Где находится обмотка возбуждения у стартера
Обмотка возбуждения стартеров выполняется из медной шины, которая свертывается в спираль вместе с полоской из прессшпана или литероида. Ширина полоски изоляции равна ширине медной шины. После намотки такой катушки производят ее оплетку тесьмой из хлопчатобумажной ткани, придают ей нужную форму под прессом и пропитывают лаком. При разборке и сборке индуктора стартера используется то же оборудование, что и для генераторов. Места соединения катушек между собою, а также медных канатиков, соединяющих щетки, требуют надежной пайки, так как стартер работает при больших токах и величина переходного сопротивления имеет большое значение. [3]
Обмотка возбуждения стартера включена последовательно обмотке якоря, поэтому ток в цепи стартера равен току в обмотке возбуждения, а следовательно, и току в обмотке якоря. [4]
Обмотка возбуждения стартеров рыполняется из медного провода прямоугольного сечения. [5]
Обмотка возбуждения стартера СТ-103 разделена на две параллельные ветви, провода обмоток имеют увеличенное сечение. В каждом щеткодержателе установлено по две щетки, соответственно удлинен коллектор. [6]
Для проверки отсутствия замыкания внутренней цепи стартера на массу необходимо приподнять над коллектором неизолированные массовые щетки, отъединить вывод шунтовой катушки от неизолированного щеткодержателя, отъединить вывод обмотки возбуждения стартера от тягового реле, подвести к выводу обмотки возбуждения и к корпусу стартера напряжение ( через контрольную лампочку) от аккумуляторной батареи или от сети. [7]
Пуск; 4 - подвижный контакт; 5 - тяговое реле стартера; 6 - якорь реле; 7 - удерживающая обмотка; 8 - втягивающая обмотка; 9 - обмотка возбуждения стартера ; 10 - якорь стартера. [9]
Одновременно с отходом якоря 15 реле-шток 12 под действием упругой силы пружины 10 тоже отходит в исходное положение и отводит подвижный контакт / / от головок неподвижных контактных болтов, отключая обмотку возбуждения стартера от аккумуляторной батареи. [11]
На рис. 160 изображен стартер СТ-8 в разрезе. Зажим 1 включателя соединяется с обмоткой возбуждения стартера , а зажим 2 с зажимом - аккумуляторной батареи. Включатель ВК-14 не только включает стартер в цепь батареи, но и блокирует вариатор ( рис. 58), который при пуске двигателя не только не нужен, но и ухудшал бы пуск двигателя. [13]
По одному концу удерживающей и втягивающей обмоток 21 припаяны к зажиму 17 тягового реле. Другой конец удерживающей обмотки соединен на корпус реле, а другой конец втягивающей обмотки подключен к выводу обмотки возбуждения стартера . Зажим КЗ на - чертеже не виден. [14]
В стартер входят четырехполюсный двигатель последовательного возбуждения, шестерня с муфтой свободного хода и электромагнитное тяговое реле. Цепь стартера может быть замкнута только через дополнительное реле включения. Обмотка возбуждения стартера состоит из двух параллельных ветвей, в каждой из которых имеется по две катушки, последовательно включенные по отношению к обмотке якоря. [15]
К валу двигателя подключена нагрузка (то, что он должен крутить)
Если проверить как будет меняться момент двигателя по мере разгона нагрузки, то оказывается, что сначала, он самый большой, постепенно снижается.
Механическая характеристика электродвигателя с последовательным возбуждением.
Из характеристики видно, что пока двигатель не тронулся с места (обороты раны нулю) крутящий момент максимальный.
Это самое подходящее свойство для пуска тяжелых нагрузок. Момент должен быть максимальным именно тогда, когда нагрузка еще не сдвинулась с места. Дальше, по мере разгона, момент сопротивления снижается, поэтому момент электродвигателя способен поддерживать вращение нагрузки. Такие свойства подходят для многих случаев, когда надо сдвинуть с места, например, электропоезд, подъемный механизм и т. д.
Начало вращения двигателя внутреннего сгорания тоже тяжелый процесс. Детали двигателя имеют внушительную массу, а кроме того, двигатель сразу же начинает сжимать воздух в части цилиндров, поэтому провернуть его очень непросто.
Таким образом, для стартера нужно использовать двигатель с последовательным возбуждением. У него самый большой крутящий момент, пока он еще не тронулся с места.
Схема электродвигателя стартера с последовательным возбуждением
Обмотки возбуждения расположены вокруг якоря с минимальным зазором, чтобы создать сильное магнитное поле. Ток возбуждения и ток якоря это один и тот же ток, он сначала проходит через одну обмотку возбуждения, потом через вторую, потом через плюсовые щетки, связанные перемычкой, проходит чрез якорь на минусовые щетки.
Другой вариант, тоже последовательное возбуждение, только ток возбуждения разветвляется на две ветви.
Еще одна схема на которой показана полярность намагничивания
Двигатель с последовательным возбуждением имеет опасный недостаток
Если его раскрутить и отпустить (снять нагрузку) он начнет легко раскручиваться дальше, обороты вырастут настолько, что проводники центробежной силой выдернет из ротора, это печальный конец, стартер заклинит и его надо будет сдать в металлолом.
Коротко можно записать так: электродвигатель с последовательным возбуждением склонен к разносу.
Электродвигатель с смешанным возбуждением
Двигатель с параллельным возбуждением значительно хуже справится с началом вращения, но зато, он не боится разноса.
Компромиссное решение состоит в том, что для стартерного электродвигателя применяют смешанную схему возбуждения – основная обмотка последовательная и вспомогательная параллельная. Параллельная обмотка тоже помогает крутить электродвигатель, он она еще и не дает стартеру уйти в разнос.
В этой схеме ток от аккумулятора разветвляется, часть тока идет через левую обмотку возбуждения и последовательно идет через щетки в якорь. Другая часть тока идет через правую, параллельную обмотку возбуждения, сразу на минус.
Большая часть поздних схем стартеров с электромагнитным возбуждением сделаны именно по такой схеме.
Схема подключения стартера очень простая. В замке зажигания есть группа контактов, которая замыкается при повороте ключа на запуск. Через эти контакты идет ток втягивающего реле. Для разгрузки этих контактов может стоять дополнительное реле, которое называется реле стартера.. .
Самый простой вариант. Ток втягивающего реле идет через контакты замка зажигания.
Ток втягивающего реле в первый момент, пока не замкнулись силовые контакты достигает 50 Ампер. Такой ток ток создает очень сильное намагничивание и сердечник ударно втягивается.
Во втягивающем реле две обмотки - втягивающая и удерживающая. Две обмотки нужны для того, чтобы можно было одну обмотку отключить, для экономии тока. Сначала, они срабатывают вместе - сдвигают сердечник, он вводит в зацепление бендикс и замыкает силовые контакты. После замыкания контактов, сердечник еще какое-то время должен быть во втянутом состоянии. Удержание сердечника не требует большой сиды, поэтому втягивающая обмотка сразу отключается, и ток потребляет только удерживающая.
Втягивающая обмотка потребляет 40 Ампер, а удерживающая 10 Ампер, вместе они потребляют 50 Ампер. Это очень большой ток. Если его уменьшить, например намотать обмотки более тонким проводом, то силы магнитного поля не хватит, чтобы ударно втянуть сердечник.
Провода от замка зажигания ко втягивающему реле должны быть довольно толстыми, а контакты замка, которые включают стартер, должны быть достаточно надежными, но, все равно они часто подгорают и стартер плохо включается.
Как разгрузить контакты и сделать управляющие провода тоньше?
Традиционное решение - надо применить промежуточное реле.
Электромагнитное реле - это такое устройство, которое подключает большой ток, с помощью маленького управляющего. тока.
Это замечательное устройство очень широко применяется в электротехнике, в том числе в автомобильном электрооборудовании. Все мощные устройства автомобиля - печки, вентиляторы, освещение, и т. п. включатся не напрямую, а через реле. Такое решение позволяет укоротить сильноточные цепи, сделать систему более надежной и сэкономить на толщине проводов.
Внутри реле есть силовые контакты, через которые проходит большой ток, Они подключены к выводам 30 - 87 и есть электромагнит, обмотка которого подключена в выводам 86 - 85 . Точка 85 обычно подключается к массе, Если на точку 86 подать плюс от контактов замка зажигания, то пойдет ток, сердечник электромагнита намагнитится и замкнет силовые контакты. Управляющий ток, который идет через обмотку реле, обычно от 100 мА до 1А., в зависимости от мощности реле, а ток, который замыкает реле, составляет десятки ампер.
Применение реле стартера
При замыкании контактов замка зажигания, ток идет от точки 86 через обмотку реле на массу, силовые контакты реле замыкаются и появляется ток от точки 30 к точке 87 - это ток втягивающего реле. После запуска двигателя. ключ возвращается и контакты замка размыкаются.- реле отключается, стартер выключается.
В современных автомобилях реле стартера, как большинство других реле, установлено в блоке предохранителей или отдельном блоке реле, надо смотреть описание машины.
На старых машинах (на 2108, 2109, на панели над двигателем под лобовым стеклом. на "Волгах" на левой бокой панели под торпедо, около левого колена водителя.
Обычно это реле ищут, если стартер не срабатывает. Н а реле стартера можно наткнуться. Если оно само срабатывает. При повороте ключа зажигания "на стартер", слышен тихий щелчок, Если прикладывать палец к корпусам реле, то можно понять какое реле щелкает, возможно это реле стартера. Щелкать в этот момент могут и некоторые другие реле, проверяя их по очереди можно понять какое реле - реле стартера.
Маленькие автомобильные реле не ремонтопригодны, их надо просто менять.
Зачем на грузовых стартерах два втягивающих ?
На этой картинке хорошо видно дополнительное реле, которое стоит сверху. Это конечно не втягивающее реле, у него нет задачи втягивания бендикса, оно просто выполняет функцию дополнительного реле, разгружая управляющие цепи основного втягивающего реле, которое в таких мощных стартерах потребляет ток 80 - 100 ампер.
Втягивающее реле предназначено для того, чтобы замыкать контакты большого тока (ток стартера 200 Ампер), с помощью маленького управляющего тока.
Цепь управления проходит через замок зажигания, ток управления порядка 50 ампер, что позволяет использовать относительно тонкие провода.
На схеме стартера управляющая цепь показана красным проводом. см. схемы стартеров
Стальной сердечник втягивается магнитным полем, которое создается обмотками втягивающего реле.
При включении стартера замком зажигания, ток протекает в обмотках втягивающего реле. Обмотки создают сильное магнитное поле, которое скачком втягивает сердечник. Сердечник сначала задвигает бендикс в зацепление с маховиком, а потом замыкает силовые контакты, появляется основной ток стартера, который и раскручивает его.
Вот и все описание работы схемы стартера и втягивающего реле.
Многих смущает вопрос, зачем две обмотки, почему нельзя сделать так, чтобы была одна обмотка, намотать проще, устройство проще, а значит надежнее.
Можно. Раньше выпускались однообмоточные реле. Например, для старых жигулей применялся стартер СТ221, на нем могло стоять однообмоточное втягивающее реле. При этом никаких проблем не было, все работало нормально.
Однако, все современные втягивающие двухобмоточные.
Посмотрим схему втягивающего реле.
При включении контактов стартера в замке зажигания, появляется ток втягивающего реле, он приходит в одну точку на крышке реле и далее разветвляется на две обмотки. Более толстая - втягивающая обмотка, потребляет примерно 40 Ампер, удерживающая обмотка потребляет примерно 10 Ампер. В сумме втягивающее потребляет примерно 50 Ампер. Силы магнитного поля такого тока вполне достаточно, чтобы сердечник скачком втянулся (слышно громкий щелчок). Силовые контакты замыкаются и через них протекает ток самого стартера.
И все же, зачем две обмотки во втягивающем реле?
Посмотрим схему, которая показывает работу втягивающего когда стартер включился и крутит.
.
Из этой схемы видно, что при замкнутых силовых контактах втягивающая обмотка отключается.
Зачем это нужно?
В момент включения стартера, втягивающее должно обеспечить большое усилие, чтобы сдвинуть бендикс, преодолеть сопротивление возвратной пружины и ударно замкнуть силовые контакты. Чтобы получить такое сильное магнитное поле нужен ток 50 Ампер. Но когда бендикс сдвинут, а контакты замкнуты, сердечник надо только удержать, для этого достаточно всего 10 Ампер. Поэтому сделано две обмотки, сначала работают обе, выполняют тяжелую задачу - сдвинуть сердечник, а потом остается только одна удерживающая, а более мощная - втягивающая отключается.
Как это делается.
Почему после замыкания контактов втягивающая обмотка престает потреблять ток?
Втягивающая обмотка включена последовательно со стартером. и сначала, пока контакты не замкнулись, ток идет через втягивающую обмотку и через стартер. Можно было бы пустить ток втягивающего сразу на массу, но его специально пускают через стартер. Когда силовые контакты замкнулись, ток начинает идти, через эти контакты, то есть, по цепи меньшего сопротивления, и идти через обмотку втягивающего уже не может. Это называется шунтирование, или пускание мимо. Посмотрим упрощенную схему шунтирования втягивающей обмотки
Что дает отключение втягивающей обмотки?
Если при запуске двигателя стартер потребляет 250 Ампер, это очень большой ток - на пределе возможностей аккумулятора (особенно во второй половине его жизни), при отключении втягивающей обмотки, эти ненужные втягивающему реле 40 Ампер может забрать сам стартер. В теплую погоду с заряженным аккумулятором это будет незаметно, но если холодно и запуск становится проблемным, эти лишние 40 Ампер помогут стартеру прокрутить двигатель.
Если обмотка якоря электродвигателя и обмотка возбуждения подключены к различным источникам питания, данный двигатель называют двигателем с независимым возбуждением. Механические и электромеханические характеристики такого двигателя аналогичны характеристикам двигателя с параллельным возбуждением (рис. 1), так как у него ток возбуждения Iв также не зависит от тока якоря Iя .
Из графиков, представленных на рис. 1, б и 1, в видно, что такие электродвигатели характеризуются малой зависимостью частоты вращения якоря от развиваемого вращающего момента, тогда как для стартерного электродвигателя предпочтительнее обратно пропорциональная зависимость между частотой вращения и развиваемым моментом в определенном интервале частот, характерных для режима пуска ДВС.
Последовательное возбуждение
В электродвигателях с последовательным возбуждением обмотка возбуждения подключается последовательно с обмоткой якоря, и поэтому ток в этих обмотках одинаковой величины: Iя = Iв (рис. 2). Следовательно, магнитный поток Ф двигателя является некоторой функцией тока якоря Iя .
Характер этой функции изменяется в зависимости от нагрузки двигателя. При токе якоря Iя меньше 0,8…0,9 номинального тока якоря ( Iном ), когда магнитная система машины насыщена, можно считать, что поток линейно зависит от тока якоря Iя :
где kф – коэффициент пропорциональности, имеющий размерность индуктивности, остается практически постоянным в значительном диапазоне нагрузок.
При дальнейшем возрастании тока якоря поток Ф растет медленнее, чем ток якоря, и при больших нагрузках можно считать величину потока Ф постоянной. В этом случае скоростная и моментальная характеристики становятся линейными аналогично характеристикам двигателя с независимым возбуждением.
где С4 – постоянная.
Поэтому при изменении нагрузочного момента в широких пределах, что характерно для пуска ДВС, мощность Рс , а следовательно, и электрическая мощность Рэ = IяUя , и ток Iя у двигателей с последовательным возбуждением изменяются в меньших пределах, чем у двигателей с параллельным возбуждением. Кроме того, они лучше переносят перегрузки.
В электродвигателе со смешанным возбуждением (рис. 3) магнитный поток Ф создается в результате совместного действия двух обмоток возбуждения (рис. 3, а): параллельной (ОВ1) и последовательной (ОВ2). Поэтому его механическая характеристика (рис. 3, в; кривые 3, 4) располагается между характеристиками двигателей с параллельным (прямая 1) и последовательным (кривая 2) возбуждением.
Таким образом, в стартерах используются двигатели постоянного тока с последовательным и (в отдельных случаях) со смешанным возбуждением.
На рис. 4 представлены схемы внутренних соединений некоторых стартеров отечественного производства.
Возбуждение от постоянных магнитов
В последние годы на стартерах стали применять электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов, которые имеют пониженное энергопотребление вследствие отсутствия тока возбуждения. Однако такие стартеры имеют недостатки, характерные для электродвигателей с независимым (параллельным) возбуждением.
Кроме того, материал для изготовления постоянных магнитов пока еще очень дорогой, поэтому постоянные магниты вместо обмотки возбуждения в настоящее время используются только для небольших стартеров легковых автомобилей.
Использование в стартерных электродвигателях постоянных магнитов для возбуждения потока дает снижение нагрузки на аккумуляторную батарею при пуске ДВС в связи с тем, что такой электродвигатель имеет малый момент и потребляет малые токи.
Повышается возможность пуска двигателя при низких температурах, снижается выходная мощность при малых нагрузках. Кроме того, такие стартера имеют меньшие габариты, по сравнению со стартерами, имеющими обмотку возбуждения.
Однако высокая частота вращения, характерная для таких двигателей в любом нагрузочном режиме, а также относительно небольшой развиваемый вращающий момент повлекли применение на таких стартерах дополнительной механической передачи, уменьшающей частоту вращения якоря и увеличивающего вращающий момент, передаваемый коленчатому валу ДВС. Обычно в качестве дополнительной механической передачи используется планетарный зубчатый редуктор, конструкция которого отличается компактностью.
К недостаткам, присущим стартерам с возбуждением от постоянных магнитов можно добавить тяжелые условия работы муфты свободного хода и щеточно-коллекторного узла электродвигателя, повышенный шум из-за высокой частоты вращения и наличия редуктора. Применение стартеров с редукторами потребовало изменить технологию их изготовления. В частности, для увеличения механической прочности вращающихся частей стали применять более прочную изоляцию обмоток якоря, пайка соединений в главных цепях заменена сваркой, производится точная балансировка вращающихся частей и т. п.
Читайте также: