Cap.1 INSTALAIA ELECTRIC A AUTOMOBILULUI.

1.1. Destinaie. Structur general.

Instalaia electric a automobilului este ansamblul tuturor echipamentelor electrice i electronice, generatoare i receptoare instalate la bordul su i interconectate prin cabluri i/sau conductori electrici avnd ca scop [1]:

producerea (generarea) i stocarea energiei electrice la bordul automobilului; alimentarea cu energie electric a tuturor receptorilor la o valoare ct mai constant a

tensiunii de alimentare, att n mers ct i n staionare; asigurarea pornirii i funcionrii motorului cu ardere intern de tip MAS(scnteie) i

respectiv MAC (compresie Diesel) al automobilului; controlul (msurare, afiare) a parametrilor funcionali ai motorului i a celorlalte sisteme

ale automobilului; iluminarea drumului i a vehiculului (n interior i exterior) la circulaia nocturn,

semnalizare optic i acustic; asigurarea confortului ambiental (ofer plus pasageri) independent de condiiile de

funcionare ale motorului i de condiiile climatice externe.Echipamentul electric presupune orice dispozitiv implicat n procesul de producere,

transport/distribuie i utilizare a energiei electrice.Generatorul electric este echipamentul electric ce transform o anumit form de energie

(mecanic, termic, luminoas, etc.) n energie electric.Receptorul electric este echipamentul electric ce transform energia electric n alte forme de

energie (mecanic, termic, luminoas) pentru utilizare.Consumatorul electric reprezint totalitatea receptorilor din cadrul unei instalaii electrice

interconectai conform unui scop comun.Echipamentele electrice i electronice din cadrul instalaiei electrice auto se grupeaz n sisteme

electrice funcionale; o imagine sintetic a structurii generale este reprezentatn schema-bloc din fig. 1.:

- Sistemul de alimentare cu energie electric: produce, furnizeaz i nmagazineaz energia electric necesar alimentrii tuturor receptorilor instalai pe autovehicul;

- Sistemul de pornire: realizeaz punerea n micare (funcionare) a MAS/MAC cu ajutorul unui motor electric (demaror) prevzut cu dispozitiv electromecanic de cuplare a pinionului cu coroana dinat a volantei de pe arborele cotit al MAI;

- Sistemul de aprindere realizeaz la momente precise, succesiv n fiecare cilindru, scnteile necesare aprinderii amestecului carburant din cilindrii MAI tip MAS;

- Sistemul de carburaie electronic: permite dozarea precis i reglarea optim a amestecului (carburant aer) n funcie de mai muli parametrii ca: turaia AC(arbore cotit), debit de aer admis (depresiunea din galeria de admisie), temperatura motorului i a aerului ambiant, poziia clapetei de acceleraie, compoziia gazelor de eapament. Se compune din: injectoare, ventile electromagnetice i circuite de comand electronice aferente;

- Sistemul de msur i control a parametrilor,semnalizare intern a avariilor: realizeaz msurarea i afiarea la bord a parametrilor funcionali ai motorului i ai autovehiculului n general. Se compune din: traductoare specifice (mrimi fizice neelectricemrimi electrice) conectate la bornele aparatelor indicatoare,lmpilor sau avertizoarelor;

- Sistemul de iluminare i semnalizare : asigur (pe timpul nopii sau n condiii de vizibilitate redus) iluminarea drumului i a autovehiculului (exterior/interior), precum i semnalizarea optic (schimbarea de direcie, frnare, mers napoi) i acustic. Se compune din: corpuri de

1

iluminat echipate corespunztor cu surse electrice de lumin (faruri, lmpi de poziie, direcie, frn, mers napoi etc.), aparataj electric aferent, claxon i/sau siren;

- Sisteme auxiliare: au rol de a facilita conducerea automobilului i de a spori sigurana circulaiei rutiere precum i de a asigura confortul ambiental n habitaclu. Se refer la:

- tergtore de parbriz acionate electric;- electropomp pentru splarea parbrizului,farurilor,etc.;- rezistori pentru dezgheare/dezaburire lunet;- aeroterm / sistemul de climatizare;- brichet electric;- sistem electric/electronic de securizare/antifurt;- echipamente radio/audio, cass,TV,telefon,etc.

fig.1 Schema bloc a instalaiei electrice auto.

2

1.2. Cerine tehnico-funcionale specifice.

Construcia i funcionarea echipamentelor electrice[1] i electronice[2] instalate pe automobile sunt determinate esenial att de condiiile de mediu i de exploatare mult mai dificile, n general, fa de cazul echipamentelor electrice staionare - precum i de multiple condiii tehnice specifice (parametrii funcionali, fiabilitate, tipizare, implicaii asupra securitii i siguranei circulaiei rutiere etc.) normalizate n standarde/normative.

Condiii impuse de mediul ambiant i de modul de exploatare:Echipamentele electrice auto ca i celelalte sisteme funcionale existente pe automobil sunt

supuse n funcionare unor condiii mecano-climatice variabile n limite largi datorate att climei locale (dependent de zona geografic, anotimp, altitudine etc.) ct i cldurii, vibraiilor i ocurilor produse prin funcionarea motorului i rularea automobilului.

Factori de mediu:1.Temperatura mediului ambiant (variabil funcie de radiaia solar i cldura transmis prin

funcionarea motorului, funcie de condiiile de ventilaie n repaus sau n mers): -temperatura nominal: 20oC5oC (climat temperat normal - N);-temperatura extern maxim admisibil:45oC;-temperatura maxim admisibil n habitaclu:65oC;-temperatura maxim admisibil n compartimentul motorului:80oC-95oC;-temperatura minim admisibil pentru funcionarea sigur:-20oC;-temperatura minim de funcionare:-40oC;-temperatura minim de pornire cu demaror electric:-18oC.

2.Umiditatea relativ a mediului ambiant: 10 80%Aciunea umiditii poate fi simultan cu cea a cldurii sau a atmosferei corozive (de exemplu:

cea salin).3.Ptrunderea corpurilor strine solide i a apei: echipamentul electric trebuie protejat

corespunztor prin carcase, garnituri, etanri etc., contra ptrunderii apei, prafului, noroiului, pietrelor, insectelor etc.

Grade normale de protecie(IPxy) sunt precizate n detaliu n [3] (prima cifr(x) reprezint protecia contra ptrunderii corpurilor strine solide; a doua cifr(y) reprezint protecia contra ptrunderii apei ).

4.ocuri i vibraii (mai importante pentru elementele montate direct pe motor, comparativ cu cele pe caroserie): zdruncinturi de transport (frecven =13Hz, acceleraie=3g 15g), vibraii mecanice ntreinute (frecven =1055Hz, amplitudini de zecimi de milimetri).

Prin concepie i execuie, toate componentele i subansamblurile echipamentelor electrice auto trebuie ca n aceste condiii mecano-climatice dificile s poat funciona corect un timp ct mai lung ceea ce nseamn fiabilitate.

n scopul evalurii performanelor echipamentelor electrice auto din acest punct de vedere, acestea se supun (n totalitate sau prin sondaj) unor ncercri mecano - climatice riguroase, standardizate n: frig, cldur uscat, cldur umed continu/ciclic, impact/oc, zdruncinri, cdere liber, vibraii, atmosfer coroziv, praf i nisip, variaii de temperatur etc.

Dup efectuarea ncercrilor, aparatajul trebuie s-i menin capacitatea de funcionare normal, s nu prezinte deteriorri mecanice etc.

Condiii tehnice generale de calitate privind sigurana funcionrii dispozitivelor electronice (incluznd radio-casetofon etc.) instalate pe automobil sunt prevzute n standarde specifice coninnd valorile parametrilor de influen i metodele de ncercare adecvate la solicitri mecano-climatice.

Alte condiii tehnice generale pentru echipamentul electric auto:1.Condiii de normalizare tipizare unificare:,

-tensiunea nominal de funcionare:

3

6V tensiune continu (motociclete, Trabant, Wartburg);12V tensiune continu (majoritatea autoturismelor i autocamioanelor de tonaj mic i mediu);24V tensiune continu (autobuze, autocamioane de tonaj mare (la Pinst>700W)).-polaritatea: minusul autovehiculului(-) la mas;plusul(+)-cablat, (n trecut a existat (+) la caroserie dar s-a renunat la aceast idee); n prezent, aproape n totalitate automobilele au receptorii conectai printr-un singur conductor la sistemul de alimentare cu energie electric, nchiderea circuitului realizndu-se prin masa metalic a asiului i caroserieiautomobilului (cablaj optimizat din punct de vedere al volumului,masei,costului);-sensul de rotaie al unor aparate din cadrul echipamentului electric auto:de exemplu sens orar

pentru ansamblul ruptor -distribuitor (delco) privit dinspre capac;-regimul nominal de funcionare: continuu, de lung durat (aprindere, iluminat), intermitent

(claxon, relee semnalizare, tergtoare de parbriz) i de scurt durat (demaror, brichet, pompa de splat parbrizul).

2.Condiii impuse de necesitatea asigurrii fiabilitii n exploatare: majoritatea elementelor echipamentului electric auto trebuie s poat funciona corect, fr defeciuni grave pe ntreaga durat de via normal a automobilului, sau cel puin pn la prima reparaie capital (n condiiile respectrii riguroase a indicaiilor de exploatare i ntreinere ale productorului).

Orientativ se dau urmtoarele durate de funcionare prescrise[1],[2]:-bateria de acumulatori: 250 350 de cicluri normale de ncrcare/descrcare (dup care

capacitatea poate scdea cu 50 70%);-dinam+releu regulator cu contacte: max. 150.000 km;-alternator +releu regulator electronic: max. 350.000 km;-demaror: min. 5000 de porniri;-bujii: 10.000 30.000 km;-ruptor cu contacte din aliaje Wo (platini): 5000 10.000 km;-bobina de inducie: max. 250.000 km;-sistem de aprindere electronic: 100.000 150.000 km;-lmpi cu incandescen: 200 500 de ore.

3.Condiii determinate de normele de securitate i siguran a circulaiei rutiere: reglementri naionale conforme cu recomandri internaionale[4] pentru msuri unitare i eficiente de creterea siguranei circulaiei rutiere, reducerea polurii mediului ambiant, limitarea consumului de carburant etc.: sunt condiii tehnice minime n care trebuie s se ncadreze constructiv i funcional echipamentul electric auto. De exemplu: structura i parametrii funcionali obligatorii (putere nominal,culoare,numr de lmpi,etc) ai sistemului de iluminat i semnalizare optic.

4.Nivelul maxim al perturbaiilor radio electrice generate cu motorul n funcionare nu trebuie s depeasc limitele cmpului perturbator conform:

-100V/m - pentru autovehiculele fr radioreceptori la bord;-50V/m - pentru autovehiculele cu radioreceptor la bord;-10V/m - pentru autovehiculele cu echipamente de radiocomunicaie profesionale la bord. Pentru autovehiculele care nu respect aceste condiii se impun msuri de antiparazitare corespunztoare.Comisia Economic pentru Europa din cadrul O.N.U(CEE-ONU) a elaborat un ansamblu de

Acorduri i Convenii[4] care reglementeaz n mod uniform,pentru rile semnatare ,principalele aspecte caracteristice activitii de transporturi rutiere n trafic internaional(condiii tehnice, juridice,etc). n cadrul Conveniei[4] au fost iniiate i adoptate peste 90 de reglementri tehnice prin intermediul crora se urmrete amplificarea elementelor de securitate rutier,reducerea efectelor nocive,de agresiune a autovehiculelor asupra mediului nconjurtor,n condiiile creterii spectaculoase a traficului rutier i saturrii pieei de automobile.

Instituia naional competent n acest domeniu i recunoscut oficial pe plan internaional este Registrul Auto Romn(R.A.R) din cadrul Ministerului Transporturilor.

4

1.3. Prezent i perspective n evoluia echipamentelor electrice i electronice auto.

n anul 1902 BOSCH a produs prima bujie; ncepnd cu anul 1925 aceeasi companie impune etaloane i n domeniul naltei precizii, oferind dispozitive de aprindere tranzistorizate, diferite tipuri de bobine de inducie,piese pentru aprindere(contacte platinate,rotoare,capace de distribuitoare,etc.);n anul 1986 BOSCH ncepe producia primelor sisteme de injecie Diesel - electronice destinate automobilelor.

Pn n prezent, automobilul este departe de a fi un vehicul adaptat la protecia ecologic. Automobilul electric este capabil s contribuie indirect la evitarea distrugerii structurilor fragile ale mediului ambient. n pofida orientrilor pe termen lung adoptate de o serie de legislatori influeni care intenioneaz s vad progresele n dezvoltarea automobilelor mult mai prietenoase mediului, limitri serioase n tehnologia bateriilor conduc inevitabil la ideea c doar dezvoltarea automobilului electric cu adevrat viabil rmne ultima int spre care orice productor de automobile trebuie s aspire n viitor. n acelai timp ,motoarele care se bazeaz pe derivai ai combustibililor fosili ca surs de energie primar, vor continua s asigure n principal sistemul de propulsie al automobilelor. Legislatorii pot conta pe meninerea presiunii asupra productorilor de automobile pentru reducerea emisiilor poluante.

Electronica din componena automobilului crete continuu datorit cerinelor crescute privind protecia mediului, securitatea i consumul sporit de energie electric.

Cu 60 de ani n urm (~1950) coninutul de electronic din componena automobilului era aproape zero. n anul 1998 valoarea medie a electronicii n automobil era de cca. 500 USD; n anul 2001 aceasta valoare a depait 1000 USD/automobil. Aceast pia de cca. 100 bilioane USD a fost creat datorit reglementrilor de antipoluare i economie de energie. Acest lucru a permis startul electronicii auto; ulterior, aceast industrie a descoperit imensele posibiliti ale electronicii: creterea numrului de funcii pentru control, eficien, fiabilitate i alte aplicaii electronice.

Prima introducere a electronicii n anasamblul automobilului a fost pentru managementul motorului (presiunea verde mondial datorat polurii).

n al doilea rnd electronica s-a introdus pentru sporirea siguranei (airbag-uri, sistemul ABS (Anti-Brake-Locking-System)), mbuntairea confortului (suspensii active, control electric al direciei, control inteligent al iluminatului).Expansiunea electronicii pe automobile are rolul de a realiza integrarea ct mai eficient a urmtoarelor principale aplicaii:

Traciune:-injecie de benzin integrat;-control aprindere,transmisie,cutie de viteze;-diagnostic la bord.

Securitate i asiu:-airbag-uri inteligente, laterale/spate;-evitare coliziuni;-sistem frnare ABS;-control suspensii active, direcie.

Conducere inteligent:-sistem de navigaie (GPS);-recunoatere vocal;-control activ.

Electronica n habitaclu:-control climatizare habitaclu;-afiaje;-imobilizatoare;-acces fr cheie;-sistem integrat de comunicaii;-atenuare zgomot.

5

n anul 1978 Motorola a realizat primul microcontroller pentru managementul motorului. Astfel noxele au sczut de 45 ori n perioada 19702000. Noile sisteme de control al motorului constau dintr-o unitate central cu injector i aprindere cu comutatoare statice. Fiecare tip de sarcin al fiecrui sistem dintre cele enumerate mai sus e controlat de un microprocesor descentralizat; comanda diverselor sarcini locale se realizeaz prin interfee i electronic de putere.

Sistemul de iluminare necesit electronic pentru mbuntirea performanelor actuale (creterea eficienei lmpii) prin adoptarea lmpilor de tip HID (High Intensity Discharge); tensiunile nalte de amorsare i de descrcare n arc, necesare pentru funcionarea acestui tip de lmpi, impun utilizarea cel puin a unui balast electronic.

Controlul presiunii n anvelope este, de asemenea un sistem recent care contribuie la mbuntirea siguranei i a confortului automobilelor.

Toate aceste sarcini electrice conduc la o important cretere a consumului de energie. Actualmente puterea electric stocat la bordul autovehiculelor n bateriile de 12V depete valoarea de 2000W. Aceasta ar nsemna un curent mediu total de 200A, adic conductoare groase de cupru cu mas relativ mare. O soluionare a acestei probleme este: baterii cu tensiuni mai mari de 42V sau instalarea unor sisteme multiplexate.

n stadiul actual, n ansamblul eforturilor privind reducerea costurilor i a noxelor, creterea confortului i a securitii active i pasive, etc., varianta de automobil electric sau cu hibridizare (cu motor termic) constituie o soluie promitoare att pentru transportul rutier urban ct i pentru cel interurban [5].

Avantajele automobilelor electrice:- randamentul (energia mecanic furnizat/energia absorbit) motorului electric

este ~ 90%, fa de cca.(3335)% la motorul termic de tip MAS(Otto), respectiv de ~40% la motorul termic MAC (Diesel) ;

- acionarea electric direct a roilor motoare (de traciune) reduce aproape la zero pierderile mecanice prin eliminarea cutiei de viteze (funcia acesteia e preluat de module electronice de alimentare cu un raport tensiune/frecven variabil);

- degajrile de noxe, cca. (140215)g. CO2/kilometru la un vehicul cu motor termic, devin nule la un vehicul integral electric;

Motorul electric pentru automobile trebuie sa corespund unor cerine specifice:- valori ct mai mari pentru raportul de performan: putere dezvoltat/unitate de

mas[kW/kg];- robustee ridicat la solicitrile mecano climatice (umiditate, praf, temperaturi

extreme, ocuri, vibraii,etc.);- capacitate de rcire ct mai eficient;- dimensiuni de gabarit minime(compacte); posibilitatea ncorporrii

motorului electric n butucul roii de traciune a automobilului (ACTIVE WHEEL), precum i posibilitatea frnrii electrice recuperative (motorul electric este reversibil);

- energia de frnare (aproximativ 80%) poate fi reconvertit electric pentru ncrcarea bateriilor de acumulatori.

Bateria de acumulatoare este, n cadrul sistemului electric al acestui tip de automobile veriga slab care mpiedic ofensiva automobilelor electrice pe piaa auto.

La o cantitate specific de energie electric stocat de 200w*h/kg (maximum de performan atins n prezent), aceasta reprezint doar 1/50 din echivalentul energetic al carburanilor lichizi (10000 w*h/kg). n consecin autonomia automobilului electric este limitat la aproximativ (200350)km, acceptabil doar pentru transport urban.

Se au n vedere acumulatori de tipul NiMeH (nichel-metal-hidruri) cu o capacitate specific de stocare a energiei electrice de cca. (130140)w*h/kg i o durat de via de peste 1000 de cicluri convenionale i acumulatori de tipul litiu-ion-polymer membran cu o capacitate de cca. (180200) w*h/kg i o durat de via de maximum 2000 de cicluri.

6

Cap.2 SISTEMUL DE ALIMENTARE CU ENERGIE ELECTRIC.

Sistemul de alimentare cu energie electric (SAE) al oricrui autovehicul furnizeaz energia electric necesar funcionrii (la parametrii adecvai) tuturor receptorilor instalai/conectai la bordul acestuia. Se compune din (fig.2):

fig.2 Schema electric a sistemului de alimentare cu energie electric.GE generator electric rotativ(alternator);RRT- releu regulator de tensiune;BA- bateria de acumulatoare; Rd- redresor.

1 bateria de acumulatoare (BA) cu rolul de a:-alimenta electromotorul (demarorul) i sistemul de aprindere la pornire, precum i restul

receptorilor de pe autovehicul n staionare(cu motorul oprit);-contribui (alturi de releul regulator de tensiune) la meninerea unei tensiuni continue constante

(6,12V sau 24V) n ansamblul instalaiei electrice a auto, independent de variaia turaiei i de numrul variabil de receptori alimentai;

-prelua vrfurile de sarcin (de ncrcare) ce apar cnd puterea electric absorbit de receptoare depeste puterea electric maxim debitat de generator (noaptea,iarna).

Bateria de acumulatoare, conectat n paralel cu generatorul electric rotativ (conexiune n tampon), stocheaz energie electric i alimenteaz consumatorii n repaus (pe durata opririi motorului MAS/MAC);

2 generator electric rotativ (GE) (n c.c.-dinam sau n c.a. alternator cu redresor nglobat) antrenat n micare de motorul cu ardere intern al automobilului transform energia mecanic n energie electric cu care se alimenteaz toate receptoarele de la bordul autovehicului i ncarc bateria de acumulatoare la tensiuni relativ constante (6V sau 12V sau 24V).

Avantajele alternatoarelor: mai robuste, mai fiabile, construcie i ntreinere mai simpl, puterea specific (W/kg) de 3-5 ori mai mare ca dinamul, funcionare bun (I,U) ntr-o plaj larg de turaii (950-10000 rot./min).

3 releu regulator de tensiune (RRT ) (electric sau electronic) cu rol de a stabiliza tensiunea electric (n general prin reglarea excitaiei GE) debitat de generator. Variaiile de tensiune depind de turaia MAI i de sarcin.

4 elemente componente de cablaj i conectic: conductori, cabluri, papuci, conectori, sigurane fuzibile, ntreruptoare i comutatoare.etc.

7

2.1. Bateria de acumulatoare (BA).

Cele mai vechi i cele mai utilizate baterii sunt cele cu plci de plumb i electrolit acid, folosite ca baterii de pornire[1]. Pentru utilizri specifice (de exemplu la motociclete 6V) se fabric n mod curent i acumulatoare alcaline (electrolit alcalin: soluie apoas de KOH sau NaOH, electrozii sunt cupluri de : Ni-Cd,Ni-Fe,Ni-Zn,Ag-Zn etc).

Bateriile de acumulatoare sunt formate din elemeni (celule) de acumulatoare. Un element (celul) acumulator e o pil electric reversibil-generator de c.c. electrochimic constituit principial din doi electrozi metalici de natur diferit introdui ntr-un electrolit (conductor de spea II (conducie ionic)). La contactul ntre un metal (conductor spea I) i un electrolit (conductor spea II) apare un cmp electric imprimat galvanic (Ei [V/m]) care creeaz t.e.m. de contur. Tensiunea electric imprimat se exprim prin relaia (1):

Ui=Eidl [V] (1)Dup rolul pe care l ndeplinesc pe autovehicul bateriile de acumulatoare pot fi: baterii de

pornire i baterii pentru traciune.Bateriile de pornire, conectate n paralel cu generatorul de curent ndeplinesc urmtoarele

funcii: alimenteaz demarorul i sistemul de aprindere la pornirea motorului, alimenteaz consumatorii cnd motorul este n repaus, preiau vrfurile de sarcin cnd cererile de curent sunt peste posibilitile generatorului, contribuie la meninerea unei tensiuni constante n instalaia electric, indiferent de regimul de lucru al generatorului.

La alimentarea demarorului, aceste baterii trebuie s asigure un curent foarte mare (de ordinul sutelor de amperi) dar pentru o durat scurt. Pentru a putea face fa curenilor mari, fr ca tensiunea la borne s scad prea mult, este necesar s aib o rezisten intern foarte mic([m]).

ConstrucieBateria de acumulatoare este format dintr-o carcas (cuv) confecionat din ebonit sau

material plastic, compartimentat n 3 sau 6 elemente (celule) ( fig. 3).

fig.3 Bateria de acumulatoare acid

Fiecare element constituie un acumulator avnd o tensiune nominal de 2 V, format dintr-un ansamblu de plci pozitive i negative izolate ntre ele prin separatori confecionai din material plastic. Plcile de aceeai polaritate sunt legate ntre ele prin puni de plumb pe care se aeaz borna de legtur. Celulele se leag ntre ele n serie , rmnnd la exterior doar bornele principale ale bateriei.

Electrozii sunt formai din grtare de Pb care sunt iniial pastate (acoperite) cu o past din oxizi de plumb (miniu=Pb3O4 ; litarga=PbO) n aa numita stare neformat. Electrozii sunt scufundai n soluie apoas de H2SO4 despartiti prin membrane microporoase (separatori) care permit transferul de ioni dar mpiedica atingerea (contactul) direct = scurtcircuit. Totul este amplasat intr-o cuva (bachelit, termoplaste) rezistenta la H2SO4.Prin aa-numita operaie de formare (a crei reet difer de la un procedeu de fabricaie la altul) care const n principal n alimentarea cu curent a acumulatorului, electrozii se transform astfel:

- plcile pozitive se acoper cu PbO2 (culoare cafenie);- plcile negative se acoper cu Pb spongios (culoare cenuie);

iar electrolitul ajunge la concentraia caracterizat prin densitatea de 1,27 g/cm3.FuncionareFuncionarea bateriei are loc n baza reaciilor chimice reversibile de ncrcare- descrcare care

se produc n interiorul celulelor.8

Procesul de ncrcare are loc dac la bornele elementului accumulator se aplic o tensiune electric Ub>Ui cu polaritatea corespunztoare(fig.4).

fig. 4 Procesul de incrcare al bateriei

La ncrcare reaciile chimice sunt: Starea iniial (ncrcare). Electrod (+) Electrolit Electrod(-)

PbSO4 H2O/H2SO4 PbSO4 Sens I n element: -------------->Circulaia ionilor: SO4-- H2++

Reacii chimice la electrozi: PbSO4+SO4+2H2O= PbSO4 + H2=

PbO2+2H2SO4 Pb+H2SO4Starea final a electrozilor: PbO2 Pb spongios (cafeniu) (cenusiu)

Rezult ca prin ncrcarea acumulatorului se regenerez substanele active: sulfatul de Pb i apa se transform n Pb ce se depune poros pe plcile (-), peroxid de Pb (PbO2) ce se depune pe plcile (+) i H2SO4 ceea ce nseamn creterea densitii electrolitului la valoarea caracteristic de ncrcare (1.27g/cm3). Reacile electro-chimice din cursul procesului de ncrcare regenereaz att pasta activ de pe plci ct i densitatea H2SO4, paralel cu diminuarea sulfatului de plumb; n consecin Ui crete i Ri scade. Tensiunea la bornele elementului de acumulatori este dat de relaia (2) :

Ub = U0 + Ii*Ri [V] (2)Unde:U0Ui tensiunea de mers n gol (valoarea msurabil cea mai apropiat de tensiunea

intern Ui). Un element acumulator cu plumb i electrolit acid ncrcat are tensiunea nominal de 2V.

Procesul de descrcare se produce dac la bornele exterioare(+ ; -) ale elementului respectiv se nchide circuitul printr-o rezisten RS i ia natere curentul de conducie Id conform legii conduciei electrice (legea lui Ohm, vezi fig.5.)

fig.5 Procesul de descrcare al bateriei

9

Descrcarea acumulatorului comport urmatoarele reacii globale:Starea nainte de desc. Electrod (+) Electrolit Electrod(-)

PbO2 H2SO4/H2O Pb spongios (cafeniu) (cenusiu)

Sens Id n element: Ri ncrcat), rezistena legturilor. Ri are o importan deosebit la pornire deoarece la cureni de sute de amperi rezult cderi mari de tensiune Ui=Id*Ri.

Caracteristici tehniceEnergia necesar pentru pornirea electric a unui motor cu ardere intern ct i alimentarea

consumatorilor trebuie furnizat de ctre BA. n general, mrimea BA este determinat de puterea necesar pentru pornire, caracteristicile demarorului, momentul de torsiune pe care trebuie s-l asigure demarorul i turaia necesar la pornire.

Din cauza condiiilor de pornire variate i n special din cauza influenei temperaturii, se cer cunotine precise asupra proprietilor bateriei de acumulatoare:

1.CAPACITATEA (C) cantitatea de sarcini electrice stocate masurat convenional prin produsul curent(Id sau Ii) x timp(h) ntr-un anumit regim de funcionare pn la limitele admisibile ale descrcrii (sau ncrcrii):

Cd=Id*td [Ah] ; Ci=Ii*ti [Ah] (4)Capacitatea depinde de cantitatea de mas activ a plcilor i de numrul lor (de fapt din

ntreaga mas activ doar 50-60% ia parte la reaciile electrochimice rezultnd coef. de utilizare a masei active). Capacitatea plcilor (-) Pb spongios e mai mare dect a plcilor (+) PbO2.

Capacitatea bateriilor noi e mai mic, ea crete dup cteva cicluri de ncrcare-descrcare apoi scade pe masur ce bateria se uzeaz (n principal datorit sulfatrii).

Capacitatea nominal (C20h)=produsul ntre valorile standard ale curentului [A] i timpului [h]. Capacitatea nominal se obine pentru un curent constant: Id=0.05*C20h [A] care trebuie s descarce bateria n timpul td=20h pn la tensiunea de 1.75V pe element la oref. electrolit=25oC. (Ex: BA 12V/45Ah Id=0.05*45=2.25A; Id*td=1.25*20=45Ah sau 12V/55Ah Id=0.05*55=2.75A; Id*td=2.75*20=55Ah)

2.TENSIUNEA NOMINAL (UN) e determinat de numarul de elemente n serie (6V;12V)

3.CAPACITATEA DE DESCRCARE RAPID caracterizeaz proprietaile bateriei din punct de vedere al pornirii electrice a motoarelor, la temperaturi sczute: -181[C]. Se descarc bateria sub

10

un anumit curent de descrcare. Id=(3-3.5)*C20h [A] un timp td=3min; descrcarea se oprete cnd Ub6V (pt UN=12V)(Ex: BA 12/45Ah Id=135-157.5A ; 12/55Ah Id=165-192.5A)

4.CURENTUL DE NCRCARE (I) = curentul pe care o baterie nou, ncrcat n prealabil, poate s-l absoarb dup ce a fost descrcat timp de 5h. cu un curent Id=0.1C20h [A]. Acesta este curentul de ncrcare al BA etapa I.

5.RANDAMENTUL BA = raportul dintre cantitatea de electricitate cedat la descrcare fa de cea primit la ncrcare. Este: c= Ah cedai*100/Ah absorbii = 85-90% funcie de capacitate.

w= Wh cedai*100/Wh absorbii = 75-85% funcie de energieRandamentul scade dac bateria de acumulatoare se ncarc cu o tensiune mai mare ca cea

normal (supravoltat), dac se descarc sub limitele admisibile, dac Ri este mai mare dect valorile normale.

6.AUTODESCRCAREA (S) = pierderea capacitatii bateriei pe durata depozitarii sau nefolosirii (STAS: max 20% n 28zile)

S=(C-C)*100/C [%] (5)C=capacitatea medie obinut n cursul a dou descrcri iniiale [Ah] C=capacitatea msurat dup depozitarea bateriei un numr de zile [Ah]

7.DURATA DE FUNCIONARE (DF) = numrul de cicluri ncrcare-descrcare pn la care capacitatea scade la 60-70% din cea nominal. DF este limitat de distrugerea progresiv a plcilor pozitive (mai subiri, mai puin rezistente ca cele (-): 250 cicluri pt plci (+) si 300 cicluri pt plci (-). n prezent cu perfecionri tehnice de fabricaie, DF a putut fi crescut de la 18 luni (respective 40.000 km) la 26-30 luni (50-60.000km). Pentru prelungirea DF se iau urmtoarele msuri: control periodic, completare electrolit (la 1000-2000km), verificarea tensiunii elemenilor i densitatea electrolitului (la 10000-15000km).

Bateria de acumulatoare pentru sistemele de alimentare cu energie electric al autovehiculelor se alege n funcie de urmtoarele criterii:

-tensiunea nominal; -capacitatea nominal (funcie de principalul consumator);-curentul debitat la demaraj;-tipul constructiv, dimensiuni (funcie de locul de montaj);-criterii economice.

11

2.2. Generatorul electric rotativ.

Generatorul electric rotativ (GE) antrenat n micare de motorul cu ardere intern al automobilului (doar n timpul funcionrii) transform energia mecanic n energie electric; alimenteaz toate receptoarele de la bordul autovehiculului i ncarc bateria de acumulatoare la tensiuni aproximativ constante (6V / 12V / 24V).

Alternatoarele pentru automobile (fig.6) sunt generatoare sincrone trifazate prevzute cu redresoare statice, care folosesc de obicei diode cu siliciu, i ca urmare nu mai necesit colectoare cu lamele ca n cazul dinamurilor. Ele au rolul de a alimenta cu curent electric consumatorii (receptoarele) i de a ncrca BA. Reprezentarea convenional a alternatorului este artat n figura de mai jos:

fig.6 Schema electric a alternatorului cu redresor ncorporat

B+- borna pozitiv; D- -borna negativ; DF borna de excitaie;

Bex nfurarea de excitaie a rotorului; K- comutatorul cheii de

contact; RT regulator de tensiune.

Puterea instantanee dezvoltat de alternator este:

p1 = ue1i1 + ue2i2 + ue3i3 (6)

Puterea activ medie pe o perioad este:

P = T1 T pdt

0

=3Uf If cos = 3 Ul If cos (7)

n regim de funcionare autonom (=2**f) nu este fix, ci dependent de turaia de antrenare(n1):

f =60

1np [Hz] (8)

pentru n1=750 rpm 6000 rpm i p=6(perechi de poli)

f=75600[Hz]

12

ntre mrimile electrice (I,U) n c.a. i mrimile electrice (Is,Us) n c.c. exist urmtoarele relaii, innd cont de configuraia redresorului de tip punte trifazat necomandat:

I(1)(2)(3) = 32 Is 0,816Is (9)

U(1)(2)(3) = 63pi

Us 0,42Us (10)

U(RS)(ST)(TR) = 23pi

Us 0,74Us (11)

Puterea aparent necesar a fi debitat pe sarcin:

SGS = 3pi

UsIs 1,047Ps (12)

Curentul printr-un element al punii redresoare:

IV = 31

Isks (13)

unde ks =coeficient de suprancrcare (1,31,5).Tensiunea n stare de blocare a unei diode:

UV = 3pi

Usu (14)

Pentru cazul specific instalaiilor electrice de pe autovehicule (generator sincron autonom care debiteaz pe o reea proprie), principalele caracteristici relevante pentru funcionarea alternatoarelor sunt prezentate n fig. 7:

-Caracteristica de mers n gol (fig. 7a) : Ue= f(Iex)(n=nN=constant, I=0, Uerem(510)%UN );-Caracteristica extern (fig. 7b): U= f(I)(n=nN=ct., Iex=ct., unde: curba a. ( cos =1) pentru receptori cu caracter rezistiv; curba b. ( cos>1) pentru receptori cu caracter inductiv; curba c. (cos1) pentru receptori cu caracter inductiv; curba c ( cos

Bilanul energetic al alternatorului se va prezenta n fig. 8, unde:

P1= pm + P ; P= P2 + pcu2 + pFe2 ; P1= M1; P2= 3 UlIf cos (15)

fig.8 Bilanul energetic al alternatoruluiP1-puterea mecanic de antrenare; pm pierderi mecanice(prin frecare la arbore, autoventilaie); pFe2- pierderi prin cureni turbionari; P- puterea electromagnetic care se transfer n ntrefier;

P2- puterea util (de ieire); pcu2 - pierdere ohmic n nfaurrile statorice;

n general, alternatoarele pentru automobile se construiesc cu indusul n stator i inductorul n rotor. Inductorul poate fi cu excitaie electromagnetic sau cu magnet permanent. n prezent, construcia cea mai rspndit este cea a alternatorului cu excitaie electromagnetic cu dou inele colectoare, avnd polii inductorului sub form de gheare. La acest tip, nfurarea de excitaie se compune dintr-o singur bobin aezat concentric pe axul rotorului, ceea ce permite o construcie simpl,compact i economic. Datorit polilor n form de gheare i a suprafeelor trapezoidale ale tlpilor acestora se obine o form de und aproape sinusoidal pentru inducia (B),n ntrefier. Cele mai rspndite construcii pentru puteri mai mari de 500 W, sunt cele trifazate cu redresor n punte avnd ase diode (fig.6).

14

2.3. Releul regulator de tensiune.

Deoarece generatoarele electrice ale autovehiculelor funcioneaz n regim de turaie i sarcin variabil tensiunea la bornele generatoarelor este variabil. n vederea asigurrii funcionrii normale a consumatorilor, generatoarelor sunt ehipate cu regulatoare automate de tensiune (RRT) care pot fi electromecanice sau electronice.

Funcionarea generatorului (dinam sau alternator) n tampon cu bateria de acumulatoare i consumatorii din instalaia electric a autovehiculelor impune respectarea unor condiii:

1. asigurarea unei tensiuni constante;2. limitarea creterii curenilor peste o valoare maxim admisibil;3. asigurarea conectrii/deconectrii automate a generatorului de la baterie.

1.Tensiunea debitat de generator depinde de turaie (variabil n limite largi, conform regimului de funcionare al MAI) i de sarcin (numrul i puterea consumatorilor alimentai la un moment dat). Un receptor este caracterizat de tensiunea nominal UN i de puterea nominal PN,deci IN=PN/UN. Prin urmare se impune asigurarea unei tensiuni constante(UNU) folosind un dispozitiv regulator.

2.Limitarea curentului debitat de generator este necesar pentru protejarea generatorului la cureni de suprasarcin n cazul: P consumatori >Pmax generator. Uzual, alternatoarele obinuite (500 - 700W) au proprietatea de autolimitarea curentului prin construcie (datorit saturaiei magnetice).

3.Conectarea/deconectarea automat a generatorului de la baterie e necesar numai la generatoarele de tip dinam: n staionare, bateria s-ar putea descrca pe nfurarea de indus a

dinamului; pentru eliminarea acestei disfunctionaliti se folosete un releu conjunctor disjunctor care cupleaz generatorul la bornele bateriei doar cnd UGE>UBA i invers. La alternatoare, prezena punii redresoare trifazate evit implicit manifestarea acestei disfuncionaliti.

Releele electromagnetice cu contacte vibratoare.

Cele mai rspndite regulatoare de tensiune n sistemul de alimentare cu energie electric/auto sunt cele de tip releu electromagnetic cu contacte vibratoare. Acestea pot fi cu un element de tensiune (electromagnet) sau cu dou elemente de tensiune i fac parte din categoria regulatoarelor discontinue.

Funcionarea lui se bazeaz pe modificarea n trepte a curentului de excitaie a alternatorului (de la Iex=IexN la Iex=0) n funcie de limitele(UMINUMAX) prescrise pentru variaia admisibil (acceptabil) a tensiunii la bornele generatorului.

RRT cu o treapt de reglaj (fig. 9): resortul ce acioneaz asupra clapetei este elementul de prescriere, Fr UPrescris . nfurarea electromagnetului ID prcurs de curentul ID dezvolt n ntrefier o for Fm Umsurat.

mID

D FRUI = ;

EXEX R

UI = ; EXEX

EX IRrRUI

+=' ; IDEXR III += (16)

Pentru Um < Up (Fm < Fr) contactul este nchis rezult c IEX are valoarea nominal n funcie de U i REX ~5,6 ,respectiv GS debiteaz curent n instalaie, n acest caz tensiunea crete.

Pentru Um Up (Fm Fr) armtura mobil este atras i contactul se deschide rezultnd IEX < IEX (f. introd. Rr), iar tensiunea la bornele GS/ GE scade,n acest caz contactul revine la poziia nchis.

15

fig.9 Schema de principiu a unui RRT cu o treapt de reglaj

RT regulator de tensiune; ID electromagnet (nfurare derivaie); GS generator sincron ; GE generator electric; Rr-rezisten de reglaj; Rct-rezisten de compensare termic; Rex rezisten nfaurare excitaie generator.

RRT cu dou trepte de reglaj (fig. 10): rspunde mai bine la o gam de turaii extins:

-pn la o anumit tensiune contactul este nchis pe treapta I i rezult EX

EX RUI = (nominal);

-la tensiune mai mare armtura mobil oscileaz ntre I i II, ntr-o poziie intermediar rezultnd IEX < IEX (tensiunea scade la turaie constant);

-pentru tensiune mai mare armtura mobil este atras mai mult i nchide contactul II,rezultnd IEX0 (nfurarea de excitaie este scurtcircuitat la mas i tensiunea scade la orice turaie).

Pentru a crete precizia de reglare a tensiunii e necesar o cretere a frecvenei de comutaie a contactului III.

16

fig.10 Schema de principiu a unui RRT cu dou trepte de reglaj

Releele electronice regulatoare de tensiune

Releele electronice regulatoare de tensiune[2] fac parte din categoria regulatoarelor continue.Sunt realizate cu componente semiconductoare (tranzistori, cicuite integrate, diode, diode

Zener, etc.). Pot fi: electronice cu contacte (ieire pe releu) semitranzistorizate sau regulatoare electronice fr contacte care sunt mai rspndite.

Avantaje:- statice, fr piese n micare;- funcioneaz bine la cureni de excitaie mai mari (la autobuze i autotrenuri);- durata de funcionare fr ntreinere este mai mare;- volum, greutate, gabarit reduse;

Dezavantaje:- sensibile la influena temperaturii (deriva termic a dispozitivelor semiconductoare);- posibilitate de distrugere la conectri greite.

Un exemplu de RRT electronic tranzistorizat este prezentat n fig. 11

17

fig.11 Schema de principiu a regulatorului electronic tranzistorizatT2 tranzistor (pnp) de putere; T1 tranzistor (pnp) de comand; DZ diod Zener stabilizatoare;

R1R2 divizor de tensiune; D diod de descrcare a autoinduciei din excitaia generatorului;

Funcionare:

-la tensiuni mici ale alternatorului (13V) ce se aplic prin divizorul R1 i R2 dioda DZ i n baza tranzistorului T1, tranzistorul T1 este blocat (necomandat) rezult c tensiunea n baza tranzistorului T2 este aproximativ egal cu tensiunea debitat de alternator, aeasta nseamn c tranzistorul T2 este n conducie, saturat deci circuitul T2 E-C este nchis, prin T2 trece curentul care ajunge n nfurarea de excitaie;-dac tensiunea alternatorului crete peste o anumit limit (de exemplu >14V) dioda DZ strpunge, intr n conducie deci crete tensiunea de polarizare a tranzistorului T1, tranzistorul T1 intr n conducie, polarizarea n baza tranzistorului T2, acesta se blocheaz i curentul prin nfurarea de excitaie scade, pn la anulare i tensiunea U debitat de generator scade.Dioda D invers de descrcare este conectat n paralel cu nfurarea de excitaie i este absolut

necesar pentru c la variaia curentului de excitaie apar supratensiuni periculoase pentru T2, de aici rezult necesitatea scurgerii tensiunii autoinduse.

Un alt exemplu este un regulator electronic cu circuit integrat (amplificator operaional - AO) (fig.12) care asigur meninerea unei tensiuni constante la bornele bateriei de acumulatoare(funcie de consum i turaie) prin reglarea curentului din nfurarea de excitaie a alternatorului.

fig.12 Schema de principiu a regulatorului cu circuit integrat (amplificator operaional)Funcionare:Elementul de baz este circuitul integrat AO conectat ntr-un circuit comparator-inversor

- pe intrarea (+) neinversoare se aplic tensiunea de referin stabilizat cu dioda Zener (6.2 V);

18

- pe intrarea (-) inversoare se aplic o parte din tensiunea de alimentare (mrimea reglat) prin divizorul poteniometric R2-P-Th. Termistorul Th (cu coeficient negativ de temperatur) compenseaz variaiile temperaturii mediului.

n funcie de UREF-UMS>0 ,T1 este n conducie,T2 este n conducie rezult c prin nfurarea de excitaie a alternatorului trece un curent.Dac UREF-UMS

Cap.3 SISTEMUL ELECTRIC DE PORNIRE.

3.1. Factorii care determin pornirea MAI.

Sistemele de pornire electric au rolul de a antrena MAI cu o turaie i un cuplu determinat, din starea de repaus pn n momentul aprinderii amestecului carburant - momentul intrrii n funciune a MAI.

Sistemul electric de pornire (SEP) trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii: asigurarea turaiei i cuplului necesar pornirii MAI pentru cele mai grele condiii de pornire: funcionarea sigur ntr-un domeniu extins de temperatur : -20C 60C; decuplarea automat a SEP dup momentul pornirii(intrrii n funciune) a MAI caracteristici tehnico-economice convenabile : dimensiuni reduse, greutate, mic, pre de cost

redus, ntreinerea simpl i uoar n expoatare.

Factorii necesari a fi realizai de SEP pentru punerea n funciune a MAI sunt turaia, cuplul i puterea (fig.13).

fig.13 Diagrama M=f(n) pentru corelarea parametrilor principaliai demarorului (puterea[CP]) i ai bateriri de acumulatoare (tensiunea[V] i capacitatea nominal[Ah])

Turaia de pornire (np)

Turaia de pornire minim depinde de tipul constructiv al MAI : - MAS sau MAC cu variante.

ntre turaia de pornire i durata pornirii p (Fig.14) exist o legtur obiectiv: - cu ct turaia de pornire este mai mare cu att mai mic este p. Durata necesar uzual pentru o pornire prompt, la o turaie suficient este : p = 3 8sec.

20

fig.14 Diagrama p = f(np)

Pentru motoare de tip MAS turaia np necesar depinde de :- sistemul de aprindere (calitatea scnteii la turaii mici i la rece);- sistemul de alimentare cu carburant (debit, presiune, pomp de benzin, etaneitatea sistemului);- caracteristicile carburatorului (in special circuitele de pornire i de mers n gol);- temperatura motorului(mediului la pornire).

OBS: La turaii mici, depresiunea n carburator este mic determinnd astfel ca formarea amestecului carburant s fie deficitar. La temperaturi sczute, amestecul carburant n contact cu pereii reci ai cilindrilor sufer condensarea vaporilor de benzin determinnd astfel un amestec mai srac ce conduce la necare.

Turaia minim la pornire npmin = 4070 rpm la MAS n condiii de mediu (amb = 0C5C).Pentru asigurarea pornirii prompte, sigure n cele mai grele condiii, SEP pentru MAS realizeaz turaii de cca: np=100150 rpm.

Pentru motoare de tip MAC turaia de pornire necesar np depinde de :- sistemul de injecie (construcie pomp de injecie, bujiiincandescente, etc);- temperatura din cilindrii la pornire;- temperatura mediului ambiant;

La turaii sczute, presiunea generat de pompa de injecie poate fi insuficient pentru a determina pulverizarea combustibilului. De asemenea, aerul comprimat rece nu va ajunge la temperatura de autoaprindere a amestecului. Cu ct temperatura mediului ambiant este mai mic, cu att trebuie ca turaia de pornire np s fie mai mare(iar cnd amb

Cuplul rezultat datorit frecrilor (Mf ) depinde de frecarea pistoanelor de pereii cilindrilor, frecarea in lagrele arborelui cotit i bielelor, frecrile n pistoanele auxiliare (pompe ap, ulei, distribuie, injecie, etc). Cuplul Mf depinde de tipul uleiului de motor (vscozitatea acestuia) i de temperatura motorului / mediului la pornire.

La MAS se cere realizarea pornirii la temperatura min = -18C, la MAC pornirea fra prenclzire la min = -5C 0C (Costul SEP, inclusiv bateria de acumulatoare, este mai mare cu 50% la 18C fa de amb = -10C).

Cuplul de pornire Mp se poate determina prin calcul sau prin msurtori experimentale. Prin calcul simplificat[1] :

Mp = C V K [daNm] (18)unde:- C [daNm/dm3] - coeficientul de volum al MAI;- V [dm3] - capacitatea cilindric total a MAI ;- K = 0.51.0 - coeficientul de vscozitate, funcie de tipul de ulei motor,vscozitate, temperatur.

Pornind de la valoarea parametrilor cinematici (turaia-np i cuplul-Mp) necesar a fi realizai la arborele cotit al MAI, parametrii necesari a fi realizai de SEP sunt :

turaia la pornire a demarorului npd : npd = kd np [rpm] (19)

unde: kd este raportul de transmisie - pinion/coroana dinat a volantei.kd = zvolant / zpinion >>1 (20)

cuplul de pornire al demarorului (Mpd) : Mpd = Mp / kd tr [daNm] (21)

unde: tr randamentul transmisiei mecanice pinion/volantputerea la pornire a demarorului Ppd

Ppd = Mpd npd / 975 [kw] = Mpd npd / 716.2 [CP] (22)

Principalele componente ale SEP sunt electromotorul de pornire (demarorul) i electromagnetul (solenoidul).

22

3.2. Electromotorul de pornire(demarorul).

Motorul electric care corespunde cel mai bine condiiilor impuse pornirii MAI este motorul de c.c. cu excitaie serie, care, pe lng alte avantaje, realizeaz cel mai mare cuplu de pornire (fig .15).

fig.15 Schema electric a demarorului

Ecuaiile de funcionare:

- tensiunea electromotoare indus E este :

E= K [V] (23) unde:

- K=1/2 p/a N constanta motorului

- parametrii p nr. de perechi de poli constructivi N nr. de conductoare nseriate

a nr. de perechi de poli n paralel

- cuplul electromagnetic M n ntrefier este :

M = P / = EI / [Nm] M = K I [Nm] (24)

- -expresia analitic a caracteristicii mecanice = f(M) (sau n = f(M)) este : (25)

rezultnd din nlocuiri n relaia de echilibru :

U = E + I(Ra+Res) (26) n aceste relaii fluxul magnetic n ntrefier nu este constant ci depinde de sarcina(ncrcarea)

motorului: = (I) (considernd miezul magnetic nesaturat rezult c fluxul mainii variat proporional cu curentul) adic caracteristica macanic (fig.16) este o hiperbol echilater avnd asimptote: axa ordonatelor i orizontala la -a rezultnd la mers n gol (M=0 ; I=0) , iar la un cuplu (curent)infinit : M/ I , viteza unghiular tinde la : -a .

23

( )22

+

= esa RRMU

fig.16 Caracteristica mecanic a demarorului.

Practic, la pornire ( = 0), curentul corespunztor cuplului de pornire (Mp = K (Isc) Isc) este curentul de scurtcircuit: Isc = U / (Ra+Res) , iar la mersul n gol, corespunztor unui curent Io 0 (datorat cuplurilor de frecri, autoventilaie, etc) turaia/viteza unghiular crete la valori periculoase.

Demaroarele de construcie actual sunt saturate din punct de vedere magnetic, adic caracteristica mecanic real difer (destul de mult) de hiperbola teoretic, dar alura i comportarea se menin.

Caracteristicile mecanice artificiale (o infinitate-fig.17a) se obin prin modalitile (fig.17b):- modificarea tensiunii de alimentare (U < Un);- introducere reostat n circuitul rotoric (Rad 0)- slbire de cmp (prin untarea excitaiei cu Rs ) .

Caracteristica mecanic natural = f(M): caracteristica de funcionare la parametri nominali de alimentare (Un) fr elemente de circuit suplimentare (Rad, Rs).

b) a)

fig.17 Caracteristicile mecanice artificiale ale demarorului.

a) alura curbelor = f(M); b) modaliti de obinere

3.3. Configuraia SEP.

24

Din punct de vedere istoric,evolutiv sistemele electrice de pornire (SEP) au fost iniial[2]:a)Cu alimentare direct a electromotorului (fig.18) de la bateria de acumulatoare prin

ntreruptorul de pornire (P). Acest sistem are dezavantaje :- lungime relativ mare a conductoarelor de legtur BA P - EP ;- contact electric imperfect cu P(acionat manual), datorit unei presiuni (fore de apsare)

insuficiente ntre contactele fixe i cele mobile .

fig. 18 Schemele electrice a SEP cu alimentare direct a EP

Apar cderi de importante de tensiune Up = (Rcond + Rct) Ip la curenii de pornire absorbii de electromotor, ceea ce determin o scdere a puterii disponibile a demarorului.

Ulterior, n scopul eliminrii dezavantajelor menionate, SEP s-au perfecionat la varianta actual:

b)Cu alimentare indirect a electromotorului (EP) (fig.19) prin intermediul releului auxiliar (RA) de pornire montat n apropierea sau chiar n interiorul demarorului rezultnd astfel eliminarea dezavantajelor precizate :- comanda pornirii de la contactul cu cheie (P) situat n bord (la distan aproximativ mare de

electromotor) se face la cureni mici;

fig. 19 Schema electric a SEP cu alimentare indirect a EP

25

- electromagnetul (RA) asigur o presiune constant, mare ntre contactele de for (parcurse de curenii de pornire Ip);

- circuitul de for (BA - RA -EP) necesit conductoare scurte, de seciune corespunztoare;Rezult astfel Up cderi de tensiune pe parcursul funcionrii SEP cu mult mai mici. n

schema din fig.19, electromagnetul RA este prevzut cu dou nfurri: - N1 = nfurarea de cuplare (de apel, de atracie) conectat n serie cu EP.Astfel,are loc o pornire aproximativ lent a EP n gol (pe o caracteristic (M) artificial) concomitent cu deplasarea pinionului spre angrenare cu coroana dinat; - N2 nfurarea de meninere dup nchiderea contactelor de for N1 este scurtcircuitat i EP

funcioneaz pe caracteristica natural,n sarcin.Dup modul de intrare / ieire n/din angrenaj a pinionului demarorului cu coroana dinat a

volantului MAI, se utilizeaz : SEP cu cuplare/decuplare prin ejecie (demaroare BENDIX) la care pinionul se deplaseaz axial

spre volant cnd nEP > nMAI i n sens contrar (iese din angrenare) cnd nMAI > nEP ; SEP cu cuplare mecanic (forat), numite i demaroare cu pedal, la care deplasarea axial a

pinionului sspre volant se realizeaz cu o prghie acionat mecanic de ofer printr-o pedal sau levier(manet), concomitent cu nchiderea circuitului electric;

SEP cu cuplare/decuplare electromagnetic (cu solenoid) n prezent cel mai frecvent utilizate.Demaroarele cu cuplare cu servomecanism electromagnetic au n prezent cea mai mare

utilizare la motoarele autovehiculelor obinuite. La acestea, micarea de angrenare a pinionului cu coroana este comandat de ctre un electromagnet auxiliar montat la exterior pe carcasa demarorului i care acioneaz asupra pinionului prin intermediul unei prghii.

Electromagnetul (fig.20) este un magnet temporar, a crui aciune de atragere a unei armturi feromagnetice mobile este determinat de prezena curentului electric ntr-un circuit (nfurare) de excitaie.

fig. 20 Schema constructiv a electromagnetului plonjor de c.c.

Electromagnetul RA este organul motor att pentru etajul de comutaie electric (nchiderea

contactelor n circuitul de alimentare al electromotorului EP i eventual contacte auxiliare) ct i pentru servomecanismul de cuplare mecanic (acionarea prghiei cu furc ce introduce pinionul demarorului n angrenare cu coroana dinat a volantului MAI ).

26

BIBLIOGRAFIE

[1] - Tocaiuc Gh.: Echipamentul electric al automobilelor, Editura Tehnic, Bucureti, 1982.

[2] - Drgulnescu N., Ciuc M.: Echipamentul electronic al automobilului, Editura Tehnic,

Bucureti, 1987;

[3] - *** SR EN 60529 1995, Grade de protecie asiurate prin carcase (cod IP);

[4] - *** Convenia privind adoptarea de condiii tehnice uniforme pentru aprobarea i recunoaterea

reciproc a aprobrii autovehiculelor echipate i prilor componente, Comisia Economic pentru

Europa din cadrul ONU (CEE-ONU);

[5] - Ing.dipl. Ulm Ion Punel, Automobilul electric de azi i de mine, Univers Ingineresc Nr.

16(446)/16-23,aug. 2009;

27