Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
ОБЛАДНАННЯ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ АВТОМОБІЛЯ.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Електрообладнання
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
1. КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
ОБЛАДНАННЯ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ АВТОМОБІЛЯ
Розрахунково-пояснювальна записка
Для заданого, згідно з варіантом у табл. 1.1, набору автомобільного електрообладнання вибрати його тип.
Розрахувати струмове навантаження генератора.
Вибрати тип генератора та його випрямний блок.
Для вибраного генератора вибрати тип регулятора напруги та сформувати схему генераторної установки.
Вибрати проводи електропостачання та типи джгутів для всіх споживачів, заданих у варіанті, з врахуванням заданого температурного діапазону експлуатації.
Вибрати захисне обладнання для вказаних у варіанті споживачів.
Розрахувати та вибрати акумуляторну батарею.
Графічна частина
Повна схема генераторної установки з регулятором напруги, акумуляторною батареєю, схемою електропостачання споживачів з показом вибраних запобіжників. Графіки напруги генератора зі зміною швидкості обертання та навантаження.
Таблиця 1.1.
Варіанти завдань та перелік електрообладнання.
Варіант
Споживач
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Освітлення салону, приладів
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Фари, підфарники
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Протитуманні фари
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Сигнал заднього ходу
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Звуковий сигнал
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Сигнали повороту
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Сигнал гальмування
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Піднімання скла дверей
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Піднімання антени
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Обмивач скла
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Обігрів скла
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Обігрів салону (мотопомпа)
(
(
(
(
(
(
(
(
Вентилятор опалення
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Фароочисник
(
(
(
(
(
(
(
(
Склоочисник
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Електробензопомпа
(
(
(
(
(
(
Електроохолодження двигуна
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Система запалювання І
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Система запалювання ІІ
(
(
(
(
(
(
(
(
(
Радіоприймач
(
(
(
(
Блокування замків
(
(
Температурний діапазон експлуатації.
до 30 0С
до 50 0С
до 80 0С
до 30 0С
до 50 0С
до 80 0С
до 30 0С
до 50 0С
до 80 0С
до 30 0С
до 50 0С
до 80 0С
до 30 0С
до 50 0С
до 80 0С
до 30 0С
до 50 0С
до 80 0С
до 80 0С
до 30 0С
1.1. Системи запалювання I і II
Класична (контактна) система батарейного запалювання – в таблиці варіантів “система запалювання I” – складається з одної котушки і багатоіскрового механічного розподільника і має ще широке застосування на сучасних автомобілях. Така система характерна простотою розподілу високої напруги за циліндрами і переривання первинного струму для генерації цієї високої напруги.
Котушка запалювання класичної системи споживає струм (амплітуда імпульсів) в первинному колі до 3 А.
У електронних (контактно-транзисторних і транзисторних) системах запалювання – в таблиці варіантів “система запалювання II” – переривання первинного струму котушки здійснюється не контактами механічного переривника, а силовим транзистором. При цьому первинний струм (амплітуда імпульсів) може бути збільшений до 10 А. Це привело до необхідності створення спеціальних котушок запалювання з низькими значеннями опору й індуктивності первинної обмотки і великим коефіцієнтом трансформації.
Котушки запалювання, розраховані для роботи з транзисторним ключем, є достатньо сильними споживачами електричної енергії. Варто пам'ятати, що якщо на автомобілі, обладнаному електронною системою запалювання, вийде з ладу генераторна установка, то на акумуляторній батареї можна проїхати всього кілька десятків кілометрів, тоді як на автомобілі з контактною системою запалювання в аналогічному випадку — сотні кілометрів.
Для розрахунків до проекту потрібно застосувати дані (значення первинного струму) конкретно до системи запалювання I чи II згідно з заданим варіантом.
1.2. Умовне позначення пристроїв електрообладнання.
Для виробів автотракторного обладнання використовується цифрове позначення виду 0000.0000, де перші два знаки – порядковий номер моделі (перша модель – 11, друга модель – 12 і т.д.), третій знак – модифікація виробу, четвертий виконання (1 – для холодного клімату, 2 – загальнокліматичне виконання, 3 – для помірного клімату, 6 – експортне виконання, 7 – тропічне виконання, 8 – для виробів, призначених для експорту в країни з холодним кліматом, 9 – для виробів загальнокліматичного виконання, призначених на експорт), чотири знаки після крапки вказують на номер типової підгрупи. Розшифорування позначень деяких типових підгруп подано нижче.
3701 – генератор;
3702 – реле-регулятор (регулятор напруги);
3703 – акумуляторна батарея;
3707 – проводи та свічки запалювання;
3708 – стартер і вмикач стартера;
3711 – фари;
3712 – підфарники і передні вказівники поворотів;
3713 – патрони ламп;
3716 – задні ліхтарі (сигнальні і освітлювальні);
3717 – ліхтарі освітлення номерного знаку;
3721 – звукові сигнали;
3722 – запобіжники електричних кіл;
3723 – з(єднувачі електропроводів (штепселі, штепсельні розетки і ін.);
3724 – електропроводи;
3726 – вказівники поворотів;
3730 – електродвигуни;
3741 – електрообладнання пускових підігрівальних і опалювальних пристроїв;
5205 – склоочисники;
5208 – склообмивачі;
1.3. Вибір типу електрообладнання.
Розрахунок потужності генератора слід почати з вибору типу електрообладнання для споживачів, вказаних у табл. 1.1.
Значна частина споживачів відноситься до системи освітлення і сигналізації. Джерелом світла в автомобілях є електричні лампи розжарювання. Правила МЕК 809-805 встановлюють вимоги до ламп головних фар категорій R2, H1, H2, H3, H4, сигнальних - P21/5W, P21W, R5W, R10W, C5W, освітлення приладів і салону – T4W, W3W, W5W. Збільшення температури розжарювання (до 2700 – 2900 0С) досягається у галогенних лампах, заповнених сумішшю інертних газів аргону і азоту, або криптону і ксенону. Такі лампи забезпечують на 50 – 60% більшу світлову віддачу.Двониткова галогенна лампа категорії Н4 встановлюєтьсся у фарах головного світла. Однониткові галогенні лампи категорій Н1, Н2 і Н3 використовуються в протитуманних фарах, фарах-прожекторах і фарах робочого освітлення.
Струм, що споживається лампою, та світловий потік її залежать від напруги. Вітчизняна промисловість випускає лампи з номінальною напругою 6, 12 і 24 В. Розрахункова напруга лампи є вищою і становить, відповідно, 6.3 – 6.75, 12.6 – 13.5 і 28 В. У випадку перевищення значення напруги живлення лампи розрахункового значення збільшується споживаний струм, температура спіралі, світловий потік, однак різко зменшується термін служби лампи.
Напруга живлення ламп розжарювання на автомобілі залежить від налаштування регулятора напруги, стану джерел електроенергії і кіл живлення світлових приладів, кількості ввімкнених споживачів, перерізу і довжини з(єднувальних проводів.
Лампи накалювання відрізняються за призначенням, конструкцією, електричним та світлотехнічним параметрами. Вітчизняні автомобільні лампи, наприклад типу А 12-45+40, позначаються так: буква А – автомобільна, наступна цифра – номінальна напруга (6, 12 або 24 В), наступні одна або дві цифри – споживана потужність (Вт) для ниток розжарювання дального і ближнього світла. Значення потужності двониткових ламп пишеться одне за одним через знак "+". До перерахованих складових позначення типу лампи через знак "–" може додаватися цифра для позначення модифікації типу. В позначенні типу галогенних ламп (наприклад, АКГ 12-60+55) додатково вводяться букви К (кварцева) і Г (галогенна).
Вітчизняна промисловість випускає двониткові галогенні лампи АКГ 12-60+55 і АКГ 24-75+70 (категорія Н4) для головних фар, а також однониткові лампи АКГ 12-55, АКГ 24-70 (категорія Н1) і АКГ 12-55-1, АКГ 24-70-1 (категорія Н3) для прожекторів і протитуманних фар.
Номінальна потужність світлосигнальних ламп не перевищує 21 Вт. Для сигналів гальмування і вказівників повороту випускають лампи А 12-21-3 і А 24-21-2. Двониткова лампа А 12-21+5 призначається для фар, що поєднують функції габаритних вогнів і сигналу гальмування. Для габаритних сигналів використовуються однониткові лампи А 12-5-2 і А 24-5-2. Для освітлення приладів, світлових табло – лампи А 12-1, А24-1, А 12-1-2, А 24-2, АМН 12-3-1 і АМН 24-3.
Електричні та світлотехнічні параметри автомобільних ламп розжарювання зведено у табл. 1.2.
Таблиця 1.2.
Електричні та світлотехнічні параметри автомобільних ламп розжарювання.
Позначення лампи
Потужність, Вт
Світловий потік, лм
Середня тривалість горіння, год
Тип цоколя
Вітчизнане
Міжнародне
А 12-45+40
R2
45/40*
740/450*
100/200*
P45t/41
A 24-55+40
R2
55/50
700/450
75/150
P45t/41
АКГ 12-55-2
H1
55
1550
150
P14.5s
АКГ 24-70-2
H1
70
1900
150
P14.5s
АКГ 12-55-1
H3
55
1450
150
P22s
АКГ 24-70-1
H3
70
1750
150
P22s
АКГ 12-60+55
H4
60/55
1650
100/200
P43t/38
АКГ 24-75+70
H4
75/70
1900/1200
100/200
P43t/38
А 12-21-3
P21W
25
529
100
BA12s/19
А 24-21-3
P21W
28
529
100
BA12s/19
А 12-21-5
P21/5W
25/6
506
100/1000
BAY15d
А 24-21-5
P21/5W
28
440/35
100/1000
BAY15d
А 12-4-1
T4W
4
35
200
BA9s/14
АМН 24-4
T4W
5
35
200
BA9s/14
А 12-3-1
W3W
3
22
200
W2.1(9.5d
А 12-5-2
W5W
5
50
200
W2.1(9.5d
А 24-5-2
W5W
7
50
200
W2.1(9.5d
А 12-5-1
C5W
10
45
200
SV8.5/8
А 24-5-1
C5W
10
45
200
SV8.5/8
* - двониткові лампи.
Звукові сигнали вживаються для попередження і створення безпеки руху автомобілів. Найбільш широко розповсюджені електричні вібраційні звукові сигнали порівняно невеликої потужності (40 – 60 Вт).
В приводах скло- і фароочисників, електроприводі блокування замків дверей, приводі піднімання скла дверей використовуються моторедуктори. Параметри моторедукторів зведено в табл. 1.3.
Таблиця 1.3.
Параметри моторедукторів.
Моторедуктор
Привід
Напруга, В
Струм, А
Момент на валу, Н(м
Частота обертання вала, хв-1
Маса, кг
16.3730
Склоочисник
24
2/3*
3.92
35/51
2.5
161.3730
Склоочисник
12
4/6
3.92
35/51
2.5
171.3730
Склоочисник
12
3.5/5
3.92
35/55
2.0
46.3730
Склоочисник
12
4.5/7.5
2.35
35/53
2.5
471.3730
Склоочисник
12
2.0
0.49
50
1.1
52.3730
Склоочисник
24
2.5/3.5
2.94
35/51
2.8
84.3730
Склоочисник
12
4/4.7
5
45/65
1.5
85.3730
Склоочисник
12
3
1
60
1.3
22.3730
Фароочисник
12
1.5
0.49
50
0.65
30.3730
Фароочисник
12
1.5
0.49
50
0.65
7902.3730
Піднімання антени
12
4
-
4000
0.5
87.3730
Блокування замків
12
5
25**
-
0.2
* - дробом вказані параметри двошвидкісних моторедукторів;
** - зусилля втягування рейки.
В приводах обмивачів скла, системи обігріву використовуються мотопомпи. Мотопомпа складається з електродвигуна зі збудженням від постійних магнітів і помпи. Режим роботи мотопомпи – короткочасний або повторно-короткочасний. Параметри мотопомп зведено в табл. 1.4.
Таблиця 1.4.
Параметри мотопомп.
Тип мотопомпи
Призначення
Напруга, В
Споживаний струм, А
(не більше)
Перепад тиску, МПа
Застосування
2002.3730
Струменева фароочистка
12
40
0.3
ГАЗ-3102 з двигуном ЗМЗ-402
6902.3730
Струменева фароочистка
12
20
0.38
ГАЗ-3102 з двигуном ЗМЗ-406
274.3730
Обмивач скла
12
3
0.16
ВАЗ, ГАЗ-3102
99.3730
Обмивач скла
12
3
0.11
БАЗ-3778
351.3730
Обігрів салону
12
3.7
0.015
ГАЗ-33023, -2705, -3221 і ін.
75.3730
Електробензопомпа
12
6.5
3.9
РАФ-22038
В табл. 1.5 зведено параметри електродвигунів, котрі використовуються в допоміжному електрообладнанні автомобіля.
Таблиця 1.5.
Основні дані електродвигунів зі збудженням від постійних магнітів.
Електродвигун
Привід
Напруга, В
Корисна потужність, Вт
Частота обертання вала, хв-1
Маса, кг
МЭ268
Омивач
12
10
9000
0.14
МЭ268В
Омивач
24
10
9000
0.15
45.3730
Обігрівач
12
90
4100
1.0
МЭ11.81.3730
Обігрівач
12
6
3000
0.5
МЭ237
Обігрівач
24
25
3000
0.9
МЭ236
Обігрівач
12
25
3000
1
МЭ255
Обігрівач
12
20
3000
0.8
19.3730
Обігрівач
12
40
3000
1.3
МЭ250
Обігрівач
24
40
3000
1.3
51.3730
Обігрівач
12
90
3000
1.3
49.3730
Обігрівач
12
27
4500
0.68
491.3730
Обігрівач
12
50
5000
0.68
492.3730
Обігрівач
24
27
4500
0.68
493.3730
Обігрівач
24
50
5000
0.68
74.3730
Обігрівач
12
11
5500
0.5
9702.3730
Обігрівач
24
90
3000
1.6
9742.3730
Обігрівач
12
90
3000
1.6
МЭ237Б
Склоочисник
12
12
2000
0.9
МЭ237Е
Склоочисник
24
12
2000
0.9
МЭ251
Вентилятор
24
5
2500
0.5
МЭ272, 68.3730
Вентилятор
12
110
2600
2.5
70.3730
Вентилятор
12
110
2600
1.8
73.3730
Вентилятор
24
5
2500
0.5
62.3730
Вентилятор
24
5
2500
0.5
81.3730
Вентилятор
12
6
3000
0.5
1.4. Розрахунок струмового навантаження генератора.
Генераторна установка складається з електрогенератора і регулятора напруги. Вони, разом з акумуляторною батареєю, елементами контролю працездатності і захисту від можливих аварійних режимів створюють систему електропостачання автомобіля.
Генераторна установка живить електроспоживачі, ввімкнені в бортову мережу автомобіля, і підзаряджає акумуляторну батарею, якщо працює двигун.
Напруга в бортовій мережі автомобіля повинна бути стабільною в широкому діапазоні змін швидкості обертання колінчастого вала двигуна і навантаження. Стабільність напруги забезпечується роботою регулятора напруги і є обов(язковою умовою роботи акумуляторної батареї і споживачів.
Генераторні установки розраховані на номінальні напруги 14 і 28 В. Напруга 28 В характерна для автомобілів з дизелем.
Генераторні установки виготовляються за однопровідною схемою, в якій з корпусом з(єднано негативний полюс системи (“мінус” мережі).
Генераторна установка живить бортову мережу постійним струмом. Сам електрогенератор формує на виході змінну напругу, тому для її випрямлення генератор комплектується вихідним напівпровідниковим випростувачем. Такі генератори називаються вентильними.
Розрахункове значення струму, що споживається електрообладнанням автомобіля визначається за формулою
, (1.1)
де n – кількість споживачів (задано у варіанті); kti – коефіцієнт завантаженості і-го споживача, який визначається співвідношенням часу його роботи і часу, коли споживач не працює (для споживачів, які працюють постійно під час руху автомобіля, наприклад, електробензопомпи чи системи запалювання, kt = 1); Іі – струм, який споживається працюючим і-тим споживачем. Значення коефіцієнта завантаженості для різних споживачів зведено у табл. 1.6. Розрахунковий струм визначається з умови руху зимою вночі.
Таблиця 1.6.
Значення коефіцієнта Кt для різних споживачів.
Спожи-вач
Вентилятор опалення
Обігрів скла
Склоочисник
Електоохо-лодження
двигуна
Сигнал гальму-вання
Сигнал повороту
Проти-туманні фари
Кt
0.5
1.0
0.25
0.1
0.5
0.1
0.5
Продовження табл. 1.6.
Спожи-вач
Освітлення салону, приладів
Фари
Сигнал заднього ходу
Звуковий сигнал
Піднімання скла дверей
Підні-мання антени
Обмивач скла
Кt
1.0
1.0
0.1
0.1
0.2
0.1
0.05
Продовження табл.1.6.
Спожи-вач
Обігрів салону
Фаро-очисник
Електро-бензо-помпа
Система запалю-вання
Радіоприймач
Кt
1.0
0.15
1.0
1.0
1.0
1.5. Вибір генератора та схеми генераторної установки
Номінальний струм генератора можна вибрати за розрахунковим значенням струму, користуючись табл. 1.7 (рекомендації фірми Bosh).
Таблиця 1.7.
Вибір генератора за струмом споживання.
Ір, А, для 14 В
Менше 18
18 ( 25
25 ( 32
32 ( 39
39 ( 48
48 ( 57
57 ( 68
Ном. струм генератора Іdн, А
28
35
45
55
65
75
90
За визначеним номінальним струмом генератора з табл. 1.8 вибирають його тип. В таблиці позначено: Рн – номінальна потужність генератора; Uн – номінальна напруга генератора; Іdн – номінальний струм генератора; n0 – початкова частота обертання ротора без навантаження; npm – максимальна частота обертання ротора.
Генератор перетворює механічну енергію, яку він отримує від двигуна внутрішнього згорання через ремінну передачу, в електричну енергію на основі явища електромагнітної індукції. Суть цього явища полягає в тому, що зі зміною магнітного потоку, який пронизує котушку, намотану мідним проводом, на виводах котушки виникне напруга, значення якої рівне добутку кількості витків котушки на швидкість зміни магнітного потоку в часі (похідну магнітного потоку за часом). Сукупність таких котушок визначає в генераторі обмотку статора, яка є нерухомою.
Таблиця 1.8.
Основні дані генераторів.
Генератор
Автомобілі і автобуси
Рн, Вт
Uн, В
Idн, А
n0, хв-1,
не більше
npm, хв-1,
не більше
UdP, В
IdP, A
Маса, кг
ГГ221А
ВАЗ-2101,(21011,(2103,(2106
600
14
42
1150
2500
14
30
4.2
Г222
ВАЗ-2105, (2107, ЗАЗ-1102
700
14
50
1250
2400
13
35
4.3
37.3701
ВАЗ-2108, (2109,(21213,АЗЛК-214201-10
770
14
55
1100
2000
13
35
4.4
16.3701
ГАЗ-24-10, (31029, (33021
900
14
65
1100
2500
14
45
5.6
29.3701
«Москвич-2140», ИЖ-2125, (2175
700
14
50
1250
2250
13
32
5.0
32.3701
ЗИЛ-431410
840
14
60
1050
2200
14
40
5.0
38.3701
ЗИЛ-4331, (133ГЯ
1260
14
90
900
1800
14
60
8.7
58.3701
«Москвич-21412», ИЖ-2125, (2715
730
14
52
1400
2400
13
32
4.8
25.3771
ГАЗ-3110
1120
14
80
1100
2200
13
53
5.4
2022.3771
ЗИЛ-53014
1260
14
90
1100
2400
14
60
6.0
16.3771
УАЗ
800
14
57
1000
2050
13
40
3.4
19.3771
ГАЗ-31029, (3302, -3110
940
14
67
800
2200
14
45
5.8
26.3771
ВАЗ-2104, (2105, (2108, (2109
770
14
55
1100
2200
14
37
3.8
851.3701
ЗИЛ-53012
1150
14
82
1200
3000
14
55
5.2
94.3701
ГАЗ-3302, ВАЗ-2110
1000
14
70
900
1800
14
40
4.5
955.3701
ВАЗ-2108, (2109
900
14
65
1050
2800
13
50
6.0
Г273В
КамАЗ-5320, МАЗ-5335
780
28
28
1050
2200
28
20
5.4
65.3701
ЛАЗ-42021, ЛиАЗ-5256
2500
28
90
1250
2400
26
60
9.0
9002.3701
ЗИЛ-4334
2240
28
80
1350
2600
18
53
8.7
Можливі два варіанти зміни магнітного потоку: за величиною і за напрямком, що має місце у щітковій конструкції вентильного генератора, або лише за величиною у індукторному безщітковому генераторі. Для утворення магнітного потоку через обмотку збудження генеретора, розміщену в роторі, пропускають постійний струм.
Основні вузли генератора складаються зі стальних ділянок, оскільки сталь є добрим провідником магнітного потоку, і обмоток, виконаних, як правило, з мідного дроту.
Обмотка статора з його магнітопроводом формує статор генератора – головну нерухому частину, а обмотка збудження з полюсною системою і деякими іншими деталями (валом, контактними кільцями) – ротор, що є головною обертальною частиною.
Живлення обмотки збудження здійснюється постійним струмом від акумуляторної батареї або від самого генератора. В останньому випадку генератор працює з самозбудженням, а його початкова напруга формується завдяки залишковому магнітному потокові, який створюється стальними частинами ротора, навіть у випадку відсутності струму в обмотці збудження. Ця напруга викликає струм в обмотці збудження, який підсилює магнітний потік і призводить до лавинного процесу самозбудження генератора. Однак самозбудження генератора відбувається на високих швидкостях обертання. Тому в схему генераторної установки з самозбудженням генератора, у якій обмотка збудження не з(єднана безпосередньо з акумуляторною батареєю, таке з(єднання вводять через контрольну лампу потужністю 2-3 Вт. Невеликий струм, що надходить через цю лампу в обмотку збудження, забезпечує збудження генератора на низьких швидкостях обертання.
У випадку обертання ротора генератора, навпроти котушок обмотки статора встановлюється то додатній, то від(ємний полюс ротора. Це означає, що напрям магнітного потоку, що пронизує цю котушку, змінюється, що і викликає індукування в ній змінної напруги. Частота цієї напруги f залежить від частоти обертання ротора n і кількості пар полюсів р генератора:
.
У більшості автомобільних генераторів є шість пар полюсів. Тому частота змінного струму в обмотці статора є меншою від частоти обертання ротора в 10 разів.
Обмотка статора генератора є трифазною, а напруги кожної фази зміщені на 120 ел. гр., як показано на рис. 1. Фази можуть бути з(єднані або в "трикутник", або в "зірку". У випадку з(єднання в "трикутник" фазні струми є в раз меншими від лінійних, в той час як у випадку з(єднання обмоток в "зірку" ці струми є рівні. Це означає, що для цієї ж величини струму навантаження генератора, струми обмоток статора є меншими, якщо обмотка з(єднана в "трикутник". Тому таке з(єданння часто використовують в генераторах великої потужності. Однак лінійні напруги для з(єднання "зіркою" є в раз більшими за фазні, в той час як для з(єднання "трикутником" вони рівні і для отримання однакових напруг для тієї ж швидкості обертання з(єднання "трикутником" вимагає більшої кількості витків обмотки статора.
В схемі генераторної установки, показаної на рис. 1.1, випростувач зібраний за трифазною мостовою схемою і складається з шести діодів, з яких VD1, VD3, VD5 з(єднані з виводом "+" генератора, а VD2, VD4, VD6 – з виводом "–" ("масою"). На рисунку позначено: 1, 2, 3 – фази обмотки статора, 4 – діоди силового випростувача , 5 – акумуляторна батарея, 6 – навантаження, 7 – діоди випростувача обмотки збудження, 8 – обмотка збудження, 9 – регулятор напруги.
Під(єднання обмотки збудження через власний випростувач на діодах VD9 – VD11 перешкоджає протіканню через неї струму розрядження акумуляторної батареї, у випадку якщо двигун не працює. Струм в обмотці збудження значно менший від струму навантаження генератора. Тому для діодів VD9 – VD11 використовуються малогабаритні діоди, розраховані на струм не більший ніж 2 А.
Додаткове плече силового випростувача на діодах VD7, VD8 (показане пунктиром) використовується для підвищення потужності генераторної установки. Воно вступає в роботу лише тоді, коли фазні напруги генератора відрізняються від синусоїди, що має місце в реальних генераторах. В цьому випадку, введення додаткового плеча дає змогу використати потужність третьої гармоніки, яка як відомо є відсутня в складі лінійної напруги, але присутня у фазній. Щоб споживачі могли використовувати цю потужність, діоди VD7, VD8 під(єднуються до нульової точки обмотки статора і випрямлюють лише напругу третьої гармоніки.
Рис. 1.1. Схема генераторної установки: Uф, Uл, Ud – фазна, лінійна і випрямлена напруги.
Як видно на рис. 1.1, випрямлена напруга генератора має пульсуючий характер, а використання додаткового плеча на діодах VD7, VD8 збільшує глибину пульсацій. Однак, наявність акумуляторної батареї, що є свого роду фільтром, згладжує напругу в бортовій мережі автомобіля. В цьому випадку, струм в самій акумуляторній батареї є пульсуючим.
Різновиди схем генераторних установок, що використовуються сьогодні, показані на рис. 1.2 – рис. 1.9. Ни цих рисунках позначено: 1 – генератор, 2 – обмотка збудження, 3 – обмотка статора, 4 – випростувач, 5 – вмикач, 6 – реле контрольної лампи, 7 – регулятор напруги, 8 – контрольна лампа, 9 – завадопоглинаючий конденсатор, 10 – трансформаторно-випрямний блок, 11 – акумуляторна батарея, 12 – стабілітрон захисту від стрибків напруги, 13 – резистор.
Рис. 1.2.
Рис. 1.3.
Рис. 1.4.
Генераторні установки можуть мати такі позначення виводів: «плюс» силового випростувача: «+», В, 30, В+, ВАТ; «маса»: «(», D ( , 31, В (, М, Е, GRD; вивід обмотки збудження: Ш, 67, DF, F, ЕХС, Е, FLD; вивід для з'єднання з лампою контролю справності (як правило «плюс» додаткового випростувача, там, де він є): D, D+, 61, L, WL, IND; вивід фази: ~, W, R, STA, вивід нульової точки обмотки статора: 0, Мр; вивід регулятора напруги для під(єднання його в бортову мережу, як правило, до «+» акумуляторної батареї: Б, 15, S; вивід регулятора напруги для живлення його від вмикача запалювання: IG; вивід регулятора напруги для з'єднання його з бортовим комп'ютером: FR, F.
Розрізняють два типи невзаємозамінних регуляторів напруги. В одному типі (рис. 1.2) вихідний комутуючий елемент регулятора напруги з'єднує вивід обмотки збудження генератора з «+» бортової мережі, а в іншому типі (рис. 1.3, 1.4) ( з «(» бортмережі. Транзисторні регулятори напруги другого типу є більш розповсюдженими.
Щоб на стоянці акумуляторна батарея не розряджалася, коло обмотки збудження генератора (у схемах рис. 1.2, 1.3) заживляється через вмикач запалювання 5. Однак, у цьому випадку, контакти вмикача комутують струм до 5А, що негативно впливає на їх термін служби. Розвантажити контакти вмикача можна, використовуючи проміжне реле, але кращим є варіант, коли через вмикач запалювання заживляється лише коло керування регулятора напруги (рис. 1.4), яке споживає струм в долі ампера. Переривання струму в колі керування переводить електронне реле регулятора у вимкнений стан, що не дозволяє струму протікати через обмотку збудження. Однак застосування вмикача запалювання в колі генераторної установки знижує її надійність і ускладнює монтаж на автомобілі. Крім цього, у схемах на рис. 1.2 – рис. 1.4 спадки напруги на вмикачі запалювання та інших комутуючих чи захисних елементах, ввімкнених у коло регулятора (штекерні з'єднання, запобіжники), впливають на рівень напруги, який підтримується регулятором, і частоту перемикання його вихідного транзистора, що може супроводжуватися миготінням ламп освітлювальної і світлосигнальної апаратури, коливанням стрілок вольтметра й амперметра.
Тому більш перспективною є схема на рис. 1.5. У цій схемі обмотка збудження має свій додатковий випростувач, що складається з трьох діодів. До виводу «Д» цього випростувача під(єднується обмотка збудження генератора. Схема допускає деяке розрядження акумуляторної батареї малими струмами в колі регулятора напруги, і у випадку тривалої стоянки рекомендується знімати наконечник проводу з клеми «+» акумуляторної батареї.
Рис. 1.5.
У схему на рис. 1.5 введено підзбудження генератора від акумуляторної батареї через контрольну лампу 8. Невеликий струм, що надходить в обмотку збудження через цю лампу від акумуляторної батареї, достатній для збудження генератора й у той же час не може істотно впливати на розрядження акумуляторної батареї. Як правило, паралельно контрольній лампі вмикають резистор 13, щоб навіть у випадку перегоряння контрольної лампи генератор міг збудитися. Контрольна лампа в схемі на рис. 5 є одночасно й елементом контролю працездатності генераторної установки.
У схемі застосовано стабілітрон 12, котрий гасить сплески напруги, небезпечні для електронної апаратури.
З метою контролю працездатності в схемі рис. 1.2 введені реле з нормально замкнутими контактами, через які живиться контрольна лампа 8. Ця лампа загоряється після вмикання замка запалювання і гасне після пуску двигуна, тому що під дією напруги від генератора реле, обмотка якого під(єднана до нульової точки обмотки статора, розриває свої нормально замкнені контакти і від(єднує контрольну лампу 8 від кола живлення.
Якщо лампа 8 горить під час роботи двигуна, значить генераторна установка несправна. У деяких випадках обмотка реле контрольної лампи 6 під(єднується до виводів фази генератора.
Схема рис. 1.6 характерна для генераторних установок з номінальною напругою 28 В. У цій схемі обмотка збудження ввімкнена на нульову точку обмотки статора генератора, тобто живиться напругою, удвічі меншою, ніж напруга генератора.
Рис. 1.6.
В цьому випадку приблизно вдвічі зменшуються і величини імпульсів напруги, що виникають під час роботи генераторної установки, що сприятливо позначається на надійності роботи напівпровідникових елементів регулятора напруги. Резистор 13 виконує роль контрольної лампи в схемі рис. 5, тобто забезпечує надійне збудження генератора.
На автомобілях з дизельними двигунами може застосовуватися генераторна установка на два рівні напруги 14/28 В. Другий рівень 28 В використовується для зарядки акумуляторної батареї, що працює при пуску ДВЗ. Для одержання другого рівня використовується електронний подвоювач напруги або трансформаторно-випрямний блок (ТВБ), як це показано на рис. 1.7. У системі на два рівні напруги регулятор стабілізує тільки перший рівень напруги 14 В. Другий рівень отримують шляхом трансформації і подальшого випрямлення ТВБ змінної напруги генератора. Коефіцієнт трансформації трансформатора ТВБ близький до одиниці.
Рис. 1.7.
В деяких генераторних установках закордонного і вітчизняного виробництва регулятор напруги підтримує напругу не на силовому виводі генератора "+", а на виводі його додаткового випростувача, як показано на схемі рис. 1.8. Схема є модифікацією схеми рис. 1.5, з усуненням її недоліку – розрядення акумуляторної батареї регулятора напруги при тривалій стоянці. Таке виконання схеми генераторної установки можливе тому, що різниця напруг на клемах «+» і Д невелика. На цій же схемі (рис. 1.8) показане додаткове плече випростувача, виконане на стабілітронах, котрі у нормальному режимі працюють, як звичайні випрямні діоди, а в аварійних запобігають небезпечним сплескам напруги. Резистор R, як було показано вище, розширює діагностичні можливості схеми. Цей резистор взагалі характерний для генераторних установок фірми Bosh.
Рис. 1.8.
На рис. 1.9 показано схему генераторної установки без додаткового випростувача, але з підведенням до регулятора напруги виводу фази, застосування якої розширюється, особливо японськими і американськими фірмами. В цьому випадку схема генераторної установки спрощується, але ускладнюється схема регулятора напруги, тому що на нього переносяться функції запобігання розрядження акумуляторної батареї на коло збудження генератора при непрацюючому двигуні автомобіля і керування лампою контролю працездатності генераторної установки. На вхід регулятора може подаватися напруга генератора або акумуляторної батареї (пунктир на рис. 1.9), а іноді й обидві ці напруги відразу.
Рис. 1.9.
Стабілітрон 12, що захищає від сплесків напруги додаткове плече випростувача, а також виконання випростувача на стабілітронах можуть бути використані в кожній із наведених схем.
Деякі фірми застосовують вмикання контрольної лампи через діод, а в схемах рис. 1.5 і рис. 1.8 лампу вмикають через контактне реле. У цьому випадку обмотка реле вмикається на місце контрольної лампи. Якщо генераторна установка працює в комплексі з давачем температури електроліту, вона має додаткові виводи для його під(єднання.
Діоди випростувача в генераторах великих потужностей можуть вмикатися паралельно. Для захисту кіл генераторної установки застосовують запобіжники, як правило в колах контрольної лампи, з'єднаннях регулятора з акумуляторною батареєю, у колі живлення акумуляторної батареї.
У табл. 1.9 подано параметри випростовувальних блоків генераторів.
Таблиця 1.9.
Параметри випростовувальних блоків генераторів.
Тип блока
Тип генератора
Номінальна напруга, В
Максимальний
випрямлений
струм, А
Зворотний струм при напрузі 150 В, мА
Кількість діодів
БПВ 6-50-02
Г221А, Г222
14
50
3
6
БПВ 8-100
Г286, 289
14 і 28
100
10
12
БПВ 7-100-02
3812.3701, Г287
14 і 28
100
10
12
БПВ 11-60
37.3701
14
60
5
9
БПВ 46-65-02
32.3701
14
65
5
6
БПВ 4-60-02
29.3701
14
60
5
6
БПВ 45-65-02
58.3701
14
65
5
6
БПВ62-100-Т2
955.3701
14
65
5
15
БПВ 56-65
Г221А, Г222
14
65
5
6
БПВ 35-65-02
16.3701
14
65
5
6
БПВ 76-80-02
94.3701
14
80
5
11
1.6. Регулятори напруги
Основні тенденції розвитку конструкцій і схем регуляторів напруги обумовлюються прагненням мінітюаризувати регулятор, збільшити число виконуваних ним функцій (наприклад, поряд зі стабілізацією напруги повідомляти про працездатність генераторної установки, запобігати розрядженню акумуляторної батареї на непрацюючому двигуні), а також підвищити якість вихідної напруги.
Вібраційні реле-регулятори і контактно-транзисторні регулятори сьогодні цілком замінені електронними транзисторними регуляторами напруги. З розвитком електроніки визначилися істотні зміни в схемному і конструктивному виконанні електронних регуляторів. Тепер їх можна розділити на дві групи: * регулятори традиційного схемного виконання з частотою перемикання, що змінюється зі зміною режиму роботи генератора, і * регулятори зі стабілізованою частотою переключення, що працюють за принципом широтно-імпульсної модуляції (ШІМ). Конструктивно регулятори традиційного схемного виконання виконуються або на начіпних елементах, розташованих на друкованій платі, або у вигляді гібридних схем. Регулятори з ШІМ можуть бути гібридного виконання або цілком виконаними на монокристалі кремнію. Число транзисторів у традиційних схемах невелике, як правило значно менше десяти, а у регуляторах з ШІМ це число становить кілька десятків. Останнє стало можливо з розвитком електроніки, тому що в мікросхемах, виконаних на монокристалі кремнію, вартість схеми мало залежить від числа транзисторів. Застосування ж ШІМ дозволяє підвищити якість стабілізації напруги і запобігти зовнішнім впливам на регулятор.
Сучасні регулятори виконуються в основному вбудованими в генератор. Проте, вітчизняна промисловість випускає цілу серію малогабаритних регуляторів напруги для розміщення поза генератором. Ці регулятори виконуються в ідентичних корпусах, за практично однаковою схемою, на уніфікованій кріпильній панелі з набором отворів, що дозволяють установлювати регулятори на різні моделі автомобілів. Регулятори призначені для заміни реле-регуляторів, контактно-транзисторних регуляторів і застарілих транзисторних регуляторів, крім регулятора 13.3702-01 автомобілів «Волга» ГАЗ-31029 і «Газель» ГАЗ-33021, схема якого показана на рис. 1.10.
Рис. 1.10. Схема регулятора напруги 13.3702-01.
Вимірювальним елементом цього регулятора є дільник напруги на резисторах R1, R3, R4, причому резистор R1 підбирається в процесі налагодження. Елементом порівняння є стабілітрон VD1, котрий ввімкнено в емітерне коло транзистора VТ1, що збільшує величину струму через стабілітрон і, отже, точність стабілізації напруги.
Частина схеми на транзисторах VТ1...VT4 є регулювальним органом. Транзистори VТ3, VТ4 – ввімкнені за схемою складеного транзистора (схема Дарлінгтона). Схема працює так: після відкривання транзистора VТ1 відкриється і транзистор VТ2, тому що його базовий струм протікає через перехід емітер – колектор VТ1. В той же час складений транзистор VТЗ, VТ4, буде закритим оскільки його перехід емітер-база зашунтований переходом емітер-коллектор транзистора VТ2. Якщо транзистор VТ1 закриється, що матиме місце для напруги, нижчої від напруги налаштування регулятора (струм через стабілітрон VD1 не протікає), то закриється і транзистор VТ2 і відкриється складений транзистор VT3, VТ4.
У схемі регулятора є резистор жорсткого зворотного зв'язку R2. Перехід складеного транзистора УТЗ, \/Т4 у відкритий стан підключає резистор R2 паралельно резистору R4 вхідного дільника напруги, що призводить до стрибкоподібного підвищення напруги на стабілітроні VD1, прискореному відкриванню транзисторів VТ1, VТ2 і запиранню транзисторів VТ3, VТ4. Запирання цих транзисторів від(єднує резистор R2 від резистора R4, що сприяє стрибкоподібному зменшенню напруги на стабілітроні VD1 і його прискореному закриванню. Таким чином, резистор R2 підвищує частоту перемикання регулятора напруги.
Конденсатор С1 фільтрує коливання вхідної напруги.
Транзистор VТ5 виконує в схемі дві функції. В нормальному режимі роботи він забезпечує форсований перехід транзисторів VТ2 - VТ4 регулятора з закритого стану у відкритий і назад, чим зменшує втрати в них при перемиканні, тобто разом з конденсатором С2 і резистором R12 реалізує гнучкий зворотний зв'язок у регуляторі.
Закривання складеного транзистора VТ3, VТ4 викликає різке зниження потенціалу його колектора. Тоді по колу: перехід емітер-база транзистора VТ5, резистор R12, конденсатор C2 починає протікати струм, який призводить до відкривання транзистора VТ5 і забезпечує, в результаті, форсоване відкривання транзистора VТ2 і прискорення закривання складеного транзистора VТ3, VТ4. Під час відкривання транзистора VТ3, VТ4 транзистор VТ5 закриється і конденсатор С2, розряджаючись, форсуватиме запирання VТ2 і скорочуватиме час відкривання складеного транзистора VТЗ, VТ4.
В аварійному режимі схема на транзисторі VТ5 захищає вихідний транзистор регулятора VТ3, VТ4 від перевантаження. Замикання в колі обмотки збудження генератора викликає зміну потенціалу колектора транзистора VТ4. Зарядний струм конденсатора С2 відкриє VТ5 і, отже, транзистор VТ2. В цьому випадку транзистор VТ3, VТ4 закриється.
Після заряду конденсатора струм у його колі пропадає, VТ5 закривається, закривається VТ2, відкривається VТ3, VТ4. Процес повторюється, а вихідний транзистор переходить в автоколивальний режим. В цьому випадку середнє значення струму через транзистор невелике і не може вивести його з ладу. Діод VD4 захищає регулятор від імпульсів напруги зворотної полярності. Інші елементи схеми забезпечують потрібний режим роботи напівпровідникових елементів схеми.
Регулятор напруги 131.3702 автомобілів ГАЗ-3307 має дубльований вивід Ш і додатковий вивід «+» для створення другого рівня регульованої напруги, регулятор 121.3702 у малогабаритному виконанні має аналогічну схему, змінену, однак, так, що він може працювати з генератором за схемою рис. 1.2, обмотка збудження якого з'єднана з «масою». Ідентичне схемне виконання мають: регулятор 201.3702 (заміняє застарілі регулятори РР350, РР350А), 2012.3702 (заміняє РР350Б), 22.3702 (заміняє РР362) і 221.3702 (заміняє РР362А).
Регулятор напруги 4202.3702 автомобіля ЗИЛ-5301 «Бичок» (рис. 1.11) обладнано автоматичною системою корекції напруги в залежності від температури електроліту акумуляторної батареї. Терморезистор, поміщений в електроліт, вмикається паралельно одному з плечей вхідного дільника напруги. Зміна опору терморезистора внаслідок зміни температури охолоджувальної рідини і перебудовує регулятор.
Рис. 1.11. Схема регулятора напруги 4202.3702.
Інтегральні регулятори напруги вбудовуються в генератор, вони нерозбірні і ремонту не підлягають. На рис. 1.12 представлені схеми регуляторів Я112А1, Я112В1 і Я120М1. Вони виконані за гібридною технологією на керамічній підкладці з нанесенням на неї товстоплівкових резисторів, розпаюванням переходів вихідного транзистора, гасильного діода і установкою мікросхеми, що складається зі стабілітрона і вхідного транзистора. Схеми регуляторів досить прості.
а) б) в)
Рис. 1.12. Схеми регуляторів напруги: Я112А1 (а), Я112В1 (б) і Я120М1 (в).
Базовим є регулятор напруги Я112А1. Регулятор Я112В1 відрізняється тим, що для роботи в схемі рис. 1.4, у ньому додано вихід "Б", до якого напруга підводиться через вимикач запалювання. Якщо двигун не працює на виході "Б" немає напруги, струм у базовому колі транзистора VТ2 не протікає, він закритий і не пропускає струм від акумуляторної батареї на обмотку збудження. Регулятор Я120М1 також має додатковий вивід "Д", оскільки він працює в схемі рис. 1.6, а також вивід Р для підключення перемикача посезонного регулювання.
Схема регулятора напруги 17.3702, у який вбудовується щітковий вузол генератора 37.3701 автомобілів ВАЗ, показана на рис. 1.13, Регулятор призначений для роботи в схемі рис. 1.5, і також має додатковий вивід. Регулятор напруги 1702.3702 має схемний захист від коротких замикань в обмотці збудження генератора.
Рис. 1.13. Схема регулятора напруги 17.3702.
Прикладом регулятора напруги із ШІМ є регулятор Я212А11Е, який є а...
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора