Автомобільна електрика. пара: акумулятор — генератор

Сьогодні хотілося б поговорити про  два головних джерела струму в автомобілі — акумулятор і генератор. Багато людей про них чули, проте багато людей не знають особливості і умови роботи останніх. У багатьох з нас автомобілі радянського виробництва і, мабуть, багато з нас зіштовхувалося із проблемою відмови пуску двигуна із за низького рівня заряду батареї (акумуляторної, звісно), особливо взимку.  То давайте трошки ознайомимося із цими електричними приладами.

У кожного з нас в автомобілі є акумуляторна батарея (надалі буду казати або акумулятор, або батарея щоб кнопки на клавіатурі менше зношувалися). І багато з нас знає, що коли двигун не працює, то всі прилади працюють від акумулятора. Сперечатися з цим ніхто не буде. Акумуляторна батарея представляє собою пластиковий (раніше був дерев*яний) ящик, у якому набрані, зазвичай, шість акумуляторів. Вони всі між собою з*днані послідовно, ми ж з вами тікі бачимо два виводи — плюс та мінус. Є акумулятори, які вимагають обслуговування — зверху відкручується кришечка, треба контролювали рівень та щільність електроліту,  а є вже такі, де водіям полегшили та спростили ці процедури — закритий акумулятор, там рівень вже буде постійним згідно заводу.

Повернемося у більш старі часи. Коли є автомобіль, в нього є фари, світло в салоні, є двигун. Як багато з нас бачили в старих фільмах, водій заводив двигун вручну. Вручну провертав колінчатий вал за допомогою важеля, який в народі так і називали «стартер».  Двигун, отримавши від сили водія обертання підхопився, завівся і надалі працює сам. Працює і генератор, який виробляє струм. Все добре, автомобіль працює :) Коли водій вимикає двигун автомобіля, генератор зупиняється, все світло гасне, а якщо потрібно знов завести двигун, водію потрібно знову вийти на вулицю і вручну обертати двигун.

Звісно, це робить великий дискомфорт для водія. Тому слід було розробити такі пристрої, які могли би самі провернути двигун, задати йому той початковий оберт, щоб він сам схопився і почав працювати від власної енергії (згоряння палива). Як це зробити? Як його прокрутити? Відповідь знайшли за допомогою електричної енергії. До нашого паливного двигуна можна під*єднати електричний двигун. Коли нам потрібно завести ДВЗ, то ми подаємо струм на електричний двигун, він починає обертатися і обертати за собою бензиновий (чи дизельний, без різниці, тому надалі не буду на це звертати увагу) двигун. Обертання пішло, наш ДВЗ завівся, електричний двигун вимкнули і все добре. Все працює, силу водія тепер заміняє електричний двигун.  Цей електричний двигун називається стартером. Ми про нього нижче ще поговоримо, але повернемося ближче до теми. Отже, в нас є електричний двигун, його поставили з потрібною потужністю, щоб останньої вистачило на прокрутку ДВЗ до потрібної швидкості, але у нас нічим давати струм стартеру. Звісно можна на кожному стовбі вішати розетку, протягнути кабель, увімкнути виделку, стартер від розетки отримає живлення, розкруте наш ДВЗ, вимкнули дріт з розетки і поїхали. Уявили картину :) смішно :) Вірно. Тому треба мати власну «розетку» в автомобілі. Звісно що електростанцію за собою возити трохи незручно, тому інженерам довелося шукати інші методи та засоби.

Було обрано наступне: на автомобілі мати власне джерело електричної енергії, яке може її віддавати незалежно від роботи усіх інших систем машини в цілому. Тобто не важно, працює бензиновий двигун чи ні, надуті колеса чи ні, таке джерело, яке здатне було би нам дати потрібну кількість енергії коли нам потрібно. Звісно що безкоштовний сир буває тільки у мишоловці. Тому щоб там був цей запас енергії, останню потрібно туди «закачувати». Ось це і є наш акумулятор. Це таке хімічне джерело енергії, яке здатне отримувати та накоплювати у певних мірах та обсягах електричну енергію (шляхом перетворення у хімічну, але це вже ми глибоко залазимо) а при потребі її віддати. Я не буду розповідати що таке ККД акумулятора, що звісно він зі втратами нам менше поверне, але це нам не потрібно.  Нам головне розуміти, що ось він, є акумулятор, його можна зарядити електричною енергією, а коли нам треба, її звідти брати і віддавати на стартер. Стартер нам прокруте ДВЗ і ми досягли мети — водій завів двигун без особливих фізичних навантажень не виходячи з автомобіля. А в якості бонусу ми ж можемо цю електричну енергію, яку накопичили в батареї брати і на власні потреби. Не тільки ж в нас стартер є. В нас є лампочки в салоні, наразі магнітоли тощо.  І завдяки акумулятору ми стали більш незалежні від ДВЗ. Нам не обов*язково його заводити, щоб в салоні або кузові вантажного автомобіля увімкнути світло. В нас є джерело струму, воно нам готове його давати (в певних звісно обсягах).

Які ж вимоги ми можемо пред*явити до акумулятору. По перше він не повинен бути великим за габаритними розмірами, він не повинен займати багато місця, АЛЕ, при цьому, він повинен мати достатню ємність. Кількості електричної енергії, яку ми хочемо зберігати в акумуляторі, повинно вистачати з урахувань розумних меж на всі наші потреби, а саме: цієї енергії в акумуляторі повинно вистачати на багаторазову спробу запуску двигуна. Не так що у нас є одна спроба завести двигун, і якщо він не завівся, акумулятор всю енергію віддав, розрядився, і ми попали. Ні, накоплюваної енергії повинно вистачити на те, щоб у мене був запас шансів пуску двигуна у межах, яких можливо усунути несправність двигуна і повторного його намагатися привести в почуття. Також, всупереч віддачам струму на стартер, ми згідно встановлених норм та правил повинні сигналізувати автомобіль. Якщо у мене бензиновий двигун зупинився з якоїсь причини, акумулятор здатен дати стільки енергії, щоб у мене, зновж таки, в розумних межах часу дорожніх ремонтів, вистачило на горіння ламп габаритів та аварійної сигналізації, і за умови, що цього запасу вистачить до кінця ремонту, і цей запас зможе зрушити з місця стартер с ДВЗ.

Звісно, є пряма залежність розміру акумулятору від його ємності, тому інженерами в залежності від марки автомобіля було обрано та встановлено акумулятори певних розмірів та відповідно певної ємності.

А вот тепер представимо собі, що ми зупинилися на трасі. Нехай двигун вимагає невеликого ремонту. Ми ввімкнули лампи аварійної сигналізації,  ремонтувалися протягом, ну нехай години. За цю годину шість ламп постійно підключалися до акумулятору, розряджали його сигналізуючи іншим водіям, що ми зламані. Протягом години акумулятор розряджався, віддавав свою енергію на ці лампи. А тепер ми сіли і заводимо ДВЗ. І тепер акумулятор починає ще віддавати струм стартеру. Бензиновий двигун провернути доволі такі важкувато, тому щоб вистачило сили, стартер є собою достатньо потужний (в автомобільних межах) двигун. І під час запуску двигуна він забирає дуже велику кількість енергії у акумулятора. Ми виявилися майстри хороші і двигун завівся. Але щось ми забули. А забули ми про те, що акумулятор накоплює струм, який ми даємо йому, а потім віддає. Наразі він протягом години ВІДДАВАВ струм, потім на стартер ВІДДАВАВ струм, а тепер же треба ЙОМУ давати струм. Щоб він накоплював його.

Звісно, можна кожни два — три дні знімати акумулятор з автомобіля, підключати його до розетки, заряджати та знов ставити в автомобіль. Але це ж не зручно. Значить нам треба мати власні засоби на автомобілі, які могли би нам заряджати батарею. Саме тому в автомобілі стоїть електричний генератор і  обертається він від бензинового двигуна. Тобто коли ми завели бензиновий двигун, почало за разом з ним обертатися нове джерело струму. Ми більше не повинні задумуватися про кількість електрики в автомобілі, адже у нас працює потужний бензиновий двигун, серце автомобіля, це серце повинно забезпечувати нам надійне світло фар, світло салону, електричні системи автомобіля тощо. Саме тому інженерами були вибрані генератори таких потужностей, які могли б постачати нам енергію на підзарядку акумулятору та живлення інших електричних споживачів автомобіля. Спочатку ми забрали у акумулятора енергію на пуск ДВЗ, тепер ми її повертаємо назад акумулятору — ми підготовлюємо його до наступного пуску двигуна, накоплюємо в ньому енергію. І за все це відповідає генератор автомобіля.

Отже, ми з вами більш менш ознайомилися з цими вищесказаними приладами і більш менш розуміємо, навіщо вони потрібні в автомобілі. Звісно вище я вказував більш менш ідеальні випадки. В житті ж буває що акумулятори вже старі та слабкі, вони вже не здатні накоплювати багато енергії і водій більше не може завести двигун, не вистачає енергії. А з ростом попиту на комфорт в автомобілях все більше і більше електроніки, тому при робочому ДВЗ бувають випадки, коли генератор автомобіля не здатен заряджати акумулятор — в нього не вистачає енергії. Батарея продовжує розряджатися, ми не змогли її в повні мірі підготувати до наступного запуску. Тому наступний запуск важче відбувся, а ще наступний може зійти на ні. Влітку акумулятор є доволі непримхливий прилад, а взимку він противний пристрій який ні розряджатися, ні особливо заряджатися не хоче. Саме тому в експлуатації автомобілів і незнання цих систем водії стикаються із самим неприємним: автомобіль не завівся як завжди саме коли він потрібен. У акумулятора не вистачило потужності.

Повернемося до акумулятора. Як я вже казав, влітку це непримхливий пристрій. Коли на його клемах підвищується напруга від стороннього джерела (генератора автомобіля або зарядного пристрою) він активно починає заряджатися. Коли ми  підключаємо наш самий потужний споживач енергії — стартер — акумулятор з радістю та готовністю дає нам енергію. Та і двигун влітку не холодний, мастило не в*язке і не потрібно так багато потужності на його запуск, ніж взимку, коли все примерзло і заважає обертатися.

А вот взимку все не так. З — за низької температури хімічна реакція в акумуляторі проходить повільно, тому він не хоче нам давати енергію інтенсивно. Фари, лампи то горять, а вот стартер, який вимагає великого струму на себе, вже голодає… Тому до акумуляторів і стартерів висуваються вимоги як найбільш безвідмовної роботи в поганих умовах. Тобто акумулятор при низьких температурах все ще здатен дати якусь кількість енергії, а у стартера від цієї обмеженої кількості енергії повинно вистачити сили зрушити з місця змерзлий двигун. Коли двигун завівся, почав працювати генератор, почав виробляти струм і давати його на зарядку акумулятору. Проте уповільненість хімічної енергії дає про себе знати, акумулятор дуже нехотя заряджається, накоплює дуже повільно в собі струм. І якщо влітку нам вистачило 15 хвилин проїхатися до роботи і батарея заряджена, то взимку (ще за умови постійного ввімкнення пічки опалення, обігріву вікно, фар тощо) акумулятор не накопичує в собі стільки  енергії, щоб вистачило до наступного пуску.

При морозах перед пуском двигуну рекомендується акумулятор «прогріти». Увімкніть на хвилинку габаритні вогні. Лампи габаритів почнуть брати на себе електричну енергію, хімічна енергія в акумуляторі піде більш інтенсивна на вироблення струму цим лампам, і акумулятор трохи прогріється.  Зробіть все можливе, щоб двигун завівся з перших прокруток стартером, наприклад попідкачуйте бензин механічним насосом до карбюратору (якщо такі є). Зазвичай, читаючи багато статей, не рекомендується після пуску вмикати споживачі, наприклад обігріви скла та дзеркал тощо.  Але я вважаю що це маячня, тому що ми прогріваємо двигун на підвищених обертах і на них зазвичай енергії генератора завжди вистачає на все. Тому з прогрівом двигуна на підвищених обертах чому не прогріти б вікна та дзеркала….

А вот коли двигун прогрітий і працює на штатному холостому ході, потужності генератора може не вистачати. Багато людей вважають, що якщо на пульті не горить червона лампочка акумулятору то він заряджається. Це не так. Лампочка горить тільки тоді, коли генератор не дає в мережу струм. Проте на холостому ходу двигуна генератор струм може давати, але на усі споживачі цього струму може не вистачати, і лампа не горить. Проте та кількість, якої не вистачає, забирається від акумулятору — він іде в розрядку. Справа в тому, що генератор виробляє кількість струму в залежності від обертів. Чим більше частота обертів двигуна, тим більше обертів ротора генератора, і відповідно він більше дає енергії. При їзді на передачах оберти двигуна як правило високі і генератор в повній мірі живить усі споживачі та заряджає батарею. А ось на холостому ході двигуна оберти мінімальні, тому і виробляє генератор наш мінімальну кількість енергії. І якщо ви ввімкнули пічку, фари, обігрів, то цієї енергії не вистачає, акумулятор розряджається а ви про це можете і не знати. І порахуйте скільки ви стоїте в пробках, світлофорах, взагалом час на холостому ході -  і всей цей час батарея розряджається. Тому відключайте непотрібні споживачі — нагрілись вікна, вимкніть обігріви. Багато включає і фари і противотуманки, а зранку завестися не можуть… Відключайте, залиште щось одне.

Тому рекомендується по перше підвищити оберти холостого хода при підходах зими. Рекомендується перевірити, яку напругу дає ваш генератор. Взимку напругу бажано мати вищу, ніж влітку. Підключіть вольтметр до клем акумулятора та підніміть оберти двигуна до середини. Напруга повинна бути вище 13,8 В, бажано 14. Якщо вона виявиться меньшою, краще не поскупитися замінити регулятор напруги (тим паче інтегральні коштують в районі 30 грн, на авторинках можна придбати навіть з перемикачем «літо — зима»). Якщо ви вже завели автомобіль, дайте йому попрацювати якийсь час. Наприклад поїхали в магазин, залиште когось в автомобілі і нехай двигун працює. Вимкніть непотрібні споживачі, залиште тільки пічку та йдіть за покупками. Кількість бензину, яку двигун споживе працюючі ці 5 -15 хвилин без вас на холостому ході це пил в очі на відміну від того, що завтра зранку він не заведеться і ви більше нервів залишите на вулиці намаганням завести автомобіль. Якщо у вас була коротка поїздка зранку, наприклад на роботу чи на ринок, не було можливості лишити авто заведеним, залиште його заведеним по приїзду додому. Нехай авто ще пів години попрацює, відтопиться, прогріється акумулятор, візьме на себе заряд.

Звісно останні рекомендації для тих, у кого немає гаражу, приватного будинку, зарядного пристрою, можливості залишити авто без батареї (наприклад у дворах, щоб працювала сигналізація, бо пиздять).

Удачі :)

 

Добавить комментарий