Знакомьтесь - автомобиль - Иван Максимович Серяков
Есть фонари у автомобиля и сзади. Белым светом освещается номерной знак. А рядом вспыхивает яркий красный «стоп-сигнал». «Внимание! – предупреждает он следующего позади водителя. – Включены тормоза».
Если надо осветить салон, достаточно нажать кнопку. Мягкий свет фонарей-плафонов позволит даже читать. Захотели узнать время, – к вашим услугам электрические часы. Стало скучно, надоело смотреть на примелькавшиеся поля, включите радиоприемник и сразу же в салон ворвется музыка: если в ночное время автомобиль упрямо остановился посредине дороги и надо обнаружить неисправность, на выручку придет переносная электрическая лампа.
Когда-то водитель до седьмого пота крутил заводную рукоятку, чтобы запустить двигатель. Теперь она лежит в багажнике на всякий случай. Ее роль успешно выполняет электродвигатель – стартер. Чтобы воспламенить горючую смесь, в цилиндр подается электрическая искра. Как видите, все в автомобиле основано на электричестве. А откуда же оно берется? Оказывается, электричество вырабатывает своя электростанция. И состоит она из двух источников энергии – батареи аккумуляторов и генератора тока, иначе говоря, динамомашины.
Электрическая копилка
Один из источников тока – батарея аккумуляторов. Аккумулировать – слово не русское, в переводе означает накапливать, создавать запас. Отсюда аккумулятор – прибор, накапливающий электроэнергию.
Познакомимся с его устройством. В банке из кислотоупорного материала помещены две группы пластин. Пластина представляет собой решетку из сплава свинца с сурьмою. В решетку запрессовывается активная масса из смеси свинцового глёта и свинцового сурика. Каждая из двух групп пластин имеет самостоятельный штырь, у одной группы он служит отрицательным полюсом, у другой – положительным.
Пластины собираются таким образом, что положительные располагаются между отрицательными. Чтобы поверхности пластин не соприкасались, между ними ставят прокладки, именуемые сепараторами.
Банки заливают электролитом – серной кислотой, разбавленной чистой дистиллированной водой. Сверху банки закрываются крышками с отверстиями, через которые заливается электролит.
Теперь аккумулятор собран. Но если мы захотим его использовать, ничего путного из этого не получится. Аккумулятор пока не имеет запаса электрической энергии. Чтобы он накопил энергию, его надо зарядить, то есть подключить к источнику электротока.
В заряженном аккумуляторе активная масса положительной пластины состоит из перекиси свинца PbO5, а отрицательная – из чистого, губчатого свинца Pb, электролит – раствор серной кислоты H2SO4 в воде. Когда полюса аккумулятора замыкаются, внутри его происходит химический процесс. Кислота электролита разлагается, частица ее SO4 соединяется со свинцом пластин и образует сернокислый свинец PbSO4. Обе пластины покрываются однородным составом – сернокислым свинцом. Плотность электролита падает.
Через аккумулятор пропускается электрический ток. При этом электролит вступает в химическую реакцию с активной массой пластин. В результате отрицательная пластина покрывается слоем чистого губчатого свинца серого цвета, а положительная – слоем перекиси свинца коричневого оттенка. В ходе реакции вода из электролита поглощается, зато выделяется серная кислота, отчего плотность электролита повышается. Из этого видно, что в процессе зарядки аккумулятора электрическая энергия превращается в химическую.
Аккумулятор состоит из положительных и отрицательных пластин и электролита. Отрицательных пластин всегда на одну больше, чем положительных.
Если заряженный аккумулятор соединить с электроцепью автомобиля и включить электроприборы, скажем, фары, лампу освещения кабины или другой потребитель электричества, то аккумулятор отдаст им часть своего тока. Причём образование электрической энергии связано здесь с обратным превращением химической энергии в электрическую.
Практически это происходит так. Серная кислота вступит в реакцию с активной массой пластин, вследствие чего и на положительных, и на отрицательных пластинах образуется сернокислый свинец. В процессе реакции выделится вода, которая разбавит электролит, снизит его плотность. Разрядку можно определить по плотности электролита.
Отдавая свой ток, аккумулятор разряжается. Но допускать полной его разрядки не рекомендуется, может крошиться активная масса пластин. Аккумулятор надо беречь.
Заряженная банка аккумулятора имеет два вольта напряжения. Несколько банок, соединенных вместе, образуют батарею аккумуляторов. Соединяются они последовательно, поэтому напряжение банок складывается. Скажем, батарея из шести банок, которые чаще всего применяются на современных автомобилях, имеет 12 вольт.
Батарея аккумуляторов требует тщательного ухода. Надо содержать ее в чистоте, следить за уровнем электролита, не допускать слишком большой разрядки.
Фабрика электричества
Без подзарядки батарея аккумуляторов способна работать всего несколько десятков часов. А дальше? Дальше ее нужно снимать с автомобиля и на сутки, примерно, ставить на зарядку. Но это же канительно, часто снимать тяжелый аккумулятор. К тому же в течение суток, пока он будет на зарядке, автомобиль вынужден простаивать. Это не по-хозяйски.
Из трудности вышли наипростейшим образом. Во-первых, сделали так, что аккумулятором пользуются очень мало, когда двигатель не работает или когда он работает на малых оборотах. Во-вторых, на автомобиле установили генератор тока – динамомашину, которая дает ток, когда двигатель работает на средних и больших оборотах и в это время подзаряжает аккумулятор. Теперь у внимательного и рачительного водителя аккумуляторы работают без зарядки по нескольку лет.
Итак, мы установили, что автомобиль имеет второй источник электроэнергии – генератор. Он преобразует механическую энергию, полученную от двигателя, в электрическую.
Когда вы изучали физику, вам рассказывали, что если пересечь магнитное поле замкнутым проводником, то в нем появится электрический ток. Это свойство индукции использовано и в генераторе.
Схема устройства генератора
В нем имеются электромагниты – так называемые башмаки, создающие магнитное поле. Роль проводника выполняет якорь цилиндрической формы с обмоткой из тонкого медного провода. Обмотка не сплошная, она состоит из нескольких изолированных друг от друга кусков секций.
Якорь ремнем связан со шкивом коленчатого вала. Когда двигатель работает, движение передается якорю генератора и он не вращается. При этом обмотка его пересекает магнитное поле башмаков. В секциях обмотки возникает электрический ток. Концы секций припаяны к изолированном друг от друга пластинкам коллектора.
Поступивший к коллектору ток снимается так называемыми щетками и идет в цепь. Что собой представляют щетки? Это брусочки из спресованных порошков меди и графита. Иногда порошок графита заменяется порошком угля.
Главные части генератора
Часть тока, снятого щетками, идет в обмотку возбуждения башмаков, усиливая магнитное поле. Чем больше обороты двигателя, тем быстрее будет вращаться якорь, тем чаще его обмотки будут пересекать магнитное поле и тем больше будет напряжение и сила индуктируемого тока. А в результате больше тока поступает в обмотку башмаков.
Мы уже говорили, что током генератора подзаряжается аккумулятор. Но в якоре генератора возникает переменный ток, а он для зарядки не годится, там обязательно нужен постоянный. Преобразователем переменного в постоянный ток в генераторе служит коллектор.
Автоматический часовой
Итак, аккумулятор и генератор два источника тока, два «кормильца» электрических приборов. Оба они связаны между собой, ибо по одним и тем же проводам посылают ток потребителям. Они включены параллельно.
И аккумулятор, и генератор работают в полном согласии. Когда один из них питает приборы, другой
