версия для печати

Источники тока

Источники тока

Источниками тока на мотоциклах служат генератор и аккумуляторная батарея — они превращают, соответственно, механическую и химическую энергию в электрическую. Потребителями тока являются системы зажигания, освещения и сигнализации, а также устанавливаемые на многие мотоциклы электростартер, электровентилятор системы охлаждения двигателя и другие вспомогательные приборы.

Аккумуляторная батарея обеспечивает током потребители (в том числе пуск электростартером), когда двигатель мотоцикла не работает. При этом батарея разряжается; ее заряд происходит во время работы двигателя за счет тока, поступающего от генератора.

Состоит батарея из нескольких аккумуляторов, соединенных последовательно. Поскольку на абсолютном большинстве мотоциклов применяется электрооборудование, рассчитанное на напряжение 12 В (вместо устаревшего на 6 В), число аккумуляторов равно шести при напряжении каждого элемента около 2 В. Широко распространены свинцово-кислотные аккумуляторы, у которых пластины в виде свинцовых решеток, заполненных активной массой, расположены в корпусе (банке), залитом сернокислотным электролитом. Пластины отделены друг от друга сепаратором из химически инертного материала, позволяющего электролиту и электрическому току проникать сквозь него.

Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея

1 — положительный токоотвод (пластина из свинца); 2 — положительный электрод; 3 — пластина в конверте-сепараторе; 4 — отрицательный токоотвод; 5 — отрицательный электрод; 6 — блок положительных электродов; 7 — межэлементное соединение; 8 — крышка батареи; 9 — корпус из кислотоупорного материала, заполненный электролитом; 10 — выводные клеммы; 11 — блок электродов в сборе; 12 — блок отрицательных электродов

Для нормальной работы свинцово-кислотного аккумулятора полости его банок должны сообщаться с атмосферой, поскольку при заряде выделяются газы; кроме того, часть воды из состава электролита может выкипать. Такие батареи нуждаются в контроле уровня электролита и его плотности. В настоящее время получают распространение так называемые необслуживаемые аккумуляторные батареи.

Количество электрической энергии, которую может выдать потребителям полностью заряженная аккумуляторная батарея, называется ее емкостью и измеряется в ампер-часах. Энерговооруженный мотоцикл с большим рабочим объемом двигателя и оснащенный электростартером, нуждается в батарее емкостью 14–20 А•ч и более, в то время как для мотоцикла без электропуска вполне достаточно батареи емкостью 4–9 А•ч.

При работе двигателя питание потребителей электрическим током и заряд аккумуляторной батареи осуществляет генератор. Принцип его действия основан на явлении электромагнитной индукции — при пересечении магнитного поля витком провода в последнем возникает электрический ток. Магнитное поле создается либо постоянными магнитами, либо электромагнитом, обмотку которого называют обмоткой возбуждения генератора. В любом генераторе различают два узла: подвижный — ротор и неподвижный — статор. Мощности генераторов современных мотоциклов различны: 90 Вт («Минск», «Сова»), 140 Вт («Иж»), 420 Вт («Урал-Волк»), у зарубежных моделей встречаются и более мощные генераторы.

Существует два типа генераторов: постоянного тока (динамо) и переменного тока (альтернатор).

Генераторы постоянного тока — коллекторные машины, они из-за низкой удельной мощности в настоящее время на мотоциклах не применяются. Исключение составляет генератор «Тулы» и «Муравья», где он одновременно выполняет роль электростартера (такой комбинированный узел называется династартером).

Генераторы переменного тока отличаются количеством фаз (одно- и трехфазные), способом образования магнитного поля (постоянными магнитами или электрическим током) и видом ротора. В однофазных генераторах переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов на статоре расположено несколько катушек, соединенных последовательно или группами по две катушки. Обычно одна группа катушек питает систему зажигания, другая — через выпрямитель и регулятор напряжения — все остальные потребители тока (в том числе подзаряжает аккумуляторную батарею). При этом напряжение, подводимое к цепи системы зажигания, не выпрямляется и может быть более 12 В (например, порядка 160 В у мотоциклов производства ЗиД).

Однофазный генератор переменного тока с возбуждением от постоянного магнита

В трехфазных генераторах переменного тока с возбуждением от электромагнитов ток из обмоток, расположенных на статоре и соединенных по схеме «звезда» или «треугольник», подается к выпрямителю и затем поступает к потребителям, в том числе к системе зажигания. Выпрямитель (обычно в виде «моста» на шести диодах) может быть как встроенного типа («Урал»), так и в виде отдельного блока («Иж»).

Трехфазный генератор переменного тока с возбуждением от электромагнита («Иж-Юпитер-5»)

1 — выпрямитель и регулятор напряжения (БПВ-14-10); 2 — ротор; 3 — статор с обмотками; 4 — щетки; 5 — кулачок контактной системы зажигания; 6 — контакты системы зажигания

Ротор часто изготавливают в виде монолита с расположенными внутри постоянными магнитами. Существует две разновидности таких генераторов, различающихся взаимным расположением катушек статора и ротора. У одних генераторов ротор расположен внутри статора («Сова»), у других — вне его («Иж-Планета-5»); последнюю разновидность называют генератором маховичного типа, или маховичным.

Маховичный генератор переменного тока («Иж-Планета-5»)

1 — статор с катушками, закрепляемыми на крышке картера; 2 — маховичный ротор с постоянными магнитами; 3 — магнит датчика системы элетронного зажигания; 4 — датчик

Чаще всего генераторы устанавливают внутри картера, причем ротор непосредственно закреплен на цапфе коленчатого вала. У некоторых мотоциклов («Урал», «Днепр») генератор имеет отдельный корпус и приводится от коленчатого вала посредством шестерен.

Трехфазный генератор переменного тока мотоцикла «Урал-Волк»

Широко распространена конструкция генератора переменного тока с возбуждением от электромагнитов, в которой ротор выполняют разборным, состоящим из двух клювообразных полюсных наконечников и обмотки возбуждения внутри. В последнем случае ток к обмотке подводится через две медно-графитовые щетки, скользящие по контактным кольцам ротора.

«Клювообразный» ротор («Иж-Юпитер-5»)

1 — контактные кольца; 2 — полюсные наконечники («клювы»); 3 — обмотка возбуждения; 4 — щетки

У генераторов любого типа с ростом частоты вращения коленчатого вала увеличивается вырабатываемое напряжение. Для его ограничения применяют разного рода полупроводниковые регуляторы. У генераторов с обмотками возбуждения регуляторы напряжения управляют током в этих обмотках (блок БПВ-14-10 мотоциклов «Иж»): как только напряжение становится выше нормы (14 В), регулятор уменьшает ток, идущий через обмотку возбуждения.

Схема цепи с трехфазным генератором переменного тока с возбуждением от электромагнита («Иж-Юпитер-5»)

1 — замок зажигания; 2 — регулятор напряжения и выпрямитель БПВ-14-10; 3 — обмотки генератора; 4 — контакты прерывателя;	5 — генератор с прерывателем; 6 — предохранитель; 7 — аккумуляторная батарея; 8 — потребители тока

В генераторах с постоянными магнитами стабилизатор ограничивает ток, подаваемый к потребителям, рассеивая излишки энергии в виде тепла (БКС мотоциклов производства ЗиД).

Схема цепи с однофазным генератором переменного тока с возбуждением от постоянного магнита («Сова»)

1 — замок зажигания; 2 — блок коммутации- стабилизации (БКС); обмотки зажигания; 3 — статор генератора;	4 — ротор с постоянными магнитами; 5 — потребители тока

Генераторы с постоянными магнитами, в отличие от генераторов с обмоткой возбуждения, для начала работы не нуждаются во внешнем источнике тока (аккумуляторе). Однако по действующим в Европе нормам мотоцикл должен иметь стояночный свет (при неработающем двигателе), поэтому там мотоциклы и с такими генераторами оборудуют аккумуляторными батареями. В России подобных требований нет, и в состав электрооборудования некоторых мотоциклов (семейства «Минск» и ЗиД) батарея не входит. Все приборы освещения и сигнализации в таких случаях потребляют переменный ток.

Основная неисправность генераторов — малый вырабатываемый ток (или вообще прекращение работы) — возникает из-за ухудшения контакта в щеточном узле, обрыва обмоток или ослабления (окисления) наконечников проводов. Аккумуляторная батарея (кроме необслуживаемой) теряет емкость при нарушении уровня и плотности электролита, окислении выводных штырей и наконечников проводов. К неисправностям регуляторов напряжения относится поддержание слишком низкого или высокого напряжения в сети.