Потребители электрического тока

Современный мотоцикл хорошо электрифицирован. Воспламенение горючей смеси в двигателе происходит от электрической искры. В ночное время мощный поток электрического света далеко освещает дорогу впереди мотоцикла или мотороллера. Если мотоциклист хочет предупредить о своем приближении, он слегка нажимает на кнопку — раздается сильный звук. Это начинает работать электрический звуковой сигнал. Номерной знак мотоцикла ночью также ярко освещен электрическим светом. Для питания всех этих потребителей тока необходима электрическая энергия. Но откуда она берется?

Жилые дома, фабрики, заводы, электрические поезда, трамваи и троллейбусы также потребляют электрическую энергию. Но к ним она подводится от электростанций. Кто из вас не видел высоких мачт, на которых укреплены толстые провода. Дома, фабрики и заводы стоят на одном месте. Поезда, трамваи, троллейбусы движутся по постоянным маршрутам. Достаточно к ним подвести провода, и задача снабжения их электрической энергией решена. Другое дело мотоцикл, мотороллер или автомобиль. Сегодня они в одном месте, завтра — в другом. Снабжать их электрической энергией при помощи проводов не удастся.

Каждый мотоцикл и мотороллер должны иметь свою собственную «электростанцию».

Все приборы, которые потребляют электрическую энергию и которые ее вырабатывают, соединены между собою проводами.

Они образуют электрическое хозяйство, или систему электрооборудования. Приборы, которые вырабатывают электрическую энергию, получили название источников, а те, которые потребляют ее, называются потребителями.

От согласованной работы всех приборов в большой мере зависит безотказность в работе мотоцикла. Как же работают приборы электрооборудования?

 

Батарея аккумуляторов

На большинстве наших мотоциклов установлена батарея аккумуляторов.

Слово «аккумулятор» означает собиратель. На мотоциклах и мотороллерах применяется аккумуляторная батарея, т. е. несколько аккумуляторов, соединенных вместе (рис. 47).

Рис. 47. Батарея аккумуляторов.

Задача батареи — накопить электрическую энергию, превратить ее в химическую, сохранить ее, а в нужный момент химическую энергию снова превратить в электрическую и отдать ее потребителям.

В аккумуляторе происходят химические процессы, в результате которых возникает электрический ток.

Батарея аккумуляторов, установленная на мотоциклах, состоит из банки, разделенной на три отделения и закрытой сверху крышкой, пластин и электролита.

Пластины в аккумуляторе состоят из свинцовой решетки, в которую вмазана активная масса. От состава ее зависит заряд пластин. Пластины, смазанные свинцовым суриком, заряжены положительно, они коричневого цвета, а свинцовым глетом — отрицательно, они серые. Каждая пластина может нести электрический заряд определенной величины. Чем больше поверхность пластины, тем больше она несет электрических зарядов. Чтобы получить аккумулятор небольших размеров, но с достаточным запасом электроэнергии, решили взять несколько пластин небольших размеров. Такие пластины занимают меньше места, чем одна большая, а электроэнергии сохраняют столько же. Обе группы пластин собираются таким образом, что положительно заряженные пластины вставляются между отрицательно заряженными. Чтобы пластины не соприкасались друг с другом, между ними ставятся прокладки — сепараторы из мягкой древесины, стеклянного войлока или из пластмассы. Пластины вместе с сепараторами называются блоком пластин. Блок пластин вставляется в отдельную банку и закрывается крышкой. Через отверстие в крышке, закрывающей банку, заливается электролит — раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Все банки аккумулятора соединены между собою свинцовыми перемычками. Положительный полюс (выведенный наружу штырь, соединенный с одноименными пластинами) каждой банки соединен с отрицательным полюсом другой, и наоборот. Такое соединение называется последовательным. После соединения у крайних банок остается по одному свободному полюсу, один из которых — отрицательный, а другой — положительный. Эти полюсы являются полюсами всей батареи. Батарея является источником тока.

Емкостью батареи принято считать такое количество электричества, которое она может дать, разряжаясь нормальным током до напряжения каждой банки в 1,8 вольта. Емкость аккумулятора измеряется в ампер-часах.

Нормальное напряжение банки аккумулятора составляет 2 вольта, а всей батареи — 6 вольт. На каждой банке есть обозначение, например 3МТ-14, 3МТ-7. Это марка батареи. Первая цифра указывает число аккумуляторов у батареи. В данном случае их три. Зная число банок, очень легко подсчитать и напряжение всей батареи. При последовательном соединении напряжение банок складывается. Если напряжение в каждой банке равно 2 вольтам, напряжение всей батареи составит 6 вольт. Буквы «МТ» говорят, что эта батарея мотоциклетная. Последние цифры показывают емкость батареи в ампер-часах. Емкость первой батареи составляет 14 ампер-часов, второй — 7. О степени зарядки аккумулятора можно судить по его напряжению. У полностью заряженного аккумулятора напряжение в каждой банке должно составлять 2,2 вольта.

 

Как вырабатывается электрический ток

Батарея аккумуляторов снабжает электрической энергией потребителей тогда, когда двигатель не работает или работает на малых оборотах. Но запас электроэнергии у батареи относительно невелик. Если только пользоваться ею и не пополнять запас, то рано или поздно он истощится — батарея разрядится. Очевидно, на мотоцикле надо иметь такой прибор, который мог бы заряжать батарею. Этот прибор — генератор. Он не только заряжает батарею, когда мотоцикл начинает двигаться со скоростью больше 20–30 километров, но и полностью снабжает электроэнергией всех потребителей. Обычно мотоцикл движется с большой скоростью, а поэтому снабжает потребителей электроэнергией, в основном, генератор.

Батарею аккумуляторов можно зарядить только постоянным током. На мотоциклах М-72, ИЖ-56 и мотороллере «Тула»-200 установлены генераторы постоянного тока. В последнее время получили распространение также и генераторы переменного тока, которые вырабатывают переменный ток. Они установлены на мотоцикле М-1-М. В этом случае переменный ток, вырабатываемый генератором, пропускается через особый прибор — выпрямитель, в котором переменный ток преобразуется в постоянный.

В аккумуляторе электрическая энергия является результатом химических процессов. В генераторе же электрическая энергия образуется из механической энергии, получаемой при работе двигателя. Поэтому генератор может вырабатывать ток только тогда, когда работает двигатель.

Постоянный магнит генератора образует магнитное силовое поле (рис. 48).

Рис. 48. Схема работы генератора.

Внутри магнита расположен виток провода, концы которого припаяны к полукольцам. К полукольцам прижаты две щетки — отрицательная и положительная. Щетки соединены при помощи проводов с потребителями электроэнергии. Если вращать виток, он начнет пересекать магнитные силовые линии, образуемые магнитом. В витке возникает электрический ток, все время меняющий свою величину и направление. Такой ток называется переменным, но мы говорили, что концы витка припаяны к двум полукольцам. Полукольца изолированы друг от друга. Ток от генератора через одну из щеток идет к потребителям, а обратно к генератору возвращается через другую щетку. При вращении витка полукольца будут поочередно прижиматься к разным щеткам; направление переменного тока будет вновь меняться, т. е. ток теперь будет направлен в одну сторону.

Переменный ток можно использовать для воспламенения горючей смеси, освещения и звукового сигнала. А вот для зарядки батарей он не годится. На некоторых мотоциклах устанавливаются выпрямители. Но на большинстве генераторов применяется особое приспособление, называемое коллектором. Коллектор, преобразуя переменный ток в постоянный, так же как это делали полукольца, делает его пригодным для зарядки аккумулятора.

Генератор, установленный на мотоцикле М-72, состоит из стального корпуса, закрытого с боков крышками (рис. 49).

Рис 49. Разрез генератора мотоцикла М-72.

Внутри корпуса привинчен железный сердечник, на который намотана обмотка. Эта обмотка называется обмоткой возбуждения. Один конец ее выведен к клемме, а другой — к отрицательной щетке. Сердечник обмотки возбуждения образует электромагнит. У генератора мотоцикла М-72 всего один полюс. Внутри корпуса генератора вращается якорь. Якорь состоит из вала, на котором укреплен сердечник, имеющий продольные пазы. На одном конце вала расположен коллектор. Он состоит из отдельных пластинок, изолированных друг от друга. В пазы якоря вложена обмотка. Сама обмотка состоит из нескольких частей (секций). Концы секции припаяны к коллектору определенным порядком. Якорь вращается на двух шариковых подшипниках. Вращение якоря производится от шестерни распределительного вала. К коллектору якоря прижимаются две щетки — одна из них положительная, другая отрицательная. Сами щетки бывают медно-угольные и медно-графитные. Щетки укреплены в специальных щеткодержателях. К коллектору щетки прижимаются пружинками. Когда будет работать двигатель, то станет вращаться и якорь генератора. Обмотка его будет пересекать магнитное поле, которое всегда имеется внутри корпуса генератора. Это магнитное поле создается остаточным магнетизмом. В результате этого в обмотке якоря возникает электрический ток. Часть тока пройдет в обмотку возбуждения. Проходя по ней, ток создает вокруг витков более сильное магнитное поле. Создание более сильного магнитного поля приведет к тому, что генератор станет вырабатывать ток большей силы. Чем быстрее будет вращаться якорь, тем большие напряжение и силу будет иметь вырабатываемый ток.

Мы рассмотрели батарею аккумуляторов и генератор. Оба эти источника дают ток, и их работа должна быть согласована. Когда работает батарея аккумуляторов, генератор не должен мешать ей. Когда работает генератор, батарея аккумуляторов не должна посылать ток потребителям. Напряжение на полюсах аккумуляторов, независимо от того, работает двигатель или нет, остается одинаковым. Другое дело напряжение генератора: когда двигатель не работает и якорь генератора не вращается, напряжение на его щетках будет равно нулю. Но, как только двигатель начинает работать, на щетках появляется напряжение. Чем больше оборотов будет давать двигатель, тем больше будет и напряжение на щетках генератора. Так как генератор и батарея соединены между собой, ток от генератора может попасть в батарею, а ток с батареи — в генератор. Когда ток поступает от генератора в аккумулятор, он заряжает его. Это хорошо. Но когда ток пойдет из аккумулятора в генератор — это уже плохо. Обмотка генератора станет сильно нагреваться и даже может сгореть, а аккумулятор разрядится. Это может произойти тогда, когда двигатель совершенно не работает или работает на малых оборотах. Напряжение тока батареи в это время больше напряжения генератора. Для того чтобы не дать возможности току от батареи попасть в генератор, надо разъединить их. Эту работу выполняет особый прибор — реле обратного тока. Тогда же, когда напряжение генератора будет больше напряжения батареи, реле замыкает цепь и соединяет генератор с батареей. Ток начинает поступать в батарею и заряжать ее.

Реле обратного тока состоит из металлического ярма, укрепленного на пластинке, сердечника, неподвижного контакта, укрепленного на стойке, и якорька с подвижным контактом. На сердечнике реле намотано две обмотки: тонкая — параллельная и толстая — последовательная. Один конец тонкой обмотки соединен с массой, а другой конец ее припаян к ярму вместе с толстой обмоткой. Другой конец толстой обмотки через провода соединен с генератором.

Когда генератор дает небольшое число оборотов (не больше 1250 об/мин), то напряжение батареи меньше, чем напряжение генератора. Генератор в это время выключен из цепи батареи. Делается это при помощи пружинки, которая все время стремится держать контакты в разомкнутом состоянии. Но вот генератор начинает увеличивать число оборотов. Ток, выработанный им, попадает в тонкую обмотку реле. Проходя по обмотке, ток намагничивает сердечник. Сердечник притягивает к себе якорь, и контакты замыкаются. В этом случае ток от генератора станет поступать в батарею, заряжая ее. Когда же число оборотов якоря упадет и напряжение в генераторе сделается меньшим, чем напряжение батареи, а контакты еще не будут разомкнуты, ток от батареи моментально устремится в генератор. Он начнет проходить по толстой обмотке реле. Направление этого тока будет обратным. Магнитное поле сердечника исчезает. Пружинка оттянет якорь вверх и разомкнет контакты, отъединив батарею от генератора. Так работает реле обратного тока.

 

Забота о постоянном напряжении

Все приборы электрического хозяйства мотоцикла и мотороллера рассчитаны на работу с током определенного напряжения — 6–7 вольт. Правда, незначительное отклонение допустимо и не отразится заметно на их работе. Но эти отклонения надо держать в определенных пределах.

Заряженная батарея аккумулятора всегда имеет почти одинаковое напряжение. Отклонения, получаемые при разрядке и зарядке батареи, здесь невелики. Напряжение в генераторе зависит от числа оборотов якоря и силы магнитного поля, а эти величины при работе генератора все время меняются. Когда якорь увеличивает число оборотов, его обмотки начинают чаще пересекать магнитное поле, а это увеличивает напряжение вырабатываемого тока. С увеличением числа оборотов якоря больше тока поступает и в обмотку возбуждения генератора: магнитное поле обмотки возбуждения становится более сильным, растет сила магнитного поля, повышается напряжение вырабатываемого тока. Число оборотов вала двигателя может изменяться в очень больших пределах — до 4–5 тысяч в минуту. Значит, число оборотов якоря также может меняться в больших пределах. В этом случае напряжение тока может достигнуть такого предела, что батарея аккумуляторов перезарядится, а провода и предохранители сгорят. Этого допускать нельзя. Значит, надо управлять работой генератора — регулировать напряжение тока. Сохранить постоянное число оборотов якоря невозможно, так как якорь связан с коленчатым валом. Остается другой выход: при увеличении числа оборотов двигателя уменьшить силу магнитного поля. Для этой цели генераторы снабжаются регулятором напряжения (рис. 50).

Рис. 50. Схема регулятора напряжения.

Регулятор состоит из якоря, снабженного подвижным контактом, неподвижного контакта, сердечника с обмоткой и добавочного сопротивления. Когда генератор дает сравнительно небольшое число оборотов и напряжение находится в допустимых пределах, ток через замкнутые контакты поступает в обмотку возбуждения. Это ток создает магнитное поле генератора. Одновременно ток идет в обмотку сердечника регулятора напряжения и намагничивает его. Когда напряжение не превышает предела, сила магнитного поля сердечника относительно слаба и не может разомкнуть контакты. Если же обороты якоря увеличиваются, напряжение тока возрастает, увеличивается и количество тока, поступающего в обмотку регулятора. Сердечник притягивает к себе якорь, и контакты размыкаются. Для тока останется только один путь — через добавочное сопротивление. Это сопротивление представляет собой проволоку, сделанную из металла, плохо проводящего электричество. Когда ток проходит через это сопротивление, он теряет свою силу и, попав в обмотку возбуждения, создает там слабое магнитное поле. Хотя якорь генератора будет давать большое число оборотов, напряжение тока не поднимется. Это и понятно — ведь теперь витки якоря будут пересекать ослабевшее магнитное поле. Число оборотов генератора уменьшается. Уменьшается и напряжение вырабатываемого тока, а следовательно, и сила магнитного поля сердечника. Сердечник не может теперь удержать якорь, который под действием пружинки уходит от сердечника. Контакты снова замыкаются. Магнитное поле генератора увеличивается, и он снова начинает вырабатывать ток большого напряжения. Этот процесс повторяется беспрерывно, и напряжение тока остается примерно на одном уровне. Вы познакомились с действием упрощенного регулятора напряжения. Действительные же регуляторы имеют несколько обмоток, которые делают его работу еще более четкой.

 

Реле-регулятор

Реле обратного тока и регулятор делаются в одном корпусе. Реле-регулятор РР-31 устанавливается на мотоциклах М-72 (рис. 51).

Рис. 51. Реле-регулятор.

В его корпусе установлено реле обратного тока. О его устройстве и работе мы рассказали выше. В нижней части помещен регулятор напряжения, у которого есть сердечник. Сердечник имеет не одну, а несколько обмоток. Обмотки повышают его чувствительность и четкость работы. Под сердечником с обмотками расположены якорь и контакты. В этом реле имеется два сопротивления — угольное и металлическое.

Реле-регулятор на мотоцикле М-1-М не устанавливается. Как же здесь обстоит дело с регулированием напряжения? Эту работу выполняет выпрямитель. Он не только превращает переменный ток в постоянный, но и защищает батарею, т. е. выполняет обязанности реле обратного тока. Он пропускает ток определенной величины и только в одном направлении. Поэтому здесь исключена возможность попадания тока из батареи в генератор. Вот почему на этом мотоцикле нет реле обратного тока и регулятора напряжения.

Как видите, генератор обслуживается целой группой приборов. Генератор и батарея аккумуляторов дают ток низкого напряжения. Напряжения этого вполне достаточно для того, чтобы нормально работали приборы освещения и сигнализации. Но его совершенно недостаточно для того, чтобы получить искру, необходимую для воспламенения горючей смеси.

 

Молнии в цилиндре

Мы уже знаем, что сжатая в цилиндре горючая смесь воспламеняется электрической искрой. Но не всякая искра может воспламенить смесь. Только искра, получаемая от тока высокого напряжения, может справиться с этой задачей. Получением искры, необходимой для воспламенения горючей смеси, ведает целый ряд приборов, которые образуют систему зажигания.

В цилиндре двигателя в течение только одной минуты происходит 2000–3000 вспышек, подобных грому и молнии. Искра в цилиндре двигателя обладает большой энергией — напряжение достигает 20 000 вольт. Искра обладает большой тепловой энергией и способна быстро воспламенить смесь.

Свеча зажигания — прибор, в котором появляется искра, состоит из стального корпуса с резьбой на наружной части (рис. 52).

Рис. 52. Свеча зажигания.

При помощи резьбы свеча ввертывается в головку цилиндра. В нижней части корпуса расположен боковой электрод. Через корпус свечи проходит изолятор. Он сделан из особой глины — уралита. Внутри изолятора проходит металлический стержень — центральный электрод. Конец этого электрода выведен к боковому электроду, так что расстояние между ними составляет 0,5–0,7 мм. К верхнему концу электрода присоединен провод высокого напряжения.

Есть свечи разборные, есть неразборные.

Свечи бывают горячие и холодные. Когда двигатель работает, то нижний конец свечи нагревается. Он может нагреться до такой степени, что горючая смесь, соприкасаясь с ним, немедленно воспламенится даже без появления искры — может произойти калильное зажигание. Однако, чтобы свеча могла нормально работать, температура ее нижней части не должна быть ниже 500 или 600°. Если температура будет 200–300°, масло, попадающее на свечу, не сгорит. На свече образуется нагар. Он быстро заполнит зазор между электродами, и свеча искры не даст. А что может произойти, если температура свечи будет, например, 800°? Отчего же зависит, что одна свеча нагревается больше, а другая меньше? Оттого, насколько она отводит теплоту. Та свеча, которая меньше отводит теплоту, всегда более горячая, чем свеча, хорошо отводящая теплоту. Способность отводить теплоту зависит от длины нижней части изолятора (юбки). Горячие свечи имеют более длинную юбку, и эти свечи чаще всего применяются на тихоходных двигателях. А вот на спортивных и гоночных мотоциклах применяются холодные свечи. У этих свечей юбка короче. Она лучше отводит теплоту.

Когда к центральному электроду подводится ток высокого напряжения, он в виде искры проскакивает в зазор между боковым и центральным электродами. Искра, пробивая зазор, выделяет большое количество теплоты, которое воспламеняет горючую смесь. Так получается воспламенение. Но для получения искры необходим ток высокого напряжения. Кроме того, искру надо подать в строго рассчитанный момент, когда будет закончено сжатие смеси.

 

Основные приборы

Для этой цели служит ряд приборов, образующих систему зажигания. Получить ток низкого напряжения можно при помощи батареи аккумуляторов и генератора (рис. 53).

Рис. 53. Схема батарейного зажигания.

Но ток низкого напряжения недостаточен, чтобы пробить зазор между электродами свечи. С этой задачей может справиться только ток высокого напряжения. Нужен прибор, который превратил бы ток низкого напряжения в ток высокого напряжения. Таким прибором является катушка зажигания. Но мало иметь ток высокого напряжения. Надо в нужный момент подать его к свечам. Это делает распределитель. Кроме того, в системы зажигания входят прерыватель, конденсатор, выключатель зажигания и провода.

Катушка зажигания. Катушка зажигания представляет собой железный сердечник, состоящий из отдельных листков мягкого железа, изолированных друг от друга (рис. 54).

Рис. 54. Катушка зажигания.

Если сделать сердечник из целого куска металла, он будет сильно нагреваться. Дело в том, что при работе катушки ее сердечник все время пересекается магнитным полем, и в нем образуются вихревые токи, которые нагревают сердечник. Если же сердечник сделан из тонких листков, изолированных друг от друга, вихревые токи будут иметь маленькие цепи и не вызовут большого нагревания.

На сердечнике имеется две обмотки: первичная и вторичная. Первичная обмотка состоит из 300–350 витков толстой медной проволоки и изолирована лаком. Вторичная обмотка делается из тонкой медной проволоки и также изолируется лаком. Она имеет около 15 000 витков. Первичная обмотка обычно наматывается на вторичную. Концы первичной обмотки выведены к контактам. Вторичная обмотка одним концом припаяна к первичной, а вторым выведена к центральному гнезду провода высокого напряжения. Если включить зажигание, ток от положительного полюса батареи через массу пойдет к прерывателю, а затем попадет в первичную обмотку. Пройдя первичную обмотку по проводу через выключатель зажигания, ток возвратится в батарею через отрицательный полюс.

Проходя по первичной обмотке катушки, ток создает сильное магнитное поле, которое сгущается железным сердечником. Магнитное поле пересекает витки вторичной обмотки, и в них возникает напряжение. Но для того, чтобы в проводнике мог возникнуть ток, надо пересекать его в магнитном поле все время. Для этого надо периодически размыкать первичную цепь. Можно было бы все время вручную включать и выключать зажигание — магнитное поле в катушке в этом случае то появлялось бы, то исчезало. Но практически решить такую задачу невозможно. Для этой работы в первичную цепь включен специальный механизм — прерыватель, который все время размыкает первичную цепь. В результате этого во вторичной цепи и возникает ток высокого напряжения — до 20 000 вольт.

Прерыватель. Прерыватель, установленный на мотоцикле М-1-М, состоит из кулачка, пластмассового рычажка с пружинкой и неподвижного контакта. Кулачок установлен на конце якоря генератора. Неподвижный контакт и рычажок установлены на пластинке, которая крепится к крышке генератора. На одном конце рычажка имеется контакт, который при помощи медной ленты соединен с зажимом генератора. Через зажим рычажок соединен с первичной обмоткой катушки зажигания. Неподвижный контакт крепится к основанию пластинки и таким образом соединяется с массой. В катушку зажигания ток проходит в тот момент, когда контакты замкнуты. С массы он поступает на неподвижный контакт, переходит на подвижный и дальше идет в первичную обмотку. Вращаясь, якорь генератора вращает и кулачок. Кулачок набегает на рычажок и размыкает контакты. В момент размыкания во вторичной обмотке возникает ток высокого напряжения. Чтобы прерыватель работал хорошо, между его контактами должен быть зазор 0,4–0,6 мм (рис. 55).

Рис. 55. Схема прерывателя.

Прерыватель-распределитель. У мотоциклов и мотороллеров, имеющих один цилиндр, искра поступает без особых приспособлений. Если же двигатель двухцилиндровый, искру надо посылать по очереди то в один цилиндр, то в другой. Для этой цели в системе зажигания имеется распределитель. Прерыватель, установленный на мотоцикле М-72, имеет два контакта: подвижный, укрепленный на рычажке, и неподвижный. Неподвижный контакт укреплен на диске и имеет приспособление для регулировки. Он не изолирован от массы. Подвижный контакт, укрепленный на рычажке, от массы изолирован. На переднем конце распределительного вала имеются два кулачка, которые производят размыкание контактов.

В корпусе распределителя, сделанного из пластмассы — бакелита, есть три гнездовых контакта, в которые вставляются провода: в два крайних — идущие к свечам зажигания, в средний — к катушке зажигания. Под крышкой помещен ротор. Он установлен в определенном положении на конце распределительного вала. Пружинящий контакт ротора прижимается к центральному контакту крышки распределителя, а пластинчатый контакт при вращении ротора прикасается к двум другим контактам, соединенным со свечами.

Как работает прерыватель-распределитель (рис. 56)?

Рис. 56. Прерыватель-распределитель.

Когда вращается распределительный вал, кулачки его размыкают контакт прерывателя. В катушке зажигания возникает ток высокого напряжения. Ток высокого напряжения от катушки зажигания по проводу поступает к центральному гнездовому контакту крышки распределителя, а оттуда на пружинный контакт ротора. Вместе с распределительным валом вращается и ротор. Вращающийся ротор подходит к внутренним контактам и соприкасается с ними — и, следовательно, ток пойдет к свечам. Само собой разумеется, что момент размыкания контактов должен быть строго согласован с моментом, когда пластинчатый контакт ротора подходит к внутренним контактам крышки распределителя. Надо чтобы пластинчатый контакт подошел бы к внутреннему контакту крышки распределителя в момент размыкания контактов прерывателя. Только в этом случае ток попадет в свечу зажигания и она даст искру.

 

Токи в ловушке

Когда цепь первичной обмотки замкнута, вокруг ее витков образуется магнитное поле, подобно тому, как образуются круги при падении камня в воду. Когда же первичная цепь разомкнута, магнитное поле исчезает. Значит, витки пересекаются как при замыкании первичной цепи, так и при ее размыкании. В витках возникает ток. Таким образом, в первичной обмотке катушки, кроме тока, проходящего по ней от батареи аккумуляторов и генератора, возникает еще и другой ток, дополнительный. Этот ток назвали током самоиндукции, или экстратоком. Он имеет напряжение, достигающее 500 вольт. Когда цепь замкнута, ток самоиндукции идет навстречу основному току, проходящему по первичной цепи, пытается уничтожить возникающее магнитное поле и, в конце концов, ослабляет его. При размыкании цепи ток самоиндукции, наоборот, замедляет исчезновение магнитного поля. Токи самоиндукции всегда действуют наперекор: когда надо, чтобы магнитное поле быстро исчезло, они замедляют его исчезновение, а когда надо, чтобы оно быстро возникло, — тормозят. Кроме того, при размыкании цепи напряжение этих токов настолько увеличивается, что они проскакивают между контактами прерывателя. От этого контакты окисляются, обгорают. Следовательно, токи самоиндукции вредны. Для борьбы с ними применяется особый прибор — конденсатор (рис. 57).

Рис. 57. Конденсатор.

Он состоит из двух металлических лент, между которыми положена изолирующая бумажная лента, пропитанная парафином. Ленты свернуты в трубочку и помещены в цилиндрический футляр. Конденсатор включен в цепь параллельно. Одна лента присоединена на массу, а другая — к основанию подвижного контакта, изолированного от массы. Когда первичная цепь размыкается и возникают токи самоиндукции, они устремляются в конденсатор и заряжают одну металлическую ленту. Моментально на другой ленте образуется противоположный заряд. Но они не могут соединиться друг с другом, так как им мешает изоляционная лента. Ток как бы попался в ловушку. Когда же контакты прерывателя замыкаются, токи самоиндукции уходят в первичную цепь. Таким образом, конденсатор все время то заряжается, то разряжается. Конденсатор, таким образом, предохраняет контакты прерывателя от обгорания. Он способствует повышению напряжения во вторичной обмотке. Не будет конденсатора — не будет работать и двигатель.

 

Когда надо воспламенять горючую смесь

Чтобы двигатель мог дать самую большую мощность, на которую он способен, надо чтобы смесь сгорела полностью и быстро. Это зависит от многих причин, и в первую очередь от момента появления искры на электродах свечи. Представьте себе, что искра на электродах свечи появилась тогда, когда поршень достиг в. м. т. В это время сжатие смеси уже закончилось. Коленчатый вал вращается очень быстро, с большой скоростью в цилиндре перемещается и поршень. С того момента, когда в цилиндре появится искра, и до того момента, когда смесь успеет полностью сгореть, пройдет некоторое время. За это время поршень успеет отойти от верхней мертвой точки на некоторое расстояние. Значит, газы будут давить на поршень с меньшей силой, и двигатель не разовьет полной мощности. Много теплоты будет передаваться стенкам, вместо того чтобы превращаться в полезную работу. Мощность двигателя упадет, двигатель перегреется.

Если искра появляется тогда, когда поршень только что пришел в верхнюю мертвую точку или прошел ее, то говорят, что двигатель имеет позднее зажигание. При нормальной эксплуатации машин позднего зажигания следует избегать. Но искра может появиться и слишком рано: горение будет протекать, когда сжатие еще не закончено. В этом случае говорят, что двигатель имеет раннее зажигание. Раннее зажигание тоже плохо отражается на работе двигателя. Поршень идет вверх, а горящая смесь оказывает на него давление; от этого детали двигателя изнашиваются быстрее, в нем появляются стуки. Кроме того, горение происходит в большом объеме и, естественно, вызывает перегрев двигателя.

Для правильной работы двигателя надо давать искру с некоторым опережением. В тот момент, когда поршень придет в верхнюю мертвую точку, должна быть самая бурная стадия горения. Основное горение смеси должно происходить в объеме камеры сгорания. Когда же поршень начнет двигаться к нижней мертвой точке, смесь должна заканчивать горение. При таком зажигании двигатель будет работать экономично, не будет перегреваться и даст полную мощность.

Коленчатый вал двигателя во время работы может давать и 600 и 5000 оборотов. Когда двигатель делает небольшое число оборотов, то для сгорания смеси времени будет больше, чем при работе на больших оборотах. Естественно, что в этом случае надо изменять и опережение зажигания. Величину опережения зажигания устанавливают на заводе, выпускающем мотоциклы. Это опережение постоянно, оно не меняется в зависимости от изменения числа оборотов коленчатого вала. Но у некоторых мотоциклов, например у М-72, есть приспособления, которые позволяют изменить опережение зажигания. На левой стороне руля помещен рычаг опережения зажигания. Рычаг может ходить вдоль шкалы, на которой написано «раннее» и «позднее». В зависимости от того, как нужно изменить зажигание, водитель передвигает рычажок в ту или иную сторону.

 

Нельзя ли избавиться от аккумулятора

Приходилось ли вам наблюдать, как два приятеля-мотоциклиста старательно толкают мотоцикл по дороге. Они пытаются сообщить ему скорость как можно большую. Что они делают? Они хотят пустить двигатель мотоцикла, у которого разрядился аккумулятор и который можно пустить только на ходу, когда генератор дает ток. Такие происшествия с аккумуляторами нет-нет да и случаются.

Как избавиться от этой неприятности?

По-видимому, надо иметь такой мотоцикл, который не нуждался бы в аккумуляторе.

На некоторых мотоциклах, главным образом спортивных, устанавливают магнето. Это машина, вырабатывающая электрический ток низкого напряжения и превращающая его в ток высокого напряжения. Зажигание работает безотказно. Но беда в том, что магнето не может давать ток для освещения и сигнала. Магнето не может заменить аккумулятора. От аккумулятора избавиться можно, но для этого надо получить переменный ток.

На мотоцикле М-1-М устанавливаются и генератор переменного тока и аккумулятор. Как же так! Ведь мы говорили, что аккумулятор нельзя заряжать переменным током. Да, действительно, переменным током аккумулятор зарядить нельзя. Но зато переменный ток можно превратить в постоянный (как говорят, выпрямить), а уже постоянным и заряжать аккумулятор.

Для этого на генераторе устанавливается выпрямитель, он расположен в корпусе фары. При такой системе электрооборудования применен генератор Г-37 (рис. 58).

Рис. 58. Генератор переменного тока Г-37.

Генератор состоит из двух основных частей: подвижной — вращающийся ротор и неподвижной — статор. Ротор сделан из специального сплава и имеет восемь полюсов- наконечников из мягкой стали. Ротор вращается вместе с коленчатым валом. Статор сделан из стали и имеет форму цилиндра. На внутренней части расположены восемь катушек, соединенных между собою в две цепи. Одна из этих цепей предназначена для получения тока для зажигания, а другая — для освещения и зарядки аккумулятора. Каждая цепь имеет по четыре катушки.

Магнитное поле ротора при вращении пересекает магнитное поле катушек. В обмотках катушки появляется переменный ток.

Надо сказать, что приборы электрооборудования могут иметь три рабочих режима.

Питание ламп фары и заднего фонаря происходит от генератора переменным током.

На большой скорости происходит зарядка аккумулятора, но предварительно та часть тока, которая идет на зарядку аккумулятора, проходит через выпрямитель.

Днем фарам делать нечего — лампы их не горят, потребителей тока становится меньше, генератор работает только на зарядку аккумулятора да иногда дает ток для сигнала.

А не может ли в это время перезарядиться аккумулятор? Ведь в этой системе реле-регулятора нет. Перезарядки не произойдет. Система электрооборудования снабжена специальным приспособлением, регулирующим зарядную силу тока — дросселем. Он ограничивает зарядный ток.

Как видите, эта система электрического хозяйства значительно проще, чем у мотоциклов с батарейным зажиганием. В ней нет ни щеток, ни коллектора, ни сложного реле-регулятора. Но все же аккумулятор в ней есть.

Это переходная ступень. На некоторых новейших марках мотоциклов аккумуляторы совершенно не применяются. Нет его на мотоцикле К-55. Этот мотоцикл снабжен, генератором переменного тока Г-38.

Генератор Г-38 по своему устройству похож на генератор Г-37. Он также состоит из ротора и статора, Статор также имеет восемь катушек. Только здесь три катушки служат для питания цепи зажигания, а пять катушек дают ток для освещения и сигнала.

Чтобы зажигание было более надежным, мотоцикл снабжен специальной катушкой зажигания Б-50, которая превращает ток низкого напряжения в ток высокого напряжения. Для получения тока, необходимого для зажигания, на корпусе генератора установлен прерыватель. При вращении ротора контакты прерывателя то замыкают, то размыкают цепь зажигания.

 

Огни фар

Давно-давно в Египте, там, где Нил впадает в Средиземное море, недалеко от города Александрии, на небольшом острове Фаросе стояла высокая каменная башня. На самом верху ее, как только наступала ночь, ярким светом загорался огонь. Это был знаменитый Фаросский маяк. Огонь его светил на много десятков километров застигнутым в открытом море судам. Увидев Фаросский маяк, моряки уверенно двигались в порт, где находили себе приют.

Сотни лет стоял этот маяк, много кораблей он спас от неминуемой гибели. Слава о нем разнеслась по всем портам Европы, Африки, Азии, Америки. Но время разрушило его, потом о нем совсем забыли, но слово «фаросс» стало нарицательным. Этим словом стали называть вообще источники света. Когда на автомобилях и мотоциклах стали устанавливать светильники, их назвали фарами. Фары мотоцикла М-72 имеют железный корпус, внутри которого вставлен отражатель света (рис. 59).

Рис. 59. Фара.

Отражатель, или, как его еще называют, рефлектор, сделан из металла и имеет вогнутую форму. Внутренняя поверхность хорошо отполирована и покрыта тонким слоем хрома или серебра. Хромированный отражатель блестит, точно зеркало. Фара имеет стекло. С внутренней стороны оно ребристое. Стекло предохраняет рефлектор от попадания грязи, пыли, воды. Кроме того, стекло рассеивает свет, отражающийся от рефлектора. В результате этого свет фар становится равномерным, мягким. В отражателе установлено два патрона для небольших электрических лампочек. Одна лампочка, по размерам и мощности приблизительно, как в карманном фонарике, предназначена для освещения на стоянках и при езде по хорошо освещенным улицам. Другая же лампочка, большего размера, предназначена для освещения дороги. В лампочке, предназначенной для освещения дороги, есть две нити накаливания. Обе они расположены по-разному. Одна помещена в фокусе отражателя, и поэтому лучи уходят далеко параллельно дороге. Эта нить дает дальний свет. Другая нить расположена не в фокусе. Световой поток от нее падает недалеко от мотоцикла, освещая только ближний участок дороги. Это ближний свет. Им пользуются, когда навстречу идет какой-нибудь транспорт или когда надо осветить дорогу вблизи мотоцикла.

Можно ли изменить освещение на ходу? Да, для этого сделаны два переключателя. Если повернуть рычажок одного из них, расположенного на корпусе фары, свет с большого изменится на малый или выключится совсем. Надо только повернуть рычажок в определенное положение. Другой переключатель находится на руле. Он тоже служит для переключения света, но пользоваться им удобно во время движения, не снимая рук с руля.

Иногда в электрохозяйстве мотоцикла может произойти короткое замыкание. Сила тока в цепи сильно возрастает, а это грозит проводам. Чтобы не случилось повреждений, в цепь освещения ставят плавкий предохранитель. Когда величина тока превысит допустимый предел, предохранитель плавится, — цепь размыкается.

На фаре можно видеть маленький красный глазок. Это контрольная лампочка, сигнализирующая о правильной работе электрооборудования. В корпус фары этого мотоцикла вмонтирован также спидометр, который освещается отдельной лампочкой.

 

Звуковой сигнал

Быстро движется мотоцикл. На его пути встречается немало пешеходов, автомобилей, различных препятствий. Нередко водителю надо дать знать о своем приближении. Для этого мотоциклы и мотороллеры снабжены звуковыми электрическими сигналами.

Сигнал состоит из корпуса, мембраны — вибрационного диска, электромагнита, прерывателя, конденсатора и крышки (рис. 60).

Рис. 60. Схема звукового сигнала.

В электромагните есть железный сердечник, на который намотана изолированная медная проволока. Один конец ее соединен с источником тока (батарея — генератор), а другой подведен к кнопке сигнала на руле. К якорю крепится стальной диск-мембрана. Над мембраной укреплен вибрационный диск. С одной стороны расположен прерыватель. Когда нажимают на кнопку сигнала, один конец обмотки электромагнита соединяют на массу. В этом случае обмотка электромагнита включается в цепь. Проходя по обмотке, ток сильно намагнитит сердечник. Сердечник притянет к себе якорь, а вместе с ним и мембрану. Якорь, приблизясь к сердечнику, разомкнет контакты прерывателя. Ток перестанет проходить по обмоткам электромагнита. Магнитное поле сердечника исчезнет. Теперь сила, которая притянула якорь, исчезла, и он вернется в исходное положение. Мембрана также станет на место. Но как только якорь вернется на свое место, контакты снова замкнутся — и ток снова пойдет по обмотке электромагнита. Якорь опять будет притянут к сердечнику. Это явление будет все время повторяться. До тех пор, пока будут нажимать на кнопку сигнала, мембрана будет колебаться.

Зажмите в тисках один конец стальной линейки. Отведите в сторону другой конец ее, а затем отпустите. Линейка будет быстро колебаться, издавая еле слышный звук. Чем чаще она будет колебаться, тем выше будет звук. Примерно то же самое происходит и с мембраной. Мембрана каждую секунду делает около 300 колебаний. Колеблясь, она издает звук; контакты сигнала при этом все время замыкаются и размыкаются. В обмотке сигнала возникают токи самоиндукции. Для борьбы с ними сигнал снабжается конденсатором. Чтобы получить более чистый звук, сигнал имеет вибрационный диск.

 

Что такое династартер

Значит, электрический ток, необходимый для питания электрических приборов, дают аккумулятор и генератор. Но бывает и так, что генератор работает как мотор, т. е. потребитель энергии.

Чтобы пустить двигатель в ход, водитель при помощи пусковой педали поворачивает коленчатый вал двигателя. В автомобилях пустить двигатель гораздо проще: надо только нажать на кнопку специального пускового электрического прибора. Этот прибор с силой повернет коленчатый вал, и двигатель заработает.

А нельзя ли установить такой прибор на мотоцикле? На мотороллере «Тула»-200 такой прибор установлен. Называется он династартер и служит не только для пуска двигателя в ход, но и вырабатывает электрический ток, который питает все приборы электрооборудования. Поэтому он и называется династартер. «Дина» — потому что раньше генераторы назывались динамомашинами, или — сокращенно — динамо, а «стартер» — потому что в автомобиле прибор, который пускает в ход двигатель, называется стартером.

Династартер состоит из двух основных частей: подвижной, вращающейся, части — ротора и неподвижной — статора. Устройство его в принципе такое же, как устройство генератора постоянного тока. Ротор укреплен на коренной шейке коленчатого вала двигателя.

Когда вращается коленчатый вал, вращается и ротор. Но для того, чтобы пустить двигатель в ход, надо заставить вращаться коленчатый вал. Значит, если заставить вращаться ротор, то можно пустить двигатель.

На статоре укреплены четыре щетки и двенадцать катушек (электромагнитов). Катушки расположены через одну — одна прямоугольной формы, другая трапециевидной.

Обмотки прямоугольных катушек образуют обмотку, предназначенную для пуска двигателя в ход; она называется стартерной. Обмотки же трапециевидных катушек образуют обмотку, которая предназначена для получения электрического тока. Это генераторная обмотка.

Когда водитель ключом нажимает кнопку династартера, ток от батарей аккумулятора моментально поступает в стартерную обмотку, а затем идет в обмотку ротора. Вокруг стартерной обмотки и обмотки ротора создаются два сильных магнитных поля, которые взаимодействуют между собой. Под действием магнитного поля ротор начинает вращаться с большой силой. Но так как ротор укреплен на коленчатом валу, то он станет вращать и коленчатый вал. Двигатель заработает. В тот же момент водитель перестает нажимать на кнопку династартера. Кнопка разомкнет цепь, и электрический ток от аккумулятора перестанет поступать в стартерную обмотку. Династартер перестанет работать как стартер. Но теперь коленчатый вал будет вращаться, а вместе с ним будет вращаться и ротор. Обмотки ротора будут пересекать магнитное поле, образуемое обмотками статора. При этом возникнет электрический ток. Династартер начнет работать как генератор и питать приборы электрооборудования.

Когда же напряжение генератора превысит 7,5–8,5 вольта, в строй вступает регулятор напряжения. В это время магнетизм сердечника настолько увеличится, что он притянет мостик регулятора и разомкнет контакты. Теперь ток пойдет в обмотку возбуждения через добавочное сопротивление, потеряет свою силу и возбудит более слабое магнитное поле. А что дальше? Нетрудно проследить и другие пути тока — на освещение и в сигнал.

 

Сколько километров

Когда вы едете за рулем мотоцикла, вас, конечно, интересует, с какою скоростью движется мотоцикл, сколько километров вы проехали. На этот вопрос вам даст точный ответ прибор, расположенный в корпусе фары или около нее — спидометр (рис. 61).

Рис. 61. Спидометр.

Он в любой момент скажет, сколько километров прошел мотоцикл и с какой скоростью вы движетесь. Как же работает и как устроен спидометр?

Спидометр состоит из двух основных групп механизмов: одна группа показывает скорость, а другая — пройденное расстояние. Спидометр, установленный на мотоцикле М-72, приводится в действие от вторичного валика коробки передач. На приводном валу спидометра помещается постоянный магнит, который охватывается металлическим колпачком. Колпачок имеет валик со стрелкой-указателем. Стрелка обращена к циферблату с делениями, соответствующими скорости движения в километрах в час.

Когда мотоцикл стоит на одном месте, стрелка обращена к делению «0». Почему?

Потому что на валике колпачка имеется небольшая спиральная пружина-волосок, которая все время стремится отводить стрелку в положение «0». Как только мотоцикл начал двигаться, приводной валик с магнитом станет вращаться. Под воздействием магнитного поля колпачок при этом тоже начнет поворачиваться, преодолевая сопротивление пружинки. Стрелка начнет перемещаться.

Чем быстрее будет двигаться мотоцикл, тем быстрее будет вращаться и постоянный магнит, тем больше раз он пересечет своим магнитным полем колпачок, тем большим будет его отклонение. Стрелка покажет большую скорость движения. Так показывается скорость движения. А как учитывается пройденное расстояние?

Для этого служит счетчик. Счетчик имеет ось, на которую насажено несколько барабанов. Обычно их бывает пять. На оси барабаны сидят свободно. По окружности барабанов нанесены цифры: «0», «1», «2», «3», «4», «5», «6», «7», «8», «9». Ось счетчика приводится в движение от приводного валика при помощи двух промежуточных валиков. При движении мотоцикла движется и первый барабан справа. Передаточное отношение между колесом мотоцикла и валиком счетчика рассчитано таким образом, что если мотоцикл пройдет 1 километр, то крайний справа валик сделает только один оборот. Между остальными барабанами передаточное отношение равно 1:10.

Предположим, что первый справа барабан сделал 1000 оборотов. Это значит, что мотоцикл прошел тысячу километров. Второй слева от него барабан за это время сделает 100 оборотов, а следующий — только 10, и т. д. Счетчик показывает пройденное расстояние нарастающим итогом. Самое большее пройденное расстояние, которое может показать спидометр, равно 999999. Когда мотоцикл пройдет это расстояние, то счетчик автоматически установится на положении «0». Счет километров начнется снова. Но есть и такие счетчики, у которых первый барабан справа показывает расстояние в десятых долях километра.