Podstawy elektryki pojazdowej 

Żaden motocykl nie ruszy z miejsca bez funkcjonującej instalacji elektrycznej. Dlatego tym ważniejsza jest wiedza o watach i woltach, amperach i omach. 

Podstawy elektryki pojazdowej

Wiedza podstawowa o elektryce

Jeśli pojęcie „wata” kojarzy się komuś co najwyżej z bardzo słodkim wyrobem cukierniczym, to ta interpretacja nie jest w gruncie rzeczy błędna. Ale by z powodzeniem usuwać usterki w instalacji elektrycznej pojazdu, trzeba najpierw poznać i zrozumieć wyżej wymienione oraz niektóre inne, ważne, podstawowe pojęcia fizyczne z dziedziny elektryki. W tym miejscu pragniemy omówić tematykę watów, woltów i spółki, rozwiewając jednocześnie szeroko rozpowszechnioną obawę hobbysty majsterkowicza przed zajmowaniem się instalacją elektryczną pojazdu.

Prądu elektrycznego nie można zobaczyć – jednak efekty jego działania można dostrzec za pomocą zmysłów: jednoznacznym potwierdzeniem przepływu prądu jest np. emitowane przez żarówkę światło, ciepło ogrzewanej manetki bądź wychylenie wskazówki woltomierza.

„Przepływ prądu” w instalacji prądu stałego motocykla oznacza, że ujemnie naładowane elektrony wędrują od bieguna ujemnego źródła prądu (np. akumulatora) poprzez przewód i urządzenie odbiorcze (np. żarówkę) do bieguna dodatniego. W przypadku prądu przemiennego następuje ciągła zmiana kierunku przepływu – niewyprostowany prąd płynie np. z prądnicy prądu przemiennego do regulatora napięcia / prostownika pojazdu, a stamtąd po wyprostowaniu jest wprowadzany do instalacji prądu stałego.


Obwód elektryczny z bezpiecznikiem

Obwód elektryczny z bezpiecznikiem: a) źródło prądu (akumulator); b) bezpiecznik; c) przełącznik; d) urządzenie odbiorcze (żarówka); c) przewód; 

Elementarne pojęcia: om, wolt, amper i wat

Koncepcję natężenia prądu i sposób działania przewodu elektrycznego można zrozumieć na podstawie porównania z przepływem wody w rurze. Ciśnienie wody na końcu rury jest uzależnione od jej średnicy i spadku – im wyżej zlokalizowane jest źródło wody oraz im większa jest średnica rury, tym wyższe jest również ciśnienie wody.  

W przypadku przepływu prądu elektrycznego średnica rury odpowiada przekrojowi podłączonego przewodu elektrycznego. Im grubszy i krótszy przewód, tym lepiej przewodzi prąd elektryczny i tym niższy „opór” mu przeciwstawia. Natomiast im przewód jest dłuższy i cieńszy, tym wyższy jest jego „opór elektryczny”. Jego wartość jest uzależniona od materiału, przekroju, długości i temperatury. Rezystancja (ściślejsza nazwa oporu elektrycznego) jest mierzona w omach () i jest oznaczana symbolem R. Przewód jest wykonany z metalu i nie przewodzi prądu całkowicie bez „tarcia”. To tarcie powoduje wytwarzanie ciepła. A zatem zbyt cienki lub skorodowany przewód może jak najbardziej osiągać wysoką temperaturę, co więcej, może nawet dojść do pożaru izolacji (pożaru przewodu). Aby nie dopuścić do uszkodzeń tego rodzaju, stosowane są bezpieczniki elektryczne. Działają one na podobieństwo miejsca przewidywanego pęknięcia w elemencie mechanicznym i powodują przerwanie obwodu elektrycznego na przykład w razie zwarcia. W ten sposób można zapobiegać uszkodzeniom akumulatora oraz elementów elektrycznych, a nawet pożarom przewodów.

Sorge immer für saubere und korrosionsfreie Verbindungen

Sorge immer für saubere und korrosionsfreie Verbindungen

Prócz dostatecznie grubych do danego zastosowania przewodów należy zawsze zwracać uwagę na pozbawione korozji i zanieczyszczeń styki, takie jak zaciski i wtyki, aby utrzymywać możliwie najniższy poziom oporności stykowej. Jeśli to tylko możliwe, w pojeździe nie należy stosować kostek zaciskowych ani złączy rozgałęźnych, ponieważ niepotrzebnie zwiększają rezystancję w przewodzie i nie tworzą bezpiecznego ani odpornego na wibracje połączenia. Przewody minusowe/masowe muszą być tej samej jakości co przewody dodatnie.

Tu powstaje prąd elektryczny: prądnica

Tu powstaje prąd elektryczny: prądnica

Napięcie jest mierzone w woltach (V) i jest oznaczane symbolem U. Napięcie stanowi różnicę potencjałów między biegunem ujemnym i dodatnim: w naszym porównaniu z wodą jest to różnica między pełnym i pustym zbiornikiem wody na jednej płaszczyźnie, które zostają ze sobą połączone za pomocą rury. Woda płynie tak długo, aż nastąpi wyrównanie poziomu w obu zbiornikach. Taki stan odpowiada rozładowanemu akumulatorowi. Aby woda mogła znów popłynąć, trzeba przepompować ją z powrotem – w akumulatorze takie „pompowanie” jest realizowane przez ładowarkę albo przez generator elektryczny, tzw. „prądnicę” pojazdu. Prądnica wytwarza napięcie na skutek ruchu obrotowego cewki elektrycznej w polu magnetycznym.

Kolejną istotną wielkością w obwodzie elektrycznym jest natężenie prądu elektrycznego. Natężenie jest mierzone w amperach (A) i jest oznaczane symbolem I. Natężenie prądu elektrycznego informuje o tym, jak dużo elektronów przepływa w określonym czasie przez przekrój przewodu / rezystor (przewód elektryczny). W naszym porównaniu z wodą natężenie prądu odpowiada ilości wody, która przepływa przez rurę z wodą w określonym czasie w zależności od średnicy rury i jej spadku.

Związek między omówionymi do tej pory wielkościami fizycznymi, czyli natężeniem prądu elektrycznego, napięciem i rezystancją, jest opisywany przez prawo Ohma:

  • R = U / I (rezystancja = napięcie / natężenie prądu elektrycznego)
  • I = U / R (natężenie prądu elektrycznego = napięcie/rezystancja)  
  • U = R x I (napięcie = rezystancja x natężenie prądu elektrycznego)

Jeśli znane są dwie wartości, trzecią z nich można obliczyć na podstawie tego wzoru. Czwartą istotną wielkością służącą do opisu obwodu elektrycznego oraz sprawności elektrycznego urządzenia odbiorczego jest moc. Moc jest podawana w watach (W) i jest oznaczana symbolem P. Podobnie jak wcześniej, moc jest także uzależniona od napięcia i natężenia prądu elektrycznego i można ją obliczyć za pomocą następującego wzoru:

  • P = U x I (moc = napięcie x natężenie prądu elektrycznego)
  • I = P / U (natężenie prądu elektrycznego = moc/napięcie)  
  • U = P / I (napięcie = moc / natężenie prądu elektrycznego)

Prąd płynie w obwodzie elektrycznym jedynie wtedy, gdy obwód ten jest zamknięty. Obwód elektryczny, jak już stwierdziliśmy wcześniej, składa się zasadniczo ze źródła napięcia, przewodu oraz jednego lub kilku urządzeń odbiorczych. W motocyklach stosuje się najczęściej układ jednoprzewodowy, w którym jeden przewód łączy biegun dodatni akumulatora za pośrednictwem przełącznika (np. wyłącznika zapłonu) z odpowiednim urządzeniem odbiorczym (np. żarówką). Prąd przepływa z powrotem za pośrednictwem przewodu zbiorczego oraz metalowej ramy motocykla, tak zwanej „masy”, która jest połączona przyłączem masy z biegunem ujemnym akumulatora. Gdy wyłącznik zapłonu zostanie przełączony do pozycji „wyłączony”, następuje odłączenie akumulatora od obwodów elektrycznych pojazdu i użytkowanie urządzeń odbiorczych staje się niemożliwe.

Obwody elektryczne w motocyklu

Motocyklową instalację elektryczną można podzielić na kilka obwodów elektrycznych. Bez podanych niżej obwodów elektrycznych żaden motocykl nie może zostać dopuszczony do ruchu drogowego:

  • Obwód ładowania zasila akumulator za pośrednictwem generatora (prądnicy) oraz regulatora napięcia / prostownika.
  • Obwód zapłonowy zasila zespół zapłonowy, cewki zapłonowe i świece zapłonowe.
  • Obwód oświetleniowy zasila prądem elektrycznym przedni reflektor, wskaźniki oraz światło tylne.
  • Wymienione obwody są uzupełniane przez mniejsze, odrębne obwody elektryczne: światła stop za pośrednictwem przełączników świateł hamowania hamulca koła przedniego i tylnego, kierunkowskazy, klakson i ewentualnie kontrolki.

W nowoczesnych pojazdach jednośladowych występuje szereg dodatkowych obwodów elektrycznych, np. do sterowanego termostatem układu chłodzenia silnika wodą z jego wentylatorem, wspomaganej komputerowo elektroniki wtrysku paliwa z jej różnymi czujnikami lub asystenta hamowania (ABS).

Aby zredukować nakłady związane z oprzewodowaniem sterowanej komputerowo elektroniki pojazdu i równocześnie ułatwić podłączanie dodatkowych komponentów, coraz częściej stosuje się tak zwaną technologię CAN-Bus, z pomocą której elementy elektroniczne są podłączane do wspólnych przewodów do przesyłu danych za pośrednictwem krótkich odgałęzień promieniowych.

Tester obwodów elektrycznych do wykrywania prądów pełzających

Tester obwodów elektrycznych do wykrywania prądów pełzających

Przyrządy kontrolne

Usterki w instalacjach elektrycznych pojazdów jednośladowych są najczęściej powodowane przez uszkodzone, zakleszczone przewody z uszkodzoną izolacją, ewentualnie przez kiepskie, czasem również wilgotne złącza wtykowe. Te prowadzą od czasu do czasu do zwarć bądź występowania prądów pełzających. Prąd pełzający („młodszy braciszek” zwarcia) powstaje, gdy wilgoć lub korozja powodują utworzenie niechcianego połączenia w którymś miejscu obwodu elektrycznego, np. na otwartym styku, takim jak (wyłączony) wyłącznik zapłonu. Choć taki prąd jest bardzo słaby, powoduje na dłuższą metę rozładowanie akumulatora, gdy pojazd nie jest używany. W przypadku zwarć odbywa się to znacznie szybciej. Dlatego też występowanie zwarcia można stwierdzić na podstawie „wyskakujących” bezpieczników. Najlepszą metodą wyszukiwania przyczyn takich usterek jest zastosowanie testera obwodów elektrycznych. To urządzenie wykrywa i mierzy prądy stałe. Dwa adaptery do bezpieczników płaskich wtykowych w wersji miniaturowej i standardowej pozwalają na wykrywanie prądów pełzających w obwodzie elektrycznym z wyłączonym zapłonem. W tym celu należy wyjąć bezpiecznik ze skrzynki bezpiecznikowej, po czym włożyć go do odpowiedniego adaptera. Następnie włożyć adapter w miejsce bezpiecznika, włączyć urządzenie i odczytać wartość.

Multimetr – wszechstronny przyrząd kontrolno-pomiarowy

Multimetr – wszechstronny przyrząd kontrolno-pomiarowy 

Bardzo pomocnym urządzeniem do wyszukiwania źródeł usterek i do pomiarów elementów elektrycznych jest multimetr, z pomocą którego można mierzyć napięcie akumulatora, rezystancję przewodu lub elementu, przepływ prądu oraz wiele innych wartości. W przypadku multimetrów oferowanych w sklepie Louis zawsze dołączana jest instrukcja użytkowania z przykładami zastosowania, która jest przeznaczona do konkretnego motocykla. A to niezmiernie ułatwia wyszukiwanie usterek.

Wielofunkcyjny tester diodowy służy do wykrywania usterek w wiązce przewodów

Wielofunkcyjny tester diodowy służy do wykrywania usterek w wiązce przewodów

Natomiast jeśli mowa jest tylko o ustaleniu, czy jakiś element jest zasilany prądem elektrycznym, czy też doszło do przerwania przewodu zasilającego, wystarczy sięgnąć po zwykły próbnik napięcia. Tego przyrządu nie może zabraknąć w żadnym zestawie narzędzi. Przewód wielofunkcyjnego testera diodowego jest podłączany do masy (np. „gołej” śruby silnika) lub przewodu minusowego wiązki przewodów pojazdu (np. do bieguna ujemnego akumulatora), natomiast końcówka jest przykładana do wejścia dodatniego badanego elementu (np. przewodu wejściowego wyłącznika zapłonu). Jeżeli lampka się nie zapali, element nie jest zasilany prądem elektrycznym za pośrednictwem kontrolowanego styku i należy zbadać przewód zasilający pod kątem przerw. Jeśli natomiast lampka się zapali, zasilanie elektryczne jest prawidłowe i być może coś jest nie tak we wnętrzu samego elementu.

Inne usterki są powodowane np. przez skorodowane przewody, których rezystancja wewnętrzna osiągnęła tak wysoką wartość, że nie mogą już prawidłowo przewodzić prądu, a ich temperatura rośnie. Niedostateczne przewodzenie prądu występuje często w starszych wyłącznikach zapłonu i przełącznikach, co prowadzi do awarii. Uszkodzenia w prądnicy lub też tylko na jej złączu przewodu mogą uniemożliwiać zasilanie akumulatora prądem elektrycznym. Uszkodzone regulatory napięcia mogą prowadzić do przeładowania akumulatora. A zużyte szczotki węglowe mogą unieruchomić rozrusznik. Więcej informacji na ten temat można znaleźć w naszej poradzie „zrób to sam” Kontrola elektryki i elektroniki.


Centrum Techniczne Luis

Jeśli masz pytanie techniczne dotyczące swojego motocykla, skontaktuj się z naszym Centrum Technicznym. Ma ono doświadczenie, odpowiednie źródła i zna mnóstwo adresów.

Pamiętaj!

Porady dla majsterkowiczów to ogólne praktyki, które mogą nie być odpowiednie dla wszystkich pojazdów lub poszczególnych elementów. Panujące u Ciebie warunki w niektórych przypadkach mogą być zgoła inne, dlatego nie możemy całkowicie zagwarantować adekwatności informacji podanych w poradach dla majsterkowiczów.

Dziękujemy za wyrozumiałość.