Реферат автомобили освещение

Назначение искусственного освещения – создать благоприятные условия видимости, сохранить хорошее самочувствие человека и уменьшить утомляемость глаз. При искусственном освещении все предметы выглядят иначе, чем при дневном свете. Это происходит потому, что изменяется положение, спектральный состав и интенсивность источников излучения.

История искусственного освещения началась тогда, когда человек стал использовать огонь. Костер, факел и лучина стали первыми искусственными источниками света. Затем появились масляные лампы и свечи. В начале XIX века научились выделять газ и очищенные нефтепродукты, появилась керосиновая лампа [1], которая используется по сегодняшний день.

При зажигании фитиля возникает светящееся пламя. Пламя испускает свет только тогда, когда твердое тело нагревается этим пламенем. Не горение порождает свет, а лишь вещества, доведенные до раскаленного состояния, излучают свет. В пламени свет излучают раскаленные частички сажи. В этом можно убедиться, если поместить стекло над пламенем свечи или керосиновой лампы.

На улицах Москвы и Петербурга осветительные масляные фонари появилось в 30-х годах XVIII века. Затем масло заменили спиртово-скипидарной смесью. Позднее, в качестве горючего вещества, стали использовать керосин и, наконец, светильный газ, который получали искусственным путем. Световая отдача таких источников была очень мала из-за низкой цветовой температуры пламени. Она не превышала 2000К.

По цветовой температуре искусственный свет сильно отличается от дневного, и это различие давно было замечено по изменению цвета предметов при переходе от дневного к вечернему искусственному освещению. В первую очередь было замечено изменение цвета одежды. В ХХ веке с широким распространением электрического освещения изменение цвета при переходе к искусственному освещению уменьшилось, но не исчезло.

Рис. 1. Модель газового завода в Мюнхенском музее.

Сегодня редкий человек знает о заводах, производивших светильный газ (рис.1). Газ получали при нагревании каменного угля в ретортах. Реторты – это большие металлические или глиняные полые сосуды, которые наполняли углем и нагревали в печи. Выделившийся газ очищали и собирали в сооружениях для хранения светильного газа – газгольдерах.

Более ста лет назад, в 1838 году, «Общество освещения газом Санкт-Петербурга» построило первый газовый завод. К концу XIX века почти во всех крупных городах России появились газгольдеры. Газом освещали улицы, железнодорожные станции, предприятия, театры и жилые дома. В Киеве инженером А.Е.Струве газовое освещение было устроено в 1872году.

Создание электрогенераторов постоянного тока с приводом от паровой машины позволило широко использовать возможности электричества. В первую очередь изобретатели позаботились об источниках света и обратили внимание на свойства электрической дуги, которую впервые наблюдал Василий Владимирович Петров в 1802 году. Ослепительно яркий свет позволял надеяться, что люди смогут отказаться от свечей, лучины, керосиновой лампы и даже газовых фонарей.

В дуговых светильниках приходилось постоянно пододвигать поставленные «носами» друг к другу электроды – они достаточно быстро выгорали. Сначала их сдвигали вручную, затем появились десятки регуляторов, самым простым из которых был регулятор Аршро. Светильник состоял из неподвижного положительного электрода, закрепленного на кронштейне, и подвижного отрицательного, соединенного с регулятором. Регулятор состоял из катушки и блока с грузом.

При включении светильника через катушку протекал ток, сердечник втягивался в катушку и отводил отрицательный электрод от положительного. Дуга поджигалась автоматически. При уменьшении тока втягивающее усилие катушки уменьшалось и отрицательный электрод поднимался под действием груза. Широкого распространения эта и другие системы не получили из-за низкой надежности.

В 1875 году Павел Николаевич Яблочков предложил надежное и простое решение. Он расположил угольные электроды параллельно, разделив их изолирующим слоем. Изобретение имело колоссальный успех, и «свеча Яблочкова» или «Русский свет» нашел широкое распространение в Европе.

Кто придумал лампочку?

Изобретателем электрической лампочки накаливания считают русского электротехника А.Н.Лодыгина. В 1872 году он продемонстрировал образец лампы накаливания с угольной нитью и получил привилегию (патент) №1847.

В то же время, другой изобретатель электрической лампочки, по другую сторону Атлантики, впервые задумался об использовании электрического освещения, когда газовая компания отключила газ в его мастерской за неуплату [2]. Его имя – Томас Алва Эдисон. На Всемирной выставке в 1881г. он представил разработанную им систему освещения. Позднее его современник Эмиль Ратенау* так описал свои впечатления: «По тогдашним понятиям гигантский генератор тока, названный «Джумбо», по своей конструкции и мощности намного уступал современным колоссам. Однако впервые были созданы машины, которые могли претендовать на это название. В центре новой системы находился шедевр – лампа накаливания с угольной нитью. Система освещения Эдисона была настолько продумана до мельчайших деталей и мастерски выполнена, что высказывалось мнение, будто она десятилетиями опробовалась в многочисленных городах» [3]. Следует отметить, что современные лампы с телом накала из спирализованной вольфрамовой проволоки имеют световую отдачу в 8. 10 раз выше, чем первые лампы с угольной нитью.

* Эмиль Ратенау – основатель концерна «Альгемайне электрицитетс-акциенгезельшафт» («АЭГ»), Германия.

Несколько лет спустя Эмиль Ратенау оснастил лампами накаливания Эдисона королевский театр в Мюнхене, чтобы продемонстрировать публике преимущества этого технического достижения.

Главной трудностью на пути к широкому применению угольно-дугового освещения было отсутствие надежного и недорогого источника электрической энергии. Это препятствие было устранено в 1867 году Греммом, который изобрел самовозбуждаемую динамомашину, вырабатывающую постоянный ток. Примерно в то же время было сделано еще одно открытие, повлиявшее на прогресс электрического освещения: Спренгел изобрел мощный вакуумный насос.

Многие материалы, которые окисляются при накаливании на воздухе, благополучно выполняли свои функции в «вакууме».

В 1878 году Эдисон обратился к нерешенной проблеме электрического освещения в быту. Электрическому свету нужно было выдержать конкуренцию в цене, яркости и удобстве с газовым рожком. Прежде чем приступить к лабораторным исследованиям, Эдисон до тонкостей изучил газовую промышленность. На бумаге он разработал план центральной электростанции и схему радиальных линий к домам и фабрикам. Затем он подсчитал стоимость меди и других материалов, которые потребуются для изготовления ламп и добычи электроэнергии с помощью динамомашин, движимых паром. Анализ этих цифр определил не только размеры лампы, но и цену ее, равнявшуюся 40 центам.

Когда Эдисон убедился, что сможет решить проблему электрического освещения, он принялся работать над лампой с угольной нитью накаливания, помещенной в стеклянный шар, из которого выкачан воздух. 27 января 1880 года Эдисон получил патент на изобретение №223898.

Сама по себе мысль была не новой, если не считать того, что по конструкции лампа Эдисона отличалась от своих предшественниц. Главное его достижение – это исчерпывающее изучение материалов и то, что он в удивительно короткий срок нашел наиболее эффективный и надежный уголь для нити накаливания.

Первые нити накаливания представляли собой обыкновенные швейные нитки, покрытые углем. Они могли находиться в раскаленном виде в течение сорока часов. Эдисон перепробовал все вещества, содержащие углерод: продукты питания, смолы – в общем счете шесть тысяч разновидностей растительного волокна. Лучший результат показал бамбук, особенно тот сорт бамбука, из которого был сделан футляр японского пальмового веера.

В последний день 1879 года на заказанных Эдисоном специальных поездах три тысячи человек прибыли поглядеть на сотни электрических лампочек, которые горели в его мастерской и на окрестных дорогах, энергия подводилась к ним от центральной динамомашины по подземным проводам.

Слава Эдисона была так велика, что еще до того, как в 1880 году был выдан первый патент на новое изобретение, слухи о том, что Эдисон решил проблему электрического освещения, повлекли за собой резкое падение акций газовых компаний.

После каждой демонстрации, устраиваемой Эдисоном, цены акций начинали колебаться, а однажды на лондонской бирже произошла настоящая паника.

Но планы Эдисона были значительно шире, чем усовершенствование электрической лампы. «Все это настолько ново, – говорил Эдисон, – что каждый шаг делаешь в потемках. Нужно создавать динамомашину, лампы, проводники и думать о тысяче вещей, о которых еще никто никогда не слышал». Эдисон употреблял термины, применяемые в газовом освещении: динамомашины соответствовали газовым резервуарам; изолированные провода, уложенные вдоль улиц, были эквивалентом газовых труб. Предстояло еще изобрести электрические счетчики по аналогии с газовыми для измерения потребления энергии.

Эдисон сконструировал двухфазный генератор, тем самым решив проблему, казавшуюся безнадежной даже ведущим электрикам того времени. Люди, которые высмеивали Эдисона за его невежество в теоретических вопросах, не могли поверить, что можно изобрести динамомашину, которая работала бы в условиях меняющейся электрической нагрузки. Ведь потребители все время включают и выключают свет в доме или в разных домах на одной улице. Динамомашина Эдисона была построена вопреки всем канонам конструкторской науки того времени, но он и на этот раз оказался прав.

Затем Эдисон приступил к изготовлению динамомашин, кабелей, лампочек и осветительных приборов. Он вызвал из Англии Сэмюэла Инсэлла и назначил его распорядителем своей фирмы. Так началась карьера Инсэлла на поприще создания городских коммунальных удобств.

После того как производство было налажено, многие вспомогательные фабрики были проданы концерну, возглавляемому Генри Уиллардом, который нажил состояние на постройке железных дорог на Западе. Новая корпорация стала называться «Эдисон Дженерал Электрик компани».

Эдисон оставался в электроламповой компании просто из принципа. Он дал себе слово добиться, чтобы лампочка стоила не больше 40 центов, иначе весь проект не будет иметь коммерческого значения, и должен был сдержать это слово, чтобы не уронить себя в собственных глазах. Он занялся механизацией метода производства ламп. В первый год лампа стоила 1 доллар 25 центов, на следующий год – 1 доллар 10 центов, а уже в течение третьего года цена ее снизилась до 50 центов. На следующий год каждая лампа уже приносила прибыль в три цента, и новые доходы покрыли все предыдущие потери. Когда цена лампы стала равна 22 центам, Эдисон продал фабрику.

Суд над электролампочкой

Внедрение научно-технических достижений в повседневную практику нередко сталкивалось с таким противодействием, что поборникам нового приходилось порой использовать форму судебного процесса с обвинителями, защитниками и судьями для доказательства преимуществ новой техники. Удивительно, но факт, что с помощью судебного процесса пришлось доказывать широкой публике, казалось бы, очевидные преимущества электрического освещения. Для этого в марте 1879 года английский парламент учредил комиссию, которая должна была положить конец кривотолкам и нелепым слухам, распускавшимся противниками электричества – газовыми компаниями.

Комиссия обладала значительными полномочиями: она имела право вызывать всех свидетелей, каких сочтет нужными, и на тех же правах, на которых их вызывает суд. Дознание производилось так же, как судебное следствие. Ответчиком было электричество.

Свидетели давали показания относительно его свойства и действий, стенографисты записывали их. Члены комиссии занимали судейские места. Стол с вещественными доказательствами был заставлен различными электрическими приборами, с которыми тут же проводились опыты. Стены покрывали чертежи и диаграммы.

Председателем суда был избран профессор химии Л.Плейфер. Строго соблюдая процедуру суда, комиссия «допросила» свидетелей защиты – Тиндаля, Томсона, Приса, Сименса, Кука и других.

Доводы свидетелей обвинения были следующими. По мнению художников, электрический свет «холоден и представляет мало экспрессии*». Английские леди находили, что он придает «какую-то мертвенность лица и, кроме того, затрудняет выбор одежды, так как освещенные электрическим светом костюмы кажутся иными, чем при вечернем освещении». Торговцы Биллинсгсэтского рынка жаловались на то, что «электрический свет придает дурной вид рыбе, и просили снять устроенное у них освещение». Многие жаловались на резь в глазах и мигание света.

* Экспрессия [лат. expressio выражение] – выразительность, сила проявления (чувств, переживаний).

Свидетели защиты терпеливо разъясняли, что следует смотреть не на фонари, а на освещенные ими предметы, что смотреть прямо на солнце еще больнее, но никто не ставит это в вину солнечному свету. Что мертвенность лица замечается только «при смешении газового света с электрическим». Что «мигание» дуги в лампах от некачественно изготовленных электродов. И т.д. и т.п.

В приговоре комиссия постановила, что электрический свет вышел из области опытов и проб и ему необходимо предоставить возможность конкуренции с газовым освещением. Комиссия запретила передавать электрическое освещение газовым компаниям, «как некомпетентным в вопросах электротехники». Что же касается экономичности, то электротехнике предстояло пройти еще длительный путь – к созданию центральных электрических станций, линий электропередачи и распределительных устройств [4].

Первые шаги электрического света

Первые случаи применения электричества в Украине для нужд освещения известны с 70-х годов прошлого века. В 1878г. русский инженер А.П.Бородин оборудовал токарный цех киевских железнодорожных мастерских четырьмя электрическими дуговыми фонарями. Каждый фонарь имел свою электромагнитную машину Грамма. Фонари были расположены в два ряда в шахматном порядке. Угли рассчитаны на 3 часа работы. В 1880г. были применены лампы П.Н.Яблочкова для освещения мастерских Днепровского пароходства.

Первая электростанция в России появилась в Петербурге в 1879 году и предназначалась для освещения Литейного моста, а следующая еще через пару лет в Москве – для освещения Лубянского пассажа. В 1886 году в России работало несколько электростанций – под Санкт-Петербургом и Москвой, Киевом и Нижним Новгородом, Баку, Харьковом. Работали они на привозном топливе и вырабатывали постоянный ток для уличного освещения.

В 80-х годах строятся первые городские электростанции общего пользования в Москве и Петербурге, создаются благоприятные условия для широкого применения электрического освещения в быту и промышленности. В 1886г. было установлено электрическое освещение в парке «Шато-де-Флер» в Киеве*. Опыт использования электрического света продемонстрировал его огромные преимущества перед другими видами освещения. Через 10 лет в Киеве начала действовать первая электрическая станция общего пользования.

* Теперь стадион «Динамо».

Первый контракт на устройство электрического освещения города был заключен с обществом «Савицкий и Страус», в состав которого входили коммерсанты Киева. Работы по сооружению электрической станции выполнялись отечественными специалистами. Осветительные линии прокладывали отставные унтер-офицеры минных классов из Петербурга. Они же монтировали оборудование. Консультировали проект и строительство профессор физики Киевского университета Н.Н.Шиллер и начальник киевского железнодорожного училища И.М.Мацон, имевший ученую степень по электротехнике. Главным инженером общества «Савицкий и Страус» стал инженер-технолог М.К.Бахмутов.

Первая центральная электрическая станция Киева общего пользования начала работать в конце 1890г. Станция давала ток для освещения городского театра, Крещатика и домов частных абонентов. Она была расположена в каменном здании на Театральной площади* и имела изолированную котельную, машинное отделение и распределительное устройство. В котельной были установлены три паровых котла, отапливавшихся дровами. Вода поступала из городского водопровода. Котлы давали пар для трех горизонтальных двухцилиндровых паровых машин по 60л.с. (44,1кВт) каждая. Эти машины приводили в действие три динамомашины Сименса. Кроме того, для питания 14 дуговых фонарей установленных на Крещатике, были установлены две динамомашины с приводом от паровых машин мощностью по 20л.с. (14,7кВт). Мощность электростанции составляла около 150л.с. (110,3кВт).

* В настоящее время на площади находится Государственный академический театр оперы и балета им. Т.Г. Шевченко. Старый театр сгорел в 1895г.

Плата за электроэнергию взимались за 1ч горения лампы фонаря. Цена не препятствовала увеличению числа потребителей. Домовладельцы города охотно проводили электрическое освещение.

В 1886 году в России была построена первая в стране и очень небольшая по мощности (всего 350 лошадиных сил) гидроэлектростанция на реке Охте в Петербурге. Следующая – в три раза мощнее была сооружена в 1903 году на горной речке Подкумке вблизи Ессентуков. Получаемая от нее электроэнергия позволила осветить улицы Кисловодска, Железноводска и Пятигорска.

В 1888 году «Общество электрического освещения 1886 года» построило на углу Большой Дмитровки и Георгиевского переулка в Москве первую относительно мощную электростанцию, способную снабжать электроэнергией частных потребителей. На станции вырабатывался постоянный ток напряжением 120 В, который поступал к абонентам по подземным кабелям. Но потери энергии при электропередаче оказались столь велики, что уже следующая московская электростанция, сооруженная на Раушской набережной в 1897 году, вырабатывала переменное напряжение 2 кВ частотой 50 Гц. К потребителю подавалось переменное напряжение 127 В после понижающих трансформаторов.

Тем не менее потери в кабельных магистралях оставались весьма значительными. Возрастала потребность в передаче все больших и больших мощностей. Поэтому с 1910 года большинство проектируемых электростанций было рассчитано на напряжение 6,6 кВ которое используется и сегодня.

Чтобы еще больше снизить потери при передаче электроэнергии, требовалось повысить напряжение, поступающее непосредственно к потребителю. Эта работа растянулась на десятилетия.

Напряжение 220 В начали использовать в Москве с 1925 года. Через 20 лет его получали 20% потребителей. В 1970 году было решено перевести всю московскую электросеть на напряжение 220 В. Это было практически повсеместно выполнено к концу 1995 года. Постепенность в этом деле вполне объяснима: нельзя было заставлять людей одновременно заменить в своих квартирах все электроприборы, да и взять их в таких количествах было неоткуда. Что же касается небольших «личных» понижающих трансформаторов, то широкое их применение свело бы на нет всю задуманную экономию энергии. И все же 25 лет – слишком долго. Тем более, что даже теперь в Москве сохранилось какое-то количество домов все с тем же дореволюционным напряжением 127 В. В их числе – Российская государственная библиотека, которая просто не имеет денег на замену всей существующей у нее аппаратуры и приборов, а также Большой театр, Министерство иностранных дел и несколько десятков жилых домов*.

* Новые проблемы энергетиков. Дубинский Е., главный инженер Энергосбыта АО «Мосэнерго».

Они были и остаются в числе первых

Важнейшим, после изобретения паровой машины и железной дороги, событием в хозяйственной жизни XIXв. был переход к использованию электричества. Нужны были люди нового склада. Немцы явились нацией, которая в числе первых выдвинула таких людей.

С самого начала во главе электротехнической промышленности стояли два семейства, которые придали силу немецкой индустрии и помогли ей добиться мирового признания. Их предприятия и сегодня дают работу сотням тысяч людей. Это семейства Сименсов и Ратенау.

Феноменальным в истории семейства Сименсов явился даже не тот факт, что оно в нужное время выдвинуло из своих рядов гения, а то, что в одном поколении дало сразу целый квартет людей, обладавших исключительными способностями: братья Вильгельм, Карл, Вернер и их кузен Георг Сименс.

Примой этой четверки стал Вернер Сименс. Он был человеком, который встречается, вероятно, раз в столетие. Журналист Феликс Пиннер, отличавшийся известной критичностью своих суждений, писал о нем: «Вернер Сименс представлял собой, быть может, самый яркий сплав гениальных начал в области техники, науки и предпринимательства, которые когда-либо соединял в себе житель Германии». Ни наука, ни техника никогда не были самоцелью для Вернера. Развивая свои идеи, он всегда исходил из той проблемы, для которой они представляли собой возможное решение.

12 октября 1847г. было зарегистрировано открытое торговое общество фирма «Сименс унд Хальске». Ее основателями стали Вернер Сименс и, механик Георг Хальске. Негласным участником фирмы стал советник юстиции Георг Сименс.

Эмиль Ратенау, родившийся на 22 года позже Вернера Сименса, был выходцем из состоятельной купеческой семьи Берлина. Он изучал машиностроение в Ганновере и Цюрихе, работал конструктором у Августа Борзига [3], а затем отправился в Англию для углубления своих знаний.

Однажды, на обратном пути из Англии, он встретился с Вернером Сименсом и обсуждал возможности освещения городских улиц электрическим светом. Год спустя в Париже Эмиль Ратенау пережил главное событие своей жизни. На Всемирной выставке 1881г. он повстречался с Томасом Эдисоном.

Ратенау получил у Эдисона одну-единственную лицензию на производство его лампочки и в апреле 1883г. основал фирму «Дойче Эдисон-гезельшафт фюр ангевандте электрицитет АГ»*. «Вначале – местная электрическая промышленность умеренных масштабов и устремлений в рамках германской экономики; в конце – мировая промышленность, которая по своим размерам не уступает промышленности никакой другой страны», – поражался журналист Феликс Пиннер тем событиям, которые произошли в следующие годы [3].

* В 1887г. название фирмы было изменено на «Альгемайне электрицитетс-акциенгезельшафт» («АЭГ»).

Сфера электротехники чересчур велика для того, чтобы в ней могла господствовать одна-единственная фирма, а дальнейшее совершенствование техники требует все больших затрат. Поэтому первого июня 1919 года три фирмы: «АЭГ», «Сименс унд Хальске АГ» и «Ауер Гезельшафт АГ» объединили свои усилия по производству ламп накаливания. Так возникла торговая марка ОСРАМ и фирма «ОСРАМ ГмбХ»*. На сегодняшний день единственным учредителем «ОСРАМ» является Сименс АГ.

* Торговая марка ОСРАМ была зарегистрирована в 1906 году и принадлежит к старейшим торговым маркам.

Вторым известным производителем источников света является Филипс Лайтинг. Эта компания является частью концерна Филипс Электроникс – одной из известных мировых компаний в области электроники. Лайтинг – старейшее подразделение концерна Филипс, которому более ста лет. В начале двадцатого века господин Энтони Филипс, брат основателя фирмы Герарда Филипса, совершил ряд удачных деловых поездок в Россию с тем, чтобы представить на российском рынке последние достижения фирмы. Освещение Зимнего Дворца было в то время самым большим проектом компании Филипс.

В 1914 году в Санкт-Петербурге открылось торговое представительство фирмы. Двумя годами позже она продавала в России уже два миллиона лампочек в год. В 1917 году торговое представительство было закрыто. После восьмидесятилетнего отсутствия компания Филипс Лайтинг возобновила свою деятельность на рынках России, Украины, Белоруссии. Сегодня открыты представительства в Москве, Санкт-Петербурге, Киеве, Минске, Алма-Ате, Ташкенте.

В тройку крупнейших производителей источников света также входит электротехническая компания Дженерал Электрик (США), которая основана в 1892.

электрооборудование автомобилей. Реферат. «Электрооборудование автомобилей»

Содержание:
Введение
1. Источники тока
1.1 Генератор
1.2 Регулятор напряжения
1.3 Аккумуляторная батарея
2. Потребители тока
2.1 Стартер
2.2 Система зажигания
2.3 Конструкции приборов системы зажигания
2.4 Система освещения
2.5 Система сигнализации
2.6 Контрольно-измерительные приборы
3. Схема электрооборудования автомобиля. (согласно варианту, или похожей модели)
Список используемых источников

1. Источники тока

55 — емкость батареи, измеряемая в ампер-часах (А.ч). Надеюсь, вы догадываетесь о том, что чем больше емкость батареи, тем больше времени она может выдержать `издевательства` водителя.

А — буквой обозначают материал, из которого сделан корпус батареи. В частности А — это полупрозрачная пластмасса (полипропилен).

Генератор
1 — корпус генератора; 2 — обмотка статора; 3 — ротор; 4 — шкив привода генератора; 5 — ремень; 6 — кронштейн крепления; 7 — контактные кольца; 8 — щетки; 9 — регулятор напряжения; 10 — вывод `30` для подключения потребителей; 11 — вывод `61` для питания цепи амперметра и контрольных ламп на щитке приборов; 12 — выпрямитель

Генератор (рис. 58) предназначен для питания электрическим током всех потребителей и для подзарядки аккумуляторной батареи, при работе двигателя на средних и больших оборотах.

Он включен в электрическую цепь автомобиля параллельно аккумуляторной батарее. Поэтому, питать потребителей и заряжать батарею, генератор будет только в том случае, если вырабатываемое им напряжение превысит напряжение аккумуляторной батареи. А произойдет это тогда, когда двигатель автомобиля начнет работать на оборотах выше холостых, так как напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от скорости вращения его ротора.
Однако по мере увеличения частоты вращения ротора генератора, вырабатываемое им напряжение может превысить требуемое. Поэтому генератор работает в паре с регулятором напряжения.
Регулятор напряжения является электронным прибором, который ограничивает вырабатываемое генератором напряжение и поддерживает его в пределах 13,6 — 14,2 вольта. В зависимости от модели автомобиля регулятор монтируется в корпусе генератора (`таблетка` на щеточном узле) или устанавливается отдельно в подкапотном пространстве.
Генератор устанавливается на специальном кронштейне двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала через ременную передачу. На некоторых моделях автомобилей, это тот же самый ремень, который заставляет вращаться водяной насос и постоянно включенный вентилятор системы охлаждения двигателя, а на некоторых — отдельный. Натяжение ремня, как в одном, так и в другом случае, регулируется отклонением корпуса генератора.

Привод генератора
а) на примере автомобиля ВАЗ 2105
1 — генератор; 2 — гайка; 3 — натяжная планка; 4 — шкив водяного насоса; 5 — вентилятор; 6 — ремень; 7 — шкив коленчатого вала А — прогиб ремня

Привод генератора
б) на примере автомобиля ВАЗ 2108
1 — ремень привода генератора; 2 — генератор; 3 — натяжная планка; 4 — гайка; 5 — шкив коленчатого вала; А — прогиб ремня
На щитке приборов перед водителем имеется контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи. При включении зажигания, она загорается красным светом, а когда двигатель запустится, она должна погаснуть, что означает начало работы генератора.

1.1 Генератор

Автомоби́льный генера́тор — устройство, обеспечивающее преобразование механической энергии вращения коленчатого вала двигателя автомобиля в электрическую.

Автомобильный генератор используется для питания электропотребителей, таких как система зажигания, автомобильная светотехника, бортовой компьютер, система диагностики и другие, а также для заряда автомобильного аккумулятора [1] . К автомобильным генераторам предъявляют высокие требования по надёжности, так как генератор обеспечивает бесперебойную работу большинства компонентов современного автомобиля. Типовая мощность современного генератора в легковом автомобиле около 1кВт.

Виды генераторов

Выделяют два вида автомобильных генераторов:

постоянного тока; переменного тока. Первый вид генераторов в настоящее время уже не используется. Такие устройства устанавливались на старых моделях автомобилей (ГАЗ-51, Победа и др.). Они имеют много недостатков, такие как: малая мощность и эффективность; необходимость в постоянном контроле и обслуживании; небольшой срок службы. Сейчас применяются генераторы переменного тока. Главное их отличие в том, что вне зависимости от режима работы двигателя автомобильную сеть питает постоянный ток. Это достигается благодаря полупроводниковому выпрямителю.

Устройство и общий принцип работы

На первых автомобилях применяли коллекторные генераторы постоянного тока, коллекторный узел которых требовал постоянного контроля и частого обслуживания и, вдобавок, серьёзно ограничивал ток нагрузки. Появление мощных диодных выпрямителей, вначале селеновых, а позднее кремниевых, позволило использовать на автомобиле синхронный генератор переменного тока, несравнимо более надёжный и примерно втрое менее тяжёлый/материалоёмкий при той же мощности и более стабильном выходном токе.

В современных автомобилях применяются синхронные трёхфазные электрические машины переменного тока, а в выпрямителе применяют трёхфазный выпрямитель по схеме Ларионова.

Чтобы генератор после пуска двигателя отдавал ток в нагрузку, необходимо обеспечить питание обмотке возбуждения. Это происходит при повороте ключа замка зажигания в рабочее положение. Ток в обмотке возбуждения управляется стабилизатором напряжения, который может быть выполнен в виде отдельного узла или встроен в щёточный узел генератора. В подавляющем большинстве современных генераторов стабилизатор напряжения (СН) питается от отдельной секции выпрямителя. Ротор генератора приводится от коленвала через шкив от клинового ремня. Создаваемое обмоткой возбуждения электромагнитное поле индуцирует электрический ток в фазовых обмотках статора.

Из-за нестабильности частоты вращения двигателя и частых скачкообразных изменений нагрузки необходима стабилизация выходного напряжения генератора, её обеспечивает стабилизатор напряжения путём изменения тока возбуждения генератора.

Напряжение бортовой сети при работающем генераторе и исправном регуляторе напряжения поддерживается на уровне 13,9 — 14,5 В. Это напряжение необходимо для обеспечения прохождения тока заряда через аккумуляторную батарею, при этом необходимо обеспечить некоторое превышение совместного электрохимического потенциала всех пластин всех банок, иначе автомобильный аккумулятор не будет заряжаться.

На автомобилях и автобусах с мощными дизельными двигателями используются мощные автомобильные стартеры. Для обеспечения мощности без повышения потребляемого тока используется повышенное напряжение бортовой сети — 24 Вольта. Устанавливаются соответственно 24-вольтовые (номинально 28,4 Вольта) генераторы.

На старых автомобилях и мотоциклах напряжение в бортовой сети составляло 6 Вольт, генераторы тоже были 6-вольтовые, как правило, трёхщеточные постоянного тока с реле обратного тока (ГАЗ-67Б, Москвич-400, ЗИС-110).

1.2 Регулятор напряжения

Электричество проходит через регулятор напряжения, который включает и выключает генератор, в зависимости от уровня напряжения в любой момент времени. Если напряжение в аккумуляторе падает ниже 13,5 вольт, датчик напряжения регулятора замыкает цепь на генератор. Это подает электрический ток на полевую клемму генератора, заставляя его включаться и подавать заряд на аккумулятор. Некоторые регуляторы используют электромеханические компоненты, которые вызывают физический обрыв в цепи, чтобы остановить поток энергии. Они находятся в основном в старых автомобилях. Другие регуляторы зависят от электронных компонентов, чтобы приостановить и запустить поток напряжения.

Как работает регулятор напряжения генератора

автомобиля Когда ротор генератора начал вращаться на щеточный механизм подается напряжение (напряжение бортовой сети 12,6 вольт), чего достаточно для возбуждения обмотки статора генератора. Обмотка статора за счет электромагнитных сил начинает выдавать повышенное переменное напряжение на диоды генератора, которые переменное напряжение преобразуют в постоянное. И вот это повышенное напряжение идет в электрооборудование автомобиля, и одновременно на регулятор напряжения генератора автомобиля, который его тут же сбрасывает на нужную величину по средствам внутренней электронной схемы. Переключения регулятора напряжения происходят с большой частотой, поэтому обычным прибором его не зафиксировать.

1.3 Аккумуляторная батарея

Назначение аккумулятора в автомобиле

Автомобильный аккумулятор принято обозначать аббревиатурой АКБ, что значит аккумуляторная кислотная батарея. Не все батареи относятся к этому типу, но в автомобилях наиболее распространены именно они. Автомобильный аккумулятор Аккумулятор является важным компонентом в работе любого транспортного средства. Он выполняет следующие основные функции: Подача электроэнергии на стартер для запуска двигателя. Аккумулятор способен в течение 30 секунд подавать пусковой ток или ток холодной прокрутки на стартер, который, в свою очередь, запускает двигатель. Питание бортовой сети в случае недостаточной мощности (производительности) генератора. Автономное питание бортовой сети автомобиля.

Устройство аккумулятора

1. Потребители тока

• система пуска двигателя (стартер);
• система зажигания (у бензиновых и газовых дви­гателей; описание и работа этой системы рассмотре­ны в главе 2 настоящего издания);
• система освещения (снаружи машины — фары и фонари, лампы освещения номерного знака, внут­ри — плафоны, лампы, освещающие приборный щи­ток, подкапотное освещение и т.д.);
• система световой сигнализации (указатели поворо­та, стоп-сигналы, фонари заднего хода);
• система звуковой сигнализации;
• контрольно-измерительные приборы (амперметр, указатель температуры охлаждающей жидкости, сигнализатор включения стояночного тормоза и т.д.);
• дополнительное оборудование (вентилятор, конди­ционер, стеклоочиститель, магнитола, прикуриватель, система обогрева заднего стекла, электростеклоподъ­емники, электронные системы, повышающие безопас­ность эксплуатации транспортного средства, а также многие другие приборы, которые вы можете подклю­чать через гнездо прикуривателя).

Оба источника энергии обеспечивают также зажига­ние рабочей смеси в цилиндрах бензиновых и газовых двигателей, т.е. работу систем зажигания этих двига­телей.

1. Стартер

Стартер, его назначение

Стартер – это устройство относительно маленьких размеров, которое, в силу своей конструкции, преобразовывает электрический поток энергии в механический. Из самого названия следует, что служит деталь для запуска двигателя.

Визуально, стартер – это небольшой мотор постоянного тока, который имеет механический привод. Он запускает первичное движение коленвала с частотой, необходимой для запуска ДВС и является обязательно составляющей электрического оборудования транспортного средства.

Если разбирать структуру стартера более детально, то можно понять, что он выглядит как четырехполюсный двигатель. Питает такой мотор аккумулятор автомобиля – сразу после поворота ключа зажигания, на клемму реле поступает ток. Мощность у элемента бывает разная, но производители предусматривают для большинства бензиновых ДВС стартеры на 3кВт. Напряжение от АКБ автомобиля значительно усиливает работу электромотора.

Виды стартеров

1. Без редуктора. Не имея редуктора, такие детали обладают возможностью прямого воздействия на шестерню. Кроме того, после момента получения тока на контроллер, стартер обеспечивает более быстрое зажигание, за счет мгновенной цепкости шестерни и маховика. Такие устройства имеют большое преимущество в виде простой конструкции, легкой возможности ремонта и очень низкой вероятности поломки из-за влияния электричества. Однако среди недостатков автомобилисты выделяют иногда перебойную работу в условиях низкой температуры.
1. С редуктором. Казалось бы, после большого списка преимуществ безредукторного стартера, выбор можно остановить, но нет. Большинство специалистов настаивают на эксплуатации стартера с редуктором. За счет последнего эффективная работа возможна, даже если заряд АКБ на исходе. Сниженная потребность тока усиливается наличием постоянных магнитов. Подобный тандем снижает вероятность проблем с обмоткой практически к нулю. С другой стороны, продолжительная эксплуатация такого устройства чревата поломками основной шестерни. Хотя чаще к этому приводит производственный брак.

Внутреннее устройство и особенности

• Якорь. Имеет запрессованный сердечник и несколько коллекторных пластин. Основа изготовляется из легированной стали.
• Щетки и держатели. По ходу главного цикла, щетки способствую повышению мощности. В первую очередь, служат для подачи рабочего напряжения на набор пластин якоря.
• Реле. Главное назначение втягивающего реле – подача питания от зажигания и выталкивание обгонной муфты. Производители предусмотрели в структуре несколько силовых контактов и специфичную перемычку.
• Непосредственно электромотор. Включает несколько сердечников и обмотки возбуждения; имеет форму цилиндра.
• Бендикс и шестерня. Главный рабочий механизм стартера, который перенаправляет момент вращения на венец маховика ДВС через шестерню при помощи роликового механизма. После запуска система разрывает связь венца маховика и приводной шестерни, сохраняя работоспособность всего устройства.

Принцип работы автомобильного стартера

1. Ток попадает на обмотку тягового реле после прохождения по реле стартера, исключительно после замыкания контакта замка зажигания.
2. Якорь взаимодействует с бендиксом. Через втягивающее реле внутри мотора бендикс заставляет венец маховика и шестерню сцепиться.
3. При достижении верхней точки, контакты взаимодействуют для передачи напряжения к обмотке стартера.
4. Движение вала провоцирует запуск ДВС. В момент, когда скорости маховика и вала отличаются в положительную сторону, зацепление прекращается и бендикс возвращается в стартовую позицию за счет пружины.
5. Подача энергии прекращается при повороте ключа.
1. Система зажигания

В современном автомобилестроении системы зажигания классифицируют в зависимости от способа управления процессом. При этом выделяют три основных типа схем: контактная (контактно-транзисторная); бесконтактная (транзисторная); электронная (микропроцессорная).

Устройство и принцип действия типовой системы зажигания

1. Конструкции приборов системы зажигания



Устройство системы зажигания автомобиля

Рассмотрим подробнее каждый из элементов системы:

1. Источник питания для системы зажигания – бортовая сеть автомобиля и ее источники питания – аккумуляторная батарея (АКБ) и генератор.

2. Выключатель зажигания.

3. Устройство управления накоплением энергии – определяет момент начала накопления энергии и момент “сброса” энергии на свечу (момент зажигания). В зависимости от устройства системы зажигания на конкретном авто может представлять из себя:

Механический прерыватель, непосредственно управляющий накопителем энергии (первичной цепью катушки зажигания). Данный компонент нужен для того, чтобы замыкать и размыкать питание первичной обмотки катушки зажигания. Контакты прерывателя находятся под крышкой распределителя зажигания.

Центробежный регулятор опережения зажигания находится в корпусе прерывателя-распределителя. Он состоит из двух плоских металлических грузиков, каждый из которых одним из своих концов закреплен на опорной пластине, жестко соединенной с приводным валиком. Шипы грузиков входят в прорези подвижной пластины, на которой закреплена втулка кулачков прерывателя.

Вакуумный регулятор опережения зажигания предназначен для изменения момента возникновения искры между электродами свечей зажигания, в зависимости от нагрузки на двигатель.

1. Система освещения

Все элементы системы освещения можно разделить на две основных категории: внешние; внутренние.

Внешние элементы

Внешние элементы автомобильной оптики обеспечивают освещение дороги и информирование других водителей. К числу таких приборов относятся: фары ближнего и дальнего света; противотуманные фары; поворотники; задние блок-фары; габаритные огни; осветители номерного знака. Передние фары Передние фары современных автомобилей состоят из целого комплекса элементов: ближнего и дальнего света; дневных ходовых огней; габаритных огней.

Внутренние элементы осветительной системы

Внутренние элементы отвечают за освещение в салоне и багажнике транспортного средства.

В систему входят: лампы в салоне автомобиля; подсветка багажника; лампы освещения приборной панели; лампа в перчаточном ящике; габаритные огни в дверях. Освещение салона, багажника и пространства под капотом (при наличии) обеспечивает дополнительный комфорт водителя в темное время. Подсветка приборной панели необходима для более легкого считывания информации при движении в темноте. Габаритные огни в дверях необходимы для информирования других участников дорожного движения об изменении габаритов автомобиля при открытой двери.

Конструкция и маркировка

1. Система сигнализации
1. Контрольно-измерительные приборы
• указывающие (указатели);
• сигнализирующие (сигнализа­торы).

Датчики сигнализаторов при определенной величине контроли­руемой среды замыкают цепи контрольной лампы или звукового сиг­нала. Разрабатываются электронные щитки приборов.



Рис. Датчики давления:
а — с мембранным чувствительным элементом; б — бесконтактный индуктивный; в — интегральный с полупроводниковыми тензоэлементами; 1 — потенциометр; 2 — корпус мембранного механизма; 3 — мембрана; 4 — калиброванная пружина; 5 — шток; 6 — амортизатор; 7 — магнитопровод; 8 — первичная обмотка; 9 — мембран­ная камера; 10 — корпус; 11 — вторичная обмотка; 12 — электрические контакты; 13 — полупроводниковые тензорезисторы; 14 — контактные площадки



Рис. Указатели и сигнализаторы давления:
а — схема указателя давления масла: 1—диафрагма; 2 — переменный резис­тор; 3 — резистор термокомпенсационный; 4 — магнит постоянный; 6, 7, 9 — обмотки катушек; 8— стрелка; 10— предохранитель; 11— выключатель зажи­гания;
б — сигнализатор аварийного давления масла: 1— датчик; 2 — контрольная лампа; 3 — предохранитель; 4 — выключатель зажигания; 5 — указатель токов; 6 — аккумуляторная батарея; 7 — контакты;
в — датчик сигнализатора аварийного давления воздуха в тормозной системе:1, 7 — контактные пластины; 2 — штеккер; 3 — фильтр; 4 — изолятор; 5 — пружина;- 6 — толкатель; 8 — диафрагма; 9 — корпус.



Рис. Схемы магнитоэлектрического указателя температуры охлаж­дающей жидкости:
а — общая: 1 — терморезистор; 2 — баллов; 3 — пружина; 4 — выводной зажим; 5 — патрон бумажный; 6 — стрелка; 7 — экран; 8 — магнит подвижной; 9 — кар­кас пластмассовый; 10 — прорезь; 11 — ограничитель; 12 — магнит неподвиж­ный; 13 — выключатель зажигания; Kl, K2, КЗ — катушки; RTK — резистор;
б — электрическая схема;
в — датчик указателя температуры электролита в аккумуляторной батарее; 1 — зажимы выводные; 2 — втулка изолирующая зажимов; 3 — прокладка уплотнительная; 4 — отверстие газоотводящее; 5 — корпус; 6 — цилиндр по­лиэтиленовый; 7 — баллон латунный; 8 — патрон бумажный; 9 — пружина контактная; 10 — чашка латунная; 11 — терморезистор.
Рис. Схемы магнитоэлектрических указателей уровней топлива:
а — для 24-вольтной системы: 1 — реостат датчика; 2 — ползун реостата; 3, 6 — упоры рычага поплавка; 4 — поплавок; 5 — втулка рычага; 7 — контактные пластины; 8 — штеккерные выводы; 9 — токоведущие пластины; 10 — крон­штейн подвески датчика; 11 — основание;
12 — корпус;
б — для 12-вольтной системы.



Рис. Спидометр с электроприводом:
а — указатель 12.3802; б —датчик МЭ307; 1, 30 — корпуса; 2, 29 — статоры; 3 — сердечник; 4 — катуш­ка; 5, 34 — крышки; 6 — штифт; 7 — маслоотражательный диск; 8 —вал маг­нитов; 9 —пружина; 10 — винт; 11, 26 — втулки; 12, 13, 27 —магниты; 14 — картушка; 15 — кожух; 16 — пружина стрелки; 17 — пластина с печатной схе­мой; 18 — стрелка; 19 — мостик для счетного узла; 20 — шкала; 21 — ось стрелки; 22 — магнитный шунт; 23 — магнитный экран; 24 — штеккерный разъ­ем для подключения датчика и провода от источника тока; 25 — соедини­тель; 28, 33 — катушки; 31 — вал магнита; 32 — сердечник катушки;
в — принципиальная схема.



Рис. Сигнализатор пере­грузки колосового и зернового шнеков:
1, 9 — неподвижный и подвижной; 9 — контакты; 2 — втулка; 3 — валик; 4 — прокладка; 5 — рычаг-вилка; 6 — крышка; 7 — пружина; 8 — регули­ровочный винт; 10 — корпус; 11 — провод; 12 — контактный винт



Рис. Электродвигатель с электромагнитным возбуждением:
1 — якорь; 2 — крышка; 3 — винт 4 — траверса; 5, 14 — пластинчатые пружины; 6 — фетровая набивка; 7, 15 — подшипники; 8 — коллектор; 9 — щетка; 10 — щеткодержатель; 11 — корпус; 12 — пакет статора; 13 — обмотка возбуждения; 16 — выходной вал



Рис. Детали моторедуктора очистителя ветрового стекла:
1 — крышка; 2 — помехоподавительный конденсатор; 3 — панель с контактами концевого выключателя; 4 — прокладка; 5 — зубчатое колесо с выходным валом моторедуктора; 6 — промежуточные зубчатые колеса; 7 — корпус редуктора; 8 — термобиметаллический предохранитель; 9 — помехоподавительный дроссель; 10 — якорь; 11 — корпус электродвигателя



Рис. Мотонасос 2002.3730:
1 — электродвигатель; 2 — крепежный винт; 3 — корпус насоса; 4 — крыльчатка

1. Схема электрооборудования автомобиля.

Для экономии проводов и удобства монтажа соединения всех приборов система электрооборудования автомобилей выполнена по однопроводиой схеме: проводами соединены только положительные клеммы приборов. Отрицательные клеммы приборов соединены с рамой и другими металлическими частями, т. е. с массой автомобиля. Исключением является лишь звуковой сигнал, отрицательная клемма которого соединяется с массой не непосредственно, а при помощи включателя ((кнопки) сигнала.

Для удобства монтажа и быстрого устранения неисправностей провода имеют различную расцветку. Провода, идущие в одном направлении, обычно объединены в пучки.

Работа многих приборов системы электрооборудования, связанная с постоянным замыканием и размыканием электрической цени (контакты прерывателя и реле-регулятора, щетки и коллектор генератора и т. д.), вызывает появление сильных помех, ухудшающих действие радиостанций (как устанавливаемых на самом автомобиле, так и расположенных вблизи него).

Кроме основных источников радиопомех — системы зажигания и реле-регулятора, на автомобиле имеются приборы, также мешающие работе радиостанций, это стартер, термовибрационные датчики указателей давления масла и температуры охлаждающей жидкости, электрический сигнал, стеклоочистители, переключатель света и т. д. В момент включения этих приборов и во время их действия возникают помехи радиоприему.

Наконец, источниками радиопомех являются все ненадежные контакты.

Если не принять мер защиты, то работа радиостанций на автомобиле будет крайне затруднена, а в некоторых случаях и невозможна.

Для снижения уровня помех радиоприему на автомобилях применяется специальная экранированная система электрооборудования. Все основные источники радиопомех в такой системе заключаются в металлические кожухи (экраны), а провода, несущие токи помех,— в металлические трубы или в специальные гибкие металлические шланги. Экраны (металлические кожухи, трубы и шланги) приборов и проводов надежно соединяются с массой автомобиля. Поэтому радиопомехи замыкаются на массу и не выходят за пределы экранов.

Помимо экранировки, в электрические цепи реле-регулятора, катушки зажигания, термовибрационных датчиков, искровых зажигательных свечей включаются специальные фильтры, блокирующие конденсаторы и подавительные сопротивления, которые, свободно пропуская рабочий ток, задерживают и замыкают на массу автомобиля токи радиопомех.

Применение экранировки, фильтров, блокирующих конденсаторов и подавительных сопротивлений снижает уровень радиопомех, но не избавляет от них полностью, так как во время движения автомобиля вследствие трения его колес о дорогу и выпуска отработавших газов происходит наведение электростатических зарядов на некоторых деталях. Это приводит к проскакиванию незаметных на глаз искр между отдельными механизмами автомобиля, вызывающих радиопомехи (треск, щелчки, шум).

Для ликвидации такого рода помех на автомобилях проводят тщательную «металлизацию», т. е. надежное электрическое соединение металлических частей автомобиля между собой. Металлизация осуществляется применением медных перемычек (плетенка) и постановкой под болты, соединяющие сопрягаемые металлические детали (капот, крылья и т. д.), специальных шайб. Эти шайбы имеют по окружности слегка отогнутые зубцы, которые при затягивании болта врезаются в металл и обеспечивают надежный контакт.

В последнее время широкое распространение на армейских автомобилях получило экранированное электрооборудование в водостойком, герметизированном исполнении. Герметизированные приборы системы электрооборудования обеспечивают не только безотказную работу автомобиля на грязных разбитых дорогах, но и возможность преодоления вброд водных преград, непреодолимых обычными автомобилями.



Схема электрооборудования автомобиля ВАЗ 2106: 1 — передние фонари; 2 — боковые указатели поворота; 3 — аккумуляторная батарея (аккумулятор); 4 — реле контрольной лампы заряда аккумулятора; 5 — реле включения ближнего света фар; 6 — реле включения дальнего света фар; 7 — стартер; 8 — генератор; 9 — фары дальнего света; 10 — фары ближнего света; 11 — датчик включения электродвигателя вентилятора; 12 — электродвигатель вентилятора системы охлаждения двигателя; 13 — звуковой сигнал (клаксон); 14 — катушка зажигания; 15 — распределитель зажигания; 16 — свечи зажигания; 17 — электромагнитный клапан карбюратора; 18 — датчик указателя температуры охлаждающей жидкости; 19 — подкапотная лампа; 20 — выключатель света заднего хода; 21 — датчик уровня давления масла; 22 — датчик контрольной лампы давления масла; 23 — датчик контрольной лампы уровня тормозной жидкости; 24 — электродвигатель очистителя ветрового стекла; 25 — коммутатор (устанавливается в случае применения на автомобиле бесконтактной системы зажигания); 26 — электродвигатель омывателя ветрового стекла; 27 — реле включения электродвигателя вентилятора; 28 — регулятор напряжения; 29 — реле-прерыватель очистителя ветрового стекла; 30 — дополнительный блок предохранителей; 31 — основной блок предохранителей; 32 — реле-прерыватель аварийной сигнализации и указателей поворота; 33 — реле включения обогревателя заднего стекла; 34 — выключатель стоп-сигнала; 35 — штепсельная розетка для персональной лампы (не устанавливается с 2000 г.); 36 — добавочный резистор электродвигателя отопителя; 37 — электродвигатель отопителя; 38 — переключатель электродвигателя отопителя; 39 — часы; 40 — лампа освещения вещевого ящика; 41 — прикуриватель; 42 — выключатель аварийной сигнализации; 43 — регулятор освещения приборов; 44 — контрольная лампа недостаточного уровня тормозной жидкости; 45 — переключатель света фар, указателей поворота и звуковых сигналов; 46 — выключатель зажигания; 47 — выключатель обогревателя заднего стекла; 48 — выключатель заднего противотуманного фонаря; 49 — выключатель наружного освещения; 50 — выключатели плафонов, расположенные в стойках передних дверей; 51 — электродвигатель электростеклоподъемника (устанавливается на части выпускаемых автомобилей ВАЗ 2106); 52 — выключатели плафонов, расположенные в стойках задних дверей; 53 — выключатель контрольной лампы стояночного тормоза; 54 — плафоны освещения салона; 55 — указатель уровня топлива с контрольной лампой резерва; 56 — указатель температуры охлаждающей жидкости; 57 — указатель давления масла с контрольной лампой недостаточного давления; 58 — тахометр; 59 — контрольная лампа стояночного тормоза; 60 — контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи; 61 — контрольная лампа воздушной заслонки карбюратора; 62 — контрольная лампа габаритного света; 63 — контрольная лампа указателей поворота; 64 — контрольная лампа дальнего света фар; 65 — спидометр; 66 — выключатель контрольной лампы воздушной заслонки карбюратора; 67 — переключатель электродвигателя электростеклоподъемника левой двери; 68 — реле электростеклоподъемников; 69 — переключатель электродвигателя электростеклоподъемника правой двери; 70 — задние фонари; 71 — фонари освещения номерного знака; 72 — датчик указателя уровня и резерва топлива; 73 — обогреватель заднего стекла; 74 — лампа освещения багажника; 75 — задний противотуманный фонарь.

Система освещения автомобиля: устройство и приборы

Первым источником автомобильного света стал газ ацетилен – использовать его для освещения дороги в 1896 году предложил летчик и авиаконструктор Луи Блерио. Запуск ацетиленовых фар – целый ритуал. Сначала требуется открыть краник ацетиленового генератора, чтобы вода закапала на карбид кальция, который находится на дне «бочонка». При взаимодействии карбида с водой образуется ацетилен, который по резиновым трубкам поступает к керамической горелке, что находится в фокусе отражателя. Теперь шофер должен открыть стекло фары, чиркнуть спичкой — и пожалуйста, в светлый путь. Но максимум через четыре часа придется остановиться – для того, чтобы вновь открыть фару, вычистить ее от копоти и заправить генератор новой порцией карбида и воды. Однако светили карбидные фары на славу. Например, созданные в 1908 году Вестфальской металлопромышленной компанией (так в то время называлась Hella) ацетиленовые фары освещали до 300 метров пути! Столь высокого результата удалось достичь благодаря использованию линз и параболических рефлекторов. Первая автомобильная лампа накаливания была запатентована еще в 1899 году французской фирмой Bassee & Michel. Но вплоть до 1910 года лампы с угольной нитью накаливания были ненадежными, очень неэкономичными и требовали тяжелых батарей увеличенного размера, которые к тому же зависели от станций подзарядки: автомобильных генераторов подходящей мощности еще не существовало. И тут произошел переворот в «осветительных» технологиях – нити накаливания стали делать из тугоплавкого вольфрама (температура плавления 3410°С), который не «выгорал». Первым серийным автомобилем с электрическим светом (а еще – с электрическим стартером и зажиганием) стал Cadillac Model 30 Self Starter («самозапускающийся») 1912 года. Уже через год 37% американских автомобилей имели электроосвещение, а еще через четыре — 99%! С разработкой подходящей динамомашины исчезла и зависимость от зарядных станций.

Проблема ослепления

Впервые проблема ослепления встречных водителей возникла с появлением карбидных фар. Боролись с ней по-разному: перемещали рефлектор, выводя из его фокуса источник света, с той же целью двигали саму горелку, а также ставили на пути света различные шторки, заслонки и жалюзи. А когда в фарах засветилась лампа накаливания, в электрическую цепь при встречных разъездах даже включали добавочные сопротивления, снижавшие накал нити. Но лучшее решение предложила фирма Bosch, в 1919 году создавшая лампу с двумя нитями накаливания — для дальнего и ближнего света. К тому времени уже был придуман рассеиватель — покрытое призматическими линзами стекло фары, отклоняющее свет лампы вниз и по сторонам. С тех пор перед конструкторами стоят две противоположные задачи: максимально осветить дорогу и не допустить ослепления встречных водителей. Увеличить яркость ламп накаливания можно, подняв температуру нити. Но при этом вольфрам начинает интенсивно испаряться. Если внутри лампы вакуум, то атомы вольфрама постепенно оседают на колбе, покрывая ее изнутри темным налетом. Решение проблемы нашли во время Первой мировой войны: с 1915 года лампы стали заполнять смесью аргона и азота. Молекулы газов образуют своеобразный «барьер», препятствующий испарению вольфрама. А следующий шаг был сделан уже в конце 50-х годов: колбу стали наполнять галогенидами, газообразными соединениями йода или брома. Они «связывают» испаряющийся вольфрам и возвращают его на спираль. Первую галогенную лампу для автомобиля представила в 1962 году Hella — «регенерация» нити позволила поднять рабочую температуру с 2500 К до 3200 К, что увеличило светоотдачу в полтора раза, с 15 лм/Вт до 25 лм/Вт. При этом ресурс ламп вырос вдвое, теплоотдача снизилась с 90% до 40%, а размеры стали меньше (галогенный цикл требует близости нити и стеклянной «оболочки»). А главный шаг в решении проблемы ослепления был сделан в середине 50-х — французская фирма Cibie в 1955 году предложила идею асимметричного распределения ближнего света для того, чтобы «пассажирская» обочина освещалась дальше «водительской». И через два года «асимметричный» свет в Европе был узаконен.

Ближний свет Дальний свет

Так работают наиболее распространенные ранее фары
с параболическим отражателем и двухнитевой лампой Н4. Для
предотвращения ослепления встречных водителей нить ближнего света
располагают чуть впереди и выше фокальной точки и экранируют
специальным колпачком внутри колбы, используя только верхнюю половину
отражателя (слева). А нить дальнего света расположена в фокусе и
освещает всю поверхность отражателя (справа).

Фара с однонитиевой лампой Прожекторная фара ближнего света Фара с отражателем эллипсоидной формы

Отражатель «свободной» формы отличается от
параболического. Это отличие не заметно на глаз, но поверхность
рассчитана таким образом, что направляет весь свет от однонитевой лампы
в заданном направлении — чуть вниз, чтобы избежать ослепления.

Впервые «прожекторная» фара ближнего света с
эллипсоидным отражателем появилась в 1986 году на «семерке» BMW. Лучи,
собираясь во втором фокусе отражателя, «подрезаются» экраном, который
обеспечивает заданную светотеневую границу, а затем еще раз
фокусируются линзой.

В 1988 году с помощью компьютера отражателю
эллипсоидной фары удалось придать «свободную» форму — основная часть
лучей проходит над экраном, чем обеспечивается лучшая эффективность.

Эволюция автомобильной фары

На протяжении многих лет фары оставались круглыми — это наиболее простая и дешевая в изготовлении форма параболического отражателя. Но порыв «аэродинамического» ветра сначала «задул» фары в крылья автомобиля (впервые интегрированные фары появились у Pierce-Arrow в 1913 году), а затем превратил круг в прямоугольник (прямоугольными фарами оснащался уже Citroen AMI 6 1961 года). Такие фары были сложнее в производстве, требовали больше подкапотного пространства, но вместе с меньшими вертикальными габаритами имели большую площадь отражателя и увеличенный светопоток. Чтобы заставить такую фару ярко светить при меньших габаритах, следовало придать параболическому отражателю (в прямоугольных фарах — усеченный параболоид) еще большую глубину. А это было чересчур трудоемко. В общем, привычные оптические схемы для дальнейшего развития не годились.

Тогда английская фирма Lucas предложила использовать «гомофокальный» отражатель- комбинацию двух усеченных параболоидов с разными фокусными расстояниями, но с общим фокусом. Одним из первых новинку примерил Austin-Rover Maestro в 1983 году. В том же году фирма Hella представила концептуальную разработку- «трехосные» фары с отражателем эллипсоидной формы (DE, DreiachsEllipsoid). Дело в том, что у эллипсоидного отражателя сразу два фокуса. Лучи, выпущенные галогенной лампой из первого фокуса, собираются во втором, откуда направляются в собирающую линзу. Такой тип фар называют прожекторным. Эффективность «эллипсоидной» фары в режиме ближнего света превосходила «параболическую» на 9% (обычные фары отправляли по назначению лишь 27% света) при диаметре всего в 60 миллиметров. Эти фары предназначались для противотуманного и ближнего света (во втором фокусе размещался экран, создающий асимметричную светотеневую границу). А первым серийным автомобилем с «трехосными» фарами стала «семерка» BMW в конце 1986 года.

Еще через два года эллипсоидные фары стали просто супер! Точнее- Super DE, как называла их Hella. На этот раз профиль отражателя отличался от чисто эллипсоидной формы — он был «свободным» (Free Form), рассчитанным таким образом, чтобы основная часть света проходила над экраном, отвечающим за ближний свет. Эффективность фар возросла до 52%.

Дальнейшее развитие отражателей было бы невозможно без математического моделирования- компьютеры позволяют создавать самые сложные комбинированные рефлекторы. Компьютерное моделирование позволяет увеличить число сегментов до бесконечности так, что они сливаются в единую поверхность «свободной» формы. Взгляните, к примеру, в «глаза» таких машин, как Daewoo Matiz, Hyundai Getz . Их отражатели поделены на сегменты, каждый из которых имеет свой фокус и фокусное расстояние. Каждая «долька» многофокусного отражателя отвечает за освещение «своего» участка дороги. Свет лампы используется почти полностью- за исключением разве что торца лампы, прикрытого колпачком. А рассеиватель, то есть стекло с множеством «встроенных» линз, теперь не нужен — отражатель сам отлично справляется с распределением света и созданием светотеневой границы. Эффективность таких фар, называемых отражающими, близка к прожекторным.

Современные отражатели «формируют» из термопластика, алюминия, магния и термосета (металлизированного пластика), а накрывают фары не стеклами, а поликарбонатом. Впервые пластиковый рассеиватель появился в 1993 году на седане Opel Omega- это позволило снизить массу фары почти на килограмм! Но зато поликарбонатные «стекла» гораздо хуже сопротивляются истиранию, нежели стекла настоящие. Поэтому щеточных очистителей фар, которые еще в 1971 году предложил Saab, больше не делают…

Прожекторный тип фары

Прожекторный тип фары. Здесь показан вариант «биксенон» – переключение с дальнего света на ближний осуществляется перемещением экрана, управляемого соленоидом. Если экрана нет, то прожектор, как правило, работает в режиме ближнего света. Место газоразрядной лампы может занимать «галогенка».

Ксеноновая фара

Так выглядит газоразрядная ксеноновая фара. Поскольку «ксенон» светит очень ярко, таким фарам положено обязательно иметь механизм автоматической регулировки угла наклона и омыватели.

Ксенон и светодиоды

Вековое господство лампы накаливания близится к концу. Достойно «завершить карьеру» ей помогают благородные газы криптон и ксенон. Последний считается одним из лучших наполнителей для ламп накаливания- с ксеноном можно поднять температуру нити вплотную к точке плавлению вольфрама и приблизить свет по спектру свечения к солнечному. Но наполненные ксеноном обычные лампы накаливания- это одно. А «ксенон» с ярким голубым свечением, который применяют на дорогих автомобилях,- это принципиально другое. В ксеноновых газоразрядных лампах светится не раскаленная нить, а сам газ- вернее, электрическая дуга, которая возникает между электродами при газовом разряде при подаче высоковольтного напряжения.

Впервые такие лампы (Bosch Litronic) были установлены на серийном BMW 750iL в 1991 году. Газоразрядный «ксенон» на голову эффективнее самых совершенных ламп накаливания- на бесполезный нагрев здесь расходуется не 40% электроэнергии, а всего 7—8%. Соответственно, газоразрядные лампы потребляют меньше энергии (35 Вт против 55 Вт у галогенных) и светят при этом вдвое ярче (3200 лм против 1500 лм). А поскольку нити нет, то и перегорать нечему- ксеноновые газоразрядные лампы служат гораздо дольше обычных. Но устроены газоразрядные лампы сложнее.

Главная задача- зажечь газовый разряд. Для этого из 12 «постоянных» вольт бортовой сети нужно получить короткий импульс из 25 киловольт- причем переменного тока, с частотой до 400 Гц! Для этого служит специальный модуль зажигания. Когда лампа зажглась (для разогрева требуется некоторое время), электроника снижает напряжение до 85 вольт, достаточных для поддержания разряда. Сложность конструкции и инерция при зажигании ограничили первоначальное применение газоразрядных ламп режимом ближнего света. Дальний светил по старинке- «галогенкой». Объединить ближний и дальний свет в одной фаре конструкторы смогли через шесть лет, причем существует два способа получить «биксенон». Если используется прожекторная фара (как та, что придумала Hella), то переключение режимов света осуществляется экраном, находящимся во втором фокусе эллипсоидного отражателя: в режиме ближнего света он отсекает часть лучей. При дальнем экран прячется и не препятствует световому потоку. А в отражающем типе фар «двойное действие» газоразрядной лампы обеспечивается взаимным перемещением рефлектора и источника света. В итоге вслед за фокусным расстоянием изменяется и светораспределение. Но по данным французской фирмы Valeo, применив отдельные газоразрядные лампы для ближнего и дальнего света, можно достичь на 40% лучшей освещенности, чем у «биксенона». Правда, модулей зажигания требуется уже не два, а четыре- такие фары имеет дорогой Volkswagen Phaeton W12.

Однако будущее газоразрядных ламп вовсе не такое яркое, как излучаемый ими свет. Наибольший успех специалисты прочат светодиодам. Светодиод- это полупроводниковый прибор, излучающий свет при прохождении тока. До начала 90-х их автомобильное применение ограничивалось индикацией- уж слишком низкой была светоотдача. Однако уже в 1992 году Hella оснастила «трешку» BMW Cabrio центральным стоп-сигналом на основе светодиодов, и сегодня они все шире используются в задних фонарях в качестве «габаритов» и стоп-сигналов. Светодиоды срабатывают на 0,2 секунды быстрее традиционных лампочек, тратят меньше энергии (для стоп-сигналов- 10 Вт против 21 Вт) и отличаются почти неограниченным сроком службы. Но для того, чтобы заменить лампы светодиодами в фарах головного света, нужно преодолеть ряд препятствий. Во-первых, даже самые лучшие светодиоды по эффективности пока сопоставимы только с галогенными лампами (светоотдача- около 25 люменов на ватт). При этом они дороже и требуют специальной системы охлаждения- ведь это такие же полупроводниковые приборы, как и процессоры компьютеров. Но разработчики уверяют, что к 2008 году светоотдача диодов достигнет уже 70 лм/Вт (у нынешнего «ксенона»- 90 лм/Вт). Так что первые серийные светодиодные фары могут появиться в 2010 году. А пока полупроводникам поручают второстепенные функции- например, постоянный «дневной свет», как это сделала Hella, расположив в каждой фаре Audi A8 W12 по пять светодиодов.

Адаптивный свет

Попытки повернуть фары автомобиля вслед за рулем люди начали предпринимать сразу после появления самих фар. Ведь это удобно- освещать ту часть дороги, куда ты едешь. Однако механическая связь фар и руля не позволяла соотносить угол поворота лучей со скоростью движения, и правила начала прошлого века «адаптивный» свет просто запрещали. Попытку возродить оригинальную идею осуществила фирма Cibie. В 1967 французы представили первый механизм динамической регулировки угла наклона фар, а через год на Citroen DS начали ставить поворотные фары дальнего света.

Теперь идея поворотного освещения возрождается- на новом, «электронном», уровне. Самое простое решение- дополнительная «боковая» лампочка, которая загорается при повороте руля или включенном «поворотнике» на скорости до 70 км/ч. Подобные фары имеют, к примеру, Audi A8 (первое применение) и Porsche Cayenne. Следующая ступень- действительно поворотные фары. В них биксеноновый прожектор с учетом скорости движения, угла поворота руля и угловой скорости автомобиля вокруг вертикальной оси («датчик поворота») поворачивается вслед за рулем в пределах 22°- на 15° наружу и на 7° внутрь. Такими фарами оснащаются и BMW, и Mercedes, и Lexus, и даже Opel Astra.

Третий вариант «адаптивного» света- комбинированный. На высоких скоростях активен только поворотный прожектор, а в медленных поворотах или при маневрировании «подключается» статическое освещение (оно имеет больший угол охвата- до 90°). Такими фарами оснащен Opel Signum. Но, пожалуй, самая интересная из разработок- это VARILIS: система, которую Hella разрабатывает вместе с несколькими автопроизводителями. Сокращение расшифровывается как Variable Intelligent lighting system. Одна из вариаций- система VarioX, которая позволяет фаре работать в пяти режимах света. Для этого в «ксеноновом» прожекторе вместо экрана, включающего ближний свет, находится цилиндр сложной формы. Смена режимов света происходит при вращении цилиндра. Так, например, в городе фары светят близко, но широко, а на трассе ближний свет немного изменяет форму пучка — для большей дальнобойности. А чуть позже европейские правила позволят связать фары с системой GPS. Одной из первых такую разработку представила BMW в 2001 году. Вспомните концепт-кар X-Coupe с асимметричным дизайном. Фары у него поворачивались по команде GPS-навигатора с учетом скорости движения, угла поворота руля и бокового ускорения. А еще навигационная система позволит «предугадывать» повороты и давать команду на автоматическое изменение светораспределения, скажем, при пересечении английской границы- ведь система VarioX позволяет и это!

Комбинированная система адаптивного света Работа адаптивного света

Комбинированный «адаптивный» свет (Opel Signum)
1) Поворотный «биксеноновый» модуль
2) Статический боковой свет
4) Модуль, управляющий поворотом прожектора

Пяти режимная система адаптивного света

Перспективная система VarioX от фирмы Hella работает
в пяти режимах (слева). Для этого экран, обеспечивающий ближний свет,
заменен цилиндром «свободной» формы. Каждая его образующая (на рисунке
показаны разными цветами) соответствует конкретной схеме
светораспределения. Автоматическим переключением режимов света заведует
шаговый электромотор. Вверху – пример городского освещения в
сравнении с традиционным.

Америка-Европа

Подход к системам освещения в Старом Свете и за океаном различается кардинально. Начнем с того, что американские законы вплоть до 1975 года запрещали использование фар не круглой формы и галогенных ламп! Причем в Штатах лампа и фара были объединены в одно целое- лампы-фары за океаном использовали с 1939 года. Преимущество у таких приборов было одно- герметичность лампы-фары позволяла покрывать поверхность рефлектора серебром, отражающая способность которого достигает 90% (против 60% у распространенных в те времена хромированных рефлекторов). Но менять лампу-фару, естественно, приходилось целиком. А главное отличие- в Европе с 1957 года принято асимметричное светораспределение с лучшим освещением «пассажирской» обочины и с четкой светотеневой границей. Но в Америке использование фар с границей света и тени разрешили только с 1997 года. Разрешили, но не потребовали! Свет «американских» фар распределяется почти симметрично, вовсю ослепляя встречных водителей. К тому же американцы регулируют фары только по вертикали. А еще в США и Канаде отсутствует единый порядок сертификации приборов освещения. Каждый производитель лишь гарантирует соответствие своих фар федеральному стандарту по безопасности движения транспортных средств (FMVSS), а подтверждать это приходится, например, в случае аварии по вине световых приборов. Предполагается, что официально импортируемые из США автомобили проходят проверку на соответствие европейским нормам. «Американские» фары маркируются аббревиатурой DOT (Department Of Transport, Министерство транспорта), а «европейские» — буквой «Е» в кружочке с цифрой-кодом страны, где фара одобрена для использования (Е1 — Германия, Е2 — Франция, и т.д.).

Конструкция и маркировка

Автомобильные лампы отличаются, как правило, конструкцией цоколя и светоотдачей. Например, в двухфарных системах чаще всего используются лампы Н4- с двумя нитями накаливания, для дальнего и для ближнего света. Их световой поток- 1650/1000 лм. В «противотуманках» светят лампы Н8- однонитевые, со светопотоком в 800 лм. Другие однонитевые лампы Н9 и НВ3 могут обеспечивать только дальний свет (светопоток 2100 и 1860 лм соответственно). А «универсальные» однонитевые лампы Н7 и Н11 могут использоваться и для ближнего, и для дальнего света- в зависимости от того, в каком отражателе они установлены. И как всегда, качество лампы зависит от конкретного производителя, оборудования, концентрации и типов газов (например, лампы Н7 и Н9 иногда заполняют не галогенами, а ксеноном). У газоразрядного «ксенона» другие обозначения. Первыми ксеноновыми лампами были приборы с индексами D1R и D1S- они были объединены с модулем зажигания. А за индексами D2R и D2S скрываются газоразрядные лампы второго поколения (R- для «отражающей» оптической схемы, S- для прожекторной).

Источник http://alive-inter.net/rus/referat-82326feyal

Источник http://topuch.ru/elektrooborudovanie-avtomobilej-v2/index.html

Источник http://avtonov.info/sistema-osveshhenija-avtomobilja

Похожие записи:

1. Светодиодные лампы для автомобиля: обзор светодиодов в авто, какие лучше
2. Как работает адаптивное освещение машины? Принцип работы! AFLS
3. Led лампы для автомобиля разрешены или нет. Какие лампы ближнего света самые лучшие
4. Как лучше сделать освещение в гараже