Предисловие

Эксплуатационная надежность, экономичность, активная безо­пасность и экологичность автомобиля определяются работой его систем электрооборудования. Электро­оборудование автомобиля представляет сложную систему, включающую более 100 изделий, а его стоимость составляет 30% стоимости автомобиля.

Системы автомобиля - электроснабжения, пуска, зажигания, освещения и сигнализации, информации и диагностирования, ав­томатического управления двигателем и трансмиссией и др. Стеклоочиститель, элек­тродвигатели отопления, вентиляции, звуковые сигналы, радиообо­рудование - называются вспомогательным электрооборудованием. Длина электропроводки автомобиля достигает 250...600 м. Определенную сложность представляют про­кладка проводов, объединение их в жгуты, построение принципиальных и монтажных схем. Отдельно рассмотривается построение общей схемы, коммутаци­онной и защитной аппаратуры.

Электрооборудование автомобилей существенно изменяется:

• бесконтактные электронные и микропроцессорные сис­темы зажигания;

• автоматическое управление топливоподачей;

• необслужи­ваемые аккумуляторные батареи;

• система пуска ДВС использует- стартер с редуктором;

• изменились светооптические приборы системы освеще­ния и сигнализации; -улучшилась информация води­теля о режимах работы и состоянии узлов, агрегатов автомобиля, чему способствовало появление бортовой системы контроля и сис­темы встроенной диагностики.

• расширяется применение электронных приборов и систем на автомобиле (реле, контроллеры, регуляторы, датчики и др).

• применение микропроцессорной техники спо­собствовало разработке САУ дви­гателем и трансмиссией. Это системы управления зажиганием и впрыском топлива, антиблокиро­вочные системы тормозов, электронного управления коробкой пере­дач, разработки маршрутного компьютера, системы блокировки дверей и др.;

• вне­дряют интегрированные системы управления силовым агрегатом, электронные системы рулевого управления и управления четырьмя колесами;

• применяются активная подвеска, дисплеи на ло­бовом стекле, интегрированные информационно-диагностические системы.

Основной тенденцией развития электронных систем сле­дует считать создание комплексных многофункциональных систем управления и контроля.

Внедрение электронных устройств связано с созданием спе­циальной элементной базы, так как условия работы изделий элек­трооборудования автомобилей весьма специфичны. Это и широкий диапазон изменения температур (-60....+ 125°С), и вибрации, и под­верженность агрессивному действию окружающей среды и др.

Усложнение электрооборудования автомобилей приводит к увеличению числа отказов, более 30% отказов приходится на электрооборудование. Поэтому остро стоит проблема своевремен­ной разработки методов и средств диагностирования новых систем и узлов.

Тема1. Система электроснабжения

Система электроснабжения предназначена для питания элек­трической энергией всех потребителей. Источниками электрической энергии на автомобиле являются генератор и аккумуляторная ба­тарея, включенные параллельно.

При работающем двигателе генератор является основным ис­точником электроэнергии и обеспечивает электроснабжение потре­бителей и заряд аккумуляторной батареи. При неработающем дви­гателе функции источника электроэнергии переходят к аккумуля­торной батарее, которая также должна обеспечивать надежный пуск двигателя.

Для приведенной на рис. 1.1(где I_в – ток возбуждения) структурной схемы справедлива следующая взаимосвязь токов при различных соотношениях на­пряжений генератора и аккумуляторной батареи:

I_г = I_бз + I_н при U_г > E_б ;

I_г = I_н при U_г = E_б ;

I_г + I_бр = I_н при U_г < E_б ;

I_бр = I_н при U_г = 0,

где I_г – ток генератора; I_бз - ток, потребляемый батареей при заряде; I_н - ток, потребляемый потребителями; U_г - напряжение генератора; E_б - ЭДС аккумуляторной батареи; I_бр - ток, отдаваемый батареей при разряде.

Рис. 1.1.

При вращении ротора 3 под каждым зубцом статора 10 проходит попеременно то положительный, то отрицательный полюс, т. е. маг­нитный поток, пересекающий обмотку статора 11, изменяется по величине и направлению (рис. 1.3). При этом в обмотках фазы бу­дет индуцироваться переменная по величине и направлению ЭДС, действующее значение которой

(1.1)

где f - частота; w - число витков обмотки одной фазы; Ф - магнитный поток.

где р - число пар полюсов; n - частота вращения.

где z - число пазов; m - число фаз.

Рис. 1.3

Для отечественных генераторов характерны следующие пара­метры:

В фазах обмотки статора синхронного генератора индуцируется ЭДС, описываемая зависимостью (1.1), которую можно переписать в более простом виде:

(1.2)

где С_е = 4,44 pwk_об /60 – постоянный коэффициент.

В автомобильных генераторах наибольшее применение нашли трехфазные мостовые двухполупериодные схемы выпрямления. В этих схемах наиболее благоприятные соотношение между выпрямленной мощностью P_d и мощностью генератора P_г (теоретически P_г =1,045 P_d). Трехфазная мостовая схема выпрямления обес­печивает относительно небольшие пульсации выпрямленного на­пряжения, что является одним из важных требований к автомо­бильным генераторам в связи с широким применением электроники на автомобиле.

Рис. 1.4.

Для соединения фазных обмоток по схеме «звезда» справедли­вы следующие соотношения:

где U_л и U_ф – соответственно линейное и фазное напряжение; I_л, I_ф – соответственно линейная и фазная сила тока.

К выпрямителю подается линейное напряжение генератора. Выпрямленное напряжение U_d пульсирует с частотой f_n в 6 раз большей частоты переменного напряжения генератора, т. е.

Минимальное значение выпрямленного напряжения равно 1,5U_фmax, а максимальное 1,73 U_фmax. Пульсация выпрямленного напряжения при соединении обмоток генератора по схеме «звезда»

где U_фmax – амплитудное значение фазного напряжения (рис. 1.4.б.)

Среднее значение выпрямленного напряжения (период пульса­ции Т/6)

где Т - период времени; ω- угловая частота.

Следовательно, пульсация выпрямленного напряжения

Например, при среднем значении выпрямленного напряжения 14 В пульсация равна 1,95 В. При этом максимальное значение выпрямленного напряжения 14,65 В, а минимальное 12,7 В.

Ток при подключении к выпрямителю активной нагрузки

где R_н - сопротивление нагрузки.

Форма выпрямленного тока имеет такой же вид, как и выпрямленного напряжения, т. е. выпрямленный ток будет пульсирующим с амплитудой

Среднее значение выпрямленного тока

Действующее значение фазного тока