Электродвигатель стартера развивает малую мощность при
Электростартер – это вспомогательный электрический прибор, предназначенный для запуска двигателя внутреннего сгорания. Он представляет собой двигатель постоянного тока, питающийся от аккумуляторной батареи подзаряжаемой генератором. При подаче питания стартер создает вращательное движение коленвала двигателя внутреннего сгорания, создав тем самым необходимые условия для розжига топлива и дальнейшей стабильной работы цилиндров.
Как работает электростартер
Для запуска двигателя внутреннего сгорания требуется создание оптимальных условий для розжига топливной смеси. Для этого важно раскрутить коленчатый вал до минимально необходимых оборотов, требуемых для воспламенения топлива в цилиндрах. Чтобы раскрутить коленчатый вал применяется сторонний источник механической энергии, в качестве которого и выступает стартер.
По сути он является электрическим двигателем постоянного тока с коллекторно-щеточным узлом. Стартер воздействует на двигатель только в период его запуска. После стабилизации работы он отключается. Специально для этого в устройстве предусматривается механизм управления.
За механическое управление электрического стартера отвечает втягивающее реле. Оно выполняет две функции. В первую очередь реле замыкает электрическую цепь, которая обеспечивает питание электродвигателя. Также оно вводит в зацепление шестерни, передающие вращательное движение на коленвал. Фактически оно выполняет такую же функцию, как коробка передач между колесами и двигателем.
Принцип работы электрического стартера в автотранспорте
При повороте ключа зажигания водителем, выполняется замыкание цепи втягивающего реле. Напряжение от аккумулятора поступает на обмотку реле, в результате чего образовывается сильное магнитное поле. Оно воздействует на якорь, тот сдвигается и реле соответственно втягивается. Зацепленная вилка смещает бендикс (обгонная муфта) по роторному валу. Как следствие шестеренка состыковывается с зубьями маховика.
После срабатывания втягивающее реле прекращает питание цепи. С обратной стороны на нем установлено 2 провода. Один идет для подключения питающего кабеля, а второй передает напряжение на электрический мотор.
Как только происходит срабатывание реле, то якорь втягивается и замыкает пятаки, являющиеся разрывными элементами цепи питания мотора. В результате на двигатель подается напряжение, и якорь двигателя начинает вращаться. В тоже время шестерня бендикса находится в зацеплении, поэтому передаточное усилие заставляет коленчатый вал вращается, двигая тем самым поршня в цилиндрах.
После запуска мотора, коленвал начинает обгонять по скорости вращение стартера. Тогда в устройстве срабатывает обгонная муфта, которая и прекращает контакт с валом. Это позволяет предотвратить механические повреждения обеих систем. В противном случае при продолжении подачи питания два механизма просто противодействовали бы друг другу.
Как только двигатель автомобиля переходит в штатный режим работы и водитель отпускает ключ замка зажигания, то пропадает питание стартера. От этого втягивающее реле срабатывает обратно. Отсутствие магнитного поля приводит к тому, что пружина возвращает якорь в штатное положение, пятаки размыкаются и бендикс спускается на место.
Электростартер, работающий по данной схеме, сейчас считается устаревшей конструкцией, главным недостатком которой выступает значительный вес и размер. Для реализации такой конструкции требовалось использование мощного электродвигателя, способного выдавать высокие тяговые усилия. При этом электромотор должен вращаться медленно. Такие стартеры плохо подходят для современных автомобилей, спецтехники, генераторов и прочих устройств, где требуется их установка.
Электростартер с редуктором
Более современные стартеры оснащаются редуктором. Благодаря этому возможно использование высокооборотистого, но мелкого мотора. Редуктор понижает обороты, переводя их количество в качество. Он увеличивает силу стартера, позволяя создать достаточный крутящий момент для раскручивания коленчатого вала. Такая система не просто компактная, но и экономичная. Она позволяет завести ДВС большее количество раз на одном заряде аккумулятора.
Современные стартеры могут оснащаться различными типами редукторов, но в подавляющем большинстве случаев применяются устройства с так называемой планетарной передачей. Ее достоинством является компактность и надежность. Характерной чертой планетарного редуктора выступает наличие дополнительного вала для установки бендикса. Это исключает прямую связь якоря с бендиксом. Они способны взаимодействовать между собой только через редуктор.
Классическая схема планетарного редуктора:
Основные неисправности электростартеров
Электростартер выступает ремонтопригодным механизмом, в случае неисправности который можно восстановить практически до первоначального рабочего состояния. Поскольку он состоит из вращающихся деталей, для него выпускаются ремкомплекты, в состав которых входят мелкие детали, нуждающиеся в периодической замене. Большинство остальных комплектующих, склонных к поломкам, можно найти в свободной продаже. Однако такие части электростартера как корпус в продаже в новом виде не встречаются. Их можно приобрести для ремонта в б/у состоянии. Отсутствие данных комплектующих обусловлено исключением их износа. Если они и нуждаются в замене, то только по причине нештатной ситуации, к примеру, механического повреждения сильным ударом, что бывает при аварии.
Чаще всего электростартера выходят из строя по причине:
- Износ подшипников.
- Подгорание пятаков.
- Стирание зубьев шестерни.
- Заклинивание якоря.
- Износ и/или заклинивание обгонной муфты.
Перечисленные неисправности относятся к механической части стартера. Большинство из них решаются заменой поврежденной детали. Исключением являются только заклинивание частей механизмов. В таком случае требуется их очистка и смазка. Также простым обслуживанием решается проблема подгорания пятака. Она устраняется механической чисткой.
Более сложными в диагностировании и решении выступают проблемы электрической части. Электростартер может быть неисправен по причине:
Кроме этого неисправность может вызвать износ щеток контактных пластин коллектора. Это определяется по их размеру. По мере износа они стираются и становятся меньше, поэтому со временем перестают доставать до контактных пластин. Конструкция большинства стартеров предусматривает простой механизм их замены, поскольку данная проблема является самой частой.
Неисправности обмотки стартера могут устраняться только специалистом. С помощью специального оборудования возможна перемотка якоря, что обходится дешевле, чем его замена на новый агрегат.
Оптимальный режим работы стартера и диагностирование поломки
Чтобы минимизировать частоту поломок стартера и увеличить его ресурс, требуется придерживаться некоторых правил. В первую очередь при запуске двигателя нельзя передерживать электростартер включенным. В противном случае тот может сгореть от перегрева. Именно это и выступает основной причиной выхода якоря из строя. Обычно на стартерах имеется табличка, на которой указывается рекомендуемая максимальная длина работы и частота перезапусков.
В большинстве случаев если двигатель не запускается больше 5 сек с момента начала работы стартера, то это говорит об неисправности последнего. Исключением может быть только сильный мороз, при котором топливо в двигателе плохо воспламеняется. Если дело именно в этом, то не стоит крутить стартер подолгу, чтобы он не сгорел. В таком случае у дизельных моторов нужно лучше прогреть свечи, а в бензиновых применить специализированную стартовую аэрозольную жидкость для пуска холодных двигателей.
Плохой запуск ДВС может быть связан не только с плохой работой стартера, но и множеством других причин:
- Недостаточный заряд аккумулятора.
- Поломка двигателя.
- Отсутствие подачи топлива.
- Засорение системы выхлопа.
Однако по определенным признакам можно без диагностики определить, что неисправен именно стартер. Говорить о его поломки могут:
- Задержка в работе после поворота ключа зажигания.
- Характерный треск.
- Слышен звук запуска электродвигателя, не сопровождаемый вращением коленвала ДВС.
- Полное отсутствие реакции на поворот ключа зажигания.
- Стартер не отключается после запуска ДВС.
В целом уход за электростартером подразумевает соблюдение 2-х основных правил:
- Делать перерывы между безуспешными пусками мотора не менее 30 сек.
- Не применять электростартер для движения авто.
Запуск стартера при включенной передаче автомобиля приводит к его движению. Этим часто пользуются при неисправности мотора или отсутствии топлива, чтобы продвигаться вперед. Такой способ движения быстро истощает аккумуляторную батарею, а кроме этого перегревает стартер. Таким способом можно вполне безопасно проехать несколько метров, но не более.
Хотя рекомендуемая пауза между поворотами ключа в замке зажигания составляет 30 сек, но в жару этот период лучше увеличивать. Короткая пауза не проблема если стартер запустил мотор со второй попытки, но при множественных повторениях подряд это повлечет сгорание якоря.
Режимы работы стартерного электродвигателя отличаются от режимов стационарных электродвигателей постоянного тока последовательного возбуждения следующими особенностями:
ввиду ограниченной емкости Q аккумуляторной батареи напряжение на зажимах стартера при увеличении нагрузки будет понижаться за счет падения напряжения на аккумуляторной батарее и в соединительных проводах;
стартерный электродвигатель допускает полное торможение и работу на холостом ходу, так как его детали рассчитаны на возникающие при этом механические нагрузки;
поскольку стартер работает короткое время (1-5 секунд), в течение которого нагрев обмоток не может достичь опасной величины, то мощность электродвигателя стартера определяется максимальным значением мощности, которую может развить стартер.
Величина мощности стартерного электродвигателя зависит от емкости аккумуляторной батареи (чем она выше, тем меньше внутреннее сопротивление батареи, и, следовательно, выше мощность), от степени разряженности и температуры аккумуляторной батареи (при снижении температуры возрастает ее внутреннее сопротивление и снижается мощность), а также от сопротивления соединительных проводов.
На характеристики стартера влияют наиболее характерные режимы:
1. Режим полного торможения (короткого замыкания), когда частота вращения n=0 и полезная мощность Р=0, но вращающий момент М достигает максимального значения. Этот режим соответствует моменту включения стартера, когда якорь стартера еще не начал вращаться. Момент вращения при этом режиме является пусковым.
2. Режим максимальной мощности при стартерном запуске двигателя шасси.
3. Режим холостого хода, когда частота вращения n максимальна. Такой режим может быть при работе стартера вхолостую или после пуска двигателя, когда стартер еще не выключен, а его шестерня вышла из зацепления с венцом маховика.
Вследствие большого сечения и малой длины проводников обмотки якоря и обмотки возбуждения электродвигатель стартера обладает очень низким сопротивлением, поэтому в момент включения стартера, а также при полном торможении якоря, пусковая сила тока в зависимости от конструкции стартера достигает 200-800А. При холостом ходе якоря сила тока снижается до 35-100 А.
На практике полезная мощность стартера подсчитывается по формуле:
где Nст - полезная мощность стартера, л.с.;
nя - частота вращения якоря, об/мин;
МВр - вращающий момент, кгсм.
Анализ запуска двигателя шасси в условиях низких температур
Для пуска двигателя внутреннего сгорания необходимо с помощью стартера сообщить коленчатому валу двигателя определенную частоту вращения. У большинства карбюраторных двигателей автомобильного типа пусковая частота вращения равна 35-50 об/мин.
При включении стартера происходит скачкообразное изменении прикладываемого к нему напряжения. В первоначальный момент времени частота вращения n=0, а так достигает своего максимального значения. При этом значительным получается и вращающий электромагнитный пусковой момент, превышающий в несколько раз момент сопротивления приводимого механизма. По мере разгона двигателя частота вращения якоря возрастает, а ток якоря Iа и вращающий момент М уменьшается. Так продолжается некоторое время tп, пока ток якоря не примет значения, при котором вращающий момент М не станет равным статическому моменту Мст. За время пуска tп заканчивается переходный процесс пуска и в двигателе устанавливается номинальная частота вращения nном и номинальный ток (Iном на рисунке 1.4). Нарастание тока якоря происходит не скачкообразно, а по некоторой кривой из-за наличия индуктивности якоря. Якорь двигателя трогается в момент времени tтp, когда вращающий момент, обусловленный током трогания Iтp, преодолеет момент сопротивления приводного механизма двигателя.
Непосредственный (прямой) пуск имеет недостатки: большой пусковой ток Iа п, который в 5-20 раз превышает номинальный ток Iа ном и создает из-за большого пускового момента опасность поломки вала машины, вызывает сильное искрение под щетками. Такой большой ток может создать большую нагрузку на сеть, что при маломощных источниках питания вызовет снижение питающего напряжения.
При эксплуатации автомобиля ГАЗ-66 в зимних условиях с понижением температуры необходимое для пуска число оборотов коленчатого вала быстроходного двигателя в среднем требует до двенадцати оборотов. Дальнейшее увеличение количества оборотов при пуске не допускается, так как в этом случае значительно разряжается аккумуляторная батарея 6СТ-68ЭМ.
Так как для большинства двигателей внутреннего сгорания частота минимальная nmin - 35-50 об/мин, то в температурном диапазоне от -20 до 0С пуск двигателя стартера в целом устойчив, если предварительно двигатель и системы запуска подготовить к пуску в холодных условиях. Для надежного пуска необходимо, чтобы минимальная частота вращения коленвала nmin была не ниже определенной величины.
С понижением температуры минимальные пусковые частоты двигателя увеличиваются. Это объясняется увеличением момента сопротивления за счет роста вязкости масла, снижения температуры и давления сжатия. Предельная температура холодного пуска двигателя может быть определена графически, путем совмещения характеристики частоты вращения двигателя nвр при его прокручивании стартером, при различных температурах, с характеристикой минимальных пусковых частот вращения двигателя nп min. Точка пересечения характеристик и определяет предельную температуру холодного пуска двигателя ГАЗ-66.
Мощность электропусковой системы зависит от двух основных факторов: момента сопротивления двигателя и пусковых качеств двигателя.
Система запуска двигателя предназначена для создания первичного крутящего момента коленвала двигателя с оборотами, необходимыми для образования нужной степени сжатия, для воспламенения горючей смеси. Управление системой запуска может быть ручным, автоматическим и дистанционным.
Система пуска двигателя состоит из основных функциональных устройств:
🔹 Аккумуляторная батарея
🔹 Стартер
🔹 Механизмы управления запуска (замок зажигания, блок управления автоматическим пуском, система дистанционного управления)
🔹 Соединительные провода большого сечения (многопроволочные медные).
Предъявляемые требования к системе запуска:
🔹 надежность работы стартера (отсутствие поломок в 45-50 тыс. км. пробега)
🔹 возможность уверенного запуска в условиях пониженных температур
🔹 способность системы к многоразовым пускам в течение короткого времени.
Устройство стартера автомобиля
Основным узлом системы запуска двигателя является стартер. Представляет собой электродвигатель постоянного тока напряжением 12 вольт и, развивающий на холостом ходу примерно 5000 об\мин.
Стартер состоит из пяти основных элементов:
⃣ Корпус стартера выполнен из стали, имеет форму цилиндра. На внутреннюю стенку корпуса крепятся обмотки возбуждения (обычно четыре) совместно с сердечниками (полюсами). Крепеж происходит винтовым соединением. Винт закручивается в сердечник, который прижимает обмотку к стенке. Корпус имеет резьбовые технологические отверстия для крепления передней части, в которой происходит движение обгонной муфты.
⃣ 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 латуни, реже из меди. Втулки одновременно являются и подшипниками.
⃣ 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.
Принцип работы пусковой системы и стартера
Этапы работы стартера следующие: стыковка с зубчатым венцом маховика, пуск стартера, расстыковка стартера.
После подачи тока вокруг обмоток якоря и обмоток возбуждения возникают магнитные потоки, которые направлены в одну сторону а, как известно, одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга, так возникает круговое движение якоря.
Для дизельных двигателей или двигателей большой мощности, применяется другой механизм подачи вращения на бендикс. Применяется редуктор, встроенный в корпус стартера. Редуктор представляет собой механизм привода трансмиссии, т.е. по внутренней зубчатой обойме вращаются три сателлита, которые и приводят в действие вал, на котором подвижно находится бендикс. Достоинство таких стартеров в малых габаритах и большой мощности.
Система пуска двигателя состоит из основных функциональных устройств:
Аккумуляторная батарея, стартер, механизмы управления запуском (замок зажигания, блок управления автоматическим пуском, система дистанционного управления), соединительные провода большого сечения. Ввиду протекания больших токов, в системе запуска предохранители отсутствуют.
Рассмотрим схемы подключения стартера
Схема подключения стартера автомобиля ВАЗ 2106:
Вот как это будет выглядеть на электросхеме:
Р1- втягивающая обмотка реле
Р2-удерживающая обмотка реле.
Схема подключения стартера автомобиля ВАЗ 2107:
4.дополнительное реле стартера
5. фрагмент блока предохранителей
6. замок зажигания
Схема включения стартера ВАЗ 2110 с инжекторным двигателем:
В настоящее время стартеры выпускают 2х видов: с обмотками статора, создающими электромагнитное поле и с постоянными магнитами. Стартеры с постоянными магнитами, как правило, имеют планетарный редуктор. Кроме того, они более надежны и потребляют меньше тока (из-за отсутствия обмоток статора)
Основные неисправности стартера при условии исправной и заряженной аккумуляторной батареи.
Стартер не включается. Тяговое реле стартера включается, но вал двигателя не вращается. Причина неисправности: сильное подгорание контактов и замыкающей пластины тягового реле; нарушение контакта щеток с коллектором.
Тяговое реле стартера не включается, слышен щелчок контактов реле включения. Причины неисправности: сильное окисление или подгорание контактов реле включения; обрыв провода, соединяющего реле включения с зажимом обмоток тягового реле; обрыв втягивающей обмотки тягового реле.
Стартер включается, но якорь вращается с малой частотой или вообще не вращается. Причины неисправности: сильное окисление выводов аккумуляторной батареи или наконечников проводов; слабая затяжка наконечников проводов; замыкание на корпус обмотки возбуждения или обмотки якоря; загустение смазки двигателя.
Электродвигатель стартера развивает малую мощность, а вал двигателя вращается с малой частотой. Причины неисправности: окислены контакты втягивающего реле; окислен или замаслен коллектор; сильно изношены щетки; ослабли пружины щеткодержателей.
При включении стартера слышны частые удары шестерни привода о венец маховика. Вал двигателя не вращается. Причины неисправности: нарушение контакта в соединении наконечников проводов; обрыв удерживающей обмотки тягового реле; нарушение регулировки реле включения.
Якорь электродвигателя стартера вращается с большой частотой, а коленчатый вал двигателя не вращается. Причины неисправности: пробуксовка роликовой муфты свободного хода; отсоединение рычага привода от якорька тягового реле; поломка зубьев венца маховика.
При включении стартера слышен скрежет шестерни привода, которая не входит в зацепление с венцом маховика. Причины неисправности: неправильная регулировка привода; ослабление болтов крепления стартера к картеру маховика и перекос стартера; забоины на зубьях шестерни привода и венца маховика.
Стартер не выключается после запуска двигателя. Причины неисправности: заедание привода на валу якоря; сваривание контактов тягового реле или реле включения; заедание механизма выключателя зажигания и стартера; ослабление или поломка возвратной пружины; перекос стартера.
Неисправности соединительных проводов, замка зажигания, дополнительных реле и устройств проверяется при помощи контрольной лампы или мультиметра.
1.какие виды стартеров сейчас выпускают?
2.какие обмотки есть во втягивающем реле стартера
3.зачем нужно дополнительное реле стартера?
5.что будет со стартером, если контроллер инжекторного двигателя выйдет из строя?
6.при включении стартера слышен щелчок, но стартер не включается. в чем причина?
7.какие предохранители используются в системе пуска?
Читайте также: