02
Hlavní části, princip zapojení podle systému Bosch. Orientace ve schématu zapojení el. výzbroje traktoru. (Spínací skříňka, jištění). Jištění a ochrana elektroinstalace vozidel proti zkratu. Zapojení zásuvky a elektroinstalace přípojných vozidel.)
Elektrická zařízení motorových vozidel, traktorů a zemědělských strojů
v souvislosti s jejich zdokonalováním mají pro jejich funkci stále rostoucí
důležitost.
Je nutné opět zdůraznit, že je pro opraváře nezbytné znát dobře základní pojmy o elektřině, elektrickém zařízení a zejména bezpečném zacházení s ním. Je zcela nezbytné mít v této oblasti alespoň základní přehled a proto vědět např.: co je to elektrický proud, napětí, odpor, výkon, práce elektrického proudu, jejich jednotky a osvojit si praktické způsoby měření a výpočtu těchto základních elektrických veličin.
Rovněž se nelze obejít bez základního přehledu o funkci, činnosti a zacházení
s pasivními i aktivními elektrickými a elektronickými součástkami. Najdeme
je např.:
http://www.kompaktservis.com/.
Jedná se především o vodiče (drátové, lankové, plošné, optické), izolační
materiály, konektory, odpory, kondenzátory, tlumivky, transformátory, relé,
diody, tranzistory, tyristory, integrované obvody, mikroprocesory, elektronické
řídící jednotky, ovládače – akční členy apod. Rovněž je nutné znát a vědět, jak se projevuje Lenzův zákon o samoindukci. (Při přerušení průtoku elektrického
proudu cívkou elektromagnetu, transformátoru apod., se v tom okamžiku indukuje
až 100 x větší elektrické napětí.) Samoindukce se např. úspěšně využívá v elektrickém zapalování zážehových motorů. Je tedy nutné zopakovat a mít potřebné znalosti především z předmětů Fyzika, Základy automatizace, Motorová vozidla a Matematika.
Nejdůležitější je alespoň vědět, jak s uvedenými součástkami a částmi elektrického zařízení můžeme zacházet, abychom tyto části nepoškodili, i když přímo na tomto zařízení nic neopravujeme. Stačí např., aby se při nešetrném vysokotlakém mytí dostala voda do konektorů. Elektrické vybavení a instalaci vozidel, proto čistíme technickým benzinem (čistícím sprejem) a před tlakovým mytím zabalíme všechny spoje a el. agregáty např. do polyetylenové folie . Při většině oprav a pečovatelských zásahů se totiž obvykle nemůžeme vyhnout manipulaci s elektrickým zařízením. I když je např. nutné jenom očistit a umýt stroj, traktor či jiné motorové vozidlo nebo provést čistě mechanickou opravu, musíme rozpojit a znovu po opravě propojit vodiče elektrického proudu.
Obr. 1 Základní instalační součástky - vodiče, svorky, konektory, relé, nožové konektory, pojistky, speciální kleště…[1]
Praktické zkušenosti z opraven a servisů uvádějí, že asi 60 % poruch elektroinstalace je způsobeno poškozením konektorových spojů. Je proto naprosto nezbytné základní montážní dovednosti a znalosti procvičit na náhradních dílech a potom na dobře přístupných místech. Jinak můžeme snadno způsobit značné problémy, poškození nebo i zničení poměrně drahých elektronických součástí. Před rozpojováním všechny rozpojované části elektroinstalace nejdříve z vnějšku očistíme - technickým benzinem, lihem, nebo čistícím sprejem. Před rozpojením části vzájemně označíme stejnými visačkami, např. jako klíče k zámkům apod., abychom vyloučili jakoukoliv pozdější záměnu v připojení.
(Podobně
označíme i rozpojovaná potrubí.) Také můžeme situaci před rozpojením vyfotit,
nebo si nakreslit plánek. Dáváme pozor, ať při mytí nebo jiné manipulaci
označení nepoškodíme!
Při rozpojování konektorů, nikdy netaháme za kabely.
Předem je obvykle nutné stlačit pružnou západku konektoru a konektor mírným tahem a vikláním rozpojit.
Obr. 2 Sady izolovaných konektorů, oček a návleček. [8]
Obr. 3
Konektor plochý („nožový“), zásuvka a zástrčka. [8]
Velký výběr součástek, vodičů a nářadí pro názorné seznámení najdete:
http://kompaktservis.com/
Dále je nutné si hned v úvodu uvědomit: to co u staršího stroje či vozidla bez elektroniky se může ještě obejít bez následků, může způsobit u nového stroje např. vlivem samoindukce i zničení některé elektronické řídící jednotky. Obdobně při nedodržení zásad výrobcem určeného způsobu odpojení akumulátoru nebo alternátoru. Dále např. jeho neodborné nabíjení přímo ve vozidle nabíječkou, která nemá elektronickou stabilizaci napětí. Někteří výrobci podmiňují např. správné odpojení akumulátoru, alespoň
předběžným připojením obyčejné 9V baterie. Připojíme ji obvykle přes zásuvku
montážní lampy a neprodleně odpojíme akumulátor.
(Mikroprocesory a jejich sítě - CAN Bus pracují nejčastěji s napětím 0 - 5 V). Některé
moderní akumulátorové nabíječky již mají pro tento účel speciální vývod
se stabilizovaným elektrickým napětím 13 V, kterým vlastně nahradíme akumulátor
po dobu jeho odpojení při opravách. Tím se zamezí např. vymazání údajů
z paměti řídících jednotek apod.
Rovněž nebezpečí úrazu elektrickým proudem hrozí u elektronických systémů vybavených kondenzátory. Je to např. elektronické zapalování, výbojkové světlomety (85 V pracovní napětí, 10kV zapalovací napětí) a také elektronické řídící jednotky. Vždy je nutné po vypnutí vyčkat podle kapacity kondenzátoru od 0,5 minuty až 15 minut, než se kondenzátory samovolně vybijí. Respektování těchto pokynů výrobce stroje nebo vozidla v uvedených v originálních manuálech („Návod k obsluze“; „Dílenská příručka“) je tedy naprosto nezbytné.
Opravy elektroniky svěřujeme pouze vyškoleným specialistům s příslušným oprávněním (certifikátem) na danou elektroniku. Speciálně je pro oblast tzv. autoelektroniky zaměřen maturitní studijní obor „Autotronik“.
Základní bezpečností zásady dle vyhlášky č. 50/1978 Sb., o odborné způsobilosti v elektrotechnice, ve znění pozdějších předpisů, jsou uvedeny v „T1. Elektrická energie a její praktické využití – základní pojmy“. Tyto zásady platí beze zbytku pro práci v dílenských prostorách a při používání dílenských strojů a zařízení včetně elektrického ručního nářadí.
Používání stále dokonalejší elektroniky je základní podmínkou stále vyššího využití
prvků automatizace pro usnadnění ovládaní, signalizaci, diagnostiku, zlepšení
komfortu obsluhy, bezpečnosti a výkonnosti motorových vozidel a strojů.
Spolehlivost elektronických součástí a prvků elektrického zařízení motorových vozidel, traktorů, samojízdných zemědělských strojů při správném zacházení je velmi vysoká. Poruchovost elektroniky činí v průměru asi pouhé 1 % všech závad. Z tohoto 1 % připadá 60% závad elektroniky na konektorové a ostatní spoje. [6]
K poruchám dochází zejména:
Hlavní části elektrických zařízení motorových vozidel:
Základní principy zapojení elektrické instalace motorových vozidel, traktorů a zemědělských strojů jsou ustálené podle zemí. Zapojení podle našich a většiny evropských norem vychází obvykle ze základního, dnes již klasického zapojení spínací skříňky firmy Bosch.
Systém je mj. charakteristický jednovodičovým zapojením, druhým vodičem je ve většině případů tzv. kostra. Funkci kostry plní kovové části stroje nebo vozidla. Používá se obvykle
stejnosměrný proud. Ukostřen bývá obvykle mínus pól. Používané jmenovité
napětí v současnosti bývá nejčastěji 12 V. Obvyklé provozní napětí, je
v tom případě 14 V. (Je to dáno obvyklým orientačním rozdílem napětí mezi
alternátorem /14 V/ a akumulátorem /12 V/). V minulosti se používalo také
jmenovité napětí 6 V – provozní 7 V. U nákladních automobilů, zemědělských
a stavebních strojů se používá často jmenovité napětí 24 V – provozní 28
V.
Pro svoji ohebnost a odolnost proti lámavosti při otřesech a vibracích, se používají v tzv. autoelektrice měděné lankové vodiče. Lankové vodiče
při stejném průřezu mají vždy asi o 13 až 15 % větší průměr lanka než by
měly jednodrátové plné vodiče.
Proudová trvalá zátěž bývá obvykle do 5A/mm2 průřezu měděného lankového (svazkového) vodiče. Pro krátkodobé zatížení (např. hlavní přívod ke „startéru“) až 30 A/ mm2.
Průřez vodiče se vypočítá samozřejmě jako plocha kruhu (p.d2/4).
Pro
orientaci si uvedeme několik příkladů poměru průměru (∅), k průřezu
nejčastěji používaných
∅ vodičů:
∅ 1,1 mm - průřez 0,75 mm2,
∅ 1,25 mm–1 mm2,
∅ 1,6 mm–1,5 mm2,
∅ 2 mm–2,5 mm2,
∅ 2,5 mm–4 mm2,
∅ 3,1 mm–6 mm2,
∅ 4,1 mm–10 mm2,
∅ 5,1 mm–16 mm2.
Spoje a připojení vodičů se obvykle provádí pomocí konektorů (nožových spojů). Konektory bývají jednoduché a sdružené.
Jednoduché konektory jsou zakryté buď jednoduchými plastovými (silikonovými)
návlečkami nebo jsou v plastovém pouzdře. Sdružené konektory jsou v plastovém
pouzdře, většinou vodotěsné. Na starších strojích můžeme se ještě setkat
se šroubovými svorkami. Jinak ještě např. na propojovací zásuvce a vidlici
pro přípojná vozidla. V tom případě se při výměně vodičů na jejich
konce pomocí speciálních kleští namačkají kontaktní svorky.
Dříve se používalo pocínování namáčením odizolovaných cca 5–7 mm dlouhých
konců, nejdřív do pájecí pasty (kalafuny) a do roztavené cínové pájky (tavila
se v plechovce na elektrickém vařiči). Při menší opravě je možné k tomu
použít i elektrickou pájku. Nelze spolehlivě (tj. natrvalo) připojit lankové
vodiče bez zpevnění jejich konců použitím alespoň jedné z těchto úprav.
Jinak lankové konce vodičů zoxidují, rozmačkají se a jsou příčinou poruch.
Rovněž vlastní konektory jsou obvykle pocínované nebo stříbřené. Konektory
propojující elektronické části jsou v zájmu zajištění spolehlivé vodivosti
spoje obvykle zlacené. Na odstranění izolace používáme speciální kleště.
Propojování konektorů s lankovými vodiči se provádí pomocí speciálních
kleští.
Obr. 5 Kleště pro automatické odiozolování vodičů 0,5–6 mm2[8] |
Obr. 6 Kleště pro lisování konektorů a oček 0,5–6 mm2[8] |
Ke konektoru musí být dokonale vodivě spojen lankový vodič a současně zachycena v konektoru i izolace. Jinak je nebezpečí uklepání a ulomení vodiče působením otřesů a vibrací. Před spojením kontakty, jak již bylo uvedeno, vždy čistíme čističem kontaktů, např. Kontaktolem a následně šroubové konektory ještě konzervujeme konzervačním přípravkem - např. WD 40 apod. Ještě předtím je nutné navléci obvykle smršťovací bužírku, krycí pouzdra, silikonové návlečky apod. Šroubové svorky pečlivě dotáhneme. Kde hrozí vniknutí vlhkostí a nečistot, utěsníme spoj neutrálním silikonovým tmelem.
V elektronických obvodech je nutné spoje i u konektorů pájet. Používáme
trubičkový pájecí cín. Jako doplňujícího tavidla při pájení vodičů používáme
kalafunu nebo speciální tavidlo pro pájení elektroniky. (Nikdy k tomu nelze
používat tzv. převařenou kyselinu solnou se zinkem, tj. – chlorid zinečnatý.)
Při opravách běžných spojů elektrické instalace používáme obvykle trafopájku.
Při výměně elektronických součástek je nejvhodnější elektronická mikropájka.
Umožňuje přesné nastavení minimální pájecí teploty.
Elektronické součástky při pájení musíme chránit proti přehřátí především tím, že držíme kontaktní vodič pinzetou.
Přebytečný cín zejména na plošných spojích odsáváme odsávačkou. Různobarevná
izolace je obvykle jednoplášťová z PVC. Barevné rozlišení je rovněž normováno
– u nás pro barevné rozlišení platí oborová norma ONA 30 4505. Obecně platí
samozřejmě především zapojení podle schémat zapojení výrobce vozidla atd.
Vodiče vždy pečlivě chráníme před prodíráním a přehřátím izolace od horkých
částí stroje. K tomu se používá jednak dodatečná izolace hadicovou bužírkou
(obvykle smršťovací) a proti přehřívání tepelně izolační materiály, štíty
a kryty - podle originálního provedení výrobce. Jednotlivé kabely se obvykle
svazují pomocí bužírky do svazků, tzv. stromečků. Svazky kabelů i jednotlivé
kabely spolehlivě přichycujeme k pevným částem stroje nebo vozidla a to
zpravidla pomocí stahovacích plastových svorek a příchytek. Musíme elektrickou
instalaci vždy velmi důsledně zkontrolovat a odstranit zjištěné závady,
aby vlivem otřesů a jiných příčin nemohlo dojít k poškození izolace, uvolnění
vodičů apod. Při průchodu kabelů přes kryty a karoserii je chráníme před
prodřením pryžovými průchodkami a podle potřeby utěsníme neutrálním silikonovým
tmelem.
Zvlášť pečlivě musíme zajistit kabely proti jakémukoliv poškození a uvolnění u těch částí obvodů, které nejsou jištěny pojistkou. A kde to je, to musíme skutečně a jistě vědět!
Jedná se o obvody zdrojů – k elektrickému spouštěči a ve většině případů také propojení alternátoru s akumulátorem. Jen výjimečně je mezi alternátorem a akumulátorem např. 120–160 A silná pojistka. V tom případě má alternátor tyristorové jištění proti přepětí. U starších alternátorů, pokud dojde za chodu alternátoru k přerušení spojení s akumulátorem a spotřebiči elektrického proudu, tak v tom okamžiku následkem samoindukce elektrické napětí mžikově stoupne např. až na 110 V a obvykle zničí diody v alternátoru.
Rovněž obvod elektrického zapalování není jištěn pojistkami. Totéž platí pro části elektrického obvodu před pojistkami. Musíme mít také vždy na paměti, že pojistky jsou obvykle až za spínací skříňkou a někdy až za příslušným spínačem. Všude v těchto částech, které nejsou jištěny pojistkou hrozí např. při prodření izolace a následném zkratu na kostru požár stroje nebo vozidla. Následky takovéto závady v elektrické instalaci, která pak způsobí požár, mohou mít i katastrofální důsledky pro vozidlo, stroj a jejich okolí!!! Rovněž při svářečských pracích velmi pečlivě předem zajistíme, aby nemohlo dojít k poškození izolace nebo jiných částí elektrické instalace. Při elektrickém svařování musí být zcela odpojen nejen alternátor, ale také všechny řídicí jednotky elektroniky vozidla nebo stroje! Poškozené svazky vždy nahradíme nejméně ve stejné tj. originální kvalitě. Není přípustné opravovat elektrickou instalaci jen provizorně (např. poškozenou izolaci jen izolační páskou nebo obnovovat spoje pouhým skroucením vodičů do sebe apod.)! Pro
základní orientaci v jednoduché tzv. „autoelektrice“ je nutné si osvojit
alespoň klasické schéma zapojení elektrické instalace, s použitím již uvedené
spínací skříňky „Bosch“. Podobně potřebujeme znát rovněž zapojení připojovací
zásuvky elektrické instalace přívěsu. Současně používané systémy zapojení
používané u současně vyráběných motorových vozidel a strojů jsou již mnohem
složitější a nelze je zvládnout bez alespoň základních teoretických a praktických
znalostí elektroniky. Současný vývoj neustále zvyšuje technickou úroveň
strojů a motorových vozidel především rozvojem a širokým využitím elektroniky.
Je patrný přechod od analogových systémů k digitálním (číslicovým). Běžně
se používá multiplexní tj. postupný, digitalizovaný přenos dat mezi čidly,
elektronickými řídicími jednotkami a řízenými agregáty. Jednotlivé systémy
příslušných řídících jednotek jsou propojeny datovou sběrnicí např. CAN-Bus.
U přípojných strojů se používá podobný systém ISO-Bus. Jednotlivé spotřebiče
(akční členy) jsou připojovány k akumulátoru prostřednictvím reléových
nebo polovodičových spínačů ovládaných prostřednictvím příslušných řídicích
jednotek. Současně je datovým multiplexním přenosem přenášena informace
o správné (nesprávné) činnosti spotřebičů.
Obr. 12, str. 7
Běžně se dnes používá k diagnostice (nejenom elektrického zařízení) obvykle
4 kanálových digitálních osciloskopů. Podobně se používají speciální elektronické
testery, specializované pro určitá vozidla a stroje. I při použití těchto
přístrojů je nezbytné nejenom umět obsluhovat tyto přístroje, ale také
znát dokonale funkci a činnost jednotlivých testovaných agregátů a použitých
systémů příslušných vozidel a strojů.
Obr. 7 Klasické zapojení spínací skříňky Bosch [4]
Zapojení spínací skříňky "Bosch": 30 - (větší svorka) přívod baterie případně přes ampérmetr; 30 - (slabší svorka) denní spotřebiče připojené bez zasunutého klíčku: brzdová světla, houkačka, autorádio, maják, zásuvka montážní lapmy, zapalovač stropní světlo. Po zasunutí klíčku v poloze 0 - jsou připojendy denní spotřebiče: 15 - zapalování, spínač spouštěče, žhavení; 54 - kontrolní žárovka nabíjení, směrová světla, couvací světla, stěrače, větrání apod. V poloze 1 jsou dále pod napětím svorky 57 - parkovací světla, 58-obrysová, koncová a mlhová světla, osvětlení RZ; v poloze 2-56a – dálková světla; v poloze 3-56b – tlumená světla. U dvoupolohové skříňky je pouze svorka 56a – a speciální přepínač dálkových a tlumených světel.
Obr. 8 Zapojení 7–pólové zásuvky /zástrčky pro přípojná vozidla [5]
Zapojení zásuvky (konektoru) 12 N pro přípojná vozidla:
1 - L levé směrovací světlo (žlutý vodič); 2 - 55 (52 - starší označení) mlhové koncové světlo (modrý) 3- 31 ukostření (bílý); 4 - R (P - starší označení) pravé směrové světlo (zelený); 5 - 58 pravé zadní koncové světlo a přední obrysové, osvětlení RZ (hnědý); 6 - 54 brzdová světla (červený); 7 - 58L - levé zadní koncové světlo a přední obrysové světlo (černý).
Obr. 9 Schéma zapojení elektrické instalace traktoru Z 8011 [6]
Schéma elektrického zařízení traktoru Zetor 8011: b - bílá, č - černá, h - hnědá, m - modrá, š - šedá, z - zelená, ž - žlutá; A - akumulátor, Al - alternátor, Ap - ampérmetr, Kol - kontrolní světlo nabíjení, Ks - kontrolní světlo dálkových světel, Kul - kontrolní světlo ukazatelů směru - traktor, Ku2 - kontrolní světlo ukazatelů směru - přívěs, Mt - motorek topení, Op - osvětlení přístrojové desky a odpojovač akumulátoru, Ob - osvětlení budky, P - pojistky, Př - přerušovač ukazatelů směru, Ps - pracovní světlomet, Pu - přepínač ukazatelů směru a tlačítko houkačky, Rg - regulátor, Sb - spínač brzdových světel, Smt - spínač motorku topení, Sob - spínač osvětlení, Sop - spínač osvětlení přístrojové desky, Sp - spouštěč, Sps - spínač pracovního světlometu, spínací skříňka, Ssp - spínač předního stěrače skla, Ssz - spínač zadního stěrače skla, St - stěrač skla, T - teploměr vody, Tč - čidlo teploměru, Ts - tlačítko spouštěče, Up - ukazatele směru přední, Uz - ukazatele směru zadní, Z - zásuvka montážní lampy, Zp - zásuvka pro přívěs.
Součástky, nářadí a měřicí přístroje pro opravy elektrického zařízení traktoru, automobilů a zemědělských strojů najdete např. na:
http://www.akaska.cz/sdruzeni-ms/nahradni-dily.php,
http://kompaktservis.com/,
http://www.tme.eu/cz/katalog/dilenske-vybaveni_112607/.
Obr. 10 Pojistková skříňka – Zetor Forterra 100, 110,120,130,140 /2013 [9]
Obr. 11
Osazení žárovek – Zetor Forterra 100, 110,120,130,140 /2013 [9]
Při výměně žárovek dbáme na pečlivé očistění a konzervaci kontaktů (např. Kontaktolem). Zejména halogenové žárovky předních světlometů nesmíme na povrchu baňky znečistit, tj. ani brát přímo do rukou – je nebezpečí přehřátí skla baňky žárovky a prasknutí v místě znečistění. Pokud mohlo dojít při manipulaci k znečistění – umyjeme je lihem.
Obr. 12 Schéma přenosu dat multiplexními digitálními systémy Can-Bus (traktor) a ISO-Bus (připojený stroj) [7]
Kontrolní otázky a úkoly
Použitá literatura
[1] Motejl, V., Hořejš, K. a kol.(2004): Učebnice pro řidiče a opraváře automobilů. Littera, Brno, 610 str., ISBN 80-85763-24-9.
[2] Autoexpert č.5.6.7.8.9.10/2011;5.2012
[3] Anglické názvosloví: ECU*, EDC*, ABS*, EHS*, CAN-Bus*, OBD* – [online]. [2013-11-15]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/ECU_(automobil)
[4] Kulhánek, J. (1964): Opravy traktorů. SZN, Praha, 296 str.
[5] Šťastný, J., Remek, B. (1997): Autoelektrika a autoelektronika. T. Malina, Praha, 276 s. ISBN 80-901975-4-X.
[6] Heřmánek, M., Hliněný, M. (1978): Motorová vozidla. SZN, Praha, 251 str.
[7] Mechanizace zemědělství č. 6/2007
[8] [online]. [2013-11-15]. Dostupné z: http://kompaktservis.com/
[9] Forterra-3A-2013-CZ.pdf. [online]. [2013-11-15]. Dostupné z:
http://www.agroservishlucin.cz/prirucky/Forterra_3A_2013_CZ.pdf