Автомобильный справочник 2-е издание, переработанное и дополненное Перевод с английского. Часть 53

Add comments

Нормально
замкнутый
контакт
Нормально
разомкнутый
контакт
Двухпозиционный переключатель с нулевым положением
Плавкий
предохранитель
Силовой плавкий предохранитель
Светодиод
Лампа накаливания
Резистор
Разъем,резьбовое крапление или паяное соединение
Компонент с фиксированным монтажным жгутом
Распределительная
коробка


(коммутационное устройство) с зажимом заземления
Кабель заземления
Подсоединение к линии
Пунктирная линия показывает общую точку соединения
1 I/ /i…..N

Цепь продолжается в другой электрической схеме
Цепь продолжается в другой электрической цепи
Изображение компонента целиком
Только часть компонента имеет отношение к изображаемой системе
Потенциометр
Электродвигатель
Обмотка
Вычисление размеров проводов
Величины и единицы измерения
Таблица 1. Электрические медные провода для транспортных средств
Одножильные, нелуженые, ПВХ-изолированные. Допустимая рабочая температура: 70°С 2>
Номинальное поперечное сечение провода, ммг
Приблизительное число отдельных проводов Ч
Максимальное сопротивление на метр ч при + 20°С, мОм/м
Максимальный диаметр проводника ". мм
Номинальная толщина изоляции ", -мм
Максимальный внешний диаметр кабеля 1», мм
Допустимый непрерывный ток (стандартная величина при температуре окружающего воздуха
‘ Согласно DIN ISO 6722, часть 3. г) Согласно DIN VDE 0298, часть 4.

Величина
начение
измер.
Поперечное сечение провода
Длина провода
Мощность, требуемая в соответствии с нагрузкой
Сопротивление
(нагрузка)
Плотность электрического тока проводника
Номинальное
напряжение
Допустимое падение напряжения в изолированном проводнике
Допустимое падение напряжения всей цепи
Удельное
сопротивление
Ом • мм2/м
При определении поперечного сечения провода необходимо делать поправку на падение напряжения и влияние повышения температуры.
1.    Определяется ток нагрузки:
1 = Р/ик = иц1Я.
2.    Рассчитывается поперечное сечение провода А с использованием величины £/* приведенной в табл. 2 (для меди в = 0,0185 Ом-мм2/м):
Л-1-в-11и„к
3.    Округляется величина А до следующего большего значения поперечного сечения провода в соответствии с табл. 1.
Отдельные провода, имеющие поперечные сечения менее 1 мм2, не рекомендуется использовать из-за их недостаточной механической прочности.
4.    Вычисляется действительное падение напряжения:
Щ = J-e-UA.
5.    Проверяется плотность тока S в целях избежания чрезмерных температур провода (при кратковременной работе
S < 30 А/мм2; при продолжительной непрерывной эксплуатации см. табл. 1).
Величины UvI, приведенные в табл. 2, рассматриваются из расчета определяемых размеров положительного проводника. Падение напряжения за счет замыкания цепи на массу не принимается во внимание. В случае использования изолированных заземленных кабелей полная длина должна рассчитываться для обоих направлений.
Величины Uvд, приведенные в табл. 2, являются испытуемыми и не могут использоваться для расчетов проводов; из-за того, что включают контактное сопротивление переключателей, плавких предохранителей и т.п.
Таблица 2. Рекомендуемое максимальное падение напряжения
I ип проводника
Рекомендуемое максимальное падение напряжения положительного проводника 17*. В
Допустимое падение напряжения полной цепи
Примечания
Номинальное напряжение UN, В
Провода для освещения
от вывода 30 переключателя света до ламп < 15 Вт, до розеточной части прицела; от розетки прицепа до ламп
1. Ток при номинальном напряжении и номинальной мощности
от вывода 30 переключателя света до ламп > 15 Вт, до розеточной части прицепа
от вывода 30 переключателя света до фар
Кабель подзарядки
от вывода «В+» генератора переменного тока к аккумуляторной батарее
2. Ток при номинальном напряжении и номинальной мощности
Кабель управления
от генератора переменного тока до регулятора напряжения (выводы D +, D DF)
3. При максимальном токе возбуждения (примечание 1)
Основной кабель стартера
4. Ток короткого замыкания при + 20°С (примечания 2 и 3)
Провод управления стартера
от выключателя стартера до вывода 50 стартера
при переключателе тягового реле с одной обмоткой, при переключателе тягового реле с обмотками втягивания и удерживания
5. Максимальный контрольный ток (примечания 4 и 5)
Другие кабели управления
от переключателя до реле, звукового сигнала и т.п.
6. Ток при номинальном напряжении
Примечания:
1.    Длины и сопротивления всех трех кабелей управления должны быть равными, насколько это возможно.
2.    В специальных случаях, в которых используется очень длинный основной кабель стартера, величина Щ может быть превышена, если предельная температура запуска уменьшена.
3.    Если основной кабель обратного хода цепи стартера изолирован, то потери напряжения на линии обратной связи не должны превышать потерь на входящей линии; допустимая величина потери напряжения составляет 4% от номинального напряжения на каждой линии или в сумме 8%.
4.    Величины UV{ применяются к температурам переключения тягового реле в диапазоне от + 50 до + 80°С.
5.    Для кабеля предусматривается выключатель стартера, если это необходимо.
Соединители электрических проводов
Функции и требования
Соединители электрических проводов должны обеспечивать надежный электрический контакт между различными компонентами и системами автомобиля и таким образом гарантировать безопасную и надежную их работу при любых условиях эксплуатации. При этом соединители электрических проводов должны выдерживать различные механические, химические и тепловые нагрузки, которые могут возникать в процессе эксплуатации транспортного средства, включая воздействие: вибрации:
температурных изменений; предельных температур: сырости и разбрызгивания воды; коррозионно-агрессивных жидкостей и газов;
микродвижений между контактами, вызывающих коррозию при трении.
Такие напряжения могут повысить сопротивление между контактами и даже вызвать полную потерю проводимости. Также может быть нарушено сопротивление изоляции проводов, что может привести к короткому замыканию.
С учетом вышеизложенного, соединители электрических проводов должны иметь следующие характеристики: низкое контактное сопротивление между токонесущими элементами; высокую электрическую прочность изоляции между токонесущими элементами с различными электрическими потенциалами;
высокую изоляционную стойкость к воде, сырости и солевому разбрызгиванию.
В дополнение к физическим свойствам, соединители электрических проводов также должны удовлетворять определенным требованиям с учетом специфики их применения, а именно: иметь понятный и защищенный от неумелого пользования разъем в ситуациях сборки/технического обслуживания автомобиля;
обладать надежным и легко воспринимаемым запирающим действием и высвобождением;
иметь технологическую пригодность к автоматизированной сборке автомобиля, включая прокладку монтажных жгутов.
Типы конструкций
Существует набор конструкций соединителей электрических проводов, охватывающих область применения электрических соединений фирмы Bosch, Конструкции различаются по типам контактов, конкретно подходящих к условиям, в которых они используются. Ниже приведены примеры двух типов соединителей и их характеристики.
Микроконтактные соединители электрических проводов фирмы Bosch
Представляют собой луженые или позолоченные контакты, которые подгоняются к 0,6-миллиметровому контактному штырю. Такие контакты, специально разработанные для межштыревого расстояния в 2,5 мм, имеют высокую термическую стойкость (155°С) и повышенную сопротивляемость к вибрации. Они подходят для использования в многоконтактных соединениях, поскольку имеют весьма компактные размеры.
Микроконтактный соединитель электрических проводов состоит из двух частей, одна из которых выполняет функцию электропроводимости, а другая (стальная пружинящая втулка) обеспечивает давление (нормальное контактное усилие) в зоне электрического контакта.
Стальная пружинящая втулка поддерживает контактное давление в течение всего срока эксплуатации автомобиля, в том числе при высоких температурах. Усилия, требуемые для соединения/разьединения электрического разъема, уменьшаются посредством специального устройства, также обеспечивающего точное выравнивание контактов или штырей, при этом исключается их повреждение во время вращения или изгиба.
Собранный микроконтактный соединитель проводов полностью электрически изолирован от штыревого разъема блока ECU.
От распространения влаги по жилам электрические провода защищены благодаря герметизации за счет обжатия изоляции.
Соединители электрических проводов фирмы Bosch для датчиков/ исполнительных механизмов Представляют собой 2…7-штыревые компактные соединители, с помощью которых к блоку ECU подсоединяются компоненты (датчики и приводы) систем двигателя. Расстояние между штырями составляет 5 мм.
Компактный соединитель имеет внутреннюю меандровую конструкцию, надежно предотвращающую передачу вибрации от электрических проводов к контактам, а также исключающую относительное движение контактных поверхностей, которое может привести к коррозии.
Соединитель имеет отдельную изоляцию стержня, предотвращающую попадание влаги в зону контакта. Три уплотнительных выступа на оболочке соединителя обеспечивают давление для гарантированной изоляции контактов от разбрызгивания воды и воздействия других источников влаги.
Многоштыревой соединитель с микроконтактами (секция):
1    – фигурная нажимная пластина;
2    – плоское уплотнение; 3 – радиальное уплотнение; 4 – скользящий штырь (вторичное запирающее устройство);
5 — контактный держатель; 6 – контакт

Самоблокирующаяся конструкция соединения мгновенного действия со вспомогательным устройством разъединения
Микроконтактный соединитель электрических проводов фирмы Bosch:
1    – стальная пружинящая втулка;
2    – запирающая пружина (основная пружина); 3 – токопроводящие жилы (в многожильном проводе); 4 – радиус складки; 5 – контактирующий элемент;
6    – обжатие контактирующего элемента:
7    – обжатие изоляции

обеспечивает простое соединение/разъединение в условиях обслуживания и сборки автомобилей. Разъединение происходит путем нажатия на точку, отмеченную на ребристой поверхности.
Типичным примером использования данного типа соединения являются соединители электрических проводов компонентов дизеля (например, датчика давления топливной рейки, топливных форсунок) и впрыскового двигателя (например, топливных форсунок, датчика детонации).
Соединитель электрических проводов фирмы Bosch для
датчиков/исполнительных механизмов:
1    – стальная пружинящая втулка;
2    – токопроводящие жилы (в многожильном проводе); 3 – обжатие контактирующего элемента; 4 – обжатие изоляции;
5 – меандр
Автомобильные системы электрооборудования
Источники электрического тока
Транспортное средство должно снабжаться достаточным запасом электрической энергии. Доступные источники подачи электрического тока должны быть в состоянии обеспечивать пуск двигателя и работу автомобиля. Работа вспомогательных устройств электрооборудования в течение разумного периода времени с отключенным двигателем не должна создавать условий последующего отказа в пуске двигателя. Аккумуляторная батарея, пусковое устройство, генератор и система электрооборудования как единое целое должны разрабатываться с расчетом взаимодополняющей совместной работы.
Температура пуска двигателя
Самая низкая температура, при которой может быть запущен двигатель, зависит от таких факторов, как характеристики автомобильного аккумулятора (емкость, внутреннее сопротивление, состояние зарядки и т.п.) и стартера (размер, нали
Возможная температура пуска двигателя в функции заряда аккумуляторной батареи
Р – минимальный заряд
^Аккумуляторная
Nv батарея
пч п^-44А-ч
! ^—-55 А-Ч
[/>55 [р44
Разряжена    Заряжена
Состояние аккумуляторной батареи
чие промежуточного редуктора, электрическое или постоянно-магнитное возбуждение и т.д.). Например, если двигатель запускается при температуре -20°С, то аккумуляторная батарея должна иметь минимальное состояние подзарядки р (см. рис. внизу слева).
Выходные данные генератора переменного тока
Текущий выход синхронного генератора изменяется как функция частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Генератор переменного тока может расходовать только определенную долю номинального тока на холостом ходу двигателя %. Если потребляемый ток /„ больше тока 1а , подаваемого генератором, например во время работы двигателя на холостом ходу, то аккумуляторная батарея будет разряжаться и напряжение в электрической системе автомобиля уменьшится.
Если потребляемый ток/„ меньше тока /Е, то некоторое количество тока (разность тока) используется для подзарядки аккумуляторной батареи.
Управление автомобилем
Частота, с которой вращается вал генератора, зависит от конкретного типа совершаемой работы. Характер управления автомобилем можно оценить по суммарной
Выход по току синхронного генератора /с в зависимости от частоты вращения вала генератора:
Л, – потребляемый ток; hl – частота вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу
Разрядка Зарядка
аккумуляторной аккумуляторной
батарее
батареи
Частота вращения вала генератора
кривой распределения частоты вращения коленчатого вала (см. рис. внизу слева).
Электрические нагрузки
Необходимо делать различие между непрерывными нагрузками (зажигание, впрыск топлива), долговременными нагрузками (освещение, обогреваемое заднее окно) и кратковременными нагрузками (сигналы поворота, сигналы торможения). Использование некоторых электрических нагрузок носит сезонный характер (установки кондиционирования воздуха летом, обогреватели сидений зимой). Время работы электрического вентилятора системы охлаждения зависит от температуры двигателя и условий управления автомобилем.
Потребляемая мощность оборудования как функция рабочего цикла
Нагрузка
Абсолютная потребляемая мощность, Вт
Средняя потребляемая мощность, Вт
Система Motronic, электрический топливный насос
Радиоаппаратура
Лампа переднего габаритного фонаря
Ближний свет фар
Лампа подсветки номерного знака,
лампы заднего габаритного фонаря Индикаторная лампа, лампы приборного щитка
Обогреватель заднего окна
Система обогрева, вентилятор
Электрический вентилятор радиатора
Стеклоочистители ветрового стекла
Сигналы торможения
Лампы указателей поворота
Передние противотуманные фары
Задние противотуманные фонари
Суммарное значение установленной нагрузки Средняя мощность потребления
Суммарная кривая распределения частоты вращения коленчатого вала двигателя для городских и загородных дорожных условий движения

Город

Частота вращении коленчатого вала двигателя    —►
Расход электрической мощности в зависимости от продолжительности движения автомобиля
1 – нагреватель каталитического нейтрализатора; 2 – дополнительный насос подачи воздуха; 3 – обогреватель, вентилятор, система управления работой двигателя и т.п.
5 10 15 мин Продолжительность движения автомобиля
Потребности в электрической энергии не являются постоянными. Начальные минуты после запуска двигателя, как правило, характеризуются высокой потребностью (для обогрева или охлаждения) с последующим резким уменьшением токовой нагрузки.
Электрически подогреваемые каталитические нейтрализаторы требуют дополнительной мощности порядка 1 – 4 кВт с целью достичь рабочих температур свыше 300°С в пределах 10 – 30 с после начала движения автомобиля.
Дополнительный насос подачи воздуха для дожигания выпускаемых отработавших газов может работать в течение 200 с после начала работы двигателя.
Другое электрическое оборудование, например, обогреватели (стеклообогре-ватель), вентиляторы и системы освещения, используют ток в различные периоды, в то время, как система управления работой двигателя фунционирует непрерывно.
Напряжение зарядки
Напряжение зарядки аккумуляторной батареи должно быть выше в холодное зимнее время и ниже в теплую погоду. Напряжение «закипания» – максимально допустимое зарядное напряжение, при котором в аккумуляторной батарее не появляется «газ».
Автомобильная нагрузка требует постоянного напряжения, насколько это возможно. Напряжение, прикладываемое к лампам накаливания, должно иметь очень узкие допуски, так чтобы продолжительность службы ламп накаливания и интенсивность света оставались в определенных пределах. Регулятор напряжения, размещаемый, как правило, на генераторе переменного тока, позволяет ограничивать максимальную величину напряжения. Он воздействует на верхнюю границу напряжения, когда ток генератора /q больше, чем потребный ток нагрузки системы /v.
Регулятором напряжения можно компенсировать потери напряжения в кабеле между генератором переменного тока и аккумуляторной батареей.
Динамическая характеристика системы
(кривые для управления автомобилем в городских условиях)
1    – с генератором большой мощности и небольшой аккумуляторной батареей;
2    – с небольшим генератором и аккумуляторной батареей большой емкости
-*в Ток батареи +^в
Динамическая характеристика системы
Взаимосвязи между аккумуляторной батареей, генератором, нагрузкой, температурой, частотой вращения коленчатого вала двигателя и отношением частот вращения коленчатого вала двигателя и вала генератора определяют структуру динамической характеристики системы.
Расчет зарядного баланса
Влияние вышеуказанных переменных должно приниматься в расчет зарядного баланса, производимый по специальной программе для определения состояния аккумуляторной батареи и ее зарядки в конце типичного цикла управления автомобилем.
Автомобильная система электрооборудования
Уровень напряжения в автомобильной системе электрооборудования и, таким образом, заряд батареи зависят от проводки между генератором, аккумуляторной батареей и электрическими потребителями. Если все нагрузки подсоединены со стороны аккумуляторной батареи, то суммарный ток в зарядном кабеле составляет /q = /в + /у. Зарядное напряжение является более низким из-за высокого падения напряжения. Если все потребители электрической энергии подсоединены со стороны генератора, то падение напряжения – ниже, а зарядное напряжение выше. Таким образом, электрические устройства, которые характеризуются высоким потреблением тока и относительно нечувствительны к перенапряжению, должны подсоединяться со стороны генератора, а нагрузка, чувствительная к напряжению с низкими токами потребления, должна подсоединяться со стороны аккумуляторной батареи.
Перспективные автомобильные системы электрооборудования
В будущих автомобильных системах электрооборудования планируется использовать две аккумуляторные батареи (отдельный аккумулятор – для запуска), т. е. будут отделены «высокий разряд для запуска» и «питание электрическим током общецелевого назначения». Это позволит избежать проблем с изменением напряжения во время обеспечения надежного запуска двигателя в холодном состоянии даже при аккумуляторной батарее, разряженной до 30% от ее первоначальной емкости.
Автомобильная система электрооборудования с нагрузкой, подсоединенной к генератору и аккумуляторной батарее:
1    – генератор переменного тока:
2    – электрические устройства с большим
потреблением;
3    – электрические устройства с низким
потреблением;
4    – аккумуляторная батарея


Стартерная аккумуляторная батарея
Аккумуляторная батарея, предназначенная для приведения в действие стартера, должна отдавать существенный ток, однако только в ограниченный период времени (во время запуска).
Компактные размеры батареи позволяют устанавливать ее в непосредственной близости от стартера с короткими подсоединительными проводами для уменьшения емкости батареи. Для обеспечения высокого качества заряда эта аккумуляторная батарея должна характеризоваться номинальным значением напряжения 10 В. Ввиду того, что это напряжение несколько меньше, чем для других источников потребления энергии аккумуляторной батареи (12 В), пусковое устройство имеет приоритет по зарядке.
Зарядно-разъединительный
модуль
Служит для отсоединения аккумуляторной батареи стартера и самого стартера от всей остальной электрической системы питания во время запуска и в том случае, когда двигатель отключен.
Будущая электрическая система:
1    – стартер;
2    – модуль зарядки и разъединения;
3    – стартерная аккумуляторная батарея;
4    – генератор;
5    – потребители электрической энергии;
6    – управление работой двигателя;
7    – аккумуляторная батарея общего на
значения
Общецелевая аккумуляторная батарея
Предназначена для автомобильной системы электрооборудования, исключая работу стартера. С ее помощью подаются сравнительно низкие значения токов (например, около 20 А для системы управления работой двигателя).
Варианты улучшенной работы Для транспортных средств предусматриваются все более мощные системы с крайне высокими требованиями подачи электропитания. Среди потенциально возможных конструкций можно выделить следующие варианты: передача электрического тока к системе управления работой двигателя обеспечивается от аккумуляторной батареи стартера вместо использования батареи общего назначения или селективным чередованием батарей; стартерная аккумуляторная батарея также является батареей напряжением 12 В; более усложненная конструкция необходима для обеспечения сохранения приоритета для зарядки; номинальное напряжение > 12 В; многопитаемые сети, которые характеризуются цепями напряжением 12 В (или 24 В) с параллельным соединением с цепью питания + 12 В, обеспечивающими потенциал вспомогательного питания 24 В (или 36 В) от внешних участков проводки двух цепей; применение двух генераторов переменного тока.
Выбор определенного варианта будет зависеть от точности целей, которые должна выполнять бортовая электрическая цепь (например, преимущественное право по избежанию падения напряжения во время запуска двигателя, экономия массы используемого материала, повышенная надежность запуска двигателя).
Расход топлива
Небольшая часть топлива, используемого для работы автомобиля, расходуется для приведения в действие генератора и на перевозку массы стартера, аккумуляторной батареи и генератора (это составляет приблизительно 5% для легковых автомобилей среднего класса). Средний расход топлива на 100 км: для массы 10 кг – приблизительно 0,1 л, для силового агрегата мощностью 100 Вт – приблизительно
0,1 л. Следовательно, генераторы с высоким к.п.д. способствуют экономии топлива, даже если они будут немного тяжелее.
Аккумуляторные стартерные батареи
Требования
В автомобильных системах электрооборудования аккумуляторные батареи играют роль химического источника запасенной электрической энергии, вырабатываемой генератором переменного тока. Аккумуляторная батарея должна быть способна давать ограниченный по продолжительности, но высокий по значению ток, предназначенный для запуска двигателя (особенно при низких температурах), и обеспечивать все другие важные компоненты системы электрической энергией в течение ограниченного времени работы двигателя на холостом ходу или при его выключении. Свинцовые аккумуляторные батареи представляют собой обычное средство для удовлетворения этих потребностей. Типичными напряжениями систем являются 12 В на легковых автомобилях и 24 В на грузовых автомобилях для перевозки универсальных тяжеловесных грузов, что достигается последовательным соединением двух двенадцативольтовых аккумуляторных батарей.
Аккумуляторные батареи специально разрабатывают в целях удовлетворения отдельных требований по мощности пуска двигателя, емкости и величине тока при температурах от -30°С до +70°С. Существуют дополнительные требования для необслуживаемых аккумуляторных батарей, аккумуляторных батарей с защитой от вибраций.
Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи
Заряд и разряд
Активными материалами в свинцовокислотной аккумуляторной батарее являются оксид свинца (РЬ02) на положительных пластинах, губчатый высокопористый свинец (РЬ) на отрицательных пластинах и электролит -водный раствор серной кислоты (H2S04), который одновременно является ионным проводником. РЬ02 и РЬ допускают наличие типичных электрических напряжений (отдельные потенциалы) по отношению к электролиту; их алгебраическая сумма образует напряжение гальванического элемента, которое может быть замерено. В состоянии покоя напряжение гальванического элемента приблизительно равняется 2 В, оно повышается во время зарядки и уменьшается при разрядке. Когда гальванический элемент разряжается, РЬОг и РЬ при взаимодействии с H2SO4 образуют сернокислый свинец (PbS04>.
Отдаваемая емкость в зависимости от тока и температуры разряда
Разрядный ток А/А ч

Зависимость напряжения аккумуляторной батареи от продолжительности разряда для различных разрядных токов
1    10
S S о >, 0J о
*    О.
*    „
0,2 0,02 А/А-ч А/А-ч
эяжение гчки 27° С , 1 .,1 .
7= 1 А/Ач
4 А/А-ч Нал отсе при , i , .l . i . «I
),01 0,04 0,1 1 2 4 10 20 ч Продолжительность разряда

Элемент
Аккумуляторная
батарея
заряжена
Аккумуляторная
батарея
разряжена
Положи
тельная
пластина
Электролит
2 х H2S04
Отрица
тельная
пластина
Электролит отдает ионы S04 и его плотность уменьшается. Когда гальванический элемент заряжается, то активная масса РЬ02 и РЬ восстанавливается из PbS04.
Если зарядное напряжение продолжает прикладываться после того, как гальванический элемент достиг состояния полного заряда, то происходит только электролитическое разложение воды, при котором образуются кислород на положительной пластине и водород на отрицательной пластине.
Плотность электролита может использоваться в качестве индикации состояния зарядки аккумуляторной батареи. Точность индикации зависит от конструкции аккумуляторной батареи, а также от состояния электролита и износа аккумуляторной батареи с определенной степенью необратимого сульфа-тирования и высокой степенью потери материала пластины.
Поведение при низких температурах Чем больше аккумуляторная батарея разряжается, тем ниже плотность электролита. Так как плотность электролита уменьшается, то его точка замерзания повышается.
Аккумуляторная батарея, электролит которой имеет низкую температуру замерзания, способна обеспечивать низкое значение тока, которого бывает недостаточно для пуска двигателя автомобиля.
Характеристики аккумуляторной батареи
Обозначение
Стартерные аккумуляторные батареи, изготавливаемые в Германии, маркируются с указанием девятизначного числа, номинального напряжения, номинальной емкости и испытательного тока разряда в холодном состоянии (стандарт DIN EN 60096-1, бывший DIN 43539-2). Пример: 555 059 042, 12 В, 55 А ■ ч. Цифры 555 059 042 указывают на тип назначения аккумуляторной батареи с испытательным током разряда в холодном состоянии, равным 420 А. В будущем этот европейский стандарт должен найти более широкое применение для более эффективной идентификации аккумуляторных батарей.
Емкость
Емкость аккумуляторной батареи оценивается в ампер-часах (А ■ ч). Емкость уменьшается по мере того, как увеличивается разрядный ток и уменьшается температура электролита.
Номинальная емкость Коп Номинальная емкость – это ток, который аккумуляторная батарея может отдавать в течение 20 ч при постоянном токе разряда вплоть до напряжения отсечки 10,5 В (1,75 В на каждом элементе). Номинальная емкость аккумуляторной батареи зависит от количества используемого активного материала (масса положительных пластин, масса отрицательных пластин, электролит) и не влияет на количество пластин.
Плотность и точка замерзания разбавленной серной кислоты
Состояние
батареи
Конструкция
батареи
Плотность электролита, кг/л ’>
i очка замерзания,
Заряженная
стандартная
приспособленная к тропикам
Полузаряженная
стандартная
1,16/1,20 2′
приспособленная к тропикам
1,13/1,162)
-13 …-17
Разряженная
стандартная
1,04/1.12 2)
приспособленная к тропикам
1,03/1,08 2)
При 20°С (плотность электролита возрастает приблизительно на 0,01 кг/л при увеличении температуры на 14 К).
2> Меньшая величина: высокая степень использования электролита. Большая величина: низкая степень использования электролита

Контрольный ток разрядки в холодном состоянии /кр Отражает показатель отдаваемой емкости по току аккумуляторной батареи, когда она находится в холодном состоянии (способность запуска в холодном состоянии). Согласно DIN EN напряжение на клеммах во время разрядки при /КР и -18° С должно быть не менее 7,5 В (1,25 В на элемент) в течение 10 с.
Краткосрочное поведение аккумуляторной батареи во время разряда при /кр, главным образом, определяется числом пластин, их площадью поверхности, а также промежутком между пластинами и материалом сепаратора. Другой переменной величиной, которая характеризует начальное поведение, является внутреннее сопротивление /?;.
К полностью заряженной аккумуляторной батарее (12 В) при -18°С применимо уравнение:
/?, < 4000/ /«р (мОм), где /кр задается в амперах.
Устройство аккумуляторной батареи
Автомобильные аккумуляторные батареи напряжением 12 В содержат шесть последовательно соединенных и отделенных перегородками гальванических элементов в полипропиленовом корпусе. Каждый гальванический элемент включает наборы положительных и отрицательных пластин. Эти наборы, в свою очередь, состоят из пластин (свинцовая решетка и активная масса) и микропористого материала (сепаратор), который изолирует пластины противоположных полярностей.
Электролит представляет собой раствор серной кислоты, который проникает в поры пластин и сепараторы, а также в пустоты гальванических элементов. Полюсные выводы, соединительные элементы гальванических элементов и перемычки пластин выполнены из свинца; щели в перегородках межэлементных соединений тщательно уплотнены.
Для обеспечения герметичной связи цельной крышки с корпусом аккумуляторной батареи используется процесс горячей опрессовки.
На стандартных аккумуляторных батареях каждый элемент закрывается собственной пробкой с вентиляционным отверстием.
У необслуживаемых аккумуляторных батарей, выполненных в герметичном исполнении, нет пробок заливных горловин, однако они также имеют вентиляционные отверстия.
Конструкции аккумуляторных батарей
Аккумуляторные необслуживаемые батареи
Характеризуются решетками с наплавленным свинцом с низким содержанием сурьмы в целях уменьшения газогенера-ции и сопутствующей потери воды во время зарядки. Это позволяет продлить срок работы электролита и его проверки, которая производится каждые 25 месяцев или 40 тыс. км пробега для аккумуляторных необслуживаемых батарей (согласно стандартам DIN). Аккумуляторные батареи с малым объемом технического обслуживания и ремонта проверяются каждые 15 месяцев или 25 тыс. км пробега.
У полностью необслуживаемых аккумуляторных батарей (свинцово-кальциевых) уровень электролита не контролируется. За исключением двух очень небольших вентиляционных отверстий этот тип батареи полностью герметизи-
Автомобильная необслуживаемая аккумуляторная батарея:
1    – неразъемная крышка;
2    – крышка вывода;

3    – межэлементный соединитель;
4    – полюсный вывод;
5    – перегородка;
6    – перемычка пластин;
7    – корпус;
8    – нижняя установочная
направляющая;
9    – положительные пластины,
помещенные внутрь сепараторов;
10 – отрицательные пластины
рован. Пока электрическая система нормально работает (£7 = const.), разложение воды минимально, и электролит сохраняет свой уровень выше активных пластин. Этот тип свинцово-кальцие-вых аккумуляторов имеет дополнительное преимущество за счет ограниченного саморазряда, делая его наиболее приспособленным для сохранения энергии до нескольких месяцев. Когда необслуживаемая аккумуляторная батарея повторно заряжается с помощью неавтомобильного зарядного устройства, то напряжение заряда никогда не должно превышать 2,3…2,4 В на гальванический элемент.
Аккумуляторные батареи глубокого разряда
Нормальные аккумуляторные батареи реагируют на частые и крайне высокие разряды существенным износом положительных пластин (отделение и осаждение активного материала).
В аккумуляторных батареях глубокого разряда сепараторы имеют стекловолокнистые слои в целях обеспечения дополнительной защитой положительной массы от осыпания рабочего слоя. Продолжительность эксплуатации приблизительно в два раза превышает работу стандартной аккумуляторной батареи.
Виброустойчивые аккумуляторные батареи
В виброустойчивых аккумуляторных батареях крепления в виде литой смолы или пластика предупреждают разрушение пластин от вибрации. В соответствии с DIN этот тип батарей может выдерживать 20 ч нагрузки при синусоидальном колебании 22 Гц и максимальном ускорении 6g (требование,приблизительно в 10 раз превышающее уровень, который предусматривается для стандартных аккумуляторных батарей). Виброустойчивые аккумуляторные батареи маркируются буквами «Rf».
Аккумуляторные батареи повышенной надежности
Сочетают в себе характерные признаки виброустойчивых и батарей глубокого разряда.
Используются для грузовых автомобилей большой грузоподъемности, маркируются буквами «HD».
Аккумуляторные батареи типа «Kt» Аккумуляторные батареи типа «Kt» (или «S») заимствуют основную конструкцию батарей глубокого разряда, но имеют более толстые пластины меньшего количества. Для аккумуляторных батарей типа “Kt» конкретно не определяются нормы тока холодной разрядки, их пусковая мощность находится значительно ниже (35—40%) по сравнению с устройствами стандартных размеров. Используются в условиях экстремальных циклических изменений работы, например, в электроприводах (см. с. 593).
Рабочие состояния
Заряд
Когда аккумуляторная батарея заряжается на автомобиле, то к ней прикладывается ограниченное по величине напряжение. Это соответствует схеме заряда IU, при которой зарядный ток автоматически уменьшается в ответ на повышение напряжения аккумуляторной батареи.
Метод IU предотвращает вредное влияние перезаряда и обеспечивает более продолжительный срок службы аккумуляторной батареи.
Разряд
Вскоре после начала процесса разряда напряжение аккумулятора уменьшается на небольшую величину; затем оно несколько стабилизируется и после этого постепенно уменьшается в соответствии с прикладываемой нагрузкой. Окончательное падение напряжения возникает только перед полной разрядкой, во время истощения одного или нескольких активных компонентов (положительной массы, отрицательной массы, электролита).
Саморазряд
Аккумуляторные батареи постоянно разряжаются даже при отсутствии нагрузки. При комнатной температуре современные аккумуляторные батареи с низким содержанием сурьмы теряют примерно 0,1…0,2% первоначального заряда в течение суток. По мере старения аккумуляторной батареи эта величина возрастает до 1 % в сутки в результате перехода сурьмы к отрицательной пластине и различных загрязнений. Уровень саморазряда удваивается на каждые 10°С повышения температуры. У свинцово-кальциевых аккумуляторов он составляет одну пятую этой величины и остается постоянным в течение всего срока службы батареи.
Техническое обслуживание и ремонт аккумуляторной батареи
Во время работы аккумуляторных батарей с малым объемом технического обслуживания уровень электролита должен проверяться в соответствии с требованиями инструкции завода-из-готовителя; когда это необходимо по показаниям, он должен пополняться до отметки МАХ дистиллированной или деминерализованной водой.
Аккумуляторная батарея должна повторно перезаряжаться, когда плотность электролита становится ниже 1,20 г/мл или напряжение достигает значения менее 12,2 В. Клеммы, контактные зажимы и установочные крепления должны быть покрыты кислотозащитной консистентной смазкой.
Аккумуляторы, временно удаляемые из автомобиля на обслуживание, должны храниться в прохладном, сухом месте. Плотность электролита должна проверяться каждые 3-4 месяца.
Аккумуляторные необслуживаемые и батареи с малым объемом технического обслуживания и ремонта лучше всего заряжаются по методу IU при постоянном напряжении 14,4 В (продолжительность заряда около 24 ч). Если используется метод заряда постоянным током, то величина тока будет уменьшаться при выделении газов до 1/10 от номинального объема электролита. Зарядное устройство должно быть отключено примерно через 1 ч после этого, и помещение проветрено.
Отказы аккумуляторных батарей
Повреждения или неисправности аккумуляторных батарей, которые в конечном счете приводят к отказам (короткое замыкание, сопровождающееся износом сепараторов или потерей активной массы, разрушение соединения между гальваническими элементами и пластинами), редко могут быть восстановлены ремонтом. Внутренние короткие замыкания проявляются в показаниях разности плотности электролита между гальваническими элементами (разность между max и min > 0,03 г/мл).
Если аккумуляторная батарея постоянно теряет зарядную емкость или перезаряжается (высокая потеря воды), то это может быть связано с неисправностью в системе электрооборудования автомобиля. Если аккумуляторная батарея остается сильно разряженной на сравнительно продолжительное время, то соединение PbS04 и его кристаллы в активной массе становятся крупнозернистыми, что затрудняет повторную зарядку аккумуляторной батареи, которая должна происходить при минимальном зарядном токе (составляющем 1/40 от тока при номинальной емкости) и приблизительно в течение 50 ч.
Меры безопасности
Выполнение операций по обслуживанию
Основной источник опасности таится в кислоте аккумуляторной батареи и в гремучем газе (смесь кислорода и водорода), который образуется во время зарядки.
Наклон, опрокидывание аккумуляторной батареи или неосторожность во время проверки электролита могут привести к возгоранию в результате пролива серной кислоты. Дополнительная предосторожность должна соблюдаться во время зарядки и при подсоединении или разъединении навесных соединительных проводов сразу же после зарядки во избежание взрыва гремучего газа, связанного с внезапным коротким замыканием или разрывами в цепи. По причинам, перечисленным выше, помещения для зарядки аккумуляторных батарей должны быть хорошо проветриваемы, следует всегда иметь под руками средства для защиты глаз и специальные перчатки, когда выполняются какие-либо виды работ с аккумуляторной батареей.
Чтобы предупредить появление искры, когда подсоединяется или разъединяется аккумуляторная батарея, необходимо, чтобы все электрическое оборудование было отключено, а клеммы должны подсоединяться в правильной последовательности. Основные правила следующие: во время установки аккумуляторной батареи всегда подключайте первыми «положительные» соединительные провода и в последнюю очередь – «отрицательный» провод; при снятии аккумуляторной батареи сначала разъединяйте «отрицательный» провод и только затем «положительный» соединительный провод (предполагая, что «отрицательный» провод заземлен);
когда подсоединяется зарядное устройство или внешняя аккумуляторная батарея для усиления подсевшей батареи, которая находится на автомобиле, всегда начинайте подсоединение с «положительной» клеммы аккумуляторной батареи; затем подсоедините «отрицательный» провод от внешнего зарядного устройства или аккумуляторной батареи к незащищенной металлической поверхности автомобиля на расстоянии по крайней мере 0,5 м от аккумуляторной батареи;
всегда отсоединяйте провод от «отрицательной» клеммы перед началом проведения каких-либо работ вблизи батареи или в автомобильной системе электрооборудования.
Испытание аккумуляторных батарей
Технические условия и процедуры испытаний стандартных автомобильных стартерных аккумуляторных батарей определяются в DIN EN 60095-1.
Аккумуляторные батареи испытываются для установления пусковой мощности и состояния батареи, уровня заряда, напряжения батареи. Испытания производятся под нагрузкой и без нагрузки.
Испытание под нагрузкой Аккумуляторная батарея подвергается токовой нагрузке, сравнимой с той, что имеет место во время пуска двигателя (до нескольких сотен ампер). Критериями для оценки пусковой мощности и состояния батареи являются падение напряжения Д11 во время приложения нагрузки и повышение напряжения AU во время фазы восстановления после снятия нагрузки. Для получения процентного значения пусковой мощности, замеряемый уровень AU сравнивается с величиной, установленной при правильном функционировании аккумуляторной батареи. Уровень All зависит от размера батареи и предварительно выбирается пользователем посредством регистрирования емкости батареи или холодного режима разрядного испытательного тока. Уровень зарядки количественно определяется по напряжению батареи.
Преимущество испытания под нагрузкой заключается в определении малейших нитевидных трещин в соединительных элементах батареи и на свинцовых пластинах, наличие которых обязательно отразится на результатах теста. Период испытания под нагрузкой, равный приблизительно 30 с, соответствует потребляемому току, необходимому для нескольких попыток создания стартером пусковой частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Испытание без нагрузки Аккумуляторная батарея в течение нескольких секунд подвергается низкочастотному (прямоугольной формы импульсов) воздействию электрического тока в диапазоне 0,25-2 А. Таким образом, переменный ток нагрузки накладывается в милливольтовом диапазоне на постоянный ток батареи. В результате, на основе изменения амплитуды и формы сигнала переменного тока, может быть выполнена оценка пусковой мощности и состояния батареи.
Преимуществом безнагрузочного испытания являются минимальная разрядка проверяемой батареи и короткое время проверки.
Зарядные устройства аккумуляторных батарей
Кривые заряда
Наиболее общая схема заряда определяется W-кривой, которая обычно предусматривается для нерегулируемых зарядных устройств, реагирующих на повышение напряжения в аккумуляторной батарее посредством постоянного уменьшения зарядного тока (при продолжительности заряда 12…24 ч).
Для заряда необслуживаемых аккумуляторных батарей должны использоваться зарядные агрегаты, которые работают по схеме IU, IWU, или WU. Если используется кривая IU, то свинцово-кислотный аккумулятор (2,4 В на элемент) питается постоянным током зарядки (в целях защиты зарядного агрегата от перегрузки) до тех пор, пока не начинается газовы-деление. Зарядное напряжение затем поддерживается постоянным, а зарядный ток резко уменьшается (обеспечивается защита аккумуляторной батареи от перезарядки). Продолжительность зарядки (до 80% от полной зарядки) в этом случае может составлять до 5 ч.
Установка зарядного тока и напряжения
В зарядных агрегатах с управляемой схемой зарядки (например, IU – кривая) непрерывно контролируются мгновенные величины зарядного то
ка и напряжения, а также температура окружающего воздуха, если это необходимо. Сравниваются контролируемые данные (действительные значения) и номинальные величины, специфичные для конкретной аккумуляторной батареи. Этот тип устройства позволяет компенсировать изменения напряжения сети, которое может привести к изменениям зарядного тока, с целью увеличения срока эксплуатации аккумуляторной батареи.
Зарядный ток
Во время нормальной зарядки (Jj_ = /,0) аккумуляторная батарея питается током, приблизительно соответствующим 10% от ее емкости. Для полного заряда аккумулятора требуется несколько часов. Может использоваться форсированный подзаряд батареи аккумуляторов (/L = 5 ■ /5) в целях получения до 80% от полного заряда. Как только достигается величина напряжения с газо-выделением, зарядный ток должен быть отключен (например, W-кривая) или уменьшен до более низкого уровня (например, IU-кривая). Эти функции по переключению тока выполняются регулируемым ограничителем заряда или устройством автоматического отключения.
Генераторы переменного тока
Г енерирование тока
Генератор должен снабжать систему электрооборудования автомобиля достаточным током при всех рабочих условиях для поддержания заряженности источника накопления электрической энергии (например, аккумулятора) на адекватном уровне. Скоростной режим генератора и токоскоростная характеристика должны выбираться в целях обеспечения того, чтобы количество тока, вырабатываемого генератором, было достаточным для потребления всеми электрическими устройствами.
Генератор вырабатывает переменный электрический ток, в то время как для зарядки аккумуляторной батареи и работы электрического оборудования требуется постоянный.
Поэтому основными требованиями являются:
подача постоянного тока для электрического оборудования системы; обеспечение дополнительных резервов по мощности для обеспечения заряда аккумуляторной батареи даже при постоянно включенной нагрузке от непрерывно эксплуатируемых электрических устройств;
поддержание постоянного напряжения генератора в полном диапазоне частоты вращения и нагрузки; прочность конструкции, небольшая масса, компактные размеры и продолжительный срок эксплуатации; минимальный шум; высокий к. п. д.
Конструктивные факторы
Частота вращения
Эффективность работы генератора (удельная мощность выражается как отношение генерируемой энергии к массе) увеличивается при увеличении частоты вращения, что предполагает использование максимально высокого передаточного отношения между генератором и коленчатым валом двигателя.
Но при этом должны приниматься во внимание и другие факторы: возрастающие центробежные силы при высоких частотах вращения генератора; шум от генератора и вентилятора;
влияние высокой частоты вращения на продолжительность эксплуатации подверженных износу компонентов (подшипники, коллекторные кольца, угольные щетки); влияние инерционных сил, передаваемых генератором на коленчатый вал, и сопутствующих напряжений в ременной передаче.
Типичные передаточные отношения находятся в пределах 1:2-1:3; отношения до 1:5 используются для грузовых автомобилей большой грузоподъемности универсального назначения.
Режим холостого хода двигателя приблизительно составляет треть интенсивности использования генератора переменного тока.
Температура
Потери, которыми сопровождается преобразование энергии, приводят к высокому нагреву деталей.
Высокий нагрев генератора также является результатом излучения тепла от компонентов двигателя и вспомогательных устройств (таких как системы выпуска отработавших газов, турбонагнетатели). Нагрев является наибольшим, когда двигатель работает с высокой частотой вращения коленчатого вала и при высоких нагрузках. Подача охлаждающего воздуха к генератору обычно осуществляется параллельно охлаждению двигателя. Все более широкое распространение получает капсулирование отсека двигателя как мера уменьшения шума с применением отдельного способа подачи свежего воздуха для генератора. В автомобилях, для которых температура воздуха в двигательном отсеке становится экстремальной, начинают находить применение генераторы переменного тока с жидкостным охлаждением.
Внешние влияния
В зависимости от схемы установки и характеристики колебаний двигателя на генератор действуют ускорения порядка 500 -800 м/с2. Такое ускорение подвергает средства установки и компоненты генератора воздействию предельных сил, вынуждая принимать различные контрмеры. Крайне необходимо избегать резонансов.
Другим видом вредного воздействия является коррозия.
Характеристики и работа
Автомобильные генераторы переменного тока предназначены для подачи напряжения для зарядки в пределах 14, 28 (для грузовых автомобилей большой грузоподъемности универсального назначения) или 42 В (предполагается использовать в будущем), чтобы обеспечить поддержание соответствующего заряда 12-, 24- или 36-вольтовых аккумуляторных батарей.
Так как для зарядки аккумуляторной батареи требуется постоянный ток, то для преобразования трехфазного переменного тока синхронного генератора в постоянный ток требуется установка выпрямителя, который также предупреждает разрядку аккумуляторной батареи, когда двигатель выключен.
Генерирование электрического тока начинается с частоты вращения холостого хода, так называемой «нуль-ам-перной частоты вращения». При высоких частотах вращения поле обратной намагниченности, генерируемое током нагрузки, предотвращает дальнейший рост тока, чем обеспечивается защита синхронного генератора от чрезмерного теплового напряжения.
Генераторы представляют собой синхронные устройства с самовозбуждением

Ток генератора как функция частоты вращения коленчатого вала двигателя
(при постоянном напряжении):
tit – частота вращения холостого хода:
л max – максимальная частота вращения
О «L    Итах
Частота вращения коленчатого вала двигателя —-
с 12 или 16 полюсами. Обмотка переменного тока укладывается в пазах статора, в то время как обмотка возбуждения помещается на ротор. Постоянный ток возбуждения, необходимый для питания обмотки возбуждения, подводится к вращающемуся ротору через контактные кольца и неподвижные контакты (угольные щетки). Ток, получаемый в обмотке переменного тока, передается по двум направлениям. Большая его часть протекает через положительные диоды основной мостовой выпрямительной схемы и в автомобильную систему электрооборудования, откуда он возвращается через отрицательные диоды.
Меньшая часть тока или ток возбуждения, в зависимости от конструкции генератора и регулятора напряжения, протекает:
a)    через диоды возбуждения (при стандартном регуляторе) или
b)    непосредственно от клеммы В+ (при многофункциональном регуляторе).
При использовании стандартного регулятора напряжения часть генерируемого тока, действующая как ток возбуждения, проходит через три диода выпрямителя обмотки возбуждения к клемме D+ и через регулятор напряжения и контактные кольца к вращающейся обмотке возбуждения.
При использовании многофункционального регулятора напряжения диоды возбуждения в электрической схеме генератора отсутствуют, и ток возбуждения немедленно отводится от основного выпрямителя. Регулятор напряжения только тогда пропускает ток возбуждения, когда запускается двигатель (что определяется по вращению вала генератора), таким образом предупреждая разряд батареи в случае, когда двигатель не эксплуатируется.
Выходные параметры генератора переменного тока регулируются под потребности автомобильной электронной системы посредством изменения тока возбуждения. Работа регулятора контролируется путем модуляции длительности
Цепь, показывающая возникновение неисправности в результате обрыва цепи возбуждения:
1 – генератор; 2 – сигнальная лампа заряда;
3 -резистор; 4 – выключатель зажигания;
5 – аккумуляторная батарея
импульса на основе постоянного напряжения на зажимах.
Клемма D+ предназначена для нескольких функций: она соединяется с выводом аккумуляторной батареи В+ и сигнальной лампой заряда в целях обеспечения предварительного возбуждения синхронного генератора. Как только оно произошло, уровень напряжения на клемме D+ становится подобным напряжению на клемме В+.
Во время пуска двигателя сигнальная лампа заряда должна получать конкретное минимальное питание, необходимое для предварительного возбуждения генератора (для улучшения возбуждения требуется резистор). Ток предварительного возбуждения определяет частоту вращения, при которой
Конструкция компактного генератора:

1    – крышка;
2    – статор;
3    — ротор;
4    – регулятор
напряжения:
5    – контактные кольца;
6    – выпрямитель;
7    – вентилятор
Гэнвратор переменного тока с многофункциональным регулятором:
1 – интегральная схема регулятора: 2 – корпус; 3 – генератор переменного тока; 4 – система электрооборудования автомобиля; 5 – оценка/контролирование;
L, DFM – выводы питания
происходит первоначальное возбуждение, когда двигатель начинает работать. Эта частота значительно выше «нуль-амперной». Ее величина зависит от силы тока предварительного возбуждения. Индикаторная лампа заряда должна загораться, когда включается зажигание, до начала пуска (функция контроля) и погаснуть во время начала работы двигателя.
Конструктивные особенности
Клювообразно-полюсный синхронный генератор
Генератор переменного тока в автомобилях полностью заменил ранее использовавшийся генератор постоянного тока. При равной выходной мощности генератор переменного тока имеет меньшую на 50% массу, а также значительно дешевле в изготовлении. Данная конструкция получила широкое распространение только тогда, когда стали доступными компактные, мощные, недорогие и надежные кремниевые диоды.
Поток рассеяния между клювообразными полюсами ограничивает их длину и выходную мощность, которая может быть достигнута для любого заданного диаметра этого типа конструктивной схемы. Классическая конструкция автомобильного генератора характеризуется внешним вентилятором, обеспечивающим однопоточную осевую вентиляцию.
Генераторы компактной конструкции Представляют собой новый вариант концепции генераторов с клювообразным ротором, основанной на двухпоточной вентиляции с двумя небольшими внутренними вентиляционными элементами. Охлаждающий поток направляется из окружающего воздуха вдоль оси и выходит из генератора радиально вблизи лобовых частей статорных обмоток через щели в подшипниковых щитках со стороны привода и со стороны контактных колец.
Основные преимущества генератора компактной конструкции: более высокие максимальные рабочие частоты вращения;
меньшие диаметры вентиляторов для уменьшения аэродинамического шума; уменьшение магнитного шума; большой срок службы щеток, из-за меньшего размера диаметра контактного кольца.
Генератор с явно выраженными полюсами
Требуются в тех специальных случаях применения, которые характеризуются предельными потребностями мощности (например, в туристических автобусах).
Конструкция клювообразно-полюсного генератора с компактным диодным блоком:
1 – крышка со стороны контактных колец; 2 – теплоотвод выпрямителя: 3 – силовой диод; 4 – диод цепи возбуждения;
5 – крышка со стороны привода с установочными фланцами; 6 – шкив; 7 – вентилятор; 8 – статор; 9 – ротор; 10- транзисторный регулятор напряжения (с импульсным регулированием)
10    9 8    7
Ротор оснащен отдельными магнитными полюсами, каждый из которых имеет свою собственную обмотку возбуждения.
Эта схема позволяет существенно увеличить длину статора относительно его диаметра по сравнению с возможностями клювообразных конструкций генератора.
Тем не менее токи возбуждения, требуемые для генератора с явно выраженными полюсами, являются значительно более высокими, чем токи для клювообразных устройств. В этой связи электронный регулятор напряжения должен устанавливаться отдельно от генератора в изолированном корпусе. Максимальные скорости, достигаемые этими генераторами, – несколько ниже, чем у конструкций клювополюсного типа. Кроме того, так как токи возбуждения, требуемые для генераторов с явно выраженными полюсами, являются значительно более высокими, чем у клювополюсных устройств, то, соответственно, и более высокие значения температур означают, что электронный регулятор должен монтироваться в специальном корпусе, удаленном от генератора.
Бесщеточные генераторы Являются вариацией специальной конструкции клювообразно-полюсного устройства, в котором вращаются только клювообразные полюсы, тогда как обмотка возбуждения остается неподвижной. Одна из полюсных половин удерживается напротив другой полюсной половины посредством немагнитного кольца. Магнитный поток, кроме нормального рабочего зазора, должен пересекать два дополнительных воздушных зазора. С
Конструкция генератора с явно выраженными полюсами:
1    – крышка со стороны контактных

колец;
2    – угольные щетки;
3    – обмотка возбуждения;
4    – корпус; 5 – статор;
6    – крышка со стороны
привода;
7    – шкив;
8    – вентилятор радиального
9    – ротор с явно
выраженными полюсами;
10    – контактные кольца;
11    – силовой диод;
12    – теплоотвод;
13    – помехоподавляющий
конденсатор;
14    – штепсельный разъем для
подсоединения кабеля к регулятору напряжения
помощью этой конструкции выпрямитель подает ток в обмотку возбуждения непосредственно через регулятор напряжения, поэтому контактные кольца и скользящие контакты не нужны. Масса такого устройства несколько больше, чем у клювообразно-полюсных генераторов той же мощности.
Возможно также создание жидкост-но-охлаждаемого безобмоточного ротора (тип LIF-B). В такой конструкции охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя, циркулирующая по замкнутому контуру, проходит в корпус генератора переменного тока со стороны заднего подшипникового щита. Электронные компоненты монтируются на передней крышке, находящейся со стороны привода.
Вентиляционные ограничения
Вентиляция
Вентиляция осуществляется внешним или внутренними радиальными вентиляторами. Размеры вентиляционных установок должны быть достаточными для обеспечения требуемых температур деталей.
На генераторах для грузовых автомобилей с тяжелым режимом эксплуатации комплект контактного кольца и угольной щетки обычно герметизируется. Компактные генераторы с ребрами охлаждения используются для определенных условий эксплуатации, в то время как экранированные генераторы с охлаждающей жидкостью (например, маслом) применяются только в критических случаях.
Жидкостно-охлаждаемые генераторы переменного тока (с жидкостной рубашкой вокруг корпуса) имеют следующие характерные особенности: отсутствие шума потока воздуха (-20 дБ(А));
пригодность для использования в отсеке двигателя с высокими температурами; способность к интеграции с блоком цилиндров двигателя;
преодоление трудностей, связанных с полным капсулированием отсека двигателя;
использование тепла, рассеиваемого генератором, для обогрева двигателя при пуске.
В отличие от воздушно-охлаждаемых генераторов, электрические соединения у жидкостно-охлаждаемого генератора расположены на конце ведущего шкива. Если жидкостно-охлаждаемый
Беоцеточный генератор (воздушного охлаждения):
1    – шкив;
2    – вентилятор;

3    – крышка со стороны
привода с неподвижным магнитопроводом;
4    – статор;
5    – неподвижная обмотка
возбуждения;
6    – безобмоточный ротор;
7    – задний подшипниковый щит;
8    – регулятор напряжения;
9    – силовой диод;
10    – кронштейн;
11    – вращающийся
магнитопровод
генератор агрегатируется с двигателем как отдельный узел с его собственным корпусом, то он должен иметь некоторые средства подсоединения к системе охлаждения (например, шланги). Надежная подача охлаждающей жидкости должна обеспечиваться в течение всего срока эксплуатации.
Установка
Приводимые от двигателя генераторы, имеющие стандартные ремни V-образного сечения, устанавливаются на кронштейнах, которые обеспечивают натяжение ремня. При использовании клиновидных ремней (поликпиновидных), усиленных ребрами жесткости, генератор обычно устанавливается в фиксированное положение, а натяжение ремня поддерживается отдельным механизмом.
Силы, действующие на ремень, определяются в соответствии с геометрическими размерами приводной схемы и в зависимости от мощности всех других устройств, приводимых в действие ремнем. Еще один фактор – эффективный радиус шкива; радиусы больших размеров могут создавать существенно больший эффект рычага между рабочей поверхностью шкива и подшипниками со стороны привода. Напряжения, возникающие в результате этих статических факторов, дополняются динамическими силами, связанными с крутящим моментом и изменениями частоты вращения. Эти факторы должны рассматриваться во время определения размеров шариковых подшипников и проверки работы генератора.
Ременной шкив с механизмом свободного хода позволяет защитить вал генератора от вибраций коленчатого вала, что делает ременный привод значительно более плавным при использовании генераторов переменного тока с большими инерционными массами.
Схема привода
Хотя стандартные клиновые ремни обычно используются для привода генератора с передаточным отношением до 1:2,5, часто применяются и клиновые ремни, снабженные ребрами жесткости. Поскольку эта конструкция допускает уменьшенные радиусы изгибов, то могут использоваться шкивы генераторов меньшего диаметра и более высокие передаточные отношения. Крайне необходимо, чтобы имелось демпфирование крутильных колебаний, когда для приве-
Бесщвточный компактный генератор с жидкостным охлаждением:

1    – шкив;
2    – выпрямитель;
3    – регулятор напряжения;
4    – крышка со стороны привода;
5    – корпус генератора;
6    – охлаждающая жидкость;
7    – кожух рубашки;
8    – неподвижная
обмотка возбуждения;
9    – статор;
10    – обмотка статора;
11    – безобмоточный ротор:
12-    немагнитное промежуточное кольцо;
13-    вращающийся магнитопровод
дения в работу генератора используется жесткий механический привод (без промежуточного ремня, например, от коленчатого вала или с помощью зубчатой передачи).
Коэффициент полезного действия
Потери являются неизбежными для всех процессов, при которых механическая энергия преобразуется в электрическую. Показатель эффективности, или к.п.д., представляет собой отношение мощности, которая подается на какое-либо устройство, к мощности на выходе. Тремя основными источниками уменьшения энергии электрического тока являются потери в стали, в меди и механические потери. Потери в стали – результат явления гистерезиса и вихревых токов, наводимых переменными магнитными полями в железе статора и ротора. Потери в меди возникают из-за сопротивления в обмотках статора и ротора. Их величина пропорциональна мощности на единицу массы, т. е. отношению генерируемой электрической энергии к массе эффективных компонентов. Механические потери включают трение, возникающее в роликовых подшипниках и контактных кольцах, аэродинамическое трение в вентиляторе. Прежде всего, имеются потери мощности, необходимой для приведения в действие самого вентилятора, которые увеличиваются с повышением частоты вращения.
Распределвние потерь мощности в генераторе:
Р1 – входная мощность: Р2 – выходная мощность; Vm0ch – потери на внутреннее трение воздушного потока и трение в подшипниках; FCuSiai – потери в меди статора; Vpe+Add -ПОТерИ В СТЭЛИ И ДОПОЛНИ-
тельные потери; Vbiodes – потери в выпрямителе; VcuFfeid – потери возбуждения
Частота вращения вала генератора п

0    4000 8000 12000 МИН"’
Частота вращения генератора п

Связанные статьи:
Неисправности в электрооборудование автомобиля и способы их устранения. Часть 14
Неисправности в электрооборудование автомобиля и способы их устранения. Часть 25
Неисправности в электрооборудование автомобиля и способы их устранения. Часть 19
Тракторы Т – 40М, Т – 40АМ, Т – 40АНМ техническое описание и инструкция по эксплуатации. Часть 53
Руководство по эксплуатации Audi A4. Часть 78

Comments are closed.


Хостинг

VPS - Хостинг

аренда сервера

Dedicated server

Регистрация доменов

Русские темы для WordPress. Бесплатные шаблоны для блогов WordPress на любой вкус

В этой категории
Июнь 2018
M T W T F S S
« May   Jul »
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930