Auton sähköjärjestelmän perusteet

Auton energianlähteet: 

Moottori tuottaa energiaa polttonesteen palamisen myötä:

• käyttölaitteille
• sähköjärjestelmille
• ilmastoinnille
• ...

Energia ennen moottorin käynnistämistä: 

• herätykseen
• auton keskuslukituksen avaamiseen
• moottorin käynnistämiseen, kaikki nämä otetaan akusta 

Elektronien epätasainen jakautuminen: 

• levyillä ja elektrolyytissä tapahtuvien kemiallisten prosessien avulla 

Miinusnavassa ja siihen liittyvissä levyissä: elektroninen ylijäämä, plusvanassa tosin elektroninen vajaus

Elektroninen ylijäämä ja elektroninen vajaus aikaansaavat sähköisen jännitteen 

Jännitemittaus yleismittarilla: 

• COM miinusnapaan tai auton maadotukseen
• V miinuspisteeseen (plusnapa) 

SÄHKÖISEN JÄNNITTEEN SUUREEN TUNNUS JA MITTAYKSIKKÖ

Suureen tunnus: U 

Mittayksikkö: V (voltti)

Yksikkö voltti on nimetty italiaisen fyysikon Alessandro Voltan mukaan, joka ensimmäisenä loi galvaamisen kennon jossa on metalliset elektrodit. 

VIRTAPIIRI 

Suljettu virtapiiri: 

• Elektronien vajauksen ja ylijäämän tasaus 
• Elektronivuo kuluttamien kautta miinusnavalta plusnavalle
• Elektronienvuo: sähkövirta 

VIRRAN SUUREEN TUNNUS JA MITTAYKSIKKÖ

Suureen tunnus: I

Mittayksikkö: A (ampeeri)

Sähkövirran yksikkö ampeeri on saanut nimensä ranskalaisen fyysikon Andre Marie Amperen mukaan, joka keksi sähkövirran ja magnetismin välisen yhteyden. 

VIRRAN VAIKUTUKSET

Lämpeneminen

-esim. takalasin lämmitys, hehkulamppu

Magnetismi

-esim. sähkömoottori, generaattori 

Atomaariset prosessit joissa heijastuu valoa

-esim. valodiodi, ksenonlamppu

Kemialliset prosessit

-esim. akun lataaminen 

VIRRAN VOIMAKKUUDEN MITTAUS 

Mittaustavan katkaisimen säätö 

Mittausjohdot liittimiin A ja COM

Virran on kuljettava yleismittarin läpi

• virtapiirin katkaisu
• avointen päiden liitttäminen yleismittarilla

Yleismittarin liitin COM: 

• liitäntään suuntaan miinusnama tai auton maadotus

Yleismittarin liitin A: 

• liitäntään suuntaan plusnapa

Virtapiirin katkaisukohta mikä tahansa: 

• kaikilla sama virta 

VIRTAMITTAUSPIHDIT 

Suuret virrat'

• ei voi johtaa yleismittarin kautta

Epäsuora mittaus

• virtamittauspihtien magneettivaikutuksen avulla 

Jännite virtamittauspihdeillä esim.

• 1mV per i A virtapiirissä

Mikä virtamittauspihtien lähtöjännite voidaan lukea yleismittarista? 

-15mV (millivoltti) 

AUTOJEN VIRTAPIIRIT

Akun miinusnapa

-liitetty koriin

Virta plusnavalta kuluttimille

Kuluttimet: liitetty koriin 

Virtapiiri täydellinen, koska se on liitetty koriin. 

Maadotusliitännät piirretty virtapiirikaavioon ainoastaan maadotussymbolina

POIKKEUKSET: VIRTAPIIRIT JOISSA MAADOTUSJOHTO

Autot joissa muovinen kori

• Maadotusjohto vähintään metallisiin korin osiin saakka

KUORMA-AUTOT

-Maadotusjohdot rungon ja päällysrakenteen suuren kuormituksen takia 

MAADOTUSLIITÄNNÄN KATKOS 

Huono maadotusliitäntä korroosion takia, eism. vanhemmissa autoissa. 

Seuraus: 

-esim. ajoittainen tai täydellinen lamppujen toimimattomuus hapettuneissa korin osissa

ITSETESTAUS: VIRRAN VAIKUTUKSET

Mitä prosesseja tai virran vaikutuksia hyödynnetään missäkin komponenteissa? 

Ksenonlamppu-> atomaariset prosessit

Hehkulamppu-> lämpeneminen

Auton akku-> kemialliset prosessit

Valodiodi-> atomaariset prosessit

Generaattori-> magnetismi

Auton akku-> kemialliset prosessit

SÄHKÖTEHON LASKENTA

Jarruvalo kirkkaampi kuin takavalo: 

erilaiset tehot 

sähköteho (P): 

-jännite (U) kertaa virta (I) 

SÄHKÖTEHON SUUREEN TUNNUS JA MITTAYKSIKKÖ

Suureen tunnus: P

Mittayksikkö: W

SÄHKÖIDEN SUUREIDEN YHTEYS 

P=U*I  (PUIMURI)

U= P/I 

I=P/U 

VIRRAN LASKENTA

Kuorma-autojen lisävalonheittimet: 

Teho 55W 

Virta(I): teho(P) jaettuna jännitteellä (U) 

Tulos: virta 2,3A

ITSETESTAUS: SÄHKÖTEHON LASKENTA

Mikä sähköteho saadaan hehkutulpasta kun jännite on 12 volttia ja virta on 15 ampeeria?

P=U*I

P=180W U=12V I= 15A

Teho: 1,3W  27W

YHTEENVETO

Jännite: 

• akussa muodostunut
• elektronien vajaus tai ylijääm
• mittaus yleismittarilla
• suureen tunnus U, yksikkö V(voltti)

Virta: 

-suureen tunnus I, yksikkö A

-vaikutukset: lämpö, magnetismi, valo, kemialliset prosessit

mittaus yleismittarilla tai virtamittauspihdeillä

Virtapiirit: 

-miinusnapa(maadotus) koriin

-jos muovinen kori, maadotusjohdon välityksellä

Sähköteho: 

-jännite kertaa virta

-suureen tunnus P, yksikkö W

JOHTIMET JA EI-JOHTIMET

Johtimet: 

-elektronit liikkuvat sähköjännitteen avulla liikuteltavissa esim. metallit

Johdot useimmiten kuparia

Ei-johtimet:

-elektronit eivät liiku

-esim. ilma, lasi, keramiikka, muovit

Käyttö mm.eristeenä

SÄHKÖVASTUS JA MATERIAALI

Vastus: 

-elektronein yhteentörmaykset

Kupari: 

-voimakkaampi elekrtonivuo

Rauta: 

-heikompi elektronivuo

-suurempi vastus

Materiaalin ominaisuus:

-ominaisvastus  p

SÄHKÖVASTUS JA JOHTOJEN MITAT

Vastus: R

(johto pidempi)Vastus: suurempi kuin R 

(ohuempi johto)Vastus: suurempi kuin R 

VASTUKSEN KAAVAT

R=p*l/A 

A: poikkipinta-ala

l:pituus

p:ominausvastus

R:vastus

TYYPILLISET VASTUKSET VIRTAPIIRISSÄ

esim: jarruvalon virtapiiri

Paluujohto korin kautta: 

• teräksen korkea ominausvastus
• tasaus suureen poikkileikkauksen ansiota

Hehkulamppu:

• suurin vastus virtapiirissä 
• Teho saatavana varsinkin tästä kohdasta

Akku:

• pienempi sisäinen vastus

VASTUSELEMENTTIEN KÄYTTÖ

esim: valodiodin asennus

Vastukset: 

-virran rajoittamiseksi

POTENTIOMETRI

Säädettävä vastus: 

-suurempi, kun vastusradan se osa on pidempi, jonka kautta virta on kulkenut

ITSETESTAUS: VAIKUTUKSET VASTUKSEEN

Mistä tämän potentiometrin vastus riippuu? 

• vastusradan materiaalista
• säädetystä kiertymiskulmasta
• siitä, miten pitkä on se  vastusradan osa, jossa kulkee virta, vastusradan ominaisvastuksesta

VASTUS, VIRTA JA JÄNNITE 

I=U/R

U=R*I

R=U/I

VASTUKSEN LASKENTA 

teho: P=15W

jännite: U=12V 

vastus: R=U/I

virta: I=P/U= 15W/12v= 1,25A

R=U/I = 12V/1.25A = 9,6(ohmia) 

JÄNNITTEENLASKU YHDELLÄ VASTUKSELLA

I=0,1A  R=120 OHMIA 

KAAVA: U=R*I 

ARVO: U=12,0V

YHTEENVETO

Johdin: elektronit liikkuvat

Ei-johdin: lektronit ei liiku

Puolijohdin: elektronit liikkuvat rajoitetusti

Johtimen vastus: suurempi

-kun ominausvastus suurempi

-kun pituus suurempi

-kun poikkileikkaus pienempi

Vastuselementit:

-vastukset, kiinteä arvo

-potentiometri, säädettävä

Ohmin laki: 

-vastus on jännite jaettuna virralla

Vastus:

-suureen tunnus R, yksikkö (ohmi)