Устройство электрических стартеров

       М = СМI_аФ,

       где С_м - постоянная электрической машины.

       В электродвигателях с последовательным возбуждением через обмотку возбуждения  проходит весь ток якоря I_a, поэтому магнитный поток возрастает с увеличением нагрузки стартера. При одинаковых номинальных параметрах электродвигателей с параллельным и последовательным возбуждением последние развивают большие полезные моменты М_2к режиме полного торможения. Это улучшает их тяговые свойства, облегчает трогание системы стартер-двигатель с места и раскручивание коленчатого вала при пуске двигателя при низких температурах. Подводимая к стартеру мощность за вычетом электрических потерь преобразуется в электромагнитную мощность

       

       Максимальная  электромагнитная мощность

       

       Зависимость электромагнитной мощности от силы тока представляет собой симметричную параболу с максимальным значением при  силе тока I_m, равной половине тока I_к полного торможения. Полезная мощность Р₂ на валу электродвигателя меньше электромагнитной на величину суммы D Р₂ механических потерь в подшипниках, в щеточно-коллекторном узле и магнитных потерь в пакете якоря. Полезный вращающий момент на валу электродвигателя

       

       Сила  тока, потребляемого электродвигателем  со смешанным возбуждением

       I = I_а + I_s,

       где I_s = U_c/R_s - сила тока в параллельной обм6тке возбуждения;

             R_s - сопротивление параллельной обмотки возбуждения.

       Рис. 6. Рабочие характеристики стартерного  электродвигателя с последовательным возбуждением.

       Подводимая  к стартерному электродвигателю мощность

       P₁ = U_cтI.

       КПД стартерного электродвигателя

       Рис. 7. Механические характеристики стартерных электродвигателей: 1 – с последовательным возбуждением; 2 – со смешанным возбуждением.

       

       Механические  характеристики электростартеров обычно представляют в виде зависимости вращающего момента M₂ от частоты вращения якоря n_a (рис. 7).

       При снижении напряжения на выводах аккумуляторной батареи и стартера, в связи  с понижением температуры или  увеличением сопротивления стартерной сети при той же силе тока I_а = ЭДС Е_а, частота вращения n_а и мощность P₂ электродвигателя уменьшаются (рис. 8). При той же частоте вращения n_а уменьшается вращающий момент М₂ (рис.8).

       Влияние электросопротивления источника электроснабжения и стартерной сети на рабочие и механические характеристики стартерных электродвигателей требует однозначного указания условии, при, которых определяется номинальная мощность стартера. Номинальной считают наибольшую полезную мощность Р_н в кратковременном режиме работы при электроснабжении от аккумуляторной батареи максимально допустимой емкости, установленной в технических условиях на стартер, при степени заряженности батареи 100 %, температуре электролита +20°С, при первой по- пытке пуска двигателя, без учета падения напряжения в стартерной сети. Номинальной мощности соответствуют сила тока I_н частота вращения n_н и вращающий момент М_н.

       

       Рис. 8. Характеристики стартерных электродвигателей при различных температурах: а – рабочие; б – механические.

       Пусковая  мощность Р_п определяется как наибольшая полезная мощность в кратковременном режиме работы при электропитании от батареи, заряженной на 75%, при температура -20°С в конце третьей попытки пуска двигателя с учетом падения напряжения в проводке.

       Напряжение  на выводам стартерного электродвигателя при определении номинальной  мощности рассчитывается по формуле:

       

       где а_б - коэффициент, принимаемой равным 0,05 для батарей емкостью

       С20<100 А_ч, а также 0,038 и 0,046 соответственно для батарей 6СТ-55ЭМ и 6СТ-190ТР.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Схемы управления электростартерами

 

       

       Рис. 9. Наиболее распространенные схемы внутренних соединений электростартеров.

       Схемы внутренних соединений электростартеров с последовательным и смешанным  возбуждением с использованием одно- и двухобмоточных тяговых реле приведены  на рис. 9.

       Однообмоточное  тяговое реле подключается к аккумуляторной батарее GB (рис. 9, а) переводом ключа выключателя зажигания 2 с контактами S1 в нефиксированное положение “стартер”. Якорь тягового реле втягивается в электромагнит, с помощью рычажного механизма вводит шестерню привода в зацепление с венцом маховика и в конце хода замыкает силовые контакты реле К1 в цепи электродвигателя М.

       Силовые контакты замыкаются до полного ввода  шестерни в зацепление. Если шестерня упирается в венец маховика, корь реле продолжает перемещаться вследствие сжатия буферной пружины привода и замыкает силовые контакты. Якорь с шестерней начинают вращаться, и шестерня под действием буферной пружины входит в зацепление, когда зуб шестерни устанавливается против впадины зубчатого венца маховика. Использование дополнительного усилия в шлицевом соединении вала и направляющей втулки ведущей обоймы роликовой муфты свободного хода для перемещения шестерни позволяет уменьшить тяговое усилие и ход якоря электромагнита, размеры и массу тягового реле.

       Для отключения стартера необходимо снять усилие с ключа выключателя зажигания. Ключ автоматически займет положение “Зажигание”. При этом якорь отключенного от источника тока тягового реле и приводной механизм под действием пружины возвращаются в исходное положение.

       В стартерах с двухобмоточными  реле (рис. 9, б и в) при замыкании  контактов S1 выключателя зажигания 2 ток от батареи проходит через  втягивающую и удерживающую обмотки. При замыкании контактов реле К1 втягивающая обмотка замыкается накоротко.

       Обмотки тягового реле К1 могут подключаться к источнику тока через контакты вспомогательного реле К2 (рис. 9,в, г и д). Дополнительный контакт 17 в тяговом реле или во вспомогательном реле замыкает накоротко добавочный резистор катушки зажигания. В рассмотренных схемах управление после, пуска двигателя следует немедленно выключить стартер, так как при длительном вращении ведомой обоймы с шестерней привода возможно заклинивание роликовой муфты свободного хода и повреждение якоря. Включение, стартера при работе двигателя может привести к повреждению зубьев шестерни и венца маховика или выходу из строя муфты свободного хода.

       Надежность  системы пуска и срок службы стартера можно повысить за счет автоматизации  отключения стартера после пуска  двигателя и блокировки его включения при работе двигателя. Электронное устройство 2612.3747 (рис. 10) автоматического отключения и блокировки включения стартера содержит блок управления и датчик частоты вращения коленчатого вала. Блок управления настроен на частоту вращения, при которой стартер должен отключаться. Частота эта должна быть больше максимально возможной пусковой частоты вращения коленчатого вала электростартером и меньше минимальной частоты вращения коленвала в режиме прогрева двигателя пoслe пуска.

       При пуске двигателя выключатель приборов и стартера переводится в положение “стартер”, транзистор VT5 открывается (первое устойчивое состояние триггера на транзисторах VT4 и VT5) и подключает к аккумуляторной батарее вспомогательное реле, которое включает стартер. При вращении коленчатого вала двигателя через вход 4 штекерного разъема на электронное устройство подается синусоидальное напряжение от фазы генератора, которое транзистором VT1 преобразуется в прямоугольные импульсы нормированной амплитуды. С помощью резисторов R1, R2, R3 и конденсатора С1 ограничивается входное напряжение и отфильтровываются импульсные помехи во входных цепях.

       

       Рис. 10. Наиболее распространенные схемы  управления электростартерами: 1 – электростартер, 2 – выключатель зажигания, 3 – дополнительное реле, А – к выводу добавочного резистора.

       Прямоугольные импульсы заряжают конденсатор СЗ преобразователя  частота-напряжение. Чем больше частота  входного сигнала (частота вращения коленчатого вала двигателя), тем меньше промежутки времени между импульсами и разряд конденсатора С2. При определенной частоте вращения коленчатого вала напряжение на конденсаторе СЗ превышает опорное напряжение на резисторе R10-R15, транзисторы VT2 и VT3 открываются и триггер переводится во второе устойчивое состояние, когда транзистор VT4 открыт, а транзистор VT5 закрыт. Вспомогательное реле обесточивается и отключает стартер. Диоды VD10, VD13 и конденсаторы С5, С6 обеспечивают надежное закрытие транзисторов VT5 и VT4.

       Терморезистор R11 изменяет частоту вращения вала двигателя, при которой стартер должен отключаться, в соответствии с изменением температуры  окружающего воздуха. Повторное  включение стартера после первой неудачной попытки пуска возможно только после предварительного перевода ключа выключателя зажигания в положение “Выключено”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Список  использованной литературы 
 
 

1. А.И.Вольдек  Электрические машины, – Энергия (Ленинградское отделение), 1978 г., 832 стр.

 

2. А. Трантер  Руководство по электрическому оборудованию автомобилей. ЗАО "Алфамер-Паблишинг", 2001, - 284с.

 
 

3. Волков  А.В. Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту автомобилей  УАЗ-31512, УАЗ-3741. АСТ, 2002 г., 224 стр.

 

4. Кацман  М. М. Расчет и конструирование электрических  машин: Учеб. пособие для техникумов. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 360 с.