то что надо. Бюджетное образовательное учреждение г. Омска Средняя общеобразовательная школа 15 Физика в автомобиле

Название	Бюджетное образовательное учреждение г. Омска Средняя общеобразовательная школа 15 Физика в автомобиле
Дата	31.03.2022
Размер	0.76 Mb.
Формат файла
Имя файла	то что надо.docx
Тип	Реферат #430231

Бюджетное образовательное учреждение г. Омска

«Средняя общеобразовательная школа №15 »

Физика в автомобиле

Выполнил:

ученик 11А класса

Карпов Владислав

Проверила:

Л. П. Максимова,

учитель физики

Омск- 2022

Содержание работы

Введение…………………………………………………………………………...3

Глава 1. Физика в автомобиле………………………………………………….4-7

Аккумулятор………………………………………………………………..4

Генератор…………………………………………………………………...5

Стартер и принцип запуска автомобиля………………………………..6-7

Глава 2 Современные автомобили…………………………………………...8-12

2.1 Электромобили…………………………………………………………...8-9

2.2 Водородные автомобили……………………………………………...10-11

2.3 Гибридные автомобили…………………………………………………..12

Заключение……………………………………………………………………….13

Список литературы………………………………………………………………14

Приложения…………………………………………………………………..15-19

Введение

Электрооборудование в автомобиле –совокупность устройств, вырабатывающих, передающих и потребляющих электроэнергию на автомобиле. Электрооборудование автомобиля представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных электротехнических и электронных систем, приборов и устройств, обеспечивающих надежное функционирование двигателя, трансмиссии и ходовой части, безопасность движения, автоматизацию рабочих процессов автомобиля и комфортные условия для водителя и пассажиров.Попробуем разобраться какие электроприборы используются в автомобиле.

Актуальность проблемы:с каждым днем появляются всё новые автомобили. Устроенные как на двигателе внутреннего сгорания , так на водороде и электроэнергии. С каждым днем автомобилям нужно все больше выработки энергии и повышенным аккумулятором для нее.

Объект исследования: электровыробатывающие приборы.

Предмет исследования: различные виды электроприборов в автомобиле.

Цель проекта: изучить как устроен аккумулятор, генератор, стартер. Изучить принцип запуска автомобиля и автомобили будущего.

Задачи проекта:

1 выяснить что такое аккумулятор, генератор , стартер.

принцип работы аккумулятора, генератора, стартера.

Изучить принцип запуска автомобиля

Изучить принцип работы электромобиля и автомобиля на водородном топливе

Глава 1 Физика в автомобиле

1.1Аккумулятор

Электрический аккумулятор — вторичный химический источник тока многоразового действия, который может быть вновь заряжен после разряда. Для заряда аккумулятора электрический ток пропускается в направлении, обратном направлению тока при разряде. Используется для циклического накопления энергии (заряд-разряд) и автономного электропитания различных электротехнических устройств и оборудования, а также для обеспечения резервных источников энергии в медицине, производстве, транспорте и в других сферах. Автомобильная аккумуляторная батарея состоит из шести отдельных элементов, каждый из которых имеет положительные и отрицательные электроды, погруженные в электролит, и собранные в едином корпусе. Электроды состоят из токоотвода (решетки) изготавливаемой из свинцовых сплавов. Большее применение в автомобиле получил свинцово-кислотный аккумулятор.

Принцип работы

Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в водном растворе серной кислоты. При подключении к электродам аккумулятора внешней нагрузки начинается электрохимическая реакция взаимодействия оксида свинца и серной кислоты, при этом металлический свинец окисляется до сульфата свинца (в классическом варианте аккумулятора). Проведённые в СССР исследования показали, что при разряде аккумулятора протекает как минимум

60 различных реакций, порядка 20 из которых протекают без участия кислоты электролита. Во время разряда происходит восстановление диоксида свинца на катоде и окисление свинца на аноде. При заряде протекают обратные реакции. При перезаряде аккумулятора, после исчерпания сульфата свинца, начинается электролиз воды, при этом на аноде (положительный электрод) выделяется кислород, а на катоде — водород.

Устройство

Клемы
Крышка
Выходные отверстия
Шина
Корпус
Электроды
Сепаратор-конверт

Приложение№1

1.2 Генератор

Принцип работы

Автомобильный генератор – устройство, обеспечивающее преобразование механической энергии вращения коленчатого вала в электрическую. Состоит из ротора, статора, якоря, щеток и коллектора. Автомобильный генератор используется для питания электропотребителей таких как система зажигания, автомобильная светотехника, бортовой компьютер, система диагностики и другие, а так же для заряда автомобильного аккумулятора. К автомобильным генератор предъявляют высокие требования по надежности, так как генератор обеспечивает бесперебойную работу большинства компонентов современного автомобиля. Типовая мощность современного генератора в легковом автомобиле около 1кВт.Устройство начинает функционировать только после запуска двигателя стартером, который запитывается напрямую от аккумуляторной батареи. Ключевой принцип работы генератора автомобиля состоит в преобразовании механической энергии в электрическую. На коленчатом валу силового агрегата установлен шкив, который раскручивает через ременную передачу установленный на необслуживаемых подшипниках ротор. Питание обмотки возбуждения, расположенной на вращающемся якоре, осуществляется от аккумулятора через щеточный узел и контактные кольца. Для защиты батареи от саморазряда подключение производится через специальный выпрямитель, состоящий из трех диодов. Величина напряжения в этой цепи регулируется электронным или электромеханическим стабилизатором, интегрированным или выполненным в виде отдельного устройства. Вращающийся якорь создает электромагнитные поля, которые индуцируют в обмотках статора переменный ток.

Устройство

Ротор
Передняя крышка
Подшипник
Диодный мост
Регулятор
Статор
Контактныне кольца

Приложение № 2

1.3 Стартер

Стартер — это электромеханическое устройство, предназначенное для запуска двигателя внутреннего сгорания. Он представляет собой электромотор, который работает от автомобильного аккумулятора и обеспечивает коленвалу первоначальную скорость вращение. Стартер является основным агрегатом пусковой системы двигателя, раскручивающий его вал до частоты вращения, необходимой для запуска мотора.

Принцип работы

Автомобильный стартер относится к ряду электромеханических приспособлений ТС. В основе лежит преобразование природы одной энергии в другую, и чтобы в итоге завести двигатель, происходят следующие процессы.

Ток попадает на обмотку тягового реле после прохождения по реле стартера, исключительно после замыкание замка зажигания.
Якорь взаимодействует с бендиксом. Через втягивающее реле внутри мотора бендикс заставляет венец маховика и шестерни сцепиться.
При достижении верхней точки, контакты взаимодействуют для передачи напряжения на обмотке стартера.
Движение вала провоцирует ДВС. В момент, когда скорости маховика и вала отличаются в положительную сторону, зацепление прекращается и бендикс возвращается в стартовую позицию за счет пружины
Подача энергии прекращается при повороте ключа.

Устройство

Втягивающие реле
Вилка стартера
Щеткодержатель
Втулка
Якорь
Статор
Маска стартера
Бендикс
Крышка

Приложение № 3

Принцип запуска автомобиля

Запуск двигателя осуществляется следующим образом. При повороте ключа в замке зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает на контакты тягового реле. При протекании тока по обмоткам тягового реле происходит втягивание якоря. Якорь тягового реле перемещает рычаг механизма привода и обеспечивает зацепление ведущей шестерни с зубчатым венцом маховика. При движении якорь также замыкает контакты реле, при котором происходит питание током обмоток статора и якоря. Стартер начинает вращаться и раскручивает коленчатый вал двигателя. Как только происходит запуск двигателя, обороты коленчатого вала резко возрастают. Для предотвращения поломки стартера срабатывает обгонная муфта, которая отсоединяет стартер от двигателя. При этом стартер может продолжать вращаться. При повороте ключа в замке зажигания стартер останавливается. Возвратная пружина тягового реле перемещает якорь, который в свою очередь возвращает механизм привода в исходное положение.

Приложение № 4

Водитель поворачивает ключ, вставленный в замок зажигания, после чего электрический пусковой ток поступает на клеммы реле стартера.
Электропитание подается на обмотки реле, создает электромагнитную индукцию и притягивает якорь. Поскольку он конструктивно связан с механизмом привода, происходит сцепление ведущей шестерни и венца маховика.
Тяговое реле переключает контакты и замыкает электрическую цепь питания обмоток двигателя. Это приводит в работу вращающийся статор, который передает механическую энергию на коленчатый вал и запускает двигатель.
После включения ДВС и увеличения оборотов срабатывает обгонная муфта. Она предназначена для выключения пускового механизма. Затем возвратная пружина обеспечивает изменение положения якоря, что приводит привод в начальное состояние.

Глава 2. Современные автомобили

2.1 Электромобиль

Электромобиль – это транспортное средство, которое работает на электрической тяге. Это самый обычный автомобиль, но вместо двигателя внутреннего сгорания у него установлен электропривод, который питается от аккумуляторной батареи.

Принцип работы асинхронного электродвигателя

В корпусе асинхронного двигателя укладываются обмотки статора, которые создают вращающееся магнитноеполе. Концы их для подключения выводятся на специальную клемную колодку. Охлаждаются обмотки, благодаря вентилятору, установленному на вале в торце электродвигателя. Для того что бы работал асинхронный двигатель необходимо,что бы ротор вращался медленнее электромагнитного поля статора, в результате чего возникает электрический ток в роторе. Важное условие , если бы ротор вращался с такой же скоростью как и магнитное поле, то в нем по закону электромагнитной индукции не наводилось бы электродвижущей силы и следовательно не было бы вращения, но из-за трения подшипников или нагрузки на вал, ротор всегда будет вращаться медленнее.

Принцип работы синхронного электродвигателя

Вращающий момент в электромоторе создаётся в результате взаимодействия между током якоря и магнитным потоком в обмотке возбуждения. С изменением направления переменного тока будет меняться и направление магнитоного потока одновременно в корпусе и якоре, благодаря чему вращение всегда будет в одну сторону.

Устройство

Статор
Ротор
Щетки
Якорь
Клемы

Марки машин с электродвигателями

Kia
Jaguar
Porsche
Tesla
BMW
Chevrolet

Экологичность электроавтомобилей

На данный момент электро автомобили являются одними из самых экологичныхавтомобилей мира. Они не выбрасывают каких либо вредных веществ в атмосферу как делал двигатель внутреннего сгорания.

Приложение № 5,6

2.2 Водородный автомобиль

Водородный транспорт — это различные транспортные средства, использующие в качестве топлива водород. Это могут быть транспортные средства как с двигателями внутреннего сгорания, с газотурбинными двигателями, так и с водородными топливными элементами.

Устройство и принцип работы

Главным отличием водородного двигателя от бензинового или дизельного в подаче топлива в агрегат и в способе возгорания смеси (водород+кислород). Работа кривошипно-шатунного механизма (КШМ) такой же, как в обычном ДВС, но скорость движения и впрыска топлива отличается. Это связано с тем, что бензиновая или дизельная смесь воспламеняется дольше, поэтому горючая смесь подается в камеру сгорания намного раньше, чем поршень начнет подниматься в верхнюю мертвую точку (ВМТ). В то время как, водород должен подаваться в камеру сгорания когда поршень уже начинает движение в нижнюю мертвую точку (НМТ). Повышенного давления в топливной системе не требуется, достаточно давление в 4 атмосфер (0,4 МПа).И газообразный и жидкий водород в сжатом виде могут быть использованы в качестве топлива для питания двигателя внутреннего сгорания. Газообразный водород тяжел и горюч, в то время как жидкий водород - это тоже огнеопасен! Однако любая из форм водорода полезна и решение их использовать, зависит от частоты использования, и затрат на создание системы.

Плюсы двигателя

Первым и главным преимуществом водородных автомобилей является то, что они экологически чистые и не представляют никакой угрозы для окружающей среды. Ископаемые виды топлива ограничены и не возобновляемы, в то время как водород доступен в изобилии, а значит, вам не нужно беспокоиться о выгорания водорода. В случае водородных топливных элементов автомобилей, почти 90 - 95% энергии, вырабатываемой в топливных элементах, преобразуется в электрическую энергию, которая, таким образом, делает эти автомобили энергоэффективными. Из-за аспекта эффективности, эта технология может быть использована для больших и дальне-магистральных средств для лучшего эффекта. Нет никаких вредных газов, выпускаемых в виде побочных продуктов. Единственными побочными продуктами являются вода и небольшое количество тепла, поэтому загрязнение воздуха предотвращается в значительной степени.В среднем, водородные автомобили будут давать до 60 миль за каждый килограмм водорода, что выглядит как вполне конкурентно-способно.

Недостатки двигателя

Расходы, понесенные при подготовке топливных элементов для таких автомобилей довольно высоки. Это потому, что эти топливные элементы включают платину, которая почти не встречается, и более того-это очень дорогостоящий элемент. В случае повреждения, стоимость ремонта и замены топливных элементов тоже высока, следовательно, это делает обслуживание этих машин достаточно дорогим.Еще одна серьезная проблема, возникающих при использовании водородных автомобилей является его хранение. Водород является легковоспламеняющимся материалом, что может привести к огромному взрыву машины, даже от малейшего столкновения с каким-то другим тяжелым предметом.Для правильной работы, водородные автомобили имеют некоторые ограничения температуры. В местах, где температура опускается ниже точки замерзания, есть шансы, что вода в топливе может замерзнуть.Если вы тот, кто ищет скорость и приемистость, то водородный автомобиль будет разочарованием для вас.Водород не легко доступен на заправочных станциях, что делает заправку проблемой

Марки машин с водородными двигателями

Kia
Jaguar
Porsche
Tesla
BMW
Chevrolet

Приложение № 7,8

2.3 Гибридные автомобили

Гибридный автомобиль — автомобиль, использующий для привода ведущих колёс более одного источника энергии.

Современные автопроизводители часто прибегают к совместному использованию двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и электродвигателя, что позволяет избежать работы ДВС в режиме малых нагрузок, а также реализовывать рекуперацию кинетической энергии, повышая топливную эффективность силовой установки. Другой распространённый вид гибридов — автомобили, в которых ДВС совмещён с двигателями работающими на сжатом воздухе.

Принцип работы

Гибридные автомобили используют два источника энергии — горючие нефтепродукты и электричество. В таких машинах больше одного мотора. Силовые агрегаты работают вместе, передавая мощность на колеса через сложную трансмиссию.Обычно электромотор помогает двигателю внутреннего сгорания в сложных ситуациях: при подъеме, при старте со светофора, при обгоне. Обороты основного мотора снижаются, замедляется износ, сокращается расход топлива, а динамика остается такой же или улучшается.Принцип работы некоторых гибридов позволяет авто стартовать на электротяге. Лучшие модели проезжают до 50–100 км без запуска двигателя внутреннего сгорания — в городе они едут бесшумно, с нулевым выхлопом.Есть и гибридные автомобили, в которых одна ось приводится бензиновым двигателем, а вторая — электрическим. Это позволяет повысить проходимость и улучшить управляемость, не усложняя схему автомобиля и почти не увеличивая расходы на его обслуживание.

Марки автомобилей с гибридными двигателями

Ford
Nissan
Toyota
Honda
BMW
Audi

Приложение №9,10

Заключение

В работе я познакомился с устройством автомобиля на двигателе внутреннего сгорания . Данный вид транспорта лидирует на рынке , он обслуживает все виды производства. Основными его деталями являются аккумулятор ,генератор ,стартер. Я изучил каждую деталь в отдельности и представляю как они работают. Автомобили имеют низкий КПД, они делают выбросы 60% энергии в атмосферу и ее нагревают и загрязняют . Данную проблему решили с помощью замены автомобиля на ДВС на электромобили и двигатели на водородном топливе. Такие двигатели малочисленные потому что имеются недоработки и проводятся исследования по их модернизации . Они дорогие и большинство их сосредоточено в Москве.

Список используемой литературы