4Т Электрооборудование

8 Электрооборудование тракторов

Электрическую энергию на тракторах применяют для пуска двигателя, зажигания горючей смеси, звуковой и световой сиг­нализации, освещения, питания контрольно-измерительных при­боров и др.

Приборы, преобразующие различные виды энергии в электри­ческую, называют источниками электрического тока, а потребляю­щие ее — потребителями. Последние превращают энергию электри­ческого тока в другой вид энергии (механическую, световую, зву­ковую, тепловую).

Электрооборудование тракторов можно подразделить на следу­ющие группы:

источники электрической энергии: аккумуляторная батарея, ге­нератор, магнето;

потребители электрической энергии: стартер, фары и подфарни­ки, звуковой сигнал и сигнал поворота, электродвигатели вентиля­тора, отопителя, а также дополнительное электрооборудование;

контрольно-измерительные приборы: амперметр, термометр, ма­нометр, сигнализаторы;

вспомогательные приборы: предохранители, выключатели и др.

8.1 Источники электрической энергии

Аккумуляторная батарея. Аккумуляторная батарея предназначена для питания током по­требителей, когда двигатель не работает или работает на малой час­тоте вращения коленчатого вала. Она состоит из нескольких одина­ковых по устройству последовательно соединенных аккумуляторов.

Действие аккумулятора основано на последовательном превра­щении электрической энергии в химическую (зарядка) и обратно — химической энергии в электрическую (разрядка). На тракторах уста­навливают свинцовые кислотные аккумуляторные батареи.

Простейший свинцовый аккумулятор (рис. 8.1.1) состоит из пла­стмассовой банки, в которую залит электролит 2 (раствор серной кислоты в дистиллированной воде), и двух свинцовых пластин. По­верхности пластин, находящиеся в электролите, покрываются тон­ким слоем сернокислого свинца (сульфатом свинца).

Рис. 8.1.1. Схема простейшего аккумулятора: а и б — в начале и конце разрядки; 1, 3 и 4- пластины; 2 - электролит; 5 — слабый раствор серной кислоты

Процесс восстановления работоспособного состояния аккуму­лятора путем пропуска через него постоянного электрического тока называют зарядкой.

При прохождении по­стоянного электрического тока от постороннего ис­точника через аккумулятор в результате химической реакции на пластине 3, соединенной с положи­тельным полюсом источ­ника тока, образуется пе­рекись свинца, а на плас­тине 1, соединенной с отрицательным полюсом источника тока, — метал­лический свинец в виде рыхлой губчатой массы. В электролит выделяется серная кислота, которая увеличивает его плотность. Лампочка, присоединен­ная к пластинам, после зарядки загорается. Следо­вательно, накопившаяся в аккумуляторе при зарядке химическая энергия при разрядке превращается в электрическую. В конце раз­рядки обе пластины 4 превращаются в сернокислый свинец.

Аккумуляторная батарея состоит из бака 4 (рис. 8.1.2), разделен­ного внутри перегородками на отделения. В каждом из них (банке) помещается один аккумулятор. Бак изготавливают из кислотостой­кой пластмассы или эбонита. Он имеет на дне ребра 3, на которые опираются пластины. В каждую банку помещен набор положитель­ных 2 и отрицательных 1 пластин.

Рис. 8.1.2. Аккумуляторная батарея: а — общий вид; б — блок пластин; 1 и 2 — отрицательные и положительные пластины; 3 — ребра; 4 — бак; 5 — пробка; 6 — крышка; 7 — соединительная перемычка; 8 - полюсный штырь; 9 - сепараторы

Пластины аккумулятора изготавливают в виде решеток, запол­ненных активной массой — порошкообразным свинцом. Для увели­чения запаса энергии число парных пластин увеличивают. Количе­ство электричества, которое отдает полностью заряженный акку­мулятор при непрерывном разряде постоянной силой тока до определенного конечного напряжения, называют емкостью акку­мулятора. Ее измеряют в ампер-часах.

Положительные пластины соединены с полюсным штырем, име­ющим знак «+», а отрицательные - с полюсным штырем со зна­ком «—». Положительная пластина расположена между отрицатель­ными, поэтому отрицательных пластин на одну больше, чем поло­жительных. Пластины разделены пористыми перегородками - сепараторами 9. Они изготовлены из специально обработанного де­рева, микропористой пластмассы или стекловолокна. Сепараторы предотвращают короткое замыкание пластин и свободно пропус­кают через себя электролит. Банку закрывают крышкой 6, в кото­рой предусмотрено отверстие для заполнения банки электролитом.

Заливное отверстие закрывается пробкой 5. В нем расположено вен­тиляционное отверстие, сообщающее полость аккумулятора с ат­мосферой, что необходимо для выхода газов, выделяющихся при химических реакциях. После сборки батареи края крышек аккуму­ляторов заливают специальной кислотостойкой мастикой.

На перемычках, соединяющих отдельные аккумуляторы, ука­заны дата изготовления и марка батареи, например 6СТ-50ЭМ. Ее расшифровывают следующим образом: 6 — число последовательно соединенных аккумуляторов (номинальное напряжение батареи 12В); СТ - батарея стартерная; 50 - номинальная емкость бата­реи в ампер-часах при 20-часовом разрядном токе 2,5 А; Э — материал бака - эбонит; М - материал сепараторов - микропо­ристая пластмасса. Сухозаряженные батареи в конце марки обо­значают буквой 3. В них используют разные по составу пластины. В отличие от заряженных их проще хранить без подзарядки. Макси­мальный срок хранения батарей в сухом виде не должен превышать трех лет.

Электролит приготовляют из аккумуляторной серной кислоты и дистиллированной воды. Кислоту и воду смешивают в кислотоупор­ных сосудах. Кислоту льют тонкой струйкой в воду. В противном случае кислота разбрызгивается и выплескивается из сосуда. При попадании на тело возможны ожоги.

Соотношение кислоты и воды в электролите определяют по его плотности. Плотность замеряют денсиметром (ареометром).

По плотности электролита определяют степень заряженности ак­кумуляторной батареи. По мере разрядки аккумулятора плотность электролита уменьшается (табл. 8.1.1).

Таблица 8.1.1

Рекомендуемая плотность электролита в аккумуляторной батарее

С большей точностью степень заряженности батареи под нагруз­кой определяют нагрузочной вилкой с включенным сопротивле­нием. Наконечники нагрузочной вилки поочередно плотно прижи­мают к зажимам аккумулятора на 5 с и фиксируют показания вольт­метра. В этом случае напряжение полностью заряженного аккумулятора не должно падать ниже 1,7 В.

Чтобы не допустить разрушения пластин, запрещается на про­должительное время и много раз подряд включать стартер.

При установке на трактор выводной штырь батареи со знаком «—» присоединяют к «массе» через выключатель, установленный в кабине. «Массу» включают нажатием рукой или ногой на большой шток. Отключают аккумуляторную батарею от электрической цепи малым штоком.

Генератор. На тракторах устанавливают трехфазные генераторы перемен­ного тока. Магнитный поток в таком генераторе создается обмот­кой возбуждения, по которой пропускается постоянный электри­ческий ток. При пуске двигателя постоянный ток используется от аккумуляторной батареи, а при работе двигателя вырабатываемый генератором переменный ток преобразуется выпрямителями в по­стоянный.

Генератор представляет собой закрытую бесконтактную трех­фазную электрическую машину со встроенным выпрямителем и регулятором напряжения. Генератор состоит из статора 2 (рис. 8.1.3), ротора 1, выпрямителя 19 и регулятора 13 напряжения.

Рис. 8.1.3. Генератор тракторов МТЗ-80 и ЛТЗ-55: 1 — ротор; 2 — статор; 3 и 4 — катушки обмоток статора; 5 — втулка; 6 — ушко; 7 - крыльчатка; 8 - шкив; 9, 11 и 18 - крышки; 10 - лапа; 12 - переключатель посезонной регулировки напряжения; 13 — интегральный регулятор напряже­ния; 14 — диоды; 15 — конденсатор; 16 и 17 — выводы обмотки возбуждения; 19 - блок диодов (выпрямитель); 20 - пластмассовые колодки; Б и Д - клеммы

Статор собран из пластин, изготовленных из электротехничес­кой стали. Он имеет девять полюсов, на которые надеты катушки 3 обмотки статора. Три последовательно соединенные катушки обра­зуют фазу. Начало каждой фазы соединено с концом следующей. Образуется соединение «треугольник».

С обеих сторон к статору закреплены крышки 9 и 11, которые стянуты болтами и образуют корпус генератора. На крышках отли­ты лапы для крепления генератора к двигателю. К передней крыш­ке привинчена стальная втулка 5, на которую надета катушка 4 обмотки возбуждения. Эта обмотка питается постоянным током через выводы 16 и 17, выполненные в пластмассовой колодке 20.

Вал ротора установлен в крышках на шариковых подшипниках закрытой конструкции, которые не требуют дополнительного сма­зывания в условиях эксплуатации. Ротор в поперечнике имеет вид шестилучевой звезды. Пластины ротора набраны из листовой элек­тротехнической стали.

Концы фаз обмотки статора соединены с выпрямителем. Диоды выпрямителя запрессованы в пластины блока 19. Три диода обрат­ной проводимости соединены с «массой», а три диода прямой про­водимости имеют общий «+» и вывод к клемме Б, предназначен­ной для подключения потребителей электрической энергии. Клем­му Д используют для подключения реле стартера.

Генератор приводится в действие ремнем через шкив 8, жест­ко закрепленный на валу ротора. Вал ротора получает вращение от шкива коленчатого вала или вентилятора с помощью ремня. Для натяжения ремня используют планку, которую присоединя­ют к ушку 6. На валу ротора за приводным шкивом помещена крыльчатка 7, которая гонит воздух через отверстия в крышках и охлаждает выпрямитель, регулятор напряжения и обмотки гене­ратора.

Принцип работы бесконтактного генератора показан на рис. 8.1.4. Зуб ротора и часть передней крышки образуют П-образный магни- топровод 4, который вместе с втулкой 6, валом 5 и звездочкой 8 образуют магнитную цепь. На магнитопроводе расположена обмот­ка статора, концы которой через диоды 9 и 11 соединены один с «массой», а другой с выво­дом В. К последнему под­ключены потребители и на­чало обмотки возбуждения.

При работе генератора по обмотке возбуждения прохо­дит постоянный ток и звез­дочка намагничивается. Маг­нитные силовые линии пе­ресекают обмотку 10 статора в противоположных направ­лениях, наводя в ней пере­менную ЭДС. Благодаря ди­одам образуется постоянный ток, который питает потре­бители.

Рис. 8.1.4. Упрощенная схема генератора переменного тока: 1 — лампа (потребители); 2 - аккумуля­торная батарея; 3 — выключатель «массы»; 4 — магнитопровод; 5 - вал; 6 — втулка; 7 - обмотка возбуждения; 8 - звездочка ротора; 9 и 11 - диоды обратной и прямой проводимости; 10 — обмотка статора; В - вывод

При пуске двигателя и ма­лой частоте вращения обмот­ка возбуждения питается от аккумуляторной батареи, а при повышении частоты вра­щения — от выпрямленного тока генератора. Чтобы акку­муляторная батарея не раз­ряжалась на обмотку возбуж­дения при неработающем двигателе, ее отключают от «массы» выключателем 3.

8.2 Потребители электрической энергии

Стартеры. Для облегчения работы водителя при пуске применяют элект­рические стартеры. Различают стартеры для пусковых и основных двигателей.

Стартер пускового двигателя. Он представляет собой электродви­гатель постоянного тока закрытого исполнения, который преобра­зует электрическую энергию аккумуляторной батареи в механичес­кую работу. Стартер состоит из корпуса 11 (рис. 8.2.1) с полюсами и обмоткой 12 возбуждения, якоря 13, щеток, тягового реле и меха­низма пусковой шестерни 14.

Рис. 8.2.1. Стартер пускового двигателя: а — устройство; б и в - схемы муфты свободного хода во включенном и выключенном положениях; г — схема работы стартера; 1 — муфта свободного хода; 2 — рычаг включения; 3 — якорь тягового реле; 4 и 5 — втягивающая и удерживающая обмотки; 6 - стержень контактного диска; 7 - контактный диск; 8 — зажим конца обмотки тягового реле и соединительной шины; 9 - токоподводящие щетки (минусовые); 10 - коллектор; 11 - корпус; 12 — обмотки возбуждения; 13 - якорь; 14 - пусковая шестерня; 15 и 17 — наружная и внутренняя обоймы; 16 - ролик; 18 - плунжер; 19 - венец маховика; 20 - включатель (замок) стартера; 21 — стартер; 22 — аккумуляторная батарея; 23 - выключатель «массы»

Вал якоря вращается в бронзовых втулках. В пазы якоря уложено несколько секций обмотки из толстой медной ленты. Концы ленты каждой секции присоединены к пластинам коллектора 10, к кото­рому пружинами прижаты щетки Р. Две из них соединены с «мас­сой», а две - с одним концом обмотки возбуждения. Другой конец обмотки возбуждения присоединен к зажиму 8 тягового реле.

Тяговое реле состоит из сердечника с втягивающей 4 и удержи­вающей 5 обмотками и поджимного якоря 3, соединенного с ры­чагом пусковой шестерни 14.

Стартер вводится в действие ключом, устанавливаемым в замок 20. Последний находится на щитке приборов. К контактам замка под­ходят провода от втягивающей обмотки и аккумуляторной батареи.

Двигатель пускают, поворачивая рукоятку ключа по ходу часо­вой стрелки, т.е. замыкают цепь втягивающей обмотки. Втягиваю­щая обмотка при прохождении по ней тока намагничивает сердеч­ник, который втягивает внутрь себя подвижной якорь. Якорь 3 од­ним концом передвигает рычаг пусковой шестерни 14, вводя ее в зацепление с венцом маховика пускового двигателя, а другим кон­цом через контактный диск 7замыкает цепь аккумулятор - стартер. В результате взаимодействия двух магнитных полей (одно создается током в обмотках возбуждения, а другое — в обмотках якоря) на­чинает вращаться якорь 13 стартера, который пусковой шестерней вращает маховик с коленчатым валом. Для удержания подвижного якоря 3 во включенном положении служит удерживающая обмотка 5, которая намотана в одну сторону с втягивающей обмоткой 4, что обеспечивает согласованность действия их магнитных потоков.

С момента пуска двигателя пусковая шестерня начинает вращаться от венца маховика и разъединяется с валом якоря благодаря муфте 1 свободного хода.

Муфта свободного хода предотвращает «разнос» якоря стартера после пуска двигателя, так как она передает вращение только в одну сторону: от вала якоря стартера к пусковой шестерне. Устрой­ство и действие муфты свободного хода стартера подобно устрой­ству и действию муфты свободного хода пускового устройства.

После пуска двигателя ключ поворачивают в обратную сторону. Цепь втягивающей обмотки размыкается, ее сердечник размагни­чивается, а пусковая шестерня под действием пружины якоря от­ходит от маховика.

Стартер основного двигателя. Это четырехполюсный электродви­гатель с последовательной обмоткой возбуждения и дистанционным включением с места водителя (рис. 8.2.2, а). Стартер отличается от описанного стартера пускового двигателя наличием дополнитель­ных электромагнитных реле Б и В (рис. 8.2.2, б). Они предотвращают возможность включения стартера при работающем двигателе.

При включении включателя 18 стартера в положение пуска дви­гателя ток от аккумуляторной батареи 21 подается на обмотку реле Б, включенную на «массу» через контакты реле В. Реле Б срабаты­вает, его контакты замыкаются, и через них подается питание на тяговое реле А стартера. Стартер 17 включается и через маховик вращает коленчатый вал двигателя.

С увеличением частоты вращения коленчатого вала возрастает напряжение, подводимое от генератора к выпрямителю реле Б.

Когда напряжение генератора составит 8...9 В, реле блокировки В срабатывает, размыкая контакты. При этом реле Б обесточивает­ся, его контакты под действием пружины размыкаются и отклю­чают стартер.

Рис. 8.2.2. Стартер основного двигателя: а - устройство; б - схема работы; 1 - пусковая шестерня с муфтой свободного хода; 2 - рычаг включения; 3 - якорь тягового реле; 4и 5 - втягивающая и удерживающая (шунтовая) обмотки; 6 ~ контактный диск; 7 и 8— зажимы концов удерживающей и втягивающей обмоток; 9 - зажим провода от аккумуляторной батареи; 10 - токопроводящие щетки; 11 - коллектор; 12 - полюсный башмак; 13 - катушки фазных обмоток; 14 - якорь; 15 ~ вал якоря; 16 - пружина; 17 - стартер; 18, 19 - соответствен­но включатели стартера и блокировки пуска (устанавливают на КП); 20 - выключатель «массы»; 21 - аккумуляторные батареи; А - электромагнит­ное тяговое реле; Б - реле стартера; В - реле блокировки

Во время работы дизеля при любой частоте вращения коленча­того вала контакты реле В разомкнуты, поэтому включить стартер работающего двигателя нельзя.

Приборы освещения, сигнализации и контроля. Безопасная работа на тракторе невозможна без приборов осве­щения и сигнализации. В ночное и темное время суток необходимо освещать путь движения, агрегатируемую ма­шину, кабину, щиток приборов, обозначать габариты машины. К приборам освещения относят: фары, фонари, подфарники, лампы освещения приборов, кабины, номерного знака, а также их вык­лючатели.

Фары. Они служат для освещения участка пути, находящегося впереди и сзади движущейся машины. Тракторы снабжены четырь­мя фарами (по две впереди и сзади).

Габаритные фонари. Они служат для светового обозначения габа­ритов машины в условиях плохой видимости и подачи светового сигнала перед поворотом. Свет габаритных фонарей должен быть виден на расстоянии не менее 100 м.

Указатель поворотов. Он предназначен для предупреждения о предстоящем маневре трактора. В него входят сигнальные лампы, переключатель и прерыватель (реле).

Звуковой сигнал. Он электромагнитный, вибрационного типа, состоит из корпуса Ш-образного сердечника (электромагнита) с обмоткой, стальной мембраны, якоря и прерывателя. Обмотка элек­тромагнита соединена с аккумуляторной батареей через включа­тель или кнопку.

Пока нажата кнопка сигнала, контакты прерывателя размыка­ются и замыкаются, а мембрана колеблется, издавая звук. Тон зву­ка изменяют регулировочным винтом.

Контрольно-измерительные приборы. Они предназначены для кон­троля за работой смазочной системы и системы охлаждения двига­теля, наличия топлива в баке и заряда аккумуляторной батареи. К ним относят указатели давления масла, температуры охлаждаю­щей жидкости, уровня топлива в баке; амперметр; аварийные сиг­нализаторы пониженного давления масла и перегрева двигателя.

Все указатели смонтированы на щитке приборов. Их датчики рас­положены в зоне измеряемых показателей.

Амперметр служит для контроля за зарядом аккумуляторной батареи и работой генератора. Амперметр включают в электричес­кую цепь последовательно. Если стрелка отклоняется к знаку «+», то значит батарея заряжается, а если к знаку «—» - разряжается.

Предохранители применяют для защиты потребителей, ис­точников тока и проводов от тока короткого замыкания и перегру­зок. Они объединены в блок, который установлен на щитке прибо­ров. Вставки предохранителей пронумерованы. Каждая вставка за­щищает свою электрическую цепь.

Перегоревший предохранитель заменяют, предварительно сняв крышку блока. На гребешок предохранителя намотана запасная мед­ная проволока сечением 0,26 мм² для тока силой 10 А и 0,36 мм² для тока силой 20 А.

Автоматическая защита дизеля служит для включе­ния звукового сигнала с целью предотвращения выхода из строя дизеля из-за перегрева, для его остановки при падении давления масла в смазочной системе ниже допустимого и в случае «разноса».

Возможна установка на тракторе радиоприемника.

На тракторах применяют однопроводную систему, при которой вторым проводом служит «масса» (его металлические части). Все потребители присоединены к источнику тока параллельно, поэто­му включение и выключение одних потребителей происходят неза­висимо от других. Принято считать, что ток движется от положи­тельного полюса источника тока к отрицательному.

Ток, идущий от аккумуляторной батареи на потребители, прохо­дит через амперметр (за исключением тока, направленного на стар­тер и звуковой сигнал). Ток от генератора, поступающий на зарядку аккумуляторной батареи, направляется тоже через амперметр.

Для соединения всех приборов электрооборудования применя­ют провода низкого напряжения марки ПГВА различных сечений в полихлорвиниловой изоляции. Для удобства монтажа и защиты проводов от механических повреждений их соединяют в пучки. Кон­цы проводов в пучках снабжены наконечниками под винтовой за­жим или штекерное соединение. Для облегчения нахождения про­водов в пучке их выпускают различного цвета. При замене прибо­ров электрооборудования необходимо соединить электропровода в строгом соответствии со схемой.