Системы электропитания автомобилей и тракторов

Система электропитания автомобиля или трактора - это сово­купность оборудования, обеспечивающая производство, распре­деление и передачу электрической энергии потребителям. Элементы системы электропитания должны отвечать требованиям, которые предъяв­ляются к электрооборудованию автомобилей и тракторов.

Основным источником электрической энергии в системе элек­тропитания, при работающем двигателе является генератор переменного тока с выпрямителем (вентильный генератор). При неработающем двигателе функции источни­ка электроэнергии переходят к аккумуляторной батарее, которая также должна обеспечивать надежный пуск двигателя.

Системы электропитания автомобилей и тракторов имеют сле­дующие особенности:

1. необходимую емкость аккумуляторных батарей определяют из условия надежного пуска двигателя;

2. мощность генератора за­висит от мощности потребителей и емкости аккумуляторных батарей;

3. режим работы потребителей характеризуется широким диапа­зоном и случайным характером изменения нагрузки;

4. скоростной режим работы генератора, имеет также случайный характер;

5. частота вращения якоря генератора изменяется в широ­ких пределах;

6. температурные режимы ра­боты генератора и аккумуля­торной батареи подвергаются значительным изменениям;

7. аккумуля­торная батарея выполняет функции, как источника, так и при­емника электрической энергии.

Показателями, характеризующими систему электропитания, являются:

1. номинальное напряжение генератора;

2. номинальная мощность генератора;

3. емкость аккумуляторных батарей;

4. уровень регулируемого напряжения;

5. диапазон частот вращения и передаточное отношение привода генератора;

6. падение напряжения в цепях питания потребителей;

7. параметры электрической энергии.

Взаимосвязь токов при различных соотношениях напряжений генера­тора и аккумуляторной батареи приведена на Рис. 44:

I_г = I_бз + I_н при U_г > E_а;

I_г = I_н при U_г = E_б;

I_г + I_бр = I_н при U_г < E_a,

I_бр = I_н при U_г = 0,

где I_г - ток генератора; I_бз - ток, потребляемый батареей при заряде; I_н - ток, потребляемый потребителями; U_г - напряжение генератора; Е_a - ЭДС аккумулятор­ной батареи; I_бр - ток, отдаваемый батареей при разряде.

Рис. 44. Принципиальная электриче­ская схема системы электропитания

Режим разряда аккумулятор­ной батареи возникает вследствие снижения напряжения генератора U_г при уменьшении частоты вращения привода генератора.

Пределы изменения частоты вращения якоря генератора, опреде­ляются пределами изменения частоты вращения коленчатого вала и передаточным отношением при­вода i_n

n = i_nn_дв

Эффективность работы генератора зависит от места его уста­новки и типа привода. Необходимо обеспечить легкую установку и съем генератора, свободный доступ к контактным кольцам и щеткам вен­тильного генератора, удаленность от нагреваемых частей двига­теля, возможность дополнительного охлаждения.

Обычно генератор устанавливают на передней части двигателя таким образом, чтобы шкив генератора выступил вперед блока ци­линдров. При такой установке обеспечивается дополнительный обдув генератора от вентилятора двигателя.

Привод генераторов на автомобиле и тракторе осуществляется от основного двигателя через ременную, цепную или шестеренчатую передачу. Наибольшее распространение для автотракторных гене­раторов получила ременная передача.

Ременная передача отличается эластичностью, бесшумностью в работе и простотой конструкции. Однако она обладает и рядом недостатков:

1. большие размеры передачи (шкивы, ремень);

2. значи­тельный износ ремня;

3. необходимость контроля и периодического натяжения ремня.

Цепная передача не обладает эластичностью и бесшумностью, однако она практически не изнашивается и не требует регулировки.

Шестеренчатая передача лишена указанных недостатков ре­менной передачи, но она более сложна, так как требует обеспечения точного расстояния между осями шестерни двигателя и ведомой шестерни генератора и не обладает эластичностью.

При выборе передаточного отношения привода следует учиты­вать условия эксплуатации автомобилей и тракторов. Для легко­вых автомобилей, которые не часто используют максимальную ско­рость, можно выбирать более высокий коэффициент передачи. Для автомобилей, выполняющих междугородные перевозки, - более низкий. Повышение частоты вращения генератора ограничи­вается сроком службы и надежностью генератора. Передаточное отношение привода генератора для отечествен­ных автомобилей и тракторов равно 1,5 - 2.