Устройство и принцип работы источников электропитания автомобиля ВАЗ-2115.

Аккумуляторная батарея служит для питания электрическим током стартера при пуске двигателя и всех потребителей электрической энергии при неработающем двигателе, а также для питания потребителей совместно с генератором на малой частоте вращения коленчатого вала двигателя. Если мощность, развивающую генератором, аккумуляторная батарея, разряжаясь обеспечивает питание потребителей одновременно с работающим генератором.

Рис. 1. Аккумуляторная батарея автомобиля ВАЗ-2115.

и ее обслуживание: 1 — корпус; 2 — крышка; 3 и 5 — соот­ветственно положительный и отрица­тельный полюсные выводы; 4 — меж­элементное соединение (борн); 6 — пробка; 7 — индикатор для проверки уровня электролита (тубус); 8 — сепа­ратор; 9 и 10 — положительная и от­рицательная пластины; 11 — выступ корпуса; 12 — кронштейн с болтом крепления батареи

Устройство и принцип действия простейшего аккумулятора. Про­стейший аккумулятор состоит из емкости с помещенными в неё двумя свинцовыми пластинами, не соприкасающимися друг с дру­гом. В сосуд заливается электролит, состоящий из дистиллирован­ной воды с добавлением химически чистой серной кислоты в оп­ределенной пропорции. Уровень электролита должен превышать высоту пластин, что обеспечивает полное использование их поверх­ности. Подготовленный таким образом аккумулятор заряжается от источника постоянного тока — генератора путем соединения од­ной пластины с положительным, а другой с отрицательным полю­сом.

При прохождении тока через пластины и электролит (заряд) в аккумуляторе происходит процесс преобразования электрической энергии в химическую, что выражается в образовании налета ак­тивной массы на поверхности пластин. На положительной пласти­не образуется перекись свинца коричневого цвета, а на отрица­тельной — губчатый свинец серого цвета. При этом плотность элек­тролита значительно увеличивается - аккумулятор зарядился. Напряжение заряженного аккумулятора составляет 2 В.

При включении в цепь аккумулятора какого-либо потребителя (лампы) происходит обратный процесс превращения химической энергии в электрическую, и аккумулятор постепенно разряжается.

При этом активная масса на той и другой пластинах превращается в сернокислый свинец, а плотность электролита умень­шается. После полного разряда аккумулятор снова заряжается и работоспособность его восстанавливается.

Для увеличения емкости аккумулятора (запаса электроэнергии) в нем устанавливают большое количество решетчатых пластин, за­полненных активной массой и составляющих два полублока. При этом для изоляции между положительными и отрица­тельными пластинами устанавливаются сепараторы.

Аккумуляторная батарея состоит из шести свинцово-кислотных двухвольтовых аккумуляторов, соединенных между собой после­довательно, что обеспечивает получение в электрической цепи ра­бочего напряжения 12 В, необходимого для питания всех потреби­телей на автомобиле.

Устройство аккумуляторной ба­тареи. Аккумуляторная батарея имеет полипропиленовый полу­прозрачный корпус 1 (рис. 1), разделенный перегородками на шесть отсеков, представляющих собой отдельные аккумуляторы. Сверху аккумуляторы закрыты общей полипропиленовой крыш­кой 2, приваренной к корпусу ультразвуковой сваркой. В крыш­ке имеются отверстия для залив­ки электролита в каждый акку­мулятор и для прохода двух полюсных выводов батареи (плю­сового и минусового).

Каждый аккумулятор состоит из двух полублоков чередующих­ся пластин: положительных 9 и отрицательных 10. Пластины оди­наковой полярности приварены к межэлементным соединениям (борнам) 4, которые служат для крепления пластин и выводов, тока и соединяют аккумуляторы батареи между собой. Решетки пластин отлиты из сплава свинца с добавлением кальция и сурьмы, что замедляет процесс разложения

электролита и саморазряд аккумуляторов.

Для увеличения емкости в решетку пластин впрессовывают ак­тивную массу, приготовленную на водном растворе серной кис­лоты из окислов свинца — свинцового сурика (РЬ₃О₄) и свинцо­вого глета (РЬО) — для положительных пластин и свинцового порошка — для отрицательных пластин. Одноименные пластины соединяются в полублоки, заканчивающиеся выводными полюс­ными штырями. Полублоки с положительными и отрицательными пластинами собирают в блок таким образом, что положительные пластины располагаются между отрицательными, поэтому послед­них обычно на одну больше. Это позволяет лучше использовать двустороннюю активную массу крайних положительных пластин и предохраняет их от коробления и разрушения.

Положительные пластины аккумулятора помещаются в сепа­раторы 8, изготовленные в виде конвертов из тонкого пластико­вого микропористого материала. Это исключает их короткое за­мыкание отрицательными пластинами, а малая толщина и боль­шая пористость сепараторов облегчают прохождение через них электролита, снижают внутреннее сопротивление и обеспечива­ют получение разрядного тока большой силы. Кроме того, это исключает короткое замыкание пластин выпадающей активной массой, позволяет устанавливать блоки пластин непосредственно на днище бака без ребер и значительно увеличить объем электро­лита над пластинами и тем самым увеличить срок доливки дис­тиллированной воды при эксплуатации автомобиля.

Для облегчения проверки уровня электролита в каждом акку­муляторе у заливных отверстий снизу имеются трубчатые инди­каторы (тубусы) 7. Нижний срез индикатора находится на требу­емой высоте от уровня пластин. При нормальном уровне повер­хность электролита образует четко видимый через наливное отверстие мениск (элипс). Кроме того, на полупрозрачном пласт­массовом корпусе аккумуляторной батареи могут быть метки «MIN» и «МАХ», между которыми должен находиться уровень электролита.

Полублоки положительных 9 и отрицательных 10 пластин от­дельных аккумуляторов соединены между собой межэлементными соединениями, проходящими через пластмассовые перегородки, и соединяются соответственно с положительным 3 и отрицательным 5 выводами батареи.

Выводы большинства отечественных и импортных аккумуля­торных батарей имеют конусную форму, обеспечивающую сохра­нение надежного контакта с клеммами проводов при износе их и процессе эксплуатации, и имеют стандартные размеры. Причем положительный вывод батареи по диаметру больше отрицательно го, что исключает возможность нарушения полярности при установке батареи на автомобиль.

На верхней поверхности батареи расположены отверстия для заливки электролита в каждый аккумулятор батареи, закрываемые пробками 6. Пробки имеют вентиляционные отверстия для выхода газов, образующихся в процессе работы батареи. У новых незалитых батарей вентиляционные отверстия закрыты специальными герметизирующими приливами, которые при заливке в батарею элек­тролита удаляются (срезаются).

Электролит, заливаемый в аккумуляторную батарею, представ­ляет собой раствор химически чистой аккумуляторной кислоты с дистиллированной водой. Для предотвращения замерзания элек­тролита при эксплуатации аккумуляторной батареи в зимних усло­виях плотность регламентируется в зависимости от климатических условий эксплуатации.

Аккумуляторные батареи поступают с завода в сухозаряженном виде без электролита. Приведению аккумуляторных батарей в рабочее состояние предшествует процедура приготовления электролита.

В зимнее время возникает опасность замерзания электролита разряженной батареи. Поэтому на герметичные необслуживаемые аккумуляторные батареи устанавливают индикаторы заряженности. При уменьшении степени заряженности ниже определенного уровня меняется цвет видимого пятна индикатора, и батарею необходимо подзарядить зарядным устройством. Ремонт таких батарей невозможен.

Аккумуляторные батареи рекомендуется хранить в неотапливаемых помещениях при температуру не выше 0* С и не ниже – 30* С во избежании трещин на мастике. Максимальный срок хранения аккумуляторных батарей в сухозаряженном виде не должен превышать трех лет.

Устройство генератора.

Генератор состоит из статора, ротора, щеток, выпрямительного блока, электронного регулятора напряжения двух крышек, которые стягиваются при помощи стяжных болтов, а также приводного шкива с вентилятором и конденсатора.

Рис. 2. Внутреннее устройство генератора 94.3701:1 – кожух; 2 – вывод «В+» для подключения потребителей;3 – помехоподавляющий конденсатор 2,2 мкФ; 4 – общий вывод дополнительных диодов (присоединяется к выводу «D+» регулятора напряжения); 5 – держатель положительных диодов выпрямительного блока;6 – держатель отрицательных диодов выпрямительного блока; 7 – выводы обмотки статора;8 – регулятор напряжения;9 – щеткодержатель; 10 – задняя крышка; 11 – передняя крышка; 12 – сердечник статора; 13 – обмотка статора; 14 – дистанционное кольцо; 15 – шайба; 16 – конусная шайба; 17 – шкив; 18 – гайка; 19 – вал ротора; 20 – передний подшипник вала ротора; 21 – клювообразные полюсные наконечники ротора; 22 – обмотка ротора;23 – втулка; 24 – стяжной винт;25 – задний подшипник ротора;26 – втулка подшипника; 27 – контактные кольца;28 – отрицательный диод;29 – положительный диод; 30 – дополнительный диод;31 – вывод «D» (общий вывод дополнительных диодов)

Генератор типа 94.3701 (рис. 2)– переменного тока, трехфазный, со встроенным выпрямительным блоком и электронным регулятором напряжения, правого вращения (со стороны привода).

На части автомобилей может быть установлен генератор ААК–5102 производства Словении. Этот генератор по своим характеристикам и установочным размерам взаимозаменяем с генератором 94.3701, но имеет некоторые отличия в устройстве узлов и деталей.

Статор и крышки 10 и 11 (рис. 2) стянуты четырьмя винтами. Вал ротора 19 вращается в подшипниках 20 и 25, которые установлены в крышках. Питание к обмотке ротора (обмотке возбуждения) подводится через щетки и контактные кольца 27.

Трехфазный переменный ток, индуцируемый в обмотке статора, преобразуется в постоянный выпрямительным блоком, прикрепленным к крышке 10. Электронный регулятор 8 напряжения объединен в один блок со щеткодержателем и крепится также к крышке 10.

Схема соединений генератора показана на рис.3

Рис. 3 Схема соединений системы генератора.

Напряжение для возбуждения генератора при включении зажигания подводится к выводу «D+» регулятора (вывод «D» генератора) через контрольную лампу 5, расположенную в комбинации приборов. При включении зажигания лампа должна гореть, а после пуска двигателя – гаснуть, если генератор исправен. Яркое горение лампы или свечение ее в полнакала говорит о неисправностях.

После пуска двигателя обмотка возбуждения питается от трех дополнительных диодов, установленных на выпрямительном блоке генератора.

Вывод «W» генератора на автомобилях семейства ВАЗ–2115 не используется.

Техническая характеристика генератора типа 94.3701:

— максимальная сила тока отдачи при 13 В и 6000 мин–1, А : 80

— пределы регулируемого напряжения, В : 13,2–14,7

— передаточное отношение двигатель-генератор : 1:2,4

— емкость конденсатора, мкФ : 2,2±20%

Статор состоит из сердечника и катушек обмотки. Сердеч­ник статора изготавливают в виде кольца из от­дельных стальных пластин, изолированных друг от друга лаком. На его внутренней поверхности имеются зубцы, на которых над­еты катушки. Катушки образуют обмотку статора, которая раз­делена на три фазы, расположенные под углом 120° по отношению друг к другу. Одни концы каждой фазы соединены между собой в одну точку называемую нулевой, а другие выводятся в цепь.

Ротор состоит из вала, на котором напрессована втулка с обмоткой возбуждения, и шести пар электромагнит­ных полюсных наконечников, создающих под действием об­мотки возбуждения магнитное поле. На валу ротора установле­ны два контактных кольца, через которые в обмотку возбуждения подается электрический ток. По контактным кольцам скользят графитовые щетки, соединенные с выво­дами В и Ш регулятора напряжения. Ротор вращается в шари­ковых подшипниках, установленных в передней и задней крышках. Они заполнены специальной смазкой, рассчитанной на весь срок службы генератора. В связи с тем, что для заряда аккумуля­торной батареи необходим постоянный ток, внутри задней крыш­ки генератора помещен выпрямительный блок, преобразую­щий переменный ток в постоянный.

Выпрямительный блок представляет собой две алюминиевые плас­тинки с запрессованными в них шестью диодами, пропускающи­ми электрический ток только в одном направлении, т. е. создаю­щими в цепи постоянный электрический ток (одного направле­ния). На пластине выпрямительного блока установлены еще три дополнительных диода. Напряжение, снимаемое с этих дополни­тельных диодов, идет для питания постоянным током обмотки ротора и цепи контроля исправности генератора с помощью кон­трольной лампы разряда аккумуляторной батареи, помещенной на щитке приборов.

Электронный регулятор 11 напряжения представляет собой не-₄ разборный и нерегулируемый узел, в котором нет обычных элек­тромагнитных реле с контактами. В паз регулятора напряжения вставляется щеточный узел — пластмассовый щеткодержатель с двумя щетками.

Приводной шкив с вентилятором 14 установлен на переднем конце вала ротора.

Вентилятор служит для охлаждения статора, ротора и выпря­мителя. Охлаждающий воздух засасывается через окна в задней крышке 1, проходит внутри генератора и выходит через окна пе­редней крышки наружу.

Для подавления радиопомех и защиты электронного оборудо­вания от импульсов напряжения в системе зажигания на генерато­ре устанавливается конденсатор 4.

Работа генератора осуществляется следующим образом. При включении зажигания загорается контрольная лампа на щитке приборов, сигнализирующая о том, что в обмотку возбуждения ротора поступает ток от аккумуляторной батареи. Протекающий по обмотке возбуждения ток создает вокруг полюсов ротора маг­нитный поток. После пуска двигателя, когда ротор генератора стал вращаться, под каждым зубцом статора проходит то южный, То северный полюс ротора. Поэтому магнитный поток, проходя­щий через зубцы статора, меняется по силе и направлению. Пе­ременный магнитный поток пересекает витки обмотки стато­ра, индуцируя в ней ЭДС.

Переменное напряжение и ток, индуцированные в обмотке статора, выпрямляются выпрямительным блоком 20, и для питания потребителей идет уже постоянный ток, снимаемый с клеммы 30 на рис.3, а) генератора. Одновременно с общего вывода дополнительных диодов подается выпрямленное напряжение для питания обмотки возбуждения ротора.

У работающего исправного генератора напряжение на клем­ме 30 и на общем выводе дополнительных диодов 8 равны. По­этому в контрольную лампу щитка ток не поступает, и она не горит. В этом случае обмотка возбуждения генератора питается от выпрямителя на трех дополнительных диодах, а аккумулятор­ная батарея заряжается от генератора. Если контрольная лампа будет гореть, то это указывает на неисправность генератора, когда он вообще не дает напряжения или оно ниже напряжения акку­муляторной батареи. Стартер служит для пуска двигателя и является основным эле­ментом системы пуска двигателя, в которую помимо стартера вхо­дит аккумуляторная батарея, выключатель зажигания, а также до­полнительное реле включения стартера. Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока и привода.