Тема № 28. Электрооборудование современной самоходной машины это сложный комплекс электротехнических и электронных устройств, обеспечивающих нормальную работу всех механизмов и систем машины. Электрооборудование самоходной машины включает в себя: 1) систему электроснабжения; 2) систему электростартерного запуска; 3) систему зажигания; 4) систему освещения и сигнализации; 5) контрольно-измерительные приборы (КИП); 6) систем электроприводов механизмов и устройств (управление подачей топлива ДВС, привод стеклоочистителей, подогрев заднего стекла и т. п. ).
Система управления двигателем ВАЗ-2112
3. Система электроснабжения состоит из: 1) аккумуляторной батареи, являющейся основным источником электроэнергии на самоходной машине при неработающем двигателе; 2) генератора, являющегося основным источником электроэнергии при работающем двигателе; 3) выпрямителя; 4) регулятора, предназначенного для поддержания примерно постоянного напряжения (при двенадцативольтовом номинальном напряжении в бортовой сети поддерживается 14, 1 0, 5 В). Два последних прибора встраивают внутрь современных автотракторных генераторов.
В качестве аккумуляторных батарей на самоходной технике применяют стартерные свинцово-кислотные, которые обеспечивают большие токи (до 1000 А) и малые падения напряжений (не более 3 В) при запуске ДВС. Такая аккумуляторная батарея состоит из (см. рис. ) корпуса, называемого моноблоком, разделённого на шесть изолированных частей (банок). В каждой банке имеется набор положительных и отрицательных пластин, разделённых сепараторами для предупреждения короткого замыкания. Пластины помещены в раствор серной кислоты. И положительные, и отрицательные пластины имеют свинцовый каркас (ажурную решётку), в ячейки которой помещена обмазка. Для положительных пластин это окись свинца Pb. O 2, а для отрицательных губчатый (для увеличения поверхности) свинец. При разряде аккумулятора как на положительных, так и на отрицательных пластинах образуется сернокислый свинец Pb. SO 4, а плотность электролита уменьшается. При заряде происходит восстановление прежних веществ. Стартерная аккумуляторная батарея
Каждая полностью заряженная банка свинцовокислотного аккумулятора при плотности электролита 1, 27 г/см 3 обеспечивает напряжение без нагрузки 2, 2 В. Банки соединены последовательно друг с другом с помощью свинцовых мостиков. Поэтому общее напряжение такой батареи составляет 13, 2 В. Полностью разряженная аккумуляторная батарея имеет напряжение (без нагрузки) 10, 5 В. Выпускают стартерные аккумуляторные батареи и с тремя банками. В качестве примера обозначения аккумуляторной батареи можно привести 6 Ст74, что показывает количество банок, назначение и электрическую ёмкость в А*ч.
На современных самоходных машинах исключительное применение нашли генераторы переменного тока, так как они более компактны и менее дороги в сравнении с генераторами постоянного тока. На лёгких машинах используют генераторы с роторными обмотками возбуждения и контактными кольцами, а на более тяжёлой технике генераторы индукторного типа, то есть без контактных колец и обмоток на роторе. Контактные щётки ОВ ФО Генератор с контактными кольцами
В генераторе с контактными кольцами на вращающемся роторе намотана обмотка возбуждения (ОВ), поверх которой надеты клиновидные полюса. На статоре расположены фазные обмотки (ФО). При подаче через щётки и контактные кольца напряжения на обмотку возбуждения полюса намагничиваются. А при вращении ротора от коленчатого вала двигателя через ременную передачу, появляется вращающееся магнитное поле, которое, согласно закона Майкла Фарадея, возбуждает в фазных обмотках переменную ЭДС. Далее этот ток поступает на выпрямительный мост и затем в бортовую сеть самоходной машины к потребителям. Напряжение, выдаваемое генератором зависит от частоты вращения ротора. Вместе с тем угловая скорость коленчатого вала двигателя изменяется в широком диапазоне. Поэтому для поддержания примерно постоянного напряжения бортовой сети с помощью регулятора осуществляется периодическое отключение и подключение напряжения к обмотке возбуждения. Частота этих подключений зависит от частоты вращения ротора генератора.
Индукторный генератор
В индукторном генераторе ротор имеет только полюса, а обмотка возбуждения и фазные обмотки расположены на статоре, т. е. неподвижны. Значит контактные кольца и щётки не нужны. Сердечники указанных обмоток и полюса ротора создают замкнутый магнитопровод (на рис. показан стрелками). При подаче напряжения на обмотку возбуждения в магнитопроводе возбуждается магнитный поток, а вращающиеся полюса ротора заставляют этот магнитный поток пульсировать. То есть там, где имеются в данный момент времени промежутки между полюсами, магнитный поток минимален, а в областях полюсов максимален. Этот пульсирующий магнитный поток наводит в фазных обмотках переменную ЭДС. Далее все процессы аналогичны ранее рассмотренному генератору. Если генераторы с контактными кольцами выполняют трёхфазными, то индукторные делают семифазными.
Схема системы электроснабжения с трёхфазным генератором Для упрощения электросистемы самоходной машины и повышения её надёжности большинство потребителей электроэнергии подключены к источникам тока по однопроводной схеме. Вторым проводом, замыкающим цепь, является корпус машины, с которым соединёны отрицательные полюса источников тока.
Генератор ВАЗ-2110
12. В бортовых сетях самоходных машин применяют один из трёх уровней номинальных напряжений: - 6 В (на малогабаритной технике), - 12 В, - 24 В (на тяжёлых машинах). Тем не менее напряжение, выдаваемое генератором и поддерживаемое в сети несколько выше номинального. Например, при двенадцативольтовом номинальном напряжении бортовой сети генератор должен выдавать 14, 1 0, 5 В. Это необходимо для обеспечения подзарядки аккумуляторной батареи.
13. Система запуска предназначена для принудительного вращения коленчатого вала двигателя. Необходимость данной системы объясняется тем, что поршневой ДВС может самостоятельно работать только тогда, когда его коленчатый вал будет раскручен до минимальной пусковой частоты вращения nпmin и выше. Ибо при таких скоростях в камере сгорания складываются благоприятные условия (температура, давление, завихрение свежего заряда) для воспламенения топливовоздушной смеси. Для двигателей с принудительным воспламенением nпmin = 50. . . 100, для дизелей nпmin = 100. . . 150 об/мин.
Для современных самоходных машин основным способом запуска мотора является электростартерный. Такая система включает следующие основные элементы: 1) стартер; 2) стартерную аккумуляторную батарею; 3) стартерные электрические цепи с электроприборами. б 3 nп 2 ОВ 1 в М а nc Схема системы электростартерного запуска ДВС Стартер состоит из трёх основных частей (см. рис. ): а) электрического двигателя; б) тягового реле; в) привода стартера.
15. При включении стартера с помощью замка зажигания или кнопки пуска происходит подача напряжения на тяговое реле. Его якорь перемещается внутрь катушки (влево по рис. ) и поворачивает рычаг привода стартера, который вводит в зацепление с зубчатым венцом маховика ДВС шестерню привода стартера. В конце своего хода якорь тягового реле подключает к аккумуляторной батарее обмотку возбуждения (ОВ) и якорь электромотора стартера, который прокручивает коленчатый вал запускаемого двигателя. Сила тока в цепи тягового реле составляет Iт. р = 10. . . 15 А, в цепи электромотора стартера Iм = 50. . . 500 А и более в зависимости от сопротивления КШМ, которое зависит от температуры моторного масла, степени сжатия, количества цилиндров и других факторов.
Шестерня привода стартера связана с валом электродвигателя не жёстко, а с помощью либо обгонной, либо храповой, либо фрикционной муфты. Это необходимо для того, чтобы работающий ДВС не вывел из строя электромотор стартера, так как даже минимальная устойчивая частота вращения коленчатого вала поршневого двигателя (nх. х. min = 600. . . 800 об/мин) существенно превышает максимальную пусковую (nпmax = 250. . . 300 об/мин).
Электростартеры классифицируют: 1) по способу возбуждения: а) с последовательным возбуждением, то есть с последовательным соединением обмотки возбуждения и якоря электромотора; б) со смешанным возбуждением, в этом случае электродвигатель стартера имеет две ОВ, одна из которых соединена последовательно, вторая - параллельно; в) с возбуждением от постоянных магнитов; 2) по способу управления: а) механический привод, или, что то же самое прямой привод; б) дистанционный привод (с помощью тягового реле), который в свою очередь делят на: - без дополнительного реле включения стартера, например, ВАЗ-2101 (такой стартер можно включить при работающем двигателе и сломать шестерню привода, к тому же быстро выходят из строя контакты замка зажигания, так как через них протекает большой ток Iт. р); - с дополнительным реле включения стартера (большинство конструкций); 3) по степени защиты от грязи: а) защищённого исполнения (для тракторов, СДМ и т. п. машин); б) незащищённого исполнения; 4) по количеству обмоток тягового реле: а) с одной обмоткой; б) с двумя обмотками - втягивающей и удерживающей (большинство стартеров).
18. Наиболее перспективными считают стартеры с возбуждением от постоянных магнитов и встроенным редуктором. Такие конструктивные решения позволяют существенно уменьшить габариты и массу стартера, а также снизить нагрузку на аккумуляторную батарею.
Стартер ВАЗ-2110
20. Система зажигания предназначена для своевременного принудительного воспламенения топливовоздушной смеси в недизельных моторах. В качестве систем зажигания в поршневых ДВС применяют искровые, то есть такие, в которых исполнительным элементом является искровая свеча зажигания. Её основные элементы: 1) корпус с одним или несколькими Г-образными электродами, шестигранной частью и резьбой для завинчивания свечи в головку цилиндра; 2) центральный электрод; 3) керамический изолятор; 4) уплотнительное кольцо.
21. После подачи на свечу высокого напряжения (15. . . 20 к. В), между электродами, находящимися на расстоянии э = 0, 7. . . 1, 2 мм, проскакивает электрическая искра, которая инициализирует воспламенение топливовоздушной смеси в цилиндре ДВС. Нормальная работа свечи обеспечивается при температуре теплового конуса её изолятора Tи. с = 400. . . 900 С. При Tи. с < 400 на данном конусе откладывается нагар, который шунтирует (замыкает накоротко) электроды свечи. Если же Tи. с > 900 , то воспламенение смеси происходит не от искрового разряда в нужный момент времени, а значительно раньше от раскалённого конуса изолятора (так называемое калильное зажигание), что может привести к аварии мотора. Поэтому в зависимости от назначения двигателя, степени его форсирования, конструкции камеры сгорания и других факторов необходим определённый тип свечей зажигания.
Основным классификационным признаком свечи зажигания является калильное (тепловое) число, которое отражается в маркировке. Чем короче тепловой конус изолятора свечи, тем больше калильное число, то есть в более форсированном двигателе может использоваться данная свеча, но и тем она чувствительней к нагарообразованию. Маркируют свечи зажигания следующим образом: первая буква показывает размер резьбы корпуса (если стоит буква “А”, то резьба М 14 1, 25, а если буква “М”, то - М 18 1, 5); следующие цифры показывают калильное число (назначается как правило из ряда 8; 11; 14; 17; 20; 23; 26); далее идёт буква, характеризующая длину резьбы корпуса (если буква “У”, то длина резьбы 11 мм, если же “Д”, то 19 мм); конечные буквы подчёркивают особенности свечи - “В” говорит о том, что конус изолятора выступает за пределы корпуса, “Т” герметизация центрального электрода термоцементом. Например, одни из массовых свечей зажигания (так называемые жигулёвские) имеют обозначение А 17 ДВ.
Преимущественное распространение в двигателях с принудительным воспламенением нашли батарейные системы зажигания. Батарейные системы зажигания делят на два класса: 1) с накоплением энергии в индуктивности; 2) с накоплением энергии в ёмкости. а) б) L 1 Gb L 2 L 1 L 2 FA С S Gb FA С S Схемы батарейных систем зажигания: а) с накоплением энергии в индуктивности; б) с накоплением энергии в ёмкости И в той и в другой системе имеют место одни и те же элементы: 1) источник электрической энергии Gb (аккумуляторная батарея при неработающем двигателе и генератор - при работающем); 2) катушка зажигания, т. е. трансформатор с обмотками L 1 и L 2; 3) конденсатор C; 4) прерыватель S; 5) свеча зажигания FA. Отличия систем состоят только в подключении конденсатора и в параметрах элементов.
Накопление энергии в системе первого типа начинается с момента замыкания контактов прерывателя S. Максимальная энергия, запасённая в индуктивном элементе (первичной обмотке катушки зажигания) ЭLmax = 0, 5 L 1 Imax 2, где L 1 индуктивность катушки; Imax = U 1 / R 1 - максимальная сила тока в первичной цепи, где R 1 - суммарное сопротивление первичной цепи. С момента размыкания контактов прерывателя начинается преобразование энергии в высоковольтный импульс. Конденсатор служит для уменьшения искрения на прерывателе и продления разряда на свече. Поскольку максимальная угловая скорость коленчатого вала современных ДВС высока (до 1500 рад/с и выше), то между двумя искрами в системе с накоплением электроэнергии в индуктивности не всегда хватает времени для увеличения силы тока и напряжения до максимальных значений.
25. В системе второго типа накопление энергии в конденсаторе начинается с момента отключения L 1 от C, то есть при размыкании контактов прерывателя. Максимальная энергия ЭCmax = 0, 5 C U 1 max 2, где C - электрическая ёмкость конденсатора. Преобразование запасённой энергии в высоковольтный импульс в данной системе начинается после замыкания контактов прерывателя. Поскольку катушка L 1 в данном случае не является накопителем энергии, то её параметры (прежде всего индуктивность) могут выбираться иными нежели в первой рассмотренной системе. В частности можно обеспечить практически независимое U 2 max от шунтирующего сопротивления нагара свечи, то есть от её загрязнения. Поэтому системы зажигания современных моделей ДВС чаще второго типа.
В многоцилиндровых ДВС от системы зажигания требуется распределение искровых разрядов по цилиндрам двигателя в соответствии с порядком их работы. Для этого используются специальные приборы. В зависимости от расположения данного устройства в системе зажигания различают высоковольтный способ распределения искровых разрядов и низковольтный. Наибольшее применение нашёл первый способ, так как он предполагает наличие в системе только одной катушки зажигания для всех цилиндров (до 8), а распределение искровых разрядов осуществляет специальный электротехнический прибор, называемый распределителем. Часто его совмещают с прерывателем, тогда это устройство называется прерывательраспределитель. Угловая скорость ротора распределителя р четырёхтактного мотора в два раза меньше д. На роторе закреплён бегунок (подвижный контакт) распределителя, положение которого синхронизировано относительно поршня. Совмещение вращающегося бегунка с неподвижным контактом соответствующего цилиндра обуславливает направление высоковольтного импульса к данный свече. Одновременно с этим происходит разрыв контактов прерывателя, то есть - генерирование высоковольтного импульса.
FA 0 FA 1 FA 2 р L 1 L 2 FA 3 FA 4 Схема высоковольтного распределителя Прерыватель-распределитель Р 4 -Д К недостаткам высоковольтного распределения искр можно отнести: 1) большую длину высоковольтных проводов, обладающих значительной электрической ёмкостью (до 100 мк. Ф/м), наличие которой приводит к снижению напряжения на свечах зажигания; 2) наличие дополнительного искрового промежутка в распределителе (между подвижным и неподвижными контактами), что является источником радиопомех; 3) необходимость высоковольтной изоляции деталей распределителя. Поэтому наиболее перспективен низковольтный способ распределения искровых разрядов, но тогда в системе необходимо несколько катушек зажигания.
28. Система освещения и сигнализации предназначена для освещения пути следования машины и предупреждения других участников движения о намерениях водителя (поворот, торможение). Эта система включает осветительные и сигнальные приборы: фары, фонари заднего хода, плафон в салоне, указатели поворотов, стоп-сигналы, габаритные огни и др. , а также коммутирующую аппаратуру, то есть включатели, реле-прерыватели и т. п.
Основные элементы фары: 1) корпус; 2) отражатель; 3) лампочка с цоколем и проводами; 4) рассеиватель; 5) регулировочный винт. Аналогичную конструкцию имеют другие осветительные и сигнальные приборы.
30. Контрольно-измерительные приборы (КИП) предназначены для информирования водителя о состоянии механизмов и систем самоходной машины. КИП соединяют по схеме “Датчик-Указатель”. Датчик - это прибор, преобразующий измеряемую физическую величину (температуру, давление, частоту вращения вала и т. д. ) в электрический сигнал. Указатели размещаются на панели приборов и включают: спидометр, тахометр, указатель уровня топлива, указатель температуры охлаждающей жидкости двигателя, сигнальную лампу аварийного давления масла в системе смазки двигателя и другие.
Скачать презентацию Тема 28 Электрооборудование современной самоходной машины это
ДВС 17 (тема 28).ppt