9
Capitolul 2. Sistemul de alimentare cu energie electrică Tema 2.1. Descriere generală 2.1.1. Rolul funcţional a sistemului de alimentare cu energie electrică Sistemul de alimentare cu energie electrică furnizează energia electrică necesară consumatorilor de pe automobil. El cuprinde un generator electric antrenat de motorul automobilului, un releu regulator şi bateria de acumulatoare. 2.1.2. Schema electrică a sistemului de alimentare cu energie electrică (citirea şi identificarea componentelor). Figura 2.1. - Schema electrică a sistemului de alimentare cu energie electrică: 1 – bateria de acumulatoare; 2 – alternatorul; 3 – blocul de montaj; 4 – becul de control a încărcării bateriei de acumulatoare, amplasat în combinaţia panoului de bord; 5 – contactul cu cheia. Tema 2.2. Baterii de acumulatoare 1

Alimentare Cu Energie Electrica a Automobilului

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Capitolul 2. Sistemul de alimentare cu energie electricăTema 2.1. Descriere generală2.1.1. Rolul funcţional a sistemului de alimentare cu energie electricăSistemul de alimentare cu energie electrică furnizează energia electrică necesară consumatorilor de pe automobil. El cuprinde un generator electric antrenat de motorul automobilului, un releu regulator şi bateria de acumulatoare.2.1.2. Schema electrică a sistemului de alimentare cu energie electrică (citirea şi identificarea componentelor). Figura 2.1. - Schema electrică a sistemului de alimentare cu energie electrică:1 – bateria de acumulatoare; 2 – alternatorul; 3 – blocul de montaj; 4 – becul de control a încărcării bateriei de acumulatoare, amplasat în combinaţia panoului de bord; 5 – contactul cu cheia.Tema 2.2. Baterii de acumulatoare2.2.1. Rol funcţional a bateriilor de acumulatoare. Clasificare. Simbolizare convenţională pe scheme electriceBateriile de acumulatoare sunt surse electrice-reversibile, care au proprietatea de a înmagazina energia electrică prin transformarea ei în energie chimică şi reciproc.Bateria unui automobil are rolul de a stoca energie electrică necesară pentru a porni motorul termic și pentru a alimenta consumatorii electrici atunci când motorul termic este oprit. O baterie auto trebuie să le îndeplinească următoarele cerințe:• să alimenteze demarorul în faza de pornire a motorului termic• să alimenteze consumatorii electrici când alternatorul nu funcționează• să filtreze oscilațiile de tensiune din sistemul electric• să alimenteze cu energie electrică sistemele electronice active permanent (memoriile modulelor electronice de control, alarme)Bateria trebuie să îndeplinească aceste funcții pe o plajă largă de temperaturi. În condiții extreme de temperaturi scăzute (-30 °C) bateria trebuie să asigure pornirea motorului, precum și în condiții de căldură excesivă (70 °C).Poziționarea bateriei se face de obicei în compartimentul motor și trebuie să țină cont de următoarele constrângeri: lungime cât mai scurtă a cablurilor de alimentare a demarorului, protecție împotriva contaminării, asigurarea temperaturii normale de funcționare, protecție împotriva vibrațiilor precum și acces ușor în vederea verificării și a înlocuirii.Bateriile utilizate pe automobile servesc ca sursă de energie electrică, fiind conectate în paralel cu dinamurile sau alternatoarele (generatoarele de curent continuu).Dintre acumulatoarele pentru autovehicule, cea mai largă răspândire o au acumulatoarele acide cu plăci de plumb care se mai numesc pentru START.Acumulatoarele cu plumb prezintă avantajul unei rezistenţe interioare de valoare mică, ceea ce face să fie utilizate la pornirea electrică a motoarelor; în schimb, ele au şi o serie de dezavantaje, întrucât rezistenţa lor mecanică este scăzută şi durata de viaţă este relativ mică. Acumulatoarele cu plumb prezintă o autodescărcare importantă, şi ca urmare nu este permis să stea mult timp fără a fi reîncărcate.Acumulatoarele alcaline se utilizează, de obicei, numai la autovehiculele care nu necesită sistem de pornire electric (de exemplu, la motociclete). Elementele unei baterii alcaline au plăcile pozitive din oxizi ale metalelor respective (Ni, Cd, Ag), iar cele negative sub formă de pastă de metal spongios (Fe, Cd, Zn), şi sunt montate alternativ într-un vas de oţel nichelat-perforat; electrolitul este un hidroxid de potasiu diluat cu apă, având densitatea medie de 1,20 g/cm3. Elementul se încarcă în anumite condiţii la o sursă de curent continuu. Reacţiile electrochimice reversibile furnizează energie electrică la o tensiune de circa 1,5 V/element. Pentru o baterie de 6 V se înseriază patru sau cinci elemente.Avantajele de menţinere practic constantă a capacităţii, de descărcare la intensităţi mari şi a concentraţiei electrolitului ar impune folosirea acestor baterii. Având în vedere însă variaţia capacităţii cu temperatura (scăderea ei la temperaturi joase, la care

Citation preview

Page 1: Alimentare Cu Energie Electrica a Automobilului

Capitolul 2. Sistemul de alimentare cu energie electrică

Tema 2.1. Descriere generală

2.1.1. Rolul funcţional a sistemului de alimentare cu energie electrică

Sistemul de alimentare cu energie electrică furnizează energia electrică necesară consumatorilor de pe automobil. El cuprinde un generator electric antrenat de motorul automobilului, un releu regulator şi bateria de acumulatoare.

2.1.2. Schema electrică a sistemului de alimentare cu energie electrică (citirea şi identificarea componentelor).

Figura 2.1. - Schema electrică a sistemului de alimentare cu energie electrică:1 – bateria de acumulatoare; 2 – alternatorul; 3 – blocul de montaj; 4 – becul de control a încărcării bateriei de acumulatoare, amplasat în combinaţia panoului de bord; 5 – contactul cu cheia.

Tema 2.2. Baterii de acumulatoare

2.2.1. Rol funcţional a bateriilor de acumulatoare. Clasificare. Simbolizare convenţională pe scheme electrice

Bateriile de acumulatoare sunt surse electrice-reversibile, care au proprietatea de a înmagazina energia electrică prin transformarea ei în energie chimică şi reciproc.

Bateria unui automobil are rolul de a stoca energie electrică necesară pentru a porni motorul termic și pentru a alimenta consumatorii electrici atunci când motorul termic este oprit. O baterie auto trebuie să le îndeplinească următoarele cerințe:

1

Page 2: Alimentare Cu Energie Electrica a Automobilului

să alimenteze demarorul în faza de pornire a motorului termic să alimenteze consumatorii electrici când alternatorul nu funcționează să filtreze oscilațiile de tensiune din sistemul electric să alimenteze cu energie electrică sistemele electronice active permanent (memoriile

modulelor electronice de control, alarme)Bateria trebuie să îndeplinească aceste funcții pe o plajă largă de temperaturi. În condiții extreme de

temperaturi scăzute (-30 °C) bateria trebuie să asigure pornirea motorului, precum și în condiții de căldură excesivă (70 °C).

Poziționarea bateriei se face de obicei în compartimentul motor și trebuie să țină cont de următoarele constrângeri: lungime cât mai scurtă a cablurilor de alimentare a demarorului, protecție împotriva contaminării, asigurarea temperaturii normale de funcționare, protecție împotriva vibrațiilor precum și acces ușor în vederea verificării și a înlocuirii.

Bateriile utilizate pe automobile servesc ca sursă de energie electrică, fiind conectate în paralel cu dinamurile sau alternatoarele (generatoarele de curent continuu).

Dintre acumulatoarele pentru autovehicule, cea mai largă răspândire o au acumulatoarele acide cu plăci de plumb care se mai numesc pentru START.

Acumulatoarele cu plumb prezintă avantajul unei rezistenţe interioare de valoare mică, ceea ce face să fie utilizate la pornirea electrică a motoarelor; în schimb, ele au şi o serie de dezavantaje, întrucât rezistenţa lor mecanică este scăzută şi durata de viaţă este relativ mică. Acumulatoarele cu plumb prezintă o autodescărcare importantă, şi ca urmare nu este permis să stea mult timp fără a fi reîncărcate.

Acumulatoarele alcaline se utilizează, de obicei, numai la autovehiculele care nu necesită sistem de pornire electric (de exemplu, la motociclete). Elementele unei baterii alcaline au plăcile pozitive din oxizi ale metalelor respective (Ni, Cd, Ag), iar cele negative sub formă de pastă de metal spongios (Fe, Cd, Zn), şi sunt montate alternativ într-un vas de oţel nichelat-perforat; electrolitul este un hidroxid de potasiu diluat cu apă, având densitatea medie de 1,20 g/cm3. Elementul se încarcă în anumite condiţii la o sursă de curent continuu. Reacţiile electrochimice reversibile furnizează energie electrică la o tensiune de circa 1,5 V/element. Pentru o baterie de 6 V se înseriază patru sau cinci elemente.

Avantajele de menţinere practic constantă a capacităţii, de descărcare la intensităţi mari şi a concentraţiei electrolitului ar impune folosirea acestor baterii. Având în vedere însă variaţia capacităţii cu temperatura (scăderea ei la temperaturi joase, la care, de exemplu, acumulatoarele cu Ni—Fe devin inutilizabile), oxidarea în apă a zincului la bateriile Ag—Zn, cu degajare de hidrogen, şi deci cu pericol de explozie, precum şi preţul foarte ridicat, folosirea lor pe scară largă în condiţiile actuale este limitată .

Bateriile de acumulatoare pentru „START” pot fi împărțite în trei categorii:1. Cu întreţinere sau reparabile - înainte acest tip de baterie era cel mai răspândit. În prezent, le produc doar

câteva fabrici din Ucraina și în mai multe țări ale fostei Uniuni Sovietice, astfel încât acestea sunt rareori găsite în vînzare. Ele se disting printr-o carcasa de ebonită şi mastic negru, umplut de sus. În cazul unui scurtcircuit între plăci este posibilitatea de a înlocui un bloc de plăci sau mai multe. Corpul din ebonită este mult mai costisitor în producere decât cel plastic, de asemenea, mai puțin durabile, și, ca rezultat, la lovituri se macină.

2

Page 3: Alimentare Cu Energie Electrica a Automobilului

2. Cu întreținere redusă - reprezintă o majoritate absolută pe piețele de baterii auto din întreaga lume. Acestea sunt prezentate într-o gamă largă și sunt fabricate cu cea mai modernă tehnologie. Acest tip de baterie, la fel ca şi toate cele cu întreținere, se furnizează de producători în stare uscată sau umplute cu electrolit la fabrică.

3. Fără întreţinere - sunt bateriile destinate pentru condiții ideale în zonele cu o clima blândă şi un nivel ridicat al deservirii la staţiile de service auto. Deosebirea acestor baterii este costul ridicat și nu poate fi folosit pe toate tipurile de automobile, în plus la capacele lor, nu există găuri sau buşoane de alimentare, astfel încât, în cazul defectării unei astfel de baterie poate fi pur și simplu rebutate.

După compoziţia plăcilor se deosebesc:1. Baterii cu plăci de plumb-stibiu. În prezent, mulți producători, adaugă la plăcile din aliaj de

plumb diferite componente de aliere (cadmiu, seleniu, argint), obținând să îmbunătățească caracteristicile bateriilor de plumb-stibiu.

2. Baterii hibrid, adică având plăci pozitive din aliaje de plumb-stibiu, iar negative – din aliaj de plumb-calciu realizate prin tehnologia expandării.

3. Baterii cu plăci de plumb-calciu. Utilizarea aliajelor de plumb-calciu în fabricarea plăcilor de acumulator oferă următoarele avantaje: reduce auto-descărcarea, mărește puterea de pornire a bateriei, crește stabilitatea caracteristicilor electrice. Dezavantaje: majoritatea baterii de calciu se teme de descărcare profundă. Mai multe descărcări poate duce la pierderea caracteristicilor bateriei (curentul de pornire, capacitatea nominală).

După variantele tehnologice de realizare pot fi: uscate (pentru formare); încărcate uscat; încărcate cu întreținere ; încărcate fără întreținere

Simbolizare convenţională pe scheme electrice:

Figura 2.2. – Simbolizarea electrică a bateriei de acumulatoare

2.2.2. Soluţii constructive a bateriei de acumulatoare

O baterie auto de 12V este compusă din 6 celule conectate în serie, fiecare celulă producând peste 2 V. Celulele sunt separate între ele, electrolitul din fiecare celulă nu este în contact cu cel din celula învecinată.

Electrozii ce formează fiecare celulă sunt formați din plăci separate de un plastic poros. Bateriile de generație veche, cu întreținere, conțineau plăci din plumb (Pb). Întreținerea unei baterii presupune verificarea periodică a nivelului de electrolit, măsurarea densității acestuia și completarea la nevoie cu apă distilată sau demineralizată.

3

+ -

Page 4: Alimentare Cu Energie Electrica a Automobilului

Bateriile actuale utilizează un aliaj pe bază de calciu (PbCa). Avantajul acestui tip de baterii, fără întreținere, etanșe, este nivelul mai scăzut de gaze produse când bateria este complet încărcată. Majoritatea bateriilor fără întreținere sunt prevăzute cu un indicator de stare („ochi magic”). În funcție de culoarea acestui indicator se poate determina starea de încărcare a bateriei:

Tabelul 2.1. –Semnificaţiile „ochiului magic”  Stare încărcare Nivel electrolit

(verde)baterie încărcată nivel bun(negru)baterie descărcată nivel bun(alb)baterie descărcată necesită completare/înlocuire

Funcționarea indicatorul de stare este de natură mecanică. Acesta conține una sau mai multe bile din plastic, care, în funcție de densitatea electrolitului, arată starea de încărcare a bateriei. „Ochiul magic” indică starea de încărcare doar pentru o celulă a bateriei, dar este reprezentativ pentru toată bateria.

Figura 2.3. – Elementele componente ale bateriei de acumulatoare

4

Page 5: Alimentare Cu Energie Electrica a Automobilului

Figura 2.4. – Elementele componente ale bateriei de acumulatoare

2.2.2. Principii de funcţionare şi parametrii funcţionali (descrierea proceselor, caracteristicile de încărcare şi descărcare)

O baterie este construită din celule galvanice, numite și pile electrice. Bateria are la bază principiul lui Volta, care spune că între două metale diferite imersate în electrolit (lichid care permite trecerea curentului electric) apare o tensiune electrică.

Figura 2.4. – Pilă electrică

5

Page 6: Alimentare Cu Energie Electrica a Automobilului

Cele două piese metalice se numesc electrozi, electrodul pozitiv numindu-se catod iar cel negativ anod. Datorită reacțiilor chimice dintre electroni și electrolit apare energia electrică. Astfel, bateria din energia chimică produce curent continuu.

Automobilele cu motor termic sunt echipate aproape în exclusivitate cu baterii pe bază de plumb. Datorită prețului scăzut și a curentului mare generat, bateriile cu plumb sunt cele mai utilizate pentru alimentarea circuitului electric al automobilului.

Bateria auto este formată din 6 celule (pile electrice) legate în serie. Fiecare celulă generează o tensiune de aproximativ 2,12 V, tensiunea totală a bateriei în gol fiind de 6 x 2,12 = 12,72 V (baterie complet încărcată).

Fiecare celulă a bateriei conține: un electrod pozitiv din bioxid de plumb (PbO2) un electrod negativ din plumb poros (Pb) electrolit din acid sulfuric (H2SO4) și apă (H2O)Dacă cei doi electrozi se leagă prin intermediul unui circuit electric, în baterie se produc reacții chimice care

generează curent electric.

Descărcarea baterieiC – consumatori electrici (ex. demaror)

Încărcarea baterieiG – generator electric (alternator)

6