Д. Н. Чубенко электротехника и электрооборудование транспортных и транспортно-технологических машин - korshu.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Д. Н. Чубенко электротехника и электрооборудование транспортных и транспортно-технологических - страница №1/8



Министерство образования и науки Российской Федерации
Владивостокский государственный университет

экономики и сервиса

_____________________________________________________________

Д.Н. ЧУБЕНКО
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ И ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН

Учебно-практическое пособие


Владивосток

Издательство ВГУЭС

2013


УДК 34.42

ББК 621.81(075.8)

Ч81

Рецензент: В.А. Пресняков, канд. техн. наук, доцент, кафедра СТС ВГУЭС




Чубенко, Д.Н.

Ч81 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРООБОРУДОВА­НИЕ ТРАНСПОРТНЫХ И ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН [Текст] : учебно-практическое пособие / Д.Н. Чубенко. – Владивосток : Изд-во ВГУЭС, 2013. – 72 с.

Учебно-практическое пособие составлено в соответствии с учебной программой курса, а также требованиями образовательного стандарта России к учебной дисциплине «Электротехника и электрооборудование транспортных и транспортно-технологи­ческих машин». Содержит необходимые сведения об основных электрических и электронных компонентах бортовой электрической сети транспортных машин. Приведены способы обнаружения наиболее часто встречаемых неисправностей электрооборудования автомобилей, а также описания лабораторных работ по указанному курсу с подробными методическими указаниями по их выполнению. Рассмотрены основные измерительные устройства и приборы, используемые при диагностике электрооборудования. Даны контрольные вопросы к защите результатов работ.

Для студентов специальности 190600 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов (квалификация (степень) «бакалавр») всех форм обучения.


УДК 34.42

ББК 621.81(075.8)


© Издательство Владивостокского


государственного университета

экономики и сервиса, 2013


Введение


Настоящее учебно-практическое пособие предназначается для студентов ВГУЭС направления подготовки 190600 Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов, изучающих курс «Электроника и электрооборудование транспортных и транспортно-техноло­гических машин». В данном курсе будущий бакалавр получает основные сведения и навыки, необходимые для диагностики и ремонта неисправностей электрических и электронных компонентов, входящих в состав электрооборудования автомобиля. Для этого необходимо выяснить устройство, принципы работы и основные неисправности электрооборудования. В большинстве случаев залогом успешной диагностики и устранения неисправностей электрооборудования являются не только теоретические знания специалиста, но и опыт эксплуатации машин, а также тесты с использованием специального диагностического оборудования, позволяющего имитировать различные режимы работы электрических и электронных компонентов. Отсюда следует, что экспериментальное изучение работы устройств, входящих в состав электрооборудования автомобиля, является неотъемлемой частью курса. Для этого должны быть поставлены соответствующим образом лабораторные работы, облегчающие изучение основных принципов работы электрооборудования и усвоение навыков, необходимых для обнаружения и устранения неисправностей с использованием современного компьютеризированного оборудования.

Лабораторные работы по курсу «Электроника и электрооборудование транспортных и транспортно-технологических машин» ставят цель ознакомить студентов с методикой проведения экспериментальных работ, научить проводить замеры различных электрических величин. Цель разработки тематики и содержания лабораторных работ – освещение основных вопросов курса «Электроника и электрооборудование транспортных и транспортно-технологических машин», в частности тех, которые наиболее трудны для понимания студентов при изучении теоретического курса.

В данном учебно-практическом пособии приведены 10 лабораторных работ, содержащих порядок выполнения работ и контрольные вопросы для защиты.

Оно может быть использовано не только при проведении лабораторных работ по указанному курсу, но и при выполнении междисциплинарного курсового проекта.

Основные определения и терминология совпадают с принятыми в основном курсе.

Лабораторная работа 1
Исследование аккумуляторной батареи


Цель работы. Изучение устройства основных типов аккумуляторных батарей. Получение навыков обслуживания, диагностирования и устранения простейших неисправностей обслуживаемых аккумуляторных батарей. Получение навыков работы с измерительными приборами, которые используются при диагностике аккумуляторных батарей.

1. Общие положения


На автомобилях применяют стартерные свинцовые аккумуляторные батареи. Аккумуляторная батарея обеспечивает питание электростартера при пуске двигателя и других потребителей электроэнергии при неработающем генераторе или его недостаточной мощности. Электростартер является основным потребителем энергии аккумуляторной батареи. Работа в стартерном режиме определяет тип и конструкцию батареи.

По конструктивно-функциональному признаку (ГОСТ 959-91) различают батареи:

– обычной конструкции – в моноблоке с ячеечными крышками и межэлементными перемычками над крышками;

– в моноблоке с общей крышкой и межэлементными перемычками под крышкой. Конструкция такой батареи показана на рис. 1.1;


Рис. 1.1. Устройство аккумуляторной батареи: 1 – решетка;
2 – сепаратор; 3, 4 – положительный и отрицательный электроды;
5 – полублок электродов; 6 – блок электродов с сепараторами;
7 – корпус моноблока; 8 – полючной вывод; 9 – общая крышка;
10 – пробка; 11 – мостик с борном; 12 – полублок положительных
электродов


– необслуживаемые – с общей крышкой, не требующие ухода в эксплуатации (термин «батареи необслуживаемые» условный, так как обслуживать их в эксплуатации все-таки требуется, хотя и в значительно меньшем объеме).

Элемент свинцово-кислотного аккумулятора состоит из положительных и отрицательных электродов, сепараторов (разделительных решеток) и электролита. Положительные электроды представляют собой свинцовую решётку, а активным веществом является перекись свинца (PbO2). Отрицательные электроды также представляют собой свинцовую решётку, а активным веществом является губчатый свинец (Pb). Электроды погружены в электролит, состоящий из разбавленной серной кислоты (H2SO4). Наибольшая проводимость этого раствора при комнатной температуре (что означает наименьшее внутреннее сопротивление и наименьшие внутренние потери) достигается при его плотности 1,26 г/см³. Однако в районах с холодным климатом применяются и более высокие концентрации серной кислоты, до 1,29−1,31 г/см³. Это делается потому, что при разряде свинцово-кислотного аккумулятора плотность электролита падает и температура его замерзания становится выше, то есть разряженный аккумулятор может не выдержать холода, электролит кристаллизуется и расширяется в объёме, может треснуть ёмкость. Плотность электролита для эксплуатации в различных климатических районах показана в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Плотность электролита для эксплуатации в различных
климатических районах


Климатические районы по ГОСТ 16350-80

Время года

Плотность электролита, приведенная к 25С, г/см3

Заливаемого

Заряженной батареи

Очень холодный
(-50… -30С)

Зима

1,28

1,30

Лето

1,24

1,26

Холодный
(-30…-15С)

Круглый год

1,26

1,28

Умеренный
(-15…-3С)

То же

1,24

1,26

Жаркий сухой
(-15…+4)

То же

1,21

1,23

Теплый влажный
(0…+4)

То же

1,21

1,23

Зависимость температуры замерзания электролита от его плотности показана в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Температура замерзания электролита


Плотность электролита, приведенная к температуре 25С, г/см3

Температура замерзания, С

Плотность электролита, приведенная к температуре 25С, г/см3

Температура замерзания, С

1,09

-7

1,24

-50

1,12

-10

1,26

-58

1,14

-14

1,29

-66

1,16

-18

1,30

-68

1,18

-22

1,40

-36

1,20

-28

1,50

-29

1,22

-40

1,70

-14

1,23

-42

1,80

+6

Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в сернокислотной среде.

Энергия возникает в результате окисления свинца серной кислотой до сульфата. Электрод из оксида свинца мог бы быть графитовым с выделением водорода. Оксид свинца нужен только, чтобы предотвратить выделение водорода на электроде. Водород реагирует с кислородом оксида и образует воду, восстанавливая оксид до металла.

Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на катоде и окисление свинца на аноде. При заряде протекают обратные реакции, к которым в конце заряда добавляется реакция электролиза воды, сопровождающаяся выделением кислорода на положительном электроде и водорода – на отрицательном.

Химическая реакция (слева-направо – разряд, справа-налево – заряд):

Катод:

Анод:

В итоге получается, что при разряде аккумулятора расходуется серная кислота с одновременным образованием воды (и плотность электролита падает), а при заряде, наоборот, вода «расходуется» на образование серной кислоты (плотность электролита растёт). В конце заряда, при некоторых критических значениях концентрации сульфата свинца у электродов начинает преобладать процесс электролиза воды. При этом на катоде выделяется водород, на аноде – кислород.

Пригодность аккумуляторных батарей для питания электрооборудования автомобилей определяется качеством изготовления, ремонта и существенно зависит от соблюдения правил эксплуатации. Нарушения технологии изготовления аккумуляторов и отклонения от инструкций по эксплуатации аккумуляторов и электрооборудования автомобилей вызывают снижение емкости аккумуляторов и приводят к преждевременному выходу их из строя.

При этом наиболее часто наблюдаются следующие неисправности и дефекты:

1) осыпание активной массы электродов;

2) замыкание разнополюсных электродов;

3) оплывание активных масс электродо;

4) сульфатация пластин.

Критерием работоспособности аккумулятора для эксплуатации является способность заряженной батареи отдавать при разряде зимой более 50% своей номинальной емкости, а в летний период свыше 75%.

Существует несколько способов измерения емкости аккумуляторных батарей.

Разрядная емкость С вычисляется по уравнению

,

где Ip – сила разрядного тока;

tp – продолжительность разряда.

В первом, более точном способе, оценка емкости аккумуляторов проводится в режиме разряда при силе тока 20 или 10-часового разряда. В первом случае разряд ведут до напряжения на аккумуляторе 1,75 В, а во втором – до 1,7 В, или 10,5 В и 10,2 В на клеммах соответственно. Этот способ, несмотря на хорошую точность, требует длительных измерений.

Более быстро емкость аккумуляторных батарей определяется измерением снижения плотности электролита в процессе разряда. В основе такого способа лежат реакции, протекающие при разряде на катоде и аноде.

По плотности электролита судят о степени разряженности свинцового аккумулятора:



,

где Ср степень разряженности аккумулятора, %;

р3 и рр плотность электролита полностью заряженного и полностью разряженного соответственно аккумулятора при температуре 25С;

р25 – измеренная плотность электролита, приведенная к температуре 25°С, г/см3.

Приближенно плотность электролита может быть вычислена по эмпирической формуле:

,

где Е – равновесная ЭДС свинцового аккумулятора, В;

рэ – плотность электролита при 25°С, г/см3.

Для приведения к температуре измерения плотности электролита пользуются зависимостью:



,

где t – температура электролита в момент измерения.

Обычно исходят из эмпирического правила, что уменьшение плотности электролита на 0,01 г/см3 соответствует изменению степени разряженности на 6,25%. Такой способ оценки емкости аккумуляторов требует знания плотности электролита в заряженном и разряженном состояниях.

Достаточно просто и быстро можно определить емкость аккумуляторов по изменению напряжения на аккумуляторе с помощью пробников с нагрузочными сопротивлениями (нагрузочных вилок). Этими приборами осуществляется проверка способности аккумулятора поддерживать определенный разрядный ток.


2. Приборы и оборудование


Для выполнения лабораторной работы необходимы мультиметр MASTECH MS8229, нагрузочная вилка Ливии-101, ареометр для электролита, дистиллированная вода, ветошь, наждачная бумага, раствор соды.

Цифровой мультиметр Mastech MS8229 обладает всеми необходимыми функциями, он позволяет с большой точностью измерять силу постоянного и переменного тока, величину постоянного и переменного напряжения, сопротивление. Прибор соответствует международному стандарту IEC1010-1 CATII 1000V / CATIII 600V. Mastech MS8229 имеет возможность автоматического или ручного выбора пределов измерений. Прибор обладает большим ЖК дисплеем c подсветкой. Полученные результаты можно зафиксировать с помощью функции DATA HOLD. С помощью цифрового мультиметра MS8229 можно проверять полупроводниковые диоды и прозванивать электрические цепи.

Автомобильный тестер «Ливи-101» (нагрузочная вилка) – предназначен для контроля состояния работоспособности (тестирования) аккумуляторной батареи, стартера и генератора на 12 Вольт автомобилей всех марок. На корпусе тестера установлены: стрелочный контрольный прибор, кнопка включения «нагрузки», гибкие провода с зажимами (красный – «плюс», черный – «минус») и ручка. Внутри корпуса размещены: нагрузочное сопротивление и коммутационные элементы. Автомобильный тестер «Ливи-101» позволяет измерить напряжение АКБ без нагрузки и под нагрузкой, протестировать пусковой ток стартера, провести тестирование генератора и цепи заряда аккумуляторной батареи.

3. Порядок выполнения работы


Снятую с автомобиля или залитую электролитом новую аккумуляторную батарею протереть ветошью. Следы кислоты удалить ветошью, смоченной в 10-процентном растворе соды. Наждачной бумагой или специальными щетками зачистить выводные полюса. Все полученные и расчетные данные заносить в табл. 1.3.

Таблица 1.3



следующая страница >>