ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
§ 1. Общие сведения
Источником электрической энергии трактора (автомобиля, являет-
ся энергетическая установка, состоящая из генератора с его вспомога-
тельными устройствами и аккумуляторной батареи.
Генератор — электрическая машина, преобразующая механичес-
кую энергию первичного двигателя в электрическую энергию. Генератор
служит для питания потребителей электрической энергией и зарядки
аккумуляторной батареи при определенной частоте вращения коленча-
того вала двигателя.
Привод генератора осуществляется от коленчатого вала клиноре-
.менной передачей, имеющей постоянное передаточное число, поэтому
частота вращения генератора находится в прямой зависимости от ско-
ростного режима двигателя. А так как частота вращения коленчатого
вала у тракторных двигателей может изменяться от минимальной до
максимальной в отношении 1 :3,5, а у автомобильных еще больше (без
регуляторов до 1:8), то для поддержания на клеммах генератора на-
пряжения в заданных пределах устанавливают регуляторы напря-
жения.
Поскольку тракторные генераторы работают в более тяжелых ус-
ловиях, чем автомобильные (значительная запыленность окружающей
среды, сильные вибрации и т.п.), их делают закрытыми: внутренняя их
полость защищена глухими крышками; тепло отводится в основном че-
рез поверхности корпуса и крышек. Для лучшего охлаждения применя-
ют вентиляторы внешнего обдува.
Автомобильные генераторы изготовляют в защищенном исполне-
нии — поток воздуха, создаваемый вентилятором, проходит через
внутреннее пространство корпуса и специальные окна в крышках, ин-
тенсивно охлаждая нагревающиеся части.
Генераторы характеризуются родом тока, напряжением, мощностью,
начальной (без нагрузки), при которой достигается номинальное напря-
жение, и максимальной (под нагрузкой) частотами вращения.
На тракторах и автомобилях устанавливаются трехфазные син-
хронные генераторы переменного тока с электромагнитным возбужде-
нием.Их магнитное поле и ротор вращаются с одной и той же часто-
той — синхронно. Основной магнитный поток создается обмоткой воз-
буждения, соединенной с аккумуляторной батареей, или обмотками
статора (питаемой через выпрямитель). Возможен также режим ра-
боты генератора с предварительно намагниченной магнитной системой.
Катушки статора образуют трехфазную обмотку, соединенную в звезду,
реже в треугольник.
Различают генераторы контактного и бесконтактного типов. В к о н-
тактном генераторе ток возбуждения подводится к обмотке ро-
тора через контактные кольца и щетки. В отличие от генераторов по-
стоянного тока здесь не происходит искрения, так как кольца и щетки
не выполняют функций коммутации тока. В бесконтактных ге-
нераторах нет контактных колец, щеток и вращающихся обмоток;
они отличаются высокой надежностью и выдерживают тяжелые усло-
вия эксплуатации, но по габаритам и массе несколько больше генера-
торов контактного типа.
Для зарядки аккумуляторной батареи и питания некоторых потре-
бителей необходим постоянный ток; часть же потребителей может ра-
ботать как на постоянном, так и на переменном токе. В автотракторном
электрооборудовании принято выпрямление генераторного тока, для че-
го предусмотрены выпрямители, обычно встроенные в генератор.
Генераторы переменного тока отличаются способностью заряжать
аккумуляторную батарею на малой частоте вращения холостого хода
двигателя. Относительно высокая частота вращения генератора в этом
режиме позволяет ему развивать достаточную мощность, тем самым
освобождая от работы аккумуляторную батарею. У генераторов же по-
стоянного тока номинальная частота вращения якоря ограничена
искрением под щетками; когда же двигатель работает на малой часто-
те вращения, напряжение генератора меньше напряжения аккумуля-
торной батареи, и вырабатываемый им ток поступает только в цепь
возбуждения и обмотки реле-регулятора.
Установочная мощность генератора определяется в зависимости
от тягового класса трактора или грузоподъемности автомобиля и со-
ставляет 200—1000 Вт.
Регуляторы напряжения генераторов переменного тока делятся
на контактно-транзисторные и бесконтактно-транзисторные. Генераторы
переменного тока обладают свойством саморегулирования тока нагруз-
ки, поэтому большинство полупроводниковых регуляторов напряжения
не требует ограничителей тока в цепи генератор — аккумуляторная ба-
тарея.
У контактно-транзисторных регуляторов напряжения воз-
можное нарушение упругости пружин контактного устройства может
вызвать разрегулировку. Полупроводниковые бесконтакт-
ные регуляторы напряжения более совершенны. Они не имеют
подверженных механическому износу подвижных деталей, виброустой-
чивы, не требуют периодических регулировок, быстро действуют и обес-
печивают высокую точность регулирования.
Аккумуляторная батарея предназначена для снабжения электро-
энергией как электрического стартера при запуске двигателя, так и
всех потребителей, когда двигатель остановлен или работает на малой
частоте вращения. Если нагрузка во внешней цени превышает мощ-
ность генератора, аккумуляторная батарея действует совместно с ге-
нератором.
На тракторах и автомобилях преимущественное распространение
получили кислотные(свинцовые) аккумуляторные батареи, у которых
электролитом служит водный раствор серной кислоты. Э. д. с. аккуму-
ляторной батареи равна сумме э. д. с. входящих в нее аккумуляторов.
Промышленность выпускает батареи с номинальным напряжением 6
и 12 В.
Из всех потребителей, которые питает аккумуляторная батарея,
наибольшую, хотя и кратковременную, мощность требует стартер. Но-
минальное напряжение источников тока принято 12 и 24 В. Для улуч-
шения технических показателей в отдельных конструкциях (К-701 и
др.) для стартера используется напряжение 24 В, а для всех остальных
потребителей 12 В. С этой целью применяют две батареи напряжением
по 12 В, которые прн пуске двигателя автоматически соединяются по-
следовательно (24 В) специальным электромагнитным прибором —
пусковым переключателем, а после отключения стартера возвращаются
к параллельному соединению (12 В).
Сейчас наблюдается тенденция перевода всей системы электрообо-
рудования на напряжение 24 В. Повышение номинального напряжения
источников тока с 12 до 24 В позволяет получать одну и ту же мощ-
ность при меньшем в два раза токе. Значит, снижается нагрузка на
аккумуляторную батарею, уменьшаются сечение проводов, размеры
сердечников и магнитопроводов, отпадает необходимость в пусковом
переключателе. Однако в этом случае требуется установка двух после-
довательно соединенных батарей напряжением 12 В каждая.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Потребители тока в тракторе
Источники тока на тракторах
Электрическая энергия на тракторах и автомобилях необходима для зажигания рабочей смеси в камерах сгорания цилиндров двигателя, освещения, сигнализации, пуска двигателя, приведения в действие вспомогательных механизмов. На современных машинах устанавливают, как правило, два источника энергии — аккумуляторные батареи и электрогенераторы (динамо-машины).
Аккумуляторные батареи для автомобилей и тракторов используют обычно кислотные свинцовые стартерные, пластины которых помещают в водный раствор серной кислоты. Плотность электролита у необходимо поддерживать в таких пределах: для полностью заряженного аккумулятора у= 1,31-2,24, для батарей, требующих зарядки, зимой у = 1,274-1,30, летом 1,23—1,16. Объясняется такое требование тем, что плотность электролита имеет определяющее влияние на величину напряженности электрического реле Е.
Потенциал на клеммах такого аккумулятора равен примерно 2В, при разрядке он снижается; падение его до значения менее 1,75 В вредно, поэтому не рекомендуется.
Емкость аккумулятора — это количество электричества, которое можно получить от полностью заряженного аккумулятора в пределах допустимого разряда. Емкость измеряется в ампер-часах и сильно зависит от силы разрядного тока и температуры наружного воздуха.
Выключатель аккумуляторной батареи служит для отключения ее от массы при наладке электрооборудования или длительной стоянке машины. Его устанавливают на полу кабины водителя; с помощью двух кнопок водитель может включить и выключить батарею.
Электрические генераторы, применяемые на автомобилях и тракторах, могут быть постоянного и переменного тока. Последние проще по конструкции, имеют меньшие габарит и массу, более надежны в эксплуатации из-за отсутствия коллектора и обеспечивают заряд аккумуляторов при работе двигателя на малых оборотах холостого хода. В генераторах постоянного тока вследствие износа коллектора возникает около 40% неисправностей генератора, поэтому на автомобилях ГАЗ-66 ЗИЛ-130 и ЗИЛ-131, КрАЗ-257 в настоящее время устанавливают генераторы переменного тока. Напряжение и мощность генераторов этих машин разные, они отличаются габаритами, но имеют одинаковое устройство. Генераторы Г250-В1 и ИГ, Г270-А1 и Г271 выполнены с электромагнитным возбуждением.
Рис. 1. Устройство электрогенератора постоянного тока:
1 и 12 — алюминиевые крышки; 2 — блок диодов выпрямителя; 3 — зажим «+»; 4 и 14 — шариковые подшипники; 5 — контактные кольца; 6 — щетки; 7 — зажим Ш изолированный от массы; 8 — обмотка статора; 9 — сердечник статора; 10 — шестиполюсные наконечники ротора; 11 — обмотка возбуждения; 13 — крыльчатка; 15 — шкив; 16 — вал ротора
В начале работы генератора обмотка возбуждения питается от аккумуляторной батареи, а затем от выпрямителя. Последний представляет собой блок кремниевых диодов, встроенный в крышку электрогенератора.
Генераторы постоянного тока автомобилей и тракторов не отличаются по устройству от стационарных генераторов.
На автомобилях МАЗ , КрАЗ и БелАЗ применяется 24-воль-товая система электрооборудования, что обеспечивает снижение силы потребляемого тока в 2 раза по сравнению с 12-вольтовой системой. Это позволяет снизить сечение проводников обмоток генератора, стартера и других приборов, в результате чего уменьшается расход меди, а также снижаются габарит, масса и стоимость приборов.
На рис. 1 представлен генератор постоянного тока. В корпусе генератора находятся обмотки возбуждения, а также сердечник якоря, набранный из штампованных пластин электротехнической стали толщиной 0,5—1,0 мм, напрессованных на шлицы вала якоря. Пластины друг от друга изолированы лаком. В пазы сердечника укладывают обмотку якоря. Концы секций обмотки припаивают к коллектору. В корпусе сделаны окна, закрытые защитной лентой. Якорь генератора вращается в шарикоподшипниках, установленных в крышках генератора. Смазка заложена в подшипники. В крышках генератора сделаны окна для охлаждения обмотки генератора. На корпусе генератора имеются три зажима (М — масса, Я— якорь генератора, Ш — обмотка возбуждения генератора), которыми генератор соединяется с реле-регулятором. При вращении якоря в магнитном поле полюсов, создаваемом обмоткой возбуждения генератора в якоре индуктируется э. д. с, создающая переменный ток, который с помощью коллектора и щеток выпрямляется в постоянный.
Электрооборудование автомобиля включает в себя источники электрической энергии (аккумуляторную батарею и генераторную установку) и ее потребители: системы зажигания, луска; приборы освещения и сигнализации; контрольно-измерительные приборы, а также дополнительное оборудование (стеклоочиститель, электровентилятор, прикуриватель и др.).
На автомобиле ЗИЛ -4331 источниками тока служат две аккумуляторные батареи и генератор, работающий совместно с регулятором напряжения и трансформаторно-выпрямительным блоком ( ТВБ ).
Аккумуляторная батарея состоит из шести свинцово-кислотных двухвольтовых аккумуляторов, соединенных между собой последовательно, что обеспечивает получение в цепи рабочего напряжения 12 В.
В аккумуляторы заливается электролит, состоящий из химически чистой серной кислоты (H2S04) и дистиллированной воды, который должен иметь соответствующую плотность для различных климатических условий.
Аккумуляторные батареи на автомобиле ЗИЛ -4331 соединены между собой последовательно, что обеспечивает работу стартера под напряжением 24 В. Отрицательный вывод одной (основной) аккумуляторной батареи соединяется с «массой» через выключатель, положительный ее вывод соединен с клеммой «+> генератора и отрицательным выводом второй (дополнительной) аккумуляторной батареи, зарядка которой осуществляется от генератора через ТВБ .
Генераторные установки изучаемых автомобилей включают в себя трехфазный генератор переменного тока с встроенным кремниевым выпрямительным блоком и контактно-транзисторный (на автомобилях ГАЗ -53-12) или бесконтактно-транзисторный (на автомобилях ЗИЛ ) регулятор напряжения. Они предназначены для питация потребителей и заряда аккумуляторных батарей при работающем двигателе.
Генератор (рис. 2) приводится в действие от шкива коленчатого вала двигателя при помощи ременной передачи и состоит из статора, ротора, крышек, вентилятора и шкива. Статор изготовляют в виде кольца (сердечника) из отдельных стальных пластин. На его внутренней поверхности имеется 18 зубцов, на которые надеты катушки обмотки, распределенные на 3 фазы.
Ротор представляет собой вал, на котором имеются обмотка возбуждения и пар полюсов. На валу ротора, кроме того, установлены контактных кольца, через которые в обмотку возбуждения подается электрический ток. По контактным кольцам скользят щетки. Ротор вращается в шариковых подшипниках, установленных в крышках статора. Для охлаждения генератора на валу ротора установлена крыльчатка вентилятора. Внутри задней крышки генератора помещен выпрямительный блок.
Работа генератора происходит следующим образом. При включении зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает в обмотку возбуждения, и вокруг нее образуется электромагнитное поле. При вращении ротора его магнитный поток пересекает витки обмоток статора, и в них индуктируется переменный ток, который затем выпрямляется выпрямительным блоком и поступает во внешнюю цепь, а также в обмотку возбуждения генератора. В связи с тем что напряжение генератора с увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя возрастает и может достигнуть недопустимого значения, генераторные установки имеют реле-регуляторы, которые обеспечивают поддержание постоянного напряжения в цепи электрооборудования.
Контактно-транзисторный реле-регулятор РР-362 (рис. 3) автомобиля ГАЗ -БЗ-12 установлен на панели изолированно от массы и состоит из транзистора, двух электромагнитных реле, регулятора напряжения РН и реле защиты РЗ, трех диодов и резисторов, которые защищены общей крышкой.
При работе генератора ток в обмотку регулятора напряжения оступает через транзистор. С увеличением частоты вращения ротор генератора и увеличением напряжения выше допустимого сердечник регулятора намагничивается и притягивает подвижный контакт к неподвижному. При этом транзистор запирается, в цепь обмотки возбуждения генератора включается добавочный резистор VRX , который уменьшает силу тока в обмотке, и напряжение генератора снижается. В результате снижения напряжения контакты регулятора размыкаются. Этот процесс повторяется с большой частотой, и напряжение генератора поддерживается около 12,5… 13,0 В.
Реле защиты предохраняет транзистор от повреждения при коротких замыканиях в цепи обмотки возбуждения генератора, когда сила тока, протекающего через транзистор, резко возрастает. При таких замыканиях магнитное поле сердечника усиливается, контакты замыкаются, транзистор запирается до тех пор, пока не будет устранено замыкание.
Источник
Требования к тракторному электрооборудованию
Общие требования к тракторному электрооборудованию
Современные тракторы комплектуются электрооборудованием, представляющим собой сложный комплекс взаимосвязанных электрических и электронных систем, приборов и устройств, обеспечивающих надежное функционирование силовой установки, трансмиссии и ходовой части, безопасность движения, автоматизацию рабочих процессов и нормальные условия труда тракториста.
Электрооборудование включает в себя: систему электроснабжения, систему пуска двигателя, систему зажигания вспомогательного пускового двигателя, систему освещения и световой сигнализации, звуковой сигнал, контрольно-измерительные приборы, дополнительное оборудование, электропривод, коммутационную и защитную аппаратуру.
В систему электроснабжения входят генераторная установка и аккумуляторная батарея.
К системе электростартерного пуска относят электростартер, аккумуляторную батарею, реле управления, реле блокировки стартера и электротехнические устройства для облегчения пуска двигателя.
Система зажигания от магнето обеспечивает воспламенение рабочей смеси в цилиндрах пускового двигателя искровым разрядом, возникающим между электродами свечи зажигания.
Система освещения и световой сигнализации состоит из фар головного и рабочего освещения, задней фары, габаритных огней, указателей поворота, стоп-сигналов, фонарей заднего хода и различных реле управления ими.
В комплект контрольно-измерительных приборов входят указатели и датчики тока заряда-разряда, напряжения бортовой сети, температуры, давления масла, уровня топлива в топливном бакс, скорости движения трактора, частоты вращения двигателя и моточасов.
Электропривод применяется в системах стеклоочистителя, отопления, вентиляции и предпускового подогрева двигателя.
К коммутационной аппаратуре относятся выключатели, переключатели, реле различного назначения, предохранители и блоки предохранителей, соединительные панели и разъемные соединения.
Количество и мощность потребителей электроэнергии на тракторах постоянно увеличиваются, на смену устаревшему электрооборудованию приходят новые, в том числе электронные изделия и системы. Техническое состояние электрооборудования во многом определяет эксплуатационную надежность, производительность, экономичность и экологические характеристики трактора.
Условия работы электрооборудования на тракторах зависят от климатической зоны эксплуатации и места установки отдельных изделий на тракторе. Изделия электрооборудования выпускаются в климатических исполнениях У (для умеренного климата), ХЛ (для холодного климата), Т (для тропического климата), О (общеклиматическое исполнение). Исполнения типа У-ХЛ, У-Т и т.д. предусматривают возможность эксплуатации электрооборудования в нескольких климатических районах.
В зависимости от климатического исполнения электрооборудование тракторов должно быть работоспособным в следующих условиях: устанавливаемое на двигателе и в моторном отделении при температурах 70, 80, 90 и 100°С; устанавливаемое в кабине или снаружи — от 55 до 65°С, а при отрицательных температурах для исполнения У при температуре -45°С, для исполнения ХЛ при температуре -60°С, для исполнения Т при температуре -20 °С. Кроме того, изделия электрооборудования должны сохранять работоспособность после воздействия температуры -60°С для исполнения ХЛ, -50°С для исполнения У и -45°С для исполнения Т (при транспортировании и во время нерабочих периодов трактора). Относительная влажность воздуха 95±3%, для всех исполнений при температуре 40°С, минимальное атмосферное давление 61кПа на высоте 4000м над уровнем моря.
Изделия электрооборудования должны выдерживать также значительные вибрационные и ударные нагрузки (табл. 1).
Таблица 1. Допустимые вибрационные и ударные нагрузки для изделий тракторного электрооборудования
Допустимые значения превышения температуры для электрических машин и аппаратов длительного режима работы при температуре окружающей среды +70°С приведены в табл. 2.
Таблица 2. Допустимые тепловые нагрузки электрических машин и аппаратов длительного режима работы
Изделия тракторного электрооборудования должны быть защищены от проникновения посторонних тел, пыли, воды, обеспечивать надежную и безотказную работу в эксплуатации в течение требуемого срока службы.
Ресурс изделий электрооборудования тракторов измеряется числом часов работы двигателя или числом включений. Защита от коррозии должна осуществляться лакокрасочными, гальваническими, химическими покрытиями или их сочетаниями.
Изделия электрооборудования могут быть рассчитаны на продолжительный номинальный режим работы S1, кратковременный номинальный режим работы S2 с длительностью периода неизменной номинальной нагрузки 5, 10 и 30мин и повторно-кратковременный номинальный режим с продолжительностью включения 15, 25, 40 и 60%.
Электрические машины и магнето должны выдерживать испытание на повышенную частоту вращения в режиме холостого хода в течение 20с (стартеры и другие электрические машины с режимом работы менее 1 мин) и 2 мин (остальные электрические машины и магнето). Испытательная частота вращения должна быть на 20% выше максимальной частоты вращения, возможной в эксплуатации, для магнето и частоты вращения в режиме холостого хода для стартеров.
Изделия тракторного электрооборудования должны работать в однопроводной схеме, в которой с корпусом трактора соединен отрицательный вывод системы. Допускается изготовление изделий, у которых от корпуса изолированы оба вывода.
Номинальные параметры изделий тракторного электрооборудования (номинальные мощность, сила тока, напряжение и др.) относятся к работе при температуре (25±10)°С, относительной влажности 45…80% и атмосферном давлении 650…800мм рт. ст. В условиях, отличающихся от указанных, номинальные параметры могут быть изменены на величину, оговоренную в стандартах на отдельные виды изделий. Все номинальные параметры измеряются при номинальном напряжении.
Номинальное напряжение системы электрооборудования трактора и потребителей электроэнергии должно быть 12 или 24В, а источников (генераторных установок) — 14 и 28В.
Потребители электроэнергии, работающие при движении трактора или сельскохозяйственной машины должны быть работоспособными при изменении подводимого напряжения в пределах от 90 до 125% установленного для них номинального напряжения.
Схемы электрооборудования
Для тракторов установлены два типа схем: принципиальная и соединений (монтажная). Принципиальная схема дает представление о способе включения различных электропотребителей к источникам тока, принципе действия потребителей в системе электрооборудования и их взаимодействии между собой, позволяет проследить пути тока в электрических цепях, облегчает поиск неисправностей. Схема соединений показывает фактическое расположение потребителей электроэнергии на тракторе, облегчает монтаж и ремонт электрооборудования. На схеме соединений показаны реальные пучки проводов с указанием мест выхода из пучка каждого провода.
При выборе мест подключения потребителей необходимо соблюдать следующие основные положения. Приборы электрооборудования, потребляющие ток большой силы и работающие кратковременно, а также приборы, работа которых необходима в аварийных случаях, подключают к линии указатель тока — аккумуляторная батарея. К этой группе потребителей относятся электростартер, звуковой сигнал, подкапотная лампа, штепсельная розетка переносной лампы. Остальные потребители подключают к линии указатель тока — генератор: через выключатель потребителей и стартера, если они используются только при работающем двигателе; непосредственно к линии указатель тока — генератор, если они потребляют ток небольшой силы и используются в течении длительного времени как при работающем, так и неработающем двигателе.
Цепи электроснабжения всех потребителей, кроме цепи системы пуска, защищают предохранителями. Правую и левую стороны системы освещения и сигнализации рекомендуется защищать отдельными предохранителями.
Номинальное напряжение систем электрооборудования тракторов 12 или 24В. Применение напряжения 24В связано с необходимостью обеспечения надежного пуска дизеля. При мощностях электростартеров для тракторных дизелей от 4 до 12кВт сила тока в стартерной сети при номинальном напряжении 12В достигает 500… 1000А. Переход на 24В позволяет примерно в 2 раза уменьшить силу тока и в 4 раза — потери мощности в стартерной сети при тех же площадях сечения стартерных проводов. Снижение потребляемой мощности позволяет уменьшить емкость и размеры аккумуляторной батареи.
В системах электрооборудования применяют провода низкого напряжения (до 48В) и высокого (для систем зажигания от магнето на пусковых двигателях). В качестве изоляции автотракторных проводов используют резину или поливинилхлоридный пластик.
Провода с пластиковой изоляцией масло-, бензино- и кислотостойки, работоспособны при высоких и низких температурах, обладают способностью к нераспространению горения. Провода имеют различную расцветку для удобства нахождения их в пучке. Концы проводов в пучках имеют наконечники под винтовые зажимы.
Максимально допустимая сила тока в одиночно проложенном проводе зависит от сечения провода, типа изоляции и температуры окружающей среды. В пучке, содержащем от двух до семи проводов сечением 0,5…4,0мм2, допустимая сила тока должна быть снижена до 55% допустимой силы тока в одиночном проводе.
Надежность работы системы электрооборудования существенно зависит от состояния и переходного сопротивления контактных соединений.
Сечения проводов для отдельных участков подбирают в соответствии с токовой нагрузкой из условия максимально допустимого нагрева и проверяют по допустимому падению напряжения. При этом особое внимание уделяется цепям электроснабжения приборов освещения и световой сигнализации и других систем, работа которых существенно зависит от уровня подведенного напряжения.
На рис. 1 приведена принципиальная схема электрооборудования трактора.
Рис. 1. Принципиальная схема электрооборудования трактора: 1 — передняя фара; 2 — реле стартера; 3 — электрофакельный подогреватель; 4 — звуковой сигнал; 5, 16, 34 и 35 — соединительные панели; 6 — датчик сигнализатора температуры; 7 — генератор; 8 — датчик сигнализатора давления; 10 — электродвигатель вентилятора; 11 — громкоговоритель; 12 — антенна; 13 — стеклоочиститель; 14 — радиоприемник; 15 — предохранитель радиоприемника; 17 — выключатель стеклоочистителя; 18 — выключатель электродвигателей вентилятора; 19 — выключатель задних (рабочих) фар; 20 — указатель уровня топлива; 21 — лампы освещения щитка приборов; 22 — тахоспидометр; 23 и 58 — штепсельные разъемы щитка приборов; 24 — плафон; 25 — переключатель света; 26 — выключатель электродвигателя омывателя ветрового стекла; 27 — электродвигатель омывателя лобового стекла; 28 — центральный переключатель света; 29 — добавочное сопротивление; 30 — контрольный элемент; 31 — выключатель подогревателя и стартера; 32 — выключатель стоп-сигнала; 33 — штепсельная розетка; 36 — задний фонарь; 37 — задние фары; 38 — фонарь освещения номерного знака; 39 — датчик указателя уровня топлива; 40 — выключатель контрольной лампы стояночного тормоза; 41 — выключатель блокировки пуска; 42 — реле блокировки электродвигателей вентилятора; 43 — переключатель указателей поворота; 44 — реле указателей поворота; 45, 47 и 52 — контрольные лампы включателя дальнего света, указатель поворота стояночного тормоза; 46 — указатель температуры воды; 48 — указатель силы тока; 49 и 50 — контрольные лампы сигнализаторов аварийной температуры воды и аварийного давления в смазочной системе дизеля; 51 — выключатель звукового сигнала; 53 — выключатель «массы»; 54 — блоки предохранителей; 55 — аккумуляторные батареи; 56 — переносная лампа; 57 — розетка переносной лампы; 59 — соединительная штекерная колодка; 60 — стартер; 61 — датчик указателя температуры воды; 62 — выключатель пускового приспособления; 63 — пусковое приспособление для впрыскивания легковоспламеняющейся жидкости.
Тракторы. Конструкция. Под общ. ред. И. П. Ксеневича, В. М. Шарипова.
Источник
Потребители тока в тракторе
При вращении якоря генератора переменное магнитное поле обмотки возбуждения пересекает трехфазную обмотку статора и индуктирует в ней переменную по величине и направлению электродвижущую силу. Под действием электродвижущей силы в цепи появляется переменный ток, который преобразуется в селеновом выпрямителе в постоянный и поступает ко всем потребителям электрической энергии.
Напряжение генератора зависит от скорости вращения якоря генератора и величины магнитного потока якоря (величины тока, протекающего по обмотке возбуждения якоря).
Реле-регулятор РР385-Б. Служит для автоматического поддержания напряжения в сети в пределах 13,5—14,3 В летом и 14,3—15,5 В зимой, что необходимо для обеспечения нормального зарядного режима аккумуляторных батарей и нормальной работы потребителей.
Аккумуляторные батареи. Устройство. Наибольшее распространение получили свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Батарея состоит из эбонитового моноблока с отсеками для шести последовательно соединенных элементов. Каждый элемент состоит из положительных и отрицательных пластин. Между пластинами двух полярностей устанавливаются сепараторы. Они предупреждают возможность непосредственного контакта между пластинами; в то же время сепараторы достаточно пористы, чтобы сохранить электропроводность между пластинами. Сепараторы изготовляют из микропористого эбонита или микропористой пластмассы (мипласта).
Основой пластины является решетка, отлитая из свинцовосурьмя-нистого сплава (РЬ — 94% и Sb — 6%). Присадка сурьмы повышает литейные качества свинца, т. е. повышает его текучесть и улучшает заполнение литейных форм. Сурьма повышает жесткость сплава, понижает температуру плавления, уменьшает коэффициент линейного расширения. Однако присадка сурьмы имеет и отрицательные качества: У сплава удельное сопротивление больше, чем у свинца; примесь сурьмы повышает саморазряд батареи; повышается газовыделение у отрицательных пластин. Это происходит в результате того, что при зарядке Н1бэльшие количества сурьмы переносятся с положительных на отрицательные пластины, где возникают местные токи.
Решетку пластин заполняют пастой из свинцовых окислов. Для положительных пластин используют двуокись свинца и свинцовый глет. В активной массе положительных пластин содержится 24—28% двуокиси свинца (РЬ02) и 65—80% глета (Pb304). Глет хорошо цементируется и обеспечивает закрепление пасты в решетке положительных пластин.
Для отрицательных пластин пасту приготовляют из свинцового порошка с добавлением расширителей: гуминовой кислоты, сернокислого бария, хлопковых очесов и сажи. Порошок содержит 60—75% свинца. Расширители предотвращают уплотнение губчатого свинца отрицательных пластин и тем самым препятствуют уменьшению емкости батарей при эксплуатации. Количество расширителей очень незначительное и не превышает 0,12—0,36% всей пасты.
Батареи, собранные из таких пластин, способны после заполнения их электролитом соответствующей плотности отдавать до 75—80% номинальной емкости.
Маркировка аккумуляторных батарей трактора К-700 — 6СТ-128. Буквы и цифры означают: 6 — количество элементов в батарее, СТ — стартерный тип, 128 — номинальную емкость при 20-часовом разрядном режиме током 6,4А. Кроме того, на одном из межэлементных соединений аккумуляторной батареи имеется товарный знак завода и дата выпуска.
Принцип действия. Образование тока в аккумуляторных батареях происходит следующим образом. Как известно, дистиллированная вода практически не проводит электрический ток. Но при растворении в ней определенного количества серной кислоты (H2S04) она становится хорошим проводником. В таком растворе происходит распад (диссоциация) молекул кислоты на ионы. Процесс распада молекул на ионы называется электролитической диссоциацией, а сам раствор — электролитом.
В молекуле воды, которая является растворителем, положительные ионы водорода и отрицательные ионы кислорода расположены так, что одна часть молекулы заряжена положительно, а другая — отрицательно. Молекулы, имеющие явно выраженные два полюса — положительный и отрицательный, называются полярными.
Молекулы серной кислоты состоят из положительных ионов водорода Н+ и отрицательных ионов кислотного остатка S034
. В водном растворе серной кислоты молекулы воды своими положительными полюсами располагаются в сторону отрицательного иона SO2’, а отрицательными — в сторону положительных ионов Н+, как это показано на рис. 4.
Такое воздействие молекул воды на молекулу кислоты приводит к распаду (диссоциации) последней на два положительных иона водорода Н+ и кислотный остаток SO2”, несущий двойной отрицательный заряд.
В электролите ионы движутся хаотически, процессы диссоциации молекул кислоты на ионы сопровождаются обратным процессом воссоединения их в молекулы. Однако если в электролит поместить два метал-ических электрода и соединить их с источником постоянного тока, то возникает упорядоченное перемещение ионов, причем положительные ионы Н+ будут перемещаться к катоду (отрицательному электроду), а отрицательные ионы SO2 к аноду (положительному электроду). При достижении катода ионы S024 под воздействием потенциала отдадут электроду два своих отрицательных заряда, которые представляют собой мельчайшие отрицательно заряженные частицы, называемые электронами. Поток электронов во внешней цепи приведет к образованию электрического тока.
В результате на катоде будет происходить образование газообразного водорода, а на аноде будет выделяться газообразный кислород. Выделение кислорода будет происходить вследствие того, что лишенный заряда кислотный остаток S04 становится химически активным и сразу же вступает в реакцию с молекулой воды, образуя опять молекулу серной кислоты и газообразный кислород.
Реакция протекает следующим образом:
2Н30 + 2S04 = 2H2S04 + Oa.
Образованная таким образом серная кислота снова будет диссоциировать на ионы. Следовательно, электрический ток в электролитах образуется направленным движением ионов, которые отдают или, наоборот, приобретают электроны на поверхности электродов, а во внешней цепи образование электрического тока обусловлено электронной проводимостью металлов. Электролит обладает определенным сопротивлением прохождению тока. Сопротивление электролита уменьшается с увеличением его температуры. Уменьшается сопротивление и с увеличением концентрации кислоты, но до определенного предела, так как при высоких концентрациях в электролите ионов кислоты становится меньше, чем молекул воды, и диссоциирующее воздействие последних на молекулы кислоты резко ослабляется.
Для объяснения процессов, протекающих при разряде и заряде в аккумуляторных батареях, создан ряд теорий. Однако наиболее обоснованной и проверенной опытом считается в настоящее время теория двойной сульфатации. Такое название обусловлено тем, что при разряде на положительной и отрицательной пластинах аккумуляторных батарей образуется одно и то же соединение — сернокислый свинец (сульфат свинца). Электрохимические процессы, протекающие при разряде, показаны на рис. 82.
Отрицательная пластина состоит из губчатого свинца РЬ, а положительная пластина — из двуокиси свинца РЬ02. В электролите благодаря диссоциации серной кислоты всегда имеются положительно зараженные ионы Н+ и отрицательно заряженные ионы S027-
Полярные молекулы воды своими отрицательными полюсами окружают имеющиеся в отрицательной пластине положительные ионы свинца РЬ2+ и стремятся вырвать их из пластины. В результате такого воздействия молекул воды в электролит непрерывно переходят положительные ионы свинца РЬ2+, а на поверхности пластины образуется избыток оставшихся электронов. Это приводит к образованию на пластине отрицательного заряда. На границе пластины и электролита таким образом образуется двойной электрический слой, состоящий из оставшихся в пластине электронов, имеющих отрицательный заряд, и положительно заряженных ионов свинца РЬ2+, вырванных^из пластины молекулами воды. Этот двойной слой приводит к образованию так называемого электродного потенциала. При плотности электролита, применяемой в аккумуляторных батареях, электродный потенциал отрицательной пластины будет примерно равен 0,35 В.
Образование электродного потенциала на положительной пластине происходит в следующей последовательности. Двуокись свинца, из которой состоит активная масса положительной пластины, в небольшом количестве растворяется в электролите, образуя при этом химическое соединение — гидрат окиси свинца РЬ(ОН)4. Молекулы РЬ(ОН)4 затем распадаются на четырехзарядные ионы свинца РЬ4* и четыре однозарядных отрицательных иона гидроксила 40 Н”. Ионы свинца РЬ4+ переходят на поверхность положительной пластины, образуя положительный заряд, а ионы гидроксила ОН” остаются в электролите. Таким образом, на границе положительной пластины и электролита будет образовываться двойной электрический слой, приводящий к образованию электродного потенциала положительной пластины. При плотностях электролита 1,23—1,31 г/см3 электродный потенциал положительной пластины будет примерно равен 1,68 В.
Электродвижущая сила одного элемента в аккумуляторной батарее равна разности электродных потенциалов положительной и отрицательной пластин, т.е. £а = 1,68 — (—0,35) = 2,03 В. Поскольку
аккумуляторной батарее шесть элементов, соединенных последовательно свинцовыми перемычками, то общая электродвижущая сила одной батареи равна примерно 12 В. Если к клеммам аккумуляторной батареи подключить какой-либо потребитель, например лампочку, то поя воздействием электродвижущей силы батареи по внешней цепи потечет электрический ток от положительных пластин к отрицательным.
Электроны, накопившиеся в избытке на отрицательной пластине, будут передвигаться по внешней цепи в противоположном направлении, с отрицательной пластины на положительную. На положительной пластине эти электроны будут преобразовывать четырехзарядные ионы свинца РЬ4+ в двухзарядные ионы РЬ2+, которые будут переходить в глектролит и соединяться с ионами SO2”, образуя сульфат свинца PbS04. Сульфат свинца в силу своей малой растворимости будет откладываться на поверхности положительной пластины в виде мелких кристаллов.
Химические преобразования в процессе разряда аккумуляторной батареи могут быть представлены так:
Pb02 + 2H2S04 + Pb -» PbS04 + 2H20 + PbS04
Из уравнения следует, что при разряде как на положительной, так и отрицательной пластинах происходит образование сульфата свинца, а концентрация серной кислоты постоянно понижается, так как часть серной кислоты заменяется водой.
Процессы, протекающие при заряде аккумуляторных батарей, проходят в обратной последовательности, как это показано на рис. 83.
Электрические характеристикit аккумуляторной батареи. К электрическим характеристикам аккумуляторной батареи относятся следующие: электродвижущая сила Ея, внутреннее сопротивление га, разрядное напряжение Up, зарядное напряжение^, емкость С, коэффициент электрической отдачи т], коэффициент использования материалов электродов и срок службы.
Рассмотрим основные электрические характеристики.
Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи обусловлено сопротивлением электролита, электродов и сепараторов. Сопротивление электролита зависит от его температуры и концентрации. С повышением температуры сопротивление понижается. Внутреннее сопротивление батареи должно быть очень мало, так как аккумуляторные батареи должны обеспечивать возможность кратковременной разрядки большими токами (порядка 1000—1200 А) при пуске двигателя.
Величина напряжения на клеммах батареи при разрядке и зарядке не остается постоянной. При разрядке напряжение вследствие ряда причин понижается. Величина минимального напряжения Для одного элемента батареи 1,7 В при 10-часовом разрядном режиме (разряд током, при котором аккумулятор разряжается за 10 ч). При большом разрядном токе напряжение на клеммах батареи понижается быстрее и предельное напряжение меньше.
При зарядке батареи величина зарядного напряжения постепенно повышается до 2,3 В на элемент, что объясняется повышением плотности электролита. Однако по достижении 2,3 В наблюдается более быстрый подъем зарядного напряжения, при этом появляется газовыделение («кипение»), т. е. свободное выделение водорода и кислорода в виде мелких пузырьков газа.
Количество электричества, отдаваемого аккумуляторной батареей при разрядке, характеризует емкость батареи, измеряемую в ампер-часах.
Величина емкости аккумуляторной батареи зависит от количества веществ, участвующих в реакции, от плотности электролита, от температуры электролита, от величины разрядного тока, от характера нагрузки (длительной или повторно-кратковременной), от величины саморазряда.
Емкость аккумуляторных батарей в значительной степени обусловлена температурным режимом, так как при изменении температуры изменяется вязкость электролита, а следовательно, и его диффузия.
При понижении температуры диффузия электролита в порах активной массы пластин ухудшается и емкость уменьшается. При разрядке током 10-часового режима емкость изменяется примерно на 1 % при изменении температуры на 1° С, считая за исходную емкость при 30° С.
Емкость батареи при разрядном токе 360 А, времени разряда 5 мин и температуре электролита 30° С составляет 30 А-ч.
Емкость батареи при разрядном токе 360 А, времени разряда 2,25 мин и температуре электролита —18° С составляет 14 А-ч.
Чем больше разрядный ток, тем меньше емкость. Объясняется это тем, что при большом разрядном токе большее количество вещества пластин подвергается химической реакции в единицу времени, больше кислоты должно прореагировать. Доступ электролита в поры активной массы пластин зависит от размера пор и температуры электролита.
Выключатель аккумуляторных батарей. Для отключения аккумуляторных батарей от «массы» при выполнении ремонтных, монтажных и других работ по системе электрооборудования трактора, а также при длительных стоянках трактора, с целью уменьшения их разряда, применяют выключатель аккумуляторных батарей.
Выключатель состоит из корпуса с крышкой, на которой установлен механизм включения и выключения с двумя рукоятками, и контактного устройства с выводной клеммой.
На дне корпуса расположены неподвижные пластинчатые контакты, один из них установлен на массе корпуса, а второй — на изоляционной пластине. Второй контакт имеет выводной болт с гайкой и шайбой для крепления плоского наконечника провода, идущего от «минусовой» клеммы батареи.
Подвижное контактное устройство установлено на съемной крышке корпуса и приводится в движение при помощи центральной рукоятки включения. Крышка крепится к корпусу двумя шпильками, которые одновременно являются направляющими для двух цилиндрических пружин.
Подвижное контактное устройство имеет две пары контактов: основные и дополнительные (искрогасящие). Эти контакты расположены на подвижном штоке рукоятки включения.
Включение контактов производят нажатием на центральную рукоятку до положения, при котором защелка стопорного механизма войдет в кольцевую заточку на штоке рукоятки. Первыми замыкаются дополнительные контакты, а при дальнейшем нажатии на рукоятку входят в соединение с неподвижными контактами и основные подвижные контакты. После этого клемма, к которой присоединен «минусовый» провод аккумуляторной батареи, соединяется с «массой» трактора.
Для отключения батарей от «массы» нажимают на рукоятку, тогда защелка стопорного механизма выйдет из кольцевой заточки штока и усилием пружин шток с укрепленными на нем контактными пластинами поднимется вверх и произойдет выключение контактов. При этом
первыми размыкаются основные контакты 8, а затем дополнительные (искрогасящие).
Работа системы энергоснабжения. На рис. 9 представлена схема системы энергоснабжения трактора. Из электротехники известно, что если в схеме имеются два источника тока, то потребители питаются от того, где напряжение в данный момент выше, а источник тока, имеющий более низкое напряжение, является потребителем электроэнергии. Напряжение генераторной установки (генератор, селеновый выпрямитель, реле-регулятор) на тракторе подобрано таким образом, чтобы при работе-двигателя с частотой вращения, равной 1700 об/мин, напряжение ее было несколько выше, чем напряжение полностью заряженных аккумуляторных батарей. Этим обеспечивается постоянный подзаряд аккумуляторных батарей на тракторе. Если генераторная установка по какой-либо причине снизит свое напряжение, то питание потребителей автоматически будет осуществляться от аккумуляторных батарей.
В начальный момент после включения выключателя батарей, т. е. соединения «минусовых» клемм батарей с корпусом трактора и пуска двигателя, частота вращения двигателя не велика и напряжение генераторной установки мало. По мере роста частоты вращения двигателя растет напряжение генераторной установки и повышается до тех пор, пока не вступит в работу реле-регулятор. Реле-регулятор поддерживает напряжение в сети трактора постоянным независимо от дальнейшего увеличения частоты вращения двигателя.
Таким образом, на клемме «+£х» переключателя происходит суммирование токов, идущих в обмотку возбуждения генератора от двух групп аккумуляторных батарей.
По этим же цепям происходит питание от аккумуляторных батарей всех потребителей в следующих случаях: при неработающем двигателе трактора; при малой частоте вращения коленчатого вала двигателя трактора; при неисправной генераторной установке.
В данных случаях ток от аккумуляторных батарей суммируется на клемме «+£x» переключателя и, пройдя через амперметр и провод «183», разветвляется: часть его пойдет через предохранитель 3 в обмотку возбуждения генератора (как это уже было описано в цепи I), а другая часть от клеммы предохранителя по проводу «166» на предохранители всех потребителей.
Таким образом, контакты /Срн, замыкаясь и размыкаясь с определенной частотой (30—45 1/с), будут то запирать, то отпирать транзистор, тем самым регулируя поступление тока в обмотку возбуждения генератора.
Сопротивление температурной компенсации служит для уменьшения роста регулируемого напряжения при увеличении температуры обмоток регулятора напряжения. Сопротивление изготовлено из нихрома и включено последовательно в цепь обмоток регулятора напряжения. Величина его сопротивления примерно равна сопротивлению обмоток РН, выполненных из медных проводов. Известно, что нихром практически не изменяет величину сопротивления при нагреве, в то время как сопротивление меди изменяется значительно. Следовательно, термокомпенсационное сопротивление уменьшает влияние нагрева при прохождении тока на 50%.
Источник
