Источники питания: аккумуляторные батареи, генераторы, стартеры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Практическая работа №7

Источники питания: аккумуляторные батареи, генераторы, стартеры

Содержание

Аккумуляторная батарея

Генераторная установка

Стартер

Вывод

Литература

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея: Служит для питания электрическим током стартера при пуске двигателя и всех потребителей электрической энергии при неработающем двигателе, а также для питания потребителей совместно с генератором на малой частоте вращения коленчатого вала двигателя. Если мощность, потребляемая включенными потребителями, превышает мощность, развиваемую генератором, аккумуляторная батарея, разряжаясь, обеспечивает питание потребителей одновременно с неработающим генератором.

Аккумуляторная батарея является электрохимическим устройством, в котором электрическая энергия, поступающая в процессе зарядки от внешнего источника постоянного тока, затрачивается на образование химических соединений, а в процессе разрядки происходит превращение химической энергии в электрическую.

Аккумуляторные батареи стартерного типа бывают свинцово-кислотные (получившие наибольшее распространение) и щелочные. Последние отличаются высокой надежностью в работе, однако имеют большие габариты, массу и дороги в изготовлении.

ЭДС, развиваемая одним аккумулятором, не превышает 2,2 В. Поэтому для получения ЭДС в В отдельные аккумуляторы объединяют в батарею и соединяют их между собой последовательно. Такая батарея состоит из шести аккумуляторов, размещенных в одном общем баке.

Свинцово-кислотный аккумулятор состоит из блока положительных и отрицательных пластин, сепараторов, сосуда (бака) и крышки с пробкой. В сосуде находится электролит, залитый через наливное отверстие в крышке.

Как положительные, так и отрицательные пластины аккумулятора отливают в виде решетки из сплава, содержащего 94% свинца и 6% сурьмы. Сурьма увеличивает механическую прочность пластин и облегчает их отливку. Для увеличения емкости аккумулятора ячейки решеток заполняют активной массой, приготовленной из свинцового порошка и раствора серной кислоты для отрицательных пластин, а для положительных пластин -- из свинцового сурика, свинцового глета и раствора серной кислоты. Пластины подсушиваются, затем помещаются в баки с электролитом (состоящим из раствора химически чистой серной кислоты в дистиллированной воде) и заряжаются постоянным током. Этот процесс называется формированием. В результате нескольких зарядок активная масса становится пористой. В конце формирования активная масса положительных пластин почти полностью превращается в перекись свинца (темно-коричневого цвета), а отрицательных пластин в губчатый свинец (серого цвета). По окончании формирования пластины могут быть оставлены в заряженном состоянии. В настоящее время выпускают главным образом аккумуляторные батареи с сухозаряженными пластинами.

Пластины соединены между собой с помощью бареток в полублоки положительных и отрицательных пластин. Полублоки собирают в блоки так, чтобы каждая положительная пластина была расположена между двумя отрицательными. Чтобы предотвратить замыкание разноименных пластин, их отделяют друг от друга тонкими прокладками -- сепараторами.

Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея (а), пластины (б), устройство вентиляции (в).

1-крышка; 2-отражатель; 3-пробка; 4-уплотняющие резиновое кольцо; 5-свинцовая перемычка; 6-свинцовая втулка; 7-щитки; 8-баретки (перемычки); 9-отрицательная пластина; 10-сепаратор; 11-положительная пластина; 12-сосуд в виде бака; 13-кислотноупорные хлорвиниловые вставки; 14-ребра; 15-шламовые камеры; 16-битумная мастика; 17-положительный полюс; 18-активная масса; 19-наливное отверстие; 20-вентиляционное отверстие; 21-отражатель.

При одинаковом числе положительных и отрицательных пластин одна сторона крайней положительной пластины остается открытой. В химической реакции участвует только та часть ее активной массы, которая обращена к отрицательной пластине. Такая односторонняя работа вызывает коробление менее прочной положительной пластины и выкрашивание ее активной массы. Поэтому число отрицательных пластин в блоке на одну больше числа положительных пластин.

Сепараторы должны быть тонкими и пористыми, чтобы не препятствовать циркуляции электролита и прохождению электрического тока. Материалом для сепараторов служат стекловойлок, микропористый эбонит и пластмассы.

Аккумуляторные батареи выпускаются в сосудах, изготовленных в виде бака с перегородками. Материалом для сосудов служит эбонит или пластмасса. На дне выполнены ребра, на которые опираются полублоки положительных и отрицательных пластин. В пространстве между ребрами в шламовых камерах скапливается осыпающаяся с течением времени активная масса пластин, что на некоторое время предупреждает замыкание шламом разноименных пластин. Верхние края пластин предохраняются от случайного короткого замыкания щитками из винипласта.

Сосуд закрывают крышкой. Полюсные штыри бареток пропускают через свинцовые втулки и приваривают к ним. Места соединения крышки и сосуда уплотняют асбестом и заливают битумной мастикой.

Аккумуляторы соединяют между собой с помощью свинцовых перемычек. Полюсные штыри отмечают метками полюса несколько больше диаметра отрицательного, что исключает неправильное включение батареи в цепь. Для увеличения срока службы сосудов в их стенки вставляют кислотоупорные хлорвиниловые вставки. Вставки предотвращают короткое замыкание пластин соседних аккумуляторов при образовании трещин в перегородках моноблока.

Наливное отверстие закрывают пробкой на резьбе. Пробка имеет вентиляционное отверстие для выхода газов. Выплескиванию и утечке электролита препятствует отражатель и уплотняющее резиновое кольцо.

Пробки некоторых аккумуляторов не имеют вентиляционного отверстия. Оно выполнено в крышке и снабжено отражателем. Такая конструкция крышки облегчает доливку в аккумулятор воды или электролита. Доливку производят следующим образом. Сначала пробкой наливного отверстия плотно закрывают вентиляционное отверстие в крышке. Затем заливают воду или электролит до верхнего края наливного отверстия. Далее снимают пробку и ввинчивают ее в наливное отверстие. При этом воздух через вентиляционное отверстие, выходит из аккумулятора и в нем устанавливается нормальный уровень электролита.

Уровень электролита в аккумуляторе проверяется стеклянной трубочкой. Он должен быть на 10--15 мм выше верхнего края пластин или предохранительного щитка.

Рекомендуемую плотность электролита указывают для полностью заряженных аккумуляторов при температуре электролита 20 °С. В центральных районах в летнее время и зимой плотность электролита должна быть 1,27 г см3.

В зимнее время возникает опасность замерзания электролита разряженной батареи. Поэтому на герметичные необслуживаемые аккумуляторные батареи устанавливают индикаторы заряженности. При уменьшении степени заряженности ниже определенного уровня меняется цвет видимого пятна индикатора, и батарею необходимо подзарядить зарядным устройством. Ремонт таких батарей практически невозможен.

Для получения напряжения в бортовой сети автомобиля, равного 24 В (на автомобилях МАЗ, КамАЗ, и др.), необходимо две аккумуляторные батареи одной емкости соединить последовательно.

Аккумуляторные батареи рекомендуется хранить в неотапливаемых помещениях при температуре не выше 0° С и не ниже --30° С во избежание трещин на мастике. Максимальный срок хранения аккумуляторной батареи в сухозаряженном виде не должен превышать 3 лет.

Марки аккумуляторных батарей расшифровывают следующим образом. Например, в марке аккумуляторной батареи 6СТ-90ЭМС первая цифра означает число аккумуляторов в батарее; буквы СТ -- тип батареи (стартерная); цифры 90 -- номинальная емкость батареи в ампер-часах при 20-часовом режиме разряда; буква Э -- материал моноблока (эбонит) ; МС -- материал сепараторов (микропористая пластмасса -- М со стекловолокном -- С).

При длительном хранении автомобиля или выполнении электротехнических работ аккумуляторная батарея должна быть отключена от массы во избежание ее разряда от возможного короткого замыкания и для противопожарной безопасности. Для этой цели на автомобилях и автобусах устанавливают выключатели аккумуляторной батареи, которые могут быть с ручным и дистанционным управлением.

Генераторная установка

Генераторная установка: Генераторная установка тока состоит из генератора и реле-регулятора.

Электрический генератор преобразует механическую энергию в электрическую. Генератор является основным источником энергии, идущей на питание всех потребителей электрической энергии и зарядку аккумуляторной батареи при работе двигателя при средней и большой частоте вращения коленчатого вала.

По принципу действия и устройству генераторы бывают постоянного и переменного тока. двигатель механический электрический

Генераторы постоянного тока долгое время были одним из основных источников электрической энергии на автомобилях и тракторах. С увеличением мощности потребителей электрической энергии размеры и масса генераторов постоянного тока настолько возросли, что размещать их на двигателях стало затруднительно, а повышение частоты вращения коленчатого вала двигателя увеличивало износ коллектора и щеток. Поэтому вместо генераторов постоянного тока выпускают генераторы переменного тока. Мощность и срок службы таких генераторов значительно больше.

Генераторы переменного тока бывают с возбуждением от постоянных магнитов и с электромагнитным возбуждением. Большинство генераторов, применяемых в настоящее время, имеют электромагнитное возбуждение.

Генераторная установка переменного тока состоит из генератора с электромагнитным возбуждением, выпрямителя и реле-регулятора.

Генератор представляет собой трехфазную синхронную электрическую машину, которая состоит из статора, ротора, передней и задней крышек, вентилятора и приводного шкива.

Генераторная установка переменного тока состоит из генератора с электромагнитным возбуждением, выпрямителя и реле-регулятора.

Генератор представляет собой трехфазную синхронную электрическую машину, которая состоит из статора, ротора, передней и задней крышек, вентилятора и приводного шкива.

Статор собран из отдельных пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком для уменьшения вихревых токов. На внутренней поверхности статора имеется равномерно расположенных по окружности пазов, в которые уложены отдельные катушки трехфазной обмотки. В каждой фазе имеется по шесть катушек, соединенных последовательно. Фазовые обмотки статора соединены звездой, т. е. начала обмоток соединены вместе, а их концы присоединены к трем зажимам выпрямительного блока.

Ротор состоит из двух клювообраз-ных шестиполюсных стальных наконечников и катушки возбуждения, помещенной на стальной втулке, которые жестко закреплены на валу. Концы обмотки возбуждения припаяны к контактным кольцам, напрессованным на изоляционную втулку вала ротора. Вал вращается в шариковых подшипниках, помещенных в передней и задней крышках. Внутри задней крышки расположен полупроводниковый выпрямитель и щеткодержатель со щетками и пружинами. На конце вала закреплен приводной шкив и вентилятор для обдува и охлаждения генератора. Приводной шкив может иметь разный диаметр, чем достигается унификация генераторов для различных типов автомобилей и тракторов.

При включенном зажигании ток из аккумуляторной батареи через щетки и кольца поступает в обмотку возбуждения ротора и создает магнитное поле. При вращении ротора под катушками статора попеременно проходят его полюсы, индуктируя в обмотках статора переменную по величине и направлению ЭДС. Переменный ток, полученный в генераторе, подводится к выпрямителю, с помощью которого он преобразуется в постоянный и направляется к потребителям и на зарядку аккумуляторной батареи.

Таким образом, разница в работе генераторов постоянного и переменного тока заключается в том, что в генераторе постоянного тока магнитный поток обмотки возбуждения в пространстве неподвижен, а в генераторе переменного тока он вращается.

Для тракторных генераторов переменного тока применяются полупроводниковые выпрямители -- селеновые и кремниевые. Селеновые выпрямители чувствительны к перегреву и имеют сравнительно большие размеры. Кремниевые выпрямители обладают высокой теплостойкостью, долговечны и малы по размерам, поэтому и получили широкое распространение.

Кремниевый выпрямитель состоит из шести кремниевых диодов, включенных по трехфазной мостовой схеме в общую электрическую схему трехфазного генератора переменного тока. Три диода прямой полярности установлены на специальной панели, имеющей хорошее охлаждение, а три обратной полярности крепятся к крышке генератора. Каждая фаза обмотки стартера соединена с двумя диодами разной полярности.

Диоды соединены с контактными пластинами и и с зажимами, к которым подключаются фазы обмотки статора. Контактные пластины и вместе с секциями блока диодов смонтированы на пластмассовой колодке, которая болтами и крепится к крышке генератора.

Свойство полупроводниковых выпрямителей пропускать ток только в одном направлении позволяет отказаться от реле обратного тока. Это значительно упрощает конструкцию и снижает стоимость реле-регулятора.

С увеличением мощности генератора растет и ток его возбуждения, цепь которого должна разрываться контактами регулятора напряжения. Возникающее при этом искрение вызывает подгорание и износ контактов, что приводит к уменьшению напряжения и мощности генератора. Недостатки вибрационных регуляторов особенно выявляются при работе с генераторами переменного тока, где ток возбуждения значительно больше, чем у генератора постоянного тока.

Рис. Генератор переменного тока: а-устройство; б-электрическая схема.

1-приводной шкив; 2-вентилятор; 3-передняя крышка; 4-статор; 5-вал; 6-ротор; 7-контактное кольцо; 8-задняя крышка; 9-щеткодержатель; 10-крышка генератора; 11-болт; 12-фазы обмотки; 13-контактные пластины; 14-зажимы; 15-блок кремневых диодов; 16-контактные пластины; 17-болт.

Стартер

Стартер:

Стартер применяется для запуска двигателя внутреннего сгорания. Для этого он обеспечивает первичное вращение коленчатого вала с необходимой частотой. Стартер является неотъемлемой частью электрооборудования любого автомобиля. Конструктивно он представляет собой четырехполюсный электродвигатель постоянного тока, получающий питание от аккумуляторной батареи. Мощность его бывает разной, в зависимости от конкретной модификации автомобиля.

Как известно, ДВС вырабатывает энергию, необходимую для движения автомобиля, за счет оборотов коленвала. От этой же энергии работает все электрооборудование автомобиля. В неподвижном состоянии мотор не способен выдавать ни крутящего момента, ни электрической энергии. В связи с этим приходится его раскручивать при помощи стартера и внешнего источника (АКБ).

Устройство стартера включает в себя следующие основные составляющие:

1) Корпус(электродвигатель). Стальная деталь цилиндрической формы. В нем размещаются обмотки возбуждения и сердечники.

2) Якорь. Выполнен в виде оси из легированной стали. На якоре запрессовывается сердечник и коллекторные пластины.

3) Втягивающие реле. Предназначено для подачи питания на электродвигатель стартера от замка зажигания. При этом оно выполняет ещё одну немаловажную функцию- выталкивает обгонную муфту. Реле имеет в своей конструкции силовые контракты и подвижную перемычку.

4) Обгонная муфта и приводная шестерня. Роликовый механизм, передающий крутящий момент на венец маховика через специальную шестерню зацепления. После запуска рассоединяет приводную шестерню и венец маховика, обеспечивая тем самым сохранность стартера.

5) Щеткодержатели и щетки. Предназначены для подачи рабочего напряжения на коллекторные пластины якоря. Повышают мощность электродвигателя, при осуществлении основного рабочего цикла стартера.

Устройство большинства стартеров аналогично между собой и непременно включает в себя классические компоненты приведенные выше. Отличия могут быть незначительные. Чаще всего они затрагивают механизм автоматического рассоединения шестеренок.

Принцип работы стартера.

Рабочий процесс электростартера можно условно разделить на три этапа: соединение приводной шестерни с венцом маховика, пуск стартера, рассоединение маховика и приводной шестерни. Рабочий цикл стартера является кратковременным, т.к. он не участвует в последующем движении автомобиля -его основная задача запустить мотор.

Если рассматривать подробнее, то принцип работы стартера выглядит следующим образом:

1) Поворот ключа в замке зажигания в положении "запуск". Ток передается по цепи от АКБ на замок зажигания и далее на тяговое реле;

2) Приводная шестерня обгонной муфты (бендикса) входит в зацепление с маховиком;

3) Одновременно с перемещением и зацеплением шестерни замыкается цепь и напряжение подается на электродвигатель

4) Осуществляется запуск мотора и после того, как его обороты превысят обороты стартера, обгонная муфта рассоединяет приводную шестерню и вал электродивигателя.

Помимо перечисленных, существует еще два классификатора автомобильного стартера. По типу своей конструкции он может быть: с редуктором и без редуктора.

На моторах с дизельной системой питания, а также на двигателях повышенной мощности устанавливается стартер с редуктором. Планетарный редуктор, состоящий из нескольких шестерен, монтируется в корпусе стартера. Он в несколько раз усиливает проходящее напряжение, увеличивая тем самым крутящий момент. Стартер с редуктором обладает следующими преимуществами:

- Он более эффективен, обладает высоким КПД;

- потребляет гораздо меньший ток при холодном пуске двигателя;

- редукторный стартер имеет более компактные габаритные размеры;

- сохраняет высокую эффективность и превосходные эксплутационные характеристики при падении силы пускового тока аккумулятора.

Принцип действия без редукторного стартеров заключается в непосредственном контакте с вращающейся шестерней.

Среди преимуществ такого устройства можно отметить:

- простоту устройства и более высокую ремонтопригодность;

- более быстрый запуск мотора, за счет моментального соединение с венцом маховика после подачи тока;

- стойкость в к высоким нагрузкам.

Вывод

В результате выполнения практической работы я изучил систему питания дизеля топливом и воздухом.

Литература

1. В. Л. Роговцев; А. Г. Пузанков; В.Д. Олдфильд -Устройство и эксплуатация автотранспортных средств. 1998 г.

2. Ю. И. Боровских; В. М. Кленников; В. М. Никифоров; А. А. Сабинин. -Техническое обслуживание и ремонт автомобилей. Москва "Высшая школа" 1979

Размещено на Allbest.ru