Чтение онлайн

Материалы, которые по своим физическим свойствам, в том числе и по проводимости, занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками, называют полупроводниками.

Некоторые полупроводники обладают свойством образовывать на граничной поверхности между полупроводником и металлом запирающий слой, пропускающий ток только в одном направлении. В качестве полупроводников применяют кремний, селен, германий. В электротехнике применяют полупроводниковые приборы: диоды и транзисторы.

Сила тока – величина равная электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за 1 с. Силу тока измеряют в амперах (А), прибором который называется амперметр.

Напряжением называется часть ЭДС источника тока, затрачиваемая на преодоление сопротивления внешней цепи. Напряжение измеряют в вольтах (В), прибором, который называется вольтметр. Когда источник тока включают в цепь, то в цепи появляется напряжение, что и создает ток.

Всякий проводник создает сопротивление прохождению тока. Сопротивление измеряется омами (Ом).

Мощностью, называется работа электрического тока, выполненная за единицу времени. Мощность измеряется ваттами (Вт).

Потребители и источники тока могут быть соединены между собой параллельно и последовательно. При параллельном соединении образуется несколько путей тока, необходимо соединить между собой одноименные полюса – отрицательный с отрицательным, положительный с положительным.

Рис. Схема параллельного соединения потребителей тока.

Достоинства такого соединения состоит в том. что выход из строя одного потребителя не влияет на работу других. При таком соединении общее напряжение будет таким же, как у одного источника тока.

При последовательном соединении отрицательный полюс о дного источника соединяют с положительным полюсом другого. В результате общее напряжении будет равно сумме напряжений всех источников тока.

При напряжении одного источника тока 2 В для получения 12 В нужно соединить последовательно шесть аккумуляторов.

Несколько соединенных вместе аккумуляторов образуют батарею.

В системе электрооборудования автомобиля применяют полупроводниковые приборы – диоды и транзисторы.

Диод – это электрорадиоэлемент, который обладает свойством пропускать ток в одном направлении.

Рис. Полупроводниковые приборы а – диод, I – схема включения, II – условное изображение выпрямительного диода. III– изображение стабилитрона, IV– конструкция диода, 1 – примесь, 2 – база, 3 – переходный слой, 4 – основание, 5 – корпус, 6 – вывод, 7 – изолятор, 8 – кристалл, б – транзистор, I-конструкция, II – условное обозначение, 1 – корпус, 2 – кристалл, 3 – изоляционная втулка, 4 –выводы, 5 – держатель, К – коллектор, Б – база, Э – эмиттер.

Диод состоит из пластинки германия или кремния, в которую вплавлена капелька примеси 1 алюминия или индия(рис.)

На границе между ними образуется переходный слой, имеющий одностороннюю проводимость. Такие диоды используются в качестве выпрямителей переменного тока. Одни из таких выпрямителей изображен на( рис. а IV) Для обозначения диода на схеме используют специальный знак (рис 52, а, II). Для стабилизации напряжения, т.е. поддержания его в определенных пределах, применяют пробойные диоды, или стабилитроны (рис а, III).

На рисунке (рис. б) изображен полупроводниковый триод – транзистор. Транзистор состоит из трех слоев кристалла 2, полупроводниковой пластинки – базы (например, германия или кремния) и двух направленных капель, образующих две зоны проводимости. Электрод (капля) к которому подводится напряжение, называется эмиттером (Э), другой электрод с которого снимается напряжение называется коллектором (К). С помощью тока, подводимого к базе (Б) транзистора осуществляется управление проводимостью. Транзисторы применяют для усиления или прерывания тока. Схемное изображение транзистора показано на рис (52, б, I I). Стрелка на эмиттере показывает направление прямого тока в цепи эмиттера.

В электрооборудовании автомобилей используют интегральные микросхемы. Это такие сложные электорорадиоэлементы, в которых на небольшой площади размещают большое количество ЭРЭ (диодов, транзисторов, конденсаторов, резисторов и др), соединенных между собой проводниками на печатной плате. Одна микросхема может состоять из десятка различных составных электрорадиоэлементов.

Электрооборудование автомобилей представляет собой сложную систему соединенных между собой электроприборово сигнализации, зажигания, предохранителей, контрольно – измерительных приборов, соединительных проводов.

Рис. Принципиальная схема электооборудования автомобиля. 1 – стартер, 2 – аккумуляторная батарея, 3 – амперметр, 4– генератор, 5 – регулятор напряжения, 6 – свеча зажигания, 7 – распределитель, 8 – прерыватель, 9 – катушка зажигания, 10 – контрольно – измерительные приборы, 11 – фара, 12 – переключатель дальнего и ближнего света, 13 – центральный переключатель света, 14 – приборы о свещения, 15и 16 – звуковая и световая сигнализации, 17 – предохранитель.

Наиболее важными в этой схеме являются приборы энергоснабжения, зажигания, контрольно – измерительные приборы, сигнализация и освещение.

Для питания всех электроприборов автомобильного оборудования используется источник питания с напряжением 12 В (у автомобилей КамАЗ – 24В), при постоянном токе.

У автомобиля есть два источника питания – аккумулятор и генератор, к аккумулятору подключаются приборы электороборудования, потребляющие большой ток и имеющие кратковременный период действия (прикуриватель, стартер), а также приборы аварийной сигнализации – переносные лампы, звуковой сигнал. Остальные приборы подключают к генератору, если они работают длительное время и потребляют ток малой мощности.

В автомобилях применяют однопроводную систему – вторым проводом служит металлические части автомобиля. Потребители энергии подключены к источнику питания параллельно, поэтому включение или выключение одного из них происходит автономно и абсолютно безболезненно для других потребителей.

Ток идущий от аккумулятора проходит через амперметр 3 (кроме звукового сигнала и стартера). Ток необходимый для зарядки аккумуляторной батареи 2, от генератора 4 также направляется через амперметр.

Для соединения всех приборов электрооборудования применяют провода низкого напряжения марки ПГВА, в полихлорвиниловой изоляции и различные по площади поперечного сечения.

Для удобства монтажа и ремонтопригодности их соединяют в жгуты, применяют изоляцию различного цвета. На концах проводов предусмотрены наконечники под винтовой зажим или штекерное соединение. При замене приборов электрооборудования соединение электрических проводов необходимо выполнять в строгом соответствии с монтажной схемой электрооборудования данного автомобиля.

В качестве источников ток на автомобиле применяют аккумуляторную батарею и генератор. Аккумуляторная батарея питает потребители, когда двигатель не работает или работает на малых оборотах холостого хода, а генератор питает потребители и заряжает аккумуляторную батарею при работе двигателя на средних и больших оборотах.

Аккумуляторная батарея

Состоит из трех или нескольких одинаковых по устройству кислотных аккумуляторов, соединенных последовательно. В аккумуляторных батареях химическая энергия превращается в электрическую. Характерная особенность такого источника питания – способность вырабатывать ток и после разряда, если через батареи пропустить постоянный ток в обратном направлении в течении определенного времени.

Устройство батареи приведено на рисунке.

Рис. Аккумуляторная батарея. А – блок пластин, б– детали узла выключателя «массы», в – общий вид, 1 – отрицательно заряженная пластина, 2 – сепаратор, 3 – положительно заряженная пластина, 2 – сепаратор, 3 – положительно заряженная пластина, 4 – малый шток, 5 – провод, соединяющий выключатель «массы» с выводом12, б – большой шток, 7 – положительный вывод, 8 – бак, 9 – пробка наливного отверстии, 10 – крышка, 11 – перемычка, 12 – отрицательный вывод, 13 – предохранительная решетка, 14 – баретка, 15 – штырь, А – полублок отрицательных пластин, Б – полублок положительных пластин, В – выключатель «массы».

Эбонитовый или из кислотоупорной пластмассы бак 8 имеет отделения для аккумуляторов, составляющих батарею. В каждом отделении (банке) помещается один аккумулятор. Бак, изготовленный из кислотостойкой пластмассы или эбонита, имеет на дне ребра, на которые опираются пластины. В каждую банку помещен набор чередующихся положительно 3 и отрицательно заряженных свинцовых пластин в виде решеток, погруженных в раствор серной кислоты и дистиллированной воды определенной концентрации. Этот раствор называется электролитом. Электролит получают, растворяя серную кислоту в воде. В процессе эксплуатации автомобиля уровень электролита может понижаться из-за выкипания воды. Следовательно, восстанавливаем необходимый уровень, доливая дистиллированную воду. В 1 л электролита заряженного аккумулятора содержится 500 г чистой серной кислоты и 800 г воды. Важным параметром аккумуляторной батареи является плотность электролита. Нормальная плотность электролита у полностью заряженной батареи 1,28-1,29 г/см3, зимой плотность электролита из – за опасности замерзания повышают до 1,31 г/см3. плотность электролита зависит от степени заряженности батареи, а температура замерзания зависит от плотности электролита. Зависимость показана в таблице.

Плотность электролита измеряют специальным прибором называемым ареометром.

Рис. Проверка уровня и плотности электролита 1 – стеклянная трубка; 2 – резиновая груша; 3 – стеклян ный цилиндр; 4 – денсиметр; 5 – наконечник; А – ареометр; Б – шкала денсиметра

Если в аккумулятор налить электролит, то серная кислота вступает в химическую реакцию со свинцовыми пластинами и на поверхности пластин появляется слой сернокислого свинца.

Если через такой элемент пропустить постоянный ток, то электролит под действием тока разлагается, в результате сернокислый свинец положительной пластины превращается в перекись свинца, а на отрицательной пластине сернокислый свинец превращается в губчатый свинец серого цвета. Плотность электролита увеличивается, напряжение на клеммах аккумулятора тоже. Такой процесс называется зарядом.

При подключении к аккумулятору потребителей, ток пойдет в обратном направлении, что вызовет обратную химическую реакцию, на пластинах аккумулятора вновь будет образовываться сернокислый свинец. Плотность электролита уменьшается, напряжение на клеммах аккумулятора тоже. Такой процесс будет называться разрядом.

Отрицательных пластин в каждом аккумуляторе на одну больше, чем положительных, поэтому с обеих наружных сторон блока находятся отрицательные пластины. Толщина положительных пластин больше чем отрицательных. Над пластинами установлен предохранительный щиток.

Положительные пластины отделены от отрицательных пористыми прокладками (сепараторами), изготовленными из стеклянного войлока, микропористого эбонита (мипор) или микропористой пластмассы (мипласта). Сепараторы, изготовленные из минора или мипласта, с одной стороны имеют ребристую поверхность, которой сепаратор обращен к положительной пластине. На дне моноблока аккумуляторной батареи имеются ребра, на которые опираются отрицательные и положительные пластины своими выступами. Во избежание замыкания выступы положительных и отрицательных пластин опираются на разные блоки.

Положительные пластины соединены между собой свинцовыми баретками 14. К бареткам приварены свинцовые штыри 15, выведенные наружу через два крайних отверстия в крышке 10 аккумулятора. Сверху пластины закрыты перфорированным пластмассовым щитком13. через отверстие в крышке, закрываемое пробкой 9, аккумулятор заполняют электролитом. Образующиеся при заряде аккумулятора газы выходят в атмосферу через вентиляционное отверстие пробки. У некоторых аккумуляторов это отверстие выполнено в отдельном штуцере на крышке 10. Зазоры между крышками и стенками бака 8 уплотнены мастикой.

Аккумуляторы соединены в батарею последовательно посредством межэлементных соединений (перемычек) 11, приваренных к выводным штырям 15. Свободные от перемычек выводные штыри крайних аккумуляторов присоединяют к сети электрооборудования автомобиля.

Выключатель массы. При установке на автомобиль выводной штырь батареи со знаком "-" присоединяют к «массе» через выключатель, расположенный в кабине.

Для выключения «массы», нажимают рукой или ногой на большой шток 6. При этом подвижные и неподвижные контакты замыкаются и аккумуляторная батарея включается в электрическую цепь с потребителями. Отключают аккумуляторную батарею от цепи малым штоком 4.

Действие аккумуляторной батареи. На современных автомобилях применяют приборы рассчитанные на напряжение 12 или 24 В. Для того, чтобы получить такое напряжение необходимо соединить последовательно шесть аккумуляторных батарей свинцовыми перемычками. Напряжение на клеммах свинцовых аккумуляторов несмотря на их размер и количество пластин остается постоянным. В заряженном состоянии напряжение одного аккумулятора равно 2В, при разряде напряжение снижается. Нельзя допускать, чтобы напряжение аккумулятора было ниже 1,7В, в таком случае аккумулятор портится.

Емкость аккумулятора определяется количеством электричества, которое может дать заряженный аккумулятор при разряде до допустимого предела (1,7В). Измеряется емкость ампер – часами. Емкость батареи, состоящей из нескольких аккумуляторов, соединенных последовательно, равна емкости одного аккумулятора. Емкость зависит от размера пластин и их количества, от качества активной массы, силы разрядного тока, а также от плотности и температуры электролита.

Номинальная емкость стартерных аккумуляторов гарантируется при непрерывном разряде полностью заряженного аккумулятора током, численно равным 1/10 его емкости, при температуре 30 градусов С, и начальной плотности электролита 1,285 г/см3 для напряжение 1,7В. Так, аккумулятор емкостью 10 ампер – час способен при указанных температуре и начальной плотности электролита поддерживать в присоединенной к нему цепи топ 7А в течение 10 часов, по истечение которых разрядится до напряжения 1,7В.

Чем больше сила разрядного тока, тем меньше становиться емкость. Снижение температуры электролита на один градус Цельсия от температуры 30 градусов Цельсия снижает емкость примерно на 1%.

Типы и обозначения (маркировка) автомобильных аккумуляторных батарей. Принятая маркировка батарей включает: цифру 3 или цифру 6 вначале, обозначающую число аккумуляторов в батарее; буквы СТ, указывают на то, что батарея стартерная, а число после букв СТ, показывает емкость батареи в ампер – часах. Последние буквы обозначают материал бака (Э– эбонит(большинство старых аккумуляторов имели именно такие корпуса), Т – термопластичная пластмасса –, П – асфальтопековая пластмасса с кислотоупорными вставками), буквенное обозначение материала сепараторов (Р – с сепараторами из мипора (мипор), М – с сепараторами из мипласта (мипласт), С – стекловолокно, ДС и МС – древесина или мипласт, комбинированные со стекловолокном, Л – необслуживаемая; 3 – поставляется заряженной; Н – поставляется несухозаряженной.). После буквенных обозначений указывается соответствующий государственный стандарт.

На автомобилях ЗИЛ-130 устанавливают аккумуляторные батареи 6-СТ-90-ЭМС, на ГАЗ-53А – 6-СТ-75 и на КамАЗ – две 6-СТ-190-ТР.

Присоединение батарей к сети электрооборудования. Для определения на выводных клеммах проставляются знаки « + », « – ». Отрицательную клемму всегда делают тоньше положительной. Батареи соединяют положительным полюсом с изолированными проводами системы электрооборудования, а отрицательным – с массой. Такая полярность наиболее удобна, поскольку в автомобилях установлены радиоприемники, которые должны быть соединены с «землей» отрицательным полюсом.

Если на батарее нет опознавательных знаков и клеммы по толщине различить трудно, надо установить батарею на автомобиль и подключив клеммы, включить свет. Если стрелка амперметра при неработающем двигателе покажет разряд, то батарея включена правильно.

Гарантийный срок эксплуатации аккумуляторных батарей, колеблется от 18 до 24 месяцев, в зависимости от материала сепараторов, а также от условий эксплуатации. Современные аккумуляторные батареи выпускают чаще всего в необслуживаемом исполнении В т.е. все аккумуляторные батареи сухозаряженные, батареи поступают с завода – изготовителя в заряженном виде без электролита. Несмотря на это, они требуют к себе со стороны водителя определенного внимания.

Операции, необходимые для приведения аккумуляторной батареи в рабочее состояние.

– очистить поверхность батареи перед эксплуатацией от загрязнений дабы не дать возможности малым токам, использующим загрязненную поверхность для своего движения, разрядить ее. Очистить поверхность кальцинированной содой или 10% раствором нашатырного спирта, затем насухо вытереть сухой ветошью;

– надежно закрепить аккумуляторную батарею на автомобиле;

– освободить вентиляционные отверстия;

– залить электролит в каждый аккумулятор. Плотность электролита должна соответствовать заряженному аккумулятору, сезону и климатическому поясу; уровень электролита должен быть на 10 – 15 мм выше предохранительного щитка;

– по истечению 2 -3 часов долить электролит до уровня;

– подзарядить аккумулятор силой тока, равной 0,1 емкости в течение 5 часов, если недостаточно – снизить зарядный ток и продолжить заряд аккумулятора в течение 3 часов. Кипение электролита, постоянная плотность и напряжение в течение 3 часов, является признаком конца заряда;

– долить дистиллированную воду или электролит повышенной плотности (1,4), если плотность электролита к концу заряда не соответствует норме;

– проверить зарядку, плотность и уровень электролита, они должны находиться в установленных пределах;

– проверить надежность крепления наконечников (клемм) проводов и их чистоту;

– обратить внимание на состояние полюсных штырей батареи. Окисление этих элементов увеличивает сопротивление.

При электротехнических работах, длительном хранении автомобиля или на стоянке аккумуляторную батарею следует отключить от «массы» автомобиля, для чего устанавливают выключатель аккумуляторной батареи.

При работе с аккумуляторными батареями следует помнить, что при нарушении правил обращения с ними, они опасны для здоровья человека:

– содержат серную кислоту, которая может причинить ожоги, при попадании на открытые участки тела;

– выделяют взрывоопасный горючий газ;

– напряжение и емкость аккумуляторных батарей достаточны для того, чтобы нанести человеку поражение электрическим током в определенных условиях.

Автомобильный генератор