Принцип действия стартера: Электростартер. Виды и устройство. Работа и неисправности

• УСТРОЙСТВО 
• Виды стартеров
• С редуктором
• Без редуктора
• Признаки неисправности 
• Как уберечь стартер от поломки?
• МОЖНО ЛИ ПРОДЛИТЬ ЖИЗНЬ СТАРТЕРУ
• Поломанный стартер – чинить или менять?
• ДИАГНОСТИКА – ЛУЧШЕ ДОВЕРИТЬСЯ ПРОФЕССИОНАЛУ
  • Защитная пленка для автомобиля: описание,виды,плюсы и минусы,фото,видео.
  • Водородный двигатель: типы,устройство,принцип работы,фото,видео.
  • Обгонная муфта: виды,работа,недостатки,фото,видео.
  • Прокладка клапанной крышки: описание,замена,типы,характеристики,фото,видео.

УСТРОЙСТВО 

Небольшой по размеру агрегат, состоит из множества деталей, среди которых главными являются всего несколько.

1. Электрический двигатель, в котором размещены обмотки и сердечники.
2. Якорь, представляющий собой ось из высоколегированной стали, на которую запрессованы в заводских условиях сердечники и пластины коллектора.
3. Втягивающее реле. Выполняет роль проводника для подачи электропитания двигателя стартера от замка зажигания автомобиля. Второй функцией этого узла является выталкивание обгонной муфты. Состоит выталкивающее реле из подвижной перемычки и силовых контактов.
4. Бендикс, или обгонная муфта и шестерня привода коленвала. Это роликовый механизм, предназначенный для передачи вращения от электродвигателя на коленвал. После того, как пуск двигателя осуществлен, и потребность во вращении электромотора отпадает, приводная шестерня втягивается, и контакт с коленвалом прекращается.
5. Щетки и их держатели. Служат для передачи электрического напряжения на якорь, а также повышают пиковую мощность самого электродвигателя во время главного рабочего цикла стартера.

Большинство стартеров, выпускаемых сегодня, устроены идентично друг другу. Конечно, существуют и небольшие отличия. К примеру, может отличаться принцип работы данного узла, устанавливаемого на автомобили с автоматической трансмиссией. Так, здесь обязательно присутствуют удерживающие обмотки, предназначенные для невозможности случайного пуска мотора, когда селектор коробки передач занимает любое ходовое положение. Кроме того, могут отличаться механизмы автоматического разъединения шестеренок.

Виды стартеров

Среди большого количества подобных электромагнитных двигателей различают всего 2 основных вида: стартеры с редуктором и без него.

1. С редуктором

   Многие специалисты советуют использовать стартер с редуктором. Это обусловлено тем, что подобное устройство обладает сниженной потребностью тока для эффективной работы. Такие устройства будут обеспечивать кручение коленчатого вала даже при низком заряде аккумулятора. Также одним из самых важных плюсов такого устройства является наличие постоянных магнитов, которые сводят проблемы с обмоткой статора к минимуму. С другой стороны при длительном использовании такого устройства есть вероятность поломки вращающей шестерни. Но к этому, как правило, приводит заводской брак или попросту некачественное производство.

2. Без редуктора

   Стартеры, которые не имеют устройство редуктора обладают непосредственно прямым действием на вращение шестерни. В данной ситуации владельцы автомобилей, которые имеют без редукторные стартеры выигрывают в то, что такие устройства имеют более простую конструкцию и легко поддаются ремонту (читайте про ремонт стартера своими руками). Также стоит отметить, что после подачи тока на электромагнитный включатель происходит моментальное сцепление шестерни с маховиком. Это позволяет обеспечить весьма быстрое зажигание. Стоит отметить тот факт, что подобные стартеры обладают высокой выносливостью, а вероятность поломки из-за воздействия электричества сведена к минимуму. Но устройства без редуктора имеют вероятность плохой работы при низких температурах.

Признаки неисправности 

Часто случается неисправность, когда стартер вращается, а маховик не приводится в движение. При этом слышны посторонние металлические звуки, скрежет. Это говорит о том, что венец на маховике износился и требует замены. Стоит заметить, что при прокручивании коленчатого вала на несколько сантиметров, стартер «схватывает» и автомобиль заводится. Для ремонта потребуется снимать коробку передач и менять венец. В крайнем случае, его можно просто перевернуть, так как изнашивается он до середины.

А вот если крутится стартер, но движение не передается, при этом нет посторонних звуков, и при прокручивании коленвала не заводится двигатель, то проблема в обгонной муфте. Снимите стартер, разберите его, проверьте муфту. Если она свободно вращается в обе стороны, то сразу же замените ее. Обычно муфта идет в единой конструкции с вилкой и шестерней.

А вот в случае, если не слышно щелчка втягивающего реле, то можно судить о том, что есть две поломки. Самая безобидная – это севший аккумулятор, поэтому не хватает тока для притягивания якоря. Если же аккумулятор заряжен, то неисправность во втягивающем реле. Либо сгорела обмотка, либо контакты подгорели и перестали проводить электричество.

Как уберечь стартер от поломки?

Стартер автомобиля – очень важный механизм, без которого машина просто не будет двигаться с места. Далеко не каждый автомобилист сможет самостоятельно найти причину, по которой стартер не крутит, но в силах любого предпринять меры профилактики чтоб он служил долго и качественно.

1. Все автомобилисты знают, что нужно регулярно проходит ТО на станции, которой вы доверяете. Здесь смогут определить проблемы на начальной стадии и сразу же их исправить. Опытный мастер может найти проблемы в работе стартера на начальной стадии, и спасти еще рабочую деталь.

Мы говорим о тех ситуациях, когда мотор вашего авто не заводится в течении первых 5 секунд. Это свидетельствует о проблемах с работой стартера. Но многих начинающие водители упрямо пытаются решить проблему нажимая кнопку зажигания снова и снова. Тогда стартер просто ломается и требует замены.

2. Автозапуск очень быстро сжигает стартер и разряжает аккумулятор, лишая этим возможности транспортного средства к передвижению.
3. Опытным водителям знакомы ситуации, когда неожиданно заканчивается бензин. И чтоб не толкать машину несколько километров до заправки, они едут на стартере. Такой вариант возможен, но для детали он скорее всего станет последним. При таких нагрузках стартер просто не выдерживает и сгорает. Думайте сами, стоят ли несколько километров дороги покупки новой детали.
4. Не стоит оставлять стартер включённым после запуска двигателя. Это приведет к неоправданно быстрому износу детали.

Помните, в некоторых случаях машина заводится не с первого раза, особенно холодными зимними вечерами. А вот брелок сигнализации говорит владельцу об обратном. В таком случае виной всему служит сигнализация, которая просто не поняла что мотор не запустился, и бесконечно гоняет стартер в попытка завести двигатель автомобиля. Если вы увидели такую проблему и в своей машине, сразу же обратитесь за помощью к специалистам, в противном случае автозапуск просто испортит вам стартер постоянными попытками завести мотор. К тому же вы будете иметь постоянно севший аккумулятор.

Иногда случаются ситуации, когда машина заведена с помощью автозапуска, но стартер продолжает работать еще в течение нескольких секунд. Происходит это по вине сигнализации, которая вовремя не отключила деталь. Если такая ситуация будет повторяться в дальнейшем, то ничего хорошего из этого не получится.

МОЖНО ЛИ ПРОДЛИТЬ ЖИЗНЬ СТАРТЕРУ

Вне зависимости от своей конструкции, автомобильный стартер является достаточно дорогостоящим узлом, и его внезапный выход из строя неизбежно повлечет за собой непредвиденные материальные расходы. Поэтому при эксплуатации автомобиля работоспособности этого элемента следует уделять максимум внимания, кроме этого, продлить срок его безаварийной работы помогут и соблюдение элементарных правил:

• интервал между пуском двигателя и началом движения всегда должен составлять не менее 30-ти секунд;
• недопустимо использовать его для передвижения автомобиля на любое расстояние, чем достаточно часто грешат начинающие водители;
• крайне важна регулярная диагностика этого узла, а также своевременное устранение малейших неполадок в его работе.

Чтобы не допустить критического момента, когда стартер потребует замены либо дорогостоящего и длительного ремонта в сервисе, следует обращать внимание на любые изменения в его привычной работе. К числу наиболее распространенных предвестников близкой поломки можно отнести несколько признаков.

1. Появившаяся при повороте ключа зажигания задержка в работе, что служит сигналом, чтобы был оперативно проверен втягивающий стартера.
2. В теплое время года, при нормальной вязкости масла отмечается крайне трудное вращение коленвала – в данном случае немедленно проверяется состояние подшипников или щеток устройства.
3. Затрудненный выход шестерни стартера из зацепления с венцом коленвала, который часто и является причиной такого явления.
4. При повороте ключа зажигания слышен характерный для запуска мотора звук, но сам пуск не происходит.
5. При подтвержденном поступлении к устройству электропитания – его вращение полностью отсутствует.
6. После запуска и начала самостоятельной работы двигателя, стартер не отключается, продолжая вращение и потребление огромного количества электричества.

Поломанный стартер – чинить или менять?

Чаще всего, при покупке нового автомобиля стартер не нуждается в повышенном внимании первые 5-7 лет. После этого возможны поломки и неполадки в работе, которые нужно сразу же устранять.

Стартер относится к дорогостоящим комплектующим. Перед тем, как установить деталь на автомобиль она долго тестируется и проверяется экспертами и во время краш тестов. Именно поэтому в США и других развитых странах ремонт, а точнее восстановление стартеров происходит непосредственно на заводе – изготовителе конвейерным способом.

При обращении на СТО с жалобами на работу стартера его сразу же меняют на новый или восстановленный, а поломанная деталь отправляется напрямую на завод, который ее произвел. В такой ситуации машина продолжает ездить без проблем, без ущерба для владельца.

Что же касается нашей страны, то при поломке меняют деталь на новую лишь 1 из 10 пользователей авто. Такая ситуация напрямую связана с ценовой политикой, ведь починить стартер значительно дешевле, чем приобрести новую деталь.

Если поломка незначительная, то ремонт выгоднее, но если обгорела обмотка либо вышел из стоя якорь, то починка может стоить как большая половина нового стартера. Чтоб не попасть в ситуация, при которой скупой платит дважды, лучше сразу поменять деталь на новую.

За счет того, что новые комплектующие имеют достаточно высокую цену, а стоимость работы ей рана, ремонт стартеров это отличная возможность для работников СТО заработать денег. Сегодня на многих сервисных центрах висит табличка, с призывом обратится в их компанию для ремонта, но на самом деле хороших мастеров очень мало. Большая часть ответственных мастеров даже не берутся за такую работу. Те автовладельцы, которые хотят сэкономить немного финансов обращаются за помощью к некачественным мастерам, которые плохо чинят, и через некоторое время вы снова окажитесь в плену поломанных деталей.

ДИАГНОСТИКА – ЛУЧШЕ ДОВЕРИТЬСЯ ПРОФЕССИОНАЛУ

Любая из вышеприведенных неисправностей, сама по себе не является критичной, но, если вовремя ее не устранить, она может привести к полному выходу устройства из строя. Несмотря на то, что место, где находится стартер не отличается трудным доступом, и его проверка возможна своими руками, для этого требуется определенный опыт. Тем более, если стартер новый или с небольшим сроком эксплуатации, гораздо проще отдать его на профессиональную диагностику.

Она проводится на специальном стенде, позволяющим выявить абсолютно все нарушения в нормальной его работе. При недостатке опыта и знаний, самостоятельный съем этого узла и его ремонт могут закончится необходимостью его замены, да и при осуществлении обратной установки устройства схема подключения стартера может быть нарушена. Если исключить механические неисправности, которые связаны с износом его основных частей, главные неисправности и неполадки в работе стартера относятся к электрической части:

• обрыв электрической цепи;
• замыкания внутри корпуса устройства;
• обгорание самого механизма в тех местах, где происходит контакт рабочих элементов и электрического тока большого напряжения.

Отдельно стоит упомянуть про износ щеток. При несвоевременном контроле и замене этого расходного элемента, мощность устройства резко падает, и даже при полностью заряженной аккумуляторной батарее пуск мотора осуществить достаточно сложно.

Защитная пленка для автомобиля: описание,виды,плюсы и минусы,фото,видео.

Водородный двигатель: типы,устройство,принцип работы,фото,видео.

Обгонная муфта: виды,работа,недостатки,фото,видео.

Прокладка клапанной крышки: описание,замена,типы,характеристики,фото,видео.

Стартер

Стартер автомобиля

Назначение и общее устройство стартера

В подавляющем большинстве современных автомобилей применяется способ пуска двигателя от электродвигателя, который в совокупности с дополнительными устройствами называется стартером. В момент пуска двигателя стартер потребляет энергию от аккумуляторной батареи автомобиля.

Стартер обеспечивает пусковую частоту вращения коленчатого вала, которая для карбюраторных двигателей составляет 40…80 об/мин, а для дизелей – 250 об/мин.

Стартер состоит из электродвигателя постоянного тока, механизмов привода и управления. На автомобильных стартерах применяют четырехполюсные электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения. Недостатком таких двигателей является высокая частота вращения якоря в режиме холостого хода, что приводит к возрастанию центробежных сил, действующих на якорь, и иногда может произойти его разрушение «вразнос».
Для уменьшения частоты вращения в режиме холостого хода применяют электродвигатели смешанного возбуждения, имеющие еще и параллельную обмотку возбуждения.

Привод коленчатого вала от стартера осуществляется посредством шестерни (бендикса), входящей в зацепление с венцом маховика только во время пуска двигателя. Управление приводом стартеров на современных автомобилях осуществляется электромагнитным реле, подвижный сердечник которого через рычаг передает на шестерню осевое усилие, одновременно замыкая контакты цепи питания электродвигателя стартера.
В конструкции привода некоторых стартеров (например, стартер 57.3708 автомобилей ВАЗ-2110, -2112) предусматривается дополнительная зубчатая передача планетарного типа, повышающая передаваемый коленчатому валу крутящий момент. Такая конструкция позволяет уменьшить общие габариты стартера за счет использования электродвигателя меньших размеров.

Включение электромагнитного реле производится либо непосредственно выключателем зажигания или выключателем приборов и стартера, либо теми же выключателями через дополнительное (вынесенное) реле стартера.

Общее устройство автомобильного стартера с планетарным редуктором приведено на рис. 1.

***

Требования, предъявляемые к стартеру

Как и к другим механизмам и устройствам автомобилей, к стартеру предъявляются общие требования — минимальные габариты и масса, длительная и надежная работа в режиме штатных нагрузок, а также удобство технического обслуживания и ремонта.

К специфическим требованиям, обусловленным назначением и условиями работы стартера можно отнести следующее:

Стартер должен развивать мощность, достаточную для преодоления моментов сил сопротивления в интервале температур окружающей среды, на который рассчитана эксплуатация машины и ее двигателя. Повышение температуры стартера во время пусковых циклов не должно приводить к изменениям, отрицательно влияющим на его работоспособность. Для различных типов транспортных средств используются стартеры различной мощности. Так, на легковых автомобилях мощность стартера может составлять 1…2.2 кВт; на грузовых – 4…8 кВт; на тракторах – 1,6…4 кВт; на тяжелой дизельной спецтехнике – до 9 кВт и даже более.

Частота вращения якоря электродвигателя стартера должна обеспечивать пусковую частоту коленчатого вала и уверенный пуск двигателя в интервале эксплуатационных температур.

Якорь стартера должен иметь надежный привод к коленчатому валу при пуске двигателя и автоматически отключаться от него после осуществления пуска. Конструкция стартера и зубчатая передача должны обеспечивать надежный ввод шестерни в зацепление и передачу коленчатому валу двигателя вращающего момента.
Шестерня привода стартера не должна самопроизвольно входить в зацепление с венцом маховика. Муфта свободного хода привода должна защищать якорь от механических повреждений после пуска двигателя.

Тяговое реле стартера должно обеспечивать ввод шестерни в зацепление и включение стартера при снижении напряжения на клеммах аккумуляторной батареи до 75% номинального (для 12-вольтовой батареи стартер должен быть работоспособен при напряжении 9 В, для 24-вольтовой — при 18 В) при температуре окружающей среды 20±5 °С.
Контакты тягового реле должны оставаться замкнутыми при снижении напряжения на выводах стартера до 5,4 и 10,8 В при номинальных напряжениях соответственно 12 и 24 В.

Контактные узлы электродвигателя стартера должны выдерживать существенное повышение температуры в момент пуска.

Поскольку стартер обычно располагается вблизи маховика и крепится сбоку на картере двигателя, возможно попадание загрязнений, воды и смазочного материала в корпус стартера, что крайне неблагоприятно отразится на его работе и может привести к отказу. Поэтому стартеры обычно выполняют в защищенном исполнении, а для транспортных средств, рассчитанных на эксплуатацию в сложных дорожных условиях — в герметичном исполнении.

***

Работа стартера

Включение стартера производится поворотом ключа в выключателе зажигания 1 (рис. 2) по часовой стрелке в положение, при котором замыкаются контакты «50» и «30». При этом по обмотке 1 вспомогательного реле 4 включения начинает протекать ток.
Сердечник 3 реле намагничивается и притягивает якорь 5, замыкая контакты 6 и 7, через которые ток идет к обмоткам 10 (удерживающая) и 11 (втягивающая) втягивающего реле 12. При прохождении тока по обмоткам 10 и 11 сердечник 9 намагничивается и втягивает якорь 13.
Соединенный с якорем рычаг 14 поворачивается на оси 15 и вильчатым концом перемещает муфту свободного хода по шлицам вала якоря, вводя размещенную на муфте шестерню в зацепление с зубчатым венцом маховика.

В конце хода якорь с помощью контактного диска 8 замыкает через контакты 19 цепь рабочего тока обмоток стартера. При этом втягивающая обмотка 11 реле закорачивается и сердечник 13 будет удерживаться в рабочем положении только обмоткой 10, а якорь стартера начнет вращаться, обеспечивая пуск двигателя.
Отключение одной из обмоток втягивающего реле позволяет снизить потребляемую этим реле энергию от аккумуляторной батареи, и обеспечить эффективное вращение якоря электродвигателя стартера даже при не полностью заряженной аккумуляторной батарее.

При выключении стартера поворотом ключа в выключателе 21 зажигания против часовой стрелки размыкаются контакты «50» и «30», после чего под действием пружины 2 контакты 6 и 7 размыкаются, и ток перестает поступать на обмотки втягивающего реле. Под действием возвратной пружины якорь втягивающего реле вернется в исходное положение и рычагом 14 выведет муфту 16 с шестерней привода из зацепления с зубчатым венцом маховика.

На легковых автомобилях устанавливают унифицированные стартеры. Так, например, на автомобилях АЗЛК-2141 и ВАЗ-2105 применяют стартеры 35.3708 или СТ221. На автомобилях АЗЛК-21412 и ИЖ-21251 устанавливают унифицированный стартер 421.3708.

В корпусе стартера укреплены винтами четыре стальных полюса, на которые надеты обмотки возбуждения. Три катушки сериесные, соединены последовательно с обмоткой якоря, а четвертая (шунтовая) включена параллельно обмотке якоря.
В остальных стартерах применяют по две сериесные и по две шунтовые катушки. Эти стартеры, как правило, имеют четырехполюсный четырехщеточный электродвигатель постоянного тока со смешанным соединением обмоток возбуждения.

Поскольку через сериесные обмотки при пуске двигателя протекает ток большой силы (до 5000 А), они, как и обмотки якоря, выполнены из медной ленты с большой площадью поперечного сечения. Одна катушка (шунтовая) включается параллельно обмотке якоря. Ее тонкая обмотка рассчитана на ток сравнительно небольшой силы.
Применение смешанного соединения обмоток возбуждения стартера позволяет получить бόльший крутящий момент на валу якоря в начале вращения коленчатого вала и более низкую частоту вращения самого якоря на холостом ходу. Это улучшает условия работы муфты свободного хода привода, уменьшает износ втулок вала якоря и предотвращает его «разнос».

***

Крепление стартера на двигателе

Обычно стартер располагают сбоку картера двигателя, при этом крышка со стороны привода обращена в сторону маховика и входит в специальное отверстие, выполненное на картере сцепления.
Крепление стартера к картеру сцепления осуществляется консольно болтами или шпильками посредством фланца, выполненного на головке со стороны привода. В зависимости от массы стартера крепление может осуществляться двумя или тремя резьбовыми элементами.

Тяжелые стартеры мощностью более 4,4 кВт с диаметром корпуса 130…180 мм устанавливают в углублениях специальных приливов, выполняемых на картере двигателя. К посадочной поверхности прилива двигателя корпус стартера прижимается хомутами из стальных лент или литыми скобами.

Шестерня механизма привода может быть установлена между опорами под крышкой, или консольно за ее пределами. В этом случае в картере сцепления выполняется специальное гнездо с медно-графитовой втулкой, служащей опорой для свободного конца вала якоря стартера.

***

Устройство и работа стартера автомобиля ВАЗ-2109

Стартер 29.3708 автомобиля ВАЗ-2109, устройство которого показано на рис. 3, работает следующим образом.
При пуске двигателя вращение якоря через винтовые шлицы вала 1 и ступицу 35 передается наружному кольцу 34 роликовой обгонной муфты 5.
Три ролика 4 муфты пружинами через плунжеры 38 смещаются в узкую сторону пазов наружного кольца 34 и всегда заклинены, а внутреннее кольцо 37 вращается как одно целое с наружным. При работающем стартере эффект заклинивания усиливается.

Ступица 35 муфты и шестерня 2, перемещаясь рычагом 8 по винтовым шлицам, входят в зацепление с зубчатым венцом маховика, и от вала 1 якоря через шестерню и маховик будет передаваться крутящий момент на коленчатый вал двигателя.

После пуска двигателя, когда электрическая цепь управления отключается, все подвижные части реле и механизмы привода стартера займут исходное положение под действием пружины втягивающего реле и буферной пружины 33.

Если двигатель начнет работать, а стартер не будет выключен, зубчатый венец маховика заставит шестерню вращаться с более высокой частотой, чем вращается наружная муфта 34 со ступицей 35. При этом ролики 4 с помощью пружин сдвинутся по наклонной поверхности пазов в широкую часть и позволят наружному кольцу вращаться свободно, не передавая усилие на вал якоря, что предупреждает поломку стартера.

Если при перемещении привода зуб шестерни стартера совпадает с зубом венца маховика, буферная пружина 33 привода сожмется больше, позволяя рычагу 8 перемещаться дальше и замкнуть электрическую цепь стартера. Когда якорь повернется на некоторый угол, шестерня под действием буферной пружины сразу же войдет в зацепление с венцом маховика.

Учитывая, что при пуске (особенно холодного двигателя) стартер потребляет ток большой силы, продолжительность его включения не должна превышать 5…10 с, а промежуток между включениями должен быть не менее 20…30 с.

Устройство отдельных элементов конструкции стартера рассмотрим на примере стартера 29.9708, применяемого на автомобилях ВАЗ-2109.

Щетки стартера

В электродвигателе стартера используются четыре медно-графитовые щетки 19, установленные в щеткодержателях, прикрепленных к крышке 24. К двум щеткодержателям положительных щеток, изолированным от крышки пластмассовыми пластинами, присоединяются выводы сериесных катушек.
Другие два щеткодержателя, к одному из которых присоединен вывод шунтовой катушки, приклепаны к крышке 24, т. е. соединены с «массой», и в них вставляются отрицательные щетки. Все щетки прижимаются к коллектору специальными спиральными пружинами.
Форма щеток может быть разнообразной (рис. 4), в соответствии с конструктивными особенностями щеточного и коллекторного узла стартера.

Якорь стартера

Якорь состоит из вала 1 и напрессованных на него сердечника 25 с обмоткой 25 и коллектора 18. Обмотка уложена в пазы сердечника, набранного из тонких пластин электротехнической стали. Концы обмотки выведены на изолированные друг от друга пластины коллектора.
Коллекторы могут выполняться торцовыми (ВАЗ-2109, ЗАЗ-1102, АЗЛК-2141, ВАЗ-2105 и др.), или цилиндрическими (преимущественно, стартеры грузовых автомобилей).
Торцовой коллектор выполняется в виде пластмассового диска с залитыми в него медными пластинами; такая конструкция позволяет уменьшить длину стартера.
Цилиндрические коллекторы выполняются на пластмассовом трубчатом основании. Такая конструкция обеспечивает равномерный износ щеток по длине рабочей поверхности, а также бόльшую поверхность контакта щеток и коллектора.

Вал якоря вращается в двух пористых металлокерамических втулках 21, пропитанных маслом и запрессованных в крышки стартера. Втулки могут быть и медно-графитовыми. В некоторых стартерах (например, ВАЗ-2109) вал якоря стартера имеет только одну опорную втулку в крышке стартера, а вторая опора предусмотрена в картере сцепления.
В стартерах грузовых автомобилей обычно используется три опорных втулки для поддержания якоря – в крышках и промежуточной опоре.

Втягивающее реле

Втягивающее реле 10 устанавливается сверху на корпусе стартера и состоит из корпуса со втягивающей 11 и удерживающей 12 обмотками, крышки 15 с контактными болтами 17 и якоря 9 со штоком 13, сердечником 14 и контактными пластинами.

Крышки стартера

Передняя крышка стартера (иногда ее называют головкой стартера) имеет фланец, которым стартер крепится к картеру сцепления. В этой крышке на валу якоря смонтирован привод стартера. Если крышка является опорой якоря, в ней запрессовывается опорная втулка. Опорная втулка передней крышки изнашивается быстрее, чем втулка задней крышки, поскольку она испытывает бόльшую нагрузку во время работы стартера.

Задняя крышка служит опорой для одного из концов якоря, а также для крепления щеточного узла. Для предотвращения попадания грязи и влаги в стартер задняя крышка закрывается металлическим чехлом с уплотнительной прокладкой.

***

Принцип работы стартера проще понять, просмотрев видеоролик, представленный ниже.

***

Механизм привода стартера

Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Стартер автомобиля: устройство, принцип работы, поломки

Для запуска двигателя автомобиля необходимо обеспечить условия для воспламенения топливовоздушной смеси. И одним из таких условий является раскручивание коленчатого вала хотя бы до минимально необходимых оборотов, чтобы в цилиндрах прошли рабочие процессы. Для проворачивания колен. вала применяется сторонний источник механической энергии. Им выступает силовой электродвигатель, получивший название «стартер».

Основные составные части

По сути, автомобильный стартер – это доработанный электрический двигатель постоянного тока с коллекторно-щеточным узлом. В конструкцию дополнительно входит механизм управления, обеспечивающий включение и выключение электромотора и исполнительный механизм, в задачу которого входит воздействие на маховик коленчатого вала.

Механизмом управления выступает втягивающее реле. Оно выполняет одновременно две задачи:

1. Замыкает электрическую цепь и обеспечивает подачу напряжения на электродвигатель.
2. Вводит в зацепление шестерню исполнительного механизма с зубчатым сектором маховика.

Составными частями втягивающего реле является обмотка и якорь. Последний посредством вилки связан с исполнительным механизмом.

Исполнительный механизм, используемый в конструкции автомобильного стартера, называется бендиксом. Основной его элемент — приводная шестерня, передающая вращение вала электродвигателя на маховик. Эта шестеренка в классической конструкции стартера расположена на валу ротора электромотора и имеет с ним шлицевое подвижное соединение. Оно дает возможность перемещаться шестеренке по валу и передает усилие.

В конструкцию бендикса входит обгонная муфта, предотвращающая обратную передачу усилия. Дело в том, что после запуска двигателя скорость вращения коленвала превышает обороты ротора стартера. При этом водитель не всегда успевает среагировать и отключить стартер. В результате из-за зацепления шестерен происходит обратная передача усилия – от маховика на стартер, что приводит к повреждению последнего. Чтобы этого не произошло и используется обгонная муфта, которая в случае превышения оборотов вращения ротора разрывает его связь с приводной шестеренкой бендикса.

Для запитывания стартера используется две электрические цепи. Первая из них – прямая от аккумулятора к электромотору. Стартер в процессе работы потребляет большое количество электроэнергии. Поэтому для снижения потерь напряжение на электродвигатель подается напрямую при помощи медного кабеля большого сечения.

При этом эта цепь является постоянно разомкнутой во втягивающем реле, что исключает самовольное включение эл. двигателя.

Вторая цепь используется для запитки втягивающего реле. В ней потребление энергии незначительное, поэтому используется обычная проводка. В этой цепи также имеется разрыв – в замке зажигания.

Эти электрические цепи задействуются последовательно. Сначала замыкается вторая цепь, что обеспечивает срабатывание реле, а оно затем замыкает первую цепь.

Принцип работы

При повороте ключа водитель замыкает цепь запитки втягивающего реле. Электрическая энергия поступает на обмотку реле, что приводит к образованию магнитного поля. Это поле воздействует на якорь, и он втягивается внутрь реле. Смещаясь, он тянет за собой вилку и перемещает бендикс по роторному валу, приводная шестеренка входит в зубья маховика.

Втягивающее реле также размыкает первую цепь – питания электродвигателя. С внешней стороны на нем имеется два вывода для подключения кабеля, идущего от АКБ, и шины, по которой поступает напряжение на электромотор. С внутренней стороны корпуса реле к этим выводам подсоединены контакты, прозванные пятаками. Эти два вывода, не контактирующие между собой, и являются разрывом цепи питания мотора.

При срабатывания реле якорь после втягивания замыкает пятаки, напряжение подается на двигатель, и он включается. При этом шестерня бендикса уже введена в зацепление.

После запуска силовой установки, когда обороты коленвала превышают скорость вращения ротора, срабатывает обгонная муфта, разъединяя бендикс с валом, они начинают вращаться по отдельности.

Видео: Принцип работы стартера

После отпускания ключа зажигания цепь питания втягивающего реле прерывается. Магнитное поле пропадает и пружина, установленная в реле, возвращает якорь на место, размыкая пятаки и выводя из зацепления бендикс – стартер отключается.

Типы и их особенности

Выше описана классическая конструкция стартера. Она отличается тем, что бендикс посажен напрямую на вал ротора. Такой тип сейчас считается устаревшим. Такая конструкция требует использования электродвигателя со сниженной скоростью вращения и повышенным тяговым усилием. Из-за этого стартер был массивным и значительным по размерам.

Более современной считается конструкция стартера, которая включает в себя редуктор.

Редуктор в конструкции обеспечивает изменение передаточного соотношения. То есть, этот элемент преобразовывает скорость вращения в тяговое усилие. Поэтому нет надобности использовать мощные электродвигатели, да еще и со сниженными оборотами. Использование редуктора позволило уменьшить размеры стартера и обеспечить уменьшенное потребление электроэнергии.

В конструкции редукторных стартеров применяются разные типы редукторов, но наибольшее распространение получила планетарная передача. Она компактна по размерам и достаточно надежна.

В планетарном редукторе используется дополнительный вал, на который посажен бендикс. То есть прямой связи между ним и ротором эл. двигателя нет, но они взаимодействуют между собой через редуктор.

Классический планетарный редуктор состоит из ведущей шестерни (прозванной солнечной), зубчатого венца и водило с сателлитами. Все составные части зацеплены между собой. Отличительной особенностью этого редуктора — это использования каждой составной части в качестве и ведомого элемента.

В случае со стартером в качестве ведущей шестерни выступает солнечная, установленная на валу ротора. Зубчатый венец обездвижен и зафиксирован в корпусе. Выходное вращение с редуктора снимается с водило, к которому прикреплен вал бендикса.

Несмотря на дополнительную составную часть принцип работы редукторного стартера не отличается от классического.

Выпускаются редукторные стартеры и с цилиндрической передачей. Но ввиду более сложной конструкции они встречаются реже, чем изделия с планетарной передачей.

 Ещё кое-что полезное для Вас:

Основные виды поломок

В целом все неисправности автомобильного стартера делятся на две категории. Первая из них – механическая. Сюда относятся:

• подгорание пятаков;
• износ подшипников;
• повреждение зубьев ведущей шестеренки;
• подклинивание якоря втягивающего реле;
• разрушение обгонной муфты;
• заклинивание бендикса на валу.

Эти неисправности устраняются обслуживанием и заменой подтвержденных элементов. К примеру, подгоревшие пятаки можно почистить, а подшипники – заменить.

Вторая категория поломок стартера – электрическая. Эти неисправности считаются серьезнее, поскольку некоторые из них трудно устраняются. К ним относятся:

• износ щеток и контактных пластин коллектора;
• обрыв обмоток статора и втягивающего реле;
• замыкание обмоток.

Если щетки заменить несложно, то ремонт коллектора затруднителен, поскольку нужно перепаивать все его пластины. Что касается обрыва и замыкания, то устранить такие поломки может только опытный автоэлектрик. При этом нередко отремонтированный двигатель снова ломается, поэтому иногда лучше заменить узел, чем ремонтировать. Реле же при электрических поломках не ремонтируется, а заменяется.

Что касается редукторных стартеров, то редуктор также может выйти из строя. Его «слабым местом» является зубчатый венец, которые производители часто делают из пластика (для снижения шумности и удешевления производства). Этот венец из-за нагрузок разрушается и редуктор перестает работать. Для восстановление работоспособности стартера  заменяется венец. При этом некоторые автолюбители для исключения повторной поломки подбирают и устанавливают венец из металла.

Видео: Стартёр не работает. В чём причина?

Назначение, особенности устройства и принцип работы стартера автомобиля

Как известно, для запуска двигателя автомобиля нужно несколько раз провернуть коленчатый вал. На первых машинах этим занимались вручную. Но сейчас все автомобили оснащены стартерами, которые позволяют вращать вал без каких-либо усилий. Водителю требуется лишь вставить ключ в замок и провернуть его в третье положение. Далее мотор без проблем запустится. Что являет собой данный элемент, каково назначение и принцип работы стартера? Об этом мы поговорим в нашей сегодняшней статье.

Назначение

За счет оборотов коленвала двигатель вырабатывает энергию, необходимую для движения автомобиля. Но проблема в том, что в неподвижном состоянии мотор не может выдавать какой-либо энергии.

Отсюда возникает вопрос о его запуске. С этой целью и был придуман стартер. Принцип работы его рассмотрим немного позже. Данный элемент способен раскрутить вал при помощи электродвигателя и внешнего источника питания. В качестве последнего используется аккумуляторная батарея. В зависимости от модели и типа автомобиля мощность стартера может быть разной. Но для большинства легковых машин достаточно 3-киловатного электродвигателя.

Устройство

В конструкцию данного элемента входит несколько деталей:

• Якорь стартера. Изготавливается из легированной стали. На нем запрессовываются коллекторные пластины, а также сердечник.
• Втягивающее реле стартера. Принцип работы его предельно прост. Реле служит для подачи питания на электрический двигатель в случае поворота ключа зажигания. Также реле выталкивает обгонную муфту. В конструкции элемента присутствует подвижная перемычка и силовые контакты.
• Обгонная муфта (в простонародье – «бендикс»). Являет собой роликовый механизм, что передает через шестерню зацепления крутящий момент на венец маховика.
• Щетки. Служат для подачи тока на пластины якоря стартера. Благодаря щеткам возрастает мощность электрического двигателя в момент его зацепления с маховиком.
• Корпус. Именно в нем объединены все вышеперечисленные элементы. Обычно корпус имеет цилиндрическую форму. Внутри его также находится сердечник и обмотка возбуждения.

Подобную конструкцию имеют все современные стартеры. Отличия могут быть лишь минимальными. Так, на автомобилях с автоматической коробкой стартер оснащается удерживающими обмотками. Они служат для того, чтобы машина не завелась на «драйве» и других режимах, кроме «нейтрали».

Типы

Различают несколько типов механизмов:

• С редуктором.
• Без него.

Принцип работы стартера последнего типа заключается в непосредственном контакте с вращающейся шестерней. Основной плюс такой конструкции – высокая ремонтопригодность и стойкость к повышенным нагрузкам.

Но на большинстве автомобилей устанавливается элемент с редуктором. Принцип работы стартера такого типа будет рассмотрен далее. По сравнению со своим аналогом, редукторный элемент имеет более высокий КПД, потребляет меньше тока, обладает малыми размерами и сохраняет высокие эксплуатационные характеристики на протяжении всего периода работы.

Принцип работы

Поскольку данный элемент работает от аккумулятора, обязательным условием для его запуска является наличие в сети напряжения 12В и выше. Как правило, при запуске стартера напряжение «проседает» на 1-1,5В, что весьма существенно. В связи с этим не рекомендуется долго крутить стартер (более пяти секунд), поскольку можно запросто разрядить аккумулятор. Принцип работы стартера автомобиля довольно простой. Сперва водитель помещает ключ в замок и проворачивает его в крайнее положение. Так он запустит систему зажигания. Для запуска стартера требуется провернуть ключ еще раз. В это время контакты замкнутся, и напряжение перейдет через реле на втягивающую обмотку. Само реле может издавать характерный щелчок. Это говорит о том, что контакты замкнулись.

Далее якорь втягивающего элемента передвигается внутри корпуса, тем самым выдвигая бендикс и вводя его в зацепление с венцом маховика. Когда якорь достигает конечной точки, происходит замыкание контактов. Напряжение поступает на обмотку электромотора стартера. Все это приводит к вращению маховика двигателя. Одновременно с ним вращается и сам коленчатый вал мотора. В сами цилиндры начинает поступать горючая смесь, и загораются свечи. Таким образом мотор приводится в действие.

После того как скорость вращения маховика превысила частоту вращения вала стартера, из зацепления выходит бендикс. Он, благодаря возвратной пружине, устанавливается в исходное положение. Одновременно с этим ключ в замке возвращается в исходное положение. Прекращается подача электроэнергии на стартер.

Таким образом, принцип работы стартера (ВАЗа в том числе) направлен на кратковременное вращение маховика, благодаря чему производится запуск ДВС. Элемент прекращает свою работу, как только мотор успешно завелся.

Что будет, если не выключить стартер на работающем двигателе?

Зачастую такие проблемы наблюдаются при вышедшей из строя возвратной пружине. Если стартер будет продолжать вращаться с маховиком, вы услышите характерный громкий скрежет. Он происходит потому, что скорость вращения венца не совпадает с той, что выдает шестерня стартера (разница в 2 и более раза). Такое может случаться и из-за сломанного замка зажигания.

Отметим, что подобный процесс очень вреден для шестерен и для стартера в целом. Даже кратковременный хруст может повлечь серьёзные проблемы с электродвигателем.

Требования к стартеру

Данный механизм должен соответствовать нескольким требованиям:

• Надежность. Подразумевается отсутствие поломок в ближайшие 60-80 тысяч километров пробега).
• Возможность запуска в условиях низких температур. Очень часто стартер плохо крутит при температуре -20 и ниже. Но обычно виной тому является холодный электролит в АКБ. Чтобы его разогреть, перед запуском рекомендуется пару раз «поморгать» дальним светом.
• Способность механизма к многоразовому запуску в течение короткого периода времени.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой являет стартер, его принцип работы. Как видите, это неотъемлемый элемент любого современного автомобиля. Если он выйдет из строя, запустить мотор можно будет лишь «с толкача» (а на машинах с АКПП – и вовсе невозможно). Поэтому нужно следить за его состоянием и не игнорировать поломки.

принцип работы, схема и особенности

Прежде чем проводить ремонт электрооборудования, необходимо узнать конструкцию всех наиболее важных компонентов. Каждый водитель должен знать устройство стартера автомобиля, так как это один из наиболее уязвимых элементов конструкции. Стартер необходим для того, чтобы облегчить запуск двигателя внутреннего сгорания. Используется как на бензиновых, так и на дизельных моторах.

Но запустить двигатель можно и при помощи силы мышц, электрического мотора либо же агрегатом на пневматике. В легковых автомобилях чаще всего можно встретить запуск двигателя, осуществляемый при помощи электрического стартера. В качестве источника питания используется аккумуляторная батарея.

Какие бывают стартеры?

Из общей массы этих механизмов можно выделить две большие группы: редукторные и безредукторные. Как происходит работа, а также внутреннее устройство, понятно из самого названия. Если внутри электродвигателя нет редуктора, то такой стартер способен развить небольшую частоту вращения. Наличие планетарного редуктора позволяет достичь большей скорости ротора. При этом непосредственно электродвигатель может иметь сравнительно небольшую мощность, но ее хватит для раскручивания коленчатого вала мотора.

Но имеется один большой недостаток у таких механизмов – надежность крайне низкая, могут очень быстро износиться и выйти из строя. Но не стоит думать, что безредукторные стартеры отличаются большим ресурсом. Они тоже выходят из строя, да еще и обладают одним весомым недостатком – при слабом заряде батареи не способны раскрутить коленчатый вал.

Основные компоненты стартера

По сути, устройство стартера автомобиля, схема его подключения к бортовой сети, одинаковы практически у любого производителя. Независимо от того, в какой стране изготовлен автомобиль и по каким стандартам. Отличаться устройства могут только лишь вариантом исполнения, качеством изделий, но общая конструкция будет однотипна. Можно выделить несколько основных компонентов:

1. Ротор – подвижная часть стартера автомобиля. На нём имеется обмотка, на которую подается электрический ток.
2. Статор является неподвижной частью. Некоторые производители электродвигателей в целях экономии устанавливают постоянные магниты. Но это делать неразумно, так как значительно снижается мощность электрического двигателя.

Обычно такая конструкция используется в редукторных стартерах. Без дополнительных шестерен электродвигатель не способен развить крутящий момент, необходимый для вращения коленчатого вала. В таких механизмах есть и преимущества, и довольно существенные недостатки. Главный плюс – это то, что при запуске двигателя стартер потребляет очень маленький ток. Но конструкция узла намного сложнее.

Бендикс и обгонная муфта

Это два компонента, которые смонтированы на роторе стартера. Они необходимы для того, чтобы передавать крутящий момент от ротора стартера к венцу маховика. Причём шестерня, которая находится на обгонной муфте, может вращаться только лишь в одном направлении. Поэтому при диагностике данного механизма необходимо просто попробовать прокрутить шестерню в обе стороны.

В верхней части корпуса стартера устанавливается втягивающее реле, которое выполняет функцию силового контакта и позволяет переместить обгонную муфту с шестерней по оси ротора, чтобы она вошла в зацепление с венцом маховика. Вилка, с помощью которой перемещается шестерня, изготавливается из пластика или металлических пластин.

Как работает стартер?

А теперь нужно поговорить о том, как же приводит во вращение коленчатый вал стартер автомобиля. Устройство, принцип работы этого механизма просты, но существует несколько нюансов, которые влияют на нормальное функционирование. Когда поворачивается ключ в замке зажигания, на управляющий контакт втягивающего реле производится подача напряжения. При этом у втягивающего якорь перемещается, шестерня бендикса вводится в зацепление с маховиком.

Также втягивающее реле замыкает силовые контакты и подает напряжение питания на обмотки электродвигателя. Как только положение ключа изменится, отключится питание от управляющего вывода тягового реле. При этом пружина, которая находится внутри реле, отбросит якорь, и разомкнутся силовые контакты. В это же время бендикс выйдет из зацепления с маховиком.

Втягивающее реле

Чтобы уменьшить ток потребления, реле изготавливают с использованием схемы, в которой применяется две обмотки. Первая работает только в начальный момент времени включения, чтобы сердечник втягивающего реле полностью сжал пружину и замкнул контакты.

Вторая обмотка, изготовленная из тонкого провода, называется удерживающей. Ее назначение заключается в том, чтобы удержать сердечник в выжатом положении. Особенность схемы подключения обмоток:

1. У каждой из катушек имеется два вывода. Один из них соединен с управляющим выводом втягивающего реле.
2. На удерживающей катушке второй вывод соединен с массой.

Удерживающая катушка соединена с массой и положительным выводом. И ток через неё проходит, но только в случае, когда в замке зажигания ключ повёрнут в крайнее положение «Старт». На втягивающей катушке второй контакт подключён к положительному выводу электродвигателя стартера автомобиля. Схема и виды приведены на рисунках.

При подаче напряжения на втягивающее он, пройдя по катушкам статора и ротора, подключается к минусу питания. При этом ток перестанет идти через втягивающую катушку. В этом случае работать будет только удерживающая обмотка. При помощи этих двух обмоток можно достичь очень большого усилия для стягивания сердечника, а также значительно уменьшить ток, необходимый для удержания.

Втулки и щетки

Это два компонента, которые очень сильно влияют на нормальное функционирование электродвигателя. По щеткам передаётся плюс питания, а по втулкам проходит минус на роторную обмотку. При разборке стартера необходимо особое внимание уделять состоянию этих компонентов.

Если имеется выработка втулок, их необходимо заменить. При чрезмерном износе щеточного узла эксплуатация стартера нежелательна. Одновременно с этим нужно проверить состояние ламелей на роторе. При необходимости следует их очистить от загрязнений. Но перед началом работ внимательно изучите устройство стартера автомобиля, чтобы максимально эффективно провести ремонт.

Основы устройства плавного пуска, принцип работы с примерами и преимуществами

Устройство плавного пуска — это любое устройство, которое управляет ускорением электродвигателя с помощью управления приложенным напряжением.

А теперь напомним вкратце о необходимости иметь стартер для любого двигателя.

Асинхронный двигатель может запускаться самостоятельно из-за взаимодействия между потоком вращающегося магнитного поля и потоком обмотки ротора, вызывая высокий ток ротора при увеличении крутящего момента. В результате статор потребляет большой ток, и к тому времени, когда двигатель достигает полной скорости, потребляется большой ток (превышающий номинальный ток), что может вызвать нагрев двигателя и, в конечном итоге, его повреждение.Чтобы этого не произошло, нужны пускатели двигателей.

Пуск двигателя может осуществляться 3 способами

• Подача напряжения полной нагрузки через определенные промежутки времени: Прямой пуск от сети
• Постепенная подача пониженного напряжения: Пускатель звезда-треугольник и устройство плавного пуска
• Пуск по частям обмотки: Пускатель автотрансформатора

Определение плавного пуска

Теперь давайте обратим особое внимание на плавный пуск.

С технической точки зрения устройство плавного пуска — это любое устройство, уменьшающее крутящий момент, прилагаемый к электродвигателю.Обычно он состоит из твердотельных устройств, таких как тиристоры, для управления подачей напряжения питания на двигатель. Пускатель работает по тому, что крутящий момент пропорционален квадрату пускового тока, который, в свою очередь, пропорционален приложенному напряжению. Таким образом, крутящий момент и ток можно регулировать, уменьшая напряжение во время запуска двигателя.

Может быть два типа управления с помощью устройства плавного пуска:

Открытое управление : Пусковое напряжение подается со временем, независимо от потребляемого тока или скорости двигателя.Для каждой фазы два SCR подключаются друг к другу, и SCR сначала проводятся с задержкой 180 градусов в течение соответствующих полуволновых циклов (для которых проводит каждый SCR). Эта задержка постепенно уменьшается со временем до тех пор, пока подаваемое напряжение не возрастет до полного напряжения питания. Это также известно как система изменения напряжения во времени. Этот метод не имеет значения, поскольку он не контролирует ускорение двигателя.

Управление по замкнутому контуру : Любая из выходных характеристик двигателя, таких как потребляемый ток или скорость, отслеживается, и стартовое напряжение изменяется соответствующим образом для получения требуемого отклика.Ток в каждой фазе контролируется, и если он превышает определенную уставку, изменение напряжения по времени останавливается.

Таким образом, основной принцип устройства плавного пуска состоит в том, чтобы контролировать угол проводимости тиристоров, подачу напряжения питания.

2 Компоненты базового устройства плавного пуска

• Силовые переключатели , такие как тиристоры, которые должны управляться по фазе, чтобы они применялись для каждой части цикла. В трехфазном двигателе по два тиристора соединены спина к каждой фазе.Коммутационные устройства должны иметь номинальное значение, по крайней мере, в три раза больше, чем напряжение сети.

• Логика управления с использованием ПИД-регуляторов или микроконтроллеров или любой другой логики для управления приложением напряжения затвора к SCR, то есть для управления углом срабатывания SCR, чтобы заставить SCR проводить в требуемой части цикла напряжения питания .

Рабочий пример электронной системы плавного пуска для трехфазного асинхронного двигателя

Система состоит из следующих компонентов.

• Два спина к спине SCR для каждой фазы, то есть всего 6 SCR.
• Схема логической схемы управления в виде двух компараторов LM324 и LM339 для создания уровня и линейного напряжения и оптоизолятора для управления приложением напряжения затвора к каждому тиристору в каждой фазе.

Схема источника питания для обеспечения необходимого напряжения питания постоянного тока.

Напряжение уровня генерируется с помощью компаратора LM324, инвертирующий вывод которого питается от источника постоянного напряжения, а неинвертирующий вывод подается через конденсатор, подключенный к коллектору Транзистор NPN.Зарядка и разрядка конденсатора вызывают соответствующее изменение выходного сигнала компаратора и изменение уровня напряжения с высокого на низкий. Напряжение этого выходного уровня подается на неинвертирующий вывод другого компаратора LM339, на инвертирующий вывод которого подается напряжение с линейным нарастанием. Это линейное напряжение создается с помощью другого компаратора LM339, который сравнивает пульсирующее постоянное напряжение, приложенное к его инвертирующему выводу, с чистым постоянным напряжением на его неинвертирующем выводе и генерирует опорный сигнал нулевого напряжения, который преобразуется в линейный сигнал путем зарядки и разрядки электролитный конденсатор.

Компаратор LM339 3 ^rd выдает сигнал большой ширины импульса для каждого напряжения высокого уровня, который постепенно уменьшается по мере уменьшения напряжения уровня. Этот сигнал инвертируется и подается на оптоизолятор, который подает стробирующие импульсы на тиристоры. По мере падения уровня напряжения ширина импульса оптоизолятора увеличивается, и чем больше ширина импульса, тем меньше задержка, и постепенно тиристор срабатывает без какой-либо задержки. Таким образом, управляя длительностью между импульсами или задержкой между приложениями импульсов, регулируется угол срабатывания SCR и регулируется подача тока питания, таким образом регулируя выходной крутящий момент двигателя.

Весь процесс представляет собой систему управления без обратной связи, в которой время приложения импульсов запуска затвора к каждому тиристору регулируется в зависимости от того, насколько раньше линейное напряжение снижается от уровня напряжения.

Преимущества мягкого старта

Теперь, когда мы узнали о том, как работает электронная система плавного старта, давайте вспомним несколько причин, по которым она предпочтительнее других методов.

• • Повышенный КПД : КПД системы плавного пуска с твердотельными переключателями выше из-за низкого напряжения в открытом состоянии.
  • Управляемый запуск : Пусковой ток можно плавно регулировать, легко изменяя пусковое напряжение, и это обеспечивает плавный пуск двигателя без рывков.

• Управляемое ускорение : Ускорение двигателя регулируется плавно.
• Низкая стоимость и размер : Это обеспечивается за счет использования твердотельных переключателей.

| Электротехнические решения и технологии

Устройство плавного пуска работает в другом месте. Этот принцип заключается в том, что, регулируя напряжение, подаваемое на

во время пуска, характеристики тока и крутящего момента можно ограничивать и контролировать.

Для асинхронных двигателей пусковой момент (LRT) приблизительно пропорционален квадрату пускового тока

(LRA) проведена по прямой. LRT ∝ I2. Этот пусковой ток пропорционален приложенному напряжению (В).Итак,

крутящий момент также можно считать приблизительно пропорциональным приложенному напряжению. LRT ∝ V2 .. Автор

регулируя напряжение во время запуска, ток, потребляемый двигателем, и крутящий момент, создаваемый двигателем, могут быть

пониженный и контролируемый.

При использовании шести тиристоров в конфигурации «спина к спине», как показано на рисунке 2, устройство плавного пуска может регулировать

напряжение, подаваемое на двигатель при пуске от 0 вольт до напряжения сети.В отличие от VFD, частота сети

всегда применяется к мотору. Меняется только напряжение.

Устройство плавного пуска работает в другом месте. Этот принцип заключается в том, что, регулируя напряжение, подаваемое на

во время пуска, характеристики тока и крутящего момента можно ограничивать и контролировать.

Для асинхронных двигателей пусковой момент (LRT) приблизительно пропорционален квадрату пускового тока

(LRA) проведена по прямой.LRT ∝ I2. Этот пусковой ток пропорционален приложенному напряжению (В). Итак,

крутящий момент также можно считать приблизительно пропорциональным приложенному напряжению. LRT ∝ V2 .. Автор

регулируя напряжение во время запуска, ток, потребляемый двигателем, и крутящий момент, создаваемый двигателем, могут быть

пониженный и контролируемый.

При использовании шести тиристоров в конфигурации «спина к спине», как показано на рисунке 2, устройство плавного пуска может регулировать

напряжение, подаваемое на двигатель при пуске от 0 вольт до напряжения сети.В отличие от VFD, частота сети

всегда применяется к мотору. Меняется только напряжение.

Шесть спина к спине конфигурации SCR

Рисунок 2

Обратная связь от двигателя к логической схеме, управляющей срабатыванием тиристора, необходима для стабилизации ускорения двигателя.

Работа привода с регулируемой скоростью

Напряжение сети переменного тока, рис. 3, выпрямляется с помощью пассивного диодного моста.Это означает, что диод (ы) проводят

, когда линейное напряжение превышает напряжение на конденсаторной секции. Результирующая форма кривой тока

имеет два импульса в течение каждого полупериода, по одному для каждого окна проводимости диода.

Рисунок 3 Линейное напряжение

Форма волны на рисунке 4 показывает некоторый постоянный ток при переходе проводимости от одного диода к

следующий. Это типично, когда в звене постоянного тока привода используется дроссель и присутствует некоторая нагрузка.

Рисунок 4 Напряжение и ток в сети

Шестиимпульсный полноволновой диодный выпрямитель

используют широтно-импульсную модуляцию для создания выходных сигналов. Сигнал треугольника генерируется на

несущая частота, на которой будут переключаться IGBT инвертора.

Рисунок 5

Форма кривой выходного напряжения инвертора

Этот сигнал сравнивается с синусоидальным сигналом на основной частоте, который должен быть доставлен на

мотор.Результатом является форма волны напряжения, показанная на рисунке 5.

На рисунке 6 показана результирующая форма кривой тока в двигателе с поданным ШИМ-сигналом.

Рисунок 6

Форма волны выходного тока инвертора — биполярный (вверху) и IGBT

На выходе инвертора может быть любая частота ниже или выше сетевой частоты до пределов инвертора и / или

механические ограничения двигателя. Обратите внимание, что привод всегда работает в пределах номинального скольжения двигателя.

5. Работа устройств плавного пуска

Время включения тиристоров является ключом к управлению выходным напряжением устройства плавного пуска. В течение

последовательность пуска логика устройства плавного пуска определяет, когда включать тиристоры. Не включается

SCR в точке, где напряжение переходит с отрицательного на положительное, но после этого ждёт некоторое время. Это

, известный как «постепенное восстановление» SCR. Точка включения SCR устанавливается или программируется значением

вызывает либо начальный крутящий момент, либо начальный ток, либо настройку ограничения тока.

Входное напряжение на устройство плавного пуска такое же, как и на VFD, показанном на рисунке 3. Результат фазирования

SCR — это несинусоидальное пониженное напряжение на клеммах двигателя, которое показано на рис. 7. Поскольку

является индуктивным, и ток отстает от напряжения, тиристор остается включенным и проводит до тех пор, пока ток не достигнет

ноль. Это после того, как напряжение стало отрицательным.

Выход напряжения отдельного тиристора

Рисунок 7 Форма кривой напряжения устройства плавного пуска

Если сравнить с осциллограммой полного напряжения на рисунке 3, можно увидеть, что пиковое напряжение такое же, как и полное напряжение

волна напряжения.Однако ток не увеличивается до того же уровня, что и при подаче полного напряжения из-за

индуктивный характер двигателей.

Когда это напряжение подается на двигатель, выходной ток выглядит как показано на рисунке 8. Поскольку частота напряжения составляет

такая же, как частота сети, частота тока также такая же. Поскольку SCR постепенно вводятся в эксплуатацию до

, промежутки в токе заполняются до тех пор, пока форма волны не станет такой же, как при подключении двигателя непосредственно к

линия.

Характеристики двигателя с устройствами плавного пуска

В отличие от привода переменного тока, линейный ток и ток двигателя для устройства плавного пуска всегда одинаковы. Во время запуска

ток напрямую зависит от величины приложенного напряжения. Крутящий момент двигателя меняется как квадрат

приложенное напряжение или ток.

Наиболее важным фактором при оценке устройства плавного пуска является крутящий момент двигателя. Стандартные двигатели производят

примерно 180% крутящего момента полной нагрузки при запуске.Следовательно, снижение напряжения или тока на 25% приведет к

в момент заторможенного ротора, равный моменту полной нагрузки (180% * (0,75) 2 = 101%). Если двигатель потребляет 600% от полной

ток нагрузки при запуске, тогда ток в этом примере снизит нормальный пусковой ток с 600% до 450% от

ток полной нагрузки.

В таблице 1 ниже приведены дополнительные примеры влияния снижения напряжения или тока на заблокированный ротор двигателя.

крутящий момент.Эти данные действительны для плавного пуска и последовательного пуска по сопротивлению. Они не применяются к другим типам

Пуск с пониженным напряжением, такой как пуск через автотрансформатор и пуск звезда-треугольник.

Таблица 1 Момент заторможенного ротора в сравнении с током заторможенного ротора для устройств плавного пуска

% Ток или напряжение% Ток полной нагрузки% Момент полной нагрузки

При использовании устройств плавного пуска действуют те же ограничения, что и для электромеханических устройств пониженного пуска.Это ограничение

— «сможет ли двигатель создать достаточный крутящий момент для запуска нагрузки с током, равным устройству плавного пуска.

позволяет течь к двигателю? »

имеют преимущество перед обычным пуском при пониженном напряжении. Они умеют регулировать напряжение,

ток и, следовательно, крутящий момент в широком диапазоне вместо одного или нескольких фиксированных значений. Это можно увидеть в

Рис. 10. Когда напряжение или ток удерживаются на постоянном уровне, кривая скорость-крутящий момент, обозначенная как «Предел тока», составляет

произведено.Эта кривая будет двигаться вверх или вниз в зависимости от текущей настройки ограничения. Верхняя граница этого

— это кривая «Полное напряжение».

Рисунок 10 Кривые крутящего момента скорости плавного пуска

Различия в применении

Зная принципы работы частотно-регулируемого привода и устройства плавного пуска, а также характеристики двигателя для каждого из них, приложение

отличий. Поскольку список приложений очень похож, общие параметры приложения

будет рассмотрен вместе с несколькими примерами применения.

Скорость двигателя — это параметр, при котором частотно-регулируемый привод имеет преимущество перед устройствами плавного пуска. Первое и наиболее очевидное — это то, где

скорость двигателя необходимо изменять от 0 до частоты сети, а иногда и выше, чем частота сети.

Устройство плавного пуска подает сетевое напряжение и частоту, поэтому рабочая скорость является фиксированной.

Второе преимущество, связанное со скоростью, состоит в том, что инвертор относится к процессам, требующим постоянной скорости. Если

, фактическая скорость этого двигателя не регулируется точно входом

частота.Выходная скорость фактически регулируется нагрузкой, приложенной к двигателю. Итак, если для процесса требуется очень

жесткое регулирование скорости, частота, подаваемая на двигатель, должна быть изменена в соответствии с прилагаемой нагрузкой.

Это можно сделать с помощью обратной связи с частотно-регулируемым приводом. И снова устройство плавного пуска использует только сетевую частоту

, поэтому регулирование скорости невозможно.

В приложениях, где необходимо постоянное время ускорения, следует использовать инвертор.Это связано с

факт, что время разгона для устройства плавного пуска больше зависит от нагрузки, чем выбранное время разгона. Если

не является проблемой, и необходимо контролировать крутящий момент или ток, тогда устройство плавного пуска — это

хороший кандидат на подачу заявки. (Примечание: некоторые устройства плавного пуска используют обратную связь, например тахометры. Эти устройства

может обеспечить синхронизированное ускорение при различных нагрузках. Следует отметить, что ток при ускорении обратной связи

может достичь того же уровня, что и при запуске на полном напряжении — 600-800% от полной нагрузки).

Что касается остановки, частотно-регулируемый привод останавливает двигатель в заданное время. Может быть встроен в инвертор

, или может потребоваться дополнительная функция динамического торможения для высокоинерционных и ремонтных нагрузок. Устройство плавного пуска

с функцией плавной остановки может только продлить время остановки. И так же, как и при разгоне, время остановки составляет

в зависимости от нагрузки. Если время остановки и характеристики остановки не критичны, то для

приложение.

Некоторые специально разработанные устройства плавного пуска также могут обеспечивать торможение. Они предназначены для сокращения времени остановки.

, где берег для отдыха очень длинный. Если нагрузка не является чистой по инерции и может варьироваться, время остановки также будет изменяться.

Когда ограничение тока является основной причиной не запуска при полном напряжении, первый метод, который следует рассмотреть сегодня

— это обычно устройства плавного пуска. Это связано с разницей в стоимости устройства плавного пуска и частотно-регулируемого привода при номинальном токе

, ограничение тока становится фактором.В большинстве случаев уместным выбором является устройство плавного пуска.

Есть приложения, в которых уместна дополнительная стоимость инвертора. В этих случаях двигатель

не может обеспечить достаточный крутящий момент для запуска нагрузки с ограничениями по току, налагаемыми системой распределения.

В таблице 1 показан крутящий момент двигателя при различных уровнях ограничения тока устройства плавного пуска. В отличие от устройств плавного пуска, приводы

может разгонять двигатель до полной скорости при полном крутящем моменте нагрузки с линейным током, который не превышает ампер полной нагрузки

мотор.Имейте в виду, что мощность в VFD равна выходной мощности плюс потери. Следовательно, для

те нагрузки, которые требуют более высокого крутящего момента, чем устройство плавного пуска может обеспечить с ограничениями, налагаемыми распределением

, инвертор может быть необходимым решением.

Если пусковой крутящий момент является проблемой при выборе привода или стартера, имейте в виду резкую разницу в величине

крутящего момента, который может быть разработан для данной величины линейного тока.Привод имеет гораздо более высокий крутящий момент на ампер

.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные