Электрика 2
Способы электрических соединений:
а — последовательное соединение источников тока; б — парал-
лельное соединение источников тока; в — последовательное соеди-
нение потребителей тока; г — параллельное соединение потребите- 
лей тока
При последовательном соединении потребителей весь ток
проходит через каждый потребитель. При па-
раллельном соединении ток, разветвляясь, поступает к каж-
дому потребителю отдельно. На автомобиле при-
меняют последовательное и параллельное соединения.
Магнетизм и электромагнетизм. В природе встречается
железная руда, которая обладает свойством притягивать к
себе стальные и чугунные предметы. Такая руда называется
природным магнитом. Если приложить к магниту стальные
или чугунные предметы, то они намагничиваются. Предме-
ты из углеродистой стали сохраняют магнитные свойства и
после воздействия на них магнита. Такие стальные предме-
ты называются искусственными магнитами. Магнит притя-
гивает к себе стальные предметы не только при непосред-
ственном соприкосновении, но и на расстоянии, что свиде-
тельствует о наличии вокруг магнита магнитного поля. Каж-
дый магнит имеет два полюса: северный и южный. При сбли-
жении одноименных полюсов двух магнитов они отталки-
ваются, а при сближении разноименных полюсов — притя-
гиваются. Магнитное поле вокруг магнитов состоит из маг-
нитных силовых линий, направленных от северного полюса
к южному. С удалением от магнита напряженность магнит-
ного поля уменьшается.
Если через проводник пропустить электрический ток, то
вокруг него создается кольцевое магнитное поле без выра-
женных полюсов. При прохождении тока по
проводнику, свернутому в виде спирали, магнитное поле,
складываясь, образует на концах спирали полюса — северный
и южный. Если в середину такой спирали поме-
стить сердечник из малоуглеродистой стали, обладающий
хорошей магнитной проводимостью, то образуется электро-
магнит, имеющий свойства природного магни-
та. Магнитное поле электромагнита можно увеличивать или
уменьшать, изменяя силу тока или число витков спирали. С
увеличением силы тока или витков электромагнита усили-
вается электромагнитное поле. Электромагниты имеют ши-
рокое применение в приборах электрооборудования (генера-
торе, стартере, звуковом сигнале, стеклоочистителе, конт-
рольно-измерительных приборах) автомобиля.
Если проводник с током поместить в магнитном поле
магнита (электромагнита), то в результате взаимодействия
магнитных полей проводника и магнита проводник будет
выталкиваться. На этом явлении основана работа электро-
двигателей.
В рассмотренном случае электрическая энергия превра-
щается в механическую. Для превращения механической
энергии в электрическую используют явление электромаг-
нитной индукции. Если замкнутым проводником пересекать
магнитные силовые линии, то в таком проводнике возника-
ет электрический ток.
Сила индуктированного тока зависит от длины провод-
ника, скорости пересечения им магнитного поля, плотности
В генераторах тока проводники выполнены в виде пе-
тель. Если такую петлю поместить в магнитное поле и вра-
щать, то в проводнике индуктируется ЭДС.
На автомобилях устанавливают генераторы, вырабаты-
вающие однофазный или трехфазный ток. Если проводники
генератора, в которых индуктируется ток, образуют одну
обмотку (даже состоящую из большего числа витков), то
будет вырабатываться однофазный ток. Если проводники
образуют три одинаковые обмотки, расположенные по ок-
ружности под углом 120°, будет индуктироваться трехфаз-
ный ток.
Индуктирование ЭДС может также осуществляться вза-
имоиндукцией. При прохождении тока в обмотке одной из
катушек (первичной) вокруг нее создается магнитное поле,
которое охватывает витки обмотки катушки (вторичной).
Когда замыкают и размыкают цепь первичной обмотки, вок-
руг нее появляется и исчезает магнитное поле, появляющее-
ся или исчезающее магнитное поле первичной обмотки пе-
ресекает витки вторичной обмотки и в ней возникает ЭДС,
которую называют ЭДС взаимоиндукции. На этом явлении
основана работа катушки зажигания. Наряду с пересечением
витков вторичной обмотки исчезающее и появляющееся маг-
нитное поле пересекает также витки первичной обмотки, в
которых возникает дополнительная ЭДС самоиндукции.
Полупроводниковые приборы. В системе электрообору-
дования автомобиля применяют полупроводниковые прибо-
ры — диоды и триоды (транзистор). Полупроводниковый
диод обладает свойством пропускать ток в одном направле-
нии. Диод состоит из пластинки германия или
кремния, в которую вплавлена капелька алюминия или ин-
дия. На границе между ними образуется переходный слой,
имеющий одностороннюю направленность. Такие диоды при-
меняют в качестве выпрямителей переменного тока.
Полупроводниковый триод, называемый транзистором
, состоит из полупроводниковой пластинки —
базы (например, германия или кремния) и двух наплавленных
капель, образующих две зоны проводимости. Тот электрод
(капля), к которому подводится напряжение, называется
эмиттером, а другой, с которого снимается напряжение, на-
зывается коллектором. Управление проводимостью транзи-
стора осуществляется при помощи тока, подводимого к базе.
Транзисторы можно применять для усиления или прерыва-
ния тока.
Аккумуляторная батарея, состоящая из шести свинцо-
во-кислотных аккумуляторов, является химическим источ-
ником постоянного тока и служит для питания электричес-
ким током приборов электрооборудования при неработаю-
щем двигателе, при пуске двигателя стартером, а также при
работе двигателя на малой частоте вращения коленчатого
вала.
Устройство и принцип действия простейшего аккуму-
лятора. Простейший аккумулятор состоит из емкости с по-
мещенными в нее двумя свинцовыми пластинами, не со-
прикасающимися друг с другом. В сосуд заливается элект-
ролит, состоящий из дистиллированной воды с добавлени-
ем химически чистой серной кислоты в определенной про-
порции. Уровень электролита должен превышать высоту
пластин, что обеспечивает полное использование их поверх-
ности. Подготовленный таким образом аккумулятор заря-
жается от источника постоянного тока — генератора путем
соединения одной пластины с положительным, а другой —
с отрицательным полюсом.
При прохождении тока через пластины и электролит (за-
ряд) в аккумуляторе происходит процесс преобразования
электрической энергии в химическую, что выражается в об-
разовании налета активной массы на поверхности пластин.
На положительной пластине образуется перекись свинца ко-
ричневого цвета, а на отрицательной — губчатый свинец се-
рого цвета. При этом плотность электролита значительно
увеличивается — аккумулятор зарядился. Напряжение заря-
женного аккумулятора составляет 2 В.
При включении в цепь аккумулятора какого-либо потре-
бителя (лампы) происходит обратный процесс превращения
химической энергии в электрическую, и аккумулятор посте-
пенно разряжается. При этом активная масса на той и дру-
гой пластинах превращается в сернокислый свинец,
а плотность электролита уменьшается. После полного раз-
ряда аккумулятор снова заряжается и работоспособность его
восстанавливается.
Для увеличения емкости аккумулятора (запаса электро-
энергии) в нем устанавливают большое количество решетча-
тых пластин, заполненных активной массой и составляю-
щих два полублока. При этом для изоляции меж-
ду положительными и отрицательными пластинами уста-
навливаются сепараторы.
Аккумуляторная батарея состоит из шести свинцово-кис-
лотных двухвольтовых аккумуляторов, соединенных меж-
ду собой последовательно, что обеспечивает получение в
электрической цепи рабочего напряжения 12 В, необходимо-
го для питания всех потребителей на автомобиле.
Устройство аккумуляторной батареи. Аккумуляторная
батарея имеет полипропиленовый полупрозрачный корпус,
разделенный перегородками на шесть отсеков, представля-
ющих собой отдельные аккумуляторы. Сверху аккумулято-
ры закрыты общей полипропиленовой крышкой, приварен-
ной к корпусу ультразвуковой сваркой. В крышке имеются
отверстия для заливки электролита в каждый аккумулятор
Каждый аккумулятор состоит из двух полублоков чере-
дующихся пластин: положительных и отрицательных. Пла-
стины одинаковой полярности приварены к межэлементным
соединениям (борнам), которые служат для крепления пла-
стин и выводов тока и соединяют аккумуляторы батареи меж-
ду собой. Решетки пластин отлиты из сплава свинца с до-
бавлением кальция и сурьмы, что замедляет процесс разло-
жения электролита и саморазряд аккумуляторов.
Для увеличения емкости в решетку пластин впрессовы-
вают активную массу, приготовленную на водном растворе
серной кислоты из окислов свинца — свинцового сурика
(Pb3O4) и свинцового глета (PbO) — для положительных пла-
стин и свинцового порошка — для отрицательных пластин.
Одноименные пластины соединяются в полублоки, закан-
чивающиеся выводными полюсными штырями. Полублоки
с положительными и отрицательными пластинами собира-
ют в блок таким образом, что положительные пластины рас-
полагаются 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, изготовленные в виде конвертов из тонкого пла-
стикового микропористого материала. Это исключает их ко-
роткое замыкание отрицательными пластинами, а малая тол-
щина и большая пористость сепараторов облегчают прохож-
дение через них электролита, снижают внутреннее сопро-
тивление и обеспечивают получение разрядного тока боль-
шой силы. Кроме того, это исключает короткое замыкание
пластин выпадающей активной массой, позволяет устанав-
ливать блоки пластин непосредственно на днище бака без
ребер и значительно увеличить объем электролита над плас-
тинами и тем самым увеличить срок доливки дистиллиро-
ванной воды при эксплуатации автомобиля.
Для облегчения проверки уровня электролита в каждом
аккумуляторе у заливных отверстий снизу имеются трубча-
тые индикаторы (тубусы). Нижний срез индикатора нахо-
дится на требуемой высоте от уровня пластин. При нормаль-
ном уровне поверхность электролита образует четко види-
мый через наливное отверстие мениск (эллипс). Кроме того,
на полупрозрачном пластмассовом корпусе аккумуляторной
батареи могут быть метки «???» и «МАХ», между которы-
ми должен находиться уровень электролита.
Полублоки положительных и отрицательных пластин
отдельных аккумуляторов соединены между собой межэле-
ментными соединениями, проходящими через пластмассо-
вые перегородки. И соединяются соответственно с положи-
тельным и отрицательным выводами батареи.
Выводы большинства отечественных и импортных акку-
муляторных батарей имеют конусную форму, обеспечиваю-
щую сохранение надежного контакта с клеммами проводов
при износе их в процессе эксплуатации, и имеют стандарт-
ные размеры. Причем положительный вывод батареи по
диаметру больше отрицательного, что исключает возмож-
ность нарушения полярности при установке батарей на авто-
мобиль.
На верхней поверхности батареи расположены отверстия
для заливки электролита в каждый аккумулятор батареи,
закрываемые пробками. Пробки имеют вентиляционные от-
верстия для выхода газов, образующихся в процессе работы
батареи. У новых не залитых батарей вентиляционные от-
верстия закрыты специальными герметизирующими прили-
вами, которые при заливке в батарею электролита удаляют-
ся (срезаются).
Электролит, заливаемый в аккумуляторную батарею, пред-
ставляет собой раствор химически чистой аккумуляторной кис-
лоты с дистиллированной водой. Для предотвращения замер-
зания электролита при эксплуатации аккумуляторной батареи
в зимних условиях плотность регламентируется в зависимости
от климатических условий эксплуатации .
Т а б л и ц а 2
Плотность электролита при эксплуатации в различных
климатических районах