Опрос

Когда следует менять зимнюю резину на летнюю?:
Из всех автомобильных аксессуаров самый необходимый — это бумажник.

Система электрооборудования автомобиля

Рассмотрение системы электрооборудования автомобиля следует начать с изучения основ электротехники. Если этого не делать, то просто ничего не поймете в электрооборудовании автомобилей.

Итак, приступим. Электронная теория строения вещества объясняет явление электрического тока следующим образом.

Мельчайшие неделимые частицы вещества — молекулы состоят из атомов. Атом представляет собой сложную систему, в центре которой находится ядро, состоящее из положительно заряженных частиц — протонов. Вокруг ядра на разных орбитах вращаются мельчайшие отрицательно заряженные частицы — электроны.

У атомов каждого из элементов строго определенное количество электронов, а сумма их электрических зарядов равна положительному заряду ядра. Поэтому в нормальных условиях атом является электрически нейтральным. Но если к атому присоединить или отнять у него один или несколько электронов, то электрическое равновесие атома нарушится. Такой атом называют ионом. При избытке электронов в атоме преобладает отрицательный заряд, а при недостатке электронов — положительный. В первом случае атом называют отрицательным, а во втором — положительным ионом.

В атомах металлов электроны слабо связаны с ядром и могут сравнительно легко отрываться от него. Такие электроны называются свободными. В куске металла движение свободных электронов беспорядочное: при движении они могут либо присоединяться к положительным ионам, либо выбивать электроны из тех атомов, с которыми они сталкиваются.

Движение электронов можно упорядочить. Для этого на металл следует воздействовать какими-либо внешними силами. Упорядоченное движение электронов по замкнутой цепи называют электрическим током.

Проводники тока — это вещества, по которым электрические заряды перемещаются легко. Хорошими проводниками тока являются металлы, растворы кислот и солей, раскаленные газы (плазма). Вещества, оказывающие большое сопротивление прохождению электрических зарядов (тока), называются изоляторами, или диэлектриками. Хорошими изоляторами являются стекло, фарфор, резина, эбонит и многие другие синтетические материалы, ненагретые газы и др.

В растворах, хорошо проводящих электрический ток, могут легко перемещаться не только электроны, но и ионы. В твердых проводниках (металлах и их сплавах) ионы перемещаться не могут.

Чтобы переместить электрические заряды по проводнику, необходимо затратить какую-либо энергию, т. е. приложить силу. Эту силу называют электродвижущей силой - ЭДС. Она обеспечивает преодоление внутреннего сопротивления в источнике при переносе электронов внутри него и, кроме того, создает на концах проводника (его «зажимах») разность электрических «давлений», заставляющих электроны двигаться по проводнику. Эта разность давлений в электротехнике называется напряжением.

ЭДС возникает тогда, когда на концах проводника нарушено электрическое равновесие, т. е. электрическое напряжение (потенциалы) на концах проводника или между двумя соседними точками неодинаково. ЭДС всегда больше напряжения.

Следовательно, для получения электрического тока необходимо устройство, с помощью которого можно было бы поддерживать различное напряжение на концах проводника: на одном — избыток, а на другом — недостаток электронов. Такие устройства называют источниками тока.

Для преобразования различных видов энергии в электрическую используются специальные преобразователи. В автомобильной технике широко применяются механические генераторы (динамомашины) и химические источники тока — аккумуляторы.

Для измерения электрического тока существуют специальные единицы.

Количество электричества определяется числом электронов. Однако в технике пользуются более крупными единицами. За единицу количества электричества в технике принят кулон.

Количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника за единицу времени (секунду), называют силой или величиной тока, или просто током. Единицей тока является ампер (а). Это такой ток, при котором за одну секунду через поперечное сечение проводника проходит один кулон электричества.

Величину тока измеряют амперметром, который включают в цепь по ходу движения тока, т. е. последовательно.

Двигаясь по проводнику, электроны должны прокладывать себе путь между атомами и молекулами вещества, теряя на это часть энергии, которой они обладают; следовательно, электроны преодолевают сопротивление проводника. Сопротивление прохождению тока измеряют единицами, называемыми омами (ом). За единицу э. д. с. и напряжения принят вольт (в). Ом — это сопротивление проводника, по которому течет ток в один ампер, а на концах проводника поддерживается напряжение в один вольт.

Напряжение тока измеряют вольтметром, который включают в цепь параллельно.

Ток, протекающий все время в одном направлении, называют постоянным током. Если направление тока периодически изменяется, его называют переменным.

Электрическая мощность — это работа тока в единицу времени. За единицу работы принят один джоуль (дж). Единицей мощности является ватт (вт), равный 1 дж/сек. На практике применяется более крупная единица— киловатт (квт), равный 1000 вт.

При преодолении сопротивления проводника часть электрической энергии преобразуется в тепловую, нагревая проводник. Способность тока нагревать проводник используется для создания лампочек накаливания, нагревательных приборов, плавких предохранителей, для нагрева биметаллических пластин приборов и т. д.

При нагревании проводников их сопротивление возрастает. Это явление используется в различных приборах электрооборудования автомобилей.

Потребители и источники тока могут соединяться в электрической цепи двумя способами: последовательно и параллельно (рис. 66).

При последовательном соединении потребителей их общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных потребителей; величина тока в любой точке цепи одинакова, а напряжение между различными точками замкнутой цепи различное.

Последовательное и параллельное соединение потребителей тока
Рис. 66. Последовательное (а) и параллельное (б) соединения потребителей тока.

При параллельном соединении ток, проходящий по цепи, в месте присоединения потребителей разветвляется. В каждой линии он тем больше, чем меньше сопротивление в этой линии. Сумма же величин тока всех разветвленных линий равна величине тока в сети.

При последовательном соединении источников тока (например, батареи аккумуляторов) общая электродвижущая сила будет равна сумме электродвижущих сил отдельных элементов батареи, а напряжение на выводных зажимах батареи равно сумме напряжений на зажимах отдельных источников тока (в данном случае элементов батареи).

При параллельном соединении источников тока все положительные полюса соединяются вместе, так же, как и все отрицательные, образуя один положительный и один отрицательный полюс. Напряжение параллельно соединенных источников тока остается таким же, как и у каждого отдельного источника, а электрическая емкость равна сумме емкостей отдельных источников тока.

В пространстве, расположенном вокруг проводника, по которому течет электрический ток, образуется магнитное поле. Это можно заметить, насыпав железные опилки на лист бумаги, через который пропущен проводник с током. Опилки расположатся по силовым линиям магнитного поля (рис. 67, а).

Правило буравчика для проводника с током и для витка с током
Рис. 67. Правило буравчика. а - для проводника с током; б - для витка с током

Направление силовых линий вокруг проводника определяют, пользуясь правилом буравчика. Если буравчик с правой нарезкой ввертывать так, чтобы его острие перемещалось в направлении тока, идущего по проводнику, то направление вращения буравчика будет совпадать с направлением силовых линий. Силовые линии будут расположены тем гуще, чем сильнее ток. Если проводник согнуть в виде витка или спирали, то магнитное поле образуется вокруг каждого сечения проводника, и общий вид магнитного поля изменится (рис. 67, б). Такой проводник называется соленоидом.

Магнитные поля отдельных витков спирали сложатся, отчего образуется более сильное магнитное поле (рис. 68).

Если внутрь соленоида поместить стержень (сердечник) из железа, то он приобретает магнитные свойства. Соленоид с железным сердечником называется электромагнитом (см. рис. 68), а проводник, по которому пропускается ток, обмоткой, или катушкой.

Соленоид и електромагнит

Напряженность магнитного поля электромагнита будет тем больше, чем больше витков проводника приходится на один сантиметр длины соленоида и чем больше ток, проходящий по проводнику. На напряженность магнитного поля влияют также материал и форма сердечника.

Положение полюсов электромагнита — северного и южного — зависит от направления тока. При изменении направления тока изменится и положение полюсов.

Электромагниты широко применяются в приборах электрооборудования автомобилей: в генераторах, стартерах, реле-регуляторах и т. д.

Если проводник, по которому проходит ток, приобретает магнитные свойства, то и, наоборот, при помощи магнита можно получить электрический ток в проводнике.

Возьмем проводник и будем передвигать его в магнитном поле так, чтобы он пересекал магнитные силовые линии под прямым углом. Тогда в проводнике возникнет электродвижущая сила (рис. 69). Если при этом концы проводника замкнуть, то по нему потечет электрический ток. Это явление называется электромагнитной индукцией. Образующиеся при этом э. д. с. и ток называются индуктированными. Величины их будут тем значительнее, чем больше напряженность магнитного поля, чем быстрее проводник пересекает линии поля и чем больше длина проводника.

Схема электромагнитной индукции
Рис. 69. Схема электромагнитной индукции.

Число силовых линий, пересекаемых проводником, меняется в зависимости от его движения в данный момент: а — двигаясь снизу вверх из положения 1 в положение 2, проводник пересекает силовые линии (э. д. с. наибольшая); б — двигаясь вдоль силовых линий (слева направо) из положения 2 в положение 3, проводник их не пересекает (э. д. с. не возникает).

Явление электромагнитной индукции используется для преобразования механической энергии в электрическую.

При вращении в магнитном поле ротора с намотанными проводниками в нем возбуждается э. д. с, и при замыкании концов потечет ток. Устройства такого рода называются механическими генераторами тока.

Если между полюсами магнита С и Ю (рис. 70) вращать проводник, то в нем будет индуктироваться ЭДС К концам проводника припаяны кольца, от которых ток перейдет к неподвижным щеткам (деталям, служащим для передачи тока от неподвижных деталей к движущимся) и далее во внешнюю цепь к потребителям.

По мере вращения проводника величина ЭДС будет уменьшаться до тех пор, пока не станет равной нулю. После этого левая ветвь проводника окажется справа, а правая — слева. Теперь правая щетка станет отрицательной, а левая — положительной, и ток в проводнике изменит свое направление. При каждом обороте витка направление тока будет меняться дважды (см. кривую на рис.70 внизу), значит, при вращении витка полярность щеток будет меняться через каждые 180° его поворота. Следовательно, во внешней цепи будет соответственно изменяться и направление тока; ток будет переменным.

Переменный ток, полученный с одного витка, называется однофазным током.

И реальных генераторах имеется несколько электромагнитов, а на вращающийся якорь наматывается несколько проводников. Если на якоре имеется несколько витков, расположенных под углом друг к другу, то каждый виток будет самостоятельным источником тока; такой переменный ток называют многофазным переменным током.

Принцип работы генератора постоянного тока можно видеть из рис. 71.

Чтобы направление тока не изменялось, применяют особый вращающийся переключатель тока, называемый коллектором. Простейший коллектор состоит из двух полуколец, к которым присоединены концы витка. К коллектору прижимаются щетки. Левая щетка всегда будет соединена с ветвью, проходящей под северным полюсом магнита, и поэтому будет всегда отрицательной.

Принципиальная схема работы генератора переменного тока
Рис. 70. Принципиальная схема работы генератора переменного тока.

Правая щетка, постоянно соединенная с ветвью, проходящей под южным полюсом, будет положительной. Следовательно, к щеткам всегда подводится ток одного направления.

Отправить комментарий

Содержание этого поля является приватным и не предназначено к показу.
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.
To prevent automated spam submissions leave this field empty.

Комментарии ВКонтакте

Товары для автолюбителей

ПОИСК ПО САЙТУ:

Новости:

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте 0 пользователей и 1 гость.




Рабочий цикл двигателя

Рабочий цикл четырёхтактного двигателя