Как работают электрические системы?

Электрика автомобиля: краткое обучение для автолюбителя

Современный автомобиль не может работать без электричества. При помощи электрического тока происходит зажигание рабочей
смеси в бензиновых двигателях, пуск двигателя стартером, приводятся в действие световая и звуковая сигнализация, контрольно-измерительные
приборы, освещение и дополнительное оборудование. Кроме того, тенденции мирового автомобилестроения в последнее время направлены на все более
широкое применение электрической тяги в автомобилях (гибридные силовые установки, топливные элементы и электромобили).

Для получения электрической энергии на автомобиле устанавливают источники электрического тока- генератор и аккумуляторную батарею.
Аккумулятор используется для пуска двигателя и для питания электроприборов при неработающем двигателе. Генератор питает электрооборудование автомобиля при работающем двигателе, и, кроме того, подзаряжает аккумуляторную батарею. Генератор превращает механическую энергию от вращения коленвала в электрическую, а аккумулятор- химическую энергию в электрическую.

Генератор и аккумулятор относятся к источникам электрического тока, все остальные электроприборы автомобиля являются его потребителями. Источники и потребители электрического тока соединяются между собой с помощью проводников, в качестве которых, как правило, служит медный провод. Провод обязательно должен находиться в изоляции во избежание замыкания с другими проводниками и, как следствие, перегорания электроприборов.

Все материалы по электропроводности делятся на проводники и непроводники (изоляторы). Не вдаваясь в дебри физики, просто отметим, что в проводниках
находится большое количество свободных электронов, которые хаотично движутся. При приложении электрического напряжения к проводнику свободные электроны начинают двигаться в одном направлении, создавая электрический ток. В изоляторах же свободных электронов практически нет, поэтому и ток создавать нечем. К проводникам относится большинство металлов, уголь, водные растворы щелочей и кислот. К изоляторам- резина, пластмассы, стекло и т.п.

Если источник тока, провода и потребители соединить между собой в замкнутый контур, то мы получим электрическую цепь, по которой потечет электрический ток. Характерной особенностью электрической цепи на автомобиле является то, что одним из проводов служит масса (металлические части кузова автомобиля), а другим проводом служат изолированные провода. Поэтому такая электрическая цепь называется однопроводной.

Между полюсами (выводами) любого источника тока существует электрическое напряжение (обозначается U), измеряемое в вольтах. Сила электрического тока (обозначается I) измеряется в амперах. Всякий проводник и потребитель создает сопротивление электрическому току (обозначается R), которое измеряется в омах. Между этими тремя величинами существует зависимость, которую выражает знаменитый закон Ома: I = U / R. Работа электрического тока, выполненная за 1 секунду, называется мощностью. Мощность измеряется в ваттах и обозначается P. Мощность можно рассчитать по формуле P = U * I. Электрический ток, проходящий через проводник, нагревает его. Количество выделяемого при этом тепла зависит от силы тока, сопротивления и времени прохождения тока.

На автомобилях приборы электрооборудования питаются постоянным током. Постоянным называется ток, который движется в проводнике только
в одном направлении, в отличие от переменного тока, который движется в проводнике попеременно то в одном, то в другом направлении.
В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно считают, что постоянный ток в цепи движется
от положительного полюса к отрицательному. На автомобилях отрицательный полюс источника тока соединяют с массой (если, конечно, кузов металлический).

Потребители или источники тока могут быть соединены между собой последовательно или параллельно. При последовательном соединении отрицательный полюс одного источника тока соединяют с положительным полюсом другого. В результате такого соединения общее напряжение будет равно сумме напряжений всех источников тока. При параллельном соединении источников тока соединяют между собой одноименные полюса- положительные с положительными, отрицательные с отрицательными. При таком соединении общее напряжение будет таким же, как у одного источника тока, а сила тока увеличится во столько раз, сколько источников тока соединены между собой.

При последовательном соединении потребителей весь ток проходит через каждый потребитель. Если выйдет из строя один из потребителей, обесточивается вся цепь. При параллельном соединении ток, разветвляясь, поступает к каждому потребителю отдельно. В этом случае выход из строя любого потребителя не влияет на работоспособность остальных.

Магнетизм и электромагнетизм

Все знают, что такое магнит. Также все замечали, что магниты притягивают к себе стальные предметы не только при непосредственном соприкосновении, но
и на расстоянии, что свидетельствует о наличии вокруг них магнитного поля. Каждый магнит имеет два полюса, которые условно называют северным (N) и южным (S). При сближении одноименных полюсов двух магнитов они отталкиваются, а при сближении разноименных полюсов- притягиваются.

Магнитное поле, созданное вокруг магнитов, состоит из магнитных силовых линий, направленных от северного полюса к южному. С удалением от магнита величина магнитного поля уменьшается.

Если через проводник пропустить электрический ток, то вокруг него создается кольцевое магнитное поле без выраженных полюсов. Если же проводник свернуть в виде спирали, то при прохождении по нему тока магнитное поле образует на концах спирали полюса- северный и южный. Если в середину такой катушки поместить стальной сердечник, то образуется электромагнит, имеющий все свойства обычного магнита (очень наглядно это показано в мультфильме “Ивашка из дворца пионеров”, где главный герой с помощью электромагнита расправляется с Кащеем Бессмертным).

Магнитное поле электромагнита можно увеличивать или уменьшать, изменяя силу тока или количество витков катушки. С увеличением силы тока или количества витков электромагнита увеличивается его магнитное поле.

Если проводник с током поместить в магнитное поле магнита (электромагнита), то в результате взаимодействия магнитных полей проводника и магнита проводник будет выталкиваться, т.е. электрическая энергия будет превращаться в механическую. На этом явлении основана работа электродвигателей.

Для превращения механической энергии в электрическую используют явление электромагнитной индукции. Если замкнутый проводник вращать в магнитном поле, то в проводнике возникает электрический ток. Величина тока зависит от длины проводника, скорости пересечения,плотности магнитного поля и угла, под которым пересекаются магнитные силовые линии. На этом явлении основана работа генератора.

Вы, конечно же обратили внимание, что картинки практически одинаковы? Не удивляйтесь, это свидетельство обратимости электрических машин. Обратимость электрических машин — одинаковое устройство преобразователей электрической энергии в механическую и механической в электрическую. Таким образом, электрические машины взаимозаменяемы: любой электродвигатель может использоваться в качестве генератора и наоборот. Приоритетная функция электрической машины определяет её конструктивные особенности, вследствие которых обратимость становится неравномерной. Говоря по-русски, электрогенератор будет работать лучше, чем используемый в качестве генератора соответствующий по размерам электродвигатель, и наоборот.

Обозначения на электрических схемах

Обозначения на схемах электрооборудования автомобиля, как правило, интуитивно понятны. Но, для общего развития, не мешает знать и некоторые специфические условные обозначения.

ИТАК, запомните:

• Постоянный ток условно течет от плюса к минусу.
• Нельзя соединять напрямую минусовой и плюсовой провода, минуя потребителей, иначе произойдет короткое замыкание.
• Минусовой провод присоединяется к “массе” автомобиля.
• В электротехнике существуют только две неисправности: нет контакта, там где он должен быть, и есть контакт, там, где его не должно быть.

Как работают электрические системы?

08.10.2018

Общий принцип электрической схемы

Электрическая система автомобиля является замкнутой цепью с независимым источником питания (батареей 12 В). Автомобиль функционирует на некоторой части мощности аккумулятора, остальную электроэнергию поставляет генератор. Аккумулятор создает стартовый импульс – раскручивает коленвал, генератор. Генератор продуцирует искру и двигатель запускается. Вращающийся вал создает на генераторе переменный ток, который выпрямляется и питает всю систему, в том числе аккумулятор.

Ток течет по проводникам от батареи к питаемым компонентам, после чего возвращается к батарее через корпус машины. К корпусу подключается заземление – толстый и наиболее важный участок кабеля. Такой тип схемы называется системой возврата земли, любая ее часть, соединенная с кузовом автомобиля, называется заземленной.

Сила тока измеряется в амперах (А); некий аналог «давления» тока называют напряжением и измеряется в вольтах (В). По сути напряжение – некая численная характеристика, которой можно измерить («пощупать») напряженность электрического поля. Современные автомобили имеют 12-вольтовую батарею. Его мощность измеряется в амперах/ часах. Аккумулятор емкостью 56 ампер / час должен обеспечивать ток 1 ампер в течение 56 часов или 2 ампера в течение 28 часов.

Если напряжение батареи падает, протекающий ток уменьшается, и, в конечном итоге, становится недостаточным, для работы некоторых электрических компонентов. Пример: не заводится мотор, фары горят тускло и пр.

Ток, напряжение и сопротивление (Ампер, Вольт и Ом)

Степень, с которой проволока (проводник) сопротивляется потоку тока, называется сопротивлением и измеряется в омах. Тонкие провода проводят электричество легче, чем толстые, потому что в тонком проводнике требуется меньше электронов для прохождения.

Энергия электромагнитного поля при прохождении тока через проводник преобразуется в тепло. Это можно наблюдать в лампочке, которая греется при подключении. Обращали внимание на то, как нагреваются фары? Провода в электрической схеме вашего автомобиля тоже могут нагреваться, а, если что-то пошло не так – даже плавиться.

Замена проводки моторного отсека:

Полярность

Электричество течет от батареи только в одном направлении, а некоторые компоненты работают, если «плюс» подключен к «плюсу», а «минус» к «минусу». Это касается всех полупроводниковых и индукционных элементов – катушки, стартер, генератор, диоды, транзисторы и пр.

Принятие такого одностороннего потока называется полярностью . На большинстве автомобилей отрицательная клемма аккумулятора заземлена, а положительная (+) отправляется в электрическую схему.

Это называется отрицательной заземленной системой, и при покупке электрического аксессуара (магнитола, например) всегда следует проверять подходит ли он для системы вашего автомобиля. Установка радио с неправильной полярностью повредит устройство, но большинство автомобильных радиоприемников имеют внешний переключатель для установки полярности в соответствии с характеристиками автомобиля. Перед установкой выберете правильную настройку.

Короткие замыкания и предохранители

Если используется провод неправильного размера, или если провод поврежден (отсоединен), это может привести к случайному короткому замыканию, которое буквально «пробивает» сопротивление компонента. Ток в проводе может стать опасно высоким, расплавить провод или даже вызвать пожар.

Чтобы предотвратить это, в цепях имеются предохранители. Наиболее распространенным типом предохранителя является короткий тонкий провод, помещенный в жаростойкий кожух, чаще всего – стеклянный маленький стакан.

Размер провода предохранителя является самым тонким во всей электрической системе, его сечение позволяет выдерживать минимальные токи без перегрева. Толщина провода предохранителя позволяет выдерживать только такие скачки напряжения, которые выдержит любой компонент, в том числе полупроводниковый.

Внезапный всплеск большого тока приводит к расплавлению плавкого предохранителя или (если предохранителя нет) к «удару», нарушающему электрическую цепь.

Когда это произойдет, проверьте, имеется ли короткое замыкание или отсоединение, затем установите новый предохранитель с правильным номинальным током. Существует много предохранителей, каждый из которых защищает небольшую группу компонентов, так что один сгоревший предохранитель не отключает всю систему. Многие из них сгруппированы вместе в блоке предохранителей.

Схемы

Схема обычно включает в себя более одного компонента, например, лампочки в системах освещения. Важно понимать, как именно они соединены – параллельно или последовательно.

Например, лампа фары предназначена для обеспечения определенной степени сопротивления, так что она потребляет определенный ток, иначе она попросту не сможет нормально светиться.

Но в цепи есть как минимум две фары. Если бы они были соединены последовательно, электрический ток должен был пройти через одну фару, чтобы добраться до другой. Это означало бы, что если бы одна из фар перегорала, то не светились бы обе. Ток будет сталкиваться с сопротивлением дважды, а двойное сопротивление будет уменьшать вдвое ток, так что лампочки светились бы очень слабо даже при заряженном аккумуляторе. Подключение ламп параллельно позволяет электричеству проходит через каждую лампу только один раз и не зависеть от состояния второй лампы.

Некоторые компоненты должны, наоборот, соединяться последовательно. Например, отправитель в топливном баке меняет свое сопротивление в зависимости от количества топлива и «посылает» небольшой электрический ток в топливный манометр. Эти два компонента соединены последовательно, так что изменяющееся сопротивление в одном датчике будет влиять на положение иглы в другом.

Вспомогательные цепи

Стартер имеет свой собственный толстый кабель, подключенный к нему непосредственно от аккумулятора. Цепь зажигания снабжает свечи импульсом высокого напряжения. Именно от этой простой цепи и зависит работоспособность двигателя. Именно поэтому данный участок изолирован от остальной схемы и функционирует автономно. Все остальные схемы называются вспомогательными цепями.

Большинство из них подключаются через замок зажигания, так что они работают только при включении. Это предотвращает случайное выключение чего-либо, что может привести к разрядке аккумулятора. Однако боковые и задние фары, которые вам могут понадобиться, когда автомобиль стоит на стоянке, всегда могут быть включены независимо от ключа зажигания. Именно поэтому, выходя из авто, следует проверить не забыли ли вы выключить фары. В противном случае, к вашему возвращению вас может ждать автомобиль с полностью разряженным аккумулятором.

При установке дополнительных принадлежностей, таких как обогреватель заднего стекла, который потребляет большой ток, всегда прокладывайте его через ключ зажигания.

Некоторые вспомогательные компоненты могут работать без включения зажигания, достаточно повернуть переключатель в положение «вспомогательное». Радиоприемник обычно подключается именно через него, чтобы его можно было включить при выключенном моторе.

Провода и печатные схемы

Размеры проводов и кабелей классифицируются по максимальному значению силы тока, который они способны безопасно через себя проводить. Безопасно – означает без лишнего нагрева.

Через автомобиль проходит сложная сеть проводов. Чтобы избежать путаницы, каждый провод маркируется своим цветом. Следует помнить, что это актуально только внутри конкретного автомобиля: нет национальной или международной системы цветовой маркировки проводников. Так, к примеру, провод от катушки зажигания в машине ВАЗ может быть помечен как желтый, однако в БМВ он чаще всего оранжевый с черной полосой. Есть определенные традиции, например, зеленый – это «минус», красный – это «плюс», черный – почти всегда «плюс». Однако, это именно традиции, а не правила и доверять при ремонте им не следует.

Большинство справочников и руководств по обслуживанию автомобилей включают в себя схему подключения, в которой разобраться очень непросто. Однако цветовое кодирование является полезным руководством для отслеживания проводки.

Там, где провода проходят бок о бок — они в связке (в пластмассовой или тканевой оболочке). Это позволяет содержать их аккуратными и упрощать процесс замены и установки. Этот пучок проводов растягивается по всей длине автомобиля, при необходимости прокладываются одиночные провода или небольшие группы.

Современным автомобилям часто требуется дополнительное место для большого количества проводов в ограниченном пространстве. Некоторые производители теперь используют печатные схемы вместо пучков, это особо удобно на задней приборной панели.

Печатные схемы — это пластиковые листы, на которых были напечатаны медные дорожки. Компоненты подключаются непосредственно к дорожкам. Некоторые современные автомобили имеют гибкие печатные схемы. Медные дорожки печатаются лентами (шлейфами) на очень гибком пластике, который способен заменить всю систему проводки.

Автор статьи —>

0

0

Система электрооборудования автомобиля

Э лектрооборудование автомобиля — предназначено для выработки и передачи электрической энергии потребителям различных систем и устройств автомобиля.

Устройство электрооборудования автомобиля:

В се перечисленные элементы электрооборудования объединены в единую бортовую сеть автомобиля.

Э лектрообоурдование автомобиля можно разделить на две части цепь низкого напряжения и цепь высокого напряжения.

Ц епь низкого напряжения обеспечивает электричеством потребителей освещения и сигнализации, а также работу системы пуска.

Освещение и сигнализация – служат для освещения приборами дороги и обозначения габаритов автомобиля, сигнализации выполняемых маневров.

Контрольно-измерительные и дополнительные приборы – служат для контроля работы и управления системами автомобиля.

Ц епь высокого напряжения служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах, за счет системы зажигания.

Система зажигания служит для воспламенения горючей смеси и применяется на бензиновых двигателях. Воспламенение горючей смеси происходит по мере подачи искры зажигания в цилиндры, от сюда и название система искрового зажигания . Другими словами система зажигания служит для создания тока высокого напряжения, распределения его по цилиндрам двигателя и воспламенения рабочей смеси в камере сгорания в определенные моменты. На современных автомобилях используют контактно-транзисторную и бесконтактную системы зажигания. Для более подробного изучения — устройство системы зажигания автомобиля .

В системе электрооборудования автомобиля обязательно есть источник вырабатывания тока и его потребитель. Их взаимосвязанная работа реализуется с помощью электрической проводки.

К источниками тока можно отнести: аккумуляторную батарею (АКБ) и генератор.

АКБ служит для питания потребителей низкой цепи электрическим током при неработающем двигателе, запуске двигателя, а также работе двигателя на малых оборотах.

Г енератор предназначен для подзарядки аккумуляторной батареи (АКБ) и питания всех приборов электричеством во время движения автомобиля. Поэтому генератор является основным источником электрического тока.

К элементам управления относятся щитки предохранителей, блоки реле, электронные блоки управления. Их основная задача это обеспечение согласованной работы приборов электрооборудования. На современных автомобилях используются блоки управления.

Б лок управления служит для:

• контроль потребителей;
• контроль напряжения;
• регулирование нагрузки;
• управление системой комфорта;

П отребители энергии бывают : Основные, длительные, кратковременные.

О сновные:

— электроусилитель рулевого привода;

Д ополнительные:

— система активной безопасности;

— система пассивной безопасности;

К ратковременные:

— системы комфорта;

Подкатегории

Устройство контактной системы батарейного зажигания 1

Контактная система батарейного зажигания

Для создания искрового разряда между электродами свечи зажигания необходимо высокое напряжение (15000-30000 В), так как газы, находящиеся в цилиндре, не проводят ток низкого напряжения. На современных автомобильных двигателях применяют однопроводную систему соединения источников тока с потребителями. Вторым проводником электрической энергии служит масса (корпус) – все соединенные между собой металлические части автомобиля.

При однопроводной системе включения приборов электрооборудования уменьшается число проводов, упрощается техническое обслуживание и уменьшается стоимость системы. Отрицательные выводы генератора, аккумуляторной батареи и всех потребителей электроэнергии соединены с массой, а положительные изолированы от нее. В эксплуатации необходимо внимательно следить за состоянием изоляции на проводах и за их креплением, так как нарушение изоляции может привести к возникновению короткого замыкания.

Устройство контактной системы батарейного зажигания :

Схема устройства контактной системы батарейного зажигания :

а) схема ; б) положения ключа выключателя зажигания и стартера ; 1 – рычажок прерывателя ; 2 – подвижный контакт ; 3 – неподвижный контакт ; 4 — кулачок ; 5 – прерыватель низкого напряжения ; 6 — конденсатор ; 7, 14, 23 – провода ; 8 – выключатель зажигания ; 9 – добавочный резистор ; 10 – первичная обмотка ; 11 – вторичная обмотка ; 12 – катушка зажигания ; 13 — магнитопровод ; 15 – выключатель добавочного резистора ; 16 — амперметр ; 17 – аккумуляторная батарея (АКБ) ; 18 – выключатель электродом ; 19 – ротор с электродом ; 20 — распределитель ; 21, 24 – подавительные резисторы ; 25 – свеча зажигания ; 26 – ключ выключателя зажигания.

Контактная система батарейного зажигания состоит из : аккумуляторной батареи 17, катушки зажигания 12, прерывателя 5 низкого напряжения с конденсатором 6, распределителя импульсов высокого напряжения 20, свечей зажигания 25, выключателя зажигания 8, амперметра 16. Прерыватель 5 имеет два контакта : неподвижный 3 соединенный с массой и подвижный 2, расположенный на рычажке 1 и соединенный с проводом 7 с первичной обмоткой 10 катушки зажигания. В прерывателе установлен вращающийся валик с кулачком 4, при помощи которого размыкаются контакты. В системе зажигания в качестве источника электрического тока используется генератор переменного тока.

При замыкании контактов прерывателя ток от АКБ проходит по первичной обмотке катушки зажигания, создавая вокруг нее магнитное поле.

Цепь низкого напряжения следующая : положительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 – выключатель зажигания 8 добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 — провод 7 – подвижный контакт 2 – неподвижный контакт 3 – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ.

При размыкании контактов прерывателя обесточивается первичная обмотка катушки зажигания и резко уменьшается магнитное поле. Магнитный поток исчезающего поля пересекает витки вторичной и первичной обмоток, при этом индуктируется электродвижущая сила (ЭДС) высокого напряжения во вторичной и ЭДС самоиндукции в первичной обмотках. Возникающие во вторичной обмотке импульсы высокого напряжения подводятся к свечам зажигания в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Вращающийся ротор 19 своим электродом распределяет импульсы высокого напряжения по электродам крышки распределителя. Частота вращения ротора в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала и, таким образом, совпадает с частотой вращения кулачка прерывателя.

Положение пластины ротора напротив каждого из электродов крышки распределителя соответствует разомкнутому состоянию контактов прерывателя.

Цепь высокого напряжения : вторичная обмотка 11 – провод 14 высокого напряжения – подавительный резистор 21 – электрод ротора 19 – один из электродов крышки распределителя 20 – провод 23 — подавительный резистор 24 – свеча зажигания 25 – центральный электрод свечи – боковой электрод свечи – масса – выключатель 18 цепи АКБ – отрицательный вывод АКБ 17 – положительный вывод АКБ 17 – амперметр 16 — выключатель зажигания 8 – добавочный резистор 9 – первичная обмотка 10 – вторичная обмотка катушки зажигания 12.

В первичной обмотке ток самоиндукции возникает при замыкании контактов прерывателя. Ток самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной обмотке, нежелательно, так как при размыкании контактов увеличивается период искрообразования между ними, снижаются эффективность и надежность системы зажигания. Параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 6. В момент размыкания цепи низкого напряжения конденсатор заряжается током самоиндукции, а затем при разомкнутых контактах разряжается через первичную обмотку.

Выключатель зажигания 8 необходим для остановки работающего двигателя размыканием первичной обмотки катушки зажигания. Он нужен и для включения зажигания перед пуском двигателя. Ключ 26 выключателя зажигания может занимать четыре положения : 0 – зажигания выключено ; 1 – зажигание включено ; 2 – включены зажигание и стартер ; 3 – подведено питание к радиоприемнику. В положении 0 ключ можно вставить и вынуть из замка зажигания. После пуска двигателя ключ выключателя зажигания переводят в положение 1.

Выключатель 18 цепи АКБ нужен для отключения батареи от массы при выполнении электротехнических работ и для остановки автомобиля на длительное время. Выключатель 18 защищает электрооборудование от короткого замыкания или от пожара при неисправной проводке, а также позволяет отключить батарею от всех потребителей электрической энергии, непосредственно не отсоединяя провода, отходящие от нее. В этом случае остается включенным аварийное освещение – плафон кабины и розетка переносной лампы.

Почему контактная система батарейного зажигания не используется на современных автомобилях?

Постепенно контактную систему батарейного зажигания вытеснили другие системы, такие как контактно транзисторная или бесконтактная системы зажигания. Этому предшествовало ряд недостатков контактной системы батарейного зажигания :

• Быстрый износ и обгорание контактов прерывателя ;
• Увеличение зазора между контактами прерывателя, соответственно увеличение угла опережения зажигания ;
• Уменьшение тока в цепях низкого и высокого напряжения ;
• Частые перебои с воспламенением рабочей смеси ;
• Затрудненный пуск двигателя ;
• Снижение экономичности и мощности двигателя.

Источник https://avtonov.info/elektrika-avtomobilja-kratkoe-obuchenie-dlja-avtoljubitelja

Источник https://3drive.ru/articles/auto-electric/kak-rabotayut-ehlektricheskie-sistemy

Источник https://www.autoezda.com/elect