Automobiliu elektros tiekimo sistema
Automobilių elektros tiekimo sistema
Tikslai:
1.1. Pagrindinių terminų paaiškinimai
1.2. Elektros įrenginių raida
1.3. Akumuliatorių baterijos
1.4. Automobilių elektros generatoriai
1.5. Relės ir įtampos reguliatoriai
Informacijos šaltiniai
Tikslai
Darbe supažindinama su reikalavimais automobilio elektros tiekimo sistemai ir jos prietaisams, nagrinėjama akumuliatorių baterijos, elektros generatoriaus ir įtampos reguliatorių sandara, veikimo principas ir galimi gedimai.
Mokymosi medžiaga siekiama:
• Išsiaiškinti automobilių elektros šaltinių sandarą
• Išsiaiškinti automobilių elektros šaltinių veikimo principus
• Išmokti suprasti ir nustatyti elektros šaltinių galimus gedimus
• Išmokti skaityti, sudaryti elektrines schemas ir nustatyti srovės grandines
Susipažinęs su duota medžiaga, Jūs gebėsite:
• Suvokti elektros tiekimo įrenginių sandarą iir veikimo principus;
• Pažinti, nustatyti elektros tiekimo įrenginių pagrindinius parametrus;
• Rasti srovės grandines bei galimus gedimus ir skaityti elektrines schemas;
Patarimai besimokančiajam
Studijuojantys šią medžiagą turėtų turėti fizikos, elektrotechnikos, elektronikos, mechanikos, inžinerinės grafikos ir informacijos technologijų žinių pagrindus. Besimokančiųjų profesinė veikla turėtų atitikti mokymosi kurso sritį arba artima.
Mokymosi pradedamas įrenginiui ar prietaisui keliamų reikalavimų išsiaiškinimu. Po to nagrinėjama sandara, nustatant kiekvieną detalę. Nustatomos detalės susietos su srove ir išsiaiškinama srovės grandinė. Aiškinamasi, kas vyksta su detale kai teka srovė (čia padeda elektrinės schemos). TTaip nustatomas veikimo principas. Pagal srovės grandinės parametrų pasikeitimus numatomi galimi gedimai.
1.1. Pagrindinių terminų paaiškinimai
Pagrindinis elektros energijos šaltinis – elektromechaninis įrenginys variklio mechaniniai (sukimo ) energijai keisti į elektros energiją.
Pagalbinis elektros energijos šaltinis – elektrocheminis įrenginys cheminei energijai keisti į eelektros energiją.
Relė reguliatorius – elektromechaninis įrenginys elektros generatoriaus įtampai ir sujungimo arba atjungimo bei apsaugos funkcijoms vykdyti.
Įtampos reguliatorius – elektromechaninis arba elektroninis įrenginys elektros generatoriaus įtampai reguliuoti.
Įmagnetinimas (magnetinimas) – kai elektros srovė ir ritė sukuria magnetinį srautą arba suteikia magneto savybę.
1.2. Elektros įrenginių raida
Įvadas
Automobiliuose elektros energija naudojama darbo mišiniui variklio cilindruose uždegti, keliui ir vidui apšvieti, varikliui paleisti, kontrolės matavimo prietaisams maitinti, šviesos signalizacijai, papildomiems elektros įrenginiams ir įvairiems elektroninėms, radijo, ryšių priemonėms maitinti. Elektros nuolatinės srovės įtampa yra 12 arba 24 V.
Pagal funkcinę paskirtį automobilio elektros įrenginiai skirstomi i sistemas ir grupes. Tai – elektros energijos tiekimo, degalų tiekimo, uždegimo elektra, variklio paleidimo elektra, kontrolės matavimo prietaisų ir signalizatorių, šviesos technikos ir šviesos signalizacijos sistemos, ppapildomų elektros įrenginių grupės ir daug elektroninių valdymo įrenginių. Be to, yra automobilio elektros tinklas ir elektros tinklo bei įrenginių schemos. Elektros energijos tiekimo sistema sudaro akumuliatorių baterija, generatorius, kintamosios srovės lygintuvas ir relė arba įtampos reguliatorius. Degalų tiekimo į variklį (maitinimo) sistemoje yra elektrinis degalų siurblys, purkštuvai ir elektroniniai valdymo įrenginiai. Darbo mišinio uždegimo elektra sistema – tai pertraukiklis, skirstytuvas, uždegimo ritė, papildoma varža, uždegimo žvakės, tranzistorinis arba elektroninis valdymo blokas (komutatorius), elektromagnetinis arba elektroninis daviklis ir uždegimo momento rreguliavimo prietaisai. Variklio paleidimo elektra sistemoje yra starteris bei jo valdymo įrenginiai ir variklio paleidimo palengvinimo įrenginiai. Kontrolės matavimo prietaisų ir signalizatorių sistemoje yra spidometras, ampermetras, aušinimo skysčio temperatūros, tepalo spaudimo, degalų kiekio matavimo prietaisai ir daug šviesos signalizatorių. šviesos technikos ir šviesos signalizacijos sistemą sudaro: įvairūs apšvietimo ir šviesos signalizacijos žibintai, srovės pertraukiklis ir kiti įrenginiai. Papildomų elektros įrenginių grupėse yra elektriniai signalai, stiklo ir žibintų valymo bei plovimo įrenginiai, mažagabaritiniai elektros varikliai, naudojami įvairiose pavarose, šildymo įrenginiai, oro kondicionavimo prietaisai, apsaugos signalizacijos ir centrinio užrakto prietaisai. Labai plati automatizuoto valdymo elektroninių prietaisų grupė. Tai specializuoti mažesni ar didesni elektroniniai blokai. Pavyzdžiui, automatizuota stabdžių antiblokavimo sistema arba mikroprocesorinė variklio darbo valdymo sistema. Automobilio elektros tinklą sudaro jungikliai, perjungikliai, laidai, jų sujungimo ir tvirtinimo detalės, saugikliai ir televizijos bei radijo trikdžių slopinimo įrenginiai. Automobilio elektros įrenginių schemose vaizduojami elektros įrenginiai ir jų sujungimai laidais.
Automobilius kurti pradėta apie 1769 metus, kai į ratinį vežimą imta montuoti mechaninį variklį. 1860 metais išrastas vidaus degimo variklis spartino automobilio kūrimą. K. Bencas 1885 metais pagamino triratį automobilį, o metais vėliau G. Daimleris – keturatį automobilį. 1892 metais H. Fordas JAV pagamino pirmąjį automobilį. 1898 metais įvyko pirmoji automobilių paroda Paryžiuje. 1900 metais pasaulyje buvo aapie 11 000 automobilių, o po 40 metų – apie 46 milijonai automobilių. 1900 metais JAV pagamino 4192, Prancūzija 2000, Italija 355 automobilius.
Automobilių elektros įrenginiai buvo kuriami kartu su automobiliu. Pirmiausia elektros įrenginiai vidaus degimo varikliui, vėliau – kitoms automobilio sistemoms. 1860 metais sukurta uždegimo žvakė. Netrukus uždegimo magneta. 1908 metais sukuriama indukcinė uždegimo ritė. Nuo 1950 metų naudojami elektroniniai prietaisai automobilių elektros įrenginiuose.
Pirmieji automobiliai turėjo 6 V elektros įtampą, mažą iki 100 W elektros generatorių galingumą, starterio galingumas nesiekė 1 kW. Į naują etapą įžengta, kai automobilio elektros įtampa tapo 12 V. Elektros generatoriaus galingumas padidėjo iki 250.350 W, starterio galingumas – iki 1,1 kW. Generatoriaus įtampa ir uždegimo momentas reguliuojamas automatiškai. Apšvietimui naudojamos didelio galingumo lempos (iki 50 W). Tolesnė elektros įrenginių raida siejama su puslaidininkių pramonės laimėjimais. Kintamosios srovės generatorių galingumas siekia 800.1100 W ir daugiau. Automobilių su dyzeliniu varikliu elektros įtampa 24 V. Starterių galingumas padidėjo iki 8 kW. Diegiamos tranzistorinės arba elektroninės uždegimo sistemos. Naudojamos halogeninės lempos. Tai žymiai padidino elektros ir elektroninių įrenginių patikimumą ir veikimo laiką. Diegiant elektronikos laimėjimus imta automatizuoti automobilį ir jo sistemų valdymo procesus.
Bendros žinios apie elektros tiekimo sistemą
Automobilio elektros tiekimo sistema turi tiekti elektros energiją vvarikliui veikiant ir neveikiant. Variklio veikimo rezultatas yra mechaninė energija. Mechaninę energiją galima keisti į elektros energiją. Varikliui neveikiant, šios galimybės nėra. Sukaupti elektros energiją automobilyje galimybės labai menkos ir nepakankamos. Todėl reikia ieškoti kito energijos šaltinio. Šių dienų automobiliuose naudojama cheminė energija. Cheminės reakcijos tarp medžiagų – cheminė energija. Tam būtina atitinkamų medžiagų atsarga. Esant grįžtamai cheminei reakcijai, medžiagų atsarga mažesnė. Cheminę energiją galima keisti į elektros energiją. Taip automobilis turi du elektros energijos tiekimo šaltinius.
Įrenginys, keičiantis mechaninę energiją į elektros energiją, yra pagrindinis elektros tiekimo šaltinis – elektros generatorius. Įrenginys, keičiantis cheminę energiją į elektros energiją, yra pagalbinis elektros energijos tiekimo šaltinis. Tai – elektros akumuliatorius. Pagalbiniu jis laikomas dėl ribotos elektros energijos, gaunamos iš riboto aktyviųjų medžiagų kiekio. Esant dviem elektros energijos šaltiniams, būtina aptarti jų naudojimo tvarką. Jei naudosime po vieną, iškyla perjungimo ir akumuliatoriaus įkrovimo problemos. Jei naudosime šaltinius kartu, reikia spręsti jų elektros energijos naudojimą. Vienu metu naudojami du elektros
1 pav. Automobilio elektros srovės šaltinių sujungimo schema
Kairėje – akumuliatorių baterija. Dešinėje – elektros srovės generatorius.
šaltiniai turi būti lygiagrečiai sujungti. Elektros energijos šaltinių sujungimo schema (1 pav.). Vienvardžių polių sujungimas su išėjimu į automobilio elektros tinklą priklauso nuo elektros tinklo poliariškumo. Schemoje sujungti teigiami
akumuliatorių baterijos ir generatoriaus poliai, o neigiami sujungti su automobilio korpusu. Toks sujungimas galimas, kai generatoriaus sandara neleidžia akumuliatorių baterijos srovei tekėti į jo apvijas. Tai generatoriaus kintamosios srovės lygintuvas.
Automobilio elektros tiekimo šaltiniai turi tenkinti įtampos pastovumo ir galingumo reikalavimus, greitai atkurti akumuliatorių baterijos elektros energiją ir turėti pakankamą galingumą, kai variklis dirba mažu sukimosi dažniu. Automobilio elektros įrenginiai, kaip kaitrinės lempos, nuolat veikiantys elektromagnetiniai prietaisai, elektroniniai prietaisai yra nepatikimi, kai įtampa svyruoja didesniu intervalu. Akumuliatorių baterijos įtampa mažėja proporcingai aatiduodamos srovės dydžių. Elektros generatoriaus įtampa didėja, kai didėja sukimosi dažnis ir mažėja atiduodamos srovės dydis. Siekiant elektros įrenginių darbo patikimumo, būtina riboti elektros šaltinių įtampos svyravimą. Praktinė patirtis rodo, kad įtampos svyravimas iki 2,5 V priimtinas visiems elektros įrenginiams. Tad varikliui neveikiant, elektros įtampa yra 12,0 V ir ją palaiko akumuliatorių baterija. Kai variklis veikia, elektros įtampa yra 14,5 V ir ją palaiko apribotos įtampos generatorius. Šios įtampos svyravimo ribos neturi įtakos elektros įrenginių veikimui, tikslumui ir įlgaamžiškumui. Elektros ttiekimo šaltinio galingumas turi užtikrinti visiems, vienu metu dirbantiems, elektros įrenginiams pakankamą elektros tiekimą. Šių dienų automobiliuose, esant minimaliam variklio sūkių dažniu, elektros generatorius turi apie 55 % galios. Tai užtikrina generatoriaus diržo pavaros perdavimo skaičius ir yra apie 2. MMatome, kad generatoriaus sūkiai du kartus didesni nei variklio. Tobulėjant automobiliui, elektros galingumas nuolat didėjo, dabar jis siekia 2000 W ir daugiau. Varikliui paleisti ir kitiems poreikiams sunaudota akumuliatorių baterijos elektros energija atkuriama generatoriaus srove, leidžiant ją per akumuliatorių bateriją. Tai įmanoma, kai pagrindinio šaltinio elektros įtampa didesnė už akumuliatorių baterijos įtampą. Nors variklis sukasi mažu dažniu, baterijos energijos atstatymas vyksta.
Automobilių elektros tiekimo sistemoje, esant lygiagrečiam šaltinių sujungimui, pastovi įtampa yra 12,0 . 12,5 V. Veikiant varikliui įtampa didės iki pasieks 14,0 . 14, 5 V. Įtampos dydis susijęs su akumuliatorių baterijos įkrovimu, generatoriaus rotoriaus sukimosi dažniu, vartotojų imamu srovės dydžiu. Normaliai generatoriaus įtampa visuomet didesnė už akumuliatorių baterijos. Tik pasiekus įkrovimo ribą akumuliatorių baterijos ir generatoriaus įtampos gali susilyginti. TTai patvirtina, kad akumuliatorių baterija bus įkrauta ir nevyks perkrovimas. Principinė elektros tiekimo sistemos schema visuose automobiliuose vienoda, bet skiriasi elektrotechniniais parametrais.
Elektrotechniniai elektros generatorių parametrai yra šie:
vardinė įtampa – 14 V arba 28 V;
minimalus (pradinis) sukimosi dažnis – 900 ••• 1450 1 / min.;
vardinė srovė – 20 ••• 150 A;
masė – 4,0 ••• 8,0 kg
Elektrotechniniai akumuliatorių baterijų parametrai:
elektros talpa (ampervalandėmis) – 36 ••• 190 Ah;
įtampa – 6 V arba 12 V , arba 24 V;
šalto režimo (starterinė) srovė – 1135 ••• 650 A;
elektrolito tankis – 1,25 ••• 1,31 g/cm3 ;
masė – 15 ••• 55 kg
Akumuliatorių baterija yra nuolatinės srovės šaltinis. Todėl generatorius taip pat turi tiekti nuolatinę srovę. Automobiliuose naudojami nuolatinės srovės generatoriai arba kintamosios srovės generatoriai su diodiniai lygintuvais. Dėl aiškių privalumų kintamosios srovės generatoriai tapo pagrindiniais.
Savikontrolės klausimas.
11. Klausimas
Kokio elektros energijos šaltinio srovė naudojama,
1 kai variklio sukimosi dažnis mažas?
2 kai variklis neveikia?
3 kai variklio sukimosi dažnis mažas ir naudojama srovė didesnė už generatoriaus tiekiamą?
Atsakymas
1. Akumuliatorių baterijos ir generatoriaus kartu.
2. Generatoriaus.
3. Akumuliatorių baterijos.
Išsamesnė informacija
1. Automobiliai (vadovėlis techninių specialybių studentams / vertė A. Kirka). Kaunas. Tyrai 2001. 521ּּּ 535 psl.
2. Sergijus Ignas Šimakauskas. Automobilių elektros įrenginiai. Vilnius “Technika “2004. 6ּּּ 9 psl.
3. С. В. Акимов, П. Ю. Чижков. Электрооборудование автомобилей. Москва. За Рулем 2001. 4ּּּ 9 c.
4. P. Jučas. Automobilių, traktorių ir kombainų elektros įrengimai. Vilnius. Mokslas 1988. 43ּּּ 115 psl.
Skyriaus išvados:
Išnagrinėję šio skyriaus medžiagą Jūs sužinojote automobilio elektros tiekimo šaltinius, jų sujungimą ir naudojimą.
