8.4. Потери напряжения в электрических сетях автомобиля

При передаче электрической энергии от источника к потребите­лям происходит частичная потеря энергии за счет нагрева прово­дов, коммутационной и защитной аппаратуры. Такое рассеивание энергии характеризуется падением напряжения на участке между источником энергии и потребителем.

Допустимые потери напряжения в цепях электрооборудования ав­томобилей выбирают из условия обеспечения на выводах потребите­лей электроэнергии напряжения питания, необходимого для их нор­мального функционирования. Расчет потерь напряжения в электриче­ских сетях автомобилей должен проводиться с учетом переходных со­противлений контактов, сопротивления проводов, предохранителя.

В зависимости от требований к условиям работы изделий элек­трооборудования электрические сети автомобилей условно разде­ляются на цепи заряда аккумуляторной батареи, пуска, внешних световых приборов и других потребителей электроэнергии.

Рассмотрим критерии определения допустимых потерь напря­жения в каждой из этих цепей. Допустимые потери напряжения в цепи заряда аккумуляторной батареи (генератор - аккумуляторная батарея) определяют из условия обеспечения зараженности бата­реи не менее 75% и исключения ее перезаряда. Это условие вы­полняется, если напряжение на батарее равно регулируемому, из­меряемому на выводах регулятора напряжения.

Рассмотрим наиболее рас­пространенную схему включе­ния генератора переменного тока и батареи на отечествен­ных автомобилях (рис. 8.3). На­пряжение на выводе «+» бата­реи относительно «массы» ав­томобиля (потерей напряжения по «массе» автомобиля пре­небрегаем)

где U_r - напряжение на выводе «+» генератора относительно «массы» автомобиля; ΔU₁ - потеря напряжения на участке вывод «+» генератора - вывод «4» амперметра; ΔU₂- потеря напряжения на участке вывод «+» амперметра - вывод «+» батареи.

Напряжение на выводе «+» генератора

(8.2)

где U_p - регулируемое напряжение на выводе «+» регулятора на­пряжения относительно «массы» автомобиля; ΔU₃ - потеря напря­жения на участке вывод «+» амперметра - вывод «+» регулятора напряжения.

Подставив выражение (8.2) в формулу (8.1), получим напряжение

(8.3)

Выражение (8.3) показывает, что напряжение на аккумуляторной батарее равно регулируемому, когда ΔU₂ = ΔU₃. Если ΔU₃ значитель­но больше ΔU₂, то возможен недопустимый перезаряд батареи. В случае когда ΔU2 значительно превышает ΔU₃, возможен недозаряд батареи. Так как нагрузка в цепи заряда батареи меняется, то обычно нормируется сопротивление этой цепи - не более 0,025 Ом.

Допустимые потери напряжения в цепи аккумуляторная батарея -стартер устанавливают исходя из условия обеспечения на выводах стартера напряжения, при котором возможен пуск двигателя без применения устройств облегчения пуска при минусовых температу­рах: карбюраторных двигателей до -25°С, дизельных до -17°С с полностью заряженной батареей и на первой попытке пуска. Потери напряжения в цепи аккумуляторная батарея - стартер не долж­ны превышать 0,2 В на 100 А.

По стандартам США падение напряжения в стартерной цепи для системы на 12 В не должно превышать 0,2 В на 100 А, для системы на 24 В - 0,4 В на 100 А; по стандартам ФРГ это падение не должно превышать 4% напряжения на стартере.

Для обеспечения номинального светового потока от внешних световых приборов на клеммах автомобильных ламп необходимо поддерживать установленное для каждой лампы расчетное напря­жение.

Допустимые потери напряжения в цепях внешних световых при­боров ΔU_д рассчитывают с учетом минимально допустимого напря­жения питания:

(8.4)

где U_{c min} - минимальное напряжение в бортовой сети автомобилей.

Значение U_min для внешних световых приборов устанавливается по критерию обеспечения безопасности движения. Например, для системы на 12 В минимальное напряжение питания световых при­боров для дальнего и ближнего света равно 12 В, для габаритных огней - 12,3 В, для сигнала торможения - 12,7 В. Для системы на 24 В минимальные напряжения питания для тех же световых режи­мов равны соответственно 25,1; 25,5 и 26,3 В.

Допустимые потери напряжения в цепях внешних световых при­боров зависят от минимального напряжения в бортовой сети авто­мобилей U_{c min}. Минимальное значение напряжения в бортовой сети автомобилей определяется регулируемым напряжением U_p на вы­воде «+» генератора:

где U_{p min} - минимальное регулируемое напряжение на выводах регу­лятора напряжения; ΔU - падение напряжения в проводах, соеди­няющих выводы «+» амперметра и регулятора напряжения, а также в штекерных соединениях и контактах выключателя зажигания.

Напряжение между выводом «+» генератора и «массой», а так­же напряжение между другими точками бортовой сети автомобиля и «массой» отличается от значения U_{c min} и зависит от схемы под­ключения регулятора напряжения.

Регулируемое напряжение в автомобильной бортовой сети (как указывалось в гл. 1) устанавливается в зависимости от условий эксплуатации автомобиля и места установки аккумуляторной бата­реи. Минимальное регулируемое напряжение L/p mm устанавливает­ся для жаркой климатической зоны в зависимости от номинального напряжения бортовой сети равным 13 или 26 В. Учитывая, что на­пряжение бортовой сети автомобилей больше регулируемого, при­мем U_{c min} = 13,5 В для системы с номинальным напряжением 12 В и U_{c min} = 26,7 В для системы на 24 В.

Согласно выражению (8.4) рассчитывают допустимые потери напряжения в цепях внешних световых приборов. Например, для системы на 12 В допустимые потери напряжения в цепях внешних световых приборов равны для ближнего и дальнего света 0,9 В, для габаритных огней 1,2 В, для сигнала торможения 0,8 В. Для систе­мы на 24 В допустимые потери напряжения для тех же цепей равны соответственно 1,6; 1,2 и 0,4 В. Отметим, что допустимые потери напряжения в цепях внешних световых приборов составляют 2...10% номинального напряжения в бортовой сети автомобилей.

Допустимые потери напряжения в цепях других потребителей электроэнергии (контрольных приборов, электродвигателей, электромаг­нитных реле) устанавливаются с учетом обеспечения на их выводах напряжения, близкого к 13,5 В или 27 В (в зависимости от номинально­го напряжения системы), при котором осуществляется их настройка, определяются погрешности, производятся испытания на нагрев и срок службы. Учитывая, что номинальное напряжение автомобильных ге­нераторов равно 14 или 28 В, допустимые потери напряжения в рас­сматриваемых цепях равны соответственно 0,5 или 1,0 В.