Электрические схемы управления стартером

Все современные электростартерные системы пуска имеют дис­танционное управление стартером, при котором электродвигатель стартера подключается к аккумуляторной батарее с помощью тяго­вого реле стартера. На автомобилях с дизельными двигателями тя­говое реле подключается к аккумуляторной батарее через мощные контакты выключателя стартера. На автомобилях с карбюратор­ными двигателями — через контакты промежуточного реле, включае­мого с помощью контактов выключателя зажигания. Наиболее простыми схемами управления стартера являются схемы управления маломощными стартерами с однообмоточным тяговым реле. При переходе в режим «Стартер» замыкаются соответствующие кон­такты выключателя зажигания, через которые по обмотке тягового реле от аккумуляторной батареи начинает протекать ток. Якорь реле втяги­вается в электромагнит и с помощью рычага перемещает шестерню по выходному валу стартера. Вал и шестерня при этом находятся в посто­янном зацеплении благодаря имеющимся на них внешним и внутренним шлицами соответственно. Одновременно с шестерней якорь перемещает контактный диск, который в момент ввода шестерни в зацепление с венцом маховика замыкает контакты. Через эти контакты аккумулятор­ная батарея начинает питать электродвигатель и его якорь начинает вращаться. После пуска двигателя водитель выключателем зажигания разрывает цепь обмотки тягового реле. Под действием пружины якорь реле возвращается в исходное положение, электродвигатель стартера отключается от аккумуляторной батареи, шестерня стартера выходит из зацеплений с венцом, маховика. Для уменьшения обгорания контактов выключателя зажигания обмотка тягового реле подключается не напрямую, а через вспо­могательное реле К2 (рис.. 2.5), а для уменьшения потребления энергия тяговым реле К1 его делают двухобмоточным. Одна обмот­ка называется втягивающей, другая - удерживающей.

Рис 2.5 Схема управления стартером с двухобмоточным тяговым реле

При переводе выключателя зажигания в положение «Стартер» замыкаются контакты S1, срабатывает реле стартера К2, контакты К2:1 реле стартера подключают обе обмотки тягового реле К\ к ак­кумуляторной батарее, реле K1 своими контактами K1:1 включает стартерный электродвигатель и этими же контактами замыкает на­коротко свою втягивающую обмотку. После пуска контакты К2:1 размыкаются, что приводит к подключению обеих обмоток тягового реле к аккумуляторной батарее. Так как эти обмотки включены встречно, а число витков в них одинаково, то суммарная магнито­движущая сила будет равна нулю, тяговое реле отключится.

Для предотвращения работы стартера после пуска двигателя ус­танавливается специальное реле блокировки. Срабатывание этого реле происходит по сигналам с датчика выхода ДВС на рабочий режим. Наиболее распространены датчики, подающие сигналы после появ­ления номинального напряжения автомобильного генератора. Исполь­зуются также датчики частоты вращения коленчатого вала (тахо­метры), датчики давления масла в рабочих магистралях и т.д

.

Характеристики системы пуска

Характеристики системы пуска, в основном, определяются ха­рактеристиками электродвигателя стартера и питающей его аккуму­ляторной батареи.

Как электрическая машина стартер характеризуется комплексом электромеханических характеристик: зависимостями вращающего мо­мента М_с, частоты вращения якоря n_с, мощности Р_с, КПД η_с и напря­жения U_c, подводимого к стартеру, от потребляемого тока 1_С (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Электромеханические характеристики стартерного электродвигателя

Электромеханические характеристики стартерного электродвигателя с последовательным возбуждением

Напряжение U_c, подводимое к стартеру (рис. 2.7), всегда мень­ше напряжения батареи U на величину ΔU_ц:

U = U – ΔU = U – (R + R )I ,

где R_пр, R_м - сопротивление проводов и массы стартерной цепи соответственно.

Напряжение U_c равно сумме ЭДС стартера и падения напря­жения U внутреннем сопротивлении стартера:

U = E +U = E + I (R +R +R ),

где R R R - сопротивление обмотки возбуждения, обмотки якоря я сопротивление щеток и щеточных кон­тактов соответственно.

Рис. 2.7. Принципиальная схема включения стартера с последовательным возбуждением

Показатель U носит название тормозного напряжения.

При увеличении нагрузки ток стартера I_с растет от 0 до I_ст. Ток I_с, соответствует полностью заторможенному якорю стартера. При токе I = 0,5 I электромагнитная мощность Р_эм = Е I стартера бу­дет максимальной.

Стартер потребляет электрическую мощность Р_эл = I_cU_c и пре­образует ее в механическую с КПД η| = Р_с/Р_эл. КПД электродви­гателя стартера не превышает 0,5-0,6. Максимум КПД не совпадает с максимумом механической мощности Р_с стартера. Частота вращения электродвигателя стартера с увеличением на­грузки (а значит, и тока, потребляемого стартером) снижается. При этом вращающий момент стартера увеличивается.

Можно выделить 4 режима работы стартера:

1) Режим холостого хода, характеризуемый частотой вращения n_сх и силой тока I_сх.

2)Режим максимального КПД, характеризуемый током I

3)Номинальный режим, характеризуемый максимальной мощ­ностью стартера Р_сн. Для этого режима задаются номинальные па­раметры стартера: мощность Р_сн, момент М_сн, частота вращения п_сп,
сила тока I_сн. Напряжение на стартере обычно не задается. Оно со­ставляет приблизительно 0,75 U .

4)Режим полного торможения, характеризуемый моментом вра­щения М_ст и силой тока стартера 7_СТ. Эти параметры используют для оценки состояния электрических и магнитных цепей стартера.

Работа стартера зависит не только от его нагрузки, но и от вольт-амперной характеристики аккумуляторной батареи. Более крутая вольт-амперная характеристика батареи приводит к сниже­нию частоты вращения стартера при том же значении его вра­щающего момента. Максимальное значение вращающего момента стартера также уменьшается, т.к. уменьшается ток стартера в ре­жиме полного торможения.