Как устроена электрика в автомобиле?

Электрооборудование автомобиля. Устройство и работа. Особенности

Электрооборудование автомобиля представляет весь перечень устройств, которые вырабатывают, передают, а также потребляют электрическую энергию в машине. В целом это сложный комплекс систем, устройств и приборов, которые обеспечивают функционирование всех частей автомобиля, автоматизацию процессов, а также создают уют, комфорт и безопасность для людей.

Все главные узлы и агрегаты электрического оборудования взаимосвязаны между собой с помощью проводов. Они выступают в качестве своеобразной нервной и кровеносной системы. В одном случае по ним передается сигнал для запуска того или иного устройства, в другом случае они передают электроэнергию для питания приборов. Обрывы проводов могут привести к воспламенению или невозможности работы конкретного устройства в машине. А поломка какого-либо электрооборудования может привести к аварии, невозможности запуска автомобиля или его эксплуатации.

Виды

В качестве источников электротока выступают устройства, которые преобразуют электроэнергию. Это генератор и аккумулятор, где генератор преобразует механическую энергию в электрическую, а аккумулятор — химическую в электрическую. В качестве потребителей электрической электроэнергии выступает устройство, преобразует электроэнергию в другие виды, к примеру, движения, света, тепла. К ним можно отнести систему запуска движка, лампочки, измерительные устройства, электроприборы в виде стеклоочистителей, печки, прикуривателя, радио, кондиционера и тому подобное.

Аккумулятор используется для питания потребителей электротоком во время запуска движка, во время его низких оборотов, либо в момент, когда он отключен. Генератор питает электротоком все электрические устройства, в том числе заряжает аккумулятор. Мощность и емкость данных устройств должна отвечать аналогичным параметрам потребителей при различных режимах работы машины.

Электрооборудование автомобиля в виде потребителей энергии классифицируются на 3 составляющие:
  1. Кратковременного действия.
  2. Длительного действия.
  3. Основного действия.

К устройствам основного действия относятся устройства, которые нужны для поддержки работоспособности машины. Это устройства впрыска, запуска, управления движком, система подачи топлива, АКП, электрический усилитель и так далее.

К устройствам длительного действия относятся устройства в виде кондиционеров, освещения, безопасности, навигационной аппаратуры, противоугонных устройств, печки и тому подобное.

К устройствам кратковременного действия относятся устройства в виде систем запуска, прикуривателя, подачи сигнала, свечей накаливания и так далее.

В качестве устройств управления выступают предохранительные щитки, блоки управления и реле. Они согласуют функционирование источников и потребителей энергии. При помощи блоков управления обеспечивается контролирование потребления электроэнергии, напряжения и нагрузок на устройствах, управление обогревателями, очистителями стекол, системой освещения и так далее. Кроме проводки в бортовой системе применяются шины данных, при помощи которых соединяются электронные блоки управления.

Устройство

Аккумулятор является одним из важнейших элементов электрооборудования автомобиля. Он представляет химический источник электротока, который работает при помощи накопления и последующей отдачи энергии. Накопление и передача заряда обеспечивается переходом ряда элементов из одного состояния в другое. Главными характеристиками аккумуляторной батареи является емкость и напряжение. Его корпус выполнен из пластика, стойкой к кислоте. В нем имеется 6 секций, в которых находятся элементы, выполненные из пластин и сепараторов. Эти элементы соединяются с помощью мостиков, а корпус закрывается пластмассовой крышкой. На батарее имеются два выхода, к которым подсоединяются клеммы проводов. Аккумулятор находится в подкапотном отсеке машины.

Электрический генератор — это устройство, которое смахивает на электрический двигатель, но имеет принципиальное от него отличие. Данный элемент создает электроэнергию благодаря вращению его якоря посредством ременной передачи, получающее вращательное движение от ДВС. Генератор имеет 2 обмотки, благодаря чему обеспечивается стабилизация напряжения, которое он вырабатывает. Принцип его работы базируется на эффекте самоиндукции.

Далее необходимо выделить элементы, которые обеспечивают запуск и последующую работу ДВС, а значит и непосредственное перемещение машины.

Стартер – это своего рода электродвигатель, который совершает вращение благодаря энергии аккумуляторной батареи. Его главная цель кроется в начальном старте. Затем появляется электрическая икра, вследствие чего происходит воспламенение топлива. В результате двигатель начинает работать. Чтобы создать такую искру, используется повышающая катушка, свечи, а также распределитель искры.

Повышающая катушка выполнена из ферромагнитного сердечника с 2-мя обмотками. На одной из обмоток находится меньшее число витков, благодаря чему создается магнитное поле. Это поле создает магнитное поле на второй обмотке, но уже с более высоким напряжением. В результате при подаче напряжения на свечи создается искра.

Электрическая свеча представляет элемент, который создает искру непосредственно в цилиндре ДВС. У нее есть контакт, к которому подходит провод с высоким напряжением. На цилиндрах имеются электроды с наименьшим зазором, в которых и происходит создание искры. Между свечами и катушкой располагается распределитель, который и передает высокое напряжение непосредственно на свечу, которая должна в необходимый момент времени подать искру на цилиндр.

Система освещения используется при перемещении машины при недостаточной освещенности окружающей среды. В данную систему включены фары, задние фонари, лампочка освещения номера, лампочки освещения в салоне, отделения багажа, отсека мотора, зоны педалей и так далее.

Световая сигнализация используется с целью предупреждения других участников движения о маневрах, поворотах, заднем ходе, то есть о смене направления перемещения машины. Данная система имеет передние сигнальные лампочки, задние фонари, боковые повторители поворотов, лампы на панели приборов, выключатели, стоп-сигналы и другое электрооборудование автомобиля.

Фары необходимы для освещения окружающего пространства. В первую очередь они необходимы для освещения дороги, чтобы водитель имел представление об окружающей обстановке. Каждая машина имеет фары, которые расположены симметрично. Передние фары в большинстве случаев выполнены в одном корпусе. В нем могут находиться ряд элементов: дальний, а также ближний свет, ходовые и габаритные огни. Иногда в них даже размещаются поворотники.

Ближний свет необходим в случаях, когда наблюдается поток встречного транспорта. Его главная особенность заключается в том, что он не слепит водителей встречного транспорта, при этом хорошо освещает правую сторону дороги. Дальний свет также используется с целью освещения, но только в том случае, когда нет встречного потока. Его главная особенность в том, что этот свет выделяется своей мощностью и интенсивностью, благодаря чему он освещает пространство на довольно большое расстояние, которое находится впереди машины.

При помощи габаритных огней и поворотников водитель дает важную информацию всем участникам движения о габаритах своего автомобиля, а также планируемых остановках и изменениях направления движения. Также в машине имеется прикуриватель, могут быть розетки usb и так далее.

В зависимости от текущей комплектации машины в ней могут иметься или отсутствовать следующее электрооборудование автомобиля: системы безопасности, которые включают в себя электронатяжители ремней, автоматическую коробку с управляющей электроникой, электронные элементы помощи водителю, маршрутный компьютер, помощь при подъеме в гору, подушки безопасности и так далее.

Применение

Электрооборудование автомобиля включает множество элементов, включая различные системы, проводку, элементы питания и так далее. В первую очередь оно предназначено для производства электрической энергии и ее доставки потребителям электроэнергии. Сегодня количество элементов, которые потребляют электрическую энергию, в том числе проводов, которые необходимы для доставки, распределения и управления, возросло в разы. Общая длина проводов и их толщина могут иметь суммарную массу более 50 кг. Это очень много, учитывая то, что количество электрических устройств все время увеличивается. Имеется большая вероятность, что к 2025 году сеть проводов в машинах может достичь почти 100 кг.

Для снижения веса электрических проводов сегодня широко применяются шины, которые предают цифровые сигналы. С помощью такой архитектуры можно существенно снизить вес и количество применяемых проводов. Это приводит к тому, что удается избавиться от сотен метров проводки, в том числе снизить стоимость затрат, ведь применяемая в проводах медь стоит довольно дорого.

В будущем проводка и электрооборудование автомобиля станет еще меньше, ведь будет применяться схема с одним центральным процессором. Именно сюда будет стекаться вся информация, процессор будет контролировать все системы электрооборудования машины. Все функции будут выполняться операционной системой. Исчезнет порядка 75 управляющих блоков, которые сегодня имеют собственные программы и алгоритмы действия.

Естественно, что благодаря уменьшению управляющих блоков и числа проводов. Электрооборудование автомобиля станет на порядок легче и компактнее. Это прибавит стабильности, ведь меньшее число компонентов обеспечивает меньшее количество сбоев. Автомобиль станет подобен компьютерному устройству. К нему можно будет с легкостью подключать новые девайсы и изменять параметры существующих. В большей части случаев можно будет поменять программу, то есть загрузить обновление, чтобы убрать ошибку.

Box77 › Блог › Основы автоэлектрики. Часть1. Основные законы

При диагностике автомобиля у многих начинает возникать вопрос по электрической части. К сожалению, не все прониклись в школе, техникуме или университете основными законами электродинамики, что привело к пробелам в матчасти. Более того, немногие постигли прелести радиолюбительства, что расширяет познания в области электроники. Поэтому я решил начать цикл, посвящённый автоэлектрике (да и вообще электрики в целом), чтобы помочь тем, кто гулял во время лекций с девочками и глотал каждый день юности, а теперь мучается в гараже.

Итак, с чего следует начать?

Думаю, с основных законов электротехники, а именно:
1. Основные понятия
2. Сила тока, напряжение, сопротивление
3. Закон Ома для участка цепи
4. Первое правило Кирхгофа
5. Второе правило Кирхгофа
6. Методы измерения

1. Основные понятия

Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц (электроны, ионы).
Постоянный электрический ток — ток, направление движения частиц в котором постоянно.
Переменный электрический ток — ток, направление заряженных частиц в котором изменяется.
Проводник — материал, вещество или среда, хорошо проводящие электрический ток.
Диэлектрик — материал, вещество или среда, которые практически не проводят электрический ток.
Источник электрического тока — некий преобразователь любого вида энергии (механической, химической, ядерной и так далее) в электрический ток.

2. Сила тока, напряжение, сопротивление

Сила тока (I) — это скорость прохождения количества заряда через попереченое сечение проводника. Если мы говорим о движении электронов, как носителей заряда, то фактически — это сколько электронов проходит через сечение проводника за единицу времени.

Измеряется сила тока в единицах «Ампер», А:
0,000001 А = 0,001мА = 1мкА (микроампер)
0,001 А = 1 мА (миллиампер)
1000 А = 1 кА (килоампер)

Читайте также  Как работает система курсовой устойчивости автомобиля?

Электрическое напряжение (U) — это разность электрических потенциалов между двумя точками электрической цепи, проводника или чего бы то ни было ещё. Если значение напряжения отлично от нуля, то при замыкании этих двух точек проводником, в последнем будет возникать электрический ток до тех пор, пока потенциалы не уровняются, иными словами, пока напряжение на станет равно нулю.

Измеряется напряжение в единицах «Вольт», В:
0,001 В = 1 мВ (милливольт)
1000 В = 1 кВ (киловольт)
1000000 В = 1000 кВ = 1 МВ (мегавольт)

Электрическое сопротивление ® — это физическое свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Чем сопротивление выше, тем меньше электрического заряда может через него проходить при всех прочих равных условиях.
Зависит сопротивление от длины проводника (l), площади поперечного сечения проводника (S) и физического свойства материала, из которого сделан проводник, называемого удельным сопротивлением (p):

Значения удельных сопротивлений некоторых материалов:

Измеряется сопротивление в единицах «Ом», Ом:
0,001 Ом = 1 мОм (миллиом)
1000 Ом = 1 кОм (килоом)
1000000 Ом = 1000 кОм = 1 МОм (мегаом)

3. Закон Ома для участка цепи

В определённых кругах часто можно услышать фразу: «Не знаешь закон Ома, сиди дома».
И не напрасно, ибо в наш век, когда и минуты без какого-либо электронного устройства рядом уже не представить, такой простой закон полезно было бы знать каждому.

Выглядит он следующим образом:

Т.е. сила тока, проходящего через участок цепи, равен отношению напряжения между концами этой цепи к сопротивлению этой же цепи.

Тут важно понять, что сила тока зависит от напряжения и сопротивления, а никак не наоборот. Т.е. имея источник постоянного напряжения 14 В и подключив к его клеммам нагрузку определённым сопротивлением (лампочку, резистор, прибор с неким внутренним сопротивлением и так далее), Вы определите значение тока.
Даже в общении с радиолюбителями можно услышать ошибочное мнение, что не меняя напряжение и не меняя сопротивление цепи, можно увеличить силу тока. Увы, это недостаток понимания элементарного закона.
Сила электрического тока — это лишь следствие, а не причина.

4. Первое правило Кирхгофа

Сумма всех токов в узле любой цепи равна нулю. Тут важно понимать, что учитывается направление движения тока: то значение силы тока, что подходит к узлу (точке) цепи, имеет знак плюс, тот ток, что отходит, — имеет знак минус.

Простым примером является любая точка на проводнике: сколько зарядов за единицу времени (читай сила тока) подошло к этой точке, столько же и отошло от неё. Так как значение этих токов равны по модулю, но имеют разные знаки, то алгебраическая сумма будет равна нулю.

Более сложные узлы выглядят так:

5. Второе правило Кирхгофа

Сумма напряжений на любом замкнутом контуре равна нулю. Тут опять же важно понимать, что источник ЭДС имеет значение напряжение со знаком минус, потребители — со знаком плюс. Или наоборот — кому как удобно. Эти значения сохраняют полярность по направлению движения тока.

Простым проявлением 2-го правило является следствие, что напряжение всех параллельных цепей равно между собой. Именно благодаря этому закону во всех розетках квартиры одинаковое напряжение и все лампочки в Вашем автомобиле питаются от напряжения аккумуляторной батареи. Ибо каждое параллельное соединение можно рассматривать как единый замкнутый контур с источником ЭДС.

6. Методы измерения

Согласитесь, знание вышеописанного не имеет никакой ценности, кроме как способности блеснуть им за кружкой пива перед товарищами, если Вы не можете их хоть как-то пощупать.

Поэтому нужно уметь правильно измерять интересующие нас значения.
Для измерения силы тока служит прибор Амперметр:

Для измерения напряжения — Вольтметр:

Для измерения сопротивления — Омметр:

Как правило, эти приборы имеют такие немаловажные параметры, как предел измерения (до какого значения может мерить), цена деления (с точностью до какого значения можно определить значение), погрешность измерения (насколько допускается производителем отклонение полученных измерением данных от реальных) и для амперметра и вольтметра — для какого тока (переменный или постоянный).

К радости радиолюбителей, инженеров, автоэлектриков и всех остальных, кому необходимо измерять немаловажные величины участка цепи, современный рынок предлагает широкий выбор так называемых АВОметров (Ампер-Вольт-Ом-метры). Часто можно услышать и второе название — мультиметр. Ну, а в народе прижились понятия тестер, цешка и просто прибор.

Пользоваться мультиметром достаточно просто, но нужно знать некоторые правила:

1) Сила тока измеряется в разрыва цепи. Т.е. для измерения этой величины нам необходимо воткнуть измерительный прибор в цепь.
К примеру, нам необходимо измерить, сколько тока потребляет электрическая лампочка. Для этого необходимо отсоединить любой из проводов, питающих лампочку, и вставить в полученный разрыв прибор, затем запитать цепь. Почему любой провод? Да потому что работает первое правило Кирхгофа. В зависимости от того, каким образом вы подключите щупы, будет меняться только знак значения — плюс или минус.

2) Напряжение измеряется параллельно исследуемой цепи. Т.е. для этого измерения нам не нужно ничего разъединять. Просто подключаем щупы к нужным точкам.
К примеру, нам нужно измерить напряжение на аккумуляторной батарее. Мы просто подцепляем щупы к её плюсу и минусу. Если нарушить полярность, опять же просто изменится знак значения.

3) Сопротивление измеряется на обесточенном участке аналогично напряжению. Т.е. мы просто подключаемся к узлам цепи. Тут есть немаловажный момент: если в цепи несколько параллельных узлов, Вы измерите результирующее сопротивление всей цепи.
К примеру, если Вы хотите измерение нити накала лампочки, то измерение лучше производить с её извлечением из патрона. Если же Вам важно понять общее сопротивление цепи — мерьте прямо на автомобиле. Вообще о самих значениях сопротивлений мы поговорим более детально в следующих частях.
И еще раз повторюсь: сопротивление следует измерять лишь на обесточенных цепях, т.е. нельзя измерить сопротивление на горящей лампочке. Это связано с самим методом измерения, который основан на подаче тока на измеряемую цепь прибором, а значит побочные токи внесут погрешность, причем солидную.

4) Перед измерением необходимо правильно выставить единицу и предел измерения на приборе, а при необходимости — переподключить щупы на самом приборе.
Во-первых, щупы: на большинстве авометров для измерения сопротивления и напряжения служат одни клеммы для подключения, а для измерения силы тока — другие. Если неправильно подключить перед измерением, имеется высокая вероятность как минимум спалить предохранитель прибора. Как максимум — вывести из строя прибор или цепь измерения. Поэтому будьте внимательны!
Во-вторых, единицы:
— если нужно измерять напряжение постоянного тока, то переключатель следует перевести в сторону V=,
— если напряжение переменного тока, то V

.
— если силу постоянного тока, то A=,
— если силу переменного тока, то A

.
— если сопротивление (помним: тока быть вообще не должно), то греческая буква Ω.
Неправильное подключение также может вывести прибор из строя.
В-третьих, предел измерения:
Если Вы заведомо не знаете, какое значение получите, устанавливайте максимальный предел. Если увиденное значение близко к нулю, то переключайте то того значение, которое позволит Вам увидеть более точное значение, которое не должно быть выше установленного предела.
Если же Вы знаете порядок значений (например, сеть переменного тока в розетке — 160…250 В), то предварительно установите требуемый предел, который выше измеряемой величины (на большинстве мультиметров для розетки — это

Как можно понять из вышесказанного, любое нарушений правил может привести к нежелательным последствиям. Поэтому будьте внимательны и соблюдайте требования до включения прибора в цепь, и вам не придётся лишний раз тратиться;)

Буду закругляться. Надеюсь, писал всё это не зря, и кому-то будет очень полезно.

Если есть пожелания что-то рассмотреть в рамках данного цикла, пишите в комментариях.

Электрика автомобиля: краткое обучение для автолюбителя

Электрический ток

Современный автомобиль не может работать без электричества. При помощи электрического тока происходит зажигание рабочей
смеси в бензиновых двигателях, пуск двигателя стартером, приводятся в действие световая и звуковая сигнализация, контрольно-измерительные
приборы, освещение и дополнительное оборудование. Кроме того, тенденции мирового автомобилестроения в последнее время направлены на все более
широкое применение электрической тяги в автомобилях (гибридные силовые установки, топливные элементы и электромобили).

Для получения электрической энергии на автомобиле устанавливают источники электрического тока- генератор и аккумуляторную батарею.
Аккумулятор используется для пуска двигателя и для питания электроприборов при неработающем двигателе. Генератор питает электрооборудование автомобиля при работающем двигателе, и, кроме того, подзаряжает аккумуляторную батарею. Генератор превращает механическую энергию от вращения коленвала в электрическую, а аккумулятор- химическую энергию в электрическую.

Генератор и аккумулятор относятся к источникам электрического тока, все остальные электроприборы автомобиля являются его потребителями. Источники и потребители электрического тока соединяются между собой с помощью проводников, в качестве которых, как правило, служит медный провод. Провод обязательно должен находиться в изоляции во избежание замыкания с другими проводниками и, как следствие, перегорания электроприборов.

Все материалы по электропроводности делятся на проводники и непроводники (изоляторы). Не вдаваясь в дебри физики, просто отметим, что в проводниках
находится большое количество свободных электронов, которые хаотично движутся. При приложении электрического напряжения к проводнику свободные электроны начинают двигаться в одном направлении, создавая электрический ток. В изоляторах же свободных электронов практически нет, поэтому и ток создавать нечем. К проводникам относится большинство металлов, уголь, водные растворы щелочей и кислот. К изоляторам- резина, пластмассы, стекло и т.п.

Замкнутая и разомкнутая цепь

Если источник тока, провода и потребители соединить между собой в замкнутый контур, то мы получим электрическую цепь, по которой потечет электрический ток. Характерной особенностью электрической цепи на автомобиле является то, что одним из проводов служит масса (металлические части кузова автомобиля), а другим проводом служат изолированные провода. Поэтому такая электрическая цепь называется однопроводной.

Между полюсами (выводами) любого источника тока существует электрическое напряжение (обозначается U), измеряемое в вольтах. Сила электрического тока (обозначается I) измеряется в амперах. Всякий проводник и потребитель создает сопротивление электрическому току (обозначается R), которое измеряется в омах. Между этими тремя величинами существует зависимость, которую выражает знаменитый закон Ома: I = U / R. Работа электрического тока, выполненная за 1 секунду, называется мощностью. Мощность измеряется в ваттах и обозначается P. Мощность можно рассчитать по формуле P = U * I. Электрический ток, проходящий через проводник, нагревает его. Количество выделяемого при этом тепла зависит от силы тока, сопротивления и времени прохождения тока.

Читайте также  Как удалить тонировку со стекла автомобиля?

Однопроводная электрическая цепь автомобиля

На автомобилях приборы электрооборудования питаются постоянным током. Постоянным называется ток, который движется в проводнике только
в одном направлении, в отличие от переменного тока, который движется в проводнике попеременно то в одном, то в другом направлении.
В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно считают, что постоянный ток в цепи движется
от положительного полюса к отрицательному. На автомобилях отрицательный полюс источника тока соединяют с массой (если, конечно, кузов металлический).

Потребители или источники тока могут быть соединены между собой последовательно или параллельно. При последовательном соединении отрицательный полюс одного источника тока соединяют с положительным полюсом другого. В результате такого соединения общее напряжение будет равно сумме напряжений всех источников тока. При параллельном соединении источников тока соединяют между собой одноименные полюса- положительные с положительными, отрицательные с отрицательными. При таком соединении общее напряжение будет таким же, как у одного источника тока, а сила тока увеличится во столько раз, сколько источников тока соединены между собой.

При последовательном соединении потребителей весь ток проходит через каждый потребитель. Если выйдет из строя один из потребителей, обесточивается вся цепь. При параллельном соединении ток, разветвляясь, поступает к каждому потребителю отдельно. В этом случае выход из строя любого потребителя не влияет на работоспособность остальных.

Последовательное соединение источников Параллельное соединение источников

Магнетизм и электромагнетизм

Все знают, что такое магнит. Также все замечали, что магниты притягивают к себе стальные предметы не только при непосредственном соприкосновении, но
и на расстоянии, что свидетельствует о наличии вокруг них магнитного поля. Каждый магнит имеет два полюса, которые условно называют северным (N) и южным (S). При сближении одноименных полюсов двух магнитов они отталкиваются, а при сближении разноименных полюсов- притягиваются.

Магнитное поле, созданное вокруг магнитов, состоит из магнитных силовых линий, направленных от северного полюса к южному. С удалением от магнита величина магнитного поля уменьшается.

Магнитное поле вокруг проводника с током

Если через проводник пропустить электрический ток, то вокруг него создается кольцевое магнитное поле без выраженных полюсов. Если же проводник свернуть в виде спирали, то при прохождении по нему тока магнитное поле образует на концах спирали полюса- северный и южный. Если в середину такой катушки поместить стальной сердечник, то образуется электромагнит, имеющий все свойства обычного магнита (очень наглядно это показано в мультфильме “Ивашка из дворца пионеров”, где главный герой с помощью электромагнита расправляется с Кащеем Бессмертным).

Простейший электромагнит

Магнитное поле электромагнита можно увеличивать или уменьшать, изменяя силу тока или количество витков катушки. С увеличением силы тока или количества витков электромагнита увеличивается его магнитное поле.

Если проводник с током поместить в магнитное поле магнита (электромагнита), то в результате взаимодействия магнитных полей проводника и магнита проводник будет выталкиваться, т.е. электрическая энергия будет превращаться в механическую. На этом явлении основана работа электродвигателей.

Принцип работы генератора Принцип работы электродвигателя

Для превращения механической энергии в электрическую используют явление электромагнитной индукции. Если замкнутый проводник вращать в магнитном поле, то в проводнике возникает электрический ток. Величина тока зависит от длины проводника, скорости пересечения,плотности магнитного поля и угла, под которым пересекаются магнитные силовые линии. На этом явлении основана работа генератора.

Вы, конечно же обратили внимание, что картинки практически одинаковы? Не удивляйтесь, это свидетельство обратимости электрических машин. Обратимость электрических машин — одинаковое устройство преобразователей электрической энергии в механическую и механической в электрическую. Таким образом, электрические машины взаимозаменяемы: любой электродвигатель может использоваться в качестве генератора и наоборот. Приоритетная функция электрической машины определяет её конструктивные особенности, вследствие которых обратимость становится неравномерной. Говоря по-русски, электрогенератор будет работать лучше, чем используемый в качестве генератора соответствующий по размерам электродвигатель, и наоборот.

Обозначения на электрических схемах

Обозначения на схемах электрооборудования автомобиля, как правило, интуитивно понятны. Но, для общего развития, не мешает знать и некоторые специфические условные обозначения.

Обозначения на электрических схемах

Электричество в автомобиле: прогресс идет по проводам

StreetScooter

Куда ведет тенденция

Согласно статистике, в течение последнего десятилетия масса бортовой сети увеличилась на 10 кг — по кило в год! Электрические связи постепенно вытесняли механические. Общая длина проводов росла, их пучки становились все толще, и в машине оставалось все меньше неэлектрифицированных уголков. У некоторых автомобилей суммарная масса электрики уже перевалила за полцентнера.

К 2025 году, если ничего не предпринимать, бортовая сеть потяжелеет еще на десяток кило. Ведь на электронику возлагают все больше функций, чтобы уровень комфорта и безопасности продолжал расти. Однако разработчики не сидят сложа руки, а изыскивают способы сделать электросхему более легкой, компактной, надежной и быстродействующей.

Цифровая диета

Здорово похудеть электропроводке помогают… шины. Конечно, не те, которые на колесных дисках, а электрические, передающие цифровые сигналы. Разница с обычной аналоговой связью в том, что у исполнительных механизмов появились собственные блоки управления. И к ним подходят уже не толстые жгуты, а лишь один или пара (в зависимости от скорости передачи данных) информационных проводов, не считая питания («минус» традиционно сидит на кузове).

Такая архитектура позволяет избавиться от сотен метров проводов. И масса меньше, и дорогая медь экономится. Легче стало работать компоновщикам: проложить пару тонких проводов проще, чем пучок толщиной с руку.

Не думайте, что электрические шины применяют исключительно на дорогих моделях. У бюджетной Калины цифровой сигнал идет не только к двигателю, ABS и подушкам безопасности, но и к модулю передних дверей, управляющему электростеклоподъемниками, обогревом и регулировкой зеркал. Всякий раз инженеры решают, что выгоднее проложить — обычную проводку или шину.

CAN и все, все, все

Одна из основных в схеме электрооборудования — шина CAN (Controller Area Network). Это последовательная шина: данные и команды передаются по одному каналу один за другим. CAN-шину образуют два провода, заплетенных в косичку, — это так называемая витая пара. Два провода — для страховки от потери данных при передаче, а завивают провода для дополнительной защиты сигнала от электромагнитных помех.

StreetScooter

В современном автомобиле обычно несколько CAN-шин. Архитектурой электропроводка напоминает скорее раскидистый кустарник, нежели дерево. Так надежнее: в экстремальной ситуации сломается не ствол, а лишь одна веточка и «растение» не погибнет. Как и в живой природе, в автомобиле эти электрические ветки разные. И отличаются они друг от друга не только длиной, но и скоростью передачи данных.

Какая шина быстрее — задействованная в системах безопасности или завязанная на комфорт? Безусловно, приоритет отдается спасению человека, а обеспечить ему блага цивилизации — задача не самая первоочередная. Поэтому данные, идущие по CAN-шине к двигателю, трансмиссии, подушкам безопасности и блоку ABS/ESP, придут быстрее, чем адресованные климатической установке или аудиосистеме. Для сравнения: по низкоскоростной магистрали сигналы движутся со скоростью 100 кбит/с, а по СAN-«автобану» — почти на порядок быстрее.

Когда не требуются «скорострельность» и сверхнадежность, используют более дешевую однопроводную шину LIN (Local Interconnect Network). Ее применяют обычно для создания локальных сетей. Если вновь обратиться к примерам из живой природы, то LIN — это маленькие веточки, отходящие от более толстых. Например, блок управления климат-контролем висит на «комфортной» CAN-шине, а LIN-шины идут к находящимся в его подчинении исполнительным механизмам — к вентилятору климатической установки, приводам заслонок, распределяющих воздушные потоки, и обогреву сидений.

StreetScooter

С развитием интернет-доступа в автомобиле растет потребность в быстром обмене данными между мультимедийными приборами. Тут не хватает даже скорости, которую развивает CAN-шина. Поэтому медные провода уступили место оптоволокну: информацию приборам несут не электроны, а импульсы света. Они не только доставляют «посылки» в десятки раз быстрее (скорость передачи данных — до 25 Мбит/с), но и не боятся электромагнитных помех.

Шина MOST (Media Oriented Systems Transport) объединяет в автомобилях аудио- и видеоаппаратуру, телефон, устройства для связи с Интернетом. Тянуть оптоволокно к другим системам и агрегатам не спешат — дорого! Да и электронные проводники пока достойно справляются. Хотя не исключено, что в ходе постепенного превращения автомобиля в компьютер на колесах оптоволокно свяжет и другие приборы.

Компьютер на колесах

Шины передачи данных — это только первый шаг к компьютерной архитектуре электрооборудования. Следующим станет схема с центральным процессором, который обрабатывает стекающуюся к нему информацию и согласовывает работу всех систем. Сегодня в автомобиле среднего класса около 70 блоков управления с собственными алгоритмами и программным обеспечением, которые взаимодействуют друг с другом, но не имеют общего «руководителя». В перспективе его функции возьмет на себя операционная система, а потому необходимость в местных «управленцах» отпадет.

Один из проектов бортовой автомобильной сети с центральным процессором представил концерн Siemens. Его разработчики вместе с производителем электрокаров StreetScooter (недавно поглощен немецкой почтовой службой DHL) оснастили серийный автомобиль системой RАСЕ. В вольном переводе эту аббревиатуру можно расшифровать так: «выносливая и надежная электрическая схема для перспективных электрокаров».

В машине с системой RACE один центральный процессор управляет всеми агрегатами, узлами, системами — от двигателя до звукового сигнала. Из соображений безопасности функции многократно продублированы, так что в надежности подобного электрооборудования можно не сомневаться.

Очевидно, что из-за сокращения числа блоков управления и кабелей бортовая сеть станет компактнее и легче. Это очень понравится автопроизводителям, которые ломают голову над тем, как бы и на чем выгадать заветные граммы. А для будущего владельца машины важно, что такая система работает стабильнее. По крайней мере, теоретически: чем меньше компонентов, тем меньше вероятность сбоев и глюков.

Кроме того, автомобиль, подобно компьютеру, получает доступ к технологии Plug and Play, позволяющей подключать новые устройства и менять параметры уже задействованных. Чтобы наделить какой-нибудь прибор в машине новой функцией, в большинстве случаев достаточно изменить программу и не трогать железо. Многие недочеты, допущенные разработчиками, удастся устранять без массовых отзывов и внеплановых визитов на сервис: загрузил обновление — и ошибка ушла. И даже снятые с производства модели смогут дольше оставаться востребованными на рынке благодаря постоянной подпитке новыми алгоритмами для работы инфотейнмента и других бортовых систем. Правда, о том, как обновлять софт, производители умалчивают. Не исключено, что автомобиль будет сам подкачивать некоторые обновления через Интернет, как это делают стационарные компьютеры и мобильные гаджеты. А доступ к параметрам, влияющим на безопасность, получат исключительно фирменные сервисные центры.

Читайте также  Чем почистить окислившиеся контакты в автомобиле?

С каждым годом автомобиль обрастает новыми электронными приборами и системами. И они неизбежно тянут за собой электропроводку. А значит, в ближайшее время появится еще множество интересных разработок, которые определят дальнейший путь развития бортовой сети. Куда этот путь будет вести? Сложно сказать. Зато понятно как — по проводам.

Поднять до 48

Не менее десяти лет ведущие производители электронных компонентов совместно с автоконцернами работают над различными схемами с повышенным напряжением. Были идеи перевести бортовую сеть на напряжение 36 В, а самые свежие разработки, очень близкие к серии, рассчитаны на 48 В.

Чем выше напряжение, тем меньше ток, а следовательно, можно проложить более тонкие провода — опять-таки экономия на цветных металлах и выигрыш в массе. Кстати, приборы, рассчитанные под большее напряжение, легче низковольтных аналогов. Так почему не поднимают планку еще выше? Исключительно по соображениям безопасности: возникает риск поражения электричеством.

Для начала сети станут смешанными: некоторые узлы будут питаться 12 вольтами, а «высоковольтными» сделают только приборы, потребляющие большую мощность, — электромоторы гибридных установок, электроусилители руля, элементы шасси с электронным управлением, компрессоры с электроприводами.

Алюминий против меди

Медь на протяжении долгого времени была единственным проводником электрических сигналов в автомобиле. Стопроцентной замены ей пока не нашли, но монополия заканчивается: одним из реальных конкурентов на место в бортовой сети является алюминий. Он легче и дешевле меди, но не лишен недостатков.

Алюминий — металл с низким пределом прочности, и провода из него часто ломаются после нескольких сгибаний. Поэтому основное применение этого материала — в жестко закрепленных кабелях. В основном это толстые силовые проводники: получается значительный выигрыш в массе. Однако прокладывать такой кабель сложнее: электропроводность алюминия ниже, чем у меди, а потому алюминиевый кабель приходится делать толще медного.

Untitled-2

Кроме того, крылатый металл на воздухе быстро окисляется, что опаснее всего для соединений алюминия с другими проводниками. Возникающая на поверхности оксидная пленка имеет высокое сопротивление, в результате провод будет нагреваться, со временем деформируется — и контакт нарушится. Разработчики совершенствуют разъемы, чтобы устранить этот недостаток. А для оптимальной укладки кабеля используют компьютерное моделирование. В общем, возможностей для совершенствования предостаточно.

Проводка в машине: разбираемся с предназначением

Без электрических компонентов современному автомобилю с бензиновым двигателем невозможно даже сдвинуться с места. Но и наличие дизельного силового агрегата не сделает эксплуатацию автомобиля безопасной и комфортной. А все потому, что благодаря проводке все узлы и агрегаты работают как единый механизм.

Особенности автомобильной электропроводки

И действительно, все эти жгуты проводки, опоясывающие автомобиль сверху-донизу, выполняют единственную задачу – обеспечить бесперебойную передачу электрических импульсов между компонентами той или иной системы . И если один из проводов имеет плохой контакт, или еще хуже – сгорела или окислилась клемма, то работа цепи нарушится или же и вовсе откажет.

Заменить – просто, сложнее найти место обрыва или короткого замыкания своими руками, особенно если не знать, как это сделать.

В данной статье мы постараемся ответить на многие вопросы, включая и:

  • как прозвонить проводку в машине для поиска неисправности;
  • как правильно починить исполнительный механизм;
  • как восстановить плохой контакт;
  • как решить другие проблемы, связанные с электрооборудованием.

Что под капотом

В подкапотном пространстве встречается множество проводов, выполняющих самые разнообразные функции:

  1. передающие импульсы высокого напряжения от источника тока (генератора или АКБ) в цилиндры двигателя;
  2. передающие данные от всевозможных датчиков;
  3. обеспечивающие непрерывную работу системы подачи топлива, осветительных приборов и т.п.

Что в салоне

Внутри автомобиля, предназначенного для водителя и его пассажиров, проводов даже больше, поскольку здесь расположены:

  1. Органы управления автомобильными системами:
    • управление внешними осветительными приборами (освещением дорожного полотна, сигналами маневрирования и задними стоп-сигналами);
    • управление звуковыми устройствами;
    • управление АКПП;
    • управление электронными помощниками (круиз-контроль, автоматические стеклоочистители, навигационная система);
  2. Контрольные приборы и датчики;
  3. Системы активной безопасности:
    • электроприводы ремней безопасности;
    • механизмы подушек безопасности водителя и переднего пассажира;
  4. Функции комфорта:
    • кондиционер;
    • стеклоподъемники;
    • музыкальная аппаратура;
    • системы подогрева стекол, зеркал, кресел и т.п.

Обратите внимание!
Через салон проходят жгуты проводов к задней части авто.
Поэтому, внутри машины максимальная концентрация электропроводки.

Как обнаружить неисправность

Если что-то из электрических приборов или исполнительных механизмов перестает работать, то не стоит спешить с его заменой. Нельзя исключать, что причина отказа скрыта в нарушении работоспособности проводки, и установка нового оборудования проблему не решит.

Любая заводская инструкция к автомобилю рекомендует начинать поиски причины неисправностей с прозвона электрических проводов, соединяющих данный прибор или механизм с другими компонентами.

Для этого необходимо вооружиться:

  1. мультиметром;
  2. либо сигнальной лампой на 12 Вольт с соединительными проводами.

Порядок работы с мультиметром

На видео в этой статье вы сможете увидеть некоторые моменты работы с измерительной аппаратурой при проведении работ по обнаружению поломок в бортовой электросети. А основным инструментом любого автоэлектрика был и остается многофункциональный цифровой прибор – мультиметр. (См. также статью Схема электропроводки ВАЗ 2105: описание.)

Справочно: Мультиметр представляет собой универсальное устройство, одновременно объединяющее омметр, амперметр и вольтметр.
За измерение напряжения бортовой цепи отвечает вольтметр, силу тока измеряет амперметр, а сопротивление соответственно определяет омметр.

Проверка напряжения

Итак, если в автомобиле один из электронных компонентов перестал работать, то первым делом нужно осуществить проверку напряжения электрической цепи, которая соединяет его с другими устройствами. (См. также статью Схема электропроводки Газель: как установить.)

  • Переключаем мультиметр в режим вольтметра;
  • Подсоединяем один из щупов прибора к отрицательной клемме аккумулятора (если проверяемое устройство находится под капотом) или к массе автомобиля, стараясь выбрать место на кузове с хорошим контактом;
  • Второй щуп подключаем к подающему проводу в проверяемой цепи, предварительно сняв его с клеммы устройства или прибора.

Если на табло появится значения – напряжение в проводе присутствует и сам провод исправен. Проделываем операцию с другими проводами, и когда обнаружим точку, где напряжение в сети отсутствует, определяем, что источник неисправности расположен в этом отрезке.

Обратите внимание!
В некоторых электрических цепях автомобиля напряжение присутствует только тогда, если ключ в замке зажигания установлен в определенное положение.

Поиск короткого замыкания

Данная процедура характерна таким моментом, как полное отсутствие напряжения в цепи.

  1. извлекается плавкий предохранитель, отвечающий за проверяемую цепь;
  2. мультиметр переводится в режим вольтметра;
  3. один из щупов подключается к клеммам подключения предохранителя в тот момент, когда все остальные приборы и оборудование этой цепи обесточены;
  4. пошевелите провод – если на экране будут появляться значения, значит провод закорачивает.

Обратите внимание!
Чаще всего это происходит с проводкой в местах, где протерлась изоляция.
Подобный тест на поиск короткого замыкания можно осуществить с любым другим элементом цепи, в т.ч. с выключателями.

Проверка качества заземления

Поскольку подавляющее большинство автомобилей имеет однопроводную схему электропроводки, и «-» все электрическое оборудование получает через металлический корпус авто, качество заземления приборов и механизмов играет решающую роль.

Но в процессе эксплуатации, детали корпуса:

  • ржавеют;
  • окисляются;
  • разбалтываются;

и у электрооборудования, подключенного к корпусу, теряется электрический контакт, они начинают работать с перебоями. Чтобы убедиться в их исправности, следует провести проверку надежности заземления.

Алгоритм проверки надежность подключения электрооборудования и других элементов к массе автомобиля будет следующим:

  1. Отсоединяем аккумуляторную батарею и подсоединяем один из проводов мультиметра к массе автомобиля;
  2. Второй провод подсоединяем к точке заземления или к соединению, которое мы проверяем;
  3. Если на экране будут появляться значения, сверьте их с заводскими параметрами, и если они близки – значит заземление в порядке.

Проверка целостности цепи

Данная процедура необходима для того, чтобы владелец автомобиля определить, все ли в порядке с проводкой и нет ли в цепи разрыва.(См. также статью Схема электропроводки Нива Шевроле.)

Порядок действий следующий:

  1. Отключите напряжение от цепи, вытащив плавкий предохранитель или отключив клемму на АКБ;
  2. Проверьте электрическую цепь на целостность, присоединив к ее концам щупы мультиметра;
  3. Затем подсоедините один из щупов к массе автомобиля;
  4. Если на экране появятся значения – разрывов в цепи нет;
  5. Если экран остается статичным – где-то в электроцепи есть разрыв.

Дополнительное оборудование

В процессе эксплуатации владельцы автомобилей нередко устанавливают дополнительное электрооборудование:

  • Сигнализацию;
  • Более мощные осветительные приборы;
  • Аудио и видео аппаратуру и т.п.

Их интеграция добавляет проводки в автомобиле, а также нагружает электросистему. Более того, ряд «новых» потребителей электричества неотключаемые, например, сигнализация, а значит, вероятность быстрого разряда аккумуляторной батареи становится очень актуальной.

Если ваш автомобиль начинает плохо заводиться после длительной стоянки, то следует определить причину утечки тока. Найти утечку вам также поможет многофункциональный прибор, переведенный в режим амперметра.

Совет: Не забудьте выставить диапазон измерения до 10 Ампер, поскольку ток в бортовой сети автомобиля постоянный.

В заключение

Провода в автомобиле выполняют очень ответственную роль. И даже будучи защищенными надежной изоляцией и закрытыми от внешнего воздействия в виде атмосферных осадков и высоких температур, провода могут потерять свои свойства, что приведет к поломкам и отказам как отдельных цепей, так и всех электросистем автомобиля.

А своевременный контроль и диагностика их технического состояния позволит предотвратить поломки, тем самым, сбережет ваше время и, самое главное, сохранит ваш автомобиль целым и невредимым.