6.1. Источники тока
Электрооборудование автомобиля включает в себя источники электрической энергии (аккумуляторную батарею и генераторную установку) и ее потребители: системы зажигания, луска; приборы освещения и сигнализации; контрольно-измерительные приборы, а также дополнительное оборудование (стеклоочиститель, электровентилятор, прикуриватель и др.).
На автомобиле ЗИЛ-4331 источниками тока служат две аккумуляторные батареи и генератор, работающий совместно с регулятором напряжения и трансформаторно-выпрямительным блоком (ТВБ).
Аккумуляторная батарея — состоит из шести свинцово-кислотных двухвольтовых аккумуляторов, соединенных между собой последовательно, что обеспечивает получение в цепи рабочего напряжения 12 В.
В аккумуляторы заливается электролит, состоящий из химически чистой серной кислоты (H2SO4) и дистиллированной воды, который должен иметь соответствующую плотность для различных климатических условий.
Аккумуляторные батареи на автомобиле ЗИЛ-4331 соединены между собой последовательно, что обеспечивает работу стартера под напряжением 24 В. Отрицательный вывод одной (основной) аккумуляторной батареи соединяется с «массой» через выключатель, положительный ее вывод соединен с клеммой «+» генератора и отрицательным выводом второй (дополнительной) аккумуляторной батареи, зарядка которой осуществляется от генератора через ТВБ.
Генераторные установки изучаемых автомобилей включают в себя трехфазный генератор переменного тока с встроенным кремниевым выпрямительным блоком и контактно-транзисторный (на автомобилях ГАЗ-53-12) или бесконтактно-транзисторный (на автомобилях ЗИЛ) регулятор напряжения. Они предназначены для питания потребителей и заряда аккумуляторных батарей при работающем двигателе.
Генератор (рис. 6.1) приводится в действие от шкива коленчатого вала двигателя при помощи ременной передачи и состоит из статора, ротора, крышек 16, вентилятора 15 и шкива 14. Статор изготовляют в виде кольца (сердечника) из отдельных стальных пластин. На его внутренней поверхности имеется 18 зубцов, на которые надеты катушки обмотки 2, распределенные на 3 фазы.
Рис. 6.1. Генератор:
1 — сердечник статора; 2 — обмотка -статора; 3 — выпрямительный блок; 4 — контактные кольца обмотки возбуждения; 5 и 13 — шариковые подшипники; 6 — щетки; 7 — пружины щеток; 8 — выводные зажимы; 9 — полюсы ротора; 10 — обмотка возбуждения ротора; 11 — стальная втулка; 12 — вал ротора; 14 — шкив; 15 — вентилятор; 16 — крышки
Ротор представляет собой вал, на котором имеются обмотка 10 возбуждения и 6 пар полюсов 9. На валу 12 ротора, кроме того, установлены 2 контактных кольца 4, через которые в обмотку возбуждения подается электрический ток. По контактным кольцам скользят щетки 6. Ротор вращается в шариковых подшипниках, установленных в крышках статора. Для охлаждения генератора на валу ротора установлена крыльчатка вентилятора 15. Внутри задней крышки генератора помещен выпрямительный блок 3.
Работа генератора происходит следующим образом. При включении зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает в обмотку возбуждения, и вокруг нее образуется электромагнитное поле. При вращении ротора его магнитный поток пересекает витки обмоток статора, и в них индуктируется переменный ток, который затем выпрямляется выпрямительным блоком и поступает во внешнюю цепь, а также в обмотку возбуждения генератора. В связи с тем что напряжение генератора с увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя возрастает и может достигнуть недопустимого значения, генераторные установки имеют реле-регуляторы, которые обеспечивают поддержание постоянного напряжения в цепи электрооборудования.
Контактно-транзисторный реле-регулятор РР-362 (рис. 6.2) автомобиля ГАЗ-53-12 установлен на панели изолированно от массы и состоит из транзистора, двух электромагнитных реле, регулятора напряжения PH и реле защиты P3 трех диодов и резисторов, которые защищены общей крышкой.
При работе генератора ток в обмотку регулятора напряжения поступает через транзистор. С увеличением частоты вращения ротора Генератора и увеличением напряжения выше допустимого сердечник 2 регулятора намагничивается и притягивает подвижный контакт 3 к неподвижному 4. При этом транзистор запирается, в цепь обмотки возбуждения генератора включается добавочный резистор VRд, который уменьшает силу тока в обмотке, и напряжение генератора снижается. В результате снижения напряжения контакты регулятора размыкаются. Этот процесс повторяется с большой частотой, и напряжение генератора поддерживается около 12,5… 13,0 В.
Рис. 6.2. Схема контактно-транзисторного реле-регулятора РР362: PH — регулятор напряжения; РЗ — реле защиты; ПО — последовательная обмотка; ВО — встречная обмотка; УО — удерживающая обмотка; Др — разделительный диод; Дг — гасящий диод; Дос — диоды обратной связи; Э, Б, К — эмиттер, база, коллектор транзистора; ВЗ, Ш, М — зажимы реле-регулятора; ОВ — обмотка возбуждения генератора; ОС — обмотка статора генератора; КД — кремниевые диоды генератора; ВБ — выключатель аккумуляторной батареи; R6 — сопротивление в цепи базы транзистора; Rд — добавочное сопротивление; Rус — ускоряющее сопротивление; Rстк — сопротивление температурной компенсации; Т — транзистор; 1 и 8 — пружины; 2 и 7 — сердечники; 3 и 6 — подвижные контакты; 4 и 5 — неподвижные контакты.
Реле защиты РЗ предохраняет транзистор от повреждения при коротких замыканиях в цепи обмотки возбуждения генератора, когда сила тока, протекающего через транзистор, резко возрастает. При таких замыканиях магнитное поле сердечника 7 усиливается, контакты 5 и 6 замыкаются, транзистор запирается до тех пор, пока не будет устранено замыкание.
Диоды служат для пропускания тока только в одном направлении; диод VДр разделяет цепи контактов регулятора и реле защиты; диод VДг замыкает ток самоиндукции в обмотках реле; диод УДос не пропускает ток самоиндукции в цепь.
Бесконтактно-транзисторный реле-регулятор РР-350 (рис. 6.3) выполнен на трех транзисторах. При напряжении менее 14,0… 14,6 В стабилитрон 3 и транзистор VТ1 закрыты, транзисторы VТ2 и VТЗ открыты, цепь обмотки возбуждения генератора замкнута через транзистор VТЗ и напряжение генератора не ограничивается.
Рис. 6.3. Схема бесконтактно-транзисторного реле-регулятора РР-350: 1 — дроссель; 2 — резисторы; 3 — стабилитрон; 4 — транзисторы; 5 — диоды; 6 — дополнительный резистор; 7 — выпрямитель; 8 — генератор
При увеличении частоты вращения ротора генератора или уменьшении нагрузки на генератор и повышении напряжения свыше 14,0…14,6 В стабилитрон VД1 откроется и начнет проводить ток, откроется транзистор VT1, а транзисторы VТ2 и VТЗ закроются из-за повышения потенциала их базы. В этом случае в цепь обмотки возбуждения генератора подключится дополнительный резистор 6, в результате чего ток в обмотке возбуждения и магнитный поток уменьшатся и напряжение генератора упадет до момента закрытия стабилитрона VД1. При этом транзистор VT1 снова закроется, а транзисторы VТ2 и VТЗ откроются, а напряжение генератора начнет повышаться до следующего открытия стабилитрона.