От чего работает

Как работает АЭС? Опасны ли атомные станции?

Многие люди в самом начале разговора об атомных станциях сразу начинают говорить о том, что это очень опасно и от них надо отказываться. Отчасти они правы, но их страхи сильно преувеличены. Для того, чтобы избавиться от такого стереотипа, надо просто понять, как работает станция и убедиться в том, что попадание радиоактивных элементов в окружающую среду просто невозможно. Конечно, если станция функционирует в штатном режиме. Вопрос только в том, как именно она функционирует и где границы этого штатного режима. Сегодня поговорим о конструкции атомной электростанции, их типах и о том, как они добывают электричество за счет деления атомов урана. Рассказывать специально буду простым языком.

Даже картинка немного пугает, но не все так страшно.

Когда появилась первая атомная станция

Первым серьезным шагом в сторону использования свойств деления атома, в том числе, атомного оружия и мирного атома, стало испытание первой атомной бомбы в 1945 году. Произошло это 16 июля на полигоне в штате Нью-Мексико. Во время тех испытаний многие поняли, что ужасы Второй мировой войны немного померкли на фоне того, чтобы могло произойти, появись такое оружие чуть раньше.

В СССР первые ядерные испытания на полигоне произошли только спустя 4 года — 29 августа 1949 года. С тех пор у двух крупнейших держав были технологии, которые позволили не только запугивать друг друга своей силой, но и работать на благо мирного атома и применения этой разрушительной силы для того, чтобы нести свет и тепло в каждый дом.

Первая атомная электростанция была запущена в 1954 году в районе города Обнинск Московской области. Идейным вдохновителем и руководителем проекта был знаменитый советский физик, академик АН СССР и по совместительству “отец” советской атомной бомбы Игорь Курчатов.

Игорь Курчатов за работой.

Сколько энергии вырабатывает АЭС

Конечно, ту первую атомную станцию сложно сравнивать с современными, но именно она положила начало новому способу получения энергии, как первый iPhone запустил процесс смартфоностроения, а Ford T массовое производство автомобилей.

С тех пор количество атомных станций в мире сильно увеличилось и достигло 192 штук, 10 из которых находится в России (суммарно 33 энергоблока). По этому показателю наша страна занимает восьмое место в мире, а по мощности — четвертое. Подробнее поговорим об этом в конце статьи.

Суммарная мощность реакторов составляет примерно 392 ГВт. В числе лидеров находятся США (103 ГВт), Франция (66 ГВт), Япония (46 ГВт), Россия (25 ГВт) и Южная Корея (21 ГВт). По статистике именно атомные станции обеспечивают 16 процентов потребляемой электроэнергии в мире.

Высокий интерес к атомным электростанциям и их широкое применение вызвано тем, что их КПД составляет 40-45 процентов и более, а риски существенно меньше, даже несмотря на все страшные аварии, которые происходили. С одной стороны, кажется, что если взорвется, то мало не покажется, но с другой стороны, жертв на 1 полученный киловатт по статистике у АЭС в 43 раза меньше, чем у тепловых электростанций.

Тепловая электростанция тоже то еще сооружение.

Опасны ли атомные станции

В итоге мы получаем ситуацию, при которой атомная энергетика напоминает ситуацию с самолетами. Их многие боятся, но в реальности риск просто умереть на улице в сотни раз выше, чем разбиться на самолете. Просто аварии вызывают большой резонанс и разово погибает больше людей, но такие аварии случаются редко.

Кроме систем самой атомной станции, о которых мы поговорим ниже, они сопровождаются серьезными мерами предосторожности. Признаюсь честно, когда я находился рядом с Воронежской АЭС мне было немного не по себе, но когда я собрал побольше информации, я понял, что переоценивал ситуацию.

Вокруг любой атомной станции есть как минимум 30-километровая зона, в которой постоянно производится мониторинг ситуации и экологической обстановки. Это не зона отчуждения, так как в ней можно жить людям и даже заниматься земледелием. Ограничения касаются только трехкилометровой зоны в непосредственной близости от станции. Но это опять же сделано только с целью обеспечения дополнительной безопасности, а не из-за того, что там опасно находиться.

Так выглядит зона безопасности вокруг Балаковской АЭС.

Наверное, самым опасным периодом работы станции является момент загрузки топлива. Именно в этот момент реактор открывается и есть небольшой риск попадания радиоактивных отходов в воздух. Правда, делается это не часто (в среднем один раз в год) и выброс будет очень незначительным.

На чем работает атомная станция

Основным элементом, на котором работают атомные станции, является уран-235, который загружается в реактор в специальных картриджах, которые называются тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ). В одном реакторе их может быть несколько десятков и даже сотен.

ТВЭЛ доставляют к реактору на специальных платформах, а загружают их в него краном. Этот же кран участвовал в строительстве станции и погружал в специальную капсулу сам реактор.

Кстати, название ТВЭЛ получила компания, которая занимается производством ядерного топлива.

В год средний реактор использует около десяти килограмм топлива. Именно такой небольшой объем выделяет то количество энергии, которое и производит станция. Если говорить о производительности ядерного топлива, можно сказать, что один грамм урана-235 позволяет получить столько же энергии, сколько от сжигания топлива произведенного из двух тонн нефти. В итоге, всего десять килограмм топлива являются эквивалентом примерно семисот цистерн нефти.

Это только 15 цистерн, а аналогом 10 кг ядерного топлива является почти 700 цистерн.

Какими бывают атомные станции

Многие думают, что именно радиоактивное топливо вырабатывает электрическую энергию, но это не совсем так. Точнее, это совсем не так.

Работу атомной электростанции можно разделить на три основных этапа. На первом этапе энергия деления атома переводится в тепловую энергию. На следующем этапе тепловая энергия переводится в механическую. После этого превращение механической энергии в электричество становится делом техники.

Еще больше всего интересного вы можете узнать из нашего новостного канала в Telegram. Это бесплатно!

Реакторы делятся на три основных типа: одноконтурные, двухконтурные, трехконтурные. В начале разберемся, как работает двухконтурная схема, а чуть позже на ее примере посмотрим, как работают остальные типы.

Как работает атомная станция

Начальным этапом выделения энергии является, как я уже говорил выше, реактор. Он помещен в специальный закрытый контур, который называется первым. Им является, по сути, большая кастрюля, а точнее скороварка, так как жидкости внутри нее находятся под большим давлением. Так получается увеличить температуру кипения и повысить температуру работы всего первого контура.

Капсула, в которой находится реактор, называется гермообъем и имеет толстые стенки (не менее 15 сантиметров). Это позволяет удержать внутри большое давление и не дает радиации выйти наружу.

Упрощенно схема АЭС выглядит так.

Основной задачей ректора является выделение тепла для нагрева жидкости внутри контура. Происходит это за счет цепной реакции. В основе такой реакции лежит деление атомов нейтронами. При этом, после деления одного атома выделяется новые нейтроны, которые и дальше делят атомы. Таким образом количество нейтронов постоянно растет и атомов делится все больше. Получается та сама цепная реакция, которая поддерживает сама себя, но если не остановить этот процесс, деление выйдет из под контроля, энергии выделится слишком много и произойдет взрыв. Собственно, так и происходит в атомной бомбе.

Чтобы этого не происходило, внутри ректора есть специальные стержни с бором, которые очень хорошо поглощают нейтроны и тормозят реакцию. Стержни имеют длину в несколько метров и постоянно то входят в реактор, то выходят из него, регулируя тем самым коэффициент деления нейтронов и, как следствие, скорость реакции. Если этот коэффициент меньше единицы, реакция тормозится, если больше — ускоряется, а если равен единице, то система сама поддерживает свою работу. Этой единицы и надо добиваться для стабильной работы реактора.

После того, как реактор нагрел воду внутри первого контура до температуры около 450 градусов, она проходит через трубку теплообменника и моментально нагревает воду второго контура. Та в свою очередь попадает в испаритель и уже водяной пар с температурой около 350-400 градусов раскручивает огромную турбину до 3000 оборотов в минуту. Именно эта турбина и вырабатывает электричество, которое по проводам уходит в электросеть.

Полная изоляция первого контура от второго позволяет добиться защиты рабочей жидкости и сточных вод от радиоактивного загрязнения. Это позволяет легко охлаждать жидкость для дальнейшей ее работы, ведь раскрутка турбины на является последним этапом работы второго контура.

После того, как водяной пар раскрутит лопатки турбины, он попадает в специальные конденсаторы, которые представляют из себя большие камеры. В них пар остывает и превращается в воду.

Так выглядит турбина АЭС производства Mitsubishi.

Пока температура воды все равно очень высокая и ее надо еще охладить. Для этого она или напрямую или через специальный канал поступает в градирню. Это такая труба, которую можно увидеть и на территории тепловых электростанций. Она имеет высоту около 70 метров, большой диаметр и сужается к верху. Обычно из нее валят клубы белого пара. Многие думают, что это дым, но это именно пар. Вода с температурой, близкой к температуре кипения, распыляется в основании этой трубы и, смешиваясь с поступающим с улицы воздухом, парит и охлаждается. Средняя градирня может охладить до 20 000 кубометров воды в час или около 450 000 кубометров в сутки

После охлаждения, вода специальными насосами подается обратно в систему для нагрева и испарения. Так как воды требуется очень много, атомные станции сопровождаются достаточно большими водоемами и иногда разветвленной системой каналов. Это позволяет станции работать без перебоев.

Теперь можно вернуться к одноконтурным и трехконтурным АЭС. Первые имеют более простую конструкцию, так как у них нет второго контура и турбина раскручивается непосредственно нагретой реактором водой. Трудность заключается в том, что воду надо как-то очищать и такие станции менее экологичны.

Трехконтурную схему применяют на атомных станциях, оснащенных реакторами на быстрых нейтронах. Они считаются более перспективными, но должны комплектоваться дополнительным контуром, чтобы исключить контакт радиоактивного натрия с водой. В дополнительном контуре находится нерадиоктивный натрий.

Конечно, приведенная схема является примерной и упрощенной. Кроме этого, на станции есть различные технические строения, командный пульт, большое количество защитных систем, которые многократно дублируются, и другие вспомогательные системы. Кроме этого, на одной станции находится несколько энергоблоков, что тоже усложняет процесс ее контроля.

На территории атомной станции очень много разных строений. Балаковская АЭС.

На самом деле современная станция может не просто работать в автоматическом режиме, но и делать это вообще без человека. По крайней мере, это касается процесса управления энергоблоком. Человек нужен для контроля и внесения корректировок в работу в случае внештатной ситуации. Риск ее возникновения очень низкий, но на всякий случай за пультом дежурят специалисты.

Аварии с радиоактивными выбросами

Если уж мы заговорили об авариях на атомных станциях, давайте обсудим, как они классифицируются и какие их них были самыми крупными.

Для классификации аварий по их серьезности и силе воздействия на человека и природу они делятся на 7 степеней по Международной шкале ядерных событий, получая определенный уровень INES. На основании этого уровня можно судить был ли причинен вред людям и насколько было повреждено оборудование самой станции. Далеко не все уровни считаются опасными.

Например, инциденты на Чернобыльской АЭС (26 апреля 1986 года) и на АЭС Фукусима-1 (11 марта 2011 года) соответствовали максимальному седьмому уровню, а некоторые аварии, о которых даже почти никто не узнал, соответствовали четвертому уровню. Например, взрыв на Сибирском химическом комбинате (Россия, 1993 год), авария на ядерном объекте Токаймура (Япония, 1999 год) и авария в институте радиоэлементов во Флёрюсе (Бельгия, 2006 год).

Раз уж заговорили об авариях, стоит упомянуть и первую аварию с радиоактивным загрязнением. Оно произошло в Чок-Ривер лаборатории 12 декабря 1952 года.

Произошло оно вследствие ряда ошибок оператора и сбоев в системе аварийной остановки. Реактор в лаборатории вышел в надкритический режим работы. Цепная реакция сама себя поддерживала и выделение энергии в несколько раз превысило норму. В итоге активная зона была повреждена и радиоактивные продукты деления с большим периодом полураспада вместе с массой охлаждающей воды вылились в подвальное помещение. За год работы реактор был полностью восстановлен.

Как видим, аварии случаются и иногда их масштабы устрашают, но все равно по статистике работа АЭС гораздо безопаснее и несет меньше вреда, чем сжигание топлива. Разница экологичности уже достигает трех-четырехкратного уровня. На подходе термоядерные реакторы, которые должны сделать процесс еще более экологичным. Пока, по большому счету, проблема только в отработанном топливе. Его надо как-то деактивировать и захоранивать. Ученые работают над этим. Будем надеяться, что они решат эту проблему.

Самые мощные АЭС в мире

1. Фукусима I и II (Fukushima), Япония (8 814 МВт)
2. Касивадзаки-Карива (Kashiwazaki-Kariwa), Япония (7 965 МВт)
3. Запорожская АЭС, Украина (6 000 МВт)
4. Йонван (Yeonggwang), Южная Корея (5 875 МВт)
5. Гравелине (Graveline), Норд, Франция (5 460 МВт)
6. Палюэль (Paluel), Верхняя Нормандия, Франция (5 320 МВт)
7. Каттном (Cattenom), Лотарингия, Франция (5 200 МВт)
8. Брюс (Bruce County), Онтарио, Канада (4 693 МВт)
9. Охи (Ohi), Фукуи, Япония (4 494 МВт)
10. Уинтерсберг (Wintersburg), Аризона, США (3 942 МВт)

Несмотря на аварию на станции Фукусима, она продолжает работать.

В настоящее время в мире насчитывается 192 атомные станции. В сумме на них расположены 438 энергоблоков. Они находятся на территории 31 страны. При этом явным лидером по выработке энергии атома является США. Суммарная мощность энергоблоков этой страны составляет больше 100 ГВт, и это чуть больше четверти мировой добычи подобной энергии.

Россия находится в этом рейтинге только на четвертом месте с результатом 6% (примерно 25 ГВт). Второе и третье места заняли соответственно Франция (17% и 66 ГВт) и Япония (12% и 46 ГВт).

В России находится 9 действующих атомных электростанций с 33 энергоблоками. Выше приведены самые мощные электростанции в мире, среди которых нет российских, а ближайшая к нам находится на территории Украины — Запорожская АЭС (6 ГВт).

Тахометр: что это такое, виды, что измеряет, принцип работы и устройство, для чего нужен

Автомобильный тахометр — это специальное измерительное устройство, позволяющее установить частоту вращения подвижных деталей в механизмах автомобиля. В основе принципа измерения лежит вычисление количества оборотов, которые совершает коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания за одну минуту.

Фото тахометра

Работа электронного прибора возможна на всех видах транспорта. Приборы устанавливают для измерения скорости на железнодорожном транспорте, тракторах, комбайнах, обычных машинах, морских кораблях и самолётах – различной технике, оснащённой двигателем внутреннего сгорания.

В статье простым языком расскажу про тахометр, что это такое, что измеряет, какие виды существуют, как работает и из чего состоит, как правильно пользоваться прибором. Обещаю, будет интересно!

Что такое тахометр

Что это такое в машине? Тахометр – особый измерительный прибор, предназначенный для определения частоты вращения разных элементов. Находится этот индикатор на панели приборов рядом со спидометром.

Изобрёл тахометр американский инженер Кертис Виддер в 1903 году, после того, как изобрел циклометр – прибор для считывания пробега велосипеда. У него даже был свой лозунг: «Приятно знать, насколько далеко ты проехал». Кстати, похожее устройство описывал в 23 г. до н.э. историк Витрувий. А похожее устройство для измерения расстояния придумал китайский учёный Жан Чен две тысячи лет назад.

Что измеряет этот нужный прибор? Устройство позволяет определить количество совершаемых прокручиваний за единицу времени. Полученный результат зависит от интенсивности вращения роторов, вала, диска в разных машинах, механизмах и агрегатах. Сразу понять, что делает, как выглядит, где находится и что показывает прибор – затруднительно.

Интересно знать! Что значит тахометр? При дословном переводе с греческого языка τάχος (скорость) и μέτρον (мера). Скорее всего, так и было получено современное название – тахометр, прибор для измерения скорости.

Кроме датчика скорости вращения, тахометр может сообщаться со специальным индикатором. Следовательно, устройство состоит из двух частей, связанных друг с другом электрической связью. Чаще всего принцип работы прибора основан на измерении скорости вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Сам индикатор устройства находится на основной панели управления приборами, возле водительского сидения, рядом со спидометром.

В чем производит замер тахометр? Для легкового автомобиля измерение частоты вращения происходит в тысячах оборотов в минуту. В других транспортных средствах значения тахометра могут быть во времени (час, мин., сёк.), расстоянии (км, м, см), скорости (км/ч, м/с) и единицах.

Постараемся понять, зачем нужен тахометр в автомобиле. Он помогает быстро выбрать необходимую скорость (передачу). Если стрелка прибора на панели управления приближается к зоне, окрашенной красным цветом, следует переключиться на следующую передачу. В норме показатели должны быть в зелёной области – от 2000 до 3000 об/мин., превышение свыше 5000 об/мин., опасно для всех деталей авто. Такая мощность рассматривается допустимой на гоночных моделях.

Тахометр очень помогает вовремя переключить передачу (особенно это касается новичков)

Тахометр оборотов двигателя применяется для работ по настройке на холостом ходу. Какие обороты показывает тахометр? При пуске мотора обороты должны составлять около 800 в минуту. При пустом пуске они должны быть выше, могут достигать 1500 об/мин. Если есть перегрев ДВС наблюдается снижение числа оборотов до номинальных. Тестирование позволяет установить проблемы, если летом машина стоит и не двигается, а вращение достигает 1000. В случае, когда регулятор холостого хода работает неправильно, вероятен чрезмерный расход горючего. Показатели в ходе испытаний должны быть постоянной величиной, допустимы колебания в пределах 100 единиц.

Что измеряет тахометр в машине

Назначение прибора позволяет использовать ресурсы двигателя авто без последствий – вот для чего применяется устройство. Тахометр очень помогает уменьшить износ деталей мотора. Каждый двигатель имеет персональные технические характеристики, от которых зависит его конечная производительность. Эти параметры зависят от наибольшего допустимого крутящего момента и предельной мощности с поправкой на число оборотов. Тахометр это прибор для измерения перечисленных параметров.

Таким образом, главная функция – это сообщение водителю данных, на основании которых можно проконтролировать число вращений и своевременно изменить используемую передачу (пониженную или повышенную). Это применимо к автомобилям с механической коробкой передач.

Приведу примеры полезности тахометра:

1. Если мотор будет постоянно работать на низких оборотах (до 2000 об./мин.), то расход топлива будет невысоким, но могут возникнуть некоторые неполадки. Если резко включить высокую передачу, то ДВС начнёт работать с высокой нагрузкой. Горючая смесь будет сгорать не полностью и в итоге на цилиндрах, поршнях и свечах будет образовываться нагар. А при работе на невысоких оборотах возникает плохое смазывание узлов агрегата маслом, в результате чего их износ повышается.
2. Если двигатель будет постоянно работать на высоких оборотах (свыше 4000 об./мин.), то это сильно повысит расход бензина. Двигатель будет перегреваться, его узлы будут изнашиваться быстрее, масло будет ускоренно терять свои эксплуатационные свойства.

Самый оптимальный показатель для двигателя: от 1/3 до ¾ оборотов от максимальной мощности. А этот показатель можно прочитать в технической документации вашей марки автомобиля.

Всего существует 3 зоны работы тахометра: зелёная, жёлтая и красная. Если показатель вращения находится в зелёной зоне, то авто будет иметь слабую динамику. Если показатель будет находится между зелёной и красной зоной, то мотор будет потреблять больше горючего, но зато мощность будет максимальна.

Внимание! Если понять, как работает тахометр в автомобиле, можно повысить его продуктивность. Численные показатели, отображаемые на дисплее, помогают владельцу добиться лучшего разгона машины и тягового усилия при минимальном расходе горючего топлива.

Общий принцип работы прибора – прост. Он заключается в регистрации количества импульсов, поступающих от определённых датчиков. Подобные показатели трансформируются посредством специальных механизмов в отдельные величины. При этом тахометр двигателя имеет лишь относительную точность. У старых приборов она условна, достигает 500 об/мин. Электронные устройства считывают данные с меньшей погрешностью. Постоянное снижение мощности вращения приводит к повышению расхода топлива и износу деталей ДВС.

Интересно, что дизельные моторы имеют меньший диапазон вращений. К примеру, зелёная зона для правильного переключения передач начинается от 1500 и достигает 4000 об./мин. А для больших грузовых автомобилей этот показатель ещё меньше – от 1500 до 2500 оборотов. Поэтому лучше всего осуществлять переключение передачи в зелёной зоне, чтобы уменьшить расход топлива и увеличить срок службы ДВС.

Дополнительно тахометр применяют для регулировочных ремонтов на холостом ходу. Отмечу, что при запуске двигателя обороты не должны превышать 900 об./мин. А если пуск осуществлён на холодную, то показатель может достигать 1500 оборотов. Если же обороты выше 1000 оборотов, а автомобиль стоит на месте, то это может обозначать поломку в регуляторе холостого хода, что приведёт к существенному расходу бензина. На холостом ходу значения должны быть постоянными без колебаний от 500 до 1500 оборотов в минуту!

Виды тахометров

В современной классификации принято деление устройств по методологии отображения данных и использованному способу монтажа. Относительно последней классификации, тахометры бывают штатными (встроенными) и выносными (бесконтактными). Последние часто применяют на спортивных машинах для повышения точности получаемой информации и тщательной коррекции числа оборотов. Такие приборы показывают и иногда подают сигнал о достижении отдельных показателей.

Механический

Такие приборы давно морально устарели. Их использовали в 20-м веке из-за отсутствия альтернативных вариантов.

Связь между устройствами обеспечивалась за счёт коленвала двигателя и проходила напрямую через тросик.

Суть устройства заключалась в том, что шестерёнка, помещённая на коленчатом валу и приводной трос, передающий на катушку крутящий момент, сцеплялись между собой. Такие тахометры часто устанавливаются на низкооборотистые моторы.

Катушка представлена в виде электромагнита устройства, обеспечивающего возникновение магнитной индукции. За счёт её работы обеспечивается отклонение стрелки прибора и получение информации о работоспособности элементов. С течением лет, по мере технического прогресса устройства перестали применяться в автомобилестроении из-за достаточной погрешности, способной достигать 500 об/мин.

Аналоговый

По мере развития технологий были изобретены и созданы устройства нового типа, с изменённым механизмом действия. Принцип их работы похож на механические устройства, но определённые различия имеются. Отображается значения оборотов при помощи движения стрелки по циферблату. Этими тахометрами оснащены машины, возраст которых не превышает 20 лет.

Аналоговый прибор считывает обороты при помощи подачи энергии на катушку зажигания, а она переводит низкое напряжение в высокое. Такие условия при передаче импульсного тока обеспечивают образование искры на свече зажигания. Сам импульс мгновенно попадает на обмотку электромагнита и электрическую схему устройства. Сила индукции и отклонение стрелки на приборной панели зависит от массы импульсов, поступающих на обмотку.

Говоря простым языком, сигнал поступает от коленвала на микросхему, которая и двигает стрелку на циферблате тахометра.

Именно такой тип тахометра устанавливается на большинство автомобилей (он дешевле и немного надёжнее электронных устройств). Да и пользоваться таким типом очень удобно, да точность во время движения не особо важна. Как правило, точность аналоговых тахометров составляет около 400-500 об./мин., но они работают стабильнее механических и показывают более реальные значения.

Теперь понятно, откуда считывает обороты прибор, но нельзя игнорировать погрешность. Аналоговый тахометр занижает значения и отображает реальные показания только при высоких оборотах колеса.

Цифровой

Постепенно, но уверенно цифровые модели замещают аналоговые устройства. В принципе их работы лежит измерение, основанное на подсчёте числа импульсов на первичной обмотке катушки зажигания. Есть и другой вариант – идёт подсчёт интервала времени и его сопоставление с отдельными импульсами.

Полученная посредством подобных действий информация переводится в цифры и отображается на табло тахометра со спидометром (или без него). Лучшие модели могут измерять значения с точностью до 100-150 оборотов в минуту.

Внимание! Такой прогрессивный метод получения и обработки информации не удобен для взгляда водителя. Цифровать получаемые данные проще не в цифрах, а на шкале со стрелками. Поэтому вместе с электронными показателями отображается в виде электронный градуированный шкалы со стрелкой.

По надёжности цифровой тахометр ни в чём не уступает аналоговому устройству.

Устройство и принцип работы тахометра

Устройство тахометров разного строения рассмотрено в таблице «Как устроен тахометр разного типа». Если таблица видна не полностью, то сдвиньте её влево.

Вид	Конструкция
Механический	Основной частью является тросик, используя который, прибор подсоединяется к коленчатому валу двигателя. Другая сторона компонента цепи располагается за шкалой прибора. В процессе вращения центральный шкив оборачивается внутри кожуха, а крутящий момент передаётся на шестерёнки, провоцирующие движение стрелки.
Аналоговый	Визуальных различий между механическими и аналоговыми устройствами нет. Внешне эти приборы выглядят одинаково, но устройство второго – сложнее и это позволяет повысить точность. Сам прибор состоит из 4 узлов: датчик, магнитная катушка, стрелка, шкала.
Цифровой	Электронный – точный при сравнении с другими вариантами. Он состоит из оптрона, процессора, датчика и цифрового дисплея.

Интересно! Какой датчик отвечает за тахометр? Это датчик коленвала и холостого хода, а также электронный блок управления.

Работоспособность приборов обеспечивается по такой схеме:

1. После активации системы зажигания обеспечивается пуск мотора. Топливная смесь воспламеняется в камере, что провоцирует движение шатуна.
2. Компонент цепи запускает вращение коленчатого вала двигателя.
3. Датчик тахометра находится в нужной позиции, на одном из участков цепей.
4. Механизм самостоятельно считывает число вращений, создаёт импульсы и передаёт их на панель управления прибором. Там этот сигнал двигает привод стрелки.
5. Стрелка двигается по шкале с нужным сопротивлением и отображает числовое значение.

Как работает тахометр

Простыми словами: датчик коленвала считывает его обороты и передаёт эти данные на блок управления, который подаёт сигнал на тахометр.

Точность устройств различная и зависит от вида используемых датчиков. Визуально все они схожи, основные отличия состоят в способе подключения и обработки данных.

Видео: Как работает тахометр

В этом видеоролике эксперт рассказывает про ринцип работы тахометра, почему он в некоторых случаях может работать без напряжения в бортовой сети, и в каких случаях он этого делать не может.

Как правильно пользоваться тахометром

Не все знают, что означают цифры на тахометре. Они особенно важны для водителя, заботящегося о моторе своей машины зимой. Данные показывают готовность двигателя к полноценной работе. Это важно, потому что некоторые современные и советские машины плохо переносят старт без разогрева. Как правило, водители ждут, пока температура антифриза будет оптимальной, и после этого начинают движение.

С тахометром контролировать оптимальный момент для начала движения гораздо проще. Начинать движение можно, когда стрелка на приборе достигает 750-800 оборотов при холостом пуске (в некоторых марках авто этот показатель может быть и выше). В этот момент двигатель уже прогрет, а топлива для этого затрачено минимально.

Для оптимального разгона надо придерживаться следующего алгоритма:

1. Включаем 1 передачу, при приближении оборотов к отметке 3500—3800 переключаем на 2 передачу.
2. Затем обороты уменьшаются до значения 2300—2500.
3. Когда обороты поднимутся до значения 3500, переключаем на 3 передачу.
4. Обороты опять снижаются до значения 2500.
5. Опять набираем обороты до 3500, переключаем на 4 передачу. И так далее, до достижения максимальной передачи (5 или 6).

Чтобы очень быстро разогнать автомобиль, надо достичь высокого показателя оборотов (5000—5500) на 3 или 4 передаче. Но здесь резко повысится потребление топлива и увеличится износ мотора. Конечно, можно и разогнаться и на холостых оборотах, но износ мотора здесь будет очень сильный.

Если внимательно следить за оборотами и вовремя переключать передачи, то вся мощность мотора будет задействована, но не стоит забывать, что при максимальных ускорениях увеличится расход горючего. Поэтому, чтобы существенно сэкономить на топливе, надо держать обороты ниже максимальных по мощности. Но если часто и сильно снижать обороты, то это может привести не только к повышению расхода топлива, но и снижению ресурса ДВС.

Используют показания устройства и на ходу. По отображённым данным оценивают возможность перехода на следующую передачу и способность безопасного снижения оборотов на определённом участке пути. Для максимального разгона надо набрать наибольшее число вращений. Авто разгонится быстро, но топлива уйдёт много.

Внимание! Информативную ценность прибор представляет для ремонтников. Без него сложно провести диагностические испытания.

Можно ли определить скорость движения с помощью тахометра

Значения прибора могут отображаться в разных величинах. Конкретные параметры должны быть обозначены в техническом паспорте устройства. Измерение происходят в единицах расстояния и скорости. Следовательно, определить точную скорость движения можно, если прибор имеет две шкалы исчисления путём определённых расчётов.

Как правильно выбрать тахометр

Существуют приборы, различные по строению. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Наихудшим вариантом является механический прибор из-за погрешности в вычислениях. Она достигает 500 об/мин. В современном автомобилестроении модель не применяется. Ещё одним недостатком является быстрый износ троса и шестерёнок, их замену обеспечить не просто.

Погрешность аналоговых устройств сходна с первым вариантом, но они отражают более стабильные показатели. Для использования тахометра его надо правильно присоединить к электрической схеме. Чаще всего дисплей располагается на контрольной приборной панели. В отдельных моделях авто места под него нет, тогда датчик размещают у бокового стекла.

Самые точные показатели дают электронные модели, работающие за счёт определённых сигналов, передаваемых по цепи от датчиков. Единственный их недостаток, по мнению водителей – низкое визуальное восприятие. Главный дисплей представлен не циферблатом, а электронным дисплеем.

Если в автомобиле есть встроенный прибор, но когда он выйдет из строя, покупать нужно такой же. Допустимо искать замену, но предварительно придётся удостовериться в возможности настройки нормального сообщения между тахометром и датчиками. Иногда устройство просто не будет работать (даже если оно село в рабочую панель «как влитое»). Связано это с тем, что заводские опции могут отличаться, соответственно считывающий механизм не сработает.

Если подобрать сторонний измерительный агрегат, его придётся дополнительно подгонять под показатели конкретного ДВС. Проще работать с выносными (автономными) установками. Их применяют в машинах, где на приборной панели разъем для тахометра не предусмотрен. Чаще всего это бюджетные модели или старые машины. В комплекте с ними идёт кронштейн для крепления на стойки переднего окна или торпедо.

Определение неисправности тахометра

Как и любой прибор, тахометр может поломаться. Выявить нарушение работы можно по простым признакам. О неисправности свидетельствует колебание стрелки устройства на холостых оборотах, при этом двигатель будет работать равномерно. В другом случае положение стрелки просто не будет меняться даже при резком нажатии на педали.

При обнаружении перечисленных проблем не обязательно ехать в центр сервисного обслуживания. Выполнить простой ремонт можно своими руками. Для начала надо внимательно осмотреть электрическую цепь и убедиться, что разрывы в ней отсутствуют. Затем проверить качество соединения проводов, посмотреть скрутки и при наличии сомнений закрепить их клеммами с зажимом или болтом.

Внимание! Посмотреть надо и на состояние контактов. Если они загрязнены или окислены, надо провести их очистку.

Проверить нужно всю цепочку связей, провода должны быть соединены и зафиксированы друг с другом. Если рядом есть подвижные компоненты, протестировать на разрыв надо элемент по всей длине. Если есть деформации, схема работы не запуститься.

Если примитивной диагностики для установления неисправности недостаточно, стоит обратиться к автоэлектрикам. Специалисты проверят состояние всех узлов, обеспечивающих определённый принц действия. В случае с серьёзными поломками, ремонт устройства не проводится. Мастера рекомендуют его заменить, потому что цена тахометра не высока.

Видео: Лечим приступ тахометра

Здесь наглядно показан ремонт приборной панели Nissan, связанный с работой спидометра и тахометра.

Теперь известно, какими бывают тахометры, от чего работает устройство, в чем измеряется скорость оборотов и для чего служит прибор. Это измерительное устройство определяет частоту вращения подвижных деталей в значимых механизмах автомобиля. Тахометр автомобильный устанавливает количество оборотов, которые сделал коленвал двигателя, совершенных на одну единицу времени. Используется прибор не только на легковых машинах. Его работа возможна на любом транспорте, оснащённом двигателем внутреннего сгорания.

Чтобы понять, откуда тахометр берет показания, и от какого датчика работает, надо изучить принцип его действия. Он может значительно различаться для механических, аналоговых и электронных вариантов. При этом только последние обеспечат точные измерения. Погрешность старых моделей – максимальна, достигает 500 оборотов.

Несмотря на принципиальную простоту, применение у тахометра – широкое. Он позволяет водителю подобрать выгодный момент для начала езды без лишних затрат горючего на прогрев элементов. Ценят данные полученные от устройства и ремонтники, они используют замеры, чтобы обеспечить контроль. Если тахометра нет, приходится подключать дополнительную технику.

В любом случае, стоит помнить про поговорку: лучше двигатель перекрутить, чем недокрутить.

Генератор автомобиля: как работает и какие функции выполняет?

• 1. Для чего в автомобиле нужен генератор?
• 2. Устройство и конструкция автомобильного генератора
• 3.
• 4. Основные параметры генератора
• 5.
• 6. Как работает автомобильный генератор?
• 7. Для чего в генераторе регулятор напряжения?
• 8. Заключение

Для питания бортовой сети транспортного средства предусмотрено два источника тока. И водителю очень важно разбираться в принципах работы автомобильного генератора, который наряду с аккумуляторной батареей, предназначен для обеспечения энергией электрооборудования машины.

К надёжности и стабильности устройств такого рода предъявляются жесткие требования.

В Российской Федерации производимое и используемое электрооборудование должно соответствовать ГОСТ Р 52230–2004. Документ устанавливает общие технические условия, которые распространяются и на стартерные аккумуляторы автомобилей. Упомянутый национальный стандарт полностью соответствует международным нормативам, что позволяет использовать на отечественных машинах компоненты иностранного производства.

На заре автомобилестроения и вплоть до 60-х годов прошлого века в бортовых сетях использовались генераторы постоянного тока — капризные и маломощные. С появлением полупроводниковых (селеновых и кремниевых) выпрямителей на машины стали ставить агрегаты переменного тока. Они втрое меньше по массе и при той же нагрузке обеспечивают более высокую стабильность выходного тока.

Для чего в автомобиле нужен генератор?

Генератор используется для поддержания в бортовой сети определенных напряжения и тока. Основное назначение генератора автомобиля состоит в обеспечении устойчивого питания электрооборудования при работающем двигателе — в частности, для:

• Заряда аккумулятора.
• Питания всех потребителей электрического тока в нормальных условиях.
• Питания потребителей совместно с АКБ при экстремальной эксплуатации.

Применение автомобильного генератора позволяет восстанавливать заряд аккумулятора, который расходуется на запуск двигателя при помощи стартера. При этом напряжение в бортовой сети пребывает в строго установленных пределах, превышающих электрохимический потенциал пластин батареи.

Разобравшись в вопросе, для чего нужен генератор в автомобиле, необходимо понять, что в случае отказа агрегата двигатель проработает еще какое‐то время за счет аккумулятора. Продлить этот период можно, отключив все второстепенные потребители: вентилятор отопителя, кондиционер, аудиосистему. По исчерпании заряда батареи двигатель заглохнет.

Устройство и конструкция автомобильного генератора

Трехфазные электроагрегаты переменного тока, устанавливаемые на современных машинах, могут быть 2‐х видов: стандартный и компактный. Общее устройство автомобильных генераторов 2‐х видов одинаково — они состоят из следующих элементов:

• Шкива с валом и подшипниками.
• Ротора с контактными кольцами.
• Обмоток статора.
• Корпуса генератора.
• Регулятора напряжения.
• Выпрямительного устройства.
• Щеточного узла.

Конструкции автомобильных генераторов различаются только особенностями компоновки. При одинаковых электрических параметрах стандартные агрегаты значительно крупнее малоразмерных. Компактность обеспечивается за счет использования современных материалов и технологий.

Вот из чего состоит электрогенератор и какие функции выполняют его компоненты:

• Шкив обеспечивает передачу вращения от коленвала на ротор с помощью ремня.
• Корпус генератора имеет две крышки (переднюю, заднюю) и нужен для соединения элементов в единую конструкцию. На наружной поверхности размещены кронштейны, с помощью которых устройство крепится на двигателе.
• Ротор представляет собой вал, на котором установлены обмотки возбуждения и контактные кольца из электротехнической меди.
• Статор включает в себя магнитопровод из пакета стальных пластин, в которых вырезаны фигурные пазы. В них уложены трехфазные обмотки из одножильного медного провода, где и генерируется ток.
• Регулятор напряжения изготавливается в виде отдельного блока или комбинируется со щеточным узлом. Основное назначение — управление работой генератора путем изменения тока в обмотке возбуждения.
• Выпрямительное устройство по схеме Ларионова состоит из двух частей: алюминиевых теплоотводов, в каждый из которых запрессовано по три силовых диода. Вентили обеспечивают преобразование переменного напряжения в постоянное, что используется в бортовой сети для питания электрооборудования.
• Передача напряжения на обмотку возбуждения производится через специальный узел и цилиндрические контактные кольца. Щетки делаются из специальных сортов графита и устанавливаются в держателе с направляющими, изготовленными из диэлектриков. Для обеспечения плотного контакта они подпружинены, а напряжение на них подается по проводу, запрессованному в основание.

Разбираясь с устройством генератора современного автомобиля, следует выделить в нем механическую и электрическую часть. Первая (к которой относятся шкив и два подшипника ротора) обеспечивает его вращение в корпусе. Вторая часть собственно генерирует электрический ток для запитывания бортовой сети. Описываемая схема автомобильного генератора впервые была применена в изделиях американской фирмы «Невиль» в 1946 году. Такими устройствами комплектовались военные машины и автобусы.

Основные параметры генератора

Основные номинальные параметры определяются исходя из технических требований к конструкции конкретной модели транспортного средства:

• Напряжение. В соответствии с ГОСТ 52230–2004 выбирается из диапазона от 7,14 и до 28 В.
• Ток отдачи.
• Частота возбуждения и самовозбуждения.

Токоскоростная характеристика определяет зависимость номинального тока генератора от частоты его вращения. Напряжение в бортовой сети легковых и коммерческих автомобилей, а также автобусов составляет 12 В, особо мощных и специальных машин — 24 В. Максимальный ток отдачи определяется при частоте вращения ротора в 6 000 мин−1.

Еще одна важнейшая характеристика данного агрегата — КПД. Для современных моделей этот показатель находится на уровне 50-60%.

Как работает автомобильный генератор?

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. Он поступает на выпрямитель, представляющий собой блок диодов. В него входят шесть вентилей: по три отрицательных и положительных. Они обеспечивают преобразование фазного напряжения в линейное. Соединение обмоток генератора осуществляется по схеме «треугольника» или «звезды». В первом случае величина тока в 1,7 раза ниже, нежели во втором. Треугольник применяется на моделях авто повышенной мощности.

Описываемый принцип действия автомобильного генератора обеспечивает поддержание в бортовой сети напряжения в диапазоне от 13,9 до 14,5 В. Точная величина зависит от частоты вращения коленчатого вала и уровня нагрузки. Потребители (например, аккумулятор) к электроагрегату подключаются через вывод «В+».

Для чего в генераторе регулятор напряжения?

При изменении частоты оборотов коленчатого вала и соответственно ротора в бортовой сети могут возникнуть скачки напряжения, которые негативно сказываются на работе потребителей. Скачки устраняются за счет ограничения тока возбуждения, передаваемого через щетки с регулятора напряжения на ротор. Управление осуществляется путем изменения времени подключения обмотки якоря в зависимости от нагрузки на бортовую сеть.

Неисправность генератора можно определить по индикатору на панели приборов. Горение лампочки заряда аккумулятора после запуска говорит о недостаточном напряжении в сети, а мигание указывает на превышение.

Заключение

Даже самое общее представление об устройстве и принципах работы автомобильного генератора может помочь избежать неисправностей электрооборудования. Генератор начинает работать после запуска двигателя и выполняет функции основного источника тока в автомобиле.

В процессе эксплуатации автомобиля необходимо тщательно следить за натяжением приводного ремня, которое влияет на положение генератора. На ряде современных автомобилей агрегат закреплен прочно, и изношенный клиновый или поликлиновый ремень необходимо сразу менять. Поддержание генератора в исправном состоянии позволит избежать крупных трат на капитальный ремонт авто.