4. Стартер

Назначение:пусковой электродвигатель пост. тока с втягивающим реле и малой шестернёй с муфтой свободного хода.

Стартеры различаются по способу возбуждения электродвигателя (возбуждение параллельное, последовательное, смешанное и от постоянных магнитов), конструкции коллектора (цилиндрические или торцовые), типу механизма привода (чаще – с электромагнитным тяговым реле), по способу крепления на двигателе, направлению вращения(?) и степени защиты от проникновения посторонних тел и воды.

Конструкция

Якорь – барабан из электротехнической стали с просунутыми обмотками, которые подключены к ламелям коллектора. Каждая обмотка имеет один или два витка. Якорь вращается на двух или трёх подшипниках. Щётки прижимаются к коллектору значительным усилием. Число щёток не две, а четыре – две минусовых, две плюсовых.

Тяговое реле. Электромагнит с одной или двумя обмотками. Если обмоток две, то одна – втягивающая, другая - удерживающая. В конце хода замыкаются силовые контакты: цепь 30 подаёт питание на две плюсовые щётки (через последовательную обмотку возбуждения). Силовые контакты тягового реле одновременно закорачивают втягивающую обмотку (см. схему). Специальный рычаг воздействует на механизм привода.

Механизм привода обеспечивает перемещение ведущей шестерни вдоль оси вала для зацепления и ведомой шестернёй на маховике ДВС. При перемещении шестерни вдоль оси она дополнительно поворачивается с тем, чтобы исключить непопадание в зацепление. Муфта свободного хода (бендикс, в честь BendixVincent1882-1945. Привод Бендикса запатентован в 1910 году) при превышении частоты вращения у ДВС частоты ведущей шестерни перестаёт передавать крутящий момент со стартера. Есть более продвинутые конструкции на мощных стартерах, которые дополнительно выталкивают шестерню из зацепления (почему же она обратно не попадает?).

Передаточное число между ведущей и ведомой шестернями не может превышать 16 ("по условиям прочности ведущей шестерни"). С другой стороны, увеличение передаточного числа свыше названной величины позволяет улучшить почти все параметры электродвигателя. Есть стартеры с внутренним редуктором, увеличивающие частоту вращения в 3-4 раза (до 15-20 тыс. мин^-1на ХХ).

Общие требованияна стартеры таковы. Режим работы – кратковременный. Длительность прокрутки не более 10с при 20С. При отрицательных Т допускается включение до 15(20)с для бензиновых (дизельных) ДВС. Тяговое реле должно обеспечивать ввод шестерни в зацепление при напряжении до 8В. А напряжение на стартере, при котором контакты реле размыкаются должно быть не ниже 4В.

Формулы

Напряжение на якоре есть сумма противоЭДС якоря и падения напряжения на сопротивлении якоря

ПротивоЭДС якоря пропорциональна скорости вращения и магнитному потоку

Вращающий момент пропорционален магнитному потоку и току якоря

Параллельное или последовательное возбуждение определяют характер характеристики частоты вращения от вращающего момента.

При параллельном возбуждении получается "жесткая" характеристика, т.е. частота вращения медленно снижается с повышением нагрузки. В первом приближении можно считать постоянными напряжение на якоре и магнитный поток, тогда снижение частоты вращения будет обусловлено лишь падением напряжения на сопротивлении якоря.

При последовательном возбуждении получается "мягкая" характеристика, т.е. частота вращения при малых нагрузках и холостом ходу значительно возрастают. "Мягкая" характеристика более применима для стартерного применения электродвигателя. ДВС нужна помощь от стартера и при 100, и 200, и при 300мин^-1. Чтобы ограничить частоту ХХ наряду с последовательной обмоткой возбуждения применяют параллельную обмотку возбуждения.

Схемы включения

В старых конструкциях втягивающее реле имело дополнительный контакт для закорачивания вариатора (доп. резистора) в системе зажигания. Ныне этот раритет, разумеется, отсутствует. Для повышения надёжности и лучшей ремонтопригодности ток на втягивающую обмотку подаётся не с замка зажигания, а через специальное реле (его легче заменить, чем иметь проблему в замке). Некоторые системы снабжены специальными реле, управляемыми иммобилайзером или блоком управления двигателем. С помощью такого реле можно препятствовать запуску двигателя и(или) отключать цепь "50" после набора двигателем заданной частоты при пуске. Часто блокировку цепи включения стартера выполняют механически в замке зажигания (что не всем может понравиться).

Параметры

Электрические и механические параметры в значительной степени привязаны к "предполагаемому" аккумулятору.

Нормируются как минимум три режима – холостой ход, номинальный и полное торможение.

На ХХ стартер развивает максимальную частоту (порядка 5000 мин^-1), ток составляет обычно 50-80А и напряжение 12В. Повышенный ток и пониженная частота обычно свидетельствуют о механических проблемах, которые противодействуют свободному вращению якоря.

Номинальный – режим максимальной мощности. Мощность на валу (1.2-1.5кВт), частота вращения (1200-2000 мин^-1), ток (200-300А). Напряжение не нормируется, но составляет порядка 8В. При снижении эффективности аккумулятора (недозаряд или пониженная Т) получить номинальную мощность не удастся, т.е. она будет меньше (это допускается). Напротив, получение от стартера мощности, большей номинальной почему-то запрещено.

Полное торможение. Вместо мощности, которая равна 0 – крутящий момент. Порядок величины – примерно вдвое больше номинального. Ток (типичные величины около 500А) и напряжение 7-8В, параметр должен быть не более заданного.

Токи в обмотках тягового реле составляют порядка 25-40А (втягивающие) и 11-16А (удерживающие).