Электрооборудование и диагностика автомобилей

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ

«МУРОМСКИЙ ПРОМЫШЛЕННО – ГУМАНИТАРНЫЙ КОЛЛЕДЖ»

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И

ДИАГНОСТИКА АВТОМОБИЛЕЙ

Методические указания к лабораторным работам

Составитель: С.В. Лабутов

МУРОМ

2017

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Каждый студент должен выполнить четыре лабораторных работы по следующим темам: 1 – аккумуляторная батарея; 2 – автомобильные генераторы; 3 – стартер; 4 – зажигание.

Студент обязан подготовиться к проведению лабораторной работы.

Выполнение работы включает: ознакомление с объектом испытания и его краткой характеристикой, а также со стендом, на котором производятся испытания; проведение испытаний; обработку результатов.

Отчет по лабораторным работам выполняется каждым студентом самостоятельно и включает: наименование и цель работы; схемы испытаний, вычерченные в соответствии с ГОСТ; краткое содержание работы; опытные и расчетные данные, сведенные в таблицы; графики, выполненные на миллиметровой бумаге; заключение и выводы.

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

1. При выполнении лабораторных работ необходимо строго соблюдать правила личной и противопожарной безопасности: начало работ, включение стендов, измерительных приборов – можно производить только с разрешения преподавателя и после ознакомления с устройством стендов (приборов) и правилами их эксплуатации.

2. 2. При испытании генераторов, стартеров и прерывателей-распределителей необходимо проверить надежность их крепления и плотность зацепления с приводом соответствующего стенда.

3. 3. При работе с аккумуляторными батареями необходима особая осторожность, т.к. щелочи или кислоты могут вызвать ожоги и порчу одежды.

4. По окончании работы следует отключить стенды от силовой сети.

Лабораторная работа №1

ИССЛЕДОВАНИЕ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Цель работы:

- изучить принцип действия, конструкцию и технические характеристики стартерных аккумуляторных батарей;

- исследовать вольт-амперную характеристику аккумуляторной батареи;

- изучить способы проверки состояния аккумуляторной батареи.

Подготовка к работе

При подготовке к работе студент должен изучить: маркировку, принцип действия и конструкцию аккумуляторных батарей, зарядные и разрядные характеристики аккумуляторных батарей в осветительном и стартерном режимах; понятия э.д.с., напряжение, внутренне сопротивление и емкость аккумуляторной батареи; разрядно-зарядный режим батареи на автомобиле и понятие о балансе энергии аккумуляторной батареи; теоретическое обоснование способов проверки состояния аккумуляторной батареи; электрические схемы испытаний.

Описание схемы испытаний

Схема испытания аккумуляторной батареи для снятия вольт-амперной характеристики состоит из испытываемой аккумуляторной батареи I, реле включения 2, угольного нагрузочного реостата R и измерительных приборов: амперметра и вольтметра (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Схема испытания аккумуляторной батареи

Для питания обмотки реле служит выпрямитель на 12 В. Нажатием кнопки 3 замыкаются контакты РВ реле 2 и аккумуляторная батарея будет разряжаться током I_БР на сопротивление R. Вольтметр V показывает напряжение батареи при разрядке и зарядке батареи.

Содержание работы

1. Определить тип и технические характеристики аккумуляторной батареи.

2. Определить состояние аккумуляторной батареи, измерив:

- уровень электролита, мм;

- плотность электролита, г/см³;

- напряжение на аккумуляторной батарее без нагрузки (э.д.с.) и под нагрузкой, В;

- температуру электролита, ⁰С.

Данные измерений занести в таблицу 1.1.

3. Привести среднюю для батареи плотность электролита к 15⁰С:

.

4. Подсчитать процент разряженности аккумуляторной батареи:

%,

где , .

5. Дать заключение о состоянии аккумуляторной батареи.

6. Исследовать вольт-амперную характеристику аккумуляторной батареи:

- измеряя сопротивление реостата R, получить 6-7 точек вольт-амперной характеристики при токах разряда от 1 до 20А. все точки вольт-амперной характеристики снимать в одно и то же время после начала разряда (1-2 с), делая перерыв между снятием точек в 1 мин. Данные опыта занести в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

- используя полученные данные, рассчитать величину тока замыкания:

,

и тока замыкания на пару пластин:

,

где n – число пластин в аккумуляторе.

Начальное разрядное напряжение определяется по формуле:

,

где t_э – температура электролита,

∆С_р – разряженность батареи, %;

m – число аккумуляторов в батарее.

- найти среднее значение тока замыкания I_{КБ ср} и по точкам I_{КБ ср} и U_нр построить вольт-амперную характеристику аккумуляторной батареи U(I). Нанести на характеристику опытные точки (U_х, I_х) и дать оценку точности построения вольт-амперной характеристики.

Лабораторная работа №2

АВТОМОБИЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

С КОНТАКТНО-ТРАНЗИСТОРНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ РР362

Цель работы:

- изучить конструкцию и технические характеристики автомобильного генератора переменного тока Г250 и регулятора РР362;

- исследовать электрические характеристики генератора переменного тока при работе с регулятором РР362 и без него.

Подготовка к работе

При подготовке к работе студент должен изучить: принцип действия и конструкцию генератора переменного тока Г250, его выпрямителя и регулятора РР362; электрические характеристики генератора переменного тока; электрическую схему испытаний.

Описание схемы испытаний

Схема испытаний (рис.2.1) содержит генератор переменного тока с встроенным выпрямителем, регулятор напряжения, аккумуляторную батарею и реостат, имитирующий потребителей электроэнергии на автомобиле.

При исследовании электрических характеристик генератора без регулятора необходимо рубильник включателя зажигания Р_ВЗ поставить в положение «выключено». При этом одновременно разорвется цепь от зажима Ш регулятора к зажиму Ш генератора. Питание обмотки возбуждения генератора происходит от аккумуляторной батареи при включении двухпозиционного рубильника РБ в положение «независимое возбуждение» НВ и замыкания минуса батареи на «массу» с помощью рубильника Р_м.

При исследование электрических характеристик генератора с регулятором необходимо напряжение от аккумуляторной батареи подать на обмотку возбуждения генератора через регулятор напряжения, т.е. включить рубильник РБ в положение «регулируемое возбуждение» РВ. Рубильник Р_ВЗ поставть в положение «включено» и замкнуть рубильник Р.

Нагрузкой генератора является регулируемое сопротивление R_Н, обеспечивающее ток нагрузки не более 40А.

Снятие внешней характеристики генератора с самовозбуждением, когда ток обмотки возбуждения определяется лишь напряжением генератора, необходимо проводить без аккумуляторной батареи. Однако в первый момент напряжение на обмотку возбуждения подается от батареи. При достижении частоты вращения, когда напряжение генератора становится выше напряжения батареи, питание обмотки возбуждения будет происходить от генератора. В этот момент необходимо включить рубильник Р_м и генератор будет работать на самовозбуждении.

После проведения очередного испытания рубильник и реостат установить в исходное положение!!!

Содержание работы

1. Определить паспортные данные генератора и регулятора.

2. Исследовать внешние характеристики генератора с независимым возбуждением без регулятора напряжения при частоте вращения 1750 и 2200 об/мин.

Исследования проводятся в следующей последовательности. Переключатель предела измерений вольтметра установить на 40В. Замкнуть рубильник Р_м; рубильник Р_Б установить в положение НВ, рубильник РН в положение Н; рубильник Р_ВЗ должен быть разомкнут. Сопротивление Р_Н полностью введено. Включить двигатель привода генератора и установить необходимую частоту вращения, которую в процессе испытания поддерживать постоянной. Ток генератора изменять с помощью реостата от нуля до максимального значения (через 4А). Значения напряжения (U_г) и тока генератора (I_Г) генератора занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Внешние характеристики генератора без регулятора

Рис. 2.1. Электрическая схема генератора переменного тока Г250 с регулятором напряжения РР 362 и аккумуляторной батареей

3. Исследовать внешние характеристики генератора при работе с регулятором и аккумуляторной батареей, при частоте вращения ротора генератора 1750 и 2200 об/мин.

При проведении испытаний переключатель предела вольтметра установить на 20 в, замкнуть рубильники Р_М и Р_ВЗ, рубильник Р_Н установить в положение Н, рубильник Р_Б в положение РВ.

Включить двигатель привода генератора и установить нужную частоту вращения, которую в процессе испытания поддерживать постоянной. Ток нагрузки изменять до 40А примерно через 4А. Величину напряжения фиксировать с точностью до 0,2В. Значения U_Г и I_Г занести в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Внешние характеристики генератора с регулятором напряжения

4. Исследовать внешние характеристики генератора с самовозбуждением при работе с регулятором напряжения. Частота вращения та же, что и в пункте 2.

Последовательность испытаний совпадает с указанной в пункте 3. Отличие заключается в том, что после достижения заданной частоты вращения рубильник Р_М необходимо отключить. При снятии характеристики нужно зафиксировать значение напряжения при максимальном токе и 2-3 значения после него, результаты испытаний занести в таблицу 2.3.

5. Построить на одном графике внешние характеристики по результатам испытаний согласно табл. 2.1, 2.2, 2.3.

Таблица 2.3

Внешние характеристики генератора

с самовозбуждением и регулятором

6. Исследовать скоростные характеристики генератора с регулятором при работе с аккумуляторной батареей и нагрузкой:

U_Г, I_Г, I_В, I_Б, I_Н, I_К=f(П­_Г).

Для этого необходимо замкнуть рубильники Р_М и Р­_ВЗ, рубильник Р_Б поставить в положение РВ, а рубильник Р_Н в положение Н. Установить ток нагрузки не более 10А. Зафиксировать показания приборов при отключенном двигателе привода генератора (П_Г­=0). Результаты занести в таблицу 2.4.

Таблица 2.4

Скоростные характеристики генератора

Включить двигатель привода генератора и, установив, минимальную частоту вращения, зафиксировать показания приборов. Необходимо снять показания при появлении тока генератора, при токе батареи равном нулю и начале работы регулятора напряжения. В момент начала работы РН ток возбуждения начнет уменьшаться, а ток контактов возрастать. При снятии скоростных характеристик частоту вращения ротора генератора доводить до 4000 об/мин, с интервалами не более 500 об/мин.

Построить скоростные характеристики. Масштаб токов должен быть единым.

Лабораторная работа №3

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ

ДВС АВТОМОБИЛЕЙ

Цель работы:

- изучить устройство и технические характеристики аппаратов батарейного зажигания автомобилей;

- исследовать электрические характеристики батарейной системы зажигания;

- изучить способы проверки исправности приборов батарейного зажигания.

Подготовка к работе

При подготовке к работе студент должен изучить: назначение и устройство катушки зажигания; прерывателя-распределителя; искровых свечей; рабочий процесс батарейной системы зажигания; электрические характеристики исследуемых систем зажигания; схему контрольно-измерительных приборов стенда, на котором проводится исследование аппаратов зажигания.

Описание схемы испытаний

Испытания проводятся на стенде, оборудованном приводным валиком, что дает возможность вращать с одинаковой частотой валик рапределителя (рис. 3.1). С помощью переключателя РI искровой разрядник для измерения вторичного напряжения может подключаться к распределителю высокого напряжения системы батарейного зажигания.

Измерение вторичного напряжения U­₂, производится по максимальному воздушному зазору разрядника δ, при котором искра остается устойчивой. Для измерения первичного тока I_I служат амперметры, включенные в первичную цепь системы.

Содержание работы

1. Записать тип испытываемых прерывателя-распределителя и катушки зажигания.

2. Исследовать зависимость вторичного напряжения U₂ и тока в первичной цепи I_I от частоты вращения валика распределителя при изменении П от 200 до 2500 об/мин. Исследования провести для двух значений шунтирующего сопротивления искрового разрядника (свечи): Р_ш=∞; R_ш=0,5 Мом. Полученные данные занести в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Рис. 3.1. Схема батарейного зажигания ДВС автомобиля

3. Исследовать правильность угла чередования искрообразования, для чего:

- отключить провод высокого напряжения, идущий от катушки зажигания к центральному выводу крышки прерывателя-распределителя, и подключить к катушке зажигания провод к синхроноскопу;

- установить частоту вращения валика прерывателя-распределителя 500-600 об/мин;

- установить лимб синхроноскопа нулевой отметкой против одной из светящихся рисок (искр) на вращающемся диске синхроноскопа. искрообразование должно быть через 90, 60 и 45⁰ соответственно для 4-, 6- и 8-цилиндровых двигателей. Отклонение (асинхронизм) искры не должно превышать +I⁰ для каждого из цилиндров двигателя. Результаты исследований занести в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

4. Исследовать характеристику центробежного регулятора прерывателя-распределителя – зависимость угла опережения зажигания от частоты вращения валика распределителя α(n), для чего:

- включить электродвигатель привода и установить минимально возможную частоту вращения валика прерывателя-распределителя (100-500 об/мин);

- установить либм синхроноскопа так, чтобы одна из светящихся рисок (искр) находилась против нулевой отметки;

- плавно увеличивая частоту вращения привода, записать углы смещения светящихся рисок и соответствующие значения частоты вращения валика распределителя. Частоту вращения увеличивать до значений, пока угол опережения перестанет увеличиваться. Результаты исследований занести в таблицу 3.3.

Таблица 3.3

5. Исследовать характеристику вакуумного регулятора опережения зажигания – зависимость угла опережения от разряжения и диафрагмы регулятора α(Р), для чего:

- включить электродвигатель привода и установить частоту вращения валика прерывателя-распределителя несколько превышающую частоту вращения, при которой центробежный регулятор дает полное опережение зажигания (2000-2500 об/мин);

- установить лимб синхроноскопа так, чтобы одна из светящихся рисок находилась против его нулевой отметки;

- создавая рукояткой вакуумного насоса разряжение, исследовать зависимость α(Р). Разряжение вакуумным насосом уменьшать до тем пор, пока угол опережения зажигания перестанет увеличиваться.

Результаты исследования занести в таблицу 3.4.

Таблица 3.4

6. По результатам исследований построить графики:

U₂(п); I_I(п); α(п); α(Р).

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАРТЕРА

Цель работы:

- изучить устройство стартера и его технические характеристики;

- исследовать электромеханические характеристики стартера.

Подготовка к работе

При подготовке к работе студент должен изучить: принцип действия и конструкцию стартерного электродвигателя, типы приводов и реле включения стартера; электромеханические характеристики стартера; электрическую схему стенда для испытаний стартера и его контрольно-измерительные приборы.

Описание схемы испытания

Схема испытания стартера для снятия его электромеханических характеристик состоит из балансированной машины БМ постоянного тока с независимым возбуждением (рис.4.1). Обмотка возбуждения и якоря балансированной машины питаются от источника постоянного тока. Сила тока в цепи обмотки возбуждения регулируется потенциометром П_Ш за счет изменения напряжения подводимого к выпрямителю, а в цепи – реостатом R_Я.

При подаче напряжения на стартер в нем возникает вращающий момент, что приводит к вращению вала БМ. В этом случае БМ работает в генераторном режиме, и в ней возникает тормозной момент, поворачивающий копус БМ с прикрепленным к нему противовесом на угол, пропорциональный моменту, развиваемому стартером. Стартер питается от аккумуляторной батареи, включаемой в цепь контактами тягового реле стартера ТР. Для измерения тока, потребляемого стартером I_с, служит амперметр А. Напряжение на зажимах батареи Б измеряется вольтметров U. Падение напряжения в стартерной цепи измеряется вольтметров U_I. Частота вращения якоря стартера П_С измеряется тахометром Т.

Содержание работы

1. Записать паспортные данные испытываемого стартера.

2. Снять электромеханические характеристики стартера:

- определить ток, частоту вращения, напряжение на батарее и падение напряжения в цепи стартера в режиме холостого хода (М_С=0);

- определить 5-6 промежуточных точек электромеханической характеристики стартера при изменении частоты вращения от 4000 до 300 об/мин. Рабочие точки характеристики рекомендуется выбирать по шкале тахометра или амперметра, регулируя нагрузочный момент балансированной машины потенциометров П_Ш и реостатом Р_Я.

Включение стартера при исследовании одного режима не должно превышать 3-5 с:

- определить ток и момент стартера, напряжение на батарее и падение напряжения в цепи стартера в режиме полного торможения (П_С=0).

Результаты испытаний занести в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Рис. 4.1. Испытательный стенд стартера

3. Построить предварительно следующие характеристики:

- зависимость U_Б(I);

- от прямой U_Б(I) отложить падение напряжения в цепи стартера (∆U_ПР +∆U_М) и по полученным точкам провести прямую ∆U_С(I);

- из точки на оси абсцисс, соответствующей току полного торможения стартера – I_СТ, восстановить перпендикуляр до пересечения с прямой U_С(I), и точку пересечения U_СТ (рис. 4.2) соединить с началом координат. Отрезки ординат, заключенные между прямыми U_С(I) и U_Т(I), есть противо- э.д.с. стартера Е_С;

- построить по опытным данным зависимости П_С(I) и М_С(I);

- разбить участок оси абсцисс между точками I_СХ и I_СТ на 5-6 равных интервалов. При расчете параметров, указанных в п.4 пользоваться не опытными данными, а данными, взятыми из графика для каждого значения тока по интервалам (от I_СХ до I_СТ).

4. Рассчитать:

- мощность, развиваемую аккумуляторной батареей:

Р_Б=I_СU_Б, Вт;

- мощность, потребляемую стартером:

, Вт;

- электромагнитную мощность, развиваемую стартером:

Р_ЭМ=I_CЕ_С, Вт;

- мощность на валу стартера:

, Вт;

- к.п.д. стартера:

;

- сопротивление стартера:

, Ом,

где U­_СТ – напряжение на стартере при полном торможении, В;

I_СТ – ток стартера при полном торможении, А.

Результаты расчета занести в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

5. Построить на одном графике электромеханические характеристики стартера:

U_C(I_C); U_Т(I_C); Р_ЭМ(I_C); П_C(I_C); М_C(I_C); Р_C(I_C); η_C(I_C).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Банников, С.П. Электрооборудование автомобилей. М.: «Транспорт», 2017.

2. Галкин, Ю.М. Электрооборудование автомобилей и тракторов.М.: Машиностроение, 2017.

3. Боровских, Ю.И. Электрооборудование автомобилей. М.: «Транспорт», 2011.

4. Ютт В.Е. Методы и средства диагностики электрооборудования автомобилей. М.: Высш.шк., 2014.

СОДЕРЖАНИЕ