Внимание: Понимание основ теории электричества делает поиск неисправностей электрооборудования более легким. Для диагностики неисправностей электрооборудования используются различные электрические приборы. Без понимания основ будет трудно понимать процедуры измерений.
Электричество - это поток электронов, гипотетических частиц, которые составляют основу электрического «вещества». В сравнении с водой, текущей по трубе, электроны будут водой. Так как поток воды может быть измерен (т.е. его характеристики), то и характеристики потока электронов могут быть измерены. Единица измерения тока - ампер (А), Амперметр измеряет количество электричества, протекающего в цепи за единицу времени, Как и давление воды измеряется в единицах - Пa (Паскаль), Н/м² (Ньютон на квадратный метр) и т.д., так и напряжение электричества измеряется в вольтах (В). Когда два провода вольтметра присоединяются к двум точкам электрической цепи с различным электрическим потенциалом, ток проходит через вольтметр и дает показание вольтметра, которое показывает разницу в электрическом потенциале между этими двумя точками электрической цепи, т.е. напряжение. При возрастании напряжения в цепи будет возрастать и ток, который будет зависеть не только от напряжения, но и от сопротивления цепи. Единица сопротивления - Ом, которая измеряется омметром. Омметр подобен амперметру, но имеет собственный источник напряжения, т.е. всегда дает стандартное напряжение. Реальная электрическая цепь содержит четыре основных части, Это источник напряжения (генератор или аккумуляторная батарея); провод под напряжением, который подводит достаточно высокое электрическое напряжение к потребителям, которые подключаются к цепи; потребители - лампы, электродвигатели, резисторы, реле; и заземляющий провод, который переносит ток обратно к источнику напряжения под низким напряжением. В такой цепи имеется сопротивление между точкой, где провод под напряжением подсоединяется к потребителю и точкой, где нагрузка заземляется. В автомобилях, где кузов сделан из стали, он используется как заземляющий провод для большинства электрических проводов.
Внимание: Запомните, что при электрических измерениях вольтметр присоединяется параллельно проверяемой цепи (без отсоединения проводов) и измеряется разница напряжений между двумя точками, в которых находятся провода вольтметра; амперметр подсоединяется последовательно с потребителем (цепь размыкается в одной точке и туда вставляется амперметр так, что он становится частью цепи); и омметр питается от своего источника, поэтому все источники питания в цепи должны быть выключены, и часть цепи, подлежащая измерению, должна соединяться с одним из проводов омметра.
Для работы любой электрической системы она должна представлять собой замкнутую цепь, т.е. напряжение с батареи должно сделать замкнутый круг. Когда электрические потребители работают, то напряжение приходит к ним от батареи, проходит через потребители, заставляя их работать (например, пампа светится) и затем возвращается к батарее через заземление цепи. Этим заземлением обычно бывает металлическая часть автомобиля, на которой крепятся эти потребители цепи.
Возможно, что продемонстрировать сказанное легче всего, присоединив лампочку двумя проводами к контактам аккумуляторной батареи. На батарее имеются два контакта - отрицательный и положительный. Если один из проводов, подходящий к электрической лампочке, подсоединить к отрицательному полюсу батареи, а другой провод - к положительному полюсу, то получится замкнутая цепь. Ток от батареи подходит к клемме, от клеммы через провод подходит к лампочке, проходит через лампочку, другой провод и возвращается на другую клемму батареи.
Нормальная автомобильная схема отличается от этого примера двумя вещами. Во-первых, вместо провода, по которому ток возвращается к батарее от лампочки, в автомобиле используется кузов автомобиля. Так как провод от отрицательной клеммы аккумуляторной батареи подсоединен к кузову, а он сделан из металла, проводящего электричество, то кузов автомобиля может служить заземляющим проводом для замыкания цепи. Во-вторых, большинство автомобильных схем содержат выключатели для подключения и отключения потребителей.
Некоторые электрические потребители, которые требуют для работы большого тока, также имеют реле своей цепи. Так как эти приборы потребляют большой ток, то толщина подводящих к ним напряжение проводов должна также быть больше.
Если бы большие провода отходили от цепи потребителей к контрольному выключателю на приборной панели и затем присоединялись бы обратно к потребителю, то в цепи имелось бы падение напряжения. Для предотвращения этого потенциального падения напряжения используются электромагнитные реле. Толстые провода подсоединяются от аккумуляторной батареи к одной стороне реле и от другой стороны реле к потребителю. В нормальном состоянии реле открыто (разомкнуто) и предотвращает прохождение тока через схему. Вдобавок к этому, тонкие провода подходят от реле к контрольному выключателю потребителя. Когда контрольный выключатель переводится в положение «включено», то тонкий провод от реле заземляется, и цепь замыкается. Если бы вы отсоединили лампочку из нашего примера, присоединенную двумя проводами к концам проводов и затем соединили бы провода опять (этого делать не надо), то вы бы увидели при этом искры. Подобные вещи происходят, когда провода, подводящие напряжение к потребителям или же сами потребители заземляются по-другому, чем предусматривается схемой. Для предотвращения повреждений в схему подключаются предохранители. Так как из-за случайного заземления проводов от источника напряжения схема становится замкнутой, лишая потребители напряжения, это явление называется коротким замыканием. Его основными причинами бывают: повреждение изоляции проводов или касание оголенного провода металлических частей автомобиля или короткое замыкание в выключателе.
Для проведения измерений на системе электрооборудования в продаже имеются так называемые мультиметры. Они объединяют в одном приборе вольтметр для измерения напряжения, амперметр для измерения силы тока и омметр для измерения сопротивления. Имеющиеся в продаже измерительные приборы различаются между собой в основном по диапазонам и по точности измерений. Диапазон измерений определяет, в какой области должно находиться значение напряжения ипи сопротивления, чтобы его мог зарегистрировать измерительный прибор.
Для автолюбителей существуют многодиапазонные измерительные приборы, которые предназначены специально для проведения электрических проверок на системе электрооборудования автомобилей. С помощью одного такого прибора можно измерять число оборотов двигателя, сопротивление обмоток и напряжения величиной до 20 В. При измерении сопротивления диапазон обычно ограничен несколькими килоомами, т.е. измеряемые значения сопротивления должны быть в пределах от 1 до 1000 кОм.
Кроме этого, имеются специальные измерительные приборы для проверки электрических и электронных деталей. Такие приборы позволяют проводить измерения значений сопротивлений в широком диапазоне от единиц Ом до нескольких мОм. Напряжения могут быть измерены очень точно, что необходимо при проверке электронных деталей.
Внимание: При проверке электронных деталей (транзисторов, диодов и блоков управления) необходим высокоомный пробник для напряжения (Б). Он работает так же, как и проверочная лампочка (А), но при этом не повреждает электронные детали, т.е. подходит для всех типов проверок.
Измерение напряжений
Наличие напряжения можно проверить с помощью простой контрольной лампочки или пробника напряжения. Правда, при этом можно всего лишь определить, имеется ли напряжение вообще. Для определения значения напряжения необходимо воспользоваться вольтметром.
Прежде всего, необходимо установить на вольтметре подходящий диапазон для измерений, т.е. такой, в котором будет находиться величина измеряемого напряжения. Напряжение в системе электрооборудования автомобиля, как правило, не превышает 14 Вольт. Исключением является система зажигания; величина рабочего напряжения, поступающего на свечи зажигания, может достигать 30000 В. Такие высокие напряжения можно измерить только с помощью специальных приборов.
На измерительных приборах, которые предназначены для использования на автомобилях, необходимо всего лишь включить прибор в режим измерения напряжения. На мультиметре необходимо выполнить ряд операций. Первым делом необходимо с помощью переключателя выбрать режим измерения постоянного напряжения. Затем выбирается диапазон измерений. Так как в автомобиле, кроме как в системе зажигания, высокие напряжения не используются (постоянное напряжение не превышает 14 В), то верхняя граница используемого диапазона должна быть немного выше (от 15 до 20 В). Если вы уверены в том, что измеряемое напряжение будет существенно меньше указанных значений, например, около 2 В, то можно выбрать диапазон пониженных напряжений, чтобы получить более точные результаты. Если при измерениях напряжение превысит максимально допустимое для данного диапазона, то прибор может выйти из строя.
Подсоедините провода измерительного прибора параллельно электрическому потребителю так, как показано на рисунке. При этом красный провод от измерительного прибора подсоединяется к проводу, идущему от положительного (плюсового) контакта аккумуляторной батареи, черный провод от прибора подсоединяется к проводу, соединенному с «массой» или к металлической детали, например, блоку цилиндров двигателя.
Пример измерений: если двигатель не заводится из-за того, что слишком медленно проворачивается стартером, рекомендуется проверить напряжение на аккумуляторной батарее при работе стартера. Для этого соединить красный провод вольтметра (+) с положительным контактом аккумуляторной батареи, а черный провод вольтметра (-) - с «массой» автомобиля. Затем помощник должен включить стартер и определить значение напряжения. Если напряжение меньше 10 В (температура аккумуляторной батареи составляет около 20°C), то необходимо проверить аккумуляторную батарею и подзарядить ее.
Измерение силы тока
На автомобиле силу тока приходится измерять довольно редко. Это необходимо, к примеру, в том случае, если аккумуляторная батарея разряжается через какой-то электрический потребитель. Для таких измерений необходим амперметр, который также встроен в мультиметр.
Перед измерением тока необходимо переключить прибор в такой диапазон измерений, в котором будет находиться измеряемая сила тока. Если значение силы тока неизвестно, то необходимо по очереди включать различные диапазоны измерений, начиная с максимального.
Для измерений силы тока необходимо разорвать цепь прохождения тока и включить измерительный прибор (амперметр) в разрыв цепи. Для такой операции можно, например, отсоединить штекер и подсоединить красный (плюсовой) провод амперметра к токоведущему проводу. Черный (минусовой) провод амперметра подсоединяется к тому контакту, от которого был отсоединен провод. Контакт с «массой» между потребителем и штекером необходимо обеспечить с помощью вспомогательного провода.
Внимание: Ни в коем случае нельзя измерять обычным амперметром силу тока, поступающего к стартеру (она равна примерно 150 А). При измерениях таких токов амперметр сразу выйдет из строя. В мастерских для измерения таких токов используется бесконтактный метод с использованием специального зажима. При измерениях зажим надевается на изоляцию токоведущего провода, а сила тока определяется по индукции.
Измерение сопротивлений
Перед измерением величины сопротивления необходимо проверить, чтобы в омметре была установлена не разряженная батарейка, и на ту деталь, сопротивление которой будет измеряться, не по давалось напряжение. По этой причине необходимо всегда сначала отсоединять провода от аккумуляторной батареи. В противном случае можно повредить измерительный прибор.
Омметр подсоединяется к двум контактам электрического потребителя или к двум концам электрического провода. При этом не имеет значения полярность подсоединения омметра. Исключения следующие: измерение сопротивлений блоков, в которых имеются диоды. Для проверки работоспособности диода необходимо подсоединить к нему омметр в направлении прямой проводимости.
Измерение сопротивлений в автомобиле в основном производится в двух случаях:
- Проверка резистора или другой детали, включенной в цепь прохождения тока.
- Проверка проводимости электрического провода, переключателя или нити накала пампы. При этом проверяется, не перебит ли электрический провод в автомобиле, и выясняется причина того, почему не работает электрическое устройство, к которому подсоединен этот провод.
При измерениях омметр подсоединяется к концам соответствующего провода. Если омметр покажет сопротивление, близкое к 0 Ом, то провод имеет проводимость, т.е. он исправен. Если провод имеет разрыв, то омметр покажет бесконечное сопротивление (∞ Ом).