Баланс электроэнергии автомобилей и автобусов

Цель работы:Рассчитать зарядный баланс электроэнергии автомобиля при движении в городе в смешанном режиме эксплуатации (дневном и ночном). Оценить результаты расчета по часовому и суточному балансам генератора для работы на автомобиле в указанном режиме движения.

Расчет баланса электроэнергии производится по ОСТ 37.003.034–77. В процессе расчета проверяются правильность выбора параметров генератора и его привода, а также определяется минимально необходи­мая мощность генератора на автомобилях и автобусах. Исходными для расчета являются ТСХ генератора и емкость аккумуляторной батареи, установленной на автомо­биле.

Проверку правильности выбора мощности генератора нужно делать для таких условий эксплуатации автомобиля, когда рабо­тающие электропотребители потребляют от генераторной установ­ки максимальный ток. Считается, что мощность генераторной установки и другие параметры выбраны правильно, если при сме­шанной дневной и ночной эксплуатации либо для любого другого режима был практически нулевой баланс электроэнергии, т.е. такой, при котором степень разряженности аккумуляторной бата­реи ( ) сохраняется, в процессе эксплуатации автомобиля неиз­менной. В данной контрольной рабом необходимо оценить баланс электроэнергии для смешанного режима работы, а именно:

- режима работы зимой ночью на междугороднем шоссе (мак­симальное количество включённых потребителей и низкая тем­пература пуска двигателя);

- режима работы зимой днем в большом городе (минимальная скорость движения, частые остановки, а следовательно, мини­мальная частота вращения якоря генератора).

Время работы на обоих режимах принять равным пять часов.

Расчетная сила тока потребителей.Расчетная сила тока потребителей, включенных при движении и на коротких остановках с работающим двигателем, определяется суммированием сил эквивалентных токов потребителей:

, (48)

где – сила тока потребителя, A; – коэффициент времени ра­боты потребителей; – коэффициент, соответствующий режиму нагруз­ки (для потребителей, имеющих несколько ступеней включения).

Значения в различных условиях эксплуатации приведены в таблице 1.

Определение номинальной силы тока отдельного потребите­ля производят по формуле:

, (49)

где – номинальная мощность потребителя(см. Таблица 1),Вт;

- номинальное напряжение системы электроснабжения автомобиля (13,5 или 27 В).

Суммарный ток нагрузки от потребителей определяет табличным способом отдельно для дневного ( ) и ночного ( ) режимов соответственно, где - ток потребителей при движении зимой в городе днем и - ток потребителей при движении зимой по шоссе ночью.

Таблица 1

Значения мощностей и коэффициента и для различных потребителей электроэнергии

Наименование потребителей	Количество потребителей	Номинальная мощность одного потребителя , Вт	Коэффициент нагрузки	Коэффициент времени включения
зимой ночью на шоссе	зимой днем в городе
Дальний свет фар		50-60	1,0	0,95
Ближний свет фар		35-45	1,0	0,05	0,05
Габаритные фонари		6-8	1,0	1,0	0,9
Фонари заднего хода	1-2		1,0	0,005	0,01
Освещение номерного знака	1-2	7-9	1,0	1,0	0,9
Освещение приборов	4-6	2-2,5	0,5-1,0	1,0	0,9
Указатели поворота	2-4	14-20	1,0	0,1	0,15
Сигнал торможения	2-4	14-20	1,0	0,05	0,15
Питание приборов	4-6		1,0	1,0	1,0
Система зажигания		25-60	1,0	1,0	1,0
Электродвигатель стеклоочистителя	1-2	8-15	0,8	0,25	0,25
Электродвигатель отопителя кабины		25-40	0,55	1,0	0,7
Электродвигатель отопителя кузова автобуса	3-4	25-120	0,5	1,0	1,0
Освещение кузова автобуса	10-20	20-40	1,0	1,0
Электродвигатель фароомывателя	1-2	4-10	1,0	0,2	0,2
Электродвигатель системы охлаждения двигателя		100-200	1,0	0,2-0,4	0,3-0,6
Звуковой сигнал		20-60	1,0	0,01	0,01
Радиоприёмник (магнитофон)		45-55	1,0	0,8	0,5

Выбор генератора. Для предварительного выбора типа и разме­ров генератора расчетная сила тока потребителей определяется для режима движения автомобиля по шоссе ночью зимой.

Необходимая максимальная сила тока генератора для легко­вых и грузовых автомобилей определяется соответственно и .

Требуемая мощность генератора определяется из выражения:

. (50)

Скоростной режим генератора. Значения относительного времени работы генератора в интервалах частоты вращения для типового скоростного режима, приведенные к коэффи­циенту оборотности генератора = 60, указаны в таблице 2. Т.к. на практике коэффициент близок к 60, то типовой скоростной режим выбирается в соответствии с заданным по варианту классом автомобиля по таблице 2.

Таблица 2

Частота вращения , об/мин	Легковые автомобили	Грузовые автомобили	Городские автобусы
среднего класса	малого, особо малого класса	с автоматической коробкой передач	без прицепа	с прицепом	большой вместимости	средней вместимости
	0,29	0,33	0,31	0,25	0,25	0,45	0,38
1000... 1250				0,055	0,045
1250... 1500	0,03	0,02	0,03	0,085	0,055	0,03	0,055
1500... 1750	0,07	0,055	0,06	0,11	0,07	0,085	0,075
1750 . .. 2000	0,08	0,065	0,065	0,1	0,08	0,1	0,095
2000 ... 2250	0,1	0,065	0,07	0,12	0,125	0,08	0,1
2250 . . . 2500	0,095	0,07	0,075	0,09	0,105	0,07	0,075
2500 . . . 2750	0,1	0,07	0,075	0,06	0,08	0,06	0,05
2750 . . . 3000	0,08	0,07	0,075	0,045	0,055	0,045	0,055
3000 . . . 3250	0,05	0,065	0,065	0,03	0,04	0,025	0,04
3250 . . . 3500	0,035	0,05	0,055	0,02	0,03	0,02	0,25
3500 . . . 3750	0,025	0,04	0,04	0,015	0,02	0,015	0,02
3750 . . . 4000	0,015	0,04	0,025	0,01	0,02	0,01	0,015
4000 . . . 4250	0,015	0,02	0,02	0,005	0,015	0,01	0,015
4250 . . . 4500	0,005	0,015	0,01	0,005	0,01
4500 . . . 4750	0,005	0,015	0,015			О
4750 . . . 5000	0,005	0,01	0,01

Расчет баланса электроэнергии. Для расчета используется ТСХ ге­нератора на самовозбуждение в комплекте с соответствующим ре­гулятором напряжения при напряжении на выводе «+» генератора 14 (28) В. Для генераторов со встроенным регулятором применяют ТСХ, определенную при 13 (26) В.

На первом этапе расчета определяют часовую отдачу генератора для каждого интервала частоты вращения ротора (по таблице 2) по формуле

, (51)

где – сила тока генератора по ТСХ для , соответствующей середине интервала .

Часовую отдачу генератора определяют суммированием часо­вой отдачи во всех интервалах изменения :

, (52)

где — средняя сила тока генератора в заданном скоростном режиме. Часовой разряд (заряд) для дня или ночи определяется соответ­ственно из выражения

или , (53)

Относительный часовой разряд (%) аккумуляторной батареи в ноч­ном режиме оценивается из выражения

. (54)

Суточный баланс электроэнергии

, (55)

где и – время при дневной и ночной эксплуатации (зимой , летом = 8 ч, = 2 ч); – суточный расход емкости батареи на пуски двигателя стартером; – суточный расход емкости батареи на электроснабжение потребителей, включаемых на стоянках с неработающим двигателем (предпусковые подогреватели и т. п.).

Величина принимается для автомобилей с карбюраторным двигателем и дизелем соответственно равной и (ГОСТ 959.0–84Е).

Оценка баланса электроэнергии по результатам расчета. Результат расчета баланса электроэнергии должен соответствовать перечисленным ниже требованиям.

1. Суточный баланс электроэнергии должен быть только положительным.

2. Относительный часовой разряд батареи в ночное время не должен превышать для автобусов и грузовых автомобилей с дизелем – 0 %, для грузовых автомобилей с карбюраторным двигателем — 1 %, для грузовых автомобилей с дизелем и прицепом и легковых автомобилей среднего и высокого классов с карбюраторным двигателем — 2 %, для грузовых автомобилей с карбюраторным двигателем и прицепом — 3 %, для остальных автомобилей и автобусов — 3 %.

3. При частоте вращения вала на холостом ходу двигателя генераторная установка должна обеспечивать силу тока отдачи, до­статочную для электроснабжения: на легковых автомобилях особо малого и малого классов и грузовых с карбюраторным двигателем-системы зажигания, приборов, габаритных и номерных фонарей, отопителя на половинной мощности; на легковых автомобилях среднего класса к этому перечню добавляется обогреватель стекла на половин­ной мощности; на городских и пригородных автобусах плафоны внут­реннего освещения и электромагнитный вентиль (для автобусов с дизелем).

Таблица 3.