Источники тока. 
Конструкция автомобилей и тракторов

Аккумуляторная батарея. Электрическая энергия, поступающая в процессе зарядки аккумуляторной батареи от внешнего источника постоянного тока, превращается в химическую и в таком виде может быть запасена, а в процессе разрядки вновь преобразуется в электрическую энергию. Автотракторные аккумуляторные батареи называют стартёрными, так как они при малом внутреннем падении напряжения обладают свойствами кратковременно отдавать большой ток, необходимый для работы стартёра. Основное применение нашли кислотно-свинцовые аккумуляторные батареи.

Аккумуляторная батарея состоит из трех или шести последовательно соединенных аккумуляторов номинальным напряжением 2 В каждый.

Рис. 182. Аккумуляторная батарея:

1 — перемычка; 2 — крышка; 3 — пробка; 4 — бак; 5 — мостик пластин; 6, 7 — полюсные выводы; 8 — сепаратор; 9 — отрицательная пластина; 10 — положительная пластина Бак 4 (рис. 182) аккумуляторной батареи представляет собой моноблок с перегородками, образующими ячейки для отдельных аккумуляторов. Бак и крышка 2 изготовлены из кислотоупорной пластмассы, эбонита или термопласта. Дно бака имеет ребра, на которые опираются пластины. Каждый аккумулятор состоит из набора положительных 10 и отрицательных 9 пластин, отлитых в виде решёток из сплава свинца и 6…8% сурьмы. Припаянные к мостику пластин 5 между собой пластины образуют полублоки. Решётки пластин заполнены активной массой: положительные пластины — двуокисью свинца РЬ0₂, а отрицательные — губчатым свинцом РЬ. Положительные и отрицательные пластины разделяются между собой сепараторами 8 — перегородками из микропористой пластмассы или эбонита. В крышке сделаны три отверстия. Среднее отверстие, закрываемое пробкой 3, предназначено для заливки электролита, а два крайних — для вывода полюсных выводов 6 и 7 полублоков. В крышке или пробке имеется вентиляционное отверстие для сообщения внутреннего объёма аккумулятора с атмосферой. Аккумуляторы соединены между собой последовательно при помощи перемычек 1.

Электролитом служит раствор химически чистой серной кислоты H2SO4 и дистиллированной воды. Для нормальной работы в зависимости от климатических условий и времени года электролит должен иметь плотность 1,25… 1,31 г/см³. От плотности электролита зависит ЭДС. В результате химической реакции, протекающей по уравнению.

при разрядке в электролите увеличивается содержание воды, а при зарядке образуется серная кислота и его плотность увеличивается.

Одним из электротехнических показателей аккумуляторной батареи является ёмкость аккумулятора. Ёмкость аккумулятора есть количество электричества, выраженное в ампер-часах, которое отдаёт полностью заряженный аккумулятор при непрерывном его разряде до установленного предела. Различают номинальную бн и стартёную бет ёмкость. Номинальную ёмкость бн принято определять при непрерывном 10-часовом разряде до напряжения 1,7 В при средней температуре электролита 30±2°С. Стартерная емкость бет определяется при температуре +30 и -18°С.

Условное обозначение аккумуляторной батареи состоит из набора цифр и букв. Первая цифра показывает число последовательно соединённых аккумуляторов, а две следующие буквы — тип батареи. Цифры за буквами указывают на номинальную ёмкость батареи. Следующие за цифрами буквы обозначают материал, из которого изготовлен бак (Э — эбонит, П — асфальтопековая масса с кислотостойкими вставками, В — асфальтопековая масса без вставок) и материал сепараторов (М — мипласт, МС — мипласт со стекловолокном, Р — мипор). Например, марка аккумуляторной батареи 6СТ-75ЭМ означает: батарея состоит из шести аккумуляторов (12В), стартёрного типа (СТ), ёмкостью 75 А • ч, бак эбонитовый (Э) и сепараторами из мипласта (М).

Генераторы. В последнее время на тракторах и автомобилях устанавливают трёхфазные генераторы переменного тока с возбуждением от электромагнитов. Магнитный поток в них создаётся обмоткой возбуждения, по которой пропускается постоянный электрический ток. При пуске двигателя постоянный ток используется от аккумуляторной батареи, а при работе двигателя вырабатываемый генератором переменный ток преобразуется выпрямителями в постоянный.

В зависимости от положения обмотки возбуждения трёхфазные генераторы подразделяются на две группы: с неподвижной и с вращающейся обмоткой возбуждения.

Генераторы с неподвижной обмоткой возбуждения нашли основное применение на тракторах (Г-287Д, Г-306-И, 15.3701 и др.). Это объясняется их надёжностью, простотой конструкции и несложным техническим обслуживанием.

Генератор представляет собой закрытую трёхфазную динамомашину со встроенным выпрямителем. Устройство генератора показано на рис. 183. В генераторе смонтированы статор 3, крышки 10 и 12, ротор 11 и выпрямитель 6. Статор собран из пластин, изготовленных из электротехнической стали. Он имеет девять полюсов, на которые надеты фазные обмотки 2. Три последовательно соединенные обмотки образуют фазу, концы фаз че;

Рис. 183. Генераторе неподвижной обмоткой возбуждения:

1 — выводные зажимы переменного тока; 2 — фазная обмотка статора; 3 — статор; 4 — обмотка возбуждения; 5 — втулка обмотки возбуждения; 6 — выпрямитель переменного тока; 7 — вентилятор; 8 — диоды; 9 — шкив привода генератора; 10, 12 — передняя и задняя крышки; 11 — ротор; 13 — выводной зажим «Ш» постоянного тока.

рез зажимы соединены с выпрямителем 6, а начала соединены звездой. С обеих сторон к статору при помощи стяжных болтов закреплены крышки. К задней крышке 12 прикреплены две колодки с выводными зажимами, на одной из них имеются выводной зажим 13 постоянного тока с буквами «Ш» (шунт, т. е. обмотки возбуждения), «В» (выпрямитель) и «М» (масса), а на второй — два зажима 1 с обозначением «~» (переменный ток). На крышках отлиты лапы для крепления генератора. Ротор 11 в поперечнике имеет вид шестилучевой звезды. Пластины ротора изготовлены из электротехнической стали и жёстко посажены на вал, вращающийся в двух шарикоподшипниках. Обмотка возбуждения 4 неподвижно закреплена на стальной втулке и питается постоянным током через зажимы «М» и «Ш».

При вращении ротора 11 лучи звёздочки движутся около торца сердечника обмотки возбуждения 4. Магнитный поток, создаваемый этой обмоткой, переходит через воздушный зазор с втулки 5 на звёздочку ротора и намагничивает его. В свою очередь магнитный поток ротора пересекает витки фазных обмоток статора 2 и наводит в них индуктированную ЭДС переменного тока, который с помощью выпрямителя 6 преобразуется в постоянный.

Выпрямитель 6 собран из шести диодов 8, запрессованных в специальной пластине — теплоотводе. Выводы диодов попарно соединены с фазами генератора. Оребрённый алюминиевый корпус выпрямителя закреплён на передней крышке 10 генератора.

Привод генератора осуществляется клиновидным ремнем через шкив 9, приводимым во вращение от коленчатого вала двигателя. К шкиву со стороны генератора закреплён вентилятор 7, который служит для охлаждения ротора и выпрямителя.

Генератор с вращающейся обмоткой возбуждения, устанавливаемый на большинстве автомобилей, состоит из статора 5 (рис. 184) и ротора 1. Статор набирают из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком; это сделано для уменьшения потерь на вихревые токи. В пазах внутренней поверхности статора укладываются три группы обмоток 4. В группе обмотки соединены между собой последовательно, а группы обмоток — звездой. Одним концом все три группы соединены между собой, а вторые концы каждой группы выведены в цепь. С обеих сторон статор закрыт крышками 2 из алюминиевого сплава, стянутыми между собой стяжными болтами 10. В крышках на шарикоподшипниках установлен ротор.

Ротор 1 генератора состоит из электромагнита, имеющего шесть пар полюсов, укрепленных на стальном валу. Внутри сердечников полюсов помещена обмотка возбуждения 9, концы которой припаяны к двум медным контактным кольцам коллектора 6. К кольцам прижимаются щетки 7, установленные в щеткодержателях с выводными клеммами 8. На валу ротора насажен шкив с крыльчаткой, служащий для охлаждения генератора во время работы.

В начале работы генератора обмотка возбуждения 9 питается от аккумуляторной батареи постоянным током, создавая магнитное поле. Когда ротор вращается, под катушкой статора 5 проходят попеременно северный и южный полюса ротора 1. Магнитный поток, проходящий через выступы статора, изменяет свое направление и величину, индуктируя при этом в обмотках статора 4 ЭДС, меняющуюся по величине и направлению. Трехфазный ток, индуктируемый в обмотках статора, подводится к выпрямителю.

Рис. 184. Генератор с вращающейся обмоткой возбуждения:

1 — ротор; 2 — крышка; 3 — приводной шкив; 4 — обмотка статора; 5 — статор; 6 — коллектор; 7 — щетки; 8 — выводные клеммы; 9 -обмотка возбуждения; 10 — стяжной болт Выпрямитель состоит из шести кремниевых диодов, собранных внутри задней крышки генератора, которые преобразуют переменный ток в постоянный и пропускают ток только в одном направлении. На генераторе имеются три вывода: плюс «+», шунт «Ш» и минус «-», соединенный с массой. По мере увеличения частоты вращения ротора, когда напряжение генератора станет большим, чем напряжение аккумуляторной батареи, обмотка возбуждения начнёт питаться током генератора. Напряжение генератора зависит от частоты вращения ротора, величины магнитного потока и силы тока, отдаваемого генератором.

Реле-регулятор служит для поддержания постоянного напряжения в сети, вырабатываемого генератором независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя, и защиты генератора от перегрузок. Вышеописанные генераторы работают с контактно-транзисторными реле-регуляторами.

Контактно-транзисторный реле-регулятор переменного тока состоит из двух электромагнитных реле: реле регулятора напряжения PH (рис. 185) и реле защиты РЗ, транзистора, трёх диодов и резисторов. Регулятор напряжения PH состоит из сердечника с одной обмоткой и одной парой контактов. При работе генератора ток на обмотку возбуждения ОВ поступает через транзистор без ограничения и далее через резистор Ре, вспомогательную обмотку ВО реле защиты. С увеличением напряжения сердечник регулятора напряжения намагничивается настолько, что якорёк притягивается и контакты замыкаются, транзистор при этом не пропускает ток и в обмотку' возбуждения ток поступает через добавочные резисторы;

Рис. 185. Схема контактно-транзисторного реле-регулятора.

напряжение падает и контакты вновь размыкаются. Этот процесс повторяется с большой частотой. Напряжение генератора таким образом поддерживается в пределах 12,5… 13,0 В.

Реле защиты служит для защиты от перегрузок. При превышении тока больше расчётной величины контакты реле замыкаются и ток через транзистор на обмотку возбуждения ОВ поступает через добавочный резистор. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока генератор будет перегружен. Реле защиты состоит из сердечника, трёх обмоток: последователь ной (ПО), вспомогательной (ВО), удерживающей (УО) и одной пары контактов, разомкнутых в неработающем состоянии.

Транзистор является усилителем и служит для управления током возбуждения генератора совместно с регулятором напряжения.

Диоды пропускают ток только в одном направлении. Каждый из установленных диодов в схеме имеет свое назначение: диод Дос не пропускает тока самоиндукции в цепь, диод Др разделяет цепи контактов реле напряжения и реле защиты и диод Д. (гасящий) замыкает ток самоиндукции в обмотках реле.

Реле-регулятор имеет три клеммы: ВЗ — присоединена к выключателю зажигания; Ш — к клемме генератора и М — к массе.