ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ТРАКТОРОВ, КОМБАЙНОВ И АВТОМОБИЛЕЙ

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ТРАКТОРОВ, КОМБАЙНОВ И АВТОМОБИЛЕЙ. Электрооборудование современных тракторов, комбайнов и автомобилей состоит из ряда различных по конструкции, назначению и принципу действия электрических машин, аппаратов и приспособлений, составляющих системы: электрического зажигания, электрического освещения, электрического пуска двигателя, электрической сигнализации, электрических контрольных приборов. Машины, аппараты и приспособления электрооборудования тракторов, комбайнов и автомобилей соединяются по однопроводной системе, при к-рой обратным проводом (плюс) служит "масса" (корпус) автомобиля или трактора.

Система электрического зажигания имеет в качестве источника электрического тока у одних двигателей (гл. обр., тракторных) магнето, у других двигателей (гл. обр., автомобильных) - аккумуляторную батарею. В соответствии с этим получили названия в первом случае система зажигания от магнето и во втором - система батарейного зажигания.

Система зажигания от магнето имеет магнето (см.), выключатель зажигания, провода и свечи (по числу цилиндров двигателя). Схемы (рис. 1) системы зажигания от магнето в зависимости от числа цилиндров двигателя бывают следующие: а) для одноцилиндровых пусковых двигателей тракторов типа КД-35, ДТ-54; б) для двухцилиндровых пусковых двигателей тракторов типа С-65, С-80, а также двигателя трактора ХТЗ-7; в) для четырёхцилиндровых карбюраторных двигателей тракторов У-1, У-2, СХТЗ, АСХТЗ-НАТИ, а также комбайновых двигателей типа ГАЗ-НАТИ и У-5; г) для шестицилиндровых автомобильных двигателей ЗИС-21.

Рис. 1. Принципиальные схемы соединений системы зажигания от магнето

Система батарейного зажигания (рис. 2) имеет катушку зажигания, прерыватель-распределитель, выключатель зажигания, запальные свечи (по числу цилиндров двигателя), источник постоянного тока - аккумуляторную батарею и электрический генератор (см.).

Катушка зажигания (индукционная катушка, бобина) представляет собой трансформатор, к-рый преобразует ток низкого напряжения в ток высокого напряжения, необходимого для пробоя искрового промежутка в запальных свечах. Катушка зажигания имеет сердечник из мягкой стали, на к-ром намотаны две обмотки: первичная (с относительно малым числом витков толстого провода) и вторичная (с большим числом витков тонкого провода). Начало первичной обмотки соединяется через выключатель зажигания с одним из зажимов источника тока - аккумуляторной батареи. Конец первичной обмотки соединяется с изолированным контактом прерывателя. Второй контакт прерывателя соединён через корпус машины с другим зажимом аккумуляторной батареи. Начало вторичной обмотки соединяется внутри катушки с концом первичной обмотки. Конец вторичной обмотки соединяется с ротором распределителя.

Рис. 2. Типовая схема соединения приборов батарейной системы зажигания для шестицилиндрового двигателя. Электроды распределителя соединены со свечами в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя: 1-5-3-6-2-4

Прерыватель. Кулачок прерывателя и ротор распределителя, расположенные на одном валике, приводятся во вращение от распределительного вала двигателя и имеют скорость вдвое меньшую, чем коленчатый вал. В связи с тем что за полный цикл четырёхтактного двигателя валик прерывателя-распределителя совершает только один оборот, число выступов кулачка прерывателя и число электродов распределителя равно числу цилиндров двигателя При вращении кулачка прерывателя контакты прерывателя попеременно замыкаются и размыкаются. Во время замыкания контактов прерывателя по первичной обмотке катушки проходит электрический ток, к-рый создаёт магнитное поле вокруг обмотки При размыкании контактов прерывателя электрический ток в цепи первичной обмотки прекращается и магнитное поле исчезает. При этом во вторичной обмотке возникают электродвижущие силы значительной величины (15000 - 20000 в), вызывающие искрообразование в свечах, соединённых через распределитель с катушкой зажигания.

Конденсатор С. состоит из двух лент (обкладок) алюминиевой фольги с прокладкой между ними спец (парафинированной) бумаги. Одна обкладка соединена с "массой", а другая с изолированным выводом, к-рым конденсатор присоединяется к изолированному контакту прерывателя. Так. обр., конденсатор включён параллельно контактам прерывателя Конденсатор способствует: 1) значительному ослаблению искрения контактов прерывателя, что удлиняет срок службы контактов; 2) увеличению скорости исчезновения тока в первичной цепи и магнитного поля катушки, что создаёт необходимое повышение напряжения во вторичной цепи системы зажигания.

Момент зажигания в батарейной системе в зависимости от сорта топлива, числа оборотов и нагрузки двигателя регулируется вручную или автоматически. Ручная регулировка момента зажигания имеет применение на старых марках автомобилей, как, напр., ГАЗ-АА, и для установки угла опережения в зависимости от сорта бензина (октан-селектор). Автоматическая регулировка момента зажигания осуществляется: 1) в зависимости от числа оборотов двигателя - центробежным регулятором, расположенным на валу прерывателя распределителя; 2) в зависимости от нагрузки двигателя - вакуумным регулятором.

Запальные свечи (рис. 3) бывают разборные и неразборные. Основные части свечи: корпус 1 с одним или двумя боковыми электродами 2, изолятор 3. центральный электрод 4, зажимная гайка 5, уплотнительное кольцо 6. При повреждении изолятора в неразборной свече заменяют целиком всю свечу. Разборную свечу можно разбирать, очищать детали свечи от нагара и заменять изолятор новым. Корпус свечи изготовляют из стали с нарезкой на нём метрической или дюймовой резьбы. Электроды свечи изготовляют обычно из никелево-марганцевой проволоки диам. 1,5 и 2 мм. Свеча имеет два или три электрода, один центральный и один или два боковых. При наличии второго бокового электрода в свече имеются два искровых промежутка. Искра проскакивает в одном из них - более коротком промежутке. По мере обгорания электродов искровой промежуток между ними увеличивается и искра перебрасывается на другой промежуток. Центральный электрод, в целях экономии никелево-марганцевой проволоки, имеет только нижнюю часть никелево-марганцевую. Форма боковых электродов делается такой, чтобы попадающее на электроды масло не могло стекать в искровой промежуток. Прокладки служат для уплотнения между изолятором и корпусом; делают их из мягкого металла: верхнюю из латуни, нижнюю из красной меди.

Требования, предъявляемые к системе электрического зажигания. 1) Напряжение, развиваемое аппаратом зажигания (магнето или бобиной), должно быть 15000 - 20000 в и обеспечивать бесперебойное искрообразование между боковым и центральным электродом свечи двигателя или на трёхэлектродном игольчатом разряднике с длиной искрового промежутка 7 мм. 2) Энергии искрового разряда между электродами свечи д. б. достаточно для воспламенения рабочей смеси. 3) Момент зажигания должен соответствовать рабочему режиму двигателя. Бесперебойное и своевременное зажигание рабочей смеси в карбюраторных двигателях электрической искрой высокого напряжения является одним из главных факторов лёгкого запуска и эффективной работы двигателя. Сравнительная оценка систем зажигания от магнето и батарейного зажигания. 1) При пуске и на малых оборотах двигателя напряжение, развиваемое катушкой зажигания, выше, чем у магнето, благодаря чему получается хороший запуск двигателя. При увеличении оборотов двигателя напряжение, развиваемое катушкой, понижается. У магнето напряжение повышается в зависимости от числа оборотов двигателя. Поэтому для запуска тракторных двигателей магнето снабжается пусковым ускорителем. 2) Батарейная система зажигания (катушка зажигания и прерыватель-распределитель) дешевле и проще в изготовлении, чем магнето. 3) Надёжность зажигания от магнето больше, чем при батарейной системе.

Рис. 3. Запальные свечи: а - разборная; б - неразборная

Система электрического освещения имеет источник тока, осветительные приборы (источники света), выключатели или переключатели и штепсельные розетки. Источником тока в системе электрического освещения тракторов служит генератор, а у автомобилей и самоходных комбайнов - аккумуляторная батарея и генератор. Аккумуляторную батарею (см. Аккумулятор электрический) применяют как источник тока для освещения только при неработающем двигателе и при работе двигателя на самых малых оборотах холостого хода. На отечественных тракторах с.-х. назначения аккумуляторные батареи не применяются.

Генераторы на автомобилях и самоходных комбайнах, кроме освещения, заряжают аккумуляторные батареи. В автотракторном электрооборудовании применяют генераторы постоянного тока с параллельным возбуждением и генераторы переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Чтобы поддерживать постоянное напряжение, на генераторах постоянного тока устанавливают автоматический регулятор. В системе электрооборудования, имеющей аккумуляторную батарею, напр. на автомобилях, применяют регулировку не на постоянное напряжение, а с корректировкой напряжения. Необходимость такой регулировки вызвана тем, что при постоянном напряжении генератора аккумуляторная батарея вначале заряжается чрезмерным током, опасным как для аккумуляторной батареи, так и для генератора. Чтобы ограничить ток в начале зарядки аккумуляторной батареи, напряжение генератора ставят в зависимость от величины тока, отдаваемого генератором. Автомобильные генераторы, работающие совместно с аккумуляторной батареей, снабжаются реле обратного тока для отключения генератора от аккумуляторной батареи при малых скоростях вращения, т. е. когда напряжение генератора становится ниже, чем электродвижущая сила аккумуляторной батареи, и возможен разряд батареи на генератор.

Трёхщёточный генератор, в отличие от обычных шунтовых генераторов, имеет автоматическую саморегулировку отдаваемого тока, основанную на реакции якоря. Явление реакции якоря состоит в том, что при работе генератора, наряду с основным магнитным потоком, создаваемым током обмотки возбуждения, действует магнитный поток, создаваемый током в якорной обмотке. Эти два магнитных потока образуют одно результирующее магнитное поле, силовые линии к-рого проходят в воздушном зазоре и в сердечнике якоря, смещаясь по направлению вращения якоря (рис. 4, а). Искажение магнитного поля получается тем больше, чем больше величина тока в обмотке якоря (рис. 4, б, в). Возрастание величины тока в обмотке якоря трёхщёточного генератора (т. е. практически тока заряда аккумуляторной батареи) вызывается увеличением скорости вращения якоря. Вследствие искажения магнитного поля между полюсами напряжение генератора распределяется по коллектору неравномерно, что приводит к уменьшению напряжения между главной и третьей щётками, а следовательно, и к уменьшению тока возбуждения и основного магнитного потока генератора. Такое уменьшение тока возбуждения и основного магнитного потока приводит к тому, что, несмотря на увеличение скорости вращения якоря, напряжение генератора почти остаётся постоянным. Монтажная схема трёхщёточного генератора типа ГБФ-4600 с реле обратного тока типа ЦБ-4118 представлена на рисунке 5.

Рис. 4. Принципиальная схема генератора с 'третьей' щёткой: А и В - главные щётки; Б - батарея; Г - 'третья' щётка; Д - обмотка возбуждения

Генераторы переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов получили широкое применение в системе электрического освещения тракторов. Эти генераторы (рис. 6) имеют вращающиеся магниты (на роторе) и неподвижную обмотку (на статоре). Наряду с простотой устройства генераторы переменного тока надёжны в эксплуатации и не требуют особого ухода за ними. Практически величина тока, отдаваемого генератором, начиная с нек-рого числа оборотов остаётся примерно постоянной, т. к., наряду с увеличением электродвижущей силы, вызываемым повышением числа оборотов ротора, увеличивается и реактивное сопротивление цепи. Напряжение на зажимах нагруженного генератора зависит от изменения сопротивления внешней цепи (т. е. числа и мощности включаемых ламп).

Рис. 5. Схема трёхщёточного генератора типа ГБФ с реле типа ЦБ: 1 - сердечник реле; 2 - якорёк; 3 - подвижной контакт; 4 - неподвижной контакт; 5 - ярмо; 6 - сериесная обмотка реле; 7 - шунтовая обмотка реле; 8 - пружина; 9 - крышка реле; 10 - аккумуляторная батарея; 11 - обмотка возбуждения; 12 - третья щётка

Осветительные приборы. Наиболее широко распространёнными осветительными приборами являются фары. Оптические элементы фар бывают разборные и неразборные, у последних лампа, рефлектор и рассеиватель изготовлены в виде единой детали. Фары применяют для освещения в ночное время пути впереди автомобиля и трактора, а также для освещения прицепных и самоходных с.-х. машин. Основные части фары (рис. 7): стальной корпус 1, стальная или латунная оправа, оптический элемент, состоящий из рефлектора 2, одного или двух патронов с лампами, прокладки и рассеивателя. В фарах, устанавливаемых на автомобилях и тракторах старых типов, один патрон выполнен подвижным, для регулировки фокусного расстояния. На автомобилях, кроме фар, применяют подфарники с малыми (3 свечи) лампами. Подфарники служат габаритными фонарями, т. е. в ночное время при встрече с машинами указывают ширину данной автомашины. На нек-рых автомобилях устанавливают габаритные фонари, имеющие красные стёкла, также и сзади для указания идущей следом машине в ночное время ширины автомобиля. На автомобиле применяют также задний фонарь с одной или двумя электролампами. Задний фонарь служит для освещения номерного знака и вместе с тем является световым стоп-сигналом при торможении, предупреждающим идущую следом автомашину. Для освещения внутри кузова легкового автомобиля и внутри кабины грузовых автомобилей и тракторов установлен потолочный фонарь - плафон. Кроме указанных выше приборов освещения, на автомобилях имеется лампочка для освещения щитка приборов автомашины, . подкапотная лампочка для осмотра двигателя, переносная лампа для осмотра механизмов автомобиля или трактора при неисправности.

Рис. 6. Генератор переменного тока типа Г-30: 1 - шестиполюсный постоянный магнит (ротор); 2 - обмотка генератора; 3 - зажимы генератора; 4 - приводной шкив; 5 - сердечник статора

Уход за осветительными приборами заключается в ежедневном удалении с них пыли и грязи, в проверке крепления и исправности их, в проверке надёжности соединения проводов, а также в устранении выявленных недостатков. Периодически (примерно после 6000 км пробега) рекомендуется разобрать осветительные приборы, промыть стёкла и очистить рефлектор. Неисправности осветительных приборов чаще всего бывают вследствие плохого ухода (нарушение контакта в цепи, обрыв проводов или повреждение изоляции проводов, ослабление крепления фар, потускнение рефлектора). Такие неисправности могут и должны устраняться при проведении технического ухода за автомобилем или трактором.

Рис. 7. Фара тракторная

Система электрического пуска имеет стартер (рис. 8), аккумуляторную батарею, выключатель и многожильные провода большого сечения. Стартер, в отличие от генератора, имеет якорную обмотку и обмотку возбуждения с небольшим количеством витков медного провода большого сечения. Якорная обмотка и обмотка возбуждения стартера соединены между собой последовательно, что позволяет обеспечить большой вращающий момент при пуске. При включении стартера ток от аккумуляторной батареи проходит одновременно через обмотку возбуждения и через обмотку якоря, вследствие чего в полюсах статора и в якоре создаются магнитные потоки. В результате взаимодействия этих магнитных потоков якорь стартера вращается. Вращение от стартера к коленчатому валу двигателя передаётся посредством шестерни 4, расположенной на валу якоря стартера, и зубчатого венца, помещённого на маховике двигателя. Шестерня стартера входит в зацепление с зубчатым венцом маховика двигателя автоматически при включении стартера и также автоматически выходит из зацепления после того, как заработает двигатель. Стартеры делятся на след. типы. 1) По способу включения тока: а) с непосредственным включением тока (когда шофёр замыкает главную цепь стартера педалью или кнопкой); б) с дистанционным включением посредством электромагнита (когда шофёр включает кнопкой ток в обмотку электромагнита, тем самым замыкает главную цепь стартера). 2) По способу ввода шестерни в зацепления зубчатым венцом маховика двигателя: а) с инерционным приводом (используются силы инерции шестерни с противовесом); б) с рычажным приводом (от ноги водителя); в) с электромагнитным приводом.

Электрические сигналы (рис. 9), применяемые на автомобилях, электромагнитного действия, вибрационного типа. Сигнал состоит из след. частей: кнопки сигнала 1, контактов прерывателя 2, конденсатора 3, якоря 4, обмотки электромагнита 5, мембраны б, резонаторного диска 7 и рупора 8. На большинстве типов сигналов конденсатор заменён искрогасящим сопротивлением. Прерывистое действие электромагнита, при включении кнопки сигнала, вызывает вибрацию мембраны, вследствие чего создаётся звук. Резонаторный диск и рупор усиливают звук и придают ему необходимый тембр. Кроме электромагнитного вибрационного звукового сигнала, на автомобилях применяют и другие сигналы, напр. указатель поворота, указатель торможения (стоп-сигнал) и др.

Рис. 8. Электрический стартер: 1 - корпус; 2 - выключатель; 3 - пружина; 4 - шестерня стартера; 5 - зубцы венца маховика; 6 - якорь

Измерительные приборы, применяемые в автотракторном электрооборудовании, весьма различны как по назначению и принципу действия, так и по внешнему оформлению. К таким основным приборам относятся: амперметр, или указатель заряда и разряда аккумуляторной батареи во время работы двигателя, спидометр (см.), указатель уровня бензина, указатель темп-ры масла (электротермометр), указатель величины давления в системе смазки и др.

Рис. 9. Принципиальная схема электрического сигнала

Технический уход за электрооборудованием тракторов, комбайнов и автомобилей в эксплуатации заключается: в систематической очистке его от пыли и грязи; в периодической смазке подшипников и др. трущихся частей (напр., частей пусковых ускорителей); в периодической очистке контактов и регулировке зазоров между контактами прерывателей; периодической очистке свечей и электродов распределителей зажигания батарейной системы и магнето, а также регулировке зазоров между электродами. Перед каждым выездом из МТС или автогаража и между сменами необходимо проверять надёжность соединения зажимов в цепи магнето или батарейной системы зажигания, генератора, реле, регулятора напряжения, фар и выключателей, стартера и аккумуляторной батареи. При остановке автомобильного двигателя обязательно нужно выключать зажигание, чтобы избежать бесполезной разрядки аккумуляторной батареи и чрезмерного нагрева катушки зажигания, к-рый может привести к выходу её из строя.

Литература: Галкин Ю., Автотракторное электрооборудование, 2 изд., М., 1948; Можаев В., Электрооборудование тракторов и автомобилей, 2 изд., М.- Л., 1951; Рабочий Л., Ремонт автотракторного; электрооборудования, 2изд., М., 1955; Технические условия на ремонт электрооборудования тракторов и комбайнов. Сост. Л. Рабочий, М., ВИМ, 1950; Альбом технологических карт на ремонт и контроль деталей и на разборку и сборку электрооборудования тракторов КД-35, ДТ-54, С-80 и самоходного комбайна С-4,0. Под ред. П. С. Кучумова, М., 1952.