Стартер на постоянных магнитах преимущества
Стартеры с постоянными магнитами начали появляться на транспортных средствах с конца 80-х. Два главных преимущества этих двигателей по сравнению с обычными типами — меньший вес и меньший размер. Это делает стартер с постоянными магнитами популярным выбором для изготовителей транспортного средства, так как из-за компактности современных автомобилей меньше места остается для электрических систем двигателя. Сокращение веса вносит вклад и в сокращение потребления топлива.
Доступные в настоящее время стандартные стартеры с постоянными магнитами подходят для использования на двигателях внутреннего сгорания с рабочим объемом примерно до 2 литров. Они имеют номинальную мощность порядка 1 кВт. Типичный пример — стартер компании Lucas модели M78R/M80R, показанный на рисунке.
Принцип действия данного стартера похож на обычный для мотора стартера с предустановкой зацепления. Главное же различие состоит в замене обмоток возбуждения и полюсных башмаков высококачественными постоянными магнитами. Сокращение веса составляет до 15%, и диаметр корпуса может быть настолько же уменьшен.
Постоянные магниты обеспечивают постоянное возбуждение, и было бы логичным ожидать, что скорость и крутящий момент будут постоянными.
Однако из-за падения напряжения батареи под нагрузкой и низкого сопротивления отмоток якоря характеристики стартера сопоставимы с электродвигателями сериесного типа. В некоторых случаях между главными магнитами устанавливают концентраторы магнитного потока. Из-за эффекта деформирования магнитного поля характеристика стартера подобна мотору сериесного типа.
Разработки некоторых изготовителей коснулись и конструкции щеток. Используется обычная смесь меди и графита, но щетки делаются из двух половинок, имеющих более высокое содержание меди в зоне передачи мощности и более высокое содержание графита в зоне коммутации.
Это увеличивает срок службы и снижает падение напряжения, увеличивая мощность стартера.
Для более мощных применений были разработаны стартеры с постоянными магнитами, имеющие промежуточную передачу. Это позволяет якорю вращаться с более высокой скоростью (что увеличивает эффективность), а крутящий момент обеспечивается за счет редуктора. Существуют стартеры с постоянными магнитами и промежуточной передачей мощностью около 1,7 кВт, подходящие для двигателей внутреннего сгорания с объемом цилиндров до 3 литров или дизельных двигателей до 1,6 литра. Этот тип стартера с постоянными магнитами может дать экономию веса до 40%. Принцип действия такого стартера подобен обычному стартеру с предварительной установкой зацепления. Промежуточная передача выполняется планетарной.
Ведущая шестерня планетарного механизма находится на валу якоря, а поводок, связывающей шестерни-сателлиты, является приводом стартера. Кольцевое зубчатое колесо остается неподвижным и, кроме того, действует как промежуточная опора якоря. Такое устройство шестерен дает отношение редукции приблизительно 5:1. Оно может быть рассчитано по формуле:
Стартер является двигателем постоянного тока питающимся от аккумуляторной батареи. Он обеспечивает вращение коленчатого вала для запуска двигателя автомобиля.
Различают два вида стартеров: редукторные и без редукторные.
Основным отличием редукторных стартеров является тип передачи крутящего момента с вала якоря на венец маховика. Редуктор находится внутри стартера между валом привода стартера и валом якоря, он передает крутящий момент шестерне редуктора, а она вращает вал привода стартера (бендикс). Для уменьшения конструктивных размеров, статор в редукторных стартерах изготовлен на постоянных магнитах.
Главными плюсами без редукторного стартера являются:
- надежность, проверенная годами,
- возможность ремонта (конструкция не менялась);
- наличие необходимых запастных частей.
- большая масса и габариты
- высокая электропотребляемость, требует большого пускового тока;
- использование более дорогих материалов, что увеличивает стоимость стартеров.
Преимущества редукторного стартера по сравнению с обычным:
- больший срок службы;
- малые габариты стартера;
- уменьшенный вес;
- эффективность запуска при сильном морозе;
- низкая электропотребляемость, например при разряженном аккумуляторе;
Недостатки редукторного стартера:
- не качественные материалы, которые используют производители для удешевления продукции;
- недостаток запастных частей;
- более сложный ремонт по сравнению с простым стартером.
На сегодняшний день будущее за редукторными стартерами, благодаря вышеперечисленным преимуществам, а также их применение позволит снизить емкость аккумуляторных батарей, а соответственно и их размеры.
Автомобильный стартер — это электродвигатель постоянного тока, электромагнитное тяговое реле и привод — шестерня с обгонной муфтой, а иногда и с редуктором. Статор электродвигателя обычно четырехполюсный — с электромагнитной обмоткой возбуждения или с постоянными магнитами. Тяговое реле управляет силовыми контактами стартера и сцепляет шестерню привода с зубчатым венцом маховика двигателя. Роликовая обгонная муфта передает крутящий момент только от стартера к маховику.
Первые российские тяговые реле были с одной обмоткой — такие после срабатывания потребляли неоправданно большой ток (для удержания реле включенным нужен гораздо меньший). Современные реле, как правило, имеют две обмотки — втягивающую и удерживающую. При подаче питания на реле сначала работают обе, а после замыкания силовых контактов стартера втягивающая обесточивается, остается включенной лишь удерживающая.
После пуска двигателя маховик и шестерня привода начинают вращаться в несколько раз быстрей, чем при раскрутке стартером, — обгонная муфта расцепляется и не допускает слишком быстрого вращения якоря — оно грозит поломками. В этот момент контактные усилия на зубьях невелики — и после отключения стартера его «механика» легко выводит шестерню из зацепления с маховиком.
Стартеры с электромагнитной обмоткой возбуждения известны давно. Правда, они сложноваты и громоздки, что увеличивает цену, но все же еще долго будут в ходу. Схема возбуждения смешанная — например, три сериесные катушки соединены с обмоткой якоря последовательно, а одна шунтовая — параллельно. Это обеспечивает высокий пусковой момент стартера, но ограничивает «раскрутку» якоря на холостом ходу, при расцеплении обгонной муфты после пуска двигателя. Основной ток стартера немал: при максимальной мощности — около 250 А, а в заторможенном состоянии — минимум вдвое больше, поэтому обмотки сделаны из медной ленты большого сечения. Остальные участки силовой цепи тоже немалого сечения, до 16–20 мм2 (вспомним аккумуляторные провода!).
При таких токах стартер быстро нагревается — держите его включенным не дольше 15 секунд! Если пустить мотор не удалось, вновь включайте стартер не раньше чем через 20–30 с, ведь массивные детали остывают медленно. В противном случае подгорают ламели коллектора, щетки, провода, снижается усилие прижимных пружин, обгорает изоляционный лак обмоток (помните специфический запах?), возникают межвитковые замыкания — стартер теряет мощность и «не крутит» даже летом.
У стартера с электромагнитным возбуждением есть любопытная особенность. Если подать на его контакты ток обратной полярности, якорь станет вращаться в прежнюю сторону — ведь ток в обмотках статора тоже изменится на обратный. Выходит, при проверке такого стартера полярность можно не соблюдать: он будет работать даже при питании током переменного напряжения 12 В.
В современных компактных стартерах четырехщеточный якорь вращается в магнитном поле постоянных магнитов. Отсутствие электромагнитного возбуждения позволяет экономней расходовать заряд АКБ.
Показанные здесь схемы соединений стартеров типичны для большинства автомобилей. Но простота обманчива — и отказы обычно не случайны. Порой даже опытный электрик находит неисправность не сразу. Допустим, при повороте ключа тяговое реле не срабатывает, так как на его контакт 50 плюс от замка не приходит. Тогда проверим, есть ли плюс на контакте 50 в самом замке, — возможно, в нем не коммутируются контакты 30 и 50. Например, подгорели — этим особенно страдают автомобили, где нет разгрузочного реле стартера. Замок в порядке — ищем обрыв цепи от него до тягового реле. Бывает, тяговое реле при включении «строчит». Это может указывать не только на разряженную батарею или сильно окисленные наконечники проводов, но и на проблемы с самим реле: втягивающая обмотка исправна, а удерживающая оборвана, в ней межвитковое замыкание и т.п.
Нередко стартеры перестают работать из-за износа или разрушения щеток, ослабления затяжки их винтов (если таковые есть), осадки прижимных пружин, ненадежного соединения минуса батареи с кузовом и мотором. Заклятый враг электрика — коррозия соединений: чуть позеленел контакт — и стартер уже не работает, хотя вся остальная электротехника в порядке. Кстати, типичный прокол горе-мастера — не подсоединить провод «массы» после ремонта двигателя. Без «массы» стартер не включится.
При диагностике стартера не мешает проверить, работает ли он при питании напрямую, без реле. Соединим один контактный болт с плюсом батареи, другой с минусом. Завертелся якорь? Значит, надо искать неполадки в тяговом реле и других цепях. Такова теория. А вот практика: если стартер в руках, будьте осторожны! При включении якорь раскручивается почти мгновенно (нагрузки-то нет!), а «силы действия и противодействия» равны: якорь рванет влево, а статор вправо. Держите крепко! А всего верней сначала закрепить стартер, а после экспериментировать.
Что еще можно проверить? Например, ток, потребляемый стартером. Но даже на холостом ходу это 40–80 А, так что о тестере забудем. Понадобятся специальные «токовые клещи» либо нагрузочная вилка для АКБ.
Бывают и чисто механические проблемы. Так, при пусках в сильный мороз и чрезмерных температурных деформациях магниты могут отклеиться от статора и заклинить якорь. К счастью, эти случаи редки.
Функции всех частей стартера строго согласованы: например, электродвигатель должен включиться не раньше, чем шестерня привода надежно сцепится с венцом маховика. В противном случае кромки зубьев шестерни привода и венца маховика быстро изнашиваются — и вскоре стартер уже не может провернуть коленвал. Выдает эту беду неприятный скрежет. Что же делать? Вот один из малоизвестных приемов. После выключения мотора коленвал останавливается в «равновесных» положениях — в этих местах, напротив шестерни привода, сильней всего изношены зубья маховика. Как соединить шестерню с зубьями «поновее»? На высшей передаче подвинем машину сантиметров на 15 и зафиксируем тормозом. Теперь мотор скорей всего заведется.
Схема соединений стартера с электромагнитным возбуждением: 1 — собственно стартер, где а — обмотки катушек возбуждения; К — силовые контакты стартера, замыкаемые тяговым реле 2; Я — якорь; щ — щетки; I и II — втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле; 3 — генератор; 4 — АКБ. При повороте ключа в положение «стартер» через обмотки тягового реле начинает протекать ток, и якорь реле, втянувшись, замыкает контакты К — теперь оба конца обмотки I соединены с «+» АКБ — эта обмотка выключается. Но для удержания реле включенным достаточно оставшейся обмотки II. Якорь начинает поворачиваться.
Схема соединений стартера с возбуждением постоянными магнитами: 1 — стартер в сборе с тяговым реле, где Я — якорь, М — постоянные магниты (2 шт.); К — силовые контакты стартера, замыкаемые тяговым реле 2; I и II — втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле (напряжение его срабатывания не выше 8 В при температуре 15–25°С); 3 — генератор; 4 — АКБ. На схеме не показан планетарный редуктор, повышающий крутящий момент приводной шестерни в зацеплении с венцом маховика при сохранении оптимальных оборотов коленчатого вала — ныне весьма распространенное техническое решение.
Типичный стартер с классической обмоткой возбуждения. Здесь 1 — винт крепления полюсного башмака; 2 — втягивающее реле; 3 — точка схемы, куда приходит «+» от клеммы 50 замка зажигания; 4 и 5 — силовые контакты втягивающего реле; 6 — проводник питания обмоток возбуждения. К контакту 4 подключен «+» АКБ, к контакту 5 — вход самого стартера. (При проверке стартера без тягового реле можно подать питание прямо на контакт 5.) К контакту 5 внутри тягового реле припаян выходной вывод втягивающей обмотки. При срабатывании реле после замыкания контактов 4 и 5 на обоих концах втягивающей обмотки появляется «+» и она обесточивается. Продолжает работать только удерживающая обмотка, у которой один конец соединен с контактом 3, а другой — с «массой».
Современный стартер с возбуждением от постоянных магнитов. Здесь 1 — корпус статора, остальные детали — те же, что и для стартера с электромагнитным возбуждением. Постоянные магниты — внутри корпуса. Держатся на клее, увы — без дополнительного подкрепления. Об этом говорит гладкий корпус, без намека на заклепки или винты. На более дорогих стартерах магниты подстрахованы на случай отклеивания дополнительными пружинными пластинами и т.п.
Редукторный стартер
Это устройство автозапуска ДВС автомобиля со встроенным редуктором. Любой редуктор служит для изменения частоты вращения и для облегчения работы ведущего вала. В случае с таким стартером, то редуктор намного облегчает вращение вала стартера. Поэтому составные детали и сами габаритные размеры намного меньше, чем у стартера без редуктора.
Устройство редукторного стартера
Основные детали механизма такие же, как в обычном автомобильном стартере, только присутствует еще редуктор.
Конструкция стартера состоит из:
- якорь;
- бендикс;
- маска;
- втягивающее реле;
- редуктор;
- статор;
- втулка;
- вилка.
Хоть основные детали такие же, но расположены они по другому. Бендикс в редукторном стартере сидит на своем валу. Такая конструкция и наличие редуктора облегчает запуск при низком заряде автомобильного аккумулятора.
КПД редукторного стартера в 1,5 раза больше КПД без редукторного стартера.
Принцип работы редукторного стартера:
- Ток подается реле.
- Якорь втягивается.
- Выбрасывается бендикс.
- Замыкаются пятачковые контакты и напряжение на них подается напрямую.
- Якорь вращается и передает силу вращения шестеренкам редуктора, который вращает бендикс.
- Бендикс напрямую зацеплен с маховиков двигателя авто и вращает его.
- Происходит запуск двигателя.
Отличия от обычного стартера
Плюсы и минусы
Как и любое другое устройство, стартер с редуктором имеет не только преимущества, но и недостатки.
Плюсы:
- Большой срок службы.
- Низкое потребление энергии.
- Небольшие габариты и меньший вес.
- Низкая цена.
Минусы:
- Ремонт сложнее, в случае, если он возможен.
- Слабость конструкции. У него есть определенный предел мощности, поэтому лучше не ставить редукторные стартера на грузовые автомобили.
Особенно эффектны такие стартера с редукторами в районах с холодным климатом.
Ремонт редукторного стартера
Поломка редуктора по стоимости примерно будет равна новому редуктору. Другие детали стартера можно менять по единицам.
А на этом фото видно, как изнашиваются шестеренки редуктора, и сколько накапливается стружек и как закоксовывается смазка со временем. 
Шестеренки редуктора. 
Частые поломки стартера с редуктором:
- При повороте ключа замка зажигания стартер не срабатывает. Причиной не реагирования самого стартера в пятачковых контактах втягивающего реле. Также, часто бывает, что клеммы аккумулятора ослабли и срабатывают через раз.
- Иногда бывают проблемы с запуском ДВС при исправно стартере. В этом случае стартер работает, но, возможно поломка в бендиксе или редукторе.
- Иногда бывают проблемы с запуском двигателя авто при исправно работающем втягивающем реле. Причина скорее всего в обмотке стартера и якоря.
Если нет опыта хотя бы наблюдения за ремонтом стартером, можно только разобрать и проверить детали на целостность. Обмотку пусть проверяет автоэлектрик.
Видео
Как заменить редукторный стартер своими руками. Как заводится автомобиль в -30 градусов редукторным стартером. Советы: какой редукторный стартер лучше выбрать для машины ОКА, ОКА 2. Как проверить работоспособность стартера при помощи АКБ. В этом видео процесс ремонта стартера. Для желающих повозиться, есть возможность усовершенствовать редукторный стартер.
Технический прогресс не стоит на месте и постоянно развивается. Каждый год появляются новые технологии, что позволяет инженерам улучшать или создавать совершенно новые детали. Это касается и машиностроения. В России ежегодно продаются сотни тысяч современных машин. Каждая из них содержит в себе новейшие технологии. Мы же с вами поговорим о таком небольшом узле, как стартер, и разберемся, какой стартер лучше: редукторный или обычный.
Общие сведения
Первый стартер, используемый на автомобиле, имел ряд существенных недостатков. Со временем конструкция постепенно усовершенствовалась и существенно преобразилась. Стартер представляет собой 4-полосный электродвигатель, который необходим для вращения коленвала при запуске мотора. Он берет энергию у аккумуляторной батареи, в разы увеличивает пусковой ток. За счет этого и происходит запуск любого двигателя внутреннего сгорания. Принцип действия стартера за многие годы не изменился.
Тем не менее постоянно усовершенствовалась его конструкция. Уменьшалась масса детали, увеличивался срок службы за счет использования более качественных и новых материалов и т.п. Все это привело к тому, что стартер достаточно сильно преобразовался и появился даже новый тип - редукторный. Именно об этом мы сейчас и поговорим.
Классический стартер: принцип работы и устройство
Ключевой особенностью такого устройства является то, что нет такого промежуточного узла, как редуктор. Это позволяет напрямую от стартера передавать вращение на коленчатый вал. Следовательно, устройство более простое в изготовлении и его куда легче отремонтировать. Еще одна особенность такого стартера в том, что поступающий на включатель электрический ток позволяет моментально ввести в зацепление шестерню и маховик. Это способствует тому, что авто заводится, как говорят водители, с полтычка.
В настоящее время стараются заменять такие стартеры на редукционные. Однако на большинстве автомобилей раньше ставился именно классический стартер. Принцип работы и устройство сделали этот узел крайне выносливым. Такие агрегаты практически никогда не выходят из строя из-за электрического воздействия, но гораздо чаще уходят на ремонт из-за низких температур.
Конструкция и кое-что еще
Во время работы ДВС вырабатывает достаточно большое количество энергии. Её хватает на световые приборы, музыку, дворники и т.п. В общем, во время движения основная нагрузка идет на генератор. В статичном же положении мотор не вырабатывает ничего, поэтому его нужно как-то завести. Для этого и применяют различные виды стартеров наряду с АКБ.
Чаще всего из строя выходит именно втягивающее реле стартера. Цена его благо доступна и начинается от 500 рублей и заканчивается несколькими тысячами. Помимо этого в конструкции есть бендикс с приводной шестерней и щетки.
Этапы работы стартера
Данный узел работает следующим образом:
- соединение шестерни с маховиком;
- запуск стартера;
- отсоединение шестерни и маховика.
Естественно, что стартер работает только при пуске двигателя, а потом отключается. Если этого не происходит, значит, один из механизмов неисправен.
После того как водитель вставляет в замок зажигания ключ и проворачивает его в рабочее положение, от АКБ поступает ток на тяговое реле. Благодаря этому бендикс редукторного стартера входит в зацепление шестерней, в это же время благодаря подаче напряжения на электродвигатель замыкается цепь и происходит запуск автомобиля. После того, как обороты мотора превышают обороты нашего стартера, он отключается. Включается только при следующем запуске ДВС. Ну а сейчас давайте рассмотрим, чем отличается редукторный стартер от обычного. Тут есть несколько интересных деталей.
Редукторный стартер
Общий принцип действия ничем не отличается. Электрическая энергия также преобразуется в механическую. Единственное отличие - наличие редуктора. Помимо этого в таком стартере есть и постоянные магниты в обмотке, что позволило несколько увеличить надежность электродвигателя в целом. Конечно, тут есть и свои особенности. В частности, многие интересуются, сколько стоит стартер такого типа. В большинстве случаев несколько дороже классических, но не очень. В среднем на 10-15%. Зато срок его службы на порядок выше, и это обязательно стоит учитывать.
Преимущества и недостатки классического варианта
Вот мы собственно постепенно и подходим к ответу на вопрос о том, какой стартер лучше: редукторный или обычный. Для этого рассмотрим сильные стороны классического варианта. Они следующие:
- низкая стоимость;
- высокая ремонтопригодность;
- найти запчасти можно практически везде.
Но есть тут и свои минусы, которые выражаются в следующем:
- необходим высокий базовый ток;
- быстрый износ деталей;
- плохо работает при низких температурах;
- большие масса и размеры.
В целом же это достаточно надежная конструкция при правильном обслуживании. Но развитие не стоит на месте, и это привело к более совершенным редукторным стартерам. Рассмотрим их сильные и слабые стороны.
Стартер с редуктором: чем хорош и какие у него минусы
Мы уже разобрались, как работает данное устройство и в чем его принципиальные отличия. Уже несложно догадаться, какой стартер лучше, редукторный или обычный. Дело в том, что первый вариант имеет следующие сильные стороны:
- небольшие размер и вес;
- длительный срок эксплуатации независимо от температуры окружающей среды;
- небольшое потребление энергии (на 40% меньше классического варианта).
Что же касается минусов, то и они здесь имеются и заключаются в следующем:
- сложность ремонтных работ;
- отсутствие запасных частей в магазинах;
- высокая стоимость изделия;
- низкое качество редуктора.
Нередко основной причиной поломки стартера с редуктором является то, что установлены комплектующие низкого качества. Это приводит к поломкам и различного рода неисправностям. В целом же такой агрегат имеет больше перспектив в будущем, нежели обычный стартер. И обусловлено это вовсе не тем, что один хороший, а второй плохой, а научно-техническим прогрессом.
Подведем итоги
Если вы решили заменить данный узел, то вам нужно сначала определиться, где находится стартер. Обычно это сторона водителя под двигателем или сбоку от него. Для снятия необходимо освободить место. В зависимости от расположения может понадобиться демонтировать защиту двигателя или воздушный фильтр с коробом. Дальше отсоединяем провода и откручиваем болты. Определить, где находится стартер, несложно. Он имеет цилиндрическую форму, и от него идут несколько проводов, зафиксированных гайкой. Все выполняется достаточно просто и быстро.
Вот мы и ответили на вопрос о том, какой стартер лучше: редукторный или обычный. Классические стартеры по-своему хороши, но постепенно выводятся из эксплуатации. Но есть у них и свои сильные стороны, как и у редукторных - свои слабые. К примеру, в глубинке будет сложно найти запчасти на стартер с редуктором, а на обычный - без проблем. Это же можно сказать и по поводу ремонта - не все сталкивались с редукторами на стартере и не каждый за это возьмется. Сколько стоит стартер с редуктором? Все зависит от марки авто, нормальный обойдется в 5-7 тысяч рублей.
Читайте также: