Электрическая система автомобиля

Электрическая система автомобиля, образно выражаясь, является комплексом электростанции и сети потребителей, приспособленных к особым требованиям, предъявляемым к системе. Различают электрооборудование двигателя и электрооборудование автомобиля.

Ниже рассмотрено только электрооборудование автомобиля, в частности, главная сеть потребителей, состоящая из приборов освещения и сигнализации, очистителя и омывателя стекол, радиоприемника, коммутационных устройств, электропроводов, а также деталей крепления батареи, поскольку последние устанавливаются на кузове. Напомним, что и другие детали электрооборудования (катушка зажигания, регулятор напряжения, реле и т. д.) крепятся к кузову, однако для них не требуется особых конструктивных решений. При существующем многообразии электрооборудования остановимся только на самом важном, касающемся конструкции и проектирования кузова. Соответствующие «электрические» проблемы описаны только в связи с изложенным выше.

Наружное освещение и система световой сигнализации

В ночное время суток и при плохой видимости освещение автомобиля имеет двойную задачу: способствовать тому, чтобы видеть и быть видимым. Согласно этому различают фары, предназначенные для выполнения первой задачи, и фонари, предназначенные для выполнения второй задачи. У автомобиля обычно имеются:

• головные фары с дальним и ближним светом;
• возможны дополнительные противотуманные фары или дальнего света;
• стояночные и габаритные огни;
• задние фонари и задние противотуманные фонари;
• фонари освещения номерного знака;
• фонари света заднего хода.

К световой сигнализации относят:

• указатели поворота спереди и сзади;
• систему аварийной сигнализации;
• сигнал торможения.

На автомобиле допускается устанавливать только предписанные или разрешенные фары и фонари. По местоположению, взаимному размещению фар, их светотехническим характеристикам и видимости существует много международных предписаний. В принципе спереди и сзади автомобиля должно соблюдаться характерное симметричное расположение сигналов, т. е. основные фары и фонари должны располагаться симметрично относительно продольной оси автомобиля и примерно на одной высоте. В большинстве стран фары и фонари подлежат классифицированию и испытаниям на соответствие национальным требованиям. В целях упрощения этого процесса, а также по конструктивным и стилистическим соображениям очень часто предпочитают объединять приборы освещения в один блок; это сильно облегчает установку световых приборов в кузове. Имеющееся многообразие возможностей и форм позволяет привести только самые общие сведения по конструкции фонарей, фар и блоков.

Блок должен иметь простые, по возможности ровные монтажные поверхности, удобные для крепления и уплотнения.

Сравнение показывает преимущество американской системы освещения для ближнего света в отношении яркости и освещенности (при большей опасности ослепления) точно такое же, как и по отношению к освещенности при европейской четырехфарной системе освещения с фарами диаметром 146 мм, выполненной в подражание американской системе. Применяя галогенные лампы, этот недостаток можно уменьшить обеспечения легкой замены предпочтительно применение монтажа блока снаружи (привинчивание изнутри); так как в настоящее время почти все приборы выполняют герметичными, то в кузове следует предусматривать достаточно большие отверстия, чтобы был возможен доступ к приборам изнутри (например, для замены лампы) и чтобы облегчить прокладку и проверку электропроводов.

Для общепринятых в настоящее время фар прямоугольной формы следует добиваться, чтобы ширина и высота фары имели соотношение, приемлемое для получения необходимых светотехнических характеристик, и чтобы сохранялась возможность установки ламп-фар, соответствующих американским Требованиям (две фары диаметром 178 мм или четыре фары диаметром 146 мм, или прямоугольная фара 114X152 мм), в тот же вырез на кузове. Напомним, что в круглых фарах лучше используется световой поток (приведенный к диаметру рефлектора) и по соображениям обеспечения видимости и меньшего ослепления водителей встречных автомобилей отражающая поверхность, освещенная при ближнем свете, в идеальном случае должна составлять 150 см2, что соответствует фаре диаметром, равным примерно 190 мм.

В прямоугольных фарах согласно исследованиям фирмы «Бош» определяющим параметром для освещенности при ближнем свете является ширина рефлектора (диаметр рефлектора, усеченного сверху и снизу). Поэтому не следует использовать фары небольшого размера. Фары должны иметь диаметр (равный ширине) не менее 190 мм и высоту, равную 0,8—0,65 ширины. В случае применения лампы-фары следует учитывать, что установка подфарника (стояночный свет) и указателя поворота должны производиться по отдельности.

Фары могут оснащаться лампами с двумя вольфрамовыми нитями накаливания, а также гологенными лампами накаливания (что предпочтительнее). При использовании четырех фар (такая система разработана в США) следует обратить внимание на следующее: в европейском варианте ближнего света в противоположность американскому, используемому в лампах-фарах, для получения светового потока применяется только верхняя половина рефлектора, в результате чего ослепляющий эффект этих фар меньше. Освещенность и зона видимости в этом случае сильно уменьшаются, несмотря на повышенную электрическую мощность нити ближнего света. Поэтому в Европе не рекомендуется использовать фары диаметром 146 мм, перенятые у США (вследствие возможности их легкой замены). Их установка оправдана только в случае использования галогенных ламп. Лучше предусматривать установку фар ближнего света большего размера. Диаметр фары в плоскости выхода светового пучка должен быть равен примерно 180 мм. Фары ближнего и дальнего света могут располагаться как горизонтально в ряд одна возле другой, так и вертикально одна над другой.

Так как при принятом в Европе асимметричном ближнем свете граница между светом и темнотой выражена очень четко и ее положение зависит от положения фар по высоте, то наклон фар должен легко регулироваться без применения специального инструмента, желательно с места водителя с помощью дистанционного управления. Законодательство требует соблюдения в странах ЕЭС с определенных пределов наклона пучка ближнего света в независимости от нагрузки автомобиля. Если для этого не принять каких-либо особых мер по конструкции подвески автомобиля (например, предусмотреть регулировку уровня кузова), то соблюсти эти предписания можно только при помощи введения ручной или автоматической регулировки зоны освещенности. В процессе проектирования кузова следует предусматривать возможность установки такого дополнительного устройства. Точно так же с самого начала проектирования кузова следует учитывать возможность установки все более и более популярных устройств для омывания и очистки фар, которые приводятся в действие от одного или двух небольших электродвигателей. Необходимо добиваться, чтобы к ним был легкий доступ.

Известно много экспериментальных попыток и исследований по преодолению основного недостатка европейского ближнего света — высокой зависимости от положения фар — путем использования других систем, а также по предотвращению ослепления. Так называемый поляризованный свет предоставляет для этого широкие возможности. Хотя технически этот вопрос вполне решим, однако при практическом внедрении поляризованного света возникают столь существенные затруднения (например, смешанное движение, переоборудование парка), что не считаться с ними нельзя.

В сущности, при правильном решении головных фар дополнительные не нужны, частично даже вредны, так как ими едва ли можно воспользоваться при постоянно возрастающей плотности движения транспорта. Применение дополнительных фар дальнего света оправданно только в особых случаях эксплуатации (движение ночью, на спортивных автомобилях). Не следует забывать о том, что различие по силе света между дальним и ближним светом очень велико. Это затрудняет адаптацию зрения, а следовательно, и видимость. Дополнительные фары (разрешается иметь только в паре, они не должны располагаться слишком близко к продольной оси автомобиля и ни в коем случае не должны закрывать отверстия для поступления свежего холодного воздуха.

В противоположность этому полезно иметь парно расположенные противотуманные фары. Во избежание ослепления водителей встречных автомобилей противотуманные фары должны быть расположены по возможности низко, на расстоянии не более 40 см от наружного контура автомобиля, чтобы их можно было использовать одновременно со стояночным светом. Только в этом случае противотуманные фары будут в некоторой степени соответствовать своему целевому назначению. Целесообразно при конструировании предусматривать возможность установки противотуманных фар в передней части автомобиля, чтобы исключить неквалифицированную установку их при монтаже по требованию покупателя. Довольно удачным решением является размещение противотуманных фар под передним бампером. Напомним, что передние фары могут быть закрываемыми или утапливаемыми, в США это допустимо только при условии выполнения определенных предписаний по их действию.

Габаритный фонарь, стоп-сигнал, фонарь заднего хода и задний указатель поворота, а также светоотражатели чаще всего объединяют в один узел, легко устанавливаемый на автомобиль. С точки зрения светотехники эти световые приборы было бы лучше сгруппировать в два узла (указатель поворота — габаритный фонарь — светоотражатель и стоп-сигнал — фонарь заднего хода). При объединении габаритного фонаря и стоп-сигнала следует учитывать то, что между силой света этих прибцров должно существовать соотношение 1 :5, которое можно достичь при использовании двухнитевой лампы 5/18 Вт и рефлектора оптимальной конструкции. Левый и правый габаритные фонари должны защищаться по отдельности.

Обязательные фонари (фонарь) освещения заднего номерного знака должны в достаточной степени обеспечивать видимость номерного знака и не излучать свет назад. На это следует обратить внимание при проектировании и размещении указанных фонарей. Месторасположение фонарей выбирается произвольно, можно даже использовать заднюю дверь, если габаритные фонари закрепить прочно. Для размещения пленочного номерного знака, установка которого будет введена в ближайшем будущем (вероятно, в рамках ЕЭС, по меньшей мере — в ФРГ), необходимо на задней панели предусмотреть плоскую площадку достаточной величины (ширина 520 или 340 мм, высота 120 или 240 мм).

При размещении задних фар, разрешенных во многих странах (в США их установка обязательна), следует обратить внимание на то, чтобы они не ослепляли водителей транспорта, движущегося сзади. Этого можно достигнуть применением peфлектора соответствующей конструкции и наклона вниз светового пучка. В некоторых странах разрешена установка одного противотуманного фонаря, который можно размещать с левой стороны и отдельно от заднего фонаря. Противотуманный фонарь включается отдельно от остальных фонарей (только вместе с головными фарами) и контролируется с помощью желтой контрольной лампочки на панели приборов. Однако согласно Директиве ЕЭС требуется серийная установка двух противотуманных фонарей, поэтому в настоящее время их обычно встраивают в задний фонарь.

Элементы коммутации

Включение фар, стояночного света и фонарей лучше всего осуществлять с помощью однорычажного переключателя. Однако можно предусмотреть отдельные выключатели для стояночного света и фар (с механической блокировкой, включающей стояночный свет при любом включении фар). Переключение света фар с помощью комбинированного рычажного выключателя указателей поворота в настоящее время является стандартным исполнением, и его следует предусматривать всегда. С помощью этого рычага, как известно, обычно включаются указатели поворота, система омывания и очистки ветрового стекла и осуществляется сигнализация фарами. Указатели поворота включаются через электронное реле, обеспечивающее мигающий режим работы, при соответствующем исполнении это реле также обеспечивает работу системы аварийной сигнализации. Последняя, однако, должна включаться с помощью отдельного выключателя с красной контрольной лампочкой. Реле должно давать оптический и акустический контрольные сигналы и поэтому размещается в салоне. Заметим, что термомагнитные реле—прерыватели указателей поворота не могут управлять системой аварийной сигнализации, поэтому необходимо второе реле (следует предусмотреть место для его размещения). Выключатель аварийной сигнализации может располагаться в любом подходящем месте, например на рулевой колонке.

Звуковые сигналы

Во всех странах предписана обязательная установка звукового сигнала, в большинстве стран действуют предписания по силе звука. Применение сигнальных устройств с различным чередованием тона для личных автомобилей в ФРГ запрещено. При размещении звуковых сигналов следует добиваться того, чтобы детали кузова не мешали распространению звука. Звуковые сигналы можно разместить за решеткой радиатора, где они в некоторой степени защищены от загрязнения и атмосферных осадков. Слышимость сигналов сильно зависит от скорости автомобиля. Существует два типа звуковых сигналов, которые отличаются по характеру звучания.

Мембрана рожкового сигнала имеет определенную основную частоту звука (примерно 400 Гц) и излучает в области высокого тона (примерно 1800—3500 Гц). Поэтому тон рожкового сигнала жесткий и одновременно пронизывающий. Для улучшения звучания рожки применяют гармонически согласованными (терция) парами. С помощью эластичной подвески следует предотвращать влияние, оказываемое на звук колебаниями кузовных деталей и их дребезжанием (исключение акустического и механического замыкания), в связи с этим свободное распространение звука имеет особое значение.

Фанфара (электропневматический рожок) имеет широкий частотный диапазон, так как в этом случае столб воздуха колеблется в трубе (спиралеобразно свернутой). Благодаря этому тон мягче и приятнее, но в противоположность общему мнению менее пронизывающий. Кроме того, фанфары не так чувствительны к виброзамыканию. Все звуковые сигналы (Приводятся в действие с помощью выключателя через реле, так как сильно зависят от напряжения и очень восприимчивы к плохому контакту.

Очиститель ветрового стекла

Обязательная установка очистителя ветрового стекла с соответствующим приводом предписана во всех странах, однако наличие омывателя требуется не везде, хотя он уже давно стал элементом стандартного оснащения автомобиля. Для очистителя используется электрический привод, чаще всего с двумя скоростями.

Так как из-за загрязнения стекол, дождя и т. д. видимость сильно ухудшается, а иногда и вообще пропадает, то хорошо работающие очиститель и омыватель являются важным фактором повышения безопасности. Требования по минимальной величине очищаемой зоны (как и по зоне размораживания) сначала появились в США (федеральный стандарт 104) и вскоре были заимствованы в Правила ЕЭК ООН и директивы ЕЭС.

Поле видимости делится на несколько зон, для каждой из которых предписана своя степень очистки, выражаемая в процентах. Таким образом, выбор параметров очистителя и омывателя в сильной степени зависит от величины стекла, его формы, положения относительно сиденья водителя (центра глаз).

При современных формах ветрового стекла упомянутые выше требования лучше всего можно соблюсти с помощью одинаково или противоположно перемещающихся рычагов очистителя. Щетки приводятся в действие от электродвигателя со встроенным червячным редуктором. Положение центров качания (рычагов и их длина в значительной степени определяются желаемой (и предписанной) зоной очистки, как впрочем, и длина щеток. Путем изменения наклона щетки относительно рычага можно улучшить очистку в углах и получить более приемлемое исходное положение. Сильно гнутые и несферические стекла затрудняют очистку. Только благодаря использованию щеток с равномерным распределением давления прижима (принцип Трико) и при максимальном соответствии кривизны щетки кривизне ветрового стекла можно получить необходимую зону очистки. Давление прижима на конце рычага составляет примерно 30—50 Н. Под действием сил ветра это давление несколько уменьшается, поэтому следовало бы предусматривать специальные прижимные площадки, которые, однако, ухудшают видимость.

Наклон и форма ветрового стекла оказывают сильное влияние на работу очистителя, которая должна проверяться; при большой скорости воздушного потока в аэродинамической трубе. Потребляемая стеклоочистителем мощность сильно колеблется, так как сопротивление сдвигу щеток три мокром стекле существенно меньше, чем при почти сухом или сухом стекле. В соответствии с этим момент тоpмoжeния электродвигателя и силы в рычагах и шарнирах тоже сильно изменяются. Момент (по данным фирмы «Бош») изменяется от 7 до 25 Н-см. Динамические силы в шарнирах также очень велики. Целесообразнее использовать шаровые шарниры с тефлоновыми вкладышами, не требующие смазки и обеспечивающие четкое пространственное перемещение тяг, которые, как правило, непараллельны осям рычагов стеклоочистителя и кривошипа привода. Элементы стеклоочистителя лучше всего размещать в легкодоступном месте под капотом, причем предпочтительнее систему (электродвигатель — тяги — рычаги очистителя) предварительно монтировать на устойчивой несущей раме, которую затем вместе с резиновыми шумоизоляционными прокладками устанавливают на кузов. Таким образом достигаются точная фиксация взаимного положения элементов и оптимальное распределение сил.

Напомним о распространенной в США конструкции с закрытым исходным расположением рычагов очистителя, кoтоpaя по необъяснимым причинам не получила распространения в Европе. Очень практичен автоматический прерывистый режим работы очистителя при небольшом дожде или сыром тумане. В этом случае стеклоочиститель включается через определенные промежутки времени (иногда регулируемые). Для работы такой конструкции требуется предусматривать либо специальное положение выключателя очистителя, либо отдельный выключатель прерывистой работы стеклоочистителя (с регулировкой интервала), для которого необходимо выделять место в той части панели приборов, в которой размещаются выключатели.

Омыватели стекла

Омыватель имеет либо один центральный жиклер, разбрызгивающий воду в двух направлениях, либо два отдельных жиклера, которые обычно крепят к капоту, однако лучше их крепить к любой жесткой детали кузова, расположенной перед ветровым окном; они должны быть регулируемыми, чтобы можно было оптимизировать направление разбрызгивания.

Омыватели должны работать от электронасоса; путем определенного комбинирования выключателей предусматривается включение очистителя после разбрызгивания воды и совершение щетками нескольких ходов. Насос и реле времени чаще всего крепят к бачку омывателя. Последний, чтобы предотвратить замерзание жидкости, лучше всего разместить в отсеке двигателя.

Так как трубопроводы системы постоянно заполнены жидкостью, то возможность замерзания их очень велика, поэтому в жидкость, используемую для омывания стекла, необходимо добавлять антифриз. Часто этого недостаточно, поскольку антифриз испаряется в районе отверстий жиклера. Поэтому рекомендуется использовать утопленную установку жиклеров. Упомянутая утопленная установка очистителя является очень рациональной, особенно в том случае, когда через образующуюся щель из отсека двигателя выходит теплый воздух. В федеральном стандарте 104 США содержатся требования по величине минимальной омываемой поверхности (в % очищаемой поверхности стекла), а также по обеспечению надежной работы при морозах. Эти предписания выполнить очень трудно без принятия особых конструктивных решений. Поэтому были разработаны обогреваемые жиклеры, применение которых исключает замерзание.

Еще несколько слов о системах омывания стекол фар. Их конструкция полностью зависит от формы и размещения фар. Минимальные требования, предъявляемые к омывателям фар, аналогичные требованиям, предъявляемым к омывателям ветрового стекла основаны на измерении светопроницаемости в процессе очистки и омывания стекла фар и после нее.

Автомобильный радиоприемник, антенна, подавление помех

Автомобильный радиоприемник имеет совершенно другие условия эксплуатации и функции, чем обычный. Во-первых, чувствительность, селективность, подавление помех, усиление и система АРУ из-за меньшей эффективности антенны и сильно колеблющейся входной энергии должны быть намного выше; во-вторых, влияние атмосферных помех, тепловых и механических нагрузок, а также трудоемкость пользования должны быть по возможности минимальными.

Следует упрощать установку радиоаппаратуры на автомобиль путем отделения радиоприемника от громкоговорителей, если они малых размеров. Развитие полупроводниковой техники и электроники способствует созданию аппаратур любой мощности. Несмотря на это, нельзя умолчать о том, что в настоящее время в условиях движения автомобиля прием радиопередач служит скорее для получения информации, чем для удовлетворения культурных запросов, и качество приема сильно зависит от уровня шума, возникающего при движении автомобиля. Применение дополнительных приборов, специально разработанных для приема радиопередач в условиях движения, только подчеркивает это явление.

Для упрощения пользования следует применять приборы только с фиксированной настройкой на станцию, лучше с дополнительным искателем передающей станции, так как ручное управление радиоприемником является элементом, повышающим опасность движения.

Рассмотрим особо размещение антенны и громкоговорителей. Существенного улучшения качества приема можно достичь, если принимать во внимание следующие указания.

Антенны автомобильных радиоприемников тем эффективнее, чем дальше удалены от массы автомобиля (контур). Для этих целей лучше всего подходят штыревые антенны, выдвигаемые на высоту, примерно равную 0,9 м. Кроме того, такие антенны нечувствительны к направлению излучения передающей станции. Поэтому откидные антенны, устанавливаемые на крыше, часто обеспечивают более лучший прием, чем обычные, расположенные возле стойки ветрового стекла, телескопические и складывающиеся штыревые антенны. Однако качество приема радиоволн столь сильно зависит от собственных параметров автомобиля, что наиболее приемлемое положение антенны всегда следует уточнять по результатам испытаний. Само собой разумеется, антенна должна быть как можно короче и помехоустойчивой. Антенна, расположенная сбоку и недоступная с места водителя, должна иметь автоматический электропривод. При согласовании антенны, как, впрочем, и радиоприемника, следует отдавать предпочтение диапазону УКВ и средним волнам.

Следует тщательно подходить к размещению громкоговорителей, особенно стереорадиоаппаратуры. Многолетней практикой показано, что субъективно лучше воспринимается звук, исходящий в направлении взгляда. Поэтому лучше всего устанавливать один громкоговоритель в центре панели приборов, или для повышения полноты звучания (или при стереорадиоаппаратуре) — по одному громкоговорителю в левой и правой частях панели приборов таким образом, чтобы звук исходил под углом к панели приборов или вверх от нее.

Довольно приемлемым является расположение громкоговорителей по одному в левой и правой частях каркаса крыши, примерно посередине салона. В результате соответствующего оформления решетки громкоговорителя можно добиться того, что звук будет распространяться вперед и назад. Громкоговоритель следует по возможности располагать в звукоизолированном кожухе для исключения акустического низкочастотного замыкания волн, образуемых тыльной стороной диффузора. В случае расположения громкоговорителей в передней и задней частях салона необходимо предусматривать регулировку распределения звука. При создании стереозвучания это также необходимо соблюдать для левого и правого громкоговорителей.

Все эти данные приведены потому, что конструктор-кузовщик должен знать требования по установке радиооборудования и заранее предусматривать место для его размещения.

Качество приема радиопередач в автомобиле зависит от упомянутых выше общих критериев и от экранирования (подавления источников помех). Кроме линий электропередач, электрофицированных железных дорог и других помех, поступающих извне (в том числе и другие автомобили), основным источником помех является система зажигания карбюраторных двигателей. Однако электродвигатели привода стеклоочистителей, электростатические заряды, а также неплотное соединение контактов и недостаточное соединение с массой металлических деталей кузова (бамперы, крылья, капоты) могут вызывать функциональные помехи. Поэтому для всех автомобилей предписывается так называемое подавление помех системы зажигания с помощью резисторов. Для работы радиоприемника без помех (как, впрочем, и всего радиооборудования в целом) этого недостаточно, требуются дополнительные средства подавления помех от генератора, его регулятора, электродвигателя стеклоочистителя и других электродвигателей. Иногда, кроме этого, необходимо предусматривать провод массы между капотом или крышкой багажника и кузовом. Конструктор-кузовщик должен учитывать то, что большие детали, имеющие резьбовое крепление на кузове, должны иметь плотный контакт с ним, а соприкасающиеся поверхности детали и кузова должны быть свободны от эмали (иногда следует предусмотреть дополнительное лужение). Кроме того, должна отсутствовать коррозия.

Электрические цепи автомобиля, крепление батареи

Электрические цепи автомобиля служат для распределения тока между отдельными приборами и в соответствии со множеством потребителей они очень разветвлены. Полное представление об электрооборудовании автомобиля дает общая электрическая схема.

Электросеть автомобиля в основном выполняется однопроводной, отрицательный полюс источников тока в Европе соединяется с массой.

При размещении аккумуляторной батареи следует добиваться того, чтобы она соединялась но возможности коротким проводом со стартером и располагалась в легкодоступном месте. По соображениям безопасности батарею не следует располагать слишком близко к переднему краю автомобиля. Кроме того, следует предусмотреть то, чтобы от выделяющихся паров кислоты и газов не корродировали детали кузова. Для этого они должны быть защищены или закрыты. Крепление должно быть настолько прочным, чтобы при испытании на удар аккумуляторная батарея не отрывалась. Общепринятое в настоящее время нижнее крепление с приваренным или привинченным держателем в достаточной степени удовлетворяет этому требованию. Лучше всего, чтобы аккумуляторная батарея опиралась на выступ брызговика переднего колеса или на прикрепленный к нему кронштейн или на передний щит отсека двигателя, если для этого имеется место.

Обычно не все ответвления электрических цепей защищают предохранителями. Основные потребители энергии группируют таким образом, чтобы можно было обойтись 8—10 предохранителями, а дополнительные потребители энергии (радиоприемник, противотуманные фонари и др.) защищают по отдельности. Некоторые приборы, например фары, часто не защищают, поскольку опыт эксплуатации показывает, что выходят из строя они редко, а в случае возникновения неисправности ее легко найти (например, повреждение нитей лампы). Если фары все-таки решено защитить, то предохранитель должен быть предусмотрен для каждой нити. Блок предохранителей следует располагать в легкодоступном месте салона или в отсеке двигателя. Блок должен иметь маркировку, информирующую о защищаемых цепях, чтобы ею можно было воспользоваться при поиске причины отказа. В настоящее время блок предохранителей объединяют с колодкой диагностики и размещают в отсеке двигателя, кроме того, в этом месте имеется хороший доступ к реле. Выбор предохранителя (5,8 или 15 А) зависит от тока, потребляемого прибором, который является определяющим и при выборе сечения электропроводов. Зная обычное для автомобиля напряжение бортовой сети, равное 12 В, можно легко вычислить потребляемый ток.

Автоматы перегрузки, применяемые в США взамен плавких предохранителей, в Европе по соображениям стоимости не получили распространения.

Электропровода

Электрические провода должны иметь сечения, соответствующие току, потребляемому подключенными приборами, причем падение напряжения, происходящее вследствие сопротивления электропроводов, должно быть минимальным.

В общем случае используют электропровода с медными жилами, площадь поперечного сечения которых равна 1—2,5 мм2. Провода с площадью сечения менее 1 мм2 применять не рекомендуется, так как они имеют недостаточную механическую прочность.

Большое количество электропроводов, большая разветвленность электросети автомобиля, а также требование простоты монтажа приводят к необходимости объединять отдельные электропровода определенных групп потребителей электроэнергии в пучки, например, для передней части автомобиля (фары, освещение отсека двигателя, звуковые сигналы), для электроснабжения салона (приборы, выключатели, замок зажигания) и для задней части автомобиля (габаритный огонь, стоп-сигнал, указатель поворота и фонари заднего хода или задние фары), которые соединяются между собой с помощью многоклеммовых штекеров. Это облегчает поиск неисправности. Полезным новшеством является введение в электросеть системы диагностики, разъем которой располагают в блоке реле и предохранителей, что позволяет проверить работоспособность важнейших агрегатов.

С недавнего времени прикладываются огромные усилия по упрощению бортовой электросети путем исключения отдельных электропроводов и введения центрального провода, используемого для мультиплексной (однопроводной) системы управления распределенными потребителями, аналогично тому, как это осуществляется в телефонной связи. Хотя эти разработки еще находятся в начальной стадии, однако они представляют определенный интерес, поскольку с их внедрением повысится надежность работы и, возможно, уменьшатся затраты. Это существенно упростило бы бортовую сеть автомобиля и привело бы к улучшению контроля и диагностики отказов отдельных приборов. В будущем это упрощение тем более необходимо, поскольку электронные приборы управления и контроля требуют развитой электрической сети, не зависимой от силовых цепей автомобиля.

Электрика автомобиля: краткое обучение для автолюбителя

Электрический ток

Современный автомобиль не может работать без электричества. При помощи электрического тока происходит зажигание рабочей
смеси в бензиновых двигателях, пуск двигателя стартером, приводятся в действие световая и звуковая сигнализация, контрольно-измерительные
приборы, освещение и дополнительное оборудование. Кроме того, тенденции мирового автомобилестроения в последнее время направлены на все более
широкое применение электрической тяги в автомобилях (гибридные силовые установки, топливные элементы и электромобили).

Для получения электрической энергии на автомобиле устанавливают источники электрического тока- генератор и аккумуляторную батарею.
Аккумулятор используется для пуска двигателя и для питания электроприборов при неработающем двигателе. Генератор питает электрооборудование автомобиля при работающем двигателе, и, кроме того, подзаряжает аккумуляторную батарею. Генератор превращает механическую энергию от вращения коленвала в электрическую, а аккумулятор- химическую энергию в электрическую.

Генератор и аккумулятор относятся к источникам электрического тока, все остальные электроприборы автомобиля являются его потребителями. Источники и потребители электрического тока соединяются между собой с помощью проводников, в качестве которых, как правило, служит медный провод. Провод обязательно должен находиться в изоляции во избежание замыкания с другими проводниками и, как следствие, перегорания электроприборов.

Все материалы по электропроводности делятся на проводники и непроводники (изоляторы). Не вдаваясь в дебри физики, просто отметим, что в проводниках
находится большое количество свободных электронов, которые хаотично движутся. При приложении электрического напряжения к проводнику свободные электроны начинают двигаться в одном направлении, создавая электрический ток. В изоляторах же свободных электронов практически нет, поэтому и ток создавать нечем. К проводникам относится большинство металлов, уголь, водные растворы щелочей и кислот. К изоляторам- резина, пластмассы, стекло и т.п.

Замкнутая и разомкнутая цепь

Если источник тока, провода и потребители соединить между собой в замкнутый контур, то мы получим электрическую цепь, по которой потечет электрический ток. Характерной особенностью электрической цепи на автомобиле является то, что одним из проводов служит масса (металлические части кузова автомобиля), а другим проводом служат изолированные провода. Поэтому такая электрическая цепь называется однопроводной.

Между полюсами (выводами) любого источника тока существует электрическое напряжение (обозначается U), измеряемое в вольтах. Сила электрического тока (обозначается I) измеряется в амперах. Всякий проводник и потребитель создает сопротивление электрическому току (обозначается R), которое измеряется в омах. Между этими тремя величинами существует зависимость, которую выражает знаменитый закон Ома: I = U / R. Работа электрического тока, выполненная за 1 секунду, называется мощностью. Мощность измеряется в ваттах и обозначается P. Мощность можно рассчитать по формуле P = U * I. Электрический ток, проходящий через проводник, нагревает его. Количество выделяемого при этом тепла зависит от силы тока, сопротивления и времени прохождения тока.

Однопроводная электрическая цепь автомобиля

На автомобилях приборы электрооборудования питаются постоянным током. Постоянным называется ток, который движется в проводнике только
в одном направлении, в отличие от переменного тока, который движется в проводнике попеременно то в одном, то в другом направлении.
В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно считают, что постоянный ток в цепи движется
от положительного полюса к отрицательному. На автомобилях отрицательный полюс источника тока соединяют с массой (если, конечно, кузов металлический).

Потребители или источники тока могут быть соединены между собой последовательно или параллельно. При последовательном соединении отрицательный полюс одного источника тока соединяют с положительным полюсом другого. В результате такого соединения общее напряжение будет равно сумме напряжений всех источников тока. При параллельном соединении источников тока соединяют между собой одноименные полюса- положительные с положительными, отрицательные с отрицательными. При таком соединении общее напряжение будет таким же, как у одного источника тока, а сила тока увеличится во столько раз, сколько источников тока соединены между собой.

При последовательном соединении потребителей весь ток проходит через каждый потребитель. Если выйдет из строя один из потребителей, обесточивается вся цепь. При параллельном соединении ток, разветвляясь, поступает к каждому потребителю отдельно. В этом случае выход из строя любого потребителя не влияет на работоспособность остальных.

Последовательное соединение источников Параллельное соединение источников

Магнетизм и электромагнетизм

Все знают, что такое магнит. Также все замечали, что магниты притягивают к себе стальные предметы не только при непосредственном соприкосновении, но
и на расстоянии, что свидетельствует о наличии вокруг них магнитного поля. Каждый магнит имеет два полюса, которые условно называют северным (N) и южным (S). При сближении одноименных полюсов двух магнитов они отталкиваются, а при сближении разноименных полюсов- притягиваются.

Магнитное поле, созданное вокруг магнитов, состоит из магнитных силовых линий, направленных от северного полюса к южному. С удалением от магнита величина магнитного поля уменьшается.

Магнитное поле вокруг проводника с током

Если через проводник пропустить электрический ток, то вокруг него создается кольцевое магнитное поле без выраженных полюсов. Если же проводник свернуть в виде спирали, то при прохождении по нему тока магнитное поле образует на концах спирали полюса- северный и южный. Если в середину такой катушки поместить стальной сердечник, то образуется электромагнит, имеющий все свойства обычного магнита (очень наглядно это показано в мультфильме “Ивашка из дворца пионеров”, где главный герой с помощью электромагнита расправляется с Кащеем Бессмертным).

Простейший электромагнит

Магнитное поле электромагнита можно увеличивать или уменьшать, изменяя силу тока или количество витков катушки. С увеличением силы тока или количества витков электромагнита увеличивается его магнитное поле.

Если проводник с током поместить в магнитное поле магнита (электромагнита), то в результате взаимодействия магнитных полей проводника и магнита проводник будет выталкиваться, т.е. электрическая энергия будет превращаться в механическую. На этом явлении основана работа электродвигателей.

Принцип работы генератора Принцип работы электродвигателя

Для превращения механической энергии в электрическую используют явление электромагнитной индукции. Если замкнутый проводник вращать в магнитном поле, то в проводнике возникает электрический ток. Величина тока зависит от длины проводника, скорости пересечения,плотности магнитного поля и угла, под которым пересекаются магнитные силовые линии. На этом явлении основана работа генератора.

Вы, конечно же обратили внимание, что картинки практически одинаковы? Не удивляйтесь, это свидетельство обратимости электрических машин. Обратимость электрических машин — одинаковое устройство преобразователей электрической энергии в механическую и механической в электрическую. Таким образом, электрические машины взаимозаменяемы: любой электродвигатель может использоваться в качестве генератора и наоборот. Приоритетная функция электрической машины определяет её конструктивные особенности, вследствие которых обратимость становится неравномерной. Говоря по-русски, электрогенератор будет работать лучше, чем используемый в качестве генератора соответствующий по размерам электродвигатель, и наоборот.

Обозначения на электрических схемах

Обозначения на схемах электрооборудования автомобиля, как правило, интуитивно понятны. Но, для общего развития, не мешает знать и некоторые специфические условные обозначения.

https://ustroistvo-avtomobilya.ru/sistemy-osveshheniya-i-signalizatsii/elektricheskaya-sistema-avtomobilya/

Электрика автомобиля: краткое обучение для автолюбителя