Параллельное соединение обмоток статора стартера
Обновлено: 07.07.2024
К валу двигателя подключена нагрузка (то, что он должен крутить)
Если проверить как будет меняться момент двигателя по мере разгона нагрузки, то оказывается, что сначала, он самый большой, постепенно снижается.
Механическая характеристика электродвигателя с последовательным возбуждением.
Из характеристики видно, что пока двигатель не тронулся с места (обороты раны нулю) крутящий момент максимальный.
Это самое подходящее свойство для пуска тяжелых нагрузок. Момент должен быть максимальным именно тогда, когда нагрузка еще не сдвинулась с места. Дальше, по мере разгона, момент сопротивления снижается, поэтому момент электродвигателя способен поддерживать вращение нагрузки. Такие свойства подходят для многих случаев, когда надо сдвинуть с места, например, электропоезд, подъемный механизм и т. д.
Начало вращения двигателя внутреннего сгорания тоже тяжелый процесс. Детали двигателя имеют внушительную массу, а кроме того, двигатель сразу же начинает сжимать воздух в части цилиндров, поэтому провернуть его очень непросто.
Таким образом, для стартера нужно использовать двигатель с последовательным возбуждением. У него самый большой крутящий момент, пока он еще не тронулся с места.
Схема электродвигателя стартера с последовательным возбуждением
Обмотки возбуждения расположены вокруг якоря с минимальным зазором, чтобы создать сильное магнитное поле. Ток возбуждения и ток якоря это один и тот же ток, он сначала проходит через одну обмотку возбуждения, потом через вторую, потом через плюсовые щетки, связанные перемычкой, проходит чрез якорь на минусовые щетки.
Другой вариант, тоже последовательное возбуждение, только ток возбуждения разветвляется на две ветви.
Еще одна схема на которой показана полярность намагничивания
Двигатель с последовательным возбуждением имеет опасный недостаток
Если его раскрутить и отпустить (снять нагрузку) он начнет легко раскручиваться дальше, обороты вырастут настолько, что проводники центробежной силой выдернет из ротора, это печальный конец, стартер заклинит и его надо будет сдать в металлолом.
Коротко можно записать так: электродвигатель с последовательным возбуждением склонен к разносу.
Электродвигатель с смешанным возбуждением
Двигатель с параллельным возбуждением значительно хуже справится с началом вращения, но зато, он не боится разноса.
Компромиссное решение состоит в том, что для стартерного электродвигателя применяют смешанную схему возбуждения – основная обмотка последовательная и вспомогательная параллельная. Параллельная обмотка тоже помогает крутить электродвигатель, он она еще и не дает стартеру уйти в разнос.
В этой схеме ток от аккумулятора разветвляется, часть тока идет через левую обмотку возбуждения и последовательно идет через щетки в якорь. Другая часть тока идет через правую, параллельную обмотку возбуждения, сразу на минус.
Большая часть поздних схем стартеров с электромагнитным возбуждением сделаны именно по такой схеме.
Устройство автомобилей
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.
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
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.
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.
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
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.
Комментарии: Избранное: 0
Шаг 1
В настоящее время на автомобиль с карбюраторным двигателем штатно устанавливают стартер типа 4216.3708 производства России (рис. 9.8), состоящий из корпуса 17 с обмотками возбуждения (статора), якоря 19 с приводом, двух крышек 6 и 15 и тягового электромагнитного реле. Крышки и корпус стянуты в единое целое двумя болтами, ввернутыми в крышку 6. У статора четыре полюса 18 с катушками обмоток. Три катушки обмотки (сериесные) соединены с обмоткой якоря последовательно, а одна (шунтовая) – параллельно.
Шаг 2
Рис. 9.8. Стартер 4216.3708: 1 – шестерня привода; 2 – обгонная муфта; 3 – поводковое кольцо; 4 – резиновая заглушка; 5 – рычаг привода; 6 – крышка со стороны привода; 7 – якорь реле; 8 – обмотка реле; 9 – контактная пластина; 10 – крышка реле; 11 – контактные болты; 12 – коллектор; 13 – щеткодержатель; 14 – втулка вала якоря; 15 – крышка со стороны коллектора; 16 – кожух; 17 – корпус; 18 – полюс статора; 19 – якорь; 20 – промежуточное кольцо; 21 – ограничительное кольцо
Шаг 3
Якорь состоит из вала, сердечника с обмоткой и коллектора. Вал якоря вращается в двух металлокерамических втулках, пропитанных маслом и запрессованных в крышки. На переднем конце вала установлен привод стартера, состоящий из роликовой обгонной муфты и шестерни 1. Назначение муфты – передавать крутящий момент от вала якоря стартера к венцу маховика при пуске двигателя, а после пуска, работая в режиме обгона, не допускать передачи крутящего момента от маховика на якорь.
При включении стартера якорь 7 реле втягивается и передвигает рычагом 5 привод с шестерней 1, вводя ее в зацепление с венцом маховика. Одновременно пластиной 9 замыкаются контактные болты 11 реле и включается питание обмоток стартера.
К наиболее частым причинам выхода из строя стартера (как показывает правктика) относятся
1) поломка щеток щеточного узла
2) загрязнение продуктами износа щеточного узла (как следствие замыкание стартера)
3)пробой на массу статора (как правило на современных стартерах обмотку статора заменяют постоянными магнитами)
расскажу и покажу что пробоя боятся не стоит совершенно))
для начала разберите стартер и убедитесь что причина кроется именно в пробое обмоток статора . проверяется этот дефект при помощи не хитрого прибора, берется лампочка с патроном на 220 вольт, вилка для розетки, и подключается как обычная переноска с той лишь разницей что один провод разрывается и ставятся изолированные контакты . Перед проверкой статор тщательно отмывается, и кладется на кусок сухой и чистой резины, после чего вилка в розетку, один конец изолированного контакта прислоняем к плюсовому вводу статора, а другой на массу ( ОБЯЗАТЕЛЬНО СОБЛЮДАЙТЕ МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ! РЕЗИНОВЫЕ ПЕРЧАТКИ ОБЯЗАТЕЛЬНЫ!) спросите почему обязательно 220 вольт ? сразу же отвечу что 12 вольт не всегда покажет пробой. так вот если лампочка начнет хотя бы немного светиться то сомнений быть не может статор требует или ремонта или замены. при помощи ударной отвертки откручиваем патайные винты, и освобождаем винты, после чего вскрываем изоляцию и находим поврежденные участки, на фото явно видно как в нижнем правом углу обмотка касалось корпуса и замыкала, Все тщательно промываем, просушиваем и начинаем изолировать по новой, перед началом укладки новой изоляции необходимо удостоверится что из межвиткового пространства не вылетела изолирующая прокладка (выполнена в виде тонкой полоски пришпана
Обмотку новой изоляции выполняем виз стеклотканной изоленты (продается в магазинах электрики и стоит не дорого) она тянется очень хорошо и проблем в углах с топорщанием углов не будет. Укладка производится по спиралевыдной форме виток к витку с перекрытием не менее половины ширины ленты ( я использовал 20 мм ширину) накладыва
пробой обмотки в нижнем правом углу (характерное потемнение и следы электрокарозии)
ем минимум 2 слоя, больше 4 ложить не советую, так как при сборкебашмаки кроепящие обмотку просто начнут срезать лишнюю изоляцию, после перемотки изоляции собираем статор и стартер в обратной последовательности. Будут вопросы пишите отвечу, прошу прощения за скудность фотографий, при работе постоянно забываю фотографировапть
1 — вал якоря; 2 — шестерня привода; 3 — втулка шестерни; 4 — ролик муфты свободного хода; 5 — муфта свободного хода; 6 — ось рычага привода шестерни; 7 и 24 — крышки стартера соответственно со стороны привода и коллектора; 8 — рьиаг привода шестерни; 9 — якорь втягивающего реле; 10 — втягивающее реле; 11 и 12 — втягивающая и удерживающая обмотки; 13 — шток; 14 — сердечник; 15 — контактная пластина; 16 — крышка; 17 — контактные болты; 18 — торцовый коллектор; 19 — щетка; 20 — пружина щетки; 21 — втулка крышки стартера; 22 — кожух; 23 — стяжной болт; 25 и 26 — обмотка и сердечник якоря; 27 и 28 — обмотка и полюс статора; 29 — корпус стартера; 30 — ограничительный диск; 31 — поводковое кольцо; 32 — центрирующий диск; 33 — буферная пружина; 34 — наружное кольцо обгонной роликовой муфты; 35 — ступица; 36 — ограничительное кольцо хода шестерни; 37 — внутреннее кольцо обгонной роликовой муфты;
В корпусе 29 (рис. 162) стартера винтами укреплены четыре стальных полюса 28, н а которые надеты катушки обмотки возбуждения. В стартерах 29.3708 автомобиля ВАЗ-2109, 26.3708 автомобиля ЗАЗ-1102, а также 35.3708 автомобилей A3ЛK-2141 и ВАЗ-2105 имеются по три сериесные катушки, которые соединены последовательно с обмоткой якоря, а четвертая (шунтовая) включена параллельно обмотке якоря. В остальных стартерах автомобилей применяют по две сериесные и по две шунтовые катушки.
Поскольку через сериесные обмотки при пуске двигателя проходит большой ток (до 5000 А), они, как и обмотки якоря, выполнены из медной ленты с большой площадью поперечного сечения. Одна четвертая катушка (шунтовая) включается параллельно обмотке якоря. Ее обмотка тонкая — рассчитана на сравнительно небольшой ток. Такое смешанное соединение обмоток возбуждения позволяет получить большой крутящий момент на валу якоря в начале вращения коленчатого вала и низкую частоту вращения якоря на холостом ходу. Это улучшает условия работы муфты 5 свободного хода привода, уменьшает износ втулок 21 вала якоря и предотвращает его разнос.
Читайте также: