Електрическото оборудване на автомобила включва източници и консуматори на електрически ток. За свързване на източници на ток и потребители се използва еднопроводна система. Вторият проводник е масата на автомобила (металните му части), към който са свързани отрицателните полюси на електрическите уреди. Електроуредите се захранват с постоянен ток 12 V.
Опростена схема на общата електрическа верига на електрическата система и свързването на устройства, без да се взема предвид тяхното действително местоположение върху превозното средство, е показано на фиг. 16.
Фиг. 16. Принципна схема на електрическо оборудване:
1 - батерия; 2 - стартер; 3 - устройства на системата за запалване; 4 - устройства на осветителната система; 5 - устройства на алармената система; 6 - контролни електрически уреди; 7 - допълнително оборудване, 8 - генератор; 9 - регулатор на напрежението; 10 - амперметър.
Източници на захранване
Източниците на ток в автомобила са генераторът и акумулаторът. Към източниците на ток е свързан регулатор на напрежението.
Генераторът преобразува получената от двигателя механична енергия в електрическа. Генераторът захранва всички консуматори на ток при работещ двигател. На автомобил Niva е монтиран генератор за променлив ток G-221 (фиг. 17). Основните части на генератора са статорът 12 с неподвижна намотка, в която се индуцира променлив ток, и роторът 11, който създава движещо се магнитно поле. Роторът на генератора е монтиран в два сачмени лагера. Той се задвижва през шайбата на алтернатора от клинов ремък от коляновия вал на двигателя.
Фиг. 17. Генератор G-221:
1 - заден капак: 2 - токоизправител; 3 - защитно покритие; 4 - удължение на контактния болт; 5 - контактен болт; 6 - проводници; 7 - четкодържач с четки; 8 - макара с вентилатор; 9 - сачмен лагер; 10 - преден капак; 11 - ротор; 12 - статор; 13 - буферна втулка; 14 - втулка; 15 - затягаща втулка; 16 - съединителен болт.
Генераторът има токоизправител 2, който преобразува променлив ток в постоянен ток. Генераторът се охлажда от вентилатора на шайбата на генератора.
Батерията преобразува химическата енергия в електрическа. Батерията захранва консуматорите на ток при неработещ двигател. На автомобила е монтирана батерия 6ST-55P. Оловно-киселинен акумулатор, стартер, напрежение 12 V, капацитет 55 Ah.
Корпусът на батерията е изработен от киселинно устойчива пластмаса и е разделен на шест секции с прегради. Във всяка секция е монтиран отделен елемент, състоящ се от положителни и отрицателни плочи и сепаратори (сепаратори) между тях. Елементите са с напрежение 2 V и са свързани последователно помежду си чрез мостове. Корпусът на батерията е затворен с пластмасов капак, общ за всички елементи. Капакът е термозаварен по периферията към външните стени на корпуса. Връзките на капака с преградите на тялото са запечатани по време на монтажа с уплътнител, което елиминира преливането на електролит от една секция в друга. За всяка секция в капака има резбован отвор с тапа за пълнене и следене на нивото на електролита. Щепселите са снабдени с отвори за свързване на вътрешната кухина на батерията с атмосферата.
Батерията има два извода; положителни и отрицателни.
Регулаторът на напрежение поддържа постоянно напрежение, генерирано от алтернатора при променливи обороти на двигателя. Автомобилът използва регулатор на напрежението PP-380. Това е двустепенен електромагнитен вибрационен регулатор.
Когато напрежението на генератора се повиши до 13-14 V, във веригата на намотката на възбуждане се включва допълнително съпротивление. Това е първият етап от регулирането на напрежението на генератора. Когато напрежението се повиши над 14 V, възбуждащата намотка на генератора се затваря към земята. Това е вторият етап от регулирането на напрежението. В резултат на това напрежението на генератора се регулира в определените граници.
Консуматори на енергия
Текущите потребители на автомобила са стартер, запалителна система, осветителна система (външна и вътрешна), алармена система (звук и светлина), контролни електрически уреди и допълнително оборудване.
Стартерът върти коляновия вал с необходимата честота, за да стартира двигателя.
Автомобилът е оборудван със стартер ST-221 (фиг. 18). Стартерът е четириполюсен постояннотоков двигател със смесено възбуждане и четири четки с електромагнитно зацепване на задвижващата предавка и дистанционно управление.
Фиг. 18. Стартер ST-221:
1— задвижващо зъбно колело; 2 - свободен ход; 3 - задвижващ пръстен; 4 - гумена тапа; 5 - задвижващ лост; 6 - преден капак; 7 - теглително реле; c - заден капак; 9 - котва; 10 - втулка; 11 - навиване на сто планини; 12 - полюс на статора; 13 - тяло.
В корпуса 13 на стартера има четири полюса 12. Два от тях са с възбудителни намотки, свързани последователно с котвената намотка 9, и два успоредно. Валът на арматурата на стартера е монтиран в две втулки 10y, разположени в капаци € и 8. В предния край на вала на арматурата е монтирано задвижване на стартера, състоящо се от ролков съединител за свободно движение 2 и задвижващо зъбно колело 1, което може да се движи по шлиците на вала. Съединителят на свободния ход прехвърля въртенето от вала на стартера към маховика при стартиране на двигателя и предотвратява прехвърлянето на въртене от маховика към стартера след стартиране на двигателя. На предния капак 6 на стартера е монтирано тягово реле 7. При стартиране на двигателя релето гарантира, че предавка 1 на задвижването е зацепена с короната на маховика и електрическата верига на намотките на стартера е свързана към акумулатора.
Когато стартерът работи, през неговите намотки протича ток. Около полюсите се създава силно възбуждащо магнитно поле. Това поле взаимодейства с магнитното поле на намотката на котвата и кара котвата да се върти, което се предава през задвижването на стартера към маховика.
Системата за запалване служи за запалване на работната смес в цилиндрите в съответствие с реда и режима на работа на двигателя.
Системата за запалване включва: бобина за запалване, разпределител на запалване, включително прекъсвач на ток за ниско напрежение и разпределител на ток за високо напрежение, запалителни свещи и ключ за запалване.
Схематична диаграма на системата за запалване на двигателя на автомобила "Niva" VAZ-2121 е показана на фиг. 19.
Фиг. 19. Принципна схема на системата за запалване:
1 - контакт; 2 - ротор; 3 - разпределител на ток с високо напрежение; 4 - гърбица; 5 - фиксиран контакт; 6 - подвижен контакт; 7 - кондензатор; 8 - токов прекъсвач с ниско напрежение;, 9 - вторична намотка; 10 - първична намотка; 11 - бобина за запалване; 12 - допълнително съпротивление; 13 - ключ за запалване; 14 - потискащо съпротивление; 15 - запалителна свещ.
Веригата на системата за запалване включва: две електрически вериги - верига за ниско напрежение (първична) и верига за високо напрежение (вторична). Първичната верига включва: превключвател за запалване 13, допълнително съпротивление 12, първична намотка 10 на бобината за запалване, прекъсвач 8 на веригата за ниско напрежение: напрежение и кондензатор 7 Вторичната верига включва: вторична намотка 9 на бобината за запалване, разпределител на ток за високо напрежение 3 и свещи 15.
При включен ключ за запалване и затворени клеми 5 и 6 на прекъсвача за ниско напрежение веригата за ниско напрежение пренася ток от акумулатора или алтернатора. Преминавайки през първичната намотка на бобината на запалването, токът създава силно магнитно поле. Когато контактите на прекъсвача 8 се отворят (гърбицата 4 се движи с издатина върху лоста с контакт 6), токът във веригата за ниско напрежение се прекъсва и създаденото магнитно поле изчезва. В този случай магнитното поле пресича вторичната намотка на бобината на запалването и индуцира в нея ток с високо напрежение. Токът с високо напрежение се подава към ротора 2 на разпределителя на запалването, който се върти заедно с гърбицата 4. В момента, в който контактите на прекъсвача се отворят, токът с високо напрежение протича към един от контактите 1 на разпределителя на запалването, които са свързани към свещите 15.
Запалителната бобина преобразува ток с ниско напрежение (12 V) в ток с високо напрежение, което може да достигне 16-20 kV.
На автомобила се използва бобина за запалване B-117A. Върху сърцевината на бобината за запалване, състояща се от тънки листове електрическа стомана, е навита вторична намотка, която има голям брой навивки (~ 21000) от изолирана медна жица с диаметър ~ 0,07 mm. Първичната намотка има ~308 навивки от изолиран меден проводник с диаметър ~0,57 mm. Вътрешната кухина на корпуса е запълнена с трансформаторно масло, което подобрява охлаждането и изолацията на намотките! бобини за запалване. В капака на бобината има клеми на първичната и вторичната намотка. Извън тялото на бобината има допълнително съпротивление, свързано последователно с първичната намотка и автоматично регулиращо тока в намотката в зависимост от скоростта на коляновия вал на двигателя.
Разпределителят на запалването затваря и отваря тока с ниско напрежение и разпределя тока с високо напрежение към цилиндрите на двигателя.
Разпределителят на запалването R125-B се използва на автомобила (фиг. 20). Разпределителят на запалването се състои от прекъсвач и разпределител, монтирани в един общ корпус. В корпуса 3 на разпределителя също е монтиран вал 1 на задвижването на гърбицата на прекъсвача, роторът на разпределителя 14 и центробежният регулатор, който автоматично променя момента на запалване в зависимост от скоростта на коляновия вал на двигателя. Когато валът 1 се върти, гърбицата 8 отваря контактите 7 на прекъсвача. Заедно с вала се въртят роторът 14 и центробежният регулатор 20, чиито тежести, преодолявайки силата на пружините 21, се разминават под действието на центробежни сили. Тежестите на центробежния регулатор са свързани към гърбицата на хеликоптера и с увеличаване на скоростта на вала те завъртат гърбицата спрямо вала, променяйки момента на запалване.
Фиг. 20 Разпределител на запалване R-125B:
1 - вал; 2 - маслен прашец: 3 - тяло; 4 - проводник за ниско напрежение; 5 - неподвижна плоча на прекъсвача; 6 - маслобойник; 7 - контакти на прекъсвача; 8 - гърбица; 9 - ексцентричен октанов коректор; 10 - гърбичен филтър; 11 - задвижваща плоча на гърбицата; 12 - тегло центробежен регулатор; 13 - резе; 14 - ротор; 15 - капак; 16 - покриващ електрод; 17 - централен електрод; 18 - въглероден контакт; 19 - електрод на ротора; 20 - центробежен регулатор; 21 - пружина на тежестта; 22 - лост на прекъсвача; 23 - фиксиран контактен държач; 24 - подвижна прекъсваща плоча; 25 - втулка на вала; 26 - кондензатор.
Капакът 15 на разпределителя на запалването има четири странични електрода 16 и централен електрод 17. Страничните електроди са свързани със свещи чрез проводници с високо напрежение, а централният електрод е свързан към бобината на запалването. Токът с високо напрежение през централния електрод се подава към токоразпределителната плоча на въртящия се ротор 14 и през него към страничните електроди в съответствие с реда на работа на двигателя.
Запалителната свещ осигурява електрическа искра в цилиндъра на двигателя. Свещите A17DV се използват в системата за запалване на автомобилен двигател. Свещта (фиг. 21) не може да се отделя. В метален корпус 4 се навива сърцевина, която е керамичен изолатор 2, вътре в който са поставени контактен прът 1 и централен електрод 6. Тялото на свещта има външна резба 5, с която свещта е прикрепена към цилиндъра глава. Към тялото е прикрепен страничен електрод 7. Накрайникът, свързващ свещта с проводника за високо напрежение, има потискащо съпротивление, което намалява радиосмущенията, създавани от системата за запалване.
Фиг. 21. Свещ А17ДВ:
1 - контактен прът; 2 - изолатор; 3 - назъбване; 4 - тяло; 5 - резба; 6 - централен електрод; 7 - страничен електрод; 8 - уплътнение; 9 - шайба; 10 - уплътнител.
Ключ за запалване. включва и изключва системата за запалване, стартера, уредите и други устройства.
Превключвателят за запалване VK-347 е монтиран на автомобила (фиг. 22). Превключвателят има устройство против кражба. В тялото 1 с помощта на задържащ пръстен 12 е закрепен превключващият механизъм, който се състои от панел 11 с щепселни скоби 13 и контакти 10, гърбица 9 и ротор 7 с контактни плочи 8. Гърбичката и роторът на превключвателя се завъртат от ключа на заключващото устройство 3. Заключващият прът 6 се задейства, пружината 2 влиза в жлеба на кормилния вал и заключва вала, когато ключът, поставен в положение "паркинг", е отстранен от ключалката на превключвателя. Ухо 5 се използва за правилното монтиране на ключа за запалване в кормилната колона.
Фиг. 22. Ключ за запалване VK-347:
1 - тяло; 2 - пружина; 3 - заключващо устройство; 4 - ключ; 5 - монтажен ръб; 6 - заключващ прът; 7 - ротор; 8 - контактни пластини; 9 - гърбица; 10 - контакти; 11 - панел; 12 - задържащ пръстен; 13 - скоби.
Системата за осветление позволява на превозното средство да работи при условия на лоша видимост (през нощта, в мъгла и т.н.). Системата включва външно и вътрешно осветление. Осветителната система включва: фарове, предни и задни светлини, осветление на регистрационния номер, вътрешно осветление на купето, осветление на таблото и двигателния отсек, предпазители и ключове.
Фаровете осветяват пътя пред превозното средство при условия на лоша видимост (през нощта, в мъгла и др.). Автомобилът има двуфарова осветителна система с кръгли фарове тип FG-140. В тялото 5 на фара (фиг. 23) е монтиран държач 6 на оптичния елемент 1. Оптичният елемент на фара, състоящ се от рефлектор 7, дифузьор 2 и лампа 9, е прикрепен към държача с джанта 3 с помощта на винтове 10. Лампата на фара е двужилна с мощност 45 W за дълги светлини и 40 вата за къси светлини. Винтове 4 и 11 ви позволяват да промените позицията на държача 6, а с него и оптичния елемент във вертикална и хоризонтална равнина при регулиране на фаровете.
Фиг. 23. Farah FG 140:
1 - оптичен елемент: 2 - дифузьор; 3 - панел; 4, 11 - регулиращи винтове; 5 - тяло; 6 - държач на оптичен елемент; 7 - рефлектор; 8 - пружина; 9 - лампа; 10 - винт.
Предните светлини се използват за указване на размерите на автомобила, светлини за паркиране и светлинна сигнализация при маневриране.
Предната лампа е двусекционна, правоъгълна. В формованото тяло на фенера има две едножилни лампи. Лампа 5 W се използва за указване на размерите на автомобила, а лампа 21 W се използва за сигнализиране на маневрирането на автомобила. Разсейвател на преден фенер пластмасов монолитен, двуцветен. Външната част на дифузера е оранжева и е предназначена за сигнализация при маневриране, а вътрешната част е безцветна, предназначена да указва габаритите на автомобила.
Задните светлини се използват за указване на размерите на автомобила и светлинна сигнализация при завиване, спиране и движение на заден ход.
Задната светлина е правоъгълна. Корпусът на задните светлини има четири секции, съдържащи три 21W крушки и една 5W крушка. Първите три са спирачките, мигачите и светлините за заден ход, а последната е габаритната светлина. Корпусът на фенера е затворен с дифузер. Дифузьор пластмасов монолитен, многосекционен, трицветен. Външната част на дифузера е оранжева и служи за сигнал при маневриране на автомобила. Централната секция е безцветна и служи за сигнализиране на заден ход. Останалите секции на дифузера са червени и са предназначени за сигнализация при спиране и индикация на габаритите на автомобила.
Алармената система гарантира безопасността на автомобила. Системата включва светлинни и звукови аларми.
Светлинната сигнализация включва предни, задни, странични пътепоказатели и техния превключвател, както и спирачки (спирачки) и светлини за заден ход и техните превключватели. Предните пътепоказатели се намират във фаровете на автомобила. Задни пътепоказатели, спирачки и сигнали за заден ход са разположени в задните светлини на автомобила. Страничните пътепоказатели са разположени на предните калници на купето на автомобила.
Звуковите аларми включват звукови сигнали. Звуковият сигнал уведомява при необходимост пешеходците и водачите на МПС за присъствието на автомобила. Автомобилът е оборудван с два електрически вибрационни безшумни звукови сигнала: един висок, а другият нисък тон. Сигналите се настройват в хармоничен акорд и действат едновременно. Токът, преминаващ през сигналната намотка 8 (фиг. 24), магнетизира сърцевината 7, която привлича арматурата 10 и предизвиква деформация на еластичната стоманена мембрана 1. В този случай арматурата действа върху еластичната плоча 5 и отваря контакти 2, Токът в намотката 8 се прекъсва и сърцевината 7 се демагнетизира. Мембрана 1 се връща в първоначалното си положение и контакти 2 се затварят. Работата на сигнала се повтаря с честота на контактна вибрация 200–400 Hz. Въздушни вибрации, причинени от мембраната и създават звук, а дифузьорът (резонаторът) 3 осигурява неговия мелодичен звук. Подходящият тон и тембър на звука зависи от дебелината и диаметъра на мембраната, както и от диаметъра на резонатора. При сигнал с висок тон мембраната е по-тънка, отколкото при сигнал с нисък тон.
Фиг. 24. Звуков сигнал:
1 - мембрана; 2 - контакт; 3 - дифузьор; 4 - пръстен; 5 - плоча; 6 - тяло; 7 - сърцевина; 8 - намотка; 9 - сигнална монтажна плоча; 10 - котва.
Контролно-измервателните устройства са предназначени за наблюдение на състоянието и работата на отделни системи и механизми на автомобила.
Контролно-измервателните устройства включват: амперметър, който измерва силата на зарядния и разрядния ток, индикатори за нивото на горивото в резервоара, температурата на охлаждащата течност в охладителната система и налягането на маслото в системата за смазване на двигателя. Освен това има редица индикаторни лампи: резерв на гориво, налягане на маслото, зареждане на батерията, дросел на карбуратора, външно осветление, пътепоказатели, дълги светлини на фаровете, блокаж на диференциала на трансферната кутия, ниво, спирачна течност и ръчна спирачка. Инструментите включват също скоростомер, който измерва скоростта на превозното средство и изминатото разстояние, и тахометър, който следи оборотите на двигателя.
Допълнителното оборудване, което консумира електрически ток, включва: чистачки и устройства за измиване на предното стъкло, устройства за почистване и измиване на фарове, нагревател и запалка.
Чистачките и устройствата за измиване на предното стъкло почистват предното стъкло и фаровете от мръсотия и валежи. Нагревателят загрява вътрешността на купето на автомобила при студено време, както и обдухва вътрешната повърхност на предното стъкло, за да предпази стъклото от замъгляване и замръзване.