Электрооборудование автомобилей

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

АВТОМОБИЛЕЙ

И.С. Туревский

Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации

в качестве учебного пособия для студентов учреждений
среднего профессионального образования, обучающихся
по специальности 23.02.03 «Техническое обслуживание

и ремонт автомобильного транспорта»

Москва 

ИД «ФОРУМ» — ИНФРА-М

2019

УДК  621.3(075.32) 
ББК 39.33-04я723 
 
Т87

Туревский И.С.

Т87 
 
Электрооборудование автомобилей : учеб. пособие / И.С. Турев
ский. — М. : ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 2019. — 368 с. — (Среднее 
профессиональное образование).

ISBN 978-5-8199-0697-2 (ИД «ФОРУМ») 
ISBN 978-5-16-013198-6 (ИНФРА-М, print) 
ISBN 978-5-16-100447-0 (ИНФРА-М, online)

В книге рассмотрены общие принципы построения системы электро
оборудования автомобиля, ее отдельных элементов и их взаимосвязи. 
Особое внимание уделено новым системам электрооборудования, используемым в моделях с применением бортовых компьютеров и микропроцессорной техники.

Учебное пособие написано в соответствии с Федеральным государ
ственным образовательным стандартом среднего образования последнего 
поколения. 

Учебное пособие предназначено для студентов техникумов и колледжей 

по специальности «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного 
транспорта», а также может быть рекомендовано для учебных учреждений 
по подготовке водителей и технического персонала по ремонту и обслуживанию автомобилей.

УДК 621.3(075.32) 
ББК 39.33-04я723 

Р е ц е н з е н т ы:

Д.М. Лихачев, преподаватель Отраслевого автомобильного коллед
жа МОСАВТОТРАНСА; 

М.Н. Дергунов, канд. техн. наук, председатель Ассоциации автомо
бильных школ 

ISBN 978-5-8199-0697-2 (ИД «ФОРУМ») 
ISBN 978-5-16-013198-6 (ИНФРА-М, print) 
ISBN 978-5-16-100447-0 (ИНФРА-М, online)

© Туревский И.С., 

Соков В.Б., 
Калинин Ю.Н., 2014 

© ИД «ФОРУМ», 2014

Ââåäåíèå

Çà ïîñëåäíèå 15—20 ëåò àâòîìîáèëüíûé ïàðê Ðîññèè ïðåòåðïåë
ñóùåñòâåííûå èçìåíåíèÿ. Ïîÿâèëîñü áîëüøîå êîëè÷åñòâî çàðóáåæíûõ àâòîìîáèëåé ðàçëè÷íûõ ìàðîê, ñ ñèñòåìàìè ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ, îòëè÷àþùèìèñÿ ìåæäó ñîáîé óñòðîéñòâàìè, ïðèíöèïîì äåéñòâèÿ
è
îáñëóæèâàíèåì.
Îòå÷åñòâåííûå
ïðîèçâîäèòåëè,
ïîâûøàÿ
êîíêóðåíòîñïîñîáíîñòü ñâîåé ïðîäóêöèè, çíà÷èòåëüíî ðàñøèðèëè è
ìîäåðíèçèðîâàëè ýëåêòðîîáîðóäîâàíèå àâòîìîáèëÿ, îñîáåííî â ÷àñòè èñïîëüçîâàíèÿ íîâåéøèõ ýëåêòðîííûõ ñðåäñòâ äëÿ ïîâûøåíèÿ
êîìôîðòàáåëüíîñòè àâòîòðàíñïîðòà.
Íà ñîâðåìåííûõ àâòîìîáèëÿõ ýëåêòðîííûå óñòðîéñòâà óïðàâëÿþò ñèñòåìîé çàæèãàíèÿ, âïðûñêèâàíèåì òîïëèâà, îñóùåñòâëÿþò
êîíòðîëü çà ðàáîòîñïîñîáíîñòüþ óçëîâ è àãðåãàòîâ, ïðåäîñòàâëÿÿ
âîäèòåëþ èíôîðìàöèþ î ñîñòîÿíèè òðàíñïîðòíîãî ñðåäñòâà. Ñåé÷àñ
ïðàêòè÷åñêè ëþáàÿ ñèñòåìà ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ âêëþ÷àåò ýëåìåíòû ýëåêòðîíèêè. Ýòî âñåâîçìîæíûå ðåëå, ðåãóëÿòîðû, äàò÷èêè è
ò. ï. Ïðèìåíåíèå ýëåêòðîíèêè è ìèêðîïðîöåññîðíîé òåõíèêè ñïîñîáñòâîâàëî ðàçðàáîòêå ñèñòåì àâòîìàòè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ äâèãàòåëåì è òðàíñìèññèåé, áëîêèðîâêîé äâåðåé, ïîäúåìîì ñòåêîë, ïîâîðîòîì çåðêàë çàäíåãî îáçîðà è ìíîãîå äðóãîå.
Óâåëè÷åíèå
ýíåðãîïîòðåáèòåëåé
íà
àâòîìîáèëå
ïîòðåáîâàëî
óâåëè÷åíèÿ ìîùíîñòè ýëåêòðîãåíåðàòîðîâ áåç ñóùåñòâåííîãî èçìåíåíèÿ èõ ìàññû è ãàáàðèòíûõ ðàçìåðîâ, ÷òî ïîâëåêëî çà ñîáîé ñîçäàíèå êîìïàêòíûõ ãåíåðàòîðîâ.
Ãåíåðàòîðû ïåðåìåííîãî òîêà ñ áåñêîíòàêòíûìè ýëåêòðîííûìè
ðåãóëÿòîðàìè íàïðÿæåíèÿ ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ çàìåíèëè ãåíåðàòîðû ïîñòîÿííîãî òîêà ñ âèáðàöèîííûìè ðåãóëÿòîðàìè. Íàïðÿæåíèå ãåíåðàòîðîâ ïåðåìåííîãî òîêà ñòàáèëèçèðóåòñÿ ðåãóëÿòîðàìè
íàïðÿæåíèÿ, ïîñòðîåííûìè ïî íîâûì ñõåìàì, ñ ïðèìåíåíèåì øèðîòíî-èìïóëüñíîé ìîäóëÿöèè. Èñïîëüçóþòñÿ òàê íàçûâàåìûå íåîáñëóæèâàåìûå àêêóìóëÿòîðíûå áàòàðåè. Çíà÷èòåëüíî óëó÷øèëàñü èíôîðìàòèâíîñòü î ðàáîòå è ñîñòîÿíèè óçëîâ è àãðåãàòîâ àâòîìîáèëÿ,
÷åìó ñïîñîáñòâîâàëî ïîÿâëåíèå áîðòîâîé ñèñòåìû êîíòðîëÿ è ñèñòåìû âñòðîåííûõ äàò÷èêîâ.

Ñòàðòåðû ñî âñòðîåííûì ðåäóêòîðîì è âîçáóæäåíèåì îò ïîñòîÿííûõ ìàãíèòîâ ïîñòåïåííî âûòåñíÿþò ñòàðòåðû òðàäèöèîííîé
êîíñòðóêöèè.
Ñóùåñòâåííî èçìåíèëèñü ñâåòîîïòè÷åñêèå ïðèáîðû ñèñòåìû
îñâåùåíèÿ è ñèãíàëèçàöèè, çàíèìàþùèå îñîáîå ìåñòî â ýëåêòðîîáîðóäîâàíèè àâòîìîáèëÿ, òàê êàê ýòà ñèñòåìà îïðåäåëÿåò áåçîïàñíîñòü äîðîæíîãî äâèæåíèÿ. Øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ ôàðû, â êîòîðûõ
ôóíêöèè ðàññåèâàòåëÿ ïîëíîñòüþ èëè ÷àñòè÷íî âûïîëíÿåò îòðàæàòåëü, à òàêæå ñâåòîäèîäû â ñâåòîñèãíàëüíûõ ôîíàðÿõ. Ôàðû ñ ëàìïàìè ãàçîâîãî ñâå÷åíèÿ âûòåñíÿþò íèòåâûå.
Âíåäðåíèå ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ íà àâòîìîáèëÿõ ñâÿçàíî ñ ñîçäàíèåì ñïåöèàëüíîé ýëåìåíòíîé áàçû, òàê êàê èõ óñëîâèÿ ðàáîòû
âåñüìà ñïåöèôè÷íû. Ýòî øèðîêèé äèàïàçîí èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóð
(îò 50 äî 150 °Ñ), âèáðàöèè, àãðåññèâíîå âîçäåéñòâèå îêðóæàþùåé ñðåäû.
Óñëîæíåíèå ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ àâòîìîáèëåé èìååò è îòðèöàòåëüíóþ ñòîðîíó. Ýòî ñâÿçàíî ñ óâåëè÷åíèåì ÷èñëà îòêàçîâ.  ñîâðåìåííîì àâòîìîáèëå áîëåå 30 % îòêàçîâ ïðèõîäèòñÿ íà ýëåêòðîîáîðóäîâàíèå. Ïîýòîìó îñòðî ñòîèò ïðîáëåìà ðàçðàáîòêè ìåòîäîâ è
ñðåäñòâ äèàãíîñòèðîâàíèÿ íîâûõ ñèñòåì è óçëîâ àâòîìîáèëÿ.
Çàäà÷à äàííîé êíèãè — îçíàêîìèòü ó÷àùèõñÿ ñ óñòðîéñòâîì,
ïðàâèëàìè òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ è ðåìîíòîì ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ àâòîìîáèëåé êàê îòå÷åñòâåííîãî, òàê è çàðóáåæíîãî ïðîèçâîäñòâà. ßâëÿÿñü ó÷åáíèêîì ïî êóðñó «Ýëåêòðîîáîðóäîâàíèå àâòîìîáèëÿ», îíà áóäåò ïîëåçíà è ñïåöèàëèñòàì ïî ýêñïëóàòàöèè, òåõíè÷åñêîìó
îáñëóæèâàíèþ
è
ðåìîíòó
àâòîìîáèëåé,
à
òàêæå
àâòîëþáèòåëÿì.

4
Ââåäåíèå

ÐÀÇÄÅË I

Ãëàâà 1
ÎÁÙÈÅ ÑÂÅÄÅÍÈß Î ÑÈÑÒÅÌÅ ÝËÅÊÒÐÎÑÍÀÁÆÅÍÈß
ÀÂÒÎÌÎÁÈËß

Ñèñòåìà ýëåêòðîñíàáæåíèÿ ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ ïèòàíèÿ âñåõ
ýëåêòðîïîòðåáèòåëåé, âûïîëíÿþùèõ ôóíêöèè, íåîáõîäèìûå äëÿ
íîðìàëüíîé ðàáîòû àâòîìîáèëÿ. Ê èõ ÷èñëó îòíîñÿòñÿ âîñïëàìåíåíèå ðàáî÷åé ñìåñè â êàðáþðàòîðíûõ äâèãàòåëÿõ, ïóñê äâèãàòåëÿ,
îñâåùåíèå äîðîãè ïåðåä àâòîìîáèëåì è âíóòðè êóçîâà, ñèãíàëèçàöèÿ, ðàáîòà êîíòðîëüíî-èçìåðèòåëüíûõ ïðèáîðîâ è ðàçëè÷íîé äîïîëíèòåëüíîé àïïàðàòóðû. Êîëè÷åñòâî ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ íà àâòîìîáèëÿõ ïîñòîÿííî óâåëè÷èâàåòñÿ. Äëÿ ïèòàíèÿ ýëåêòðîïðèáîðîâ
íåîáõîäèìû èñòî÷íèêè ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè.
Âåñü êîìïëåêñ ýëåêòðè÷åñêèõ ïðèáîðîâ, âêëþ÷àÿ èñòî÷íèêè
òîêà, îáðàçóåò â ñîâîêóïíîñòè ñèñòåìó ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ àâòîìîáèëÿ.  ñîîòâåòñòâèè ñ íàçíà÷åíèåì âñå ýëåìåíòû ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâå ãðóïïû: èñòî÷íèêè ýëåêòðè÷åñêîãî
íàïðÿæåíèÿ è ïîòðåáèòåëè ýëåêòðîýíåðãèè.
Ê ïîòðåáèòåëÿì ýëåêòðîýíåðãèè îòíîñÿòñÿ ñèñòåìû:
çàæèãàíèÿ (â êàðáþðàòîðíûõ äâèãàòåëÿõ), ñëóæàùàÿ äëÿ âîñïëàìåíåíèÿ ðàáî÷åé ñìåñè â öèëèíäðàõ äâèãàòåëÿ;
ïóñêà äâèãàòåëÿ, îáåñïå÷èâàþùàÿ ïðîâîðà÷èâàíèå êîëåí÷àòîãî âàëà è ïåðåìåùåíèå ïîðøíåé äëÿ ïîäà÷è ãîðþ÷åé ñìåñè â
öèëèíäðû è åå ñæàòèÿ äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ïåðâûõ ðàáî÷èõ õîäîâ ïîðøíåé;
îñâåùåíèÿ è ñèãíàëèçàöèè, ñëóæàùèå äëÿ îñâåùåíèÿ äîðîãè
è îáîçíà÷åíèÿ ãàáàðèòíûõ ðàçìåðîâ àâòîìîáèëÿ ïðè äâèæåíèè â òåìíîå âðåìÿ ñóòîê, ñèãíàëèçàöèè äðóãèì ó÷àñòíèêàì
äâèæåíèÿ, à òàêæå ðàáîòû êîíòðîëüíî-èçìåðèòåëüíûõ ïðèáîðîâ è äîïîëíèòåëüíîé àïïàðàòóðû.
Âñå áîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷àþò íà àâòîìîáèëÿõ ðàçëè÷íûå ýëåêòðîííûå ïðèáîðû, èñïîëüçóåìûå êàê â ñèñòåìå ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ, òàê è â êà÷åñòâå ñàìîñòîÿòåëüíûõ ñèñòåì, óïðàâëÿþùèõ îòäåëüíûìè ìåõàíèçìàìè àâòîìîáèëÿ (ðåãóëèðîâàíèå ïîäà÷è
òîïëèâà ïðè âïðûñêèâàíèè, àíòèáëîêèðîâî÷íûå ñèñòåìû â òîðìîçíîé ñèñòåìå è äð.).

Ýëåêòðîîáîðóäîâàíèå àâòîìîáèëÿ âêëþ÷àåò â ñåáÿ ðÿä ñèñòåì,
îáåñïå÷èâàþùèõ âûñîêîýôôåêòèâíóþ ðàáîòîñïîñîáíîñòü äâèãàòåëÿ
è áåçîïàñíîñòü ýêñïëóàòàöèè àâòîìîáèëÿ, îñóùåñòâëÿþùèõ êîíòðîëü ñîñòîÿíèÿ è ïîääåðæàíèå îïòèìàëüíîãî ðåæèìà ðàáîòû ðàçëè÷íûõ óçëîâ è ñèñòåì òðàíñïîðòíîãî ñðåäñòâà, à òàêæå ïîâûøàþùèõ
êîìôîðòàáåëüíîñòü è óäîáñòâî óïðàâëåíèÿ àâòîìîáèëåì. Â ñèñòåìó
ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ àâòîìîáèëÿ âõîäÿò èñòî÷íèêè è ïîòðåáèòåëè
ýëåêòðîýíåðãèè, êîììóòàöèîííàÿ àïïàðàòóðà, êîíòðîëüíî-èçìåðèòåëüíûå ïðèáîðû, ñèãíàëüíûå óñòðîéñòâà è ýëåêòðîïðîâîäêà.
Ñèñòåìû ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ àâòîìîáèëåé ñîâðåìåííûõ ìîäåëåé îñíàùåíû áîëüøèì ÷èñëîì çàùèòíûõ (áëîê ðåëå è ïðåäîõðàíèòåëè) è êîíòðîëüíî-ñèãíàëüíûõ (òàõîìåòð, âîëüòìåòð, ýêîíîìåòð,
ëàìïû ñ öâåòíûìè ñâåòîôèëüòðàìè) ïðèáîðîâ, à òàêæå óñòðîéñòâàìè, îáåñïå÷èâàþùèìè óäîáñòâî â ýêñïëóàòàöèè àâòîìîáèëÿ (ñòåêëîî÷èñòèòåëü è îáîãðåâàòåëü ñòåêëà îêíà çàäíåé äâåðè, ïðîòèâîòóìàííûå ôàðû è çàäíèå ôîíàðè è äð.).
Ýëåêòðîñíàáæåíèå îñóùåñòâëÿåòñÿ îò àêêóìóëÿòîðíîé áàòàðåè è
ãåíåðàòîðà ïåðåìåííîãî òîêà, îáîðóäîâàííîãî âñòðîåííûì âûïðÿìèòåëåì è èíòåãðàëüíûì ðåãóëÿòîðîì íàïðÿæåíèÿ.
Êàê ïðàâèëî, äëÿ ïèòàíèÿ ïðèáîðîâ àâòîìîáèëüíîãî ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ èñïîëüçóåòñÿ ýëåêòðè÷åñêèé òîê ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ 12 èëè 24 Â.
 àâòîìîáèëå èñïîëüçóåòñÿ ïàðàëëåëüíîå ïîäêëþ÷åíèå ýëåêòðîïðèáîðîâ.
Òàê êàê îñíîâíûå ýëåìåíòû àâòîìîáèëÿ èçãîòîâëåíû èç ìåòàëëà, ÿâëÿþùåãîñÿ õîðîøèì ýëåêòðîïðîâîäíèêîì, íà àâòîìîáèëÿõ,
êàê ïðàâèëî, ïðèìåíÿåòñÿ îäíîïðîâîäíàÿ ñõåìà ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ. Âòîðûì ïðîâîäîì â ýòîì ñëó÷àå ÿâëÿþòñÿ ìåòàëëè÷åñêèå äåòàëè àâòîìîáèëÿ, ò. å. êîðïóñ èëè òàê íàçûâàåìàÿ «ìàññà».
Äëÿ îïèñàíèÿ ðàáîòû ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ èñïîëüçóåòñÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà (ðèñ. 1.1, à), êîòîðàÿ äàåò ïîëíîå
ïðåäñòàâëåíèå î âçàèìîäåéñòâèè âñåõ åå ýëåìåíòîâ è îáëåã÷àåò ïîèñê íåèñïðàâíîñòåé. Ãëàâíûå ïèòàþùèå öåïè â ïðèíöèïèàëüíîé
ýëåêòðîñõåìå ðàñïîëàãàþòñÿ ãîðèçîíòàëüíî, à ïîòðåáèòåëè ýëåêòðîýíåðãèè — ìåæäó íèìè è «ìàññîé» àâòîìîáèëÿ.
Ñõåìà ñîåäèíåíèé (ðèñ. 1.1, á) ïîêàçûâàåò äåéñòâèòåëüíîå ðàñïîëîæåíèå ýëåìåíòîâ ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ íà àâòîìîáèëå è ôàêòè÷åñêîå ïîäêëþ÷åíèå èõ â áîðòîâóþ ñåòü àâòîìîáèëÿ ñ óêàçàíèåì
âûõîäà èç ïó÷êà êàæäîãî ïðîâîäà, ðàñïîëîæåíèÿ ïåðåõîäíûõ êîëîäîê, ýëåìåíòîâ çàùèòû öåïè è ò. ä.
Êàê ïðàâèëî, ê «ìàññå» àâòîìîáèëÿ ïîäñîåäèíåíû îòðèöàòåëüíûå âûâîäû ýëåêòðîöåïè.

6
Ðàçäåë I

Èñòî÷íèêàìè ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè íà àâòîìîáèëå ÿâëÿþòñÿ
ãåíåðàòîð è àêêóìóëÿòîðíàÿ áàòàðåÿ, êîòîðûå âêëþ÷àþòñÿ ïàðàëëåëüíî äðóã äðóãó.
Ïðè ðàáîòàþùåì äâèãàòåëå ãåíåðàòîð ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì èñòî÷íèêîì ýëåêòðîýíåðãèè è îáåñïå÷èâàåò ýëåêòðîñíàáæåíèå ïîòðåáèòåëåé è çàðÿäêó àêêóìóëÿòîðíîé áàòàðåè. Ïðè íåðàáîòàþùåì
äâèãàòåëå ôóíêöèÿ èñòî÷íèêà ýëåêòðîýíåðãèè ïåðåõîäèò ê àêêóìóëÿòîðíîé áàòàðåå, êîòîðàÿ òàêæå äîëæíà îáåñïå÷èâàòü íàäåæíûé
ïóñê äâèãàòåëÿ.
Àâòîìîáèëüíûå ãåíåðàòîðû ðàáîòàþò â ðåæèìàõ ïåðåìåííûõ
÷àñòîò âðàùåíèÿ è íàãðóçîê, èçìåíÿþùèõñÿ â øèðîêèõ ïðåäåëàõ.
Äëÿ àâòîìàòè÷åñêîãî ïîääåðæàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî íàïðÿæåíèÿ íà
çàäàííîì óðîâíå èñïîëüçóåòñÿ ðåãóëÿòîð íàïðÿæåíèÿ.
Äëÿ ïðèâåäåííîé íà ðèñ. 1.1, à ïðèíöèïèàëüíîé ýëåêòðè÷åñêîé
ñõåìû ñïðàâåäëèâû ñëåäóþùèå óðàâíåíèÿ ïðè ðàçëè÷íûõ ñîîòíîøåíèÿõ íàïðÿæåíèé ãåíåðàòîðà è àêêóìóëÿòîðíîé áàòàðåè:

Iã Iá.ç Ií ïðè Uã > Eá,
Iã Ií ïðè Uã Eá,

Iã Iá.ð Ií ïðè Uã < Eá,
Iá.ð Ií ïðè Uã 0,

ãäå Iã — òîê ãåíåðàòîðà; Iá.ç — òîê, ïîòðåáëÿåìûé àêêóìóëÿòîðíîé
áàòàðååé ïðè çàðÿäêå; Ií — òîê, ïîòðåáëÿåìûé íàãðóçêîé; Uã — íàïðÿæåíèå ãåíåðàòîðà; Åá — ÝÄÑ àêêóìóëÿòîðíîé áàòàðåè; Iá.ð —
òîê, îòäàâàåìûé àêêóìóëÿòîðíîé áàòàðååé ïðè ðàçðÿäêå.

Ãëàâà 1. Îáùèå ñâåäåíèÿ î ñèñòåìå ýëåêòðîñíàáæåíèÿ àâòîìîáèëÿ
7

Ðèñ. 1.1. Ñèñòåìà ýëåêòðîñíàáæåíèÿ àâòîìîáèëÿ: à — ýëåêòðè÷åñêàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà; á — ñõåìà ñîåäèíåíèé; 1 — ñòàðòåð; 2 — àêêóìóëÿòîðíàÿ áàòàðåÿ;
3 — àìïåðìåòð; 4 — ãåíåðàòîð; 5 — ðåãóëÿòîð; 6 — ñâå÷è çàæèãàíèÿ; 7 — ðàñïðåäåëèòåëü; 8 — ïðåðûâàòåëü; 9 — êàòóøêà çàæèãàíèÿ; 10 — êîíòðîëüíî-èçìåðèòåëüíûå ïðèáîðû; 11 — ãîëîâíûå ôàðû; 12 — ïåðåêëþ÷àòåëü ñâåòà ôàð; 13 — öåíòðàëüíûé ïåðåêëþ÷àòåëü ñâåòà ãîëîâíûõ ôàð; 14 — ïðèáîðû îñâåùåíèÿ è ñâåòîâîé ñèãíàëèçàöèè

Ãëàâà 2
ÀÊÊÓÌÓËßÒÎÐÍÛÅ ÁÀÒÀÐÅÈ

2.1. Óñòðîéñòâî è ðàáîòà àêêóìóëÿòîðíûõ áàòàðåé

Èñòî÷íèêîì ýëåêòðîýíåðãèè íà àâòîìîáèëå ïðè íåðàáîòàþùåì
èëè ðàáîòàþùåì ñ ìàëîé ÷àñòîòîé âðàùåíèÿ êîëåí÷àòîãî âàëà äâèãàòåëå ÿâëÿåòñÿ àêêóìóëÿòîðíàÿ áàòàðåÿ. Øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå
ïîëó÷èëè ñâèíöîâûå àêêóìóëÿòîðíûå áàòàðåè, ñîñòîÿùèå èç íåñêîëüêèõ ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ àêêóìóëÿòîðîâ. Ïðèìåíåíèå
êèñëîòíûõ àêêóìóëÿòîðîâ îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî îíè îáëàäàþò íåáîëüøèì âíóòðåííèì ñîïðîòèâëåíèåì è ñïîñîáíû â òå÷åíèå êîðîòêîãî ïðîìåæóòêà âðåìåíè (íåñêîëüêî ñåêóíä) îòäàâàòü òîê ñèëîé â íåñêîëüêî ñîòåí àìïåð, ÷òî íåîáõîäèìî äëÿ ïèòàíèÿ ñòàðòåðà ïðè ïóñêå äâèãàòåëÿ.
Àêêóìóëÿòîð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñîñóä, çàïîëíåííûé ýëåêòðîëèòîì, â êîòîðûé îïóùåíû ñâèíöîâûå ýëåêòðîäû. Ýëåêòðîëèòîì
ÿâëÿåòñÿ ðàñòâîð ñåðíîé êèñëîòû è äèñòèëëèðîâàííîé âîäû. Ýëåêòðîäû âûïîëíåíû â âèäå ïëàñòèí, îäíà èç êîòîðûõ èçãîòîâëåíà èç
ãóá÷àòîãî ñâèíöà Ðb, âòîðàÿ — èç äèîêñèäà ñâèíöà ÐbÎ2.  ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåêòðîëèòà ñ ýëåêòðîäàìè íà íèõ âîçíèêàåò
ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ.
Ïðè ïîäêëþ÷åíèè ïîòðåáèòåëÿ â àêêóìóëÿòîðå âîçíèêàåò ðàçðÿäíûé òîê. Ïðè ýòîì èîíû ñåðíî-êèñëîòíîãî îñòàòêà SO4 ñîåäèíÿþòñÿ ñî ñâèíöîì ýëåêòðîäîâ è îáðàçóþò íà íèõ ñåðíîêèñëûé ñâèíåö PbSO4, à èîíû âîäîðîäà — ñ êèñëîðîäîì, âûäåëÿÿñü íà ïîëîæèòåëüíîé ïëàñòèíå â âèäå âîäû.  ðåçóëüòàòå ýëåêòðîäû ïîêðûâàþòñÿ
ñåðíî-êèñëûì ñâèíöîì, à ñåðíàÿ êèñëîòà ðàçáàâëÿåòñÿ îáðàçóþùåéñÿ âîäîé, ò. å. ïðè ðàçðÿäêå àêêóìóëÿòîðà ïëîòíîñòü ýëåêòðîëèòà
óìåíüøàåòñÿ. Ïîýòîìó ïî ïëîòíîñòè ýëåêòðîëèòà ìîæíî îïðåäåëèòü
ñòåïåíü ðàçðÿæåííîñòè àêêóìóëÿòîðíîé áàòàðåè.
Ïðè ïðîõîæäåíèè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ÷åðåç àêêóìóëÿòîðíóþ
áàòàðåþ ïðîòåêàþò îáðàòíûå ýëåêòðîõèìè÷åñêèå ïðîöåññû. Èîíû
âîäîðîäà, îáðàçóþùèåñÿ â ðåçóëüòàòå ðàñïàäà âîäû, âçàèìîäåéñòâóþò ñ ñåðíî-êèñëûì ñâèíöîì ýëåêòðîäîâ. Âîäîðîä, ñîåäèíÿÿñü ñ ñåðíèñòûì îñàäêîì, îáðàçóåò ñåðíóþ êèñëîòó, à íà ýëåêòðîäàõ âîññòàíàâëèâàåòñÿ ãóá÷àòûé ñâèíåö. Âûäåëÿþùèéñÿ èç âîäû êèñëîðîä,
ñîåäèíÿåòñÿ ñî ñâèíöîì ïîëîæèòåëüíîé ïëàñòèíû, îáðàçóÿ ïåðåêèñü ñâèíöà, ñîäåðæàíèå âîäû â ýëåêòðîëèòå óìåíüøàåòñÿ, à ñîäåð
8
Ðàçäåë I

æàíèå êèñëîòû óâåëè÷èâàåòñÿ, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ïëîòíîñòü ýëåêòðîëèòà ïîâûøàåòñÿ.
Êîãäà ïðåêðàùàåòñÿ âîññòàíîâëåíèå ñâèíöà íà ýëåêòðîäàõ, ïðîöåññ çàðÿäêè àêêóìóëÿòîðà çàêàí÷èâàåòñÿ. Ïðè äàëüíåéøåì ïðîõîæäåíèè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà íà÷èíàåòñÿ ïðîöåññ ýëåêòðîëèçà
(ðàñïàäà) âîäû, àêêóìóëÿòîð «çàêèïàåò», îáðàçóåòñÿ âçðûâîîïàñíàÿ
ñìåñü ãàçîîáðàçíîãî âîäîðîäà ñ êèñëîðîäîì.
Çíà÷åíèÿ ïëîòíîñòè ýëåêòðîëèòà äëÿ ðàçëè÷íûõ êëèìàòè÷åñêèõ
çîí ïðè ðàçíîé ñòåïåíè ðàçðÿæåííîñòè àêêóìóëÿòîðíîé áàòàðåè
ïðèâåäåíû íà ñòðàíèöå 15. Ñ óìåíüøåíèåì ïëîòíîñòè ýëåêòðîëèòà
ïîâûøàåòñÿ òåìïåðàòóðà åãî çàìåðçàíèÿ. Ïîýòîìó ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ îêðóæàþùåãî âîçäóõà ïëîòíîñòü ýëåêòðîëèòà ïîëíîñòüþ
çàðÿæåííîãî àêêóìóëÿòîðà äîëæíà áûòü áîëüøå. Ýòî ïðåäîòâðàùàåò
çàìåðçàíèå ýëåêòðîëèòà â ÷àñòè÷íî ðàçðÿæåííîì àêêóìóëÿòîðå.
Íàïðÿæåíèå íà ýëåêòðîäàõ êèñëîòíîãî àêêóìóëÿòîðà âîçðàñòàåò
ñ óâåëè÷åíèåì ïëîòíîñòè ýëåêòðîëèòà è ìåíÿåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò
ñòåïåíè çàðÿæåííîñòè àêêóìóëÿòîðà îò 2 äî 2,15 Â. Íàïðÿæåíèå íà
ýëåêòðîäàõ ïðè çàðÿäêå àêêóìóëÿòîðà âûøå, à ïðè ðàçðÿäêå íèæå
ýëåêòðîäâèæóùåé ñèëû (ÝÄÑ) íà âåëè÷èíó ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ íà
âíóòðåííåì ñîïðîòèâëåíèè àêêóìóëÿòîðà. Ýòî ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ
ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíî ñèëå çàðÿäíîãî èëè ðàçðÿäíîãî òîêà. Äëÿ
çàðÿäêè àêêóìóëÿòîðà íàïðÿæåíèå íà êëåììàõ çàðÿæàþùåãî èñòî÷íèêà òîêà äîëæíî áûòü âûøå ÝÄÑ àêêóìóëÿòîðà. ×åì áîëüøå ðàçíèöà ìåæäó ýòèìè âåëè÷èíàìè, òåì áîëüøå ñèëà çàðÿäíîãî òîêà.
Ïðè ïîñòîÿííîì íàïðÿæåíèè èñòî÷íèêà òîêà ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ
ñòåïåíè çàðÿæåííîñòè àêêóìóëÿòîðà ïîâûøàåòñÿ åãî ÝÄÑ è, ñëåäîâàòåëüíî, óìåíüøàåòñÿ ñèëà çàðÿäíîãî òîêà. Òàêèì îáðàçîì, åñëè
íàïðÿæåíèå íà êëåììàõ èñòî÷íèêà òîêà áóäåò ðàâíî ÝÄÑ ïîëíîñòüþ çàðÿæåííîãî àêêóìóëÿòîðà ïëþñ ÝÄÑ ïîëÿðèçàöèè, òî çàðÿäíûé òîê ïðåêðàòèòñÿ, êàê òîëüêî àêêóìóëÿòîð ïîëíîñòüþ çàðÿäèòñÿ.
Ñðåäíåå çíà÷åíèå íàïðÿæåíèÿ àêêóìóëÿòîðà — 2 Â. Ïîýòîìó
äëÿ òîãî, ÷òîáû íàïðÿæåíèå àêêóìóëÿòîðíîé áàòàðåè ñîîòâåòñòâîâàëî íàïðÿæåíèþ â öåïÿõ ýëåêòðîîáîðóäîâàíèÿ àâòîìîáèëÿ (12 Â),
íåîáõîäèìî ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíèòü øåñòü àêêóìóëÿòîðîâ.
Íà àâòîìîáèëÿõ ñ äèçåëÿìè äëÿ óâåëè÷åíèÿ ìîùíîñòè ñòàðòåðà
èñïîëüçóåòñÿ íàïðÿæåíèå 24 Â.  ýòîì ñëó÷àå óñòàíàâëèâàþò àêêóìóëÿòîðíóþ áàòàðåþ, ñîñòîÿùóþ èç äâåíàäöàòè ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ àêêóìóëÿòîðîâ, èëè äâå ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûå
àêêóìóëÿòîðíûå áàòàðåè íàïðÿæåíèåì 12 Â êàæäàÿ.
Âàæíûì ïàðàìåòðîì àêêóìóëÿòîðà ÿâëÿåòñÿ åãî åìêîñòü, ò. å.
êîëè÷åñòâî ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè, êîòîðóþ ñïîñîáåí îòäàòü àêêóìóëÿòîð. Åìêîñòü — ýòî ïðîèçâåäåíèå ñèëû ðàçðÿäíîãî òîêà íà ïðî
Ãëàâà 2. Àêêóìóëÿòîðíûå áàòàðåè
9

äîëæèòåëüíîñòü ðàçðÿäêè (äîñòèæåíèå ïîëíîñòüþ çàðÿæåííîãî àêêóìóëÿòîðà ïðåäåëüíî äîïóñòèìîãî ðàçðÿæåííîãî ñîñòîÿíèÿ), èçìåðÿåòñÿ â àìïåð-÷àñàõ (À÷). Åìêîñòü àêêóìóëÿòîðà çàâèñèò â ïåðâóþ
î÷åðåäü îò ïëîùàäè ýëåêòðîäîâ. Ïîýòîìó äëÿ ïîâûøåíèÿ åìêîñòè
àêêóìóëÿòîðà íåîáõîäèìî óâåëè÷èâàòü ïëîùàäü ïëàñòèí è îáåñïå÷èâàòü ó÷àñòèå â ðåàêöèè âñåé ìàññû ýëåêòðîäîâ, à íå òîëüêî èõ ïîâåðõíîñòè. Ñ ýòîé öåëüþ äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ýëåêòðîäîâ èñïîëüçóþò
ïîðèñòûé ìàòåðèàë. Óâåëè÷åíèå ïëîùàäè ïëàñòèí äîñòèãàåòñÿ ïàðàëëåëüíûì âêëþ÷åíèåì íåñêîëüêèõ ïëàñòèí.
Åìêîñòü àêêóìóëÿòîðà íå ÿâëÿåòñÿ ïîñòîÿííîé âåëè÷èíîé, îíà
çàâèñèò îò ñèëû ðàçðÿäíîãî òîêà è òåìïåðàòóðû ýëåêòðîëèòà. Ïðè
óâåëè÷åíèè ðàçðÿäíîãî òîêà è ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû ýëåêòðîëèòà
åìêîñòü
àêêóìóëÿòîðà
óìåíüøàåòñÿ,
÷òî
îáúÿñíÿåòñÿ
íåïîëíûì
ïðîòåêàíèåì õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ðàçðÿäêè â ýòèõ óñëîâèÿõ, âñëåäñòâèå ñîêðàùåíèÿ âðåìåíè ðàçðÿäêè è óâåëè÷åíèÿ âÿçêîñòè ýëåêòðîëèòà ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ.
Óñòðîéñòâî àêêóìóëÿòîðíîé áàòàðåè ïîêàçàíî íà ðèñ. 2.1.
Àêêóìóëÿòîðíàÿ áàòàðåÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìîíîáëîê, âûïîëíåííûé èç êèñëîòîñòîéêîé ïëàñòìàññû, êîòîðûé ðàçäåëåí ïåðåãîðîäêàìè íà îòäåëüíûå ñåêöèè, ÷èñëî êîòîðûõ ðàâíî ÷èñëó àêêóìóëÿòîðîâ â àêêóìóëÿòîðíîé áàòàðåå. Êàæäàÿ ñåêöèÿ ñâåðõó çàêðûâà
10
Ðàçäåë I

Ðèñ. 2.1. Ñâèíöîâàÿ àêêóìóëÿòîðíàÿ áàòàðåÿ: 1 — îïîðíàÿ ïðèçìà ìîíîáëîêà;
2 — ìîíîáëîê; 3, 11 — ïîëóáëîêè îòðèöàòåëüíûõ ýëåêòðîäîâ; 4 — áàðåòêà; 5 —
êðûøêà; 6 — ïðîáêà; 7 — ìåæýëåìåíòíàÿ ïåðåìû÷êà; 8 — êèñëîòîñòîéêèé ùèòîê; 9 — ïîëþñíûé íàêîíå÷íèê; 10 — ïîëþñíûé âûâîä ñåïàðàòîðà; 12 — ïîëóáëîê îòðèöàòåëüíûõ ýëåêòðîäîâ; 13 — ðåøåòêà ìîíîáëîêà; 14 — îòâåðñòèå äëÿ
çàëèâêè ýëåêòðîëèòà; 15 — îòâåðñòèå äëÿ ñîîáùåíèÿ ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé