Источники и потребители электроэнергии автомобиля

2017-09-10 Электрооборудование автомобиля

Электрооборудование автомобиля – совокупность трех типов устройств, приборов и систем. Первый тип используется для выработки электрической энергии, второй для ее передачи, третий для ее потребления. Главная задача – обеспечение оптимального функционирования основных систем автомобиля, комфортности и безопасности его эксплуатации.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Базовые характеристики электрооборудования – постоянное напряжение в электросети и схема электропроводки. На современных легковых автомобилях напряжение электрической сети составляет 12 В, но еще встречаются модели где напряжение составляет 6 В, на грузовых автомобилях это значение равняется 24 В. Схема проводки, как правило, однопроводная, второй провод заменяет «масса» (рама или кузов, к которым подключается отрицательная клемма аккумуляторной батареи).

Источники выработки электрической энергии

На современном автомобиле, в большинстве случаев, используется два основных источника питания:

ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Для передачи электроэнергии используется электропровод и вспомогательные устройства. Электропроводка устанавливается двух типов:

Низковольтные и высоковольтные провода отличаются по конструкции, материалу изоляционного слоя, сечению, условиям использования, техническим и эксплуатационным параметрам, цветовой маркировкой.

К вспомогательным устройствам относятся реле, предохранители, коробки (коммутационные и распределительные), силовые блоки.

Реле различаются по:

Предохранители это плавкие элементы, отличаются по типоразмеру, номинальной величине силы тока (используется цветовая индикация).

ПОТРЕБИТЕЛИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Потребителями электроэнергии в автомобиле являются различные устройства, включая разнообразные датчики. Условно всех потребителей можно разделить на основных и дополнительных. Основные потребители присутствуют в любом автомобиле, дополнительные – в зависимости от комплектации, класса автомобиля, конструкционных особенностей и его рыночного сегмента (бюджетный, средний, премиум).

К основным потребителям принадлежат такие системы как:

Дополнительные потребители нужны для повышения комфортности, безопасности эксплуатации автомобиля, повышения его технических характеристик, ряда других целей.

СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ и ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ

На автомобилях, оборудованных двигателем внутреннего сгорания, системы запуска двигателя и зажигания являются основным потребителем. Без них запуск современного легкового автомобиля невозможен в принципе. Хотя машины с механикой можно завести «с толкача» если они не оборудованы системами активной и пассивной безопасности, на корню пресекающими такие вольности, а старые модели еще заводились и с ручки, но это уже экзотика.

Основные элементы системы зажигания:

Высоковольтные провода выпускаются с резистором или распределенным сопротивлением, металлическим или неметаллическим сердечником, отличаются по материалу и структуре изоляционного слоя.

Устройство управления накопления электроэнергии отличается по принципу работы, чаще всего встречаются такие варианты как прерыватель, коммутатор транзисторного типа и наиболее современное решение – ЭБУ.

Устройство распределения энергии это механический распределитель (трамблер) или ЭБУ.

СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ

Освещение автомобиля делится на внутреннее и внешнее. Источником света являются лампы, они различаются по размерам, типу цоколя, рабочим характеристикам, конструкции, функциональному предназначению. На автомобилях могут использоваться такие виды ламп как классические накаливания, ксеноновые, галогеновые и светодиодные.

Внутреннее освещение – это освещение салона, багажника, бардачка, приборной панели, подкапотного пространства и ряда других мест внутри автомобиля при помощи специальных плафонов. Их количество, месторасположение, размеры определяются конструкцией отдельно взятой модели и марки автомобиля.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ

Список дополнительных потребителей достаточно широкий, они могут присутствовать или отсутствовать в автомобиле. Выделим основные, которые встречаются наиболее часто.

Второй важный дополнительный потребитель – системы безопасности автомобиля. Речь идет о таких элементах как датчики тормозной системы , антиблокировочной системы ABS, подушек безопасности и натяжителей ремней SRS, в ряде случаев электромеханический тормоз стояночной системы и другие.

Третий потребитель, который можно отнести уже по праву к основным – это электронная система управления мотором. Она отличается по конфигурации, функциональным возможностям, присутствует на всех современных моделях автомобилей. Ее основой, как правило, являются электронный блок управления и датчики.

Четвертый потребитель это дополнительные электродвигатели, они используются в различных системах, отметим такие как система охлаждения двигателя с электровентилятором, электростеклоподъемники, стеклоочистители, сервопривод сидений, существуют и другие конструкционные решения.

Источник

Потребители электроэнергии. Сведения об электронных системах

Электрооборудование предназначено для обеспечения функционирования большинства систем транспортного средства.

Потребителями электроэнергии в транспортном средстве являются 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.

Источник

Устройство автомобилей

Система электроснабжения

Общие сведения об электроснабжении автомобиля

Все элементы электрооборудования автомобиля можно разделить на две группы: источники электрического напряжения (или система электроснабжения), и потребители электрической энергии.

Система электроснабжения предназначена для питания всех электропотребителей, выполняющих функции, необходимые для нормальной работы автомобиля. Основу автомобильных систем электроснабжения составляют портативные источники электроэнергии – аккумуляторы и генераторы.

Современный автомобиль оснащен различными устройствами, использующими для своей работы электрическую энергию. Такие устройства называются электропотребителями, которые в совокупности с источниками или накопителями энергии образуют систему электрооборудования автомобиля.

Применение электрических и электронных устройств для функционирования различных систем, приборов, элементов и механизмов автомобиля очень удобно с технической точки зрения, поскольку электроэнергию можно накопить, она легко передается на расстояние, ее легко получить преобразованием других видов энергии, и, что немаловажно – без какой-либо обработки использовать по назначению.

Основными потребителями электроэнергии в автомобиле являются система зажигания, микропроцессорная система управления впрыском и зажиганием, система пуска двигателя, системы освещения и сигнализации, контрольно-измерительные приборы и различное дополнительное оборудование и устройства. Количество электрооборудования на автомобилях с каждым годом увеличивается, поэтому разработчикам и конструкторам приходится постоянно трудиться над усовершенствованием системы электроснабжения.

Как правило, для питания приборов электрооборудования автомобилей используется электрический ток постоянного напряжения 12 или 24 В. В автомобилях используется параллельное подключение приборов, а поскольку основные элементы автомобиля изготовлены из металла, являющегося хорошим проводником тока, как правило, системы электрооборудования составляются по однопроводной схеме. Вторым проводом в этом случае является металлические детали автомобиля, т. е. его корпус или так называемая «масса».

Для описания работы электрооборудования используется электрическая принципиальная схема (рис. 1.1, а), которая дает полное представление о взаимодействии всех ее элементов и облегчает поиск неисправностей. Главные питающие цепи в принципиальной электрической схеме располагаются горизонтально, а потребители электроэнергии – между ними и «массой» автомобиля.

Схема соединений (рис. 1) показывает действительное расположение элементов электрооборудования на автомобиле и фактическое подключение их в бортовую сеть автомобиля с указанием выхода из пучка каждого провода, расположения переходных колодок, элементов защиты цепи и т. д.

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

Источниками электроэнергии на автомобиле являются генератор и аккумуляторная батарея, которые включаются параллельно друг другу.

При работающем двигателе генератор является основным источником электроэнергии и обеспечивает электроснабжение потребителей и подзарядку аккумуляторной батареи. При неработающем двигателе функция источника электроэнергии переходит к аккумуляторной батарее, которая также должна обеспечивать надежный пуск двигателя.

Поскольку автомобильные генераторы работают в режимах переменных частот вращения и нагрузок, изменяющихся в широких пределах, для автоматического поддержания электрического напряжения на заданном уровне применяют различные регуляторы напряжения.

Источник

Источники и потребители тока в транспортных средствах. Стартер

Электрооборудование обеспечивает работу большин­ства систем автомобиля и снабжает током потребите­ли электроэнергии.

К потребителям электрической энергии относятся:

Работу всех перечисленных потребителей тока обес­печивают всего два источника электрической энергии: генератор и аккумуляторная батарея

Главный источник электроэнергии — генератор, приводимый в действие двигателем транспортного средства. Он преобразует механическую энергию дви­гателя в электрическую. Вал автомобильного генера­тора через ремень посредством шкива соединяют с вращающимся валом двигателя, и работающий дви­гатель «заставляет» генератор вырабатывать ток. Ге­нератор состоит из элементов, показанных на рисунке

Устройство генератора: 1-корпус генератора; обмотка статора; 3-ротор; 4-ремень; 5-шкив привода генератора; 6-кронштейн крепления; 7-щетки; 8-регулятор напряжения; 9-контактные кольца; 10-вывод «30″ для подключения потребителей; 11- вывод «61″ для питания цепи амперметра и контрольных ламп на щитке приборов; 12-выпрямитель

Автомобильный генератор устанавливают на двига­теле на специальном кронштейне. Надежная работа генератора зависит от степени натяжения ремня привода (регламентируется заводом-изготовителем). Натяжение регулируется перемещением генератора в пазах кронштейна.

При работающем двигателе генератор питает элек­трическим током все потребители, а также подзаря­жает аккумуляторную батарею.

Как уже говорилось, генератор связан с коленчатым валом двигателя посредством ременной передачи. Следовательно, чем выше обороты двигателя, тем больше оборотов совершает ротор (вращающаяся часть) генератора. Напряжение, вырабатываемое гене­ратором, напрямую зависит от оборотов его ротора. Автомобильный двигатель, работая на повышенных оборотах, вполне может «заставить» генератор вырабатывать напряжение, превышающее необходимый предел. А это приведет к выходу из строя потребителей и порче электроцепей. Для ограничения выраба­тываемого генератором напряжения и поддержания его в установленных рамках используют регулятор напряжения. Он поддерживает постоян­ное напряжение вырабатываемого генератором тока при переменной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Современные автомобили оборудованы ма­логабаритными бесконтактными микроэлектронными регуляторами напряжения, которые либо встроены в генератор и объединены в одном узле со щеткодержателем, либо установлены отдельно в подкапотном пространстве.

Аккумуляторная батарея — источник постоянного тока, предназначенный для пуска двигателя стартером, для питания прочих потребителей при неработающем двигателе.

Аккумуляторная батарея — второй источник электроэнергии. Она превращает химическую энергию в электрическую.

Оба источника энергии обеспечивают также зажига­ние рабочей смеси в цилиндрах бензиновых и газовых двигателей, т.е. работу систем зажигания этих двига­телей.

Источники электроэнергии связаны с потребителя­ми проводами. На автомобилях применяется однопроводная система, при которой положительные полюса источников и потребителей, работающих только на постоянном токе, соединены между собой изолиро­ванными проводами. Отрицательные же полюса со­единяются через металлические части автомашины, называемые «массой». Применение однопроводной си­стемы упрощает схему электрооборудования и позво­ляет существенно сэкономить на проводах.

Большинство электрических цепей защищено плав­кими предохранителями. Перед началом эксплуата­ции своего автомобиля выясните, где расположен блок предохранителей; если имеются предохранители, расположенные вне блока, определите их местонахож­дение. Кроме того, выясните номинал предохраните­лей и имейте их в запасе. Прежде чем заменить пе­регоревший предохранитель, следует отключить «мас­су» от аккумуляторной батареи и выяснить причину выхода его из строя.

Имейте в виду, что на большинстве современных ав­томобилей при отключении аккумуляторной батарей происходит автоматическая блокировка автомагнито­лы. При последующем подключении батареи магнито­ла не будет работать до тех пор, пока вы не введете специальный код. Загляните в руководство по эксплу­атации вашей машины к выясните, так ли это. При покупке автомобиля в автосалоне вам дадут этот код, но хранить его в машине не стоит. Кодирование про­водят для того, чтобы затруднить использование по­хищенной автомобильной аудиотехники. Если вы по­купаете машину «с рук», не забудьте выяснить у прежнего хозяина номер кода магнитолы.

Источник

Источники и потребители электрической энергии в автомобиле

На любом автомобиле огромное значение имеет степень обеспечения потребителей электрическим током. Его использование определяется как принципом действия двигателя внутреннего сгорания, так и необходимостью обеспечения комфортности и условий перевозки пассажиров и груза.

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.

В то же время не любой источник электрической энергии можно установить на автомобиле. Он должен быть компактным, достаточно мощным и иметь длительный срок эксплуатации. На автомобиле используется электрическая энергия постоянного тока, как наиболее оптимальная с точки зрения ее хранения и выработки. Однако постоянный ток имеет особенность, которая заключается в том, что полярность подсоединения потребителей к источникам постоянна.

Поэтому вся система электрооборудования автомобиля разведена только плюсовым проводом, а роль минусового провода выполняет кузов автомобиля. Это определяет ограничения на применение электродуговых сварочных агрегатов при проведении ремонтных кузовных и некоторых других работ. Возможно использование сварочных агрегатов полуавтоматического типа при обязательном отключении потребителей от источников тока.
К источникам электроэнергии относятся аккумуляторная батарея (АБ) и генератор постоянного тока (ГПТ).

Аккумуляторная батарея представляет собой коробку, которую можно снять и поставить. При этом необходимо учитывать посадочные размеры установочного гнезда. Она предназначена для хранения электрической энергии постоянного тока обеспечения ею потребителей при неработающем двигателе и как аварийная, при выходе из строя генератора. Она разделена на банки, внутри которых размещены специальные пластины, взаимодействие которых с электролитом, залитым в банку, обеспечивает появление и хранение электрического тока. Электролит – это серная кислота, разведенная дистиллированной водой до плотности 1,25 – 1,27 г/ см3.
Выведенные по краям АБ клеммы с обозначениями на них (+) или (-), дают возможность подключить к ним потребителей, не путая полярности. Аккумуляторные батареи маркируются следующим образом, например: 6СТ55П.

Разряжать батарею более, чем на 50% нельзя, это приведет к необратимым процессам внутри нее. В процессе эксплуатации батарею необходимо подзаряжать (заряжать). При движении длительное (более 2 часов) время это происходит от работающего генератора. В стационарных условиях батарею можно зарядить с помощью специального зарядного устройства. Кроме того, при активном разряде и заряде батареи в электролите выкипает дистиллированная вода, которую необходимо доливать.

Габаритные огни – спереди белого цвета, сзади красного цвета, немигающие.

Освещение заднего номерного знака – белого цвета, сзади, включается вместе с включением габаритных огней.

Фары ближнего и дальнего света. Цвет белый. Включаются поочередно (сначала ближний, затем дальний), только после включения габаритных огней. Могут мыть отдельными, объединенными в одну блок-фару, а также быть совмещенными в одной лампе, с разными нитями освещения.

Световые указатели поворота. Оранжевого цвета, мигающие, расположены спереди, сзади и по бокам. Могут выполнять дополнительную функцию – аварийная сигнализация, когда мигают одновременно все шесть световых указателей поворота.

Фонари сигналов торможения – сзади, два, немигающих, красного цвета.

Фонари заднего хода – сзади, один или два белого цвета, немигающие.
Дополнительно могут на некоторых автомобилях могут быть установлены противотуманные фары – спереди две, белого цвета, немигающие. Задний противотуманный фонарь, один, красного цвета, немигающий.

Система зажигания

Рабочая смесь в цилиндрах карбюраторного двигателя воспламеняется электрической искрой, которая проскакивает между электродами свечи зажигания. Воздушный промежуток между электродами свечи имеет боль-шое электрическое сопротивле-ние, поэтому между ними необходимо создать высокое напряжение, чтобы вызвать искровой разряд. Искровые разряды должны появляться при определенном положении поршней и клапанов в цилиндрах и чередоваться в соответствии с установленным по-рядком работы двигателя.

Эти требования обеспечиваются системой зажигания, состоящей из источников тока (аккумуляторная батарея и генератор), катушки зажигания, прерывателя-распределителя, конденсатора, свечей зажигания (по количеству цилиндров), выклю-чателя (замка) зажигания (имеет четыре положения), проводов высокого и низкого напряжения.

Замок зажигания, который имеет четыре положения: выключено, стоянка, зажигание, стартер. В замок зажигания вставляется ключ зажигания.

С помощью этого ключа зажигания можно выбрать режим использования автомобиля следующим образом.

В положении «выключено» ключ можно вынуть и вставить. Противоугонное (механическое) устройство включено. Автомобиль завести нельзя. Потребители электрической энергии по укороченной схеме, обеспечивающей потребности водителя при стоянке автомобиля, подсоединены к аккумуляторной батарее.

В положении «стоянка» на некоторых автомобилях ключ можно вынуть и вставить, а на некоторых это невозможно. Противоугонное (механическое) устройство выключено. Автомобиль завести нельзя. Потребители электрической энергии по укороченной схеме, обеспечивающей потребности водителя при стоянке автомобиля, подсоединены к аккумуляторной батарее.

В положении «зажигание» ключ вынуть нельзя. Это основное положение ключа, в котором он находится все время, пока работает двигатель. Автомобиль завести можно. Все потребители электрической энергии подсоединены, при неработающем двигателе к аккумуляторной батарее, а после пуска двигателя к генератору.

Положение «стартер» подпружинено так, чтобы после пуска двигателя ключ возвращался в положение «зажигание». После пуска отпущенный ключ возвращается в положение «зажигание», где находится все время, пока двигатель работает. Возврат ключа обязателен, так как скорость вращения стартера значительно меньше, чем скорость вращения маховика после пуска двигателя. Если маховик и стартер останутся в зацеплении, это может привести к выходу из строя стартера.

Поворот ключа на небольшой угол вызывает вращение стартера и пуск двигателя. Для того чтобы остановить двигатель ключ необходимо повернуть в положение «стоянка» или «выключено».

Система пуска двигателя

Она обеспечивает пуск двигателя с помощью стартера, приводящего во вращение маховик КШМ при обязательной подаче электрической энергии на катушку зажигания и далее по цепи.
Если система пуска двигателя не обеспечивает его пуск по причинам, связанным с разряженностью АБ, двигатель можно запустить резервным способом. Таких способов может быть несколько:

К ним могут быть отнесены КИП, устанавливаемые в стандартном исполнении:

К ним можно отнести:

Источник