DIAGNOZOWANIE RÓDEŁ ZASILANIA ENERGI ELEKTRYCZN

Transkrypt

1 DIAGNOZOWANIE RÓDEŁ ZASILANIA ENERGI ELEKTRYCZN Diagnostyka- uznana ju dziedzina wiedzy, zajmuje si rozpoznawaniem badanego stanu rzeczy przez zaliczenie go do znanego typu lub gatunku, przez przyczynowe i celowociowe wyjanienie tego stanu rzeczy, okrelenie jego fazy obecnej oraz przewidywanego dalszego rozwoju. Pełny zakres działa diagnostycznych obejmuje kilka powizanych ze sob faz: - rozpoznanie typu albo gatunku zastanego stanu rzeczy; - wyjanienie jego genezy z uwzgldnieniem przyczyn; - wyjanienie danego stanu rzeczy dla całoci sytuacji, w której on wystpuje; - okrelenie fazy rozwojowej; - przewidywanie dalszego rozwoju. 1.Układ zasilania w energi elektryczn. Zadaniem układu zasilania jest dostarczenie energii elektrycznej do rozruchu silnika, do obwodu zapłonowego silnika i do pozostałych odbiorników elektrycznych. Zadanie to wykonuje akumulator współpracujcy z prdnic i regulatorem prdnicy. Akumulator- jest statycznym odwracalnym ródłem energii elektrycznej, która jest w nim magazynowana w postaci energii chemicznej. Proces przemiany energii (ładowanie) odbywa si na drodze reakcji elektro-chemicznej na granicy elektrolit-elektroda, polegajcej na wymianie elektronów midzy elektrodami i jonami elektrolitu, w wyniku czego midzy elektrodami akumulatora powstaje siła elektromotoryczna. Akumulator składa si z ogniw, których głównymi elementami składowymi s: a) elektrody- płyty elektrod w postaci krat ołowiowych z dodatkiem antymonu lub kart stopu ołowiowo-wapniowego (mniejsza tendencja do samo wyładowania), wypełnionych

2 mas czynn. Płyty dodatnie wypełnia si mas zawierajc dwutlenek ołowiu PbO 2, a płyty ujemne ołowiem gbczastym Pb. b) elektrolit- jest nim roztwór kwasu siarkowego. Wskutek dysocjacji powstaj jony wodoru + 2 H oraz jony reszty kwasowej SO 4, które w przypadku podłczenia do elektrod zewntrznego ródła napicia staj si nonikami ładunków elektrycznych. Gsto elektrolitu naładowanego akumulatora (2,7 V/ogniwo) wynosi w temp. T= 393K (20 C) + 3 γ = ( 1,28 0,005) g / cm.siła elektromotoryczna jednego ogniwa w zalenoci od gstoci elektrolitu wyraa si wzorem empirycznym: E = ( 0,84 + γ ), [V] za chcc przeliczy gsto elektrolitu na gsto w temp.20 C korzysta si ze wzoru: γ = γ + 0,007( T 20 ), [g/cm 3 ] gdzie: 20 t C γ - gsto elektrolitu odniesiona do temperatury 20 C. 20 γ T - gsto elektrolitu mierzona w temperaturze T [ C ]. c) naczynie akumulatorowe- zestaw płyt dodatnich i ujemnych poszczególnych ogniw zanurzony jest w elektrolicie znajdujcym si w szczelnym naczyniu kwasoodpornym. Wielkoci charakterystyczne akumulatora. pojemno akumulatora- nazywa si jego zdolno do kumulowania ładunku elektrycznego. Definiuje si j jako iloczyn natenia prdu wyładowania przez czas wyładowania tym prdem do chwili osignicia okrelonego napicia przez akumulator (1,7 V/ogniwo)i podaje si j w amperogodzinach. Pojemno akumulatora zaley od: rozmiarów i wielkoci płyt w jednym ogniwie, gstoci elektrolitu, temperatury elektrolitu, natenia prdu wyładowania, od warunków eksploatacji. sprawno akumulatora- wyrónia si w tym zakresie: - sprawno elektryczn: Qw η el =, Q l Qw - ilo elektrycznoci, wyraona w Ah, pobranej z akumulatora do osignicia napicia 1,75 V/ogniwo; QL - ilo elektrycznoci zuytej na naładowanie akumulatora. Sprawno elektryczna prawidłowo eksploatowanego akumulatora wynosi od 0,8-0,9. - sprawno energetyczn: η en = A A w L A - energia pobrana z akumulatora do osignicia napicia 1,75 V/ogniwo. w A - energia zuyta do naładowania akumulatora. L 2

3 Sprawno energetyczna prawidłowo eksploatowanego akumulatora wynosi ηen = 0,6-0,7; napicie akumulatora- wyrónia si napicie znamionowe, napicie wyładowania oraz napicie ładowania. Napicie wyładowania U w jest to rónica potencjałów zacisków biegunowych akumulatora podczas wyładowania go prdem o nateniu I w ; U w = E I wrw gdzie; E- siła elektromotoryczna R -rezystancja wewntrzna akumulatora. w Diagnostyka instalacji elektrycznej pojazdu. Diagnostyka akumulatora. Aparatura laboratoryjna. Areometr, próbnik akumulatorów PAS-200, zasilacz. tester, rozrusznik,ztr-120, diagnoskop ZD-31, termometr laboratoryjny, woltomierz, amperomierz, badany pojazd. Obwód zasilania w prd elektryczny pojazdu składa si z akumulatora, prdnicy(alternatora) i regulatora. Ponadto stosowany jest sygnalizator ładowania, umieszczony na desce wskaników kontrolno-pomiarowych kierowcy. Wnioskowanie o działaniu układu elektrycznego pojazdu na podstawie tego sygnalizatora jest niewystarczajce. Kontrola akumulatora. Badanie instalacji elektrycznej naley rozpocz od akumulatora. Jego stan moe wskazywa na niedomagania prdnicy i regulatora. Za krótki okres uytkowania, 4-6lat, wskazuje na jego podatno na uszkodzenia. Sprawny układ zasilania gwarantuje utrzymanie pełnego naładowania akumulatora normalnie eksploatowanego pojazdu. Eksploatacja ze zwikszonym poborem energii elektrycznej, tzn. czste rozruchy silnika, włczone owietlenie zewntrzne, nie powinna obnia stopnia naładowania poniej 50% wartoci znamionowej. Ogldziny zewntrzne: - ocena szczelnoci uszkodze mechanicznych, - ocena stopnia czystoci powierzchni i skorodowania zacisków, - pomiar poziomu elektrolitu, - sprawdzenie korków wlewowych korków wlewowych. Czste stwierdzenie zbyt niskiego poziomu elektrolitu oraz towarzyszce gazowanie i podwyszenie temp. elektrolitu (powyej 40 [ C ]) wskazuje na przeładowanie akumulatora, czyli zbyt wysokie napicie w instalacji elektrycznej. Kontrola stopnia naładowania. Stopie naładowania akumulatora jest to stosunek jego pojemnoci rzeczywistej do pojemnoci znamionowej. Wyznacza si go porednio przez: - pomiar gstoci elektrolitu, - pomiar napicia na zaciskach nieobcionego akumulatora. Reakcje elektrochemiczne zwizane z ładowaniem i czerpaniem energii z akumulatora powoduj zmian gstoci elektrolitu. 3

4 Parametry akumulatora w temperaturze 25 [ C] Stopie naładowania [%] Gsto elektrolitu [g/cm 3 ] 1,28 1,24 1,19 1,14 1,10 SEM [V] 12,7 12,4 12,2 12,0 11,9 p 3 = p + (25 T )7300[ kg / ] gdzie; 25 m p25 - gsto sprawdzona do temperatury 25 [ ] p - gsto zmierzona w temperaturze elektrolitu T [ C ] W celu wykonania kontroli stopnia naładowania naley: - odkrci korki wlewowe, - zmierzy temperatur elektrolitu, - kolejno, w kadym ogniwie, zmierzy gsto elektrolitu aerometrem, - zmierzy napicie na zaciskach nieobcionego akumulatora, - zmierzy napicie na zaciskach poszczególnych ogniw, - otrzymane wyniki skorygowa do warunków normalnych w oparciu o wzór. Pomiary naley wykona po upływie co najmniej 30 min od wykonania rozruchu silnika. Stwierdzona rónica midzy gstociami w poszczególnych celach, wiksza lub równa 0,05 3 [ g / cm ], wskazuje na konieczno doładowania akumulatora, ewentualnie wiadczy o uszkodzeniu (zasiarczeniu). Badanie zdolnoci rozruchowej. Badanie zdolnoci rozruchowej polega na pomiarze napicia na zaciskach akumulatora obcionego prdem I = 3Qm [ A], odpowiadajcego w przyblieniu prdowi pobieranemu przez rozrusznik. Zgodnie ze wzorem : U = E RwI U- napicie mierzone E- siła elektromotoryczna R w -rezystancja wewntrzna ogniwa. Na warto wpływa Rw*Rw ronie wraz ze spadkiem stopnia naładowania, a take zasiarczeniem, obnieniem temperatury elektrolitu. Ogólnie im zmierzone U jest nisze, tym gorszy jest stan techniczny akumulatora (uszkodzenie lub rozładowanie). Próba rozruchowa daje informacje orientacyjne. Rónorodno przyrzdów (obcienie regulowane lub stałe), a take odmiany konstrukcyjne akumulatorów (róne Rw) powoduj to, e wyniki s powtarzalne dla okrelonego typu akumulatora i przyrzdu. W celu wykonania próby zdolnoci rozruchowej akumulatora naley: - wybra odpowiedni dla badanego akumulatora wkładk pomiarow i włoy j w gniazdo przyrzdu, - oczyci kocówki biegunowe akumulatora, 4

5 - mocno docisn próbnik do kocówek biegunowych ogniwa, - obserwowa skal woltomierza próbnika, a po upływie około 6s odczyta wskazanie ( czas pomiaru zaley od typu akumulatora i stosowanego przyrzdu), - powtórzy pomiar dla wszystkich ogniw. Dopuszczalna rónica midzy napiciami poszczególnych ogniw nie powinna by wiksza ni 0,2V. Akumulatory wykazujce niski stopie naładowania naley podda szybkiemu doładowaniu prdem I=0,9Q m i nastpnie powtórzy prób. Brak wyranej poprawy parametrów wskazuje na niezdatny stan akumulatora (zwarcie wewntrzne, zasiarczenie, wykruszenie masy czynnej). Prdnica Prdnica jest ródłem energii w pojedzie i współpracuje z akumulatorem. Moc prdnicy jest tak dobierana, aby pokrywała pełne zapotrzebowanie na energi elektryczn urzdze wyposaenia elektrycznego, w tym równie ładowanie akumulatora. W stosunku do prdnicy formułuje si nastpujce wymagania: pokrycie zapotrzebowania mocy wszystkich stale włczonych odbiorników w zakresie eksploatacyjnych prdkoci jazdy pojazdu, dostatecznej rezerwy mocy do doładowania akumulatora, a take jednoczesnego zasilania wszystkich stale włczonych odbiorników na zmiany napicia, stało napicia w szerokim zakresie prdkoci obrotowych twornika, w zmiennych warunkach obcienia i temperatur, ze wzgldu na wraliwoci niektórych odbiorników na zmiany napicia. prawidłowa praca z akumulatorem, tzn. szybkie i dostateczne doładowywanie oraz niemoliwo wyładowania akumulatora przez prdnic, trwało i niezawodno działania w zmiennych warunkach otoczenia, cichobieno pracy, prosta i mało pracochłonna obsługa. Prdnica prdu stałego. Prdnica samochodowa jest maszyn bocznikow o regulowanym prdzie wzbudzenia i składa si z nastpujcych czci: o stojan z nabiegunnikiem i uzwojeniem wzbudzenia, o wirnik z uzwojeniem twornika i komutatorem, o trzymadła szczotkowe wraz ze szczotkami, o tarcze łoyskowe z łoyskami tocznymi o wentylator. 5

6 1-szczotkotrzymac, 2-szczotka, 3-łoysko, 4-wałtwornika, 5-tarcza łoyskowa od tarczy komutatora, 6-uzwojenie twornika, 7-biegun, 8-uzwojenie wzbudzenia, 9-koło pasowe z wentylatorem, 10-komutator, 11-jarzmo magnenicy, 12-rdze twornika, 13-tarcza łoyskowa od strony napdu. Badanie prdnicy prdu stałego i regulatora. Prdnica wraz z regulatorem zapewniaj odpowiedni moc prdu do zasilania wszystkich odbiorników elektrycznych oraz utrzymuj w sieci napicie dostosowane do wymaga odbiorników i akumulatora. Stosowane metody diagnostyki układu zasilania w energi elektryczn pozwalaj na szybkie zbadanie poprawnoci działania prdnicy i regulatora bez ich demontau z pojazdu. Jako obcienie prdnic wykorzystuje si akumulator, który moe pobiera znaczny prd, jeeli został wyładowany poprzez kilkakrotne uruchamianie silnika. Przy badaniach układów, w których zastosowano podzespoły półprzewodnikowe (alternator, regulator elektroniczny), stosuje si zasad, e nie wolno jest rozłcza układów w czasie ich pracy. Ogldziny zewntrzne: - sprawdzi nacig paska klinowego, - oceni prawidłowo połoe i stan przewodów elektrycznych, - sprawdzi stan szczotek i wygld komutatora prdnicy. Badanie parametrów pracy układu zasilania. W celu wykonania badania naley; 6

7 a) połczy układ pomiarowy zgodnie ze schematem, b) uruchomi silnik przy zwartych kocówkach amperomierza, c) ustali rednie obroty silnika równe ok [obr/min] d) zmierzy napicie instalacji (woltomierz), przy obcieniu akumulatora prdem ładowania (amperomierz), e) włczy wszystkie odbiorniki energii w pojedzie, f) odczyta napicie w instalacji, prd ładowania akumulatora oraz prd pobierany z prdnicy, g) obserwowa wskazania mierników do czasu nagrzania prdnicy przez okres ok. 10min. Napicie w układzie zasilania (instalacja 12V) winno zawiera si w granicach 14-15V. Na jego wysoko wpływaj; nastawa regulatora i stopie naładowania akumulatora. Jeli zostan włczone wszystkie odbiorniki, to w przypadku regulatorów o elastycznej charakterystyce napicie nie powinno obniy si poniej 13V. W przypadku regulatorów o sztywnej charakterystyce lub prdnic prdu przemiennego napicie nie powinno obniy si poniej 13,5V. Zachowanie tych parametrów wiadczy o wystarczajcej mocy prdnicy i właciwym działaniu regulatora napicia. W przypadku niezgodnoci wyników pomiarów napicia z danymi fabrycznymi naley dokona regulacji regulatora napicia. Jeeli przez regulacj nie mona uzyska parametrów nominalnych, naley dodatkowa sprawdzi prdnic. Praca silnikowa prdnicy. W tym celu naley zdj pasek klinowy i połczy układ jak na rys. 7

8 Prdnica powinna obraca si w kierunku zgodnym z kierunkiem zaznaczonym na obwodzie, z prdkoci około 400 obr/min. Wielko prdu pobieranego przez prdnic powinna wynosi około 6-8A. Nadmierny pobór prdu wskazuje na zwarcie w uzwojeniu twornika lub wzbudzenia. Mniejszy opór wiadczy o znacznych oporach w obwodach twornika, w skutek niewłaciwego połczenia przewodów lub zanieczyszczenia komutatora i szczotek. Jeeli podczas próby prdnica w ogóle si nie obraca, wskazuje to na jej uszkodzenie, zbyt mała i nierównomierna prdko obrotowa prdnicy wiadczy o przebiegach w uzwojeniu lub usterkach mechanicznych. Nadmierne rozbieganie si prdnicy wskazuje na uszkodzenie uzwojenia wzbudzenia. Alternatory W wyposaeniu samochodu coraz czciej stosuje si prdnice prdu przemiennego wyposaone w mostek prostowniczy zwane alternatorami. Przyczyny tego s nastpujce: alternator moe oddawa znacznie wiksz moc w zakresie małych prdkoci silnika spalinowego ni prdnica prdu stałego. trwało alternatora jest znacznie wiksza (2-3razy) ni prdnicy prdu stałego, alternator posiada kilkakrotnie wyszy wskanik mocy z 1kg masy ni prdnica. Budowa alternatora. 1. dioda prostownicza prdu, 2. radiator diod prostowniczych masowych, 3. piercie lizgowy uzwojenia wzbudzenia, 4. uzwojenie trójfazowe stojana, 5-6. łoyska toczne wałka magnenicy. 7. szczotka, 8. jarzmo stojana, 9. rdze pazurowy magnenicy, 8

9 10. wentylator. Działanie alternatora polega na indukowaniu siły elektromotorycznej w uzwojeniu twornika przez wirujce pole magnetyczne magnenicy i prostowaniu prdu przemiennego przez mostek prostowniczy. Ttnienie napicia wyjciowego s zalene od prdkoci obrotowej wirnika Badanie oscyloskopowe alternatora. Do oceny stanu technicznego mona wykorzysta przebieg napi fazowych, midzy fazowych i napicia wyjciowego alternatora. W zalenoci od typu prdnicy prdu przemiennego oscyloskop podłcza si do rónych punktów Ocena stanu technicznego polega na analizowaniu kształtu i amplitudy przebiegu. Przy obserwacji przebiegu napicia wyjciowego do rozstrzygnicia czy alternator jest dobry wystarcza jednakowo kształtu obrazu. W celu wykonania bada naley: - podłczy układ jak na rysunku, - uruchomi silnik, - sporzdzi kopi otrzymanego oscyloskopu. Układ rozruchowy- rozrusznik. 9

10 Jednym z waniejszych obwodów elektrycznych w samochodzie jest układ rozruchowy silnika spalinowego, składajcy si z akumulatora, rozrusznika i urzdzenia sprzgajcego, ułatwiajcego rozruch. Rozrusznik jest szeregowym lub szeregowo-bocznikowym silnikiem elektrycznym prdu stałego. Kontrola rozrusznika. Badanie naley przeprowadzi przy sprawnym akumulatorze, naładowanym co najmniej w 50% w temperaturze 20 C. Ogldziny zewntrzne: sprawdzi mocowanie i połczenia elementów, sprawdzi stan powierzchni komutatora, szczotek, przewodów, spryn dociskowych oraz nadpalenia, sprawdzi moliwo uruchamiania silnika oraz prawidłowo rozłczania zbnika i wieca koła zamachowego, sprawdzi temperatur złczy przewodu zasilajcego rozrusznik, kadłuba rozrusznika, szczotek i komutatora. Zbyt wysoka temperatura tych elementów wskazuje na due opory przepływu prdu. Pomiar napicia i prdu rozruchu. W celu wykonania bada naley: podłczy układ pomiarowy wg schematu rys. aby nie dopuci do uruchomienia silnika nale4y zewrze z mas izolowany zacisk przerywacza (silnik ZI) lub ustawi dwigni sterowania dawk paliwa w połoeniu STOP (silnik ZS) na kilka sekund uruchomi rozrusznik odczyta warto prdu i napicia. Napicie nie powinno by nisze ni 9V (instalacja 12V). Rozrusznik w czasie próby powinien pracowa równomiernie. Pomiar napicia i prdu zwarcia. włczy trzeci lub czwarty bieg skrzyni biegów, nacisn pedał hamulca zasadniczego, na 2-3 sekundy uruchomi rozrusznik- odczyta warto prdu i napicia. Zmierzona warto prdu zwarcia podczas rozruchu powinna odpowiada przewidywanej nominalnej wartoci pomiarowej. Jeeli warto ta nie jest znana, to wyznacza si j w nastpujcy sposób: 4500* Proz I = [ A] U zn 10

11 gdzie: I-przewidywana warto prdu zwarcia, P -moc rozrusznika [V] roz U zn -napicie znamionowe instalacji elektrycznej. Napicie na rozruszniku podczas próby na prd zwarcia nie powinno by mniejsze ni 7 [V] (instalacja 12V). Jeeli nie osignie si odpowiedniej wartoci prdu zwarcia podczas rozruchu- pomimo wystarczajcego napicia to naley sprawdzi przewody łczce styki, miejsca podłcze i rozrusznik. Znaczne spadki napi mog wskazywa na uszkodzenie akumulatora. Badanie rozrusznika po wymontowaniu go z pojazdu. Podstawy teoretyczne i metodyka bada. Jednym z waniejszych obwodów elektrycznych w samochodzie jest obwód rozruchowy silnika spalinowego, w którego skład wchodz silnik elektryczny, urzdzenie sprzgajce z kołem zamachowym oraz ródło zasilajce akumulator. Zadaniem obwodu rozruchowego jest nadanie takiej prdkoci obrotowej silnikowi spalinowemu, aby powstały odpowiednie warunki dla rozpoczcia procesu zapłonu. Silnik elektryczny z urzdzeniem sprzgajcym nazywany jest rozrusznikiem. Rozrusznik a trakcie rozruchu musi wytworzy znaczny moment napdowy do pokonania momentu oporowego silnika. Moment obrotowy zaley od typu silnika spalinowego, pojemnoci skokowej, prdkoci obrotowej, lepkoci oleju silnikowego oraz temperatury otoczenia. Od rozrusznika wymaga si zatem nienagannej pracy w temperaturze otoczenia 40 C;+60 C, duego momentu rozruchowego, niewielkich rozmiarów oraz prostej konserwacji. Urzdzenia sprzgajce silnik rozrusznika z kołem zamachowym powinno zapewnia natychmiastowe odłczenie si zbnika po uruchomieniu silnika spalinowego, by chroni rozrusznik przed uszkodzeniami mechanicznymi. Rozrusznik najczciej zbudowany jest na bazie silnika elektrycznego o wzbudzeniu szeregowym lub szeregowobocznikowym. Stosowanie przekładni zbatej pomidzy rozrusznikiem a silnikiem o połoeniu w granicach 8-20, pozwala na zmniejszenie momentu elektromagnetycznego niezbdnego do rozruchu. Zaleno wielkoci połoenia od momentu i prdkoci obrotowej przedstawia wzór: M op z2 nr i = gdzie: ηm z n M op - moment oporowy, η -sprawno przekładni zbatej, M r -moment rozrusznika, i-przełoenie przekładni, z1-liczba zbów zbnika, z2 -liczba zbów wieca koła zamachowego, nr prdko obrotowa przy max. mocy rozrusznika, n - minimalna prdko obrotowa rozruchu. min r 1 Zazbienie rozrusznika z wiecem koła zamachowego silnika nastpuje przez mechanizm sprzgajcy. Spotykane s trzy podstawowe rozwizania mechanizmu sprzgajcego: a) rozrusznik z przesuwnym zbnikiem o włczeniu jednostopniowym, min 11

12 b) rozrusznik ze rubowo-przesuwnym zbnikiem o włczeniu jednostopniowym, c) rozrusznik z przesuwnym zbnikiem o włczeniu dwustopniowym. Charakterystyczne parametry rozruszników - maksymalna warto momentu obrotowego: E A U M C sz max = Σ r gdzie: C- stała, E A - SEM akumulatora, U sz - spadek napicia na szczotkach silnika, Σ r - suma rezystancji obwodu akumulator-rozrusznik, - maksymalna moc rozrusznika: P max -prdko obrotowa w funkcji prdu: ( E A U = sz ) 4Σ r 2 gdzie: Θ -strumie magnetyczny, n = E A U sz cθ I A Σ r - zaleno napicia na zaciskach rozrusznika w funkcji pobieranego prdu: U R = E A I A ( ra + rp ) gdzie: r A -rezystancja wewntrzna akumulatora, r P -rezystancja przewodów. Zwykle dla kadego rozrusznika okrela si: a) moc znamionow- jest to maksymalna moc, któr oddaje rozrusznika przy okrelonym napiciu i pojemnoci ródła zasilajcego, b) napicie znamionowe- odpowiadajce napiciu znamionowemu akumulatora (6V, 12V, 24V), c) znamionow prdko obrotow- jest to prdko, jak rozwija silnik rozrusznika przy oddawaniu na wale mocy maksymalnej. Sprawdzenie przekanika elektromagnetycznego rozrusznika. 12

13 wyregulowa luzy midzy stykami przekanika oraz midzy zwor a rdzeniem wg instrukcji fabrycznej, zamocowa rozrusznik w uchwycie stołu pobierczego i podłczy układ wg rys. opornik suwakowy na najwikszy opór, włczy akumulator, zakres wskaza woltomierza ustawi na zakres 0-15V, zanotowa napicie i zaobserwowa napicie, przy którym nastpi włczenie si przekanika. Sprawdzenie momentu obrotowego rozrusznika przy pełnym jego zahamowaniu. I. zamocowa rozrusznik zakładajc na kółko zbate dwigni hamulca d dynanometrem, II. zmniejszy długo dwigni hamulca L, III. włczy rozrusznik zawierajc jego zaciski (z pominiciem włcznika elektromagnetycznego), IV. w cigu 3-4s włczy akumulator i odczyta wskazania amperomierza, woltomierza i dynamometru, obliczy warto momentu obrotowego rozrusznika; M=FI 13

14 Analiza wyników. Jeeli napicie włczenia przekanika elektromagnetycznego rozrusznika 12V jest wysze ni 9V, a napicie wyłczenia wysze ni 6,6V, to przekanik jest niewłaciwie wyregulowany. Regulacja polega na wymianie jego spryn. Obliczony moment obrotowy rozrusznika oraz warto napicia i prdu przy pełnym hamowaniu powinny by zgodne z tablic (poniej). Jeeli prd pobierany przez rozrusznik na biegu jałowym jest wikszy od normalnego, a jego prdko obrotowa mniejsza od znamionowej, wiadczy to o duych stratach mechanicznych (zuycie łoysk, ocieranie wirnika, zwarcia). Dane charakterystyczne rozruszników. Typ rozrusznika R5b R5f R4b E100-1, ,02 Moc znamionowa [kw] 1,3 1,1 0,6 1,1 2,9 Napicie [V] 11,4-1,6 11,4-12,6 11,4-12, ,8 Bieg jałowy Prd [A] Min prdko obrotowa [obr/min] Napicie [V] ,5 Pełne hamowanie Prd [A] Min moment obrotowy [Nm]

15 2.3 Diagnozowanie regulatora prdnicy i podzespołów Regulator prdnicy w obwodzie prdnicy prdu stałego spełnia trzy funkcje: a) utrzymuje napicie prdnicy na stałym poziomie, co jest konieczne dla prawidłowej pracy odbiorników elektrycznych; b) ogranicza prd pobierany z prdnicy, zabezpieczajc j przed przecieniem; c) włcza prdnic do równoległej współpracy z akumulatorem w momencie, gdy napicie na jej zaciskach wzronie do odpowiedniej wartoci (wyszej od napicia akumulatora). Funkcje te realizuje regulator prdnicy składajcy si z trzech podzespołów: a) regulatora napicia; b) ogranicznika prdu; c) wyłcznika samoczynnego prdu zwrotnego Zasada działania regulatora napicia Zasada działania polega na rozwieraniu zestyku Si włczaniu w obwód wzbudzenia prdnicy rezystora Rd, gdy napicie przekroczy okrelon warto U, i na zwieraniu styków S, pod działaniem spryny przekanika z chwil, gdy napicie spadnie poniej zadanej wartoci U;. Zasad regulacji napicia przedstawiono na rys Na regulator R oddziałuje rónica AU pomidzy dwoma sygnałami: napicia zadanego U; oraz napicia rzeczywistego Up. Zasada działania regulatora polega na zmniejszaniu wartoci AU do zera, a tym samym utrzymywaniu napicia prdnicy na wymaganym poziomie. Rys Schemat regulatora napicia: 1 twornik prdnicy. 2 uzwojenie wzbudzenia prdnicy, 3 przekanik regulatora napicia 15

16 Zasada działania ogranicznika prdu Ograniczanie prdu jest konieczne w celu zabezpieczenia prdnicy przed uszkodzeniem spowodowanym przegrzaniem si uzwoje w wyniku obcienia prdnicy prdem wyszym od znamionowego. Długotrwały przepływ takiego prdu grozi przepaleniem si uzwoje lub powstaniem zwarcia midzyzwojowego. Zasada działania polega na rozwieraniu zestyku 82 (rys. 3.5) i włczenie w obwód wzbudzenia prdnicy rezystora Rd, gdy natenie prdu przekroczy warto znamionow i na zwieraniu styków S; pod działaniem spryny przekanika z chwil, gdy natenie prdu spadnie poniej wartoci znamionowej. Sterowanie prdem wzbudzenia powoduje zmian napicia prdnicy, a tym samym zmian natenia prdu obcienia prdnicy Zasada działania samoczynnego wyłcznika prdu zwrotnego Zapobiega wyładowaniu akumulatora przez twornik prdnicy podczas okresu, w którym napicie prdnicy jest nisze od napicia akumulatora. Zasad działania wyłcznika ilustruje rys W chwili gdy napicie prdnicy przekroczy napicie akumulatora o pewn warto, nastpuje zamknicie styku 83 łczcego prdnic z akumulatorem do pracy równoległej Rys Schemat wyłcznika samoczynnego prdu zwrotnego: 1 twornik prdnicy, 2 uzwojenie wzbudzenia prdnicy, 3 - przekanik wyłcznika samoczynnego, 4 akumulator 16

17 2.4. Diagnozowanie regulatorów prdnic W trakcie eksploatacji elektronicznych regulatorów naley przestrzega nastpujcych zasad: a) nie mona zamienia przewodów regulatora midzy sob, poniewa powoduje to uszkodzenie elementów półprzewodnikowych regulatora; b) w prdnicach współpracujcych z regulatorami elektronicznymi nie mona zwiera zacisku uzwojenia wzbudzenia regulatora (DF, 18) z mas. Powoduje to uszkodzenie, elementów półprzewodnikowych; c) chroni regulator przed zalaniem wod; d) w czasie elektrycznego spawania na pojedzie zaleca si odłczy regulator od instalacji elektrycznej samochodu. Diagnozowanie obwodu zasilania w energi elektryczn obejmuje: ogldziny zewntrzne; sprawdzenie poprawnoci działania obwodu (realizacja funkcji); sprawdzenie zespołów obwodu. 3. Ocena stanu technicznego obwodu zasilania w energi elektryczn Stan techniczny obwodu zasilania w energi elektryczn ma istotny wpływ na sprawne funkcjonowanie całej instalacji elektrycznej pojazdu. Obwód zasilania jest zdatny, gdy zdatne s wszystkie zespoły obwodu i ich połczenia elektryczne. Głównym symptomem uszkodzenia jest brak lub zbyt mała warto prdu ładowania. Brak prdu ładowania jest sygnalizowany zarówno przez amperomierz, jak i przez lampk kontroln, przy czym amperomierz umoliwia stwierdzenie przyblionej wartoci prdu ładowania, co pozwala okreli stopie rozładowania akumulatora. W przypadku gdy obwód zasilania posiada woltoamperomierz moliwe jest stwierdzenie wartoci napicia prdu ładowania, które w zdatnym obwodzie zasilania nie powinno przekracza 14,5 V dla instalacji 12 V i 29 V dla instalacji 24 V. Uszkodzenia w obwodzie zasilania generuj cztery rodzaje objawów: 1. Brak prdu ładowania powoduje cigłe wiecenie lampki kontrolnej lub wskazywanie na minus" amperomierza niezalenie od prdkoci obrotowej silnika. 2. Niedoładowywanie akumulatora powoduje ganiecie lampki kontrolnej lub wskazania na +" wskazówki amperomierza dopiero przy duych prdkociach obrotowych. Ponadto wystpuj trudnoci w trakcie rozruchu silnika spalinowego spowodowane rozładowaniem akumulatora. 3. Przeładowywanie akumulatora objawia si poprzez nadmierne, cigłe wychylenie na +" wskazówki amperomierza, intensywne gazowanie elektrolitu połczone z jego wyrzucaniem przez otwory korków wlewowych co powoduje szybkie obnianie jego poziomu. 4. Słabe arzenie lub migotanie lampki kontrolnej przy duych prdkociach obrotowych silnika spalinowego. 17

18 Ocena stanu w tych przypadkach sprowadza si do: W przypadku obwodu zasilania z prdnic: W kadym przypadku diagnozowanie rozpoczyna si od sprawdzenia ukompletowania obwodu oraz stanu połcze elektrycznych i mechanicznych Objaw 1 wskazuje na uszkodzenie prdnicy lub regulatora prdnicy: w celu lokalizacji uszkodzonego zespołu naley: uruchomi silnik i ustali redni prdko obrotow (około 1500 obr./min); przewodem pomocniczym, przy zaciskach regulatora (masa) oraz 16 i 18 dokona prób na iskrzenie. Wystpienie iskrzenia w jednym z połcze wiadczy o niezdatnoci regulatora i o zdatnoci prdnicy. Diagnozowanie szczegółowe i naprawa wymagaj wymontowania uszkodzonego zespołu z pojazdu. Wystpienie objawu 2 moe by wynikiem uszkodzenia zarówno regulatora, jak i prdnicy. W celu lokalizacji uszkodzonego zespołu naley posłuy si samochodowym przyrzdem diagnostycznym KR-8005, G-1135 lub kaset KPE- 6/24 zgodnie z ich instrukcj uytkowania. W przypadku objawu 3 regulacji lub naprawy wymaga regulator prdnicy. Objaw 4 jest wynikiem zbyt duych spadków napi w obwodzie: włcznik zapłonu (stacyjka), styki wyłcznika samoczynnego regulatora prdnicy, połczenia przewodów obwodu sygnalizacji Przyrzd do diagnozy alternatora Do przetwarzania prdu przemiennego na prd stały słuy wbudowany w alternator prostownik o szeciu diodach krzemowych. Alternator współpracuje z regulatorem napicia, którego zadaniem jest niedopuszczenie do nadmiernego wzrostu napicia, mogcego uszkodzi odbiorniki elektryczne pojazdu. Po stwierdzeniu objawów wskazujcych na moliwo powstania usterki w alternatorze naley sprawdzi działanie alternatora. Proponowany sposób badania nie wymaga wymontowania alternatora z samochodu. W okresie przygotowywania i realizacji pomiarów zaleca si postpowa ze szczególn ostronoci. Nieprzestrzeganie poniszych wskazówek moe doprowadzi do uszkodzenia regulatora napicia lub diod prostownika. Sprawdzanie wydajnoci prdowej alternatora Załoy sond pomiarow multimetru na przewód ldowania alternatora w sposób pokazany na rysunku 8.7. Zwróci uwag, aby strzałka na sondzie była zgodna z kierunkiem przepływu prdu w przewodzie. Sonda musi by całkowicie zamknita. Akumulator musi by całkowicie naładowany. Uruchomi silnik i ustali prdko obrotow na obr/min. 18

19 Włcza kolejno główne odbiorniki elektryczne, odczytujc oddzielnie dla kadego natenie prdu ładowania. Zsumowa odczytane wartoci natenia prdu. Włczy jednoczenie główne odbiorniki elektryczne i zmierzy warto natenia prdu. 1. Prd ładowania mona uzna za prawidłowy, jeeli nie jest mniejszy maksymalnie o 5 A od sumy nate prdu poszczególnych odbiorników. W innym przypadku naley alternator wymontowa i naprawi Pomiar prdu ldowania alternatora multimetrem z sond hallotronow 3.2 Przyrzdy do diagnozy rozrusznika Rozrusznik jest odpowiednio skonstruowanym silnikiem elektrycznym. który napdzajc silnik spalinowy w czasie uruchamiania powinien mu nada tak prdko obrotow, aby powstały warunki do rozpoczcia procesu zapłonu. Ogólny schemat elektryczny rozrusznika i zasad jego działania przedstawiono na rysunku Rozrusznik oraz cały obwód rozruchowy mona uzna za sprawny, jeeli s spełnione ponisze kryteria oceny 1. Podczas rozruchu zapewniaj wystarczajc prdko obrotow wału korbowego, która wynosi: obr/min dla silników ganikowych, (140) obr/min dla silników wysokoprnych z komor wstpn (z wtryskiem bezporednim), obr/min dla silników wysokoprnych bez wiec arowych. 2. W czasie działania rozrusznika nie słycha zgrzytów i innych hałasów, nie wystpuj równie inne objawy mechanicznej niesprawnoci 3. Podczas uruchamiania silnika pobór prdu przez rozrusznik i spadek napicia w obwodzie rozruchowym nie przekraczaj wartoci dopuszczalnych. Ocen sprawnoci rozrusznika według pierwszych dwóch kryteriów dokonuje si w sposób bezporedni podczas próby uruchomienia silnika natomiast spełnianie ostatniego warunku moe by sprawdzone podczas odpowiedniego 19

20 badania diagnostycznego. Poniej przedstawiono dwie metody kontroli działania rozrusznika, obie nie wymagajce jego wymontowania z samochodu Pomiar napicia podczas rozruchu Pomiar prdu zwarcia Rys 1 Pomiar napicia podczas rozruchu Rys 2 Pomiar prdu zwarcia 2.7. Ocena stanu technicznego wiecy płomieniowej Do oceny zdatnoci stosuje si: pomiar czasu podgrzewania wiecy do osignicia temperatury zapłonu paliwa t = s, pomiar spadku napicia na włóknie wiecy arowej w czasie jej włczenia U = 5 V lub natenia prdu płyncego I = 11,5 A, pomiar spadku napicia na rezystorze wyłcznika elektronicznego U = 4,5 ± 0,45 V wydatek dyszy paliwowej wiecy płomieniowej q = 200 ± 20 cm 3 /min 20

21 3. Moliwe uszkodzenia w obwodzie rozruchowym silnika spalinowego. Objawy Przyczyna Sposób usunicia uszkodzenia 1. Rozrusznik i 1. Przerwa w wyłcznik głównym obwodzie elektromagnetyczny nie działa. rozruchowym. 2. Wyładowany akumulator. 3. Uszkodzony styk w stacyjce. 4. Uszkodzony przekanik elektromagnetyczny. Sprawdzi połczenia midzy akumulatorem, rozrusznikiem i mas pojazdu oczyci zacisk, dokrci ruby. Sprawdzi poziom i gsto elektrolitu, naładowa. Sprawdzi stan styku, Wymieni łcznik. Sprawdzi przerwy w obwodzie cewki przekanika, czy nie klinuje si rdze elektromagnesu. 2. Wyłcznik elektromagnetyczny włcza si, a rozrusznik nie działa. 1. Przerwa w głównym obwodzie rozruchowym. 2. Wyładowany akumulator. Sprawdzi połczenia midzy akumulatorem, rozrusznikiem i mas pojazdu. Sprawdzi poziom i gsto elektrolitu, naładowa. Oczyci styki. 3. Dua rezystancja przejcia styków Sprawdzi szczotki ewent. wyłcznika wymieni. elektromagnetycznego. Wymieni rozrusznik. 4. Zuycie lub zawieszenie szczotek rozrusznika. 3. Urzdzenie 1. Przerwanie lub zły styk Naprawi połczenie. sprzgajce stuka, z mas. wyłcznik 2. Rozregulowany elektromagnetyczny przekanik. Wyregulowa przekanik. włcza i wyłcza si. 4. Rozrusznik włcza 1. Polizg sprzgła Wymieni sprzgło. si, ale nie obraca wału jednokierunkowego w korbowego silnika. 5. Silnik uruchamia si, a rozrusznik nie wyłcza si. urzdzeniu sprzgajcym. 2. Zuyte zby wieca koła zamachowego i zbnika. 3. Dwignia tulei zbnika uszkodzona. 4. Osłabienie spryny zderzakowej. 1. Zacinanie si zbnika na wielowypucie wałka rozrusznika. 2. Spiekanie si styków przekanika elektromagnetycznego Wymieni wieniec na kole zamachowym i zbnik Rozebra rozrusznik i naprawi uszkodzenie. Wymieni spryn Oczyci wałek i nasmarowa. Oczyci styki. 21

22 4. Algorytm kontroli stanu i lokalizacji uszkodze obwodu rozruchowego.!! "# $ %& ' ()$ *)+,-.,/0*(01. 2 "!! " # */$ (*$. 2)$ *)*.,/ 8 #. 22

23 5. Przyrzdy pomiarowe Pomiary napicia akumulatora pod obcieniem i podczas rozruchu. Próbniki napicia. Charakterystyka wskaników: 3 przyrzdy w jednym dodatkowy wywietlacz LCD 3 1/2 cyfry, odczyt 1999 (wersja Beta) kontrola napicia w zakresie V optyczna i akustyczna kontrola cigłoci przepływu do 400 kw opatentowany wskanik kierunku wirowania faz (zbdna tzw. "3 rka") IP 65 - strugo i pyłoszczelny do uytku w warunkach zewntrznych (atest VDE zgodnie z DIN VDE 0470/cz 1, EN 60529) jedyne w swoim rodzaju owietlenie przestrzeni roboczej do prac w zacienionych miejscach (np. w rozdzielnicach i szafach sterujcych) osłony ochronne kocówek pomiarowych na stałe zabezpieczone przed zgubieniem szybka jednorczna kontrola gniazd wtykowych z 19 mm odstpem otworów kontaktowych, bez koniecznoci odłczenia ruchomej kocówki miernika w pełni funkcjonalne i pewne wskazanie obecnoci napicia przy rozładowanych bateriach lub bez nich jednobiegunowe oznaczenie faz przy pomocy elektrody dotykowej (bez rónicy potencjału) automatyczne wewntrzne obcienie (pobór mocy), równie do wyzwalania wyłczników rónicowo-prdowych (FI/RCD) do 30 ma krótki czas zadziałania (<0,1 s), umoliwiajcy szybk kontrol napicia prosty test baterii do samokontroli funkcjonowania mocna, ergonomicznie uformowana obudowa zbudowany zgodnie z DIN VDE 0680 / cz 401, DIN EN , (dotychczas DIN VDE 0680 / cz 5), DIN VDE 0411EN 61010, IEC

24 Dane techniczne: wskanik zakres pomiaru napi napicie stałe/przemienne wybór zakresu pomiarowego czas reakcji zakres czstotliwoci wewntrzny pobór mocy prd probierczy warto szczytowa prdu obcienie automatyczne test jednobiegunowy zakres napi badanie cigłoci przepływu / test diod zakres opornoci prd probierczy oznaczenie kierunku wirowania faz zakres napi bezpieczestwo zgodnie z: kategoria przepiciowa wywietlacz LCD 3 1/2 cyfry 1999 (2000 beta), wskanik pasmowy LED 12 [V] [V] AC//DC; 12; 24; 50; 120; 230; 400; 690 [V] rozpoznanie automatyczne automatyczny < 0.1 [s] [Hz] około 2.1 [W] przy 690 [V] < 3.5 [ma] < 0.2 [A] wyzwala wyłczniki rónicowo-prdowe (FI/RCD) (do 30 ma) optyczny/akustyczny 100 [V] [V] optyczny/akustyczny [khz] około 5 [ma] dwubiegunowe 100 [V] [V] DIN VDE 0682/cz 401, DIN EN , (dotychczas DIN VDE 0680 / cz 5), DIN VDE 0411, EN 61010, IEC kat. III / 690 [V] poziom zakłóce 2 stopie ochrony zasilanie wymiary waga IP 65 strugo i pyłoszczelny, atest VDE zgodnie z DIN VDE 0470 / cz 1, EN x 1.5 [V] Micro, R x 56 x 24 mm około 180 g 24

25 5.2. Pomiary prdu i spadków napicia w obwodzie rozruchowym. Multimetry cgowe CA-600 i CA-60 Pomiar prdu jest jednym z najczciej wykonywanych pomiarów przy sprawdzaniu instalacji i elektrycznych zespołów samochodowych. Przy sprawdzaniu prdu rozruchowego silników benzynowych mamy do czynienia ze stosunkowo duymi prdami stałymi rzdu 250 A, a w przypadku silników Diesla z prdami ok A. Jeszcze wiksze prdy pobieraj z akumulatora w momencie rozruchu silniki ciarówek, bo rzdu A Przyrzd do diagnozy alternatora Do przetwarzania prdu przemiennego na prd stały słuy wbudowany w alternator prostownik o szeciu diodach krzemowych. Alternator współpracuje z regulatorem napicia, którego zadaniem jest niedopuszczenie do nadmiernego wzrostu napicia, mogcego uszkodzi odbiorniki elektryczne pojazdu. Po stwierdzeniu objawów wskazujcych na moliwo powstania usterki w alternatorze naley sprawdzi działanie alternatora. Proponowany sposób badania nie wymaga wymontowania alternatora z samochodu. W okresie przygotowywania i realizacji pomiarów zaleca si postpowa ze szczególn ostronoci. Nieprzestrzeganie poniszych wskazówek moe doprowadzi do uszkodzenia regulatora napicia lub diod prostownika. Sprawdzanie wydajnoci prdowej alternatora Załoy sond pomiarow multimetru na przewód ldowania alternatora w sposób pokazany na rysunku 8.7. Zwróci uwag, aby strzałka na sondzie była zgodna z kierunkiem przepływu prdu w przewodzie. Sonda musi by całkowicie zamknita. Akumulator musi by całkowicie naładowany. Uruchomi silnik i ustali prdko obrotow na obr/min. Włcza kolejno główne odbiorniki elektryczne, odczytujc oddzielnie dla kadego natenie prdu ładowania. Zsumowa odczytane wartoci natenia prdu. 25

26 Włczy jednoczenie główne odbiorniki elektryczne i zmierzy warto natenia prdu. 2. Prd ładowania mona uzna za prawidłowy, jeeli nie jest mniejszy maksymalnie o 5 A od sumy nate prdu poszczególnych odbiorników. W innym przypadku naley alternator wymontowa i naprawi Pomiar prdu ldowania alternatora multimetrem z sond hallotronow 3.2 Przyrzdy do diagnozy rozrusznika Rozrusznik jest odpowiednio skonstruowanym silnikiem elektrycznym. który napdzajc silnik spalinowy w czasie uruchamiania powinien mu nada tak prdko obrotow, aby powstały warunki do rozpoczcia procesu zapłonu. Ogólny schemat elektryczny rozrusznika i zasad jego działania przedstawiono na rysunku Rozrusznik oraz cały obwód rozruchowy mona uzna za sprawny, jeeli s spełnione ponisze kryteria oceny 1. Podczas rozruchu zapewniaj wystarczajc prdko obrotow wału korbowego, która wynosi: obr/min dla silników ganikowych, (140) obr/min dla silników wysokoprnych z komor wstpn (z wtryskiem bezporednim), obr/min dla silników wysokoprnych bez wiec arowych. 2. W czasie działania rozrusznika nie słycha zgrzytów i innych hałasów, nie wystpuj równie inne objawy mechanicznej niesprawnoci 3. Podczas uruchamiania silnika pobór prdu przez rozrusznik i spadek napicia w obwodzie rozruchowym nie przekraczaj wartoci dopuszczalnych. Ocen sprawnoci rozrusznika według pierwszych dwóch kryteriów dokonuje si w sposób bezporedni podczas próby uruchomienia silnika natomiast spełnianie ostatniego warunku moe by sprawdzone podczas odpowiedniego badania diagnostycznego. Poniej przedstawiono dwie metody kontroli działania rozrusznika, obie nie wymagajce jego wymontowania z samochodu 26

27 Pomiar napicia podczas rozruchu Pomiar prdu zwarcia Rys 1 Pomiar napicia podczas rozruchu Rys 2 Pomiar prdu zwarcia 27

28 4. Algorytm kontroli stanu i lokalizacji uszkodze obwodu Rysunek przedstawiajcy algorytm kontroli stanu i lokalizacji uszkodze obwodu zasilania w energi elektryczn 28

29 29

30 30