3.1 Источники тока
Источниками тока на мотоциклах служат генератор и аккумуляторная батарея — они превращают, соответственно, механическую и химическую энергию в электрическую. Потребителями тока являются системы зажигания, освещения и сигнализации, а также устанавливаемые на многие мотоциклы электростартер, электровентилятор системы охлаждения двигателя и другие вспомогательные приборы.
Аккумуляторная батарея обеспечивает током потребители (в том числе пуск электростартером), когда двигатель мотоцикла не работает. При этом батарея разряжается; ее заряд происходит во время работы двигателя за счет тока, поступающего от генератора.
Состоит батарея из нескольких аккумуляторов, соединенных последовательно (рис. 3.1). Поскольку на абсолютном большинстве мотоциклов применяется электрооборудование, рассчитанное на напряжение 12 В (вместо устаревшего на 6 В), число аккумуляторов равно шести при напряжении каждого элемента около 2 В. Широко распространены свинцово-кислотные аккумуляторы, у которых пластины в виде свинцовых решеток, заполненных активной массой, расположены в корпусе (банке), залитом сернокислотным электролитом. Пластины отделены друг от друга сепаратором из химически инертного материала, позволяющего электролиту и электрическому току проникать сквозь него.
Для нормальной работы свинцово-кислотного аккумулятора полости его банок должны сообщаться с атмосферой, поскольку при заряде выделяются газы; кроме того, часть воды из состава электролита может выкипать. Такие батареи нуждаются в контроле уровня электролита и его плотности. В настоящее время получают распространение так называемые необслуживаемые аккумуляторные батареи.
Рис 3.1 Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея:
1 — положительный токоотвод (пластина из свинца); 2 — положительный электрод; 3 — пластина в конверте-сепараторе;
4 — отрицательный токоотвод; 5 — отрицательный электрод; 6 — блок положительных электродов; 7 — межэлементное соединение;
8 — крышка батареи; 9 — корпус из кислотоупорного материала, заполненный электролитом; 10 — выводные клеммы;
11 — блок электродов в сборе; 12 — блок отрицательных электродов
Количество электрической энергии, которую может выдать потребителям полностью заряженная аккумуляторная батарея, называется ее емкостью и измеряется в ампер-часах. Энерговооруженный мотоцикл с большим рабочим объемом двигателя и оснащенный электростартером, нуждается в батарее емкостью 14 — 20 Ач и более, в то время как для мотоцикла без электропуска вполне достаточно батареи емкостью 4 — 9 Ач.
При работе двигателя питание потребителей электрическим током и заряд аккумуляторной батареи осуществляет генератор. Принцип его действия основан на явлении электромагнитной индукции — при пересечении магнитного поля витком провода в последнем возникает электрический ток. Магнитное поле создается либо постоянными магнитами, либо электромагнитом, обмотку которого называют обмоткой возбуждения генератора. В любом генераторе различают два узла: подвижный — ротор и неподвижный — статор. Мощности генераторов современных мотоциклов различны: 90 Вт («Минск», «Сова»), 140 Вт («Иж»), 420 Вт («Урал-Волк»), у зарубежных моделей встречаются и более мощные генераторы.
Существует два типа генераторов: постоянного тока (динамо) и переменного тока (альтернатор). Генераторы постоянного тока — коллекторные машины, они из-за низкой удельной мощности в настоящее время на мотоциклах не применяются. Исключение составляет генератор «Тулы» и «Муравья», где он одновременно выполняет роль электростартера (такой комбинированный узел называется династартером).
Генераторы переменного тока отличаются количеством фаз (одно и трехфазные), способом образования магнитного поля (постоянными магнитами или
электрическим током) и видом ротора. В однофазных генераторах переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов (рис. 3.2) на статоре расположено несколько катушек, соединенных последовательно или группами по две катушки. Обычно одна группа катушек питает систему зажигания, другая — через выпрямитель и регулятор напряжения — все остальные потребители тока (в том числе подзаряжает аккумуляторную батарею). При этом напряжение,
подводимое к цепи системы зажигания, не выпрямляется и может быть более 12 В (например, порядка 160 В у мотоциклов производства ЗиД).
Рис 3.2. Однофазный генератор переменного тока с возбуждением от постоянного магнита:
а — возникновение электрического тока при вращающемся магнитном поле; б—устройство альтернатора «Сова»; 1—ротор с постоянными магнитами; 2—статор;
3 — обмотки освещения; 4 — обмотки системы зажигания
В трехфазных генераторах переменного тока с возбуждением от электромагнитов (рис. 3.3) ток из обмоток, расположенных на статоре и соединенных по схеме «звезда» или «треугольник», подается к выпрямителю и затем поступает к потребителям, в том числе к системе зажигания. Выпрямитель (обычно в виде «моста» на шести диодах) может быть как встроенного тина («Урал»), так и в виде отдельного блока («Иж»).
Рис 3 3. Трехфазный генератор переменного тока с возбуждением от электромагнита («Иж-Юпи- тер-5»): 1 — выпрямитель и регулятор напряжения (БПВ-14-10): 2 — ротор; 3 — статор с обмотками; 4 — щетки; 5 — кулачок контактной системы зажигания; 6 — контакты системы зажигания
Ротор часто изготавливают в виде монолита с расположенными внутри постоянными магнитами. Существует две разновидности таких генераторов, различающихся взаимным расположением катушек статора и ротора. У одних генераторов ротор расположен внутри статора («Сова»), у других — вне его («Иж-Плапета-5»); последнюю разновидность называют генератором маховичного типа, или маховичным (рис. 3.4).
Рис 3.4 Маховичный генератор переменного тока («Иж-планета-5»): 1 — статор с катушками, закрепляемыми на крышке картера;
2 — маховичный ротор с постоянными магнитами; 3 — магнит датчика системы элетронного зажигания; 4 — датчик
Чаще всего генераторы устанавливают внутри картера, причем ротор непосредственно закреплен на цапфе коленчатого вала. У некоторых мотоциклов
(«Урал», «Днепр») генератор имеет отдельный корпус (рис. 3.5) и приводится от коленчатого вала посредством шестерен.
Рис. 3 5 Трехфазный генератор переменного тока мотоцикла «Урал-Волк»:
а — установка на двигателе (привод осуществляется шестернями от ГРМ); б —деталировка.
1 — передняя крышка с подшипником и вентилятором; 2 — ротор с обмоткой возбуждения;
3 — корпус с обмотками, встроенным выпрямителем и регулятором напряжения; 4 — задняя крышка
Широко распространена конструкция генератора переменного тока с возбуждением от электромагнитов, в которой ротор выполняют разборным, состоящим из двух клювообразных полюсных наконечников и обмотки возбуждения внутри (рис. 3.6). В последнем случае ток к обмотке подводится через две медно-графитовые щетки, скользящие по контактным кольцам ротора.
Рис 3.6 «Клювообразный» ротор («Иж-Юпитер-5»): 1 — контактные кольца; 2 — полюсные наконечники («клювы»); 3 — обмотка возбуждения; 4 — щетки
У генераторов любого типа с ростом частоты вращения коленчатого вала увеличивается вырабатываемое напряжение. Для его ограничения применяют разного рода полупроводниковые регуляторы. У генераторов с обмотками возбуждения регуляторы напряжения управляют током в этих обмотках (блок БПВ-14-10 мотоциклов «Иж»): как только напряжение становится выше нормы (14 В), регулятор уменьшает ток, идущий через обмотку возбуждения (рис. 3.7).
Рис 3.7 Схема цепи с трехфазным генератором переменного тока с возбуждением от электромагнита («Иж-Юпитер-5»): 1 — замок зажигания; 2 — регулятор напряжения и выпрямитель БПВ 14-10: 3 — обмотки генератора; 4 — контакты прерыва теля: 5 — генератор с прерывателем; 6 — предохранитель; 7 —аккумуляторная батарея: 8 — потребители тока
В хенераторах с постоянными магнитами стабилизатор ограничивает ток, подаваемый к потребителям (рис. 3.8), рассеивая излишки энергии в виде тепла (БКС мотоциклов производства ЗиД).
Генераторы с постоянными магнитами, в отличие от генераторов с обмоткой возбуждения, для начала работы не нуждаются во внешнем источнике тока (аккумуляторе). Однако по действующим в Европе нормам мотоцикл должен иметь стояночный свет (при неработающем двигателе), поэтому там мотоциклы и с такими генераторами оборудуют аккумуляторными батареями. В России подобных требований нет, и в состав электрооборудования некоторых мотоциклов (семейства «Минск» и ЗиД) батарея не входит. Все приборы освещения и сигнализации в таких случаях потребляют переменный ток.
Основная неисправность генераторов — малый вырабатываемый ток (или вообще прекращение работы) — возникает из-за ухудшения контакта в щеточном узле, обрыва обмоток или ослабления (окисления) наконечников проводов. Аккумуляторная батарея (кроме необслуживаемой) теряет емкость при нарушении уровня и плотности электролита, окислении выводных штырей и наконечников проводов. К неисправностям регуляторов напряжения относится поддержание слишком низкого или высокого напряжения в сети
Рис 3.8 Схема цепи с однофазным генератором переменного тока с возбуждением от постоянного магнита («Сова»): 1 — замок зажигания; 2 — блок коммутации стабилизации (БКС); обмотки зажигания: 3 — статор генераюра; 4 — ротор с постоянными магнитами; 5 — потребители тока