Техническое обслуживание АБ.

Источники тока

Эксплуатационная надежность, экономичность, активная безопасность и экологические качества автомобиля в значительной степени определяется работой его электрооборудования. Электрооборудование современного автомобиля представляет собой очень сложную систему, включающую более 100 изделий, а его стоимость составляет примерно 30% стоимости автомобиля.

С точки зрения системного подхода электрооборудование автомобиля может быть представлено в виде ряда самостоятельных функциональных систем – электроснабжения, пуска, зажигания, освещение и сигнализации, информации и диагностирования, автоматического управления двигателем и трансмиссией и др. Ряд изделий электрооборудования, например, стеклоочиститель, электродвигатели отопления, вентиляции, звуковые сигналы, радиооборудование трудно отнести к какой-либо из систем. Поэтому все они могут быть объединены и условно названы вспомогательным электрооборудованием. Суммарная длина электропроводки автомобиля достигает 250…600м. Определенную сложность представляют прокладка проводов, объединение их в жгуты, построение принципиальных и монтажных схем. Поэтому представляется целесообразным отдельно рассмотреть построение общей схемы, коммутационной и защитной аппаратуры.

Электрооборудование автомобилей постоянно и существенно изменяется. Появились бесконтактные электронные и микропроцессорные системы зажигания и автоматического управления топливоподачей. Нашли самое широкое применение так называемые необслуживаемые аккумуляторные батареи. В системе пуска двигателя внутреннего сгорания активно используется стартер с редуктором. Существенно изменились светооптические приборы системы освещения и сигнализации, занимающие особое место в электрооборудовании автомобиля, так как эта система определяет безопасность дорожного движения. Значительно улучшилась информация водителя о режимах работы и состоянии узлов и агрегатов автомобиля, чему способствовало появление бортовой системы контроля и системы диагностики.

Продолжает расширяться применение электронных приборов и систем на автомобиле. Сейчас практически любая система электрооборудования включает элементы электроники: всевозможные реле, контроллеры, регуляторы, датчики и др.

Применение электроники и микропроцессорной техники способствовало разработке систем автоматического управления двигателем и трансмиссией. В первую очередь это касается создания систем управления зажиганием и впрыском топлива, антиблокировочных систем тормозов, электронного управления коробкой передач, разработки маршрутного компьютера, системы блокировки дверей и др. Ведущие автомобильные фирмы разработали и внедряют интегрированные системы управления силовым агрегатом, электронные системы рулевого управления и управление четырьмя колесами. Находят применение активная подвеска, дисплеи на лобовом стекле, интегрированные информационно-диагностические системы. Основной тенденцией развития электронных систем следует считать создание комплексных многофункциональных систем управления и контроля.

Усложнение электрооборудования автомобилей имеет и отрицательную сторону, связанную с увеличением числа отказов. В современном автомобиле уже более 30% отказов приходится на электрооборудование. Поэтому остро стоит проблема своевременной разработки методов и средств диагностирования новых систем и узлов.

Источники:

- генераторная установка;

- аккумуляторная батарея.

Источники дают потребителям постоянный ток, напряжением 12 или 24 вольта.

Потребители:

Система пуска имеет стартер и дополнительное реле стартера, служит для запуска двигателя.

Система зажигания обеспечивает воспламенение горючей смеси электрической искрой, возникающей между электродами свечи за счет высокого напряжения. В нее входит катушка зажигания, прерыватель-распределитель (у контактной системы), датчик-распределитель (у бесконтактной системы), свечи зажигания, провода высокого и низкого напряжения, транзисторный коммутатор (у транзисторной).

В электронной системе управления ДВС, система зажигания устроена принципиально иначе

Система освещения служит для освещения в темное время и в условиях недостаточной видимости. Включает в себя фары головного света, противотуманные фары, габаритные и стояночные огни, плафоны, лампы освещения багажника, приборов КИП, подкапотная, переносная и другие, а так же включатели, переключатели, световозвращатели и т.д.

Система сигнализации передает информацию о намерениях водителя другим участникам движения. Включает в себя указатели поворота аварийную сигнализацию, сигналы торможения и т.д.

Контрольно-измерительные приборы дают информацию водителю о состоянии систем. Это приборы измерения температуры охлаждающей жидкости, давления масла, уровня топлива, скорости движения, пройденного пути, частоты вращения коленчатого вала двигателя, работы цепи источников, сигнализаторы (например, аварийной температуры, аварийного падения давления масла, отказы одного из контуров гидравлического привода тормозов и т.д.).

Дополнительное электрооборудование выполняет вспомогательные функции на автомобиле. Это звуковые сигналы, стеклоочистители, стеклоомыватели, подъемники стекол, приборы обеспечивающие отопление и вентиляцию, электронное управление двигателем, трансмиссией, ходовой частью. А так же общие коммутационные приборы (выключатели, предохранители, провода).

Цепь источников

Назначение – создает постоянный ток напряжением 12 или 24вольта для потребителей.

Общее устройство:

Аккумуляторная батарея работает при нулевых и малых оборотах двигателя, питает все потребители.

Генераторная установка включает генератор, реле-регулятор, работает при средних и больших оборотах двигателя – питает все потребители и подзаряжает аккумуляторную батарею.

Аккумуляторная батарея (АБ).

Маркировка, например 6 СТ – 55 АМЗ

(1) (2) (3) (4)

1-количество аккумуляторов в батарее (6х2в=12в).

2-СТ-стартерная, выдерживает большой разрядный ток (в несколько сот ампер).

3-номинальный емкость в ампер-часах (55).

4-дополнительная информация

А-с общей крышкой

З-залита и полностью заряжена

Э-корпус из эбонита

Т-корпус из пластмассы

М-сепаратор мипласт

П-сепаратор-конверт из полиэтилена

Дата изготовления (две цифры месяц, две цифры-год)

Ток холодной прокрутки в А (амперах).

Европейские производители обозначают АБ пятизначным (по DIN)и девятизначным (по ETN). Первые 3 цифры содержат информацию о емкости. От них надо отнять число 500 и получим емкость. Например, 555.65 (DIN)или 555.065.042 (ETN) говорит о том, что батарея имеет емкость 55 А-часов, а <680.32> -180 А. Остальные цифры (напр. 32. 65) указывают варианты исполнения. 555.065.042 – ток холодной прокрутки 420 А. Американские производители обозначают номер типоразмерной группы и ток холодной прокрутки при -18⁰С. Например< 27500>: 27 – размерная группа (360х172х225 мм); ток холодной прокрутки - 500 А.

Принцип работы АБ. Процесс превращения химической энергии в электрическую называют разрядом, обратный процесс – зарядом. Активными веществами заряженного аккумулятора является двуокись свинца PbO_2, темно-коричневого цвета на положительных пластинах, губчатый свинец Pb темно-серого цвета, на отрицательных, и водной раствор серной кислоты (H₂SO₂ + H₂O) – электролит. Если электроды соединить потребителем (лампочкой), то в цепи пойдет ток, и в процессе разряда активная масса обоих электродов преобразуется в сульфат свинца PbSO_4. Используя серную кислоту, плотность электролита падает (рис 2а). В процессе заряда ток идет в обратном направлении и происходит восстановление материала электродов и увеличение плотности электролита (рис 2б). После полного восстановления активного вещества электродов (пластин) плотность перестает повышаться. Это служит признаком заряда АБ, а вода после этого разлагается на кислород и водород, выделяется газ (электролит кипит). Химические изменения, происходящие при разряде-заряде, описываются уравнением:

 

Разряд →

Pbo₂ + Pb + 2H₂SO_{4 =} 2PbSo₄ + 2H₂O

Заряд

 

Рис.2 а - разряд, б - заряд

 

Устройство АБ.

С отдельными крышками (рис 3) имеют бак из эбонита, полипропилена, в нем перегородки по числу аккумуляторов, в низу ребра для накопления осадка (шлама). При этом не происходит замыкание пластин осадком. В каждой ячейке блок положительных и отрицательных пластин, которые разделены между собой сепараторами (изоляторы) ребра которых обращены в сторону положительных пластин (в настоящее время изготовляют сепараторы с ребрами и в сторону отрицательных пластин высотой 0,2-0,4 мм) для лучшего контакта электролита с активной массой пластин. Пластины каждой полярности соединены мостиком, который снабжен штырем (борном), служащим для соединения аккумуляторов в батарею. Сейчас количество положительных и отрицательных пластин одинаково (было отрицательных на 1 больше). В верхней части электродного блока щиток, предохраняющий сепаратор от повреждений при замерах плотности и уровня электролита. Каждый аккумулятор закрывается крышкой из эбонита или пластмассы, через отверстия которой выходят полюсные штыри (борны). Имеется пробка для заливки электролита с вентиляционным отверстием. Для уменьшения выплескивания электролита под пробкой есть резиновая шайба и отражатель. Полюсные выводы <+> и <-> имеют разный диаметр (<->меньше).

С общей крышкой (рис 4) – появилась конструкция благодаря свойствам термостойкой пластмассы (пропилен с этиленом). Электродные блоки соединены между собой укороченными перемычками в перегородках моноблока. Ремонт батарей с общей крышкой, неразъемной с моноблоком, практически невозможен. Такие батареи более надежны и стойки к колебаниям температуры, снизился саморазряд АБ, повысилось напряжение при стартерном разряде на 0,2 - 0,3в.

Необслуживаемые батареи. В решетках обычных батарей высокое содержание сурьмы, что приводит к кипению электролита и снижению его уровня. Замена решеток на свинцово-кальциевый сплав с добавлением других компонентов, в том числе и серебра, почти исключило расход воды, и конструкторы убрали из крышек отверстия для доливки воды и батареи стали необслуживаемыми. Но чтобы разложение воды при заряде было минимальным, необходимо стабильное напряжение генераторной установки с точностью ±0,1 в. В этих АБ пластины одного блока (есть и 2 блоков) помещены в конверты. Связь с атмосферой только через вентиляционные отверстия. Они снабжены индикатором заряженности.

 

Рис. 3. Устройство свинцовой аккумуляторной батареи: а) общий вид, б) блок пластин

 

 

Рис.4 АБ с общей крышкой

Герметизированные батареи с иммобилизированным электролитом. В них используется загущенный (гелеобразный) электролит, эти АБ герметизированны, но имеют предохранительный клапан. Допустимо изменение зарядного напряжения ±0,05в (т.е. очень жесткие требования к работе генераторной установки) и ограничение напряжения до 14,8 в.

Марка автомобиля	Марка АБ	Ток холодной прокрутки при -180С, А
ГАЗ – 3307 (диз)	6СТ –132
ГАЗ – 3307 (карб)	6СТ – 75 ЭМ
ВАЗ – 2106	6СТ – 55 П
ВАЗ – 2110	6СТ – 55 А
КамАЗ	6СТ – 190 ТР (2шт)

Электролит состоит из дистиллированной воды Н₂О (плотность 1) и серной кислоты H₂SO₄ (плотность 1,84). Заливая кислоту в воду, доводят плотность до 1,27 (средняя полоса). Электролит готовят в эбонитовой, стеклянной или в специальной пластмассовой посуде, заливая кислоту в воду тонкой струйкой и перемешивая. Плотность электролита дается при температуре +25⁰С, при других температурах к показателям ареометра или плотномера надо делать следующую поправку:

 

Температура электролита 0С	-34÷ -20	-19÷ -5	-4÷ +10	+11÷ +25	+26÷ +40
Поправка	- 0,04	- 0,03	- 0,02	- 0,01	+ 0,01

 

Т.е. на каждые 15⁰С ниже +25 отнимать от показаний прибора 0,01, а на каждые 15⁰С выше +25 к показаниям прибора прибавить 0,01.

 

Характеристики генераторов.

 

Параметры	Г-250ГЗ		37.3701	16.3701	Г273-А
Установлен на автомобиле	ГАЗ 3307 корб.	ВАЗ 2106	ВАЗ 2108	ГАЗ 3102 ГАЗ 3110	КамАЗ 5320
Максимальная сила тока, А	40±5
Обороты ротора при которых номинальное напряжение без нагрузки об/мин
Сопротивление обмотки возбуждения, Ом	3,7	4,3±0,2	2,6±0,1	2,5	16,5
Сопротивление обмотки одной фазы, Ом		0,11	0,0035	0,9	0,18
Усилие пружин в гр.	180÷260	400÷440	400÷440	180÷260	180÷260
Минимальная высота щеток, мм
Выпрямительный блок		БП86-50-02	БПВ11-60	БВП-460	БПВ4-45
Реле-регулятор	131.3702 222.3702	РР-380 121.3702	17.3702	Я212А11Б 13.3702-01	Я-120-М

 

Бесконтактные генераторы.

Генератор 2102.3701. (рисунок 2.11) относится к семейству индукторных генераторов и предназначен для установки на автомобилях КамА3 и "Урал". Генератор представляет собой одноименнополюсную семифазную индукторную машину с односторонним электромагнитным возбуждением и встроенным кремниевым выпрямителем.

Рисунок 2.11 – Генератор 2102.3701

 

Рисунок 2.12 – Электрическая схема генератора 2102.3701

 

Статор 10 имеет 14 зубцов, на которых закреплены катушки семифазной обмотки 11. Обмотка – катушечная однослойная, одноплоскостная, имеет по две последовательно соединенные катушки в фазе. Фазы соединены в семиугольник (рисунок 2.12).

Ротор 7 (см. рисунок 2.11) представляет собой цилиндрический пакет с зубцами снаружи (10 зубцов) и цилиндрическими отверстиями внутри. Ротор соединен с приводом консольно с помощью стального фланца. Система возбуждения состоит из обмотки возбуждения 5 и внешне замкнутого магнитопровода, наружная часть которого магнитопроводная стальная крышка 6, внутренняя – центральная втулка 2, ось 1, переходная втулка 13.

Магнитопроводная стальная крышка 6 состоит из трубы с приваренным фланцем-звездочкой с секторами для забора воздуха по периферии и центральным отверстием, в котором приварена стальная центральная втулка-магнитопровод 2. Внутри этой втулки проходит ось 1 генератора, а снаружи расположена обмотка возбуждения 5. С торца, обращенного к ротору, на центральную втулку насажена переходная втулка 13, поддерживающая обмотку возбуждения 5 и входящая во внутреннюю расточку пакета ротора 7. Указанные узлы образуют замкнутую магнитную цепь генератора.

Созданный обмоткой возбуждения магнитный поток 4 циркулирует по пути: пакет статора 10 – наружная часть стальной крышки 6 – фланец стальной крышки 6 – центральная втулка 2 – переходная втулка 13 – вспомогательный воздушный зазор 8 – пакет ротора 7 – основной воздушный зазор 9 – пакет статора 10.

При вращении ротора 7 в зубцах статора 10 пульсирует магнитный поток 4, вызывая появление ЭДС в катушках обмотки статора, охватывающих зубцы. Фланец 12 пакета ротора 7 соединен сваркой с втулкой 15, на которой с помощью шпонки и гайки укреплен шкив 14 привода генератора и центробежный вентилятор 17. Втулка 15 опирается внутренней расточкой на наружные обоймы подшипников 16, установленных внутренними обоймами на неподвижной оси 1, пропущенной через отверстие в центральной втулке 2 и зафиксированной от продольного перемещения болтом 3. Расположение подшипников на одной оси и в одном гнезде исключает их перекосы при сборке. Один из подшипников 16 расположен под ручьем шкива, что сводит к минимуму радиальную нагрузку и увеличивает срок службы подшипников.

Передняя крышка 18 генератора выполнена в виде кольца с лапой, надевается на статор и соединяется с задней крышкой болтами, притягивая статор 10 к стальной крышке 6.

 

Рисунок 2.12 – Генератор 49.3701

 

Представителем семейства бесконтактных генераторов с укороченными полюсами является генератор 49.3701 (рисунок 2.12). Максимальная мощность генератора 1680 Вт, ресурс 400 000 км пробега для автомобиля и 16 тыс. мото-ч для гусеничного тягача, масса 14,3 кг. Ротор генератора состоит из двух клювообразных полюсных половин 4, между которыми размещена втулка 1 с обмоткой возбуждения 3. Полюсные половины и втулка напрессованы на рифленый вал. Обмотка возбуждения крепится на алюминиевом каркасе 2, который закреплен в канавке посередине статора. Обмотка статора 5 трехфазная, соединенная "звездой", размещена в равномерно распределенных по окружности 18 пазах.

Концы обмотки статора соединены со встроенным в генератор выпрямительным блоком БПВ 4-60-02 б. Блок БПВ 4-60-02 (рисунок 2.13) имеет отрицательную сборную шину 1, в которую запрессованы три диода 2 типа ВД-20 обратной полярности, и положительную сборную шину 4, в которую запрессованы три диода 3 того же типа, но прямой полярности. Сборные шины электрически полностью изолированы друг от друга и являются токоведущими элементами, одновременно их используют для теплоотвода.

В сборных шинах имеются вентиляционные отверстия. Шесть диодов блока соединены между собой и образуют трехфазную двух полупериодную схему выпрямления. В местах соединения разнополярных диодов имеются клеммы для присоединения фазных обмоток генератора.

 

Рисунок 2.13 – Выпрямительный блок БПВ 4-60-02

 

Трудоемкость технического обслуживания генераторов 49.3701 сведена к минимуму, так как они не нуждаются в замене щеток, зачистке и проточке контактных колец и в периодической очистке каналов щеткодержателя.

На современных легковых автомобилях, у которых объем подкапотного пространства, как правило, ограничен, нашли применение генераторы так называемой компактной конструкции. Главной отличительной чертой таких генераторов является принципиально другая система вентиляции.

В генераторе обычной конструкции (рисунок 2.14, а) воздух засасывается через отверстия в крышке со стороны контактных колец, проходит через выпрямительный блок, статор и ротор и, выходя через отверстия в крышке со стороны привода, попадает на лопатки вентилятора, откуда подается в разные стороны.

Рисунок 2.14 – Направление потока охлаждающего воздуха в генераторах обычной (а) и компактной (б) конструкций:

1 – ротор; 2 – обмотка статора; 3 – вентилятор

Генератор компактной конструкции (рисунок 2.14, б) засасывает воздух через отверстия в обеих крышках двумя установленными на роторе вентиляторами, лопатки которых подают воздух на обмотки статора. Охладив статор, воздух выходит наружу через отверстия в цилиндрических поверхностях обеих крышек.

Использование генераторов компактной конструкции на автомобилях, эксплуатирующихся в тяжелых дорожных условиях, нежелательно из-за их низкой пылеустойчивости.

Эта проблема решается разработкой бесконтактных (бесщеточных) генераторов имеющих конструкцию ротора, показанную на рисунке 2.15.

На вал ротора, являющийся также магнитопроводом 1, посажена клювообразная полюсная половина 4, а правая выполнена в виде короны 2 и жестко связана с левой, посредством кольца из немагнитного материала З.

Обмотка возбуждения генераторов этого типа располагается на магнитопроводе, закрепленном неподвижно на крышке генератора. Эта конструкция находит применение, как в генераторах традиционного исполнения, так и в компактных генераторах с жидкостным охлаждением.

Рисунок 2.15 –Безобмоточный ротор

 

Рисунок 2.16 – Генератор Bosch с жидкостным охлаждением:

1 – шкив; 2 – выпрямитель; 3 – регулятор напряжения; 4 – крышка со стороны привода; 5 – корпус генератора; 6 – охлаждающая жидкость; 7 – ниша двигателя; 8 – неподвижная обмотка возбуждения; 9 – магнитопровод; 10 – обмотка статора; 11 – безобмоточный ротор

На рисунке 2.16 представлен генератор Bosch с жидкостным охлаждением, устанавливаемый на современные автомобили представительского класса. Основным преимуществом генератора этого типа является снижение шума возникающего в традиционных генераторах при прохождении воздуха через вентиляторы с большой скоростью. Генератор располагается в специальной нише, сообщающейся с системой охлаждения двигателя. Клеммы для подключения генератора к бортовой сети располагаются на крышке со стороны привода.

Индукционный (рис 21):

 

С укороченными полюсами:

 

 

Устройство бесконтактного генератора Г 49.3701:

 

 

 

Регуляторы напряжения поддерживают напряжение генератора в пределах 13,5÷14,5 вольт. Напряжение зависит от оборотов якоря и магнитного потока в цепи обмотки возбуждения. При изменении оборотов регулятор автоматически в цепи обмотки возбуждения изменяет сопротивление, таким образом, изменяется величина тока, а следовательно и магнитный поток. Например, при увеличении оборотов двигателя, а следовательно и оборотов якоря генератора, напряжение возрастает, регулятор в цепь обмотки возбуждения автоматически включает добавочное сопротивление, магнитное поле ослабевает, и напряжение падает, то есть восстанавливается. Обороты падают, магнитное поле увеличивается за счет уменьшения сопротивления, и, напряжение генератора при любых оборотах двигателя поддерживается постоянным.

Аккумуляторные батареи

Типы аккумуляторов

Существует несколько типов аккумуляторов, отличающихся материалом электродов и электролита. Например, всевозможные никель-кадмиевые, никель-металлгидридные, литий-ионные, свинцово-кислотные аккумуляторы.

Из всего разнообразия в автомобилях в качестве стартерных используются только свинцовые. Это обусловлено тем, что аккумуляторы этого типа обладают максимальной, по сравнению с другими, энергоемкостью и способностью за короткий момент времени отдавать большой ток. При этом приходится мириться с тем, что как кислота, так и свинец — очень вредные вещества. Корпуса всех свинцовых аккумуляторов делаются из прочной кислотостойкой пластмассы, чтобы обеспечить максимальную безопасность во время транспортировки и эксплуатации.

В настоящее время в качестве материала для электродов используется свинец не в чистом виде, а с разнообразными добавками, в зависимости от которых АКБ делят на несколько типов.

В зависимости от добавок для материала электродов автомобильные аккумуляторы делят на:

- традиционные («сурьмянистые»);

- малосурьмянистые;

- кальциевые;

- гибридные;

- гелевые, AGM.

И дополнительно:

- щелочные;

- литий-ионные.

 

Малосурьмянистые

Такие аккумуляторы чаще всего называют малообслуживаемыми или вовсе необслуживаемыми, подразумевая, что данные АКБ не требуют контроля и ухода. Хотя термин «необслуживаемый» больше маркетинговый, чем реальный, так как не получилось абсолютно избавиться от потерь воды из электролита. Вода все равно понемножку «выкипает», хоть и гораздо в меньших количествам, чем у обычных обслуживаемых аккумуляторов. Огромным плюсом малосурьмянистой батареи является ее нетребовательность к качеству электрооборудования автомобиля. Даже при перепадах напряжения бортовой сети характеристики данной АКБ не меняются так необратимо, как это бывает с более современными аккумуляторами, например, кальциевыми или гелевыми.

Кальциевые

Аккумуляторные батареи данного типа часто имеют маркировку «Ca/Ca», что обозначает, что пластины обоих полюсов содержат в своем составе кальций. Также в состав пластин иногда добавляют еще и серебро в малых количествах, что снижает внутреннее сопротивление АКБ. Это положительно сказывается на энергоемкости и КПД батареи.

Потери воды за весь срок службы батареи составляют столь малую величину, что нет необходимости в проверке плотности электролита и уровня воды в банках. Таким образом, кальциевые аккумуляторные батареи имеют право называться необслуживаемыми.

Гибридные

Часто обозначаются как «Ca+». Расход воды у гибридных батарей в два раза меньше, чем у малосурьмянистых, но все равно больше, чем у кальциевых. Высокая устойчивость к переразрядам и перезарядам.

Гелевые, AGM

Гелевые и AGM аккумуляторные батареи содержат электролит не в «классическом» жидком виде, а в связанном, гелеобразном состоянии (отсюда и название типа батареи).

И в гелевых, и в AGM батареях электролит находится в гелеобразном состоянии. Отличие в том, что в AGM аккумуляторах помимо этого между пластинами-электродами находится специальный пористый материал, дополнительно удерживающий электролит и защищающий электроды от осыпания. Сама аббревиатура «AGM» так и расшифровывается — AbsorbentGlassMat (абсорбирующийстекломатериал). Благодаря тому, что гель в аккумуляторах находится фактически в зафиксированном состоянии, данные батареи не боятся наклонов.

Гелевые АКБ могут выдавать одинаково высокий ток вплоть до полного разряда. При этом они не боятся переразряда, полностью восстанавливая после подзарядки свою номинальную емкость.

При благоприятных условиях эксплуатации гелевые аккумуляторные батареи могут работать до 10 лет.

Благодаря своей абсолютной герметичности, относительной виброустойчивости и своей фактической необслуживаемостигелевые батареи широко применяются там, где классические АКБ использовать опасно или невыгодно: внутри помещений (например, в источниках бесперебойного питания), в мототехнике (мотоцикл, в отличие от автомобиля, едет, периодически отклоняясь от вертикальной плоскости), в морском и речном транспорте (данные аккумуляторы не боятся качки, свойственной судам).

Щелочные

Автомобильные щелочные аккумуляторы бывают двух типов: никель-кадмиевые и никель-железные. Электролитом в обоих типах аккумуляторов является раствор едкого калия КОН.

Пластины-электроды в щелочных батареях упаковываются в «конверты» из тончайшей перфорированной металлической пластины. В эти же конверты запрессовывается активное вещество. Это позволяет сильно повысить виброустойчивость батарей. В щелочных батареях при протекании химических реакций не расходуется электролит. По этой причине его требуется меньше, чем в кислотных, где приходится наливать электролит с запасом по причине его «выкипания».

Литий-ионные

Литий-ионные аккумуляторные батареи (и ее подвиды) считаются наиболее перспективными в качестве дополнительного источника электрического тока. Применяются в электромобилях.

Идет непрерывная работа над усовершенствованием существующих типов аккумуляторных батарей. В исследовательских центрах ищут способы увеличения энергоемкости источников питания, что позволит уменьшить размеры аккумуляторов. Для северных районов очень пригодится изобретение морозоустойчивой батареи (и тогда не было бы проблемы отказа завода двигателя в сильные морозы).

Очень важна работа и в направлении обеспечения экологичности, т.к. нынешние технологии производства аккумуляторных батарей не могут обойтись без использования ядовитых и просто опасных веществ (взять хотя бы свинец или серную кислоту).

Виды автомобильных аккумуляторов:

- обслуживаемые аккумуляторы – отличаются тем, что в них происходит интенсивное выкипание воды, что вызывает повышение плотности электролита и снижение его уровня. Поэтому нужно постоянно следить за количеством электролита и своевременно корректировать его уровень, доливая дистиллированную воду. Если снижение уровня электролита произошло в результате разбрызгивания при его закипании, то повышая уровень электролита до нормы, одновременно доводят до нормы его плотность. Плотность электролита в таких аккумуляторах зимой надо увеличивать в соответствии с требованиями производителя. Пары электролита, конденсировавшиеся на аккумуляторе надо удалять тряпкой, смоченной в растворе питьевой соды. Срок службы таких аккумуляторов при правильном уходе 3 максимум 4 года;

- в малообслуживаемых аккумуляторах в материал электродов уменьшено количество сурьмы, введены специальные легирующие добавки, снижающие интенсивность электролиза воды. Поэтому уровень электролита в них уменьшается значительно медленнее. Но несколько раз в год доливать дистиллированную воду все же необходимо;

- развитие технологии позволило создать необслуживаемые аккумуляторы, в которых практически исключено испарение электролита, и доливать воду нет необходимости. К таким аккумуляторам относятся кальциевые, гибридные, гелевые, с системой AGM.

Генераторы

 

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.

Генераторы классифицируются по напряжению, роду тока, возбуждению, наличию щеток, степени защиты от внешних воздействий, способу подавления радиопомех.

Номинальные напряжения генераторов и генераторных установок должны быть следующими: 7, 14 и 28 В. Имеются генераторные установки с двумя уровнями напряжений, предназначенные для питания различных приемников. Независимо от уровня напряжения генераторы могут быть постоянного и переменного тока.

К генераторам постоянного тока относятся такие, у которых переменный ток преобразуется в постоянный щеточно-коллекторным узлом. Все остальные генераторы условно относятся к генераторам переменного тока, в том числе и генераторы, у которых вырабатываемый ими ток полностью выпрямляется встроенным в корпус генератора устройством.

Возбуждение генераторов может осуществляться от электромагнитов и постоянных магнитов.

Генераторы с постоянными магнитами обладают целым рядом преимуществ по сравнению с генераторами, имеющими электромагнитное возбуждение.

Основные из них: более высокая надежность в работе и простота конструкции. Однако наряду с указанными преимуществами генераторы переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов имеют и недостатки, которые ограничивают их широкое распространение – это трудности регулирования напряжения и низкий предел мощности.

Генераторы могут быть со щетками и без щеток. Щетки применяются для обеспечения электрического контакта между подвижными и неподвижными деталями. Поскольку в этом узле имеет место трение скольжения, щетки истираются, имеют ограниченный ресурс и низкую надежность. Поэтому разработаны конструкции бесщеточных генераторов, лишенных вышеуказанных недостатков.

 

 

Типичным генератором переменного тока с контактными кольцами является генератор 37.3701 (рис. 2.3.1.1), устанавливаемый на автомобилях ВАЗ-2108 и их модификациях. По габаритным, присоединительным и установочным размерам он взаимозаменяем с генераторами Г221 и Г222, но конструктивно от них отличен. Генератор имеет мощность 750 Вт и рассчитан на номинальное напряжение14 В и номинальный ток 55 А. Ресурс не менее 125000 км пробега автомобиля, масса без шкива 4,4 кг.

 

Рис. 2.3.1.1 – генератор 37.3701

 

Генератор состоит из статора 11 (рис. 2.3.1.1), ротора 10, крышки 14 со стороны привода, крышки 4 со стороны контактных колец с выпрямительным блоком 2 и шкива с вентилятором 17.

Пакет статора набран из пластин электротехнической стали толщиной 1 мм, соединенных при помощи сварки в четырех точках. Трехфазная обмотка 18 статора расположена в пазах полузакрытой формы. Обмотка трехплоскостная, двухслойная, с числом пазов на полюс и фазу, равным 1. Фазовые обмотки соединены в двойную "звезду". Число витков в фазе 54. Диаметр провода фазы 0,95 мм, сопротивление фазы в холодном состоянии 0,155 Ом.

Ротор включает в себя вал 9, обмотку возбуждения 12, клювообразные полюсы и контактные кольца 8. Обмотка возбуждения изолирована от полюсов пластмассовым каркасом. Концы обмотки возбуждения припаяны к контактным кольцам. Для предотвращения проворачивания и междувиткового замыкания обмотка пропитана лаком, а ротор в сборе для снижения вибрации сбалансирован в двух плоскостях. Обмотка имеет следующие параметры: число витков 420, диаметр медного провода 0,8 мм и сопротивление обмотки в холодном состоянии 2,6 Ом.

Крышки генератора 4 и 14 литые, выполнены из алюминиевого сплава. В крышках установлены шарикоподшипники 5 и 16, причём в канавке крышки о стороны контактных колец для предотвращения проворачивания наружной обоймы шарикоподшипника установлено резиновое кольцо 6. Крышки имеют вентиляционные окна. Со стороны привода крышка имеет стальной болт 13 крепления натяжной планки генератора и армированную стальную втулку в крепежной лапе генератора. В крепежной лапе со стороны контактных колец вставлена резиновая армированная втулка 1, позволяющая выбирать осевой зазор при креплении генератора на двигателе. На крышке со стороны контактных колец расположены щеткодержатель 7 с двумя щетками, конструктивно объединенный с интегральным регулятором напряжения, выпрямительный блок стремя дополнительными диодами для питания обмотки возбуждения помехоподавительный конденсатор 3 емкостью 2,2 мкФ подсоединенный к генератору с помощью флажкового штекера.

Интегральный регулятор напряжения и конденсатор имеют герметичное исполнение. Протяжная вентиляция генератора осуществляется центробежным вентилятором 17, насаженным через сегментную шпонку 15 на вал ротора.

Электрическая схема генератора 37.3701 показана на рис. 2.3.1.2. Показатели использования материалов генератора 37.3701 улучшены по сравнению с генераторами Г22