Содержание

    Введение

 

    Повышение комфортности автомобилей, улучшение  их технических и эксплуатационных характеристик приводит к необходимости  постоянного улучшения качества приборов электрооборудования и совершенствования их конструкций. В этой связи в данной контрольной работе рассматриваются вопросы, отражающие режимы работы отдельных устройств электрооборудования автомобилей, а также тенденции их замены на новые, обладающие лучшими характеристиками.

    В общетехнических дисциплинах как, например, электротехника, вместо реальных систем электрооборудования автомобилей  и их элементов, приходится рассматривать  типовые, чисто электрические или  электромеханические задачи, которые  могут быть решены с использованием законов Ома, Кирхгофа.

    Целью контрольной работы является закрепление  теоретических знаний по дисциплине «Электрооборудование автотранспортных средств», а также приобретение практических навыков расчетов и оформления полученных результатов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1 ЗАДАЧА

    Требуется рассчитать и построить скоростную характеристику стартера и выбрать  номинальную емкость аккумуляторной батареи для стартерного пуска двигателя внутреннего сгорания при заданной температуре окружающей среды. 

    Исходные  данные сведены в таблицу 1. 

    Таблица 1 – Исходные данные

 
 

    Решение: 

    В качестве стартера применяется двигатель  постоянного тока последовательного  возбуждения, расчетная схема которого приведена на рисунке 1.

    

 Рисунок 1 – Расчетная схема цепи аккумуляторная батарея-стартер. 

      Определяем номинальный ток стартера:   

                                                                                

                                                                        (1)

    

    где: - мощность стартера в л.с.;

                 - напряжение на зажимах стартера в момент пуска, В. 

    Определяем  ток холостого хода:

                                                                               

                                                                      (2)

    

 

Определяем  пусковой ток:

                                                                                                                                                     (3)

 

      Скоростная  характеристика стартера рассчитывается согласно следующих уравнений:

      Для участка, соответствующего изменению тока от пускового до номинального уравнение имеет вид:

                                                                                                              (4)

                       

      Уравнение для участка, соответствующего изменению тока от номинального до тока холостого хода имеет вид:

                                                                                                           (5)

    Для определения постоянных коэффициентов и подставим в 4-ое уравнение соответствующие значения величин скорости и тока:

      _{;  ;}

      _{;  ;} 

    

    

 

    Вычитая со 2-го уравнения системы 1-ое получим: 

    

 

    Отсюда:

    

 

    Из 1-го уравнения системы найдем :

    

 

    Зная  постоянные коэффициенты и получим:

    

 

    Составляем  таблицу 2, куда заносим значения скоростей, рассчитанные при изменении тока от пускового до номинального : 

       Таблица 2 – Значения скоростей при изменении тока от до

      

    При I = 450 A:

    

;

    При I = 400 A:

    

; 
 

    При I = 350 A:

    

; 

    При I = 300 A:

    

. 

    Для определения постоянных коэффициентов  и подставим в 5-ое уравнение соответствующие значения величин скорости и тока:

     _{;  ;}

      _{;  ;} 

    

 

    

 

    Вычитая со 2-го уравнения системы 1-ое получим:

    

    Отсюда:

    

 

    Из 1-го уравнения системы найдем :

    

 
 
 

    Зная  постоянные коэффициенты и получим:

    

 

    Составляем  таблицу 3, куда заносим значения скоростей, рассчитанные при изменении тока от  номинального до тока холостого хода : 

        Таблица 3 – Значения скоростей при изменении тока от до

      

    При I = 200 A:

    

;

    При I = 150 A:

    

;

    При I = 100 A:

    

;

    При I = 50 A:

    

. 

    Для построения скоростной характеристики принимаем масштабы - М_I=25A/cм. и  М_n=250об/мин cм. Строим скоростную характеристику по рассчитанным данным (рисунок 2). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Выбираем  номинальную емкость аккумуляторной батареи для стартерного пуска двигателя внутреннего сгорания при температуре окружающей среды Т = -20 ^оС.

    Для этого воспользуемся методическими  указаниями к контрольной работе (рисунок 1 – Семейство внешних  характеристик аккумуляторных батарей):

    С точки, соответствующей проводим горизонтальную прямую до пересечения с лучем температуры (по заданию Т = -20 ^оС) и опускаем перпендикуляр на линию тока аккумуляторной батареи ( ). В результате чего получаем емкость аккумуляторной батареи 81 Ач. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ 

    2.1 Классификация аккумуляторов, их типы и условные обозначения 
 

    Автомобильная аккумуляторная батарея предназначена  для электроснабжения стартера при  пуске двигателя внутреннего  сгорания и других потребителей электроэнергии при неработающем генераторе или недостатке развиваемой им мощности.

    Существует  три признака, по которым следует  классифицировать аккумуляторные батареи:

• Во-первых, это емкость, выраженная в ампер-часах (Ah). Она характеризует способность аккумулятора давать определенный ток в течение определенного времени. Например, емкость 40 ампер-час означает, что аккумулятор может давать ток в 1 ампер в течение 40 часов (или в 2 ампера в течение 20 часов и т.д.).
• Во-вторых, пусковая мощность. А именно - величина максимальной выходной мощности, которую аккумулятор может выдавать в течение 30 секунд при температуре минус 18 градусов С. Этот показатель характеризует способность аккумулятора запускать холодный двигатель.
• И, в-третьих, - резервная емкость. Этот параметр, особенно почитаемый в Америке, показывает интервал времени (в минутах), в течение которого аккумулятор способен давать ток 25А (т.е. в течение какого времени он сможет подменять собой вышедший из строя генератор).

Существуют  различные типы АКБ:

    Свинцово-кислотные

• стартерные (автомобильные) 
• AGM (герметичные) 
• герметичные гелевые 
• заливные с намазными пластинами
• тяговые 

    Щелочные 

• никель-кадмиевые 
• никель-металгидридные 

    В основном используется свинцово-кислотный тип. Обычный электролит представляет собой смесь дистиллированной воды и серной кислоты. 
 

Свинцово-кислотные  аккумуляторы

    Наиболее  распространенным типом АКБ являются свинцово-кислотные, как с жидким электролитом, так и герметизированные (в последнее время становятся все более популярными вследствие снижения цены). 

    Специальные батареи с пластинами для использования  в системах автономного электроснабжения часто собираются из отдельных аккумуляторов  с напряжением 2 вольта, соединенных  вместе.  

Щелочные  аккумуляторы

    Заряжать/разряжать  щелочной аккумулятор в отличие от свинцово-кислотного порциями нельзя - только "от и до". Зато при правильной эксплуатации (помимо зарядки/разрядки она подразумевает промывку банок и замену электролита раз в сезон) они служат по 20 лет. Также, щелочные аккумуляторы плохо заряжаются малыми токами. То есть, ток через них течет, а заряда нет.

    Этим  объясняется тот факт, что щелочные аккумуляторы не нашли широкого применения в системах автономного электроснабжения с возобновляемыми источниками  энергии.  

    Маркировка 

 При выборе аккумулятора необходимо правильно  прочитать его параметры, записанные на его этикетке. Встречаются, например, такие условные обозначения и сокращения:  
   
 Маркировка имеется на каждом аккумуляторе.

 Маркировка  автомобильных аккумуляторов должна содержать следующие сведения:

• товарный знак завода изготовителя;
• номинальную емкость аккумулятора в Ампер-часах;
• пусковой ток/ток холодной прокрутки при -18*С в Амперах;
• номинальное напряжение батареи в Вольтах;
• дату изготовления аккумулятора (две цифры-месяц, две цифры-год   изготовления);
• массу батареи;
• знаки полярности выводных клемм;
• предупреждающие знаки;
• уровень залитого электролита (min, max или другие обозначения уровней).

 
 

   Маркировка на автомобильных аккумуляторах, делается в соответствии с требованиями ГОСТ 959-91 и выполняется по следующей схеме:

например  «6 СТ-60 А1», то есть (А) (Б) (С) (Д), где 

(А) —  Цифра, которая указывает на  число последовательно соединенных  аккумуляторов в батарее (6 или  3). Эта цифра показывает также её номинальное напряжение батареи - (12 или 6 В соответственно).

(Б) —  Буквы, которые указывают на  назначение батареи по функциональному  признаку (СТ — стартерная).

(С) —  Число, которое показывает номинальную  емкость батареи в Ампер-часах  (А·ч).

(Д) —  Буквы или цифры, содержащие  дополнительную информацию об  исполнении батареи (если необходимо) и о материалах, примененных для  изготовления батареи. Например: 
   Буква «А» обозначает с общей крышкой. Буква «3» — залитая и полностью заряженная. Если буквы "З" нет, то аккумулятор сухозаряженный. Слово «необслуживаемая» — для батарей, соответствующих требованиям ГОСТ по расходу воды. Буква «Э» — корпус-моноблок из эбонита, «Т» — моноблок из термопластичной пластмассы. Буква «М» автомобильный аккумулятор имеет сепараторы типа мипласт из поливинилхлорида, а если буква «П», то в аккумуляторе применены сепараторы-конверт из полиэтилена.

   После условного обозначения аккумулятора, на батареях предназначенных для внутреннего рынка, пишут номер технических условий на батарею конкретного типа. Если же аккумулятор предназначенных на экспорт, то пишут - ГОСТ 959-91.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2.2 Основные характеристики и требования к световым и звуковым сигналам 

Автомоби́льная  светоте́хника — комплекс световой техники, использующийся для сигнализации и освещения. Автомобильное освещение монтируется в передней, в задней, а также в боковых частях транспортного средства в виде фар или фонарей. Установка может быть как выступающим элементом кузова автомобиля, так и спрятана заподлицо.

Основными назначениями автомобильного освещения  заключается:

• Обеспечение освещения дорожного покрытия и пространства впереди после наступления темноты
• Обозначение транспортного средства, его габаритов и направления движения для других участников дорожного движения как в темное, так и в светлое время суток
• Предупреждение других участников дорожного движения о намерении водителя изменить скорость или направление движения

В основе автомобильного освещения лежит цветовая мнемоника, обозначающая красный цвет как опасность, жёлтый цвет — предупреждение, а белый цвет — нейтральность.

Требования к световой технике

    Световая  техника транспортного средства должна быть исправна, отрегулирована и должна иметь тот тип и  мощность ламп, которые установил  завод-изготовитель. Последнее требование основано на работе дефлектора фары, который рассчитан на определенный световой поток. Регулировка наклона пучка ближнего и/или дальнего света в зависимости от нагрузки транспортного средства, профиля дороги, условий видимости может осуществляться как вручную, так и автоматически с помощью корректора фар.

Типы применяемых излучателей

    В современных автомобилях используются лампы накаливания, галогенные лампы, ксеноновые лампы и светодиоды.

    Обыкновенные  простые лампы накаливания, а  также лампы с инертным наполнителем в осветительной технике транспортного  средства уже нигде не используется, хотя являются самыми дешевыми и неприхотливыми в использовании. Основным источником света в транспортных средствах сейчас это двухнитевые галогенные лампы Стоит еще отметить, что со временем галогенные лампы не темнеют и имеют вдвое больший срок службы.

    В современные автомобили с недавнего  времени стали устанавливать  ксеноновые газоразрядные лампы. По сравнению с другими типами они надежны и имеют большую светоотдачу. Для сравнения, газоразрядная лампа с электрической мощностью в 40 Вт создает световой поток в 3200 лм. Срок службы таких ламп в пределах 1500 часов.

    Особым  интересом пользуются светодиодные излучатели. Мощные светодиоды имеют  способность излучать с интенсивностью в 70-100 лм при электрической мощности в 1 Вт. Для достижения более высоких  значений их устанавливают группами, порядка 20..40 штук. Основной проблемой светодиодных излучателей является их излишний нагрев во время работы. Эту проблему производители фар решают с помощью установки радиаторов для отвода тепла обдуваемых естественно или принудительно вентилятором. Срок службы таких излучателей при соблюдении температурного режима и указанного производителем тока потребления находится в пределах 50,000 часов со снижением яркости до 70 % от изначальной в процессе эксплуатации. Производитель рекомендует не превышать типичный ток и заявляет через 25000 часов не менее 91,8 % уровня яркости, от уровня яркости измеренной на 6000 часах . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Заключение 

    В ходе данной контрольной работы я  рассчитал основные характеристики стартера, такие как: пусковой ток I_П, номинальный ток I_Н, тока холостого хода I_ХХ, вычислил постоянные коэффициенты С₁,С₂, С₃, С_4. По полученным данным построил в масштабе скоростную характеристику (расчетную и реальную) и подобрал номинальную емкость аккумуляторной батареи для стартерного пуска двигателя внутреннего сгорания при заданной температуре окружающей среды.

    Также выяснил, что аккумуляторная батарея, являясь источником питания для запуска двигателя внутреннего сгорания с учетом ее номинальной емкости в ампер-часах и температуры окружающей среды, может быть представлена семейством вольт-амперных характеристик, отражающих зависимость напряжения на зажимах батареи в функции разрядного тока при определенных значениях температуры электролита.

    В данной контрольной работе раскрыты следующие вопросы:

    - Основные схемы регуляторов напряжения;

    - Устройство и работа электромагнитных автомобильных указателей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Список  использованных информационных источников

    1. Акимов С.В., Чижиков Ю.П. «Электрооборудование автомобилей. М.: Издательство «За рулем», 2004»;

    2. Журнал "Электротехника", 2008 год, № 13 [Электрон. ресурс]. Режим доступа: http://www.electrotechnica.ru/

    3.Электронный  ресурс http://auto-accumulator.ru/list/markirowka.htm

    4. Методические указания к выполнению контрольной работы;

    5. Чижиков Ю.П., Акимов А.В. «Электрооборудование автомобилей. М.: Издательство «За рулем», 2005»;