Лабораторная работа
Тема: "Электрооборудование автомобилей и тракторов.
Система зажигания"
Цель работы: изучить конструкцию и принцип работы приборов электрооборудования автомобиля и трактора, а также системы зажигания карбюраторного двигателя
Электрооборудование
Электрическая энергия на тракторах и автомобилях применяется для пуска двигателя (стартером), зажигания горючей смеси, звуковой и световой сигнализации, освещения пути движения и кабины, питания контрольно-измерительных приборов и дополнительного оборудования.
Приборы, преобразующие различные виды энергии в электрическую, называют источниками электрического тока, а потребляющие ее, – потребителями. Источники электрического тока преобразуют механическую и химическую энергию в электрическую, потребители превращают энергию электрического тока в другой вид энергии (механическую, световую, звуковую, тепловую).
Электрооборудование тракторов и автомобилей можно подразделить на следующие группы:
– источники электрической энергии (электроснабжение): аккумуляторная батарея и генератор с реле-регулятором;
– потребители электрической энергии: стартер, фары и подфарники, звуковой сигнал и сигнал поворота, электродвигатели вентилятора, отопителя, а также дополнительное электрооборудование;
– система зажигания (на карбюраторном двигателе): магнето, искровая свеча зажигания, прерыватель-распределитель;
– контрольно-измерительные приборы: амперметр, термометр, манометр, сигнализаторы;
– вспомогательные приборы: предохранители, выключатели и др.
Все группы объединены бортовой электрической сетью, которая выполняется по однопроводной схеме соединения потребителей с источниками электрического тока.
Аккумуляторная батарея
Аккумуляторная батарея предназначена для питания током потребителей, когда двигатель не работает или работает на малой частоте вращения коленчатого вала. Аккумуляторная батарея состоит из нескольких одинаковых по устройству аккумуляторов, соединенных между собой последовательно.
Действие аккумулятора основано на последовательном превращении электрической энергии в химическую (зарядка) и обратно – химической энергии в электрическую (разрядка). На лесотранспортных машинах и лесозаготовительных машинах и тракторах устанавливают свинцовые кислотные аккумуляторные батареи.
Простейший свинцовый аккумулятор (рис. 1) состоит из пластмассовой банки, в которую залит электролит (раствор серной кислоты в дистиллированной воде), и двух свинцовых пластин. Поверхности пластин, находящиеся в электролите, покрываются тонким слоем сернокислого свинца, иначе называемым сульфатом свинца.
Обязательное условие для работы аккумулятора – зарядка, т.е. через него пропускают электрический ток. При прохождении постоянного электрического тока от постороннего источника через аккумулятор в результате химической реакции на пластине, соединенной с положительным полюсом источника тока, образуется перекись свинца, а на пластине, соединенной с отрицательным полюсом источника тока, – металлический свинец в виде рыхлой губчатой массы. При этом в электролит выделяется серная кислота, которая увеличивает его плотность.
Аккумуляторная батарея состоит из бака 4 (рис. 1), разделенного внутри перегородками на отделения. В каждом отделении (банке) помещается один аккумулятор. Бак изготовляют из кислотостойкой пластмассы или эбонита. Он имеет на дне ребра, на которые опираются пластины. В каждую банку помещен набор положительных 2 и отрицательных 1 пластин.
Рис. 1. Аккумуляторная батарея: а – общий вид; б – блок пластин; 1 – отрицательные пластины; 2 – положительные пластины; 3 – ребра; 4 – бак; 5 – пробка; 6 – крышка;
7 – соединительная перемычка; 8 – полюсной штырь; 9 – сепаратор
Пластины аккумулятора изготавливают в виде решеток, заполненных активной массой – порошкообразным свинцом. Для увеличения запаса энергии число парных пластин увеличивают. Количество электричества, которое отдает полностью заряженный аккумулятор при непрерывном разряде постоянной силой тока до определенного конечного напряжения, называют емкостью аккумулятора. Ее измеряют в ампер-часах.
Положительные пластины соединены с полюсным штырем, имеющим знак плюс, а отрицательные – с полюсным штырем со знаком минус. Положительная пластина расположена между отрицательными, поэтому отрицательных пластин на одну больше, чем положительных. Пластины отделены друг от друга пористыми перегородками – сепараторами 9. Они изготовлены из специально обработанного дерева, микропористой пластмассы или стекловолокна. Сепараторы предупреждают короткое замыкание пластин и свободно пропускают через себя электролит. Банку закрывают крышкой 6, в которой предусмотрено отверстие для заполнения банки электролитом. Заливное отверстие закрывается пробкой 5. В пробке имеется вентиляционное отверстие, сообщающее полость аккумулятора с атмосферой, что необходимо для выхода газов, выделяющихся при химических реакциях. После сборки батареи края крышек аккумуляторов заливают специальной кислотостойкой мастикой.
На перемычках, соединяющих отдельные аккумуляторы, указаны дата изготовления и марка батареи, например 6 ТСТ-50 ЭМС. Марка батареи расшифровывается следующим образом. Первая цифра (6) указывает на число последовательно соединенных аккумуляторов, определяющее номинальное напряжение батареи (12 В). Буквы, следующие за первой цифрой, означают, что батарея «тяжелая» стартерная. Такая батарея отличается особой прочностью.
Чтобы не допускать разрушения пластин, запрещается на продолжительное время и несколько раз подряд включать стартер.
При установке на трактор, автомобиль или комбайн выводной штырь батареи со знаком минус присоединяется к «массе» через выключатель, установленный в кабине.
Устройство и основы теории батарейного зажигания
Система зажигания бензиновых двигателей служит для принудительного воспламенения рабочей смеси, которое осуществляется в результате теплового воздействия электрического разряда между электродами свечей зажигания на молекулы смеси. Электрическое напряжение, при котором происходит искровой разряд, называют пробивным напряжением. Повышение агрегатных мощностей современных двигателей с принудительным воспламенением рабочей смеси достигается, как правило, повышением степени сжатия, увеличением частоты вращения коленчатого вала и числа цилиндров. В этих условиях возрастают требования, предъявляемые к системе зажигания. При увеличении степени сжатия и работе двигателя на обедненной смеси необходимо увеличивать электрическое напряжение между электродами свечи зажигания и энергию электрической искры. Повышение частоты вращения коленчатого вала и числа цилиндров двигателя приводит к возрастанию числа искровых разрядов в единицу времени и сокращению продолжительности каждого из них. При этом энергия искрового разряда должна быть достаточной для надежного воспламенения рабочей смеси, имеющей различные параметры и состав. Для своевременного воспламенения рабочей смеси необходимо изменять угол опережения зажигания при изменении скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя.
Рабочий процесс. Принципиальная схема батарейной системы зажигания представлена на рис. 2. Сжатая рабочая смесь в цилиндрах карбюраторного двигателя воспламеняется от искры, образующейся в свече зажигания. Ток высокого напряжения, необходимый для создания искрового разряда, получают от приборов батарейного зажигания.
Рис. 2. Принципиальная схема батарейной системы зажигания: 1 – аккумуляторная батарея; 2 – выключатель зажигания; 3 – вариатор; 4 – индукционная катушка зажигания;
5 – распределитель; 6 – свечи зажигания; 7 – конденсатор; 8 – механический прерыватель
Система батарейного зажигания, применяемая на автомобильных карбюраторных двигателях, служит для преобразования тока низкого напряжения в ток высокого напряжения и распределения его по цилиндрам двигателя.
В системе батарейного зажигания имеются две цепи – низкого и высокого напряжений. В цепь тока низкого напряжения последовательно включены аккумуляторная батарея 1 (или генератор), включатель 2 зажигания, первичная обмотка катушки зажигания 4, добавочным резистором 3, прерыватель 8 и конденсатор 7. Цепь тока высокого напряжения состоит из вторичной обмотки катушки зажигания 4, распределителя 5, проводов высокого напряжения и искровых свечей зажигания.
При включенном замке зажигания и замкнутых контактах прерывателя электрический ток от аккумуляторной батареи или генератора поступает в первичную обмотку катушки зажигания, Образуя вокруг нее магнитное поле. При размыкании контактами прерывателя цепи низкого напряжения исчезает ток в первичной обмотке катушки зажигания и вместе с ним магнитное поле, окружающее его. Исчезающее магнитное поле пересекает витки вторичной обмотки катушки зажигания и наводит в ней ЭДС. Благодаря большому числу витков во вторичной обмотке напряжение на ее концах достигает 20…24 кВ.
От вторичной обмотки катушки зажигания через провод высокого напряжения, распределитель и провода ток высокого напряжения поступает к искровым свечам зажигания, где между электродами происходит искровой разряд, который зажигает рабочую смесь.