48

Електрообладнання автомобілів

2.1.Система електропостачання автомобіля

Система електропостачання призначена для живлення електричною енергією постійного струму напругою 12 або 24В всіх споживачів на всіх режимах роботи автомобіля. В автомобільній техніці використовуються також дворівневі системи електропостачання, яки забезпечують живлення більшості споживачів напругою 12В, а для системи пуску – напругою 24В. Джерелами електричної енергії на автомобілі є генераторна установка (ГУ) й акумуляторна батарея (АКБ), включені паралельно.

Структурна схема системи електропостачання автомобіля приведена на рис. 2.1.

В генераторній установці джерелом струму є генератор (Г), який приводиться в дію ДВЗ. Автомобільні генератори працюють у режимах змінних частот обертання й навантажень, що змінюються в широких межах. Для автоматичної підтримки напруги генератора на заданому рівні при зміні частоти обертання й навантаження призначений регулятор напруги (РН).

При використанні генератора змінного струму до складу ГУ входить випрямляч (ВП).

При непрацюючому двигуні єдиним джерелом електроенергії є акумуляторна батарея, що повинна забезпечити надійний пуск двигуна.

При працюючому двигуні ГУ є основним джерелом електроенергії і забезпечує електропостачання споживачів і підзаряд акумуляторної батареї.

В разі великого споживання струму АКБ допомагає генераторній установці забезпечити всіх споживачів електричною енергією.

Система електропостачання, як правило, є однопровідною. Всі споживачі підключаються до позитивної клеми. В якості другого проводу використовується корпус автомобіля (маса).

2.1.1. Акумуляторна батарея

2.1.1.1. Принцип дії та будова акумуляторної батареї

Акумуляторна батарея призначена для живлення електричною енергією всіх споживачів при непрацюючому двигуні й при роботі його з малою частотою обертання колінчатого вала, а також для пуску двигуна стартером.

На автомобілях використовують стартерні свинцево-кислотні акумуляторні батареї. Такі батареї здатні короткочасно віддавати струм великої величини, що необхідно при пуску двигуна стартером.

Типова автомобільна акумуляторна батарея (АКБ) складається із шести послідовно з'єднаних акумуляторів напругою 2 В кожен і має напругу близько 12 В. Найпростіший свинцево-кислотний акумулятор являє собою пластмасову посудину, у який опущені дві свинцеві пластини й залито електроліт з хімічно чистої (акумуляторної) сірчаної кислоти й дистильованої води. Якщо через такий акумулятор пропускати постійний електричний струм, то в ньому буде протікати хімічна реакція з утворенням на позитивній пластині двоокису свинцю (РbО₂), а на негативній – чистого губчатого свинцю (Рb). Густина електроліту в міру заряду акумулятора буде підвищуватися за рахунок виділення сірчаної кислоти й поглинання води. Напруга на клемах акумулятора також буде підвищуватися. Такий процес називається зарядом акумулятора. При включенні зарядженого акумулятора в зовнішнє коло буде відбуватися зворотна хімічна реакція з віддачею електричної енергії на живлення включених споживачів. У міру розряду пластини акумулятора будуть покриватися сірчанокислим свинцем, густина електроліту й напруга акумулятора будуть зменшуватися. Такий процес називається розрядом акумулятора. Після розряду необхідно знову зарядити акумулятор від джерела постійного струму. Оскільки при заряді й розряді акумулятора змінюється густина електроліту, то по густині електроліту визначають ступінь розрядженості (зарядженості) акумулятора.

Таким чином, дія акумулятора заснована на перетворенні електричної енергії в хімічну при заряді й, навпаки, хімічної енергії в електричну - при розряді.

Основними параметрами акумулятора є напруга і ємність.

Напруга на вивідних штирях справної й повністю зарядженої АКБ близько 12,6 В. Допускається в процесі експлуатації розряджати батарею до 10,5 В.

Кількість електрики в ампер-годинах (А∙год), отримана від акумулятора при його розряді до допустимої напруги, називається ємністю, що визначають як добуток сили розрядного струму в амперах на час розряду в годинах. Ємність залежить від кількості й розмірів пластин акумуляторів, сили розрядного струму, густини й температури електроліту, а також ступеня зарядженості, технічного стану й терміну служби акумулятора (батареї).

Номінальною ємністю акумуляторної батареї називається найменша кількість електрики в ампер-годинах, яку повинна віддати повністю заряджена батарея при безперервному розряді її струмом, рівним 0,05 номінальної ємності, до напруги 10,5 В при температурі електроліту 25 °С. Номінальна ємність в основному залежить від розмірів і кількості пластин в акумуляторі.

Кожен тип стартерної акумуляторної батареї має свою умовну позначку, що наноситься на міжелементному з'єднанні (перемичці) або на баці й означає таке:

перше число (3, 6 або 12) - кількість послідовно з'єднаних акумуляторів у батареї;

СТ або ТСТ - призначення батареї: стартерна або стартерна для тяжких умов експлуатації, відповідно;

число після букв - номінальну ємність батареї, виражену в ампер-годинах.

Інші букви означають:

Е, П, Т - матеріал бака, відповідно: ебоніт, пластмаса асфальтопекова, термопластмаса;

М, МС, Р, PC - матеріал сепаратора, відповідно: міпласт, міпласт зі скловолокном, міпор, міпор зі скловолокном.

Наприклад, умовна позначка батареї 6СТ-75ЕМС, що встановлюється на автомобілях ГАЗ-66, указує, що батарея складається із шести послідовно з'єднаних акумуляторів, стартерна, номінальна ємність батареї 75 А∙год, бак ебонітовий, а сепаратори подвійні - міпласт зі скловолокном.

Батарея складається із шести послідовно з'єднаних акумуляторів, розміщених у шестикамерному ебонітовому баці. Кожен акумулятор містить у собі п'ять позитивних і шість негативних пластин (рис. 2.2, де позначено: 1 – негативна пластина; 2 – сепаратор; 3 – позитивна пластина; 4 – запобіжний щиток; 5 – баретка; 6 – штир: 7 – плюсова клема; 8 – бак акумуляторної батареї; 9 – ущільнювальна мастика: 10 – пробка; 11 – кришка акумулятора; 12 – міжелементне з'єднання; 13 – вентиляційний отвір; 14 – мінусова клема). Позитивні 3 і негативні 1 пластини являють собою свинцеві ґрати, заповнені активною масою, яка і бере участь у хімічних реакціях при зарядах і розрядах акумулятора. Після складної технологічної обробки пластин активна маса позитивних пластин перетворюється у двоокис свинцю (РbО₂) (темно-коричневий колір), а негативних – у губчатий свинець (Рb) (сірих кольорів).

О

Рис. 2.2. Акумуляторна батарея.

днорідні пластини акумулятора з'єднуються між собою за допомогою бареток 5 й утворюють напівблоки позитивних і негативних пластин. Щоб запобігти зіткненню різнойменних пластин, між ними встановлені прокладки 2 – сепаратори. Ребриста сторона сепаратора завжди звернена до позитивної пластини. При такій установці сепараторів забезпечується кращий доступ електроліту в пори активної маси позитивних пластин, що підвищує працездатність акумулятора.

Для захисту крайок, сепараторів і пластин від механічних ушкоджень при вимірі густини й рівня електроліту зверху покладений запобіжний щиток 4 з кислотостійкого матеріалу.

Зверху кожен акумулятор закривається кришкою 11 із двома отворами для полюсних штирів 6 від позитивних і негативних пластин. У кришках також виконані різьбові отвори під пробку 10 для затоки електроліту й штуцери з вентиляційними отворами 13. На батареях 6СТ-75ТМ штуцера немає. У них вентиляційний отвір виконаний у пробці. Стики між кришкою й баком залиті мастикою 9.

На дні бака виконані ребра, на які опираються напівблоки пластин. У просторі між ребрами накопичується активна маса, що згодом обсипається (шлам).

Акумулятори з'єднують між собою за допомогою міжелементних з'єднань 12, які приварюються до штирів напівблоків. Крайні штирі акумуляторної батареї виконують роль плюсової 7 і мінусової 14 клем.

Камери акумуляторів ізольовані друг від друга. Через різьбові отвори кришок в акумулятори заливається електроліт, густина якого повинна відповідати кліматичному району експлуатації (табл. 2.1).

Таблиця 2.1. Густина електроліту

Райони експлуатації	Мінімальна температура, повітря, °С	Густина електроліту при температурі 15°С, г/см3
		що заливають	наприкінці заряду
Південний Центральний Північний	до -20 до -30 до -40	1,23 1,25...1,27 1,25...1,27	1,25 1,27 1,29

Мінусова клема батареї з'єднана з масою автомобіля через вимикач батареї, а плюсова - з бортовою мережею. Для зменшення спадання напруги на проводах й їхнього нагрівання батарея приєднана до мережі проводами великого перетину.

На автомобілях КамАЗ використовується батарея 6СТ-190ТМ (ТР). За устроєм вона аналогічна батареї 6СТ-75ТМ. Ємність батареї підвищена за рахунок збільшення кількості й площі пластин.