Обща част, Източници на електричество на автомобила - Поддръжка и ремонт на генератори
Източници на електричество на автомобила
Първите автомобили не са имали източници на електрически ток. За да се произведе искра в системата за запалване, са използвани магнети, които не се нуждаят от външен източник на захранване. Като осветителни устройства са използвани ацетиленови лампи. Двигателят е стартиран ръчно с манивелата. С течение на времето на автомобилите започнаха да се монтират батерии, които се използват като източници на електрически ток за осветление, стартиране на двигателя със стартер, задвижване на чистачки и други електрически консуматори и накрая за работа на всички системи на автомобила, когато двигателят не работи или е на ниска скорост. Като автомобилни батерии се използват предимно оловно-киселинни батерии, сглобени от отделни акумулаторни секции.
Оловно-киселинните батерии (Фигура 1.1.1) са тежки и не са най-ефективните батерии, налични днес, но са относително евтини и могат да доставят няколкостотин ампера, необходими за захранване на електрически стартер за кратко време. Оловно-киселинната батерия се състои от оловни електроди, потопени в контейнер с разтвор на сярна киселина (електролит). В резултат на взаимодействието на електродите с електролита върху тях възниква потенциална разлика. Отделна батерия е с напрежение около 2 V. За да се получи напрежението, необходимо за захранване на електрическата мрежа на автомобила, батериите се свързват последователно и се сглобяват в батерия. Напрежението на бордовата мрежа на автомобилите е 12 V. За да се получи това напрежение, шест отделни батерии са свързани последователно. На някои камиони с дизелдвигателят в бордовата електрическа мрежа използва напрежение от 24 V. За стартиране на дизелови двигатели е необходимо по-високо напрежение, което е необходимо за работата на по-мощен стартер. Тези превозни средства използват две 12 V батерии, свързани последователно.
Когато батерията се разреди, плътността на електролита пада. Когато батерията се зарежда, към нейните клеми се прилага електрически ток. Батерията се зарежда и плътността на електролита се увеличава.
Ориз. 1.1.1Оловно-киселинна батерия
Генераторите на електрически ток бяха необходими за зареждане на батериите и захранване на всички потребители на ток по време на шофиране. Отначало се използваха генератори за постоянен ток, а след появата на надеждни полупроводникови токоизправители те бяха заменени от по-ефективни генератори за променлив ток (фиг. 1.1.2).
Алтернаторите са по-мощни, осигуряват възможност за зареждане на батерията при ниски обороти на двигателя, но изискват специален токоизправител за преобразуване на AC в DC. Регулаторите на напрежението се използват за поддържане на постоянна стойност на напрежението (приблизително 14 V) независимо от оборотите на двигателя. Съвременните електронни регулатори са малки и обикновено се монтират директно върху генератора.
Ориз. 1.1.2Автомобилен алтернатор
В автомобилите се използва едножична електрическа верига. Вторият проводник ("земя") е металното тяло на автомобила. При повечето превозни средства отрицателният полюс на източниците на ток е свързан към земята.
С подобряването на дизайна на автомобила се появяват все повече и повече консуматори на електрически ток, както и много новиелектронни системи, серво задвижвания с електродвигатели и др. Мощността на използваните днес алтернатори, захранващи електрическото оборудване на автомобила с напрежение 14 V, което е необходимо за зареждане на 12-волтови акумулатори, става недостатъчна. Необходимата мощност на източника на електрически ток на съвременните автомобили достига 2 kW. Съществуващите генератори трудно могат да се справят с повишеното натоварване. BMW разработи генератор с течно охлаждане, включен в системата за охлаждане на двигателя (фиг. 1.1.3).
Ориз. 1.1.3BMW Auto Alternator
Обещаващ начин е да се повиши изходната мощност на алтернатора до поне 5 kW. Към днешна дата въпросът за преминаване към електрическо оборудване на автомобил с напрежение 36 вместо 12 V е практически решен и алтернаторите ще работят с напрежение 42 вместо 14 V. На практика това е най-високото напрежение, което може да се използва без допълнителни мерки за сигурност.
Преобразуването на електрическите системи на 36 V изисква използването на специални батерии. Това не е толкова трудно да се направи, т.к. всички батерии, независимо от тяхното напрежение, се състоят от подходящ брой отделни клетки. Освен това се разработват по-ефективни батерии и горивни клетки.
Сега двигателите се стартират с помощта на електрически стартери, които използват напрежение от 12 или 24 V. Основата на такива стартери е електродвигател с постоянен ток с електромагнитно дистанционно стартиране. Захранват се с батерии. Стартерът задвижва маховика на двигателя чрез зъбна предавка.
Преминаване към по-високо напрежениедава възможност за използване на стартер-генератори (фиг. 1.1.4), вградени в маховика на двигателя. С помощта на такива устройства не само коляновият вал на двигателя с вътрешно горене се върти лесно по време на стартиране, което прави възможно изключването на двигателя при всяко спиране и стартирането му при стартиране, но и да се използва по време на интензивно ускорение заедно с основния двигател.
Ориз. 1.1.4Стартер-генератор