Autosähkön perusteet

SÄHKÖTEKNIIKKA

SÄHKÖN PERUSOLEMUS

Akku on tyhjänä varaukseton, mutta ladattaessa miinusnavalle syntyy negatiivisia ioneja ja plusnavalle positiivisia ioneja (”laturilla siirretään plusnavalta miinusnavalle elektroneja”).

Auton sähkölaitteet:

·         Mittarit

·         Valot (ajovalot ja mittarivalot)

·         Äänitorvi

·         Keskuslukitus

·         Puhallin

·         Pyyhkijät

·         Anturit

·         Ikkunat

·         Tupakansytytin

·         Autoradio

·         Turvatyynyt

·         Akku

·         Penkinlämmitys

·         Peilit

·         Sähköluukut (katto- ja takaluukku)

·         Liukuovet

·         Generaattori

·         Peruutustutka

·         Rengaspainevaroitin

·         Ajonestojärjestelmä

·         Ajovalonpesimet

·         Pesunesteet

·         Varoitusäänet

·         Vakionopeudensäädin

·         Automaattivaihteisto

·         Sähköautojen voimansiirto

·         Alustansäätö

·         4-vetojärjestelmät

·         Hybridimoottori

·         Hybridiauton akusto

·         Varashälytin

Ohjauslaitteet/tietokoneet:

·         Mittariston ohjainlaite

·         Moottorinohjainlaite

·         Turvatyynyjen ohjainlaite

·         ABS/ESP

·         Ohjaustehostimen ohjainlaite

·         Ilmastoinnin ohjainlaite

·         Lisälämmittimen ohjainlaite

·         Mukavuusjärjestelmien ohjainlaite

·         Valojen ohjainlaite

·         Sähköpääkeskus

·         Gateway

·         Oviohjainlaite

Arviolta 80% merkkikorjaamoilla korjatuista vioista on sähkövikoja. Ajoneuvojen sähköjärjestelmät lisääntyvät jatkuvasti. Asiakkaat haluavat entistä monimutkaisempia ja hienompia varusteita autoihinsa.

Suureet

Suure	Yksikkö	Tunnus
Jännite	Voltti (V)	U
Virta	Ampeeri (A)	I
Resistanssi	Ohmi (Ω)	R

Jännite

Jännitteen tunnus on U ja yksikkö voltti V. Kuvaa kahden navan välistä elektronimäärän epätasapainoa. Jännitteen suuruus kuvaa sitä potentiaalia, joka on mahdollista ottaa käyttöön kun virta alkaa kulkea.

Nimellisjännite

Kuvaa jännitettä, joka virtalähteestä on saatavilla ihanneolosuhteissa. ”Voitaisiin kuvitella standardiksi, on sovittu, että 12V akut valmistetaan määrätylle jännitteelle määrätyssä varaustilassa.”

Lähdejännite

Tarkoittaa kuormittamattoman jännitelähteen jännitettä. Kun kuormittamattomasta akusta mitataan jännitettä, jännitteen pitäisi olla yli 12,2V (huom. välittömästi latauksen jälkeen jännite on korkeampi 12,5- 13,7V).

Napajännite

Tarkoittaa kuormitetun jännitelähteen jännitettä. Esim. Akun lähdejännite on 12,3 volttia ja kun akkua kuormitetaan esimerkiksi takalasinlämmittimellä, napajännite putoaa 12 volttiin.

Jännitteen mittaaminen

Jännitemittaus tehdään aina rinnan kuluttajan tai jännitelähteen kanssa. Aluksi kytketään mittajohdot mittariin, musta johdin yleensä COM – liitäntään ja punainen johdin liitäntään, jossa on jännitemittauksen symboli. Mittalaite asetetaan jännitemittausasentoon kiertämällä valitsin asentoon –V.

Virta (Current)

Sähkövirta on elektronien liikettä. Sähkövirta ei kulje, ennen kuin se on tehty mahdolliseksi kytkemällä piiriin virtalähteen molemmat navat ja muodostamalla johtimilla suljettu virtapiiri. Sähkövirran tunnus on I ja yksikkö ampeeri A.

Tasavirta (Direct Current)

Merkitään symbolilla, jossa yläpuolella on yhtenäinen viiva ja alapuolella katkoviiva. Tasavirraksi kutsutaan sellaista virtaa, jonka napaisuus ei vaihdu eli virta pysyy koko ajan samansuuntaisena.

Vaihtovirta (Alternating Current)

Vaihtovirta on sähkövirtaa, jossa jännitteen napaisuus ja virran kulkusuunta vaihtuu. Yleisin vaihtovirran/jännitteen muoto on sin-aallon mukainen.

Virran mittaaminen yleismittarilla

-         Musta johdin kytketään yleismittarin COM –porttiin

-         Punainen johdin pistokkeeseen A max 10A

-         Kytkin kohtaan A

-         Mittalaite kytketään virtapiiriin sarjaan

Resistanssi (Resistance)

Resistanssi on suure, joka kuvaa materiaalin kykyä vastustaa sähkövirran kulkua. Tunnetuin resistanssia aiheuttava komponentti on vastus. Kun virtapiiriin lisätään vastuksia tai jokin virtapiirin osista on esimerkiksi hapettunut, niin piirissä kulkeva sähkövirta pienenee. Samoin käy kun piiriin lisätään mikä tahansa sähköä kuluttava laite esimerkiksi sähkömoottori.

Resistanssin mittaus

·        Musta johdin COM –porttiin

·        Punainen johdin Ω –pistokkeeseen

·        Kytkin kohtaan Ω

·        Mittari kytketään rinnan mitattavan kohteen kanssa

·        Mitattava kohde pitää olla virraton

Kytkentäkaaviot ja niiden lukeminen /Wiring diagrams

Kytkentäkaaviolla esitetään sähköjärjestelmän komponenttien kytkennät piirrosmuodossa. Yleensä auton kytkentäkaaviot jaetaan osa-alueittain esimerkiksi moottorinohjaus, jarrujärjestelmä, mukavuuslaitteet, mittaristo ja ajonesto.

Kytkentäkaavioiden yläreunassa on yleensä piirretty virtalukon napa 15 ja akun plusnapa, joiden kautta virrat lähtevät kaikkiin auton toimilaitteisiin.

Napojen merkinnät

30 = akun +napa

15 = virtalukon sytytysvirtakytkimen napa

50 = virtalukon käynnistysvirtakytkimen napa

ja kytkentäkaavion alareunaan merkitty akun miinusnapa

31 = akun miinusnapa

Rele/Relay

Rele koostuu käämistä, rautasydämestä ja palautusjousella varustetusta ankkurista. Kun käämi aktivoidaan ohjausvirtapiirin avulla, siihen muodostuu rautasydämeen sitoutuva magneettikenttä. Tällöin rautasydän muuttuu magneettiseksi ja alkaa vetää ankkuria puoleensa. Ankkurin tehtävänä on liikuttaa releen koskettimia. Releen rakenteesta riippuen tämä liike joko avaa tai sulkee koskettimet.

Ohmin laki                                               

Ohmin laki kuvaa virran, jännitteen ja resistanssin keskinäistä riippuvuutta. Sen avulla voidaan selvittää virtapiirin suureita matemaattisesti. Ohmin laki auttaa myös ymmärtämään useita hyvinkin arkipäiväisiä sähkötekniikan ilmiöitä. Ohmin laki kirjoitetaan muotoon

U=RI josta saadaan johdettua seuraavat kaavat

I=U/R

R=U/I

Sähkötehon kaava

P=UI

Sähköteho kuvaa sekunnissa kulutettua tai tuotettua energiamäärää. Sähkötehon tunnus on P ja yksikkö on watti W. Watti on johdettu yksikkö energian yksiköstä joulesta, 1W = 1 J/s.

Sähköteho tulee usein vastaan kun puhutaan jonkin laitteen sähkönkulutuksesta.

T1

Laske virtapiirin teho kun jännite on 12V ja virta 22,5A.

-         P=? U=12V I=22,5A

-         P=UI

-         P=12Vx22,5A = 270W

T2

1,1KW sähkömoottori pyörii 200 A virralla, mikä on jännite?

-         U=? P=1,1KW I=200A

-         U=P/I

-         U=1,1KW/200A = 5,5V

T3

Virtapiirin virta on 21A, jännite on 12V, mikä on resistanssi?

-         R=? U=12V I=21A

-         R=U/I

-         R=12V/21A = 0,57 Ω

T4

Laturilta mitataan 52A virta, latausjännite on 14,3V, mikä on latausvirtapiirin resistanssi ja teho?

-         R=? U=14,3V I=52A P=?

-         R=U/I, P=UI

-         R=14,3V/52A= 0,275 Ω

-         P=14,3V x 52A= 743,6W

T5

Takalasinlämmittimen teho on 240W, lämmittimeltä mitattu jännite on 12V, mikä on virtapiirin resistanssi?

-         R=? P=240W U=12V I=?

-         I=P/U, jonka jälkeen R=U/I

-         I=240W/12V= 20A

-         R=12V/20A= 0,6 Ω

T6

Generaattorin maksimiteho on 3kW, virtapiirin resistanssi 3 ohmia, jännite 12V, mikä on virta?

-         P=? I=? R=3Ω U=12V

-         I=U/R, jonka jälkeen P=UI

-         I=12V/3Ω=4A

-         P=12V x 4A= 48W

Sarjaan kytketty virtapiiri

Kun suljettuun virtapiiriin on kytketty kaksi kuluttajaa, aiheuttaa kukin vastusarvo sen mukaisesti tipahtavan osajännitettä.

Korkeamman vastuksen aiheuttama tipahdus jännitteessä on suurempi.

Osajännitteiden summa-arvo ilmoittaa piiriin kohdistetun jännitteen.

Sarjakytkennässä osajännitteiden summa on sama kuin virtapiiriin kohdistettu jännite:

U=U1+U2+…..Ux

Sarjakytkennässä kokonaisvastus on yhtä suuri kuin yksittäisvastuksien summa.

R=R1+R2+…..Rx

Rinnan kytketty virtapiiri

Kun suljetussa virtapiirissä on kaksi rinnankytkettyä kuluttajaa, kumpaankin vastukseen kohdistuu sama jännite.

Kulkevien osavirtojen välinen ero määräytyy niiden vastusarvojen mukaisesti.

Suuremman vastuksen lävitse kulkee pienempi virta.

Osavirtojen summa-arvo ilmoittaa kokonaisvirran.

Kokonaisvastus on pienempi kuin pienin osavastus.

Kokonaisvastus ja jännite määräävät virran.