3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автомобильный стартер как двигатель

Устройство автомобилей

Стартер автомобиля

Назначение и общее устройство стартера

В подавляющем большинстве современных автомобилей применяется способ пуска двигателя от электродвигателя, который в совокупности с дополнительными устройствами называется стартером. В момент пуска двигателя стартер потребляет энергию от аккумуляторной батареи автомобиля.

Стартер обеспечивает пусковую частоту вращения коленчатого вала, которая для карбюраторных двигателей составляет 40…80 об/мин, а для дизелей – 250 об/мин.

Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока, механизмов привода и управления. На автомобильных стартерах применяют четырехполюсные электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения. Недостатком таких двигателей является высокая частота вращения якоря в режиме холостого хода, что приводит к возрастанию центробежных сил, действующих на якорь, и иногда может произойти его разрушение «вразнос».
Для уменьшения частоты вращения в режиме холостого хода применяют электродвигатели смешанного возбуждения, имеющие еще и параллельную обмотку возбуждения.

Привод коленчатого вала от стартера осуществляется посредством шестерни (бендикса), входящей в зацепление с венцом маховика только во время пуска двигателя. Управление приводом стартеров на современных автомобилях осуществляется электромагнитным реле, подвижный сердечник которого через рычаг передает на шестерню осевое усилие, одновременно замыкая контакты цепи питания электродвигателя стартера.
В конструкции привода некоторых стартеров (например, стартер 57.3708 автомобилей ВАЗ-2110, -2112) предусматривается дополнительная зубчатая передача планетарного типа, повышающая передаваемый коленчатому валу крутящий момент. Такая конструкция позволяет уменьшить общие габариты стартера за счет использования электродвигателя меньших размеров.

Включение электромагнитного реле производится либо непосредственно выключателем зажигания или выключателем приборов и стартера, либо теми же выключателями через дополнительное (вынесенное) реле стартера.

Общее устройство автомобильного стартера с планетарным редуктором приведено на рис. 1.

Требования, предъявляемые к стартеру

Как и к другим механизмам и устройствам автомобилей, к стартеру предъявляются общие требования — минимальные габариты и масса, длительная и надежная работа в режиме штатных нагрузок, а также удобство технического обслуживания и ремонта.

К специфическим требованиям, обусловленным назначением и условиями работы стартера можно отнести следующее:

Стартер должен развивать мощность, достаточную для преодоления моментов сил сопротивления в интервале температур окружающей среды, на который рассчитана эксплуатация машины и ее двигателя. Повышение температуры стартера во время пусковых циклов не должно приводить к изменениям, отрицательно влияющим на его работоспособность. Для различных типов транспортных средств используются стартеры различной мощности. Так, на легковых автомобилях мощность стартера может составлять 1…2.2 кВт; на грузовых – 4…8 кВт; на тракторах – 1,6…4 кВт; на тяжелой дизельной спецтехнике – до 9 кВт и даже более.

Частота вращения якоря электродвигателя стартера должна обеспечивать пусковую частоту коленчатого вала и уверенный пуск двигателя в интервале эксплуатационных температур.

Якорь стартера должен иметь надежный привод к коленчатому валу при пуске двигателя и автоматически отключаться от него после осуществления пуска. Конструкция стартера и зубчатая передача должны обеспечивать надежный ввод шестерни в зацепление и передачу коленчатому валу двигателя вращающего момента.
Шестерня привода стартера не должна самопроизвольно входить в зацепление с венцом маховика. Муфта свободного хода привода должна защищать якорь от механических повреждений после пуска двигателя.

Тяговое реле стартера должно обеспечивать ввод шестерни в зацепление и включение стартера при снижении напряжения на клеммах аккумуляторной батареи до 75% номинального (для 12-вольтовой батареи стартер должен быть работоспособен при напряжении 9 В, для 24-вольтовой — при 18 В) при температуре окружающей среды 20±5 °С.
Контакты тягового реле должны оставаться замкнутыми при снижении напряжения на выводах стартера до 5,4 и 10,8 В при номинальных напряжениях соответственно 12 и 24 В.

Контактные узлы электродвигателя стартера должны выдерживать существенное повышение температуры в момент пуска.

Поскольку стартер обычно располагается вблизи маховика и крепится сбоку на картере двигателя, возможно попадание загрязнений, воды и смазочного материала в корпус стартера, что крайне неблагоприятно отразится на его работе и может привести к отказу. Поэтому стартеры обычно выполняют в защищенном исполнении, а для транспортных средств, рассчитанных на эксплуатацию в сложных дорожных условиях — в герметичном исполнении.

Работа стартера

Включение стартера производится поворотом ключа в выключателе зажигания 1 (рис. 2) по часовой стрелке в положение, при котором замыкаются контакты «50» и «30». При этом по обмотке 1 вспомогательного реле 4 включения начинает протекать ток.
Сердечник 3 реле намагничивается и притягивает якорь 5, замыкая контакты 6 и 7, через которые ток идет к обмоткам 10 (удерживающая) и 11 (втягивающая) втягивающего реле 12. При прохождении тока по обмоткам 10 и 11 сердечник 9 намагничивается и втягивает якорь 13.
Соединенный с якорем рычаг 14 поворачивается на оси 15 и вильчатым концом перемещает муфту свободного хода по шлицам вала якоря, вводя размещенную на муфте шестерню в зацепление с зубчатым венцом маховика.

В конце хода якорь с помощью контактного диска 8 замыкает через контакты 19 цепь рабочего тока обмоток стартера. При этом втягивающая обмотка 11 реле закорачивается и сердечник 13 будет удерживаться в рабочем положении только обмоткой 10, а якорь стартера начнет вращаться, обеспечивая пуск двигателя.
Отключение одной из обмоток втягивающего реле позволяет снизить потребляемую этим реле энергию от аккумуляторной батареи, и обеспечить эффективное вращение якоря электродвигателя стартера даже при не полностью заряженной аккумуляторной батарее.

При выключении стартера поворотом ключа в выключателе 21 зажигания против часовой стрелки размыкаются контакты «50» и «30», после чего под действием пружины 2 контакты 6 и 7 размыкаются, и ток перестает поступать на обмотки втягивающего реле. Под действием возвратной пружины якорь втягивающего реле вернется в исходное положение и рычагом 14 выведет муфту 16 с шестерней привода из зацепления с зубчатым венцом маховика.

На легковых автомобилях устанавливают унифицированные стартеры. Так, например, на автомобилях АЗЛК-2141 и ВАЗ-2105 применяют стартеры 35.3708 или СТ221. На автомобилях АЗЛК-21412 и ИЖ-21251 устанавливают унифицированный стартер 421.3708.

В корпусе стартера укреплены винтами четыре стальных полюса, на которые надеты обмотки возбуждения. Три катушки сериесные, соединены последовательно с обмоткой якоря, а четвертая (шунтовая) включена параллельно обмотке якоря.
В остальных стартерах применяют по две сериесные и по две шунтовые катушки. Эти стартеры, как правило, имеют четырехполюсный четырехщеточный электродвигатель постоянного тока со смешанным соединением обмоток возбуждения.

Поскольку через сериесные обмотки при пуске двигателя протекает ток большой силы (до 5000 А), они, как и обмотки якоря, выполнены из медной ленты с большой площадью поперечного сечения. Одна катушка (шунтовая) включается параллельно обмотке якоря. Ее тонкая обмотка рассчитана на ток сравнительно небольшой силы.
Применение смешанного соединения обмоток возбуждения стартера позволяет получить бόльший крутящий момент на валу якоря в начале вращения коленчатого вала и более низкую частоту вращения самого якоря на холостом ходу. Это улучшает условия работы муфты свободного хода привода, уменьшает износ втулок вала якоря и предотвращает его «разнос».

Крепление стартера на двигателе

Обычно стартер располагают сбоку картера двигателя, при этом крышка со стороны привода обращена в сторону маховика и входит в специальное отверстие, выполненное на картере сцепления.
Крепление стартера к картеру сцепления осуществляется консольно болтами или шпильками посредством фланца, выполненного на головке со стороны привода. В зависимости от массы стартера крепление может осуществляться двумя или тремя резьбовыми элементами.

Тяжелые стартеры мощностью более 4,4 кВт с диаметром корпуса 130…180 мм устанавливают в углублениях специальных приливов, выполняемых на картере двигателя. К посадочной поверхности прилива двигателя корпус стартера прижимается хомутами из стальных лент или литыми скобами.

Шестерня механизма привода может быть установлена между опорами под крышкой, или консольно за ее пределами. В этом случае в картере сцепления выполняется специальное гнездо с медно-графитовой втулкой, служащей опорой для свободного конца вала якоря стартера.

Устройство и работа стартера автомобиля ВАЗ-2109

Стартер 29.3708 автомобиля ВАЗ-2109, устройство которого показано на рис. 3, работает следующим образом.
При пуске двигателя вращение якоря через винтовые шлицы вала 1 и ступицу 35 передается наружному кольцу 34 роликовой обгонной муфты 5.
Три ролика 4 муфты пружинами через плунжеры 38 смещаются в узкую сторону пазов наружного кольца 34 и всегда заклинены, а внутреннее кольцо 37 вращается как одно целое с наружным. При работающем стартере эффект заклинивания усиливается.

Читать еще:  Хороший двигатель mitsubishi galant

Ступица 35 муфты и шестерня 2, перемещаясь рычагом 8 по винтовым шлицам, входят в зацепление с зубчатым венцом маховика, и от вала 1 якоря через шестерню и маховик будет передаваться крутящий момент на коленчатый вал двигателя.

После пуска двигателя, когда электрическая цепь управления отключается, все подвижные части реле и механизмы привода стартера займут исходное положение под действием пружины втягивающего реле и буферной пружины 33.

Если двигатель начнет работать, а стартер не будет выключен, зубчатый венец маховика заставит шестерню вращаться с более высокой частотой, чем вращается наружная муфта 34 со ступицей 35. При этом ролики 4 с помощью пружин сдвинутся по наклонной поверхности пазов в широкую часть и позволят наружному кольцу вращаться свободно, не передавая усилие на вал якоря, что предупреждает поломку стартера.

Если при перемещении привода зуб шестерни стартера совпадает с зубом венца маховика, буферная пружина 33 привода сожмется больше, позволяя рычагу 8 перемещаться дальше и замкнуть электрическую цепь стартера. Когда якорь повернется на некоторый угол, шестерня под действием буферной пружины сразу же войдет в зацепление с венцом маховика.

Учитывая, что при пуске (особенно холодного двигателя) стартер потребляет ток большой силы, продолжительность его включения не должна превышать 5…10 с, а промежуток между включениями должен быть не менее 20…30 с.

Устройство отдельных элементов конструкции стартера рассмотрим на примере стартера 29.9708, применяемого на автомобилях ВАЗ-2109.

Щетки стартера

В электродвигателе стартера используются четыре медно-графитовые щетки 19, установленные в щеткодержателях, прикрепленных к крышке 24. К двум щеткодержателям положительных щеток, изолированным от крышки пластмассовыми пластинами, присоединяются выводы сериесных катушек.
Другие два щеткодержателя, к одному из которых присоединен вывод шунтовой катушки, приклепаны к крышке 24, т. е. соединены с «массой», и в них вставляются отрицательные щетки. Все щетки прижимаются к коллектору специальными спиральными пружинами.
Форма щеток может быть разнообразной (рис. 4), в соответствии с конструктивными особенностями щеточного и коллекторного узла стартера.

Якорь стартера

Якорь состоит из вала 1 и напрессованных на него сердечника 25 с обмоткой 25 и коллектора 18. Обмотка уложена в пазы сердечника, набранного из тонких пластин электротехнической стали. Концы обмотки выведены на изолированные друг от друга пластины коллектора.
Коллекторы могут выполняться торцовыми (ВАЗ-2109, ЗАЗ-1102, АЗЛК-2141, ВАЗ-2105 и др.), или цилиндрическими (преимущественно, стартеры грузовых автомобилей).
Торцовой коллектор выполняется в виде пластмассового диска с залитыми в него медными пластинами; такая конструкция позволяет уменьшить длину стартера.
Цилиндрические коллекторы выполняются на пластмассовом трубчатом основании. Такая конструкция обеспечивает равномерный износ щеток по длине рабочей поверхности, а также бόльшую поверхность контакта щеток и коллектора.

Вал якоря вращается в двух пористых металлокерамических втулках 21, пропитанных маслом и запрессованных в крышки стартера. Втулки могут быть и медно-графитовыми. В некоторых стартерах (например, ВАЗ-2109) вал якоря стартера имеет только одну опорную втулку в крышке стартера, а вторая опора предусмотрена в картере сцепления.
В стартерах грузовых автомобилей обычно используется три опорных втулки для поддержания якоря – в крышках и промежуточной опоре.

Втягивающее реле

Втягивающее реле 10 устанавливается сверху на корпусе стартера и состоит из корпуса со втягивающей 11 и удерживающей 12 обмотками, крышки 15 с контактными болтами 17 и якоря 9 со штоком 13, сердечником 14 и контактными пластинами.

Крышки стартера

Передняя крышка стартера (иногда ее называют головкой стартера) имеет фланец, которым стартер крепится к картеру сцепления. В этой крышке на валу якоря смонтирован привод стартера. Если крышка является опорой якоря, в ней запрессовывается опорная втулка. Опорная втулка передней крышки изнашивается быстрее, чем втулка задней крышки, поскольку она испытывает бόльшую нагрузку во время работы стартера.

Задняя крышка служит опорой для одного из концов якоря, а также для крепления щеточного узла. Для предотвращения попадания грязи и влаги в стартер задняя крышка закрывается металлическим чехлом с уплотнительной прокладкой.

Принцип работы стартера проще понять, просмотрев видеоролик, представленный ниже.

Автомобильные стартеры

Автомобильный стартер нужен для запуска двигателя.
Дело в том, что сам двигатель внутреннего сгорания не может самостоятельно раскрутиться, ему нужно предварительно сжать топливовоздушную смесь и поджечь её. Сжимается топливовоздушная смесь при вращении коленвала двигателя. Чтобы раскрутить коленвал как раз и нужен стартер.

Хотя тут надо сделать ремарку: для карбюраторных двигателей еще был вариант, так называемый «кривой» стартер. Это изогнутая рукоятка при помощи которой можно было завести двигатель, если исправна система зажигания и водитель достаточно сильный 🙂

По своей сути стартер — это простейший электромотор, с дополнительными функциями.

Конструкции автомобильных стартеров разных моделей очень похожи друг на друга.

Различают следующие основные части электрического стартера:
Электродвигатель. Сюда входят: ротор (или как его еще называют якорь), внешние магниты, щеточный узел . Все это размещено в металлическом корпусе.

Корпус имеет форму стакана. На внутреннюю стенку корпуса, винтами, крепятся обмотки возбуждения (как правило четыре) совместно с сердечниками (полюсами). Однако в последнее время электромагниты заменяются постоянными магнитами, которые приклеиваются к стенкам корпуса.

Якорь стартера представляет собой ось из легированной стали, на которую запрессован сердечник якоря и коллекторные пластины. Сердечник имеет пазы для укладки обмоток якоря. Концы обмоток надежно крепятся к коллекторным пластинам. Коллекторные пластины расположены по кругу и жестко установлены на диэлектрической основе. Диаметр сердечника напрямую связан с внутренним диаметром корпуса (совместно с обмотками). Якорь крепится в передней крышке стартера и в задней крышке при помощи втулок, изготовленных из бронзы, латуни, реже из меди. Втулки одновременно являются и подшипниками.

Щеткодержатель вместе со щетками расположен около коллекторных пластин, через него подается рабочее напряжение на медно-графитные щетки, а затем на коллекторные пластины якоря. Щеткодержатель выполнен в виде диэлектрической обоймы с металлическими вставками, внутри которых находятся щетки. Контакты щеток (мягкий многожильный провод) при помощи точечной сварки привариваются к полюсным пластинам. Полюсными пластинами обычно являются хвосты обмоток возбуждения.

Втягивающее реле или тяговое реле устанавливается на корпус стартера. В корпусе тягового реле, в задней части находятся силовые контакты – пятаки, и подвижный контакт-перемычка, выполненные из мягких металлов. Пятаки представляют собой обыкновенные болты, запрессованные в эбонитовую крышку тягового реле. При помощи гаек к ним крепятся силовые провода от аккумулятора и от плюсовых щеток стартера. Сердечник тягового реле соединяется, через подвижное коромысло с обгонной муфтой, который так же называют бендиксом.

Обгонная муфта (бендикс) крепится подвижно на вал якоря и представляет собой роликовый механизм, который связан с шестерней зацепления с венцом маховика. Конструкция собрана так, что при подаче крутящего момента на бендикс в одну сторону, ролики, находящиеся в сепараторе выходят из пазов сепаратора и жестко фиксируют шестерню к наружной обойме. При вращении в противоположную сторону ролики западают в сепаратор, и шестерня вращается независимо от наружной обоймы.


Стартер 42.3708: 1 – заглушка; 2 – крышка со стороны привода; 3 – ось рычага; 4 – вал ротора; 5 – шестерня привода; 6 – привод стартера; 7 – ротор; 8 – промежуточная опора; 9 – рычаг привода; 10 – корпус; 11 – обмотка статора; 12 – полюс; 13 – заклепка; 14 – якорь тягового реле; 15 – опорная шайба пружины; 16 – пружина якоря реле; 17 – корпус тягового реле; 18 – удерживающая обмотка; 19 – втягивающая обмотка; 20 – пружина; 21 – контактный диск; 22 – крышка тягового реле; 23 – пружина; 24 – контактный болт; 25 – вывод; 26 – изоляционная втулка; 27 – пружина щетки; 28 – крышка со стороны коллектора; 29 – уплотнительное кольцо; 30 – стяжной болт; 31 – защитный кожух; 32 – щетка; 33 – держатель щетки; 34 – упорное кольцо; 35 – стопорное кольцо; 36 – упорная шайба; 37 – обмотка ротора; 38 – плунжер якоря реле; 39 – изоляционная втулка; 40, 41 – защитные колпаки; 42 – коллектор; 43 – втулка вала ротора; 44 – буферная пружина

Принцип работы пусковой системы и стартера

Этапы работы стартера следующие: подача напряжения на тяговое реле, стыковка с зубчатым венцом маховика, запуск электродвигателя стартера, отключение электродвигателя, расстыковка стартера.

Читать еще:  Что такое fsi двигатель шкода


Схема включения стаpтеpа: 1 – выключатель «массы»; 2 – аккумулятоpная батаpея; 3 – дополнительное pеле стаpтеpа; 4 – выключатель (замок) зажигания; 5 – вольтметр; 6 – контактный диск; 7 – втягивающая обмотка; 8 – удеpживающая обмотка; 9 – тяговое pеле стаpтеpа; 10 – стаpтеp

Более подробно это выглядит так: При включении замка зажигания и повороте ключа в положение запуск, замыкаются контакты дополнительного реле стартера и напряжение от АКБ подается на обмотку втягивающего реде. Напрямую, через замок зажигания, коммутировать ток на втягивающем реле нельзя, поскольку его сила достаточно большая.

Втягивающее реле начинает работать и приводит шестерню привода стартера в зацепление с маховиком двигателя. В своем крайнем положении сердечника реле через подвижный контакт замыкает силовые пятаки тем самым пуская ток от АКБ на плюсовой провод стартера.

Плюс стартера соединен с плюсовой полюсной пластиной и плюсовыми щётками. Минус по умолчанию подключен постоянно. После подачи тока вокруг обмоток якоря и обмоток возбуждения возникают магнитные потоки, которые направлены в одну сторону. Одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга, так возникает круговое движение якоря.

Якорь начинает вращаться и приводит в действие маховик. Если двигатель автомобиля завелся, а ключ зажигания еще не отпущен, наступает момент, когда обороты двигателя превышают обороты стартера, в этом случае срабатывает обгонный механизм бендикса, что предотвращает поломку стартера.

Наглядно все этапы работы стартера можно посмотреть на 3D анимации:

По своей конструкции стартер может быть:с редуктором и без редуктора.
Внутри редукторного стартера установлен, как правило, планетарный редуктор. Он в несколько раз усиливает крутящий момент.

Стартер с редуктором обладает следующими преимуществами:
— он более эффективен, обладает высоким КПД;
— потребляет гораздо меньший ток при холодном пуске двигателя;
— редукторный стартер имеет более компактные габаритные размеры;
— сохраняет высокую эффективность и превосходные эксплуатационные характеристики при падении силы пускового тока аккумулятора.

Принцип действия безредукторных стартеров заключается в непосредственном контакте с вращающейся шестерней.
Среди преимуществ такого устройства можно отметить:
— простоту устройства и более высокую ремонтопригодность;
— более быстрый запуск мотора, за счет моментального соединение с венцом маховика после подачи тока;
— стойкость в к высоким нагрузкам.

В настоящее время предпочтение отдается редукторным стартерам.


Редукторный стартер: 1 — коллектор; 2 — задняя крышка; 3 — корпус статора; 4 — тяговое реле; якорь реле; 6 — крышка со стороны привода; 7 — рычаг; 8 — кронштейн рычага; 9 — уплотнительная прокладка; 10 — планетарная шестерня; 11 — шестерня привода; 12 — вкладыш крышки; 13 — ограничительное кольцо; 14 — вал привода; 15 — обгонная муфта; 16 — поводковое кольцо; 17 — опора вала приво-да. вкладышем;18 — шестерня с внутренним зацеплением; 19 — водило; 20 — центральная шестерня; 21 — опора вала якоря; 22 — постоянный магнит; 23 — якорь; 24 — щеткодержатель; 25 — щетка;

Принцип работы стартера, а так же устройство бендикса хорошо показаны в обучающем фильме:

Автомобильный стартер: устройство и принцип работы

Автомобильный стартер запускает двигатель при повороте ключа. Этот процесс проходит в 3 этапа:

  • передача тока от АКБ на замок зажигания и тяговое реле;
  • вхождение приводной шестерни муфты в зацепление с маховиком;
  • замыкание цепи, подача напряжения на электродвигатель авто.

После запуска мотора обгонная муфта разрывает соединение вала электродвигателя и приводной шестерни. Принцип работы стартера можно описать и в более простой форме — эта деталь активирует электрооборудование и систему питания машины, после чего отключается.

Конструкция

Схема устройства стартера обязательно включает в себя следующие детали:

  • электронный двигатель — передает вращающий момент с собственного вала на вал силовой установки;
  • обгонная муфта — сцепляет вал двигателя с зубцами рабочей шестерни;
  • тяговое реле — обеспечивает перемещение обгонной муфты и замыкание контактов двигателя при зацеплении зубьев маховика с зубьями рабочей шестерни.

Общее количество деталей варьируется от 4 до нескольких десятков.

Устройство и принцип работы автомобильного стартера

Условно, стартеры разделяют на два типа:

  • старого образца — оснащен обмотками, на которые передается напряжение. Вращение на его бенедикс передается напрямую. Эти модели отличаются крупным размером и сравнительно низкой ценой. Ими оснащены старые модели УАЗ, Газелей, Камазов, МТЗ и других машин;
  • нового образца — оснащен магнитами вместо обмоток. Имеет небольшой размер и высокую скорость якоря. Это более надежная и дорогая конструкция.

По факту же каждый стартер уникален. К примеру — нет ни одного аппарата, дублирующего устройство редукторного стартера ВАЗ.

Распространенные поломки

Стартеры часто не запускаются при повороте ключа. Эта проблема возникает из-за обрыва или повреждения проводов, соединяющих кузов и двигатель. Также отсутствие реакции на поворот ключа может быть связано с неисправностью реле или износом щеток. Важно: снятие и установка новых щеток допускаются лишь при полном отключении стартера.

Другой распространенной поломкой является треск при запуске двигателя. Он возникает из-за перегорания контакта проводов или перегорания удерживающей обмотки. Длительное кручение стартера при заводке может быть связано с обрывом ГРМ-ремня.

Наконец, устройство и принцип работы автомобильного стартера могут быть нарушены из-за поломки обгонной муфты. При возникновении этой неисправности наблюдаются следующие проблемы:

  • жужжание без прокрутки двигателя;
  • прокрутка стартера без зацепления маховика;
  • щелкающий звук при запуске стартера.

Профилактика поломок

Для предотвращения поломки стартера нужно придерживаться следующих рекомендаций:

  • не задерживайте ключ замка в активном положении дольше 3-4 секунд;
  • если машина не завелась с первого раза — нужно подождать несколько минут и уже затем повторить попытку;
  • отпускайте ключ сразу же после запуска двигателя;
  • не осуществляйте сборку и разборку стартера при отсутствии опыта в этом деле.

Где можно заказать услуги по ремонту стартера?

В компании MODNIKOV Ltd. Мы проводим диагностику, восстановление и замену деталей стартеров в Беларуси. Позвоните нам, чтобы заказать услуги, узнать об устройстве ручных и автоматических стартеров, разобраться в системе приводов и других технических нюансах.

Как работает стартер

Стартер – это электродвигатель постоянного тока напряжением 12 или 24 Вольт, с частотой вращения ≈ 5000 обмин.

В системе запуска автомобильного двигателя стартер – основной механизм. Электропитание данного пускового устройства производится от аккумулятора.

Схема стартера

Виды стартеров: редукторный и безредукторный.

Устройство состоит из следующих основных элементов:

  1. Корпус с обмоткой
  2. Якорь
  3. Втягивающее реле
  4. Обгонная муфта (бендикс)
  5. Щеткодержатели

В корпус стартера устанавливают 4 стальных сердечника (каждый со статорной обмоткой) и прикрепляют их винтами к внутренней стенке. Между собой обмотки соединяются в цепь. Ток на них подается с центрального входа. Выходы обмоток выводятся на две медно-графитовые щетки с положительным зарядом. Данный узел в комплексе являет собой электромагнит, причем в современных стартерах он заменен обычными магнитами. К коллектору подводятся две положительные щетки от обмотки возбуждения и две отрицательные, соединяемые с массой стартера.

В задней крышке корпуса стартера устанавливают щеткодержатели с пружинками, поджимающими щетки к коллектору. В центр крышки помещают втулку, удерживающую конец якоря.

Якорь представляет собой вал, на который нанизывают сердечник, собранный из листов легированной стали. В пазы сердечника укладываются рамки, концы которых соединяются с медным коллектором.

Принцип работы автомобильного стартера

От клеммы «+» аккумуляторной батареи на входной контакт стартера идет силовой провод. Ток проходит по статорной обмотке и попадает на плюсовую щетку. С коллектора ток попадает на рамки якоря, а затем – на отрицательную щетку, которая соединяется с массой, т. е. с аккумуляторной клеммой «-».

В результате взаимодействия магнитного поля от обмотки возбуждения и рамок с током начинает вращение якорь.

На современных стартерах, исключающих обмотку, ток от АКБ поступает сразу на положительные щетки якоря. Пройдя по рамкам якоря, ток подходит к отрицательным щеткам, а от них – к минусу АКБ.

На якоре имеется шлицевое соединение, на которое надеваются направляющая и бендикс с шестерней. В процессе работы они свободно перемещаются по валу якоря с помощью специальной вилки, совершающей маятниковые движения относительно оси крепления деталей. При вращении вала благодаря шлицевому соединению на шестерню передается крутящий момент.

Читать еще:  Вкладыш в двигателе должен быть каким

Рассмотрим работу составляющих втягивающего реле.

С помощью «пальчика» с вилкой соединяется сердечник, перемещаемый благодаря наличию катушки, к которой от АКБ через замок зажигания подходит ток управления. При включении стартера ток поступает в катушку, она намагничивается и сердечник втягивается внутрь.

Соединение аккумуляторной батареи со стартером непостоянное и происходит только в момент поворота ключа зажигания на устройство благодаря наличию медного «пятака», который соединяется со штоком. При включении стартера сердечник, перемещаясь, будет толкать шток, замыкая пятак на два контакта. При выключении стартера все возвращается в исходное положение.

Силовой провод, идущий от плюсовой клеммы аккумулятора к стартеру, переносит пусковой ток ≈ 400 А, поэтому имеет наибольшую толщину среди всей проводки.

Итак, когда сработало втягивающее реле, шестерня входит в зацепление с зубчатым венцом маховика, последний начинает вращение, приводит в действие коленчатый вал, поршни и таким образом заводится двигатель, что сигнализирует о том, что ключ зажигания следует отпустить и завершить работу стартера. Если этого не сделать, обороты двигателя превысят обороты стартера и сработает обгонный механизм бендикса.

О том, как устранить неисправности в работе стартера, читайте в следующих статьях.

Почему автомобильные стартеры потребляют так много тока?

Я понимаю, что мощность большинства стартерных двигателей рассчитана на мощность от 0,5 до 1,5 кВт. Разве это не означает, что они должны потреблять 40-120 ампер? (500 Вт / 12 вольт и т. Д.)? Тем не менее, когда они начинают, они рисуют сотни усилителей в течение доли секунды, что они бегут. Почему это происходит? В этот период двигатели «разогнаны»?

Требуется МНОГО силы, чтобы заставить вращающийся узел — кривошип, поршни (или роторы) и т. Д. — двигаться. Для справки попробуйте перевернуть двигатель с помощью перемычки на рукоятке. Это не супер-легко (хотя кое-что из-за сжатия).

Все детали во вращающемся узле — коленчатый вал, шатуны, поршни, клапаны, распределительные валы, цепь привода ГРМ — составляют очень, очень тяжелый кусок металла, который должен быть перемещен довольно маленьким электродвигателем (стартером) для запуска автомобиля. , Мало того, они должны двигаться довольно быстро, чтобы цикл сгорания вступил во владение. Это требует много сил.

Вы можете работать в обратном направлении от своих чисел, используя закон Ома (V = I * R) и определение мощности (P = I ^ 2 * R). Важным фактором здесь является сопротивление, которое в этом контексте огромно.

Итак, короткий ответ: металлические детали тяжелые, и для их перемещения требуется много энергии. Это одна из причин, по которой такие вещи, как легкие сплавы и композиты, так важны в высокоэффективных конструкциях: уменьшая вес движущихся частей, мы уменьшаем энергию, необходимую для их перемещения. Все эти излишки идут на выход, делая ваш автомобиль / мотоцикл / реактивный двигатель / космический корабль быстрее.

Обновить

Смотрите комментарии для лучшей информации.

Все электродвигатели потребляют больше тока при запуске по сравнению с устойчивым состоянием. Посмотрите на этикетку на вашем холодильнике, например (или посмотрите на нее ): максимальный ток на этикетке в 2-3 раза выше, чем значение, которое вы получите от отношения мощности к напряжению.

Причина этого кроется в свойствах электродвигателей. Приблизительно такие двигатели имеют крутящий момент, пропорциональный току, и скорость, пропорциональную напряжению. При запуске двигателя, вам нужно гораздо больше крутящего момента , чтобы получить это работает , чем вы должны были бы в стационарном состоянии , чтобы держать это работает. Следовательно, вам нужно больше тока.

Кстати, у многих автомобилей есть даже более мощные стартеры (например, у Landcruiser 2,5 кВт). Это более 200 А в устойчивом состоянии. Умножьте это на 2 или 3, чтобы получить ток запуска, и вы получите около 500 А, которые должна обеспечивать батарея.

Характерной особенностью электродвигателей является то, что они производят наибольший крутящий момент в неподвижном состоянии, в сочетании с этим очень высокий начальный ток от 400 до 600 А для автомобилей и коммерческих стартерных двигателей может превышать 1000 А.

Как только они начинают вращаться, текущая потребность снижается — помните, что отношение шестерня / маховик составляет 10 к 1 или более, поэтому, когда двигатель вращается со скоростью 500 об / мин, стартер делает 5000 .

Рассмотрим следующую модель электродвигателя постоянного тока

  • Va = 12 вольт в машине
  • Ra = сопротивление Ом, кабелей, аккумулятора и т. Д.
  • La = индуктивность (в первом приближении она равна нулю)
  • Ia = ток через двигатель
  • Vc = напряжение, электромагнитно индуцированное в двигатель (пропорционально скорости вращения wa)

Номинальная мощность двигателя обычно определяется как доступная выходная мощность (≈Vc * ia) при некоторой комбинации скорости и крутящего момента. При нормальной непрерывной работе входная мощность (= Va * ia) будет немного выше выходной мощности.

Но запуск не является «нормальной непрерывной работой».

В первом приближении мы можем рассматривать индуктивность как ноль. Ток, потребляемый двигателем постоянного тока, зависит от трех факторов: напряжения питания Va, сопротивления обмоток Ra и «обратной ЭДС» Vc, которое, в свою очередь, зависит от скорости вращения двигателей. Мощность, подаваемая в заднюю ЭДС (= Vc * ia), в основном подается на нагрузку, тогда как мощность, подводимая к сопротивлению обмотки (= ia ia Ra), теряется как тепло в обмотках.

Из-за интерстиции как в двигателе, так и в нагрузке начальная скорость вращения равна нулю, следовательно, первоначально ток в двигателе ограничен только сопротивлением обмотки, двигатель потребляет намного больше тока, чем обычно, и вся мощность, поступающая в двигатель, теряется впустую. как тепло.

Постепенно, когда нагрузка и двигатель достигают скорости Vc, увеличивается, таким образом, V_Ra уменьшается, поэтому Ia (= (Va-Vc) / Ra) также уменьшается, и двигатель переходит в нормальный непрерывный режим работы. Если инженеры выполнили свою работу правильно, то двигатель должен достичь безопасной рабочей скорости, прежде чем он перегреется.

В случае автомобиля, надеюсь, двигатель запускается и стартер отключается.

Типичный стартер — это асинхронный двигатель, который при пуске может создавать высокий крутящий момент. Он имеет катушку статора и катушку ротора. Катушка статора состоит из множества витков медного провода, которые прикреплены к внутренней части корпуса двигателя. Катушка ротора состоит из множества витков медного провода, которые прикреплены к валу ротора. Когда стартер включен, автомобильная аккумуляторная батарея 12 В (V) посылает ток на стартер. В этот момент сопротивление (R) двигателя является только сопротивлением медного провода, из которого состоят катушки статора и ротора, и поэтому является низким (менее 0,05 Ом). Исходный пусковой ток (I) для этого является высоким (более 240 ампер; из закона омов I = V / R = 12 / 0,05). это пиковый пусковой ток, который будет длиться лишь доли секунды. Когда ротор стартера начинает вращаться, электрические поля катушек статора и ротора будут взаимодействовать с образованием «обратной ЭДС», которая является внутренним напряжением, которое противодействует входному напряжению от батареи. Движению стартера будет мешать механическая сила, необходимая для вращения двигателя до его запуска. Стартерные двигатели соответствуют двигателям, которые они должны повернуть, так что они должны были включить двигатель только на несколько секунд. Ток, требуемый от стартера в течение этих нескольких секунд, упадет примерно до половины пикового тока, упомянутого выше. Стартерные двигатели соответствуют двигателям, которые они должны повернуть, так что они должны были включить двигатель только на несколько секунд. Ток, требуемый от стартера в течение этих нескольких секунд, упадет примерно до половины пикового тока, упомянутого выше. Стартерные двигатели соответствуют двигателям, которые они должны повернуть, так что они должны были включить двигатель только на несколько секунд. Ток, требуемый от стартера в течение этих нескольких секунд, упадет примерно до половины пикового тока, упомянутого выше.

Во время запуска двигатель стартера потребляет столько энергии, что напряжение несколько падает (вызвано внутренним сопротивлением батареи). Таким образом, номинальная мощность P = UI стартера соответствует току I, который выше, чем тот, который вы вычисляете при U = 12 В (например, если напряжение снижается до 6 В, ток в два раза выше, чтобы иметь то же самое мощность). Также обратите внимание, что мощность, соответствующая потере напряжения и тому же току, выделяет тепло в батарее .

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector