Источники тока
Рассматривая виды электрооборудования автомобилей, важно остановиться на источниках тока – аккумуляторной батарее (АКБ) и генераторе.АКБ
АКБ – это устройство, которое используется для решения следующих задач:- Питания потребителей электрическим током (подачи электричества в бортовую сеть) – в дополнение к генератору при включенном двигателе или при выключенном двигателе.
- Питания стартера.
На практике АКБ может помогать при запуске двигателя, питании электроэнергией фар, дворников, усилителя руля, участвовать в работе устройств, отвечающих за подогрев стекол и сидений, включение системы безопасности, аудиосистемы, GPS-навигации, климатической установки.
Батарея расположена в моторном отсеке автомобиля и крепится на специальной полке. Устройство АКБ объединяет несколько секций (аккумуляторных банок). Они представляют собой устройство для накопления энергии с целью её последующего использования. Состоят из блоков положительных и отрицательных электродов, которые подсоединяются к полюсному мосту через ушко.
На современном транспорте устанавливаются самые разные АКБ. Но в основе всех АКБ – взаимодействие металлов и жидкости или металла и геля (желе). Эта реакция возникает при замыкании контактов отрицательных и положительных пластин.
У популярных свинцово-кислотных аккумуляторов – положительно заряженные пластины сделаны из свинца, а отрицательно заряженные – из оксида свинца. В гелевых аккумуляторах также содержится силикагель из растворов кремниевых кислот (nSiO2·mH2O).
Достоинство гелевых аккумуляторов – высокий пусковой ток, минимизация рисков работы при поврежденном корпусе, длительный срок эксплуатации.
Зато у моделей, где металл взаимодействует с жидкостью, – более сильное противостояние риску перезаряду и более приемлемая стоимость.
Также ощутима большая стойкость АКБ с жидкой средой к низким температурам. Исключение – гелевые АКБ, изготовленные по технологии AGM (между пластинами дополнительно прокладывается стекловолокно).
Появившийся позднее свинцово-литиевых АКБ, но очень перспективный вариант – ионно-литиевые аккумуляторы.
Электролит у таких аккумуляторов – из органических растворителей с солями лития: кобальтат лития- LiCoO2, никелат лития (LiNiO2), литий-марганцевая шпинель LiMn2O4, а анод – из графита или углеродных композиций, например графена.
Генератор
Следующий важный элемент схемы электрооборудования автомобиля – это генератор.Генератор – устройство для питания электротоком всех потребителей, подзарядки аккумуляторной батареи при работающем двигателе на средних и больших оборотах, у электромобилей выполняет роль статора (и называется статор-генератор). В последнем случае он не просто берёт на себя функцию корпусной детали для размещения рабочей обмотки. Он служит магнитопроводом для улучшения индуктивности рабочей обмотки и равномерного распределения силовых линий магнитного поля. Также статор-генератор отводит от нагревающихся обмоток чрезмерное тепло.
В автомобилестроении используются различные решения, но все они основаны на том, что это устройство переменного тока. Устройства постоянного тока в качестве автомобильных генераторов не применяются.
Традиционные элементы генератора переменного тока:
- Корпус генератора. Включает крышки, стянутые болтами, с вентиляционными окнами.
- Обмотка.
- Ротор. Создаёт вращающееся магнитное поле.
- Шкив привода.
- Ремень для передачи к генератору вращения от коленвала.
- Кронштейн крепления.
- Контактные кольца. Обеспечивают передачу к подвижным элементам от неподвижных (и в обратном направлении) напряжения, сигнала.
- Щетки. Важнейшие составляющие системы отвода и подвода тока. Ответственны за снятие напряжения с генераторного коллектора.
- Регулятор напряжения или реле-регулятор ограничивает вырабатываемое генератором напряжение. Неисправность регулятора чревата недозарядом или перезарядом АКБ.
- Вывод для подключения потребителей.
- Вывод для питания цепи амперметра и контрольных ламп на щитке приборов.
- Выпрямитель (выпрямительный блок, диодный мост). Преобразует переменный ток в постоянный (создаёт напряжение одинаковой величины).
Потребители тока
Потребители тока представлены рядом систем. Это:- Система зажигания. Необходима для создания и подачи искрового разряда к свечам зажигания у ДВС. Может быть:
- контактной (источник электроэнергии: при включении транспортного средства — аккумулятор, при езде генератором, распределитель зажигания - механическое устройство).
- бесконтактной (вместо механического распределителя стоит электронный коммутатор, он увеличивает мощность искры, крутящий момент ДВС на малых оборотах, ускоряет запуск двигателя в мороз, снижает расход топлива).
- микропроцессорной. Популярна у транспортных средств с инжекторным двигателем. Позволяет регулировать углы опережения зажигания (воспламенения горюче-топливной смеси в цилиндре ДВС до достижения поршнем верхней мёртвой точки).
Элементы управления
Приборы управления электрооборудованием автомобиля важны для обеспечения слаженной работы бортовой системы:- Электронные блоки управления (общее электрооборудование автомобиля, например, центральный блок управления, а также блоки управления отдельными агрегатами — двигателем, тормозной системой, подвеской).
- Щитки предохранителей периферийных цепей. Устанавливаются защиты конкретных потребителей: цепей блока управления бортовой сетью, двигателем, системой контроля давления в шинах и т.д.
- Блоки реле. Предназначены для замыкания-размыкания электроцепей. Используются для стыковки слаботочного выхода контроллера с нагрузкой резистивного внешнего характера. Одна из сфер применения — дистанционный контроль, удалённое взаимодействие с транспортными средствами.
- Соединяться штекерными разъемами между собой.
- Устанавливаться на одном из блоков (монтажном блоке, блоке предохранителей).
- Соединяться шинами (мультиплексная проводка).
Электрическая проводка
Электропроводка транспортных средств изначально делалась по однопроводной схеме: к потребителям питание подходит по одному плюсовому проводу. Вторым, минусовым, проводом при этом выступал корпус машины.
Но по мере развития автомобилестроения и активного применения пластика стали чаще использовать двухпроводные схемы (минусовой провод соединяется с кузовом в ближайшем месте). Фактически современная электропроводка автомобиля состоит из нескольких частей. Они могут быть включены в систему разными способами:
