического тока, которая измеряется в ваттах (Вт).

Тепловое действие электрического тока состоит в том, что в момент прохождения тока по проводнику он нагревается, в результате чего повышается его сопротивление.

В лампах накаливания и нагревательных приборах превращение элекрической энергии в тепловую используется для полезных целей. Излишний нагрев проводов в обмотках приборов вызывает повреждение изоляции проводов.

На тепловом действии тока основано устройство и работа плавких и термобиметаллических предохранителей, защищающих электрические цепи от прохождения чрезмерно большого тока при коротких замыканиях.

Короткое замыкание происходит при непосредственном соприкосновении проводов с массой автомобиля.

Потребители и источники электрического тока в электрической цепи могут соединяться последовательно и параллельно.

Последовательным называется такое соединение, при котором конец первого потребителя соединяется с началом второго, конец второго — с началом третьего и т. д. Так как каждый потребитель оказывает сопротивление прохождению электрического тока, то при последовательном соединении потребителей их общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных потребителей. Ток, проходящий по такой цепи, одинаков в любой точке, а напряжение между отдельными точками замкнутой цепи различное.

Параллельным соединением потребителей электрического тока называется такое, при котором начало всех потребителей присоединяется к одному проводу источника тока, а концы — к другому.

При параллельном соединении с увеличением числа параллельно включенных потребителей общее сопротивление цепи уменьшается. Это объясняется увеличением суммарной площади поперечного сечения проводников, образующих параллельные ветви.

Сила тока в цепи каждого потребителя зависит от его сопротивления. Общая сила тока во внешней цепи равна сумме сил токов в цепях всех параллельно включенных потребителей.

На автомобиле все потребители элекрической энергии включены параллельно друг другу. При отказе в работе одного потребителя остальные не прекращают своего действия.

Подобно потребителям, источники электрического тока могут быть соединены друг с другом также последовательно или параллельно.

Примером последовательного“соединения источников тока является аккумуляторная батарея, в которой последовательно соединены несколько аккумуляторов. При этом соединении напряжение на зажимах аккумуляторной батареи равно сумме напряжений отдельных аккумуляторов, входящих в батарею.

Параллельно на автомобиле соединяются между собой генератор и аккумуляторная батарея.

Рекламные предложения:

Читать далее: Магнит, электромагнит и электромагнитная индукция в автомобилях

Категория: — Техническое обслуживание автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Основные сведения по электрооборудованию

Работа современного автомобиля невозможна без электрического тока. Благодаря электрическому току происходит зажигание рабочей смеси в камерах сгорания цилиндров двигателя, работают световая и звуковая Сигнализации, контрольно-измерительные приборы, освещение и дополнительное оборудование.

Электрический ток представляет собой направленное движение заряженных частиц в проводнике. Сила тока, под действием которой происходит такое движение, называется электродвижущей силой (ЭДС).
Источниками электрического тока называются приборы или механизмы, в которых происходит превращение механической или какой-либо другой энергии в электрическую.

Для получения электрического тока на автомобиле установлены генератор и аккумуляторная батарея. Генератор превращает механическую энергию в электрическую. Аккумуляторная батарея превращает химическую энергию в электрическую.
Потребителями называются приборы, которые превращают электрическую энергию в другой вид энергии. К таким приборам относятся лампы освещения, стартер, электродвигатели стеклоочистителей, вентилятора, контрольно-измерительные приборы и т.д.
Материалы, которые проводят электрический ток, создавая небольшое сопротивление, называются проводниками. К проводникам относятся металлы, уголь, водные растворы солей и кислот. Для соединения электрооборудования чаще всего применяют алюминиевую или медную проволоку.
Материалы, которые не проводят электрический ток, называются изоляторами. К таким материалам относятся пластмасса, стекло, резина, эбонит и т. д.
Вещества, которые по проводимости занимают промежуточное положение, называются полупроводниками. Некоторые полупроводники способны образовывать на границе поверхности между полупроводником и металлом запирающий слой, который пропускает электричество только в одном направлении. Полупроводники применяются при изготовлении фотоэлементов, терристоров и т. Д. В качестве полупроводников чаще всего применяют селен, кремний, германий т. д.

Источники тока вместе с потребителями и соединяющими их проводами образуют электрическую цепь. Существует внутренняя и внешняя электрическая цепь. Внутренняя электрическая цепь образуется в самом источнике тока. К внешней электрической цепи относятся потребители электрического тока и соединяющие их проводники. Характерной особенностью внешней электрической цепи автомобиля является то, что одним проводом является масса (металлические части автомобиля), а другим изолированные провода. Поэтому электрическая цепь автомобиля называется однопроводной.
Часть ЭДС источника тока, которая затрачивается на преодоление проводников и потребителей электрической цепи, называется напряжением. Напряжение измеряется в вольтах (В).
Сила тока представляет собой количество электричества, которое проходит через поперечное сечение проводника за 1 секунду. Сила тока измеряется в амперах (А).
В проводнике при прохождении по нему электрического тока возникает сопротивление, это сопротивление измеряется омами (Ом). Между силой тока, напряжением и сопротивлением существует зависимость: сила прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
Мощностью называется работа электрического тока, которая совершается за единицу времени. Мощность измеряется в ваттах (Вт).
При прохождении электрического тока проводник нагревается. Количество тепла, которое выделяется при этом, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.
Постоянным током называется ток, который движется только в одном направлении, переменный ток двигается то в одном, то в другом направлении. На автомобилях все приборы работают от постоянного тока.
В каждом источнике постоянного электрического тока существуют два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно считают, что во внешней цепи происходит движение тока от положительного полюса к отрицательному. На автомобилях отрицательный полюс соединяется с массой.
Элементы электрической цепи могут быть соединены между собой последовательно или параллельно. При последовательном соединении отрицательный полюс одного элемента соединяется с положительным полюсом другого элемента. Таким способом соединяются шесть аккумуляторов в аккумуляторной батарее, в результате такого соединения удается получить общее напряжение, которое равно сумме напряжений всех элементов. При параллельном соединении соединяются одноименные полюса. При таком соединении общее напряжение будет оставаться таким же, как и у одного источника тока.
В природе встречается Железная руда, которая обладает магнитными свойствами, такая руда называется природным магнитом. Если к магниту приложить стальные или чугунные детали, то они тоже приобретают магнитные свойства. Детали из углеродистой стали способны сохранять магнитные свойства после воздействия на них магнита. Такие стальные предметы называют искусственными магнитами. Вокруг магнита располагается магнитное поле, благодаря которому магнит способен притягивать и удерживать стальные предметы не только при контакте, но и на расстоянии. Каждый магнит имеет два полюса: северный и южный. Одноименные полюса разных магнитов отталкиваются, а разноименные притягиваются. Магнитное поле состоит из магнитных силовых линий, которые направлены от северного полюса к южному. С увеличением расстояния напряженность магнитного поля снижается.
Когда через проводник проходит электрический ток, то вокруг него образуется кольцевое магнитное поле. Кольцевое магнитное поле не обладает выраженными полюсами. Когда электрический ток проходит по проводнику, свернутому в спираль, то магнитное поле, складываясь, образует на концах спирали два полюса. Если в центр такой спирали поместить сердечник из малоуглеродистой стали, то получится электромагнит, который обладает такими же свойствами, что и природный магнит. Силу магнитного поля электромагнита можно увеличивать или уменьшать, меняя Количество витков и силу тока в проводнике. Электромагниты имеют широкое применение в приборах электрооборудования.
Если в магнитное поле поместить проводник с током, то в результате взаимодействия магнитных полей проводник начнет перемещаться. На этом принципе основана работа электродвигателей. В электродвигателе происходит превращение электрической энергии в механическую. Превращение механической энергии в электрическую происходит в результате электромагнитной индукции. Если замкнутый проводник поместить в электромагнитное поле и пересечь им силовые электромагнитные линии, то в результате этого в проводнике возникнет электрический ток.

Сила индукционного тока зависит от:
1) длины проводника, помещенного в электромагнитное поле;
2) скорости пересечения проводником электромагнитного поля;
3) плотности электромагнитного поля;
4) угла, под которым проводник пересекает силовые электромагнитные линии.

На принципе электромагнитной индукции основана работа генератора. В генераторах тока проводники выполнены в виде петель. Ток начинает вырабатываться в том случае, если такую петлю поместить в электромагнитное поле и начать вращать.
На автомобилях установлены генераторы, которые способны вырабатывать однофазный или трехфазный ток. Однофазный ток вырабатывается в генераторе, проводники которого образуют одну обмотку. Трехфазный ток вырабатывается в генераторе, проводники которого образуют три одинаковые обмотки, расположенные под углом 120°.

Кроме этого ЭДС может индуцироваться взаимоиндукцией. Взаимоиндукция заключается в том, что при прохождении электрического тока в первичной обмотке какой-либо из катушек вокруг нее создается электромагнитное поле, которое охватывает также и витки вторичной обмотки, в результате этого во вторичной обмотке катушки возникает ЭДС. На этом принципе основана работа катушки зажигания. Кроме этого, исчезающее и появляющееся электромагнитное поле пересекает также витки первичной обмотки, в результате этого возникает дополнительная ЭДС.

В системе зажигания автомобиля применяют полупроводниковые приборы, к которым относятся диоды и триоды (транзисторы). Полупроводниковый диод способен пропускать электрический ток только в одном направлении. Конструкция полупроводникового диода включает в себя пластинку кремния или германия, в которую вплавляется кусочек алюминия или индия. На границе между этими веществами образуется запирающий слой, который способен пропускать электрический ток только в одном направлении. Такие диоды часто применяют в качестве выпрямителей переменного тока.
Транзистор состоит из полупроводниковой пластины (например, германия), которая составляет базу транзистора и двух наплавленных на нее капель алюминия или кремния. Наплавленные капли образуют две зоны проводимости. Электрод (наплавленная капля), на который подается напряжение, называется эмиттером, а электрод, с которого снимается напряжение, — коллектором. При помощи электрического тока, подводимого к базе, осуществляется управление проводимостью транзистора. Транзисторы широко применяются для прерывания’ или для усиления электрического тока.

Электрооборудование автомобиля — состав, устройство и принцип действия

Электрооборудование автомобиля — предназначено для выработки и передачи электрической энергии потребителям различных систем и устройств автомобиля.

Устройство электрооборудования автомобиля:

Источники тока;
Потребители тока;
Элементы управления;
Электрическая проводка.

Все перечисленные элементы электрооборудования объединены в единую бортовую сеть автомобиля.
Электрообоурдование автомобиля можно разделить на две части цепь низкого напряжения и цепь высокого напряжения.
Цепь низкого напряжения обеспечивает электричеством потребителей освещения и сигнализации, а также работу системы пуска.

Система пуска двигателя обеспечивает первичное проворачивание коленчатого вала и работу двигателя во время его пуска. Наиболее распространен пуск двигателя электрическим стартером. В качестве стартеров применяют высокооборотные электродвигатели постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением, конструктивно объединенные с шестеренным приводом. Для быстрого и конструктивного изучения устройства системы пуска двигателя воспользуйтесь схемой системы пуска.

Освещение и сигнализация – служат для освещения приборами дороги и обозначения габаритов автомобиля, сигнализации выполняемых маневров.
Контрольно-измерительные и дополнительные приборы – служат для контроля работы и управления системами автомобиля.
Цепь высокого напряжения служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах, за счет системы зажигания.

В системе электрооборудования автомобиля обязательно есть источник вырабатывания тока и его потребитель. Их взаимосвязанная работа реализуется с помощью электрической проводки.

К источниками тока можно отнести: аккумуляторную батарею (АКБ) и генератор.
АКБ служит для питания потребителей низкой цепи электрическим током при неработающем двигателе, запуске двигателя, а также работе двигателя на малых оборотах.

Генератор предназначен для подзарядки аккумуляторной батареи (АКБ) и питания всех приборов электричеством во время движения автомобиля. Поэтому генератор является основным источником электрического тока.

К элементам управления относятся щитки предохранителей, блоки реле, электронные блоки управления. Их основная задача это обеспечение согласованной работы приборов электрооборудования. На современных автомобилях используются блоки управления.

Блок управления служит для:

контроль потребителей;
контроль напряжения;
регулирование нагрузки;
управление системой комфорта;

Потребители энергии бывают: Основные, длительные, кратковременные.
Основные:
— топливная система;
— система впрыска;
— система зажигания;
— система управления двигателем;
— автоматическая коробка передач;
— электроусилитель рулевого привода;
Дополнительные:
— система охлаждения;
— система освещения;
— система активной безопасности;
— система пассивной безопасности;
— система отопления;
— кондиционер;
— противоугонная система;
— аудиосистема;
— система навигации.
Кратковременные:
— системы комфорта;
— система пуска;
— свечи накаливания;
— звуковой сигнал;
— прикуриватель.

Автомобиль и электрооборудование

Современный автомобиль является средством транспорта и состоит из таких основных конструктивных блоков как несущий кузов, ходовая часть, силовой агрегат с двигателем и трансмиссией, система управления и, конечно же, электрики.

Электричество и автомобиль – два неразделимых понятия, тесно взаимосвязанных уже на протяжении более чем ста лет, с самого момента создания первой самодвижущейся конструкции.

Любой автомобиль обладает функциями, осуществление которых возможно лишь при помощи электроэнергии.

К числу таких важнейших функций можно отнести воспламенение топливной рабочей смеси в цилиндрах карбюраторных и инжекторных двигателей внутреннего сгорания, запуск двигателя, освещение дорожного пространства перед машиной и внутреннее освещение в салоне, световая индикация шкал приборов и различных сигнальных устройств, габаритные огни и т.д.

Основные потребители электроэнергии в автомашинах дополняются разнообразными электротехническими устройствами вспомогательного назначения, такими, как «дворники», сигналы звукового оповещения, радиооборудование и многими другими.

Питание всех электрических устройств и приборов осуществляется от источников тока. Весь комплекс электрических механизмов и приборов, включая источники электроэнергии, в совокупности образует систему автомобильного электрооборудования.

Аккумуляторная батарея, или сокращенно АКБ, состоит из блока свинцово-кислотных модулей-аккумуляторов постоянного тока (обычно в состав АКБ входит шесть таких модулей), представляя собой химический источник электроэнергии, служащий как для запуска двигателя посредством электростартера, так и для питания электрооборудования при незапущенном либо работающем на малых оборотах коленчатого вала в двигателе.

Автомобильный электрогенератор предназначен для обеспечения током всех электротехнических и электронных приборов и устройств автомашины при работе двигателя в режиме как средней, так и высокой частоты вращения коленчатого вала.

Автомобильные двигатели карбюраторного типа оборудованы системой зажигания, которая может быть контактной или бесконтактной.

Современные автомобили оснащаются бесконтактной электронной системой зажигания, выгодно отличающейся целым рядом существенных преимуществ перед морально устаревшей контактной системой.

К основным из таких достоинств можно причислить: увеличенный потенциал напряжения, поступающего на вторичную обмотку катушки зажигания; увеличенную мощность и большую продолжительность искрового разряда; контакты прерывателя не подлежат износу; повышенный срок эксплуатации свечей зажигания; более полное сгорание рабочей топливной смеси в цилиндрах автомобильного мотора; облегченный запуск двигателя; значительно более высокая приемистость и экономичность.

Надежный запуск двигателя может быть обеспечен лишь при частоте вращения коленчатого вала не менее 60-80 об/мин.

Достигнуть столь высокой скорости вращения вручную, при помощи давно ставшей достоянием истории заводной рукоятки, попросту невозможно, поэтому для запуска используется специальное устройство в виде электрического стартера, обеспечивающего водителю возможность пуска двигателя непосредственно из салона автомобиля.

Современные автомобили оснащаются специальными электрическими устройствами, препятствующими созданию в процессе работы систем автомобиля пульсирующих магнитных полей, генерирующих помехи, которые усложняют радио- и телевизионный прием. Минимизация воздействия помех обеспечивается посредством экранирования элементов в составе системы зажигания.

Кроме того, двигатель соединен с массой автомобиля через специальную плетеную из медных жил гибкую шину, а под головки болтов крепления устанавливаются шайбы – «звездочки», за счет чего обеспечивается хороший контакт между узлами и агрегатами.

С целью устранения радиопомех каждый провод высокого напряжения надежно «окутан» толстым слоем изолирующей оболочки из полихлорвинила, а система зажигания в целом комплектуется сопротивлением 6-12 кОм.

Надежность эксплуатации автомобиля, степень его экономичности, активной и экологической безопасности во многом зависят от безупречного функционирования системы электрооборудования.

Устройство автомобилей

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.

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.

Как правило, к «массе» автомобиля подсоединены отрицательные выводы электросети.

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.
***
Принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора