Электрические нагрузки автомобиля

Системы зарядки

Требования к системе зарядки

Введение

«Токовые» потребности современных транспортных средств весьма значительны. Система зарядки должна быть в состоянии удовлетворить эти потребности на всех эксплуатационных режимах, и к тому же быстро заряжать батарею.

Главным компонентом системы зарядки является генератор переменного тока, и даже на самых современных автомобилях - это единственный компонент в системе зарядки (не считая связанной

с ним кабельной разводки). На рис. 6.1 показан генератор переменного тока общего применения. Генератор вырабатывает переменный ток, но на выходных клеммах должен присутствовать

постоянный ток, так как именно постоянный ток необходим для зарядки аккумуляторной батареи и питания электронных систем. Независимо от скорости вращения двигателя и текущей нагрузки

на выходе генератора переменного тока должно быть стабильное постоянное напряжение.

Если суммировать сказанное, система зарядки должна отвечать следующим критериям (при работающем двигателе);

♦ удовлетворять токовые потребности всех нагрузок;

♦ обеспечивать любые требования по току заряда для батареи;

♦ работать при холостых оборотах двигателя;

♦ выдавить постоянное напряжение при всех условиях;

♦ иметь эффективное соотношение между мощностью и весом;

♦ быть надежной, бесшумной и устойчивой к загрязнению;

♦ нуждаться в минимальном обслуживании;

♦ позволять диагностировать исправно; состояние.

Принципы построения системы зарядки

Основные принципы

На рис. 6.3 показана система зарядки транспортного средства в виде трех узлов: генератора переменного тока, аккумуляторной батареи и нагрузок транспортного средства. Когда напряжение

электрогенератора меньше, чем напряжение батареи (двигатель работает на малых оборотах или не работает), направление тока — от батареи к потребителям транспортного средства. Диоды генератора «не пускают» ток внутрь генератора. Когда напряжение

генератора больше, чем напряжение батареи, ток будет течь от генератора переменного тока к потребителям транспорт кого средства и к батарее.

Из этого простого примера ясно, что выходное напряжение энергогенератора должно быть больше напряжения батареи всегда, коша двигатель работает. Напряжение в цепи является важной величиной, которая зависит от множества факторов.

Напряжения зарядки

Главный вопрос при выборе напряжения зарядки — напряжение на клеммах батареи, когда она полностью заряжена. Если напряжение системы зарядки настроено на эту величину, тогда нет и не может быть никакого риска перезаряда батареи.

Это известно как метод зарядки при постоянном напряжении. Это подробно рассмотрено в главе, посвященной батареям. Цифра 14,2 ± 0,2 В принята как напряжение зарядки для 12-вольтовых

систем. Грузовики, как правило, используют две последовательно соединенные батареи при номинальном напряжения 24 В, поэтому принятое напряжение зарядки удваивается. Это стандартное

напряжение литания для всех потребителей транспортного

средства. Ради простоты далее усматриваются только 12-вольтовыс системы.

Другие ситуации, которые следует учитывать при определении напряжения зарядки, -- любые ожидаемые падения напряжения в кабельных цепях системы зарядки, рабочая температура системы

и состояние батареи. Падения напряжения должны быть сведены к минимуму, но важно отметить, что напряжение на выходе генератора переменного тока может быть немного выше приложенного к батарее.

Электрогенераторы и схемы зарядки

Генерация электричества

На рис, 6.4 показан основной принцип действия трехфазного генератора переменного тока и его выходное напряжение. Электромагнитная индукция создается магнитом, вращающимся в неподвижном витке или нитках провода. В реальном генераторе

переменною тока вращающийся магнит - это электромагнит, который подключается к источнику питания через два кольцевых токосъемника со скользящими контактами.

На рис. 6,5. показана наиболее распространенная конструкция, которая известна как ротор с концами в форме «когтя». Каждый конец ротора становится при вращении либо северным, либо

южным полюсом и, следовательно, «когти» будут чередоваться как северные и южные полюса электромагнита. Общепринятой эффективной схемой является использование роторов «коготь» с 12-ю или 16-ю полюсами.

Неподвижные витки провода называются статором и состоят из трех отдельных фазовых секций, каждая из которых имеет несколько обмоток. Обмотки размещены на сердечнике из тонких пластин (чтобы уменьшить вихревые токи), и должны быть согласованы по числу полюсов на роторе. На рис. 6.6 показан типичный статор.

Обмотки статора с тремя фазами могут быть соединены двумя способами, известными как «звезда» или «треугольник» (рис. 6.7). Характеристики тока и напряжения на выходе генератора для соединений статора «звезда» и «треугольник» различаются.

Соединение «звезда» можно рассматривать как вариант последовательного соединения фаз, выходное напряжение между двух фаз будет векторной суммой фазных напряжений. Ток на выходе будет тем же самым, что и ток фазы. Поэтому статоры

с обмотками типа «звезды» генерируют более высокое напряжение, тогда как статоры с обмотками тина «треугольник» выдают более сильный ток.

Напряжение и ток в статорах с тремя фазами могут быть рассчитаны следующим образом.

Соединение «звезда» можно рассматривать как

вариант последовательной цепи.

Соединение «треугольник» можно рассматривать как вариант параллельной цели. Это означает, что выходное напряжение то же самое, что к напряжение фазы, но выходной ток равен векторной

сумме токов фаз.

Большая часть генераторов переменного тока автомобиля использует соединение обмоток «звезда», но в некоторых тяжелых машинах используется преимущество более высокого выходного тока обмоток, соединенных «треугольником». Подавляющее

большинство современных генераторов, использующих

соединение типа «звезда», включает выпрямитель с восемью диодами, чтобы максимизировать выходное напряжение. Этот вопрос рассматривается в следующем разделе.

Частот выходного напряжения генератора переменного тока может быть рассчитана. Это особенно важно, если отвод переменного тока от статора используется для счетчика оборотов двигателя:

где f- частота в Гц; п - скорость вращения генератора переменного тока в об/мин; и р — число пар полюсов (12 «копей» ротора имеют 6 пир полюсов).

Генератор переменного тока при работе двигателя на холостом ходу будет вращаться со скоростью приблизительно 2000 об/мин, причем ротор с 12-ю полюсами создаст сигнал частотой 6x2000/60 = 200 Гц.

Клемма, предусмотренная на многих генераторах

для выхода переменного тока, обычно помечается буквой W. Выход- выпрямленная полуволна - используется, в частности, на дизельных двигателях для счетчика оборотов. Тот же выход используется на некоторых вариантах бензинового двигателя,

чтобы запускать электрическую катушку высокого напряжения.

Преобразование переменного тока в постоянный

Для того чтобы генератор переменного тока был способен заряжать батарею и обеспечивать питание других компонентов транспортного средства, требуется преобразовать переменный ток в постоянный. Самый подходящий электронный компонент для этой задачи- кремниевый диод. Если переменный ток одной фазы пропустить через диод, на выходе диода появится полуволна, как показано на рис. 6.8. В этом примере диод позволяет проходить к положительному полюсу батареи только половине полупериодов волны. Отрицательные полупериоды блокируются.

На рис. 6.9 показано, что мостовой выпрямитель с четырьмя диодами выпрямляет обе полуволны однофазного напряжения. Диод часта рассматривается как односторонний клапан для электрического тока. И хота это хорошая аналогия, важно помнить,

что диод хорошего качества блокирует обратный ток с напряжением приблизительно 400 В, а для того, чтобы диод начал проводить в прямом направлении, требуется небольшое напряжение - около 0,6 В.

Чтобы выпрямлять напряжение трехфазной машины, потребуется шесть диодов. Они тоже связаны в виде моста, как показано на рис. 6.10. Мост состоит из трех «пропускающих» и трех «запирающих» диодов. Форма выходного напряжения, создаваемого этой цепью, приселена на рисунке совместно

с сигналами трех фаз.

В блок выпрямителя часто вводятся еще три диода, выпрямляющих положительную полуволну напряжения. Они обычно меньше главных диодов и используются только для того, чтобы питать малым током обмотку возбуждения магнитного поля

в роторе. Дополнительные диоды известны как экстра-диоды, диоды магнитного поля или диоды возбуждения. На рис. 6.11 показан выпрямитель с девятые диодами.

Вследствие значительных токов, текущих через главные диоды, им требуется радиатор для отвода тепла, чтобы предохранить их от термического повреждения. В некоторых случаях вместо одного

диода ставят нескольких соединенных параллельно, чтобы они бег повреждения выдерживали большие токи. Диоды в блоке выпрямителя служат для предотвращения обратного тока от батареи к генератору. Они также позволяют нескольким генераторам переменного тока работать параллельно

без синхронизации, так как ток не может течь от одного генератора к другому. На рис. 6.12 приведены конструкции некоторых выпрямителей.

Когда используется статор с соединением обмоток «звезда», сумма напряжений в нейтральной точке звезды теоретически равна 0 В. Однако на практике из-за небольших погрешностей в конструкции статора и ротора и в этой точке возникает

потенциал. Этот потенциал (напряжение) известен как третья гармоника и показан на рис. .6.13. Его частота - утроенная основная частота фазной обмотки. Подключить к центру звезды два дополнительных диода, один в прямом и один в обратном включении, можно извлечь дополнительную мощность.

Прирост мощности достигает 15%.

На рис. 6.14 показана полная схема электрогенератора

при использовании главного выпрямителя с восемью диодами и тремя диодами возбуждения поля. На схеме показан также регулятор напряжения, который будет рассмотрен в следующем

разделе. Индикаторная лампочка, помимо основной функции предупреждения о неисправности генератора, служит для подачи начального тока возбуждения в обмотку ротора. Генератор не всегда может самовозбуждаться, поскольку остаточный магнетизм обычно недостаточен для создания такого напряжения, которое преодолеет прямое смешение диодов выпрямителя (0,6 или <) J В).

Типичная мощность лампочки индикатора- 2 Вт. Многие изготовители также подключают параллельно лампочке резистор, чтобы усилить возбуждение генератора и гарантировать его работ)', если лампочка сгорит. Лампочка, предупреждающая об отсутствии заряда, погаснет, когда в обмотку ротора пойдет ток от диодов возбуждения, поскольку в этом случае на обоих выводах лампочки возникнет одно и то же напряжение (разница потенциалов на лампочке станет равной 0 В).

Схемы зарядки

Как правило, схема зарядки одна из самых простых на автомобиле. Главный выход генератора связан с батареей через кабель соответствующего сечения (иногда через два кабеля, чтобы увеличить надежность и гибкость). Индикатор предупреждения одним выводом подключен к замку зажигания, другим - к с соответствующей клемме генератора. При необходимости может использоваться вывод фазы. На рис. 6.22 приведены две типовых схемы кабельных соединении. Отмстим, что выход генератора переменного тока обычно соединяется с клеммой питания стартера просто для удобства разводки кабелей. Если провода сделаны максимально короткими, это уменьшит падение напряжения в цепи. Падение напряжения на кабеле источника литания, когда электрогенератор дает максимальный выходной ток, но должно продышать 0,5 В.

Чтобы непосредственно контролировать напряжение аккумуляторной батареи, электрические системы некоторых автомобилей снабжены дополнительным проводом от генератора переменного тока. Можно также контролировать включение зажигания, и это используется для того, чтобы гарантировать

мгновенное возбуждение обмоток. В некоторых автомобилях блок управления двигателем (ECU) связан с генератором переменного

тока. Этот прием используется для увеличения оборотов холостого хода, если батарея имеет низкий уровень заряда.

Практические примеры для изучения

Компактный генератор Bosch

Компактный генератор фирмы Bosch становится очень популярным благодаря его использованию множеством европейских и других производителей. На рис. 6.24 генератор показан в разрезе. Ключевые особенности генератора следующие:

♦ на 20—70% большая мощность, чем у обычных генераторов;

♦ на 15—35% лучшее соотношение мощность/вес;

♦ максимальная частота вращения до 20000 об/мин;

♦ два внутренних вентиляционным канала;

♦ шум снижен конструктивными методами;

♦ доступные версии: 70, 90 и вплоть до 170 А.

Компактный генератор переменного тока повторяет хорошо известную конструкцию полюсов в форме когтя. В магнитные контуры ротора и статора были внесены отдельные улучшения — следствие применения современных моделирующих программ для расчета магнитных полей. Оптимизация уменьшила магнитные потери в сердечнике и, следовательно, увеличила эффективность генератора.

Используется регулятор с новой интегральной схемой, что уменьшает с 1,2 до 5,6 В падение напряжения на мощном транзисторе в цепи питания обмоток возбуждения. Это позволяет создать больший ток возбуждения, что в еще большей степени

повышает его эффективность.

Высокая скорость вращения генератора является критической, поскольку она определяется передаточным отношением между шкивами двигателя и генератора. Главные компоненты генератора, которые ограничивают увеличение частоты вращения, подшипники и контактные кольцевые токосъемники (коллектор). В конструкции использованы шарикоподшипники с пластмассовым сепаратором

вместо традиционного металлического. Использована также смазка с более высокой температурой плавления. Коллектор смонтирован снаружи двух опорных подшипников, поэтому диаметр колец не

ограничен размером вала. Линейная скорость контактных поверхностей колец малого диаметра меньше, и, следовательно, можно допустить .большую частоту вращении вали.

Увеличение производительности привадит к повышению

температуры, поэтому потребовалась более эффективная система охлаждения. Машина использует два внутренних асимметричных воздушных канала, которые втягивают воздух через щели в центре передней и задней частей корпуса и выталкивают его радиально мимо подшипниковых узлов и коллектора наружу к выступающим частям статорных обмоток.

Проблема генераторов переменного тока, как и всех узлов, смонтированных на двигателе, - высокая вибрация. Автомобили с четырехцилиндровыми двигателями могут создавать очень высокие уровни вибрации. Генератор разработан так, чтобы противостоять ускорениям до 80 g. Соответственно, требуются и новые конструкции для монтажных креплений генератора.

Введение

Как и в отношении всех систем, при диагностировании ошибок системы зарядки нужно соблюдать шесть стадий обнаружения неисправностей:

1. Выявить ошибку.

2. Собрать дальнейшую информацию.

3. Оценить признаки.

4. Далее выполнить проверки в определенной логической последовательности.

5. Устранить проблему.

6. Проверить все системы.

Процедуры, рассматриваемые в этом разделе, связаны прежде всего с четвертым пунктом описанного процесса. В табл. 6.2 приведен список некоторых общих признаков неисправности системы зарядки вместе с путями поиска возможной ошибки.

Испытания

После подключения вольтметра к полюсам батареи и амперметра (последовательно с проводами от выходов генератора) (рис. 6.28), процесс проверки функционирования системы зарядки состоит в следующем:

1. Осмотреть и проверить руками натяжение приводного ремня и другие механические соединения (ремень должен быть правильно натянут, все соединения очищены от грязи и затянуты).

2. Проверить батарею (см. гл. 5) - она должна быть заряжена не менее чем на 70%.

3. Измерить напряжение генератора — напряжение батареи.

4. Проверить максимальный выходной ток (слегка разрядить батарею, оставляя лампы освещения включенными в течение нескольких минут, выключить лампы и снова запустить двигатель) — амперметр должен показывать значение в пределах 10% от максимального выходного тока.

5.Проверить регулировку напряжения— при показании амперметра 10 Л или менее напряжение должно быть 14,2 ± 0,2 В.

6.Проверить падение напряжения на участке «генератор — батарея» — не более 0,5 В.

Если генератор переменного тока окажется дефектным, тогда обычно рекомендуется заменить его исправным. На рис. 6.29 показана процедура, используемая фирмой Bosch, чтобы гарантировать качество запчастей. Ремонт также возможен, но

только если общее состояние генератора хорошее.

Вычисление баланса зарядки

Вычисление баланса зарядки, или энергетического баланса системы зарядки, используется для того, чтобы убедиться, что генератор переменного тока может справиться со всеми требованиями, предъявляемыми к нему со стороны оборудовании, при этом зарядить батарею. Следующие шаги помогают

выяснить необходимую мощность генератора переменною тока или проверить, является ли подходящим выбором генератор, установленный на транспортное средство.

В качестве известного примера будут использованы цифры из табл. 6.1. Расчеты касаются легкового автомобиля с 12-нольтонон электрической системой. Расчет производится в несколько шагов:

1. Сложить мощности, используемые всеми постоянными и долговременными нагрузками.

2. Суммировать постоянную и долговременную мощность: Р1 = 440 Вт.

3. Вычислить ток при напряжении ИВ, в данном случае: 3I.5A.

4. Определить кратковременную мощность: P2= 170 Вт.

5. Суммировать все мощности: ( )= 610 Вт.

6. Вычислить полный ток:.610/14 = 44 А.

Производители электрических компонентов предлагают таблицы рекомендаций по выбору необходимого генератора переменного тока, полученных на основе полного потребления мощности и емкости батареи. Обычно считается, что для легковых

автомобилей с напряжением бортовой сети 12 В номинальный ток генератора должен быть приблизительно в 1,5 раза больше общего расчетного тока (в этом примере 44 х 1,5 = 66 А). Изготовители

производят генераторы, мощность которых соответствует стандартному ряду. В данном случае подойдет генератор переменного тока с выходным током 70 А. В случае транспортных средств с большими батареями и стартерами, используемыми для дизельных двигателей и грузовиков, может потребоваться еще больший генератор.

Заключительный тест должен гарантировать, что выходной ток генератора переменного тока на холостом ходу является достаточно большим, чтобы обеспечить псе непрерывные и длительные нагрузки (P1) и быть способным зарядить батарею. Можно использовать коэффициент 1,5. В этом примере генератор переменного тока должен быть в состоянии на холостых оборотах выдавать ток (31,5 х 1,5) = 47 А. Для обычных систем это соответствует частоте вращения генератора переменного

тока приблизительно 2000 об/мин (или меньше). Это можно проверить по нагрузочной характеристике генератора переменного тока.

Конструкция и монтаж

Большинство генераторов переменного тока для легковых автомобилей монтируется сходными способами. Для регулировки натяжения ремня обычно используется поворотное крепление генератора. Сейчас широко используются ремни с канавками,

приводимые в движение непосредственно от шкива на коленчатом палу. Такой тип ремня передает больший крутящий момент и может работать на шкивах малого диаметра или с более резкими перегибами, чем традиционный клиновой ремень. На рис. 6.35 приведены данные по установке и регулировке ремня для типичного генератора переменного тока.

Передаточное отношение между шкивом коленвала и шкивом генератора переменною тока очень важно. Типичное отношение – приблизительно 2,5:1. Другими словами, нужно обеспечить

генератору переменного тока возможно большую скорость вращения при холостых оборотах двигателя, но при этом не превысить его допустимую частоту вращения при максимальных оборотах двигателя. Исходя из этого идеальное соотношение

может быть рассчитано.следующим образом:

Максимально допустимую скорость вращения генератора нужно разделить на максимальную скорость вращения двигателя.

Например:

(15 000 о6/мин)/(6000 об/мин) = 2,5:1.

На стадии создания проекта автомобиля основное требование к генератору переменного тока состоит в том, что он должен уместиться в пространстве, отведенном для него в моторном отсеке. Однако, по возможности, нужно учесть следующие

условия:

♦ адекватное охлаждение;

♦ подходящая зашита от загрязнения;

♦ доступ для регулировки и обслуживания;

♦ минимальная вибрация, если возможно;

♦ рекомендованное натяжение приводного ремня.

Обзор разработок

В настоящее время разрабатываются генераторы переменного тока, способные работать с повышенным выходным напряжением, чтобы обеспечить постоянно растущие требования к ним со стороны производителей автомобилей. Основная проблема заключается в том, чтобы вырабатывать напряжение высокого уровня при весьма низких оборотах двигателя. Одно решение этой задачи - переменное передаточное отношение привода, но оно чревато механическими проблемами. Современное решение— генератор переменного тока, способный работать на максимальных оборотах,

допускающий большое передаточное отношение от двигателя и, следовательно, большую частоту вращения при низких оборотах двигателя.

Конструкция генераторов переменного тока в ближайшем будущем, по-видимому, радикально не изменится, однако значительные усовершенствования позволили уже сейчас создать намного более эффективные генераторы, чем прежде.

Введение

Энергетические потребности, предъявляемые современными

транспортными средствами к системе зарядки, весьма значительны - и постоянно растут, Система зарядки должна быть в состоянии удовлетворить этот спрос при всех эксплуатационных режимах и обеспечить при этом быстрый заряд аккумуляторной батареи.

Главный компонент системы зарядки — генератор переменного тока. На самых современных транспортных средствах, где исключены связанные с генератором кабели (кроме силового), - это единственный компонент в системе зарядки. Генератор переменного тока производит переменный ток, но должен создавать постоянный ток на выходе, необходимый для зарядки батареи и работы электронных систем.

Традиционно выходное напряжение генератора поддерживалось фиксированным независимо от оборотов двигателя и электрической нагрузки — но это правило меняется (рис. 6.36).

Основные принципы роботы

Генератор переменного тока является машиной, которая преобразует механическую энергию двигателя в электрическую энергию. Генератор работает за счет того, что магнит (ротор) вращается внутри неподвижных витков провода (статора).

Электромагнитная индукция, вызванная вращающимся магнитом, создает электродвижущую силу в обмотке статора.

Для того чтобы выходное напряжение генератора позволяло зарядить батарею и обеспечить работу других компонентов автомобиля, оно должно быть преобразовано из переменного в постоянное. Наиболее подходит для этой цели кремниевый диод. Для того чтобы выпрямить полную волну напряжения от трехфазной машины, необходимы шесть диодов. Они соединены в виде моста в модуле выпрямителя. Многие выпрямители теперь

включают два дополнительных диода, которые отбирают дополнительную мощность от центральной точки соединений обмоток статора.

Чтобы управлять выходным напряжением генератора по мере того, как меняются частота вращения двигателя и потребляемый ток, используется регулятор, который контролирует силу магнитного поля ротора.

Изготовители стремятся производить все более эффективные машины. Высокие показатели качества и эффективности современного генератора переменного тока достигнуты, прежде всего, за счет очень плотной упаковки медного провода в пазах статора. Для этого провода сначала наматываются на плоский сердечник статора, что упрощает процесс намотки, а затем сердечник сворачивается в кольцо (рис. 6.37).

В ответ на постоянно растущие требования по электропитанию электрических систем фирма Bosch разработала генератор переменного тока с жидкостным охлаждением. Вследствие отсутствия вентилятора и полной герметичности он работает

чрезвычайно тихо, кроме того, у генератора снижена рабочая температура, что увеличивает срок его службы. Эта машина также ускоряет прогрев двигателя, так как с самого начала передает

тепло хладагенту (рис. 6,38).

Срок службы батареи

Регуляторы с замкнутым контуром оценивают температуру батареи на основе собственной температуры. Это не всегда приводит к точному значению регулируемой величины и, следовательно, оценка заряженности батареи, возможно, не будет

идеальной. Интеллектуальная система с открытым контуром регулирования может определить более точное значение температуры батареи, потому что имеет данные измерений от датчиков, например, температуры охлаждающей жидкости,

температуры всасываемого воздуха и температуры окружающей воздушной среды. Это означает, что уровень заряда батареи может быть оценен точнее (рис. 6.41).

Благодаря такому точному управлению не только уменьшается время заряда батареи, но и может быть существенно увеличен срок ее службы.

Условия ошибки

Аналогично передаче сообщений о статусе нагрузки генератора переменного тока на РСМ-модуль, регулятор может также обеспечить передачу диагностической информации. В общем случае возможны следующие сообщения об ошибках:

♦ отсутствует связь между регулятором и РСМ- модулем;

♦ отсутствует выходное напряжение генератора из-за механического повреждения (например, порван приводкой ремень);

♦ потеря электрического соединения е генератором;

♦ система испытывает перегрузку из-за короткого замыкания или разорвана цепь управления обмоткой возбуждения;

♦ повреждение обмотки ротора или статора;

♦ пробой диода.

PCM-модуль может инициировать соответствующее действие в ответ на эту информацию об отказах, например, позволить проведение безопасной операции или, по крайней мере, зажечь

индикатор предупреждения. Для диагностики неисправности

можно использовать соответствующее испытательное оборудование.

Резюме

Интеллектуальные системы зарядки — реальность, и должны ей остаться. Способность регулятора генератора переменного тока и системы управления двигателем обмениваться информацией означает новые возможности, повышенную эффективность

и более качественную работу.

Определенно в будущем потребуется не только новое диагностическое оборудование, но и новые методы диагностики. Однако вспомним, что сигналы PWM могут быть исследованы с помощью осциллографа или дт е измерителей рабочего

цикла. И если напряжение, которое вы измеряете на батарее, меньше, чем 13 В, вероятно, это еще не перезаряд (конечно, если вы не делаете замер во время теста на разгон до 100 км/ч!).

Вопросы для самопроверки

Вопросы

Ответьте на следующие вопросы для проверки своих

знаний;

1. Обоснуйте идеальное напряжение зарядки для батареи с номиналом 12 В.

2. Опишите действие генератора переменного тока, отталкиваясь от вращающегося «постоянного магнита».

3. Нарисуйте четкий эскиз, иллюстрирующий типичную внешнюю схему целей генератора переменного тока.

4. Объясните, как и почему регулируется выходное напряжение генератора переменного тока.

5. Опишите различия между соединением обмоток статора «звездой» и «треугольником».

6. Объясните, почему подсоединение двух дополнительных диодов к центру обмоток статора типа «звезды» может увеличить выходное напряжение генератора переменного тока.

7. Изобразите типичную нагрузочную характеристику для генератора переменного тока. Пометьте каждую часть с объяснением ее назначения.

8. Опишите кратко, как работает выпрямитель.

9. Объясните разницу между генератором переменного тока с контролем батареи и с контролем двигателя.

10. Приведите список пяти неисправностей системы зарядки и связанные с ними признаки.

Задание

Исследуйте и проверьте действие системы зарядки на транспортном средстве. Создайте отчет в стандартном формате (например, как это изложено в книге Advanced Automotive Fault Diagnosis, Tom Demon (2000), Arnold).

Дайте свои рекомендации но улучшению системы.

Вопросы с вариантами ответов

Назначение выпрямителя в генераторе переменного тока в том, чтобы;

I. Преобразовать переменный ток в напряжение

постоянного тока.

Вопросы для самопроверки Ц97

2. Управлять током на выходе генератора переменного

тока.

3. Преобразовать постоянный ток в напряжение

переменного тока.

4. Управлять напряжением генератора переменного

тока.

«Звезда» и «треугольник» —топы:

1. Обмоток ротора.

2. Обмоток статора.

3. Обмоток возбуждения.

4. Обмоток регулятора.

Техник А говорит, что ротор генератора переменного тюка использует полупроводниковые компоненты, чтобы преобразовать постоянный ток в переменный. Техник Б говорит, что обмотки статора генератора легкового автомобиля обычно соединяются

в форме «звезды». Кто прав?

!. Только А.

2. Только Б.

3. И А, и Б.

4. Ни А, ни Б.

Три вспомогательных диода в генераторе переменного тока с девятью диодами обеспечивают постоянный ток для:

1. Вспомогательных схем автомобиля.

2. Начального возбуждения ротора.

3. Магнитного поля ротора в течение зарядки.

4. Индикатора отсутствия заряда.

Цель регулятора в системе зарядки транспортного средства состоит в том, чтобы управлять:

1. Оборотами двигателя.

2. Потреблением топлива.

3. Приводом генератора.

4. Напряжением генератора.

Функция диода Зенера в электронном блоке управления генератора переменного тока состоит в том, чтобы действовать как:

1. Усилитель тока.

2. Усилитель напряжения.

3. Выключатель напряжения.

4. Выключатель тока.

Напряжение зарядки для двигателя, работающего со скоростью приблизительно 3000 об/мин, должно быть:

1. 12,6 В.

2. 14,2 В.

3. На 3 В выше напряжения батареи.

4. То же самое, как: и напряжение батареи

Обмотки ротора подсоединяют к источнику питания посредством;

1. Паяных соединений.

2. Обжимных соединений.

3. Клеевых соединений.

4. Щеток и контактных колец.

Гёнератор переменного тока был демонтирован - токосъемные кольца ротора зачернены угольным нагаром. Техник А говорит, почищу их мягкой тканью со спиртом. Техник Б говорит, что ротор должен быть заменен. Кто прав?

1. Только А.

2. Только Б.

3. И Л, и Б.

4. Ни А, ни Б.

Когда устанавливают новый узел выпрямителя,

необходимо:

1. Удалить обмотки статора.

2. Заменит!, регулятор.

3. Соединить с полюсом батареи.

4. Распаять соединение.

Системы зарядки

Требования к системе зарядки

Введение

«Токовые» потребности современных транспортных средств весьма значительны. Система зарядки должна быть в состоянии удовлетворить эти потребности на всех эксплуатационных режимах, и к тому же быстро заряжать батарею.

Главным компонентом системы зарядки является генератор переменного тока, и даже на самых современных автомобилях - это единственный компонент в системе зарядки (не считая связанной

с ним кабельной разводки). На рис. 6.1 показан генератор переменного тока общего применения. Генератор вырабатывает переменный ток, но на выходных клеммах должен присутствовать

постоянный ток, так как именно постоянный ток необходим для зарядки аккумуляторной батареи и питания электронных систем. Независимо от скорости вращения двигателя и текущей нагрузки

на выходе генератора переменного тока должно быть стабильное постоянное напряжение.

Если суммировать сказанное, система зарядки должна отвечать следующим критериям (при работающем двигателе);

♦ удовлетворять токовые потребности всех нагрузок;

♦ обеспечивать любые требования по току заряда для батареи;

♦ работать при холостых оборотах двигателя;

♦ выдавить постоянное напряжение при всех условиях;

♦ иметь эффективное соотношение между мощностью и весом;

♦ быть надежной, бесшумной и устойчивой к загрязнению;

♦ нуждаться в минимальном обслуживании;

♦ позволять диагностировать исправно; состояние.

Электрические нагрузки автомобиля

Нагрузки на электрогенератор можно разделить на три отдельные группы: постоянные, длительные и кратковременные (рис. 6.2). Система зарядки современного автомобиля должна справляться с высокими требованиями при множестве различных условий. Чтобы получить некоторое представление о необходимой мощности, сложите мощности, потребляемые каждым индивидуальным компонентом автомобиля и добавьте эту сумму к мощности, требуемой для зарядки батареи. В табл. 6.1 приведен список типичных потребностей в электроэнергии различных систем транспортного средства. Для сравнения дается потребление тока

(с точностью до 0,5 А) при 14 и 28 В (номиналы выходных напряжений генератора переменного тока для систем 12 В и 24 В).

В списке отсутствуют некоторые потребители, вроде предварительно подогреваемых каталитических конвертеров, электрических усилителей рулевого управления и обогревателей ветровых стеко