Устройство и работа стартера: что это такое, устройство и принцип работы

Устройство и работа стартеров

Устройство и работа стартеров

На автомобилях ЗИЛ-130 устанавливаются стартеры типа СТ-130 с дистанционным управлением.

Основными частями стартера являются стальной цилиндрический корпус с четырьмя полюсными сердечниками и обмоткой возбуждения, якорь, в пазах которого уложена обмотка, коллектор и щетки, укрепленные на передней крышке. Обмотка возбуждения стартера включена последовательно с обмоткой якоря.

Стартер имеет четыре щетки, изготовленные из материала, содержащего 90% меди, 4% графита и 6% свинца. Вал якоря стартера вращается во втулках из пористой графитовой бронзы. С валом якоря связана шестерня. внодимая в зацепление с зубчатым венцом маховика во время пуска двигателя.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Привод стартера должен вводить шестерню в зацепление с венцом маховика на период пуска двигателя и автоматически разъединять вал стартера, когда двигатель начнет работать.

На всех современных отечественных автомобилях устанавливают стартеры, имеющие привод с принудительным включением шестерни. В момент включения стартера шестерня вводится в зацепление принудительно рычагом включения. Посредством винтов, и серьги производят регулировку зазора между шестерней и упорным кольцом. Разобщение якоря с коленчатым валом после пуска двигателя производится роликовой муфтой свободного хода или специальным сцепляющим механизмом.

После поворота ключа в замке выключателя зажигания по часовой стрелке до отказа ток от аккумуляторной батареи поступит в обмотку реле включения. Сердечник реле намагнитится и замкнет контакты. включив тем самым втягивающую и удерживающую обмотки тягового реле. При прохождении тока по втягивающей и удерживающей обмоткам якорь втягивается внутрь втулки. При этом связанный с якорем рычаг включения через Муфту включения и буферную пружину введет шестерню в зацепление с венцом маховика. Поступательное движение шестерни ограничивается упорным кольцом.

Вход зубьев шестерни в венец маховика облегчается тем, что втулка. перемещаясь по винтообразной нарезке вала якоря, сообщает шестерне кроме поступательного, еще вращательное движение. Когда шестерня войдет в зацепление, контактное кольцо, связанное с якорем через шток, замкнет контакты тягового реле и включит стартер. Одновременно контактное кольцо прижмется к упругому контакту, и ток от аккумуляторной батареи пойдет в первичную обмотку катушки зажигания через зажим ВК. минуя вариатор. Съемная крышка дает возможность при необходимости производить зачистку контактов.

Рис. 182. Стартер типа СТ 130 и его электрическая схема

При замыкании контактов тягового реле втягивающая обмотка закорачивается, после чего якорь реле удерживается только одной обмоткой 8. Магнитное поле, создаваемое этой обмоткой, оказывается достаточным для удержания стартера во включенном состоянии, так как после включения стартера между сердечником и якорем тягового реле остается очень незначительный воздушный зазор.

После пуска двигателя якорь стартера разобщается с венцом маховика муфтой свободного хода. Ее основными частями являются наружная обойма с втулкой и внутренняя обойма с шестерней. Наружная обойма имеет четыре клиновидных паза, в которых помещены стальные ролики. Усилием пружины через толкатель ролики отжимаются в узкую часть пазов и заклиниваются между обоймами, благодаря чему при вращении якоря против часовой стрелки шестерня передает крутящий момент от вала якоря на венец маховика.

После того как двигатель запущен, частота вращения внутренней обоймы превысит частоту вращения наружной. При этом сила трения, преодолев сопротивление пружины, отведет ролики в широкую часть пазов. Обоймы муфты окажутся разобщенными, и якорь стартера будет предохранен от разноса.

Муфта свободного хода не рассчитана на продолжительную работу, поэтому во избежание повреждений стартер надо выключать сразу же после пуска двигателя.

После выключения стартера якорь тягового реле, а вместе с ним и все детали привода возвращаются в исходное положение возвратной пружиной. Пружина смягчает удар втулки о крышку корпуса стартера.

Быстрому выходу шестерни из зацепления способствует винтообразная нарезка вала якоря. на которую муфта свободного хода, вращаясь после пуска двигателя быстрее якоря, навертывается подобно гайке. Если, пустив двигатель, не выключить стартер вовремя, то выключение произойдет автоматически благодаря тому, что обмотка 42 реле включения соединена с массой через якорь генератора 46, и генератор сразу после пуска двигателя пошлет в обмотку реле ток, идущий навстречу току от аккумуляторной батареи. Сердечник реле размагнитится, его контакты разомкнутся, и цепь обмотки тягового реле будет разомкнута .

Стартеры с механическим приводом и непосредственным управлением применяются в настоящее время преимущественно для запуска пусковых двигателей тракторов.

Рис. 183. Стартер типа СТ-350Б

На пусковом двигателе трактора ДТ-75М устанавливается стартер СТ-350 Б.

При нажатии на рычаг (рис. 183) включения он поворачивается и через установленные на валу якоря муфту включения, пружину и муфту свободного хода перемещает шестерню в осевом направлении, вводя ее в зацепление с шестерней, закрепленной на маховике пускового двигателя.

При дальнейшем перемещении рычага в он надавит на шток и с помощью шайбы замкнет цепь стартера. Ток через клемму пойдет в обмотки возбуждения и далее через щетки и коллектор в обмотки якоря. Вал якоря начнет вращаться, и находящаяся на нем шестерня приведет во вращение коленчатый вал двигателя.

После запуска двигателя муфта свободного хода под действием пружины выведет шестерню из зацепления с маховиком двигателя.

Все про устройство и принцип работы автомобильного стартера

Содержание:

• Эволюция стартера
• Зачем он нужен?
• Разновидности пускателей
• Конструкция
• Возможные проблемы стартера
• Приобретать новый пускатель или восстанавливать старый?

Обычно водители, освоившие принципы безопасного вождения автомобиля, впоследствии стремятся многие работы по ТО и ремонту личного транспорта проводить самостоятельно.

И очень часто это приводит к появлению желания усовершенствовать ездовые качества машины. Однако подобная модернизация невозможно без знания азов конструкции автомобиля. Например, устройство стартера – это то, с чего рекомендуется начинать, ибо именно он отвечает за запуск двигателя и последующее движение. 

Эволюция стартера

Прообраз современного стартера появился порядка сотни лет назад, придя на смену примитивной пусковой ручке, получившей в СССР название «кривой стартер». Причем еще в начале 20 века идея электрического запуска двигателя казалась нереализуемой на практике, пока инженер Ч. Кеттеринг не продемонстрировал возможности электродвигателя, созданного для… кассового аппарата. И все же попытки внедрить такое устройство в автомобильную промышленность сразу не удались: агрегат был недостаточно мощен, а вдобавок быстро перегревался. Впрочем, последующая доработка механизма, который взаимодействовал не с коленчатым валом, а зубьями маховика, позволила устранить эти недостатки, и компания «Дженерал Моторс» согласилась на его использование.

Второй этап того, как менялось устройство стартера автомобиля, связан с инженерной находкой американского изобретателя – он предложил разделить пусковой механизм непосредственно на сам стартер и отдельный генератор. В результате, благодаря обгонной муфте, которая была названа по имени его создателя «бендиксом», мотор кратковременно подключался к устройству. Чуть позднее произошла автоматизация процесса подвода шестерен к маховику мотора за счет появления электромагнитного реле. В последующие годы ничего революционного не произошло: стартеры различались лишь набором деталей и материалами для их создания. 

Зачем он нужен?

Стартер представляет собой малогабаритное устройство, преобразующее электрическую энергию постоянного тока в механическую. Причем его наличие – обязательное условие для любого транспортного средства, исключая электрокары. Название прибора говорит само за себя: данный элемент автомобиля призван запускать силовой агрегат. Для взаимодействия с двигателем у него есть привод, обеспечивающий проворачивание коленвала с «мертвой» точки.  

При ближайшем рассмотрении принцип работы стартера схож с электродвигателем с 4 полюсами: как только водитель повернул ключ зажигания, ток от аккумуляторной батареи поступает на клемму реле. Мощность пускателя может быть какой угодно, но для львиной доли воздушных моторов она составляет 3кВт – производители автомобилей считают, что этого вполне достаточно для раскручивания коленвала даже при минусовой температуре. 

Кроме того, поскольку стартер является единственным механизмом, способным дать  пуск мотору, сегодня он может иметь множество дополнительных опций. Одна из таких вспомогательных функций заключается в блокирующем механизме, снижающем риск угона транспортного средства и повышающем безопасность при запуске. Также в некоторых иномарках с коробкой-автоматом предусмотрен старт мотора только при положении ручки переключения скоростей в положении паркинга. 

Разновидности пускателей

Несмотря на массу особенностей подобных механизмов, специалисты выделяют лишь 2 разновидности стартеров. К первой категории они относят устройства с редуктором, который усложняет общую конструкцию. Однако именно его профессионалы рекомендуют, если автомобиль эксплуатируется в сложных условиях. Дело в том, что стартер автомобиля, устройство и принцип работы безредукторного пускателя позволяют давать старт мотору даже тогда, когда АКБ практически разряжена. Это объясняется наличием постоянных магнитов, на порядок снижающих потребность в токе. Вдобавок это уменьшает вероятность проблем с обмоткой почти до нулевого показателя. Однако при продолжительном использовании такого вида стартеров, у них может выйти из строя основная шестерня. Впрочем, чаще всего в этом виновата не так называемая усталость металла, а элементарный производственный брак. 

Безредукторные устройства контактируют с вышеуказанной шестерней напрямую, поэтому риск ее поломки меньше. А поскольку после того, как ток поступает на контроллер, отдающий команду для сцепки маховика двигателя и шестерни, пуск происходит моментально. Также к достоинствам данного устройства стартера автомобиля относят чрезвычайно низкую вероятность поломки из-за колебаний силы тока. Главный же недостаток – достаточно частые перебои при пониженной температуре воздуха. 

Конструкция

Чтобы осуществить запуск мотора, принцип работы стартера автомобиля должен обеспечивать корректное взаимодействие электродвигателя с аккумуляторной батареей. Для этого в конструкции данного устройства имеется достаточно ограниченный набор основных деталей. 

 Электродвигатель в цилиндрическом корпусе, в котором смонтированы обмотки возбуждения и сердечники. 

 Якорь, представляющий собой ось, сделанную из высокопрочной легированной стали. Данная деталь вращается на подшипниках скольжения и имеет коллекторные пластины. 

 Сердечник – он запрессовывается на якорь. 

 Щетки с держателями, которые позволяют повышать мощность устройства и отвечают за подачу тока на коллекторные пластины якоря. 

 Втягивающее реле. Его главная функция заключается в подаче питания от АКБ и выталкивание обгонной муфты. Этот элемент имеет довольно специфическую перемычку в сочетании с несколькими силовыми контактами. 

 Бендикс и приводная шестерня. Данный тандем перенаправляет вращательный момент от электродвигателя на маховик. Для этого предусмотрен специальный роликовый механизм. Как только двигатель запускается, происходит автоматическое рассоединение венца маховика и шестерни, и все устройство снова приходит в работоспособное состояние. 

Приведенная конструкция характерна для большинства стартеров, а отличия от стандартной схемы встречаются нечасто. Как правило, разница состоит в механизме расстыковки шестерен пускателя и венца маховика мотора автомобиля. Также на машинах с АКПП пускатель способен иметь дополнительные обмотки, которые исключают старт двигателя при положении селектора в ходовой позиции.

Возможные проблемы стартера

Вполне закономерно, что стартер – устройство и принцип работы мы уже рассмотрели – испытывает куда меньшие нагрузки по сравнению с другими узлами и агрегатами современного автомобиля. Ведь при полной исправности он активируется лишь на несколько секунд. Однако это совсем не означает, что поломки пускателя невозможны. Среди наиболее возможных неполадок специалисты выделяют следующие. 

 Стартер не запускается. Причин для этого бывает немало, и в основном они непосредственно связаны с «начинкой» устройства – обмоткой, контактами, неисправностью реле и пр. 

 Недостаточные обороты коленчатого вала. Наиболее часто данный сбой происходит по нескольким причинам: окисление контактов, излишняя вязкость смазывающей жидкости, разряженный аккумулятор. 

 Стартер работает дольше положенного. Профессионалы утверждают, что в этом дефекте виноват замок зажигания (заедает), некорректная работа контактных разъемов и сбой в обмотке. 

 Устройство и работа стартера не приводит к вращению коленвала. Вероятнее всего, что-то мешает свободному передвижению опережающей муфты по валу. 

 Скрежетание шестерен. За ним в большинстве случаев кроется неправильно выставленное замыкание контактов либо задиры на венце маховика двигателя автомобиля. Кроме того, иногда шестерни из зацепления выходят с замедлением. Также причиной скрежетания, пусть и нечасто, становится пружина привода – за период эксплуатации она теряет способность полноценно разжиматься. 

Разумеется, доскональное знание владельцем машины устройства стартера автомобиля позволяет своевременно предупреждать возможные неполадки. Кроме того, многие проблемы в работе устройства компенсируются грамотным ремонтом. Однако зачастую знание азов конструкции пускателя не хватает для устранения неполадок, так как нужно еще разбираться и в технических характеристиках пускателя. А это – сила тока, напряжение и мощность, величина крутящего момента и т. д. Поэтому очень часто перед автовладельцами встает дилемма: что рациональнее, купить новый стартер или отдать старый в ремонт специалистам? 

Приобретать новый пускатель или восстанавливать старый?

Стандартный стартер без дополнительных функций беспроблемно служит в среднем 5 лет. По истечению этого срока обычно начинают проявлять себя неполадки. И если они серьезного характера – перегорела обмотка или сломался якорь – то выгоднее купить новый пускатель. Ведь квалифицированное восстановление такого механизма обойдется недешево – сумма составит свыше 50% по сравнению со стоимостью полной замены устройства. 

Дополнительный фактор в пользу такого подхода заключается в том, что по-настоящему профессиональных мастеров в этом деле у нас не так уж и много. Вдобавок далеко не каждый автовладелец согласен на монтаж б/у деталей для стартера, а оригинальные, поступающие напрямую с завода-изготовителя, могут поставляться на станцию техобслуживания очень долго. Ведь далеко не каждый техцентр в России имеет складские запасы запчастей настолько достаточные, чтобы стопроцентно удовлетворить потребительский спрос. Разумеется, эти слова совсем не относятся к случаям, когда «полетела» прокладка, крепежные изделия и прочие незначительные элементы механизма. Однако в целом к пусковому устройству следует относиться бережно и внимательно, всегда помня принцип: если стартер неисправен – никуда не поедешь.  

Последние новости:

Основные причины троения двигателя

1-е полугодие 2016-го российский рынок авто медленно гулял по дну

10 самых продаваемых автомобилей 2012 года

10 советов водителям от бывалого автомобилиста

12 июля: правила меняются!

5 компактных автомобилей для города

5 самых надежных бюджетных авто для зимы

5 электрозаправок для автомобилей Tesla появятся в России до конца года

BMW скоро выпустит новый и недорогой кроссовер

Changan CS35: российская сборка, ЭРА-ГЛОНАСС, дотации и прочее…

Смотреть все новости

Система электропуска двигателя: назначение. Стартер: устройство, работа.

Система запуска двигателя, как следует из названия, предназначена для запуска двигателя автомобиля. Система обеспечивает вращение двигателя со скоростью, при которой происходит его запуск.

На современных автомобилях наибольшее распространение получила стартерная система запуска. Система запуска двигателя входит в состав электрооборудования автомобиля. Питание системы осуществляется постоянным током от аккумуляторной батареи.

Система запуска имеет следующее 

устройство:

Стартер создает необходимый крутящий момент для вращения коленчатого вала двигателя. Он представляет собой электродвигатель постоянного тока. Конструктивно стартер состоит из статора (корпуса), ротора (якоря), щеток со щеткодержателем, тягового реле и механизма привода.

Тяговое реле обеспечивает питание обмоток стартера и работу механизма привода. Для выполнения своих функций тяговое реле имеет обмотку, якорь и контактную пластину. Внешнее подключение к тяговому реле осуществляется через контактные болты.

Механизм привода предназначен для механической передачи крутящего момента от стартера на коленчатый вал двигателя. Конструктивными элементами механизма являются: рычаг привода (вилка) с поводковой муфтой и демпферной пружиной, 

муфта свободного хода (обгонная муфта), ведущая шестерня. Передача крутящего момента осуществляется путем зацепления ведущей шестерни с зубчатым венцом маховика коленчатого вала.

Замок зажигания при включении обеспечивает подачу постоянного тока от аккумуляторной батареи к тяговому реле стартера.

Система запуска, устанавливаемая на бензиновые и дизельные двигатели, имеет аналогичную конструкцию. Для облегчения запуска дизельных двигателей в холодное время система запуска может оборудоваться свечами накаливания, которые подогревают воздух во впускном коллекторе. С этой же целью на автомобилях применяются системы предпускового подогрева.

Дальнейшим развитием системы запуска двигателя являются:

• система автоматического запуска двигателя;

• система интеллектуального доступа в машину и запуска двигателя;

• система Стоп-Старт;

• система непосредственного запуска Direct Start.

Работа системы запуска осуществляется следующим образом. При повороте ключа в замке зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает на контакты тягового реле. При протекании тока по обмоткам тягового реле происходит втягивание якоря. Якорь тягового реле перемещает рычаг механизма привода и обеспечивает зацепление ведущей шестерни с зубчатым венцом маховика.

При движении якорь также замыкает контакты реле, при котором происходит питание током обмоток статора и якоря. Стартер начинает вращаться и раскручивает коленчатый вал двигателя.

Как только происходит запуск двигателя, обороты коленчатого вала резко возрастают. Для предотвращения поломки стартера срабатывает обгонная муфта, которая отсоединяет стартер от двигателя. При этом стартер может продолжать вращаться.

При повороте ключа в замке зажигания стартер останавливается. Возвратная пружина тягового реле перемещает якорь, который в свою очередь возвращает механизм привода в исходное положение.

Система электропуска предназначена для предания вращения КВ двигателя с пусковой частотой, при которой обеспечиваются необходимые условия смесеобразования, воспламенения рабочей смеси.

Основными частями стартера являются: стальной цилиндрический корпус с 4 полюсными сердечниками и обмоткой возбуждения, якорь, в пазах которого уложена обмотка, коллектор и 4 щетки, укрепленные на передней крышке корпуса стартера. Обмотка возбуждения стартера включена последовательно в обмотку якоря.

Вал якоря стартера вращается во втулках. С валом якоря связана шестерня, вводимая в зацепление с зубчатым венцом маховика во время пуска двигателя.

Взаимодействие элементов стартера при пуске двигателя происходит следующим образом.

При замыкании контактов выключателя по обмотке тягового реле проходит ток, сердечник электромагнита втягивается внутрь обмотки, а соединенный с ним рычаг перемещает шестерню привода и вводит ее в зацепление с зубчатым венцом маховика. При полном зацеплении зубчатой передачи сердечник через контактный диск замыкает контакты, и ток АКБ поступает в обмотку электродвигателя. Якорь электродвигателя начинает вращаться и передает крутящий момент через шестерню и зубчатый венец маховика на КВ двигателя. После пуска двигателя выключатель размыкает контакты, и цепь обмотки электродвигателя прерывается. Под действием пружины контактный диск и шестерня механизма привода возвращаются в исходное положение.

Устройство

и принцип работы. Принцип работы автомобильного стартера, виды Наиболее распространенные причины, почему не крутит стартер

Перед ремонтом электрооборудования необходимо знать конструкцию всех важнейших узлов. Стартерное устройство автомобиля должен знать каждый водитель, так как это один из самых уязвимых элементов конструкции. Стартер необходим для того, чтобы облегчить внутреннее сгорание. Используется как на бензиновых, так и на дизельных двигателях.

Но запустить двигатель можно и с помощью мышечной силы, электродвигателя или пневматического агрегата. В легковых автомобилях наиболее распространенным способом запуска двигателя является электростартер. В качестве источника питания используется аккумулятор.

Что такое стартеры?

Из общей массы этих механизмов можно выделить две большие группы: редукторные и безредукторные. Как выполняется работа, а также внутреннее устройство понятно из самого названия. Если внутри электродвигателя нет редуктора, то такой стартер способен развивать небольшую скорость. Наличие планетарного редуктора позволяет добиться более высокой скорости вращения ротора. При этом сам электродвигатель может иметь относительно небольшую мощность, но ее будет достаточно для раскручивания коленчатого вала двигателя.

Но есть у таких механизмов один большой недостаток — надежность крайне низкая, они могут очень быстро изнашиваться и выходить из строя. Но не стоит думать, что безредукторные стартеры отличаются большим ресурсом. Они тоже выходят из строя, и даже имеют один существенный недостаток – при слабом заряде аккумулятора они не способны прокрутить коленвал.

Основные узлы стартера

По сути, пусковое устройство автомобиля, схема его подключения к бортовой сети одинакова практически у любого производителя. Вне зависимости от того, в какой стране произведен автомобиль и по каким стандартам. Устройства могут отличаться только вариантом исполнения, качеством изделий, но общий дизайн будет одинаковым. Есть несколько основных компонентов:

1. Ротор — подвижная часть автомобильного стартера. Он имеет обмотку, на которую подается электрический ток.
2. Статор является неподвижной частью. Некоторые производители двигателей устанавливают постоянные магниты, чтобы сэкономить деньги. Но делать это неразумно, так как мощность электродвигателя значительно снижается.

Обычно такая конструкция используется в Без дополнительных шестерен электродвигатель не способен развивать крутящий момент, необходимый для вращения коленчатого вала. Такие механизмы имеют как преимущества, так и довольно существенные недостатки. Главный плюс в том, что при запуске двигателя стартер потребляет очень мало тока. А вот конструкция узла намного сложнее.

Бендикс и муфта свободного хода

Это два компонента, которые устанавливаются на роторе стартера. Они необходимы для того, чтобы передавать крутящий момент от ротора стартера на венец маховика. Причем шестерня, которая находится на обгонной муфте, может вращаться только в одну сторону. Поэтому при диагностике этого механизма нужно просто попробовать прокрутить шестерню в обе стороны.

В верхней части корпуса стартера установлено электромагнитное реле, выполняющее функцию силового контакта и позволяющее перемещать обгонную муфту с шестерней по оси ротора так, чтобы она зацепилась с венцом маховика. Вилка, с помощью которой движется шестерня, делается из пластиковых или металлических пластин.

Как работает стартер?

А теперь нужно поговорить о том, как автомобильный стартер вращает коленчатый вал. Устройство, принцип работы этого механизма просты, но есть несколько нюансов, влияющих на нормальное функционирование. При повороте ключа в замке зажигания на управляющий контакт электромагнитного реле подается напряжение. При этом у втягивающего движется якорь, шестерня бендикса входит в зацепление с маховиком.

Также электромагнитное реле замыкает силовые контакты и подает питание на обмотки двигателя. Как только положение ключа будет изменено, питание с управляющего выхода тягового реле будет отключено. При этом пружина, которая находится внутри реле, сбросит якорь, и силовые контакты разомкнутся. При этом бендикс отсоединится от маховика.

Электромагнитное реле

Для уменьшения потребляемого тока реле изготавливаются по схеме с двумя обмотками. Первый срабатывает только в начальный момент включения, так что сердечник электромагнитного реле полностью сжимает пружину и замыкает контакты.

Вторая обмотка, выполненная из тонкого провода, называется удерживающей обмоткой. Его цель – удерживать сердечник в сжатом положении. Особенность схемы подключения обмотки:

1. Каждая катушка имеет два вывода. Один из них подключен к управляющему выводу электромагнитного реле.
2. На удерживающей катушке вторая клемма соединена с землей.

Удерживающая катушка соединена с землей и положительной клеммой. И ток через него проходит, но только в том случае, когда крайнее положение «Пуск». На втягивающей катушке второй контакт соединяется с плюсовой клеммой стартера автомобиля. Схема и виды показаны на рисунках.

При подаче напряжения на втягивающее оно, пройдя через обмотки статора и ротора, подключается к минусу питания. В этом случае ток через втягивающую катушку перестанет течь. В этом случае будет работать только удерживающая обмотка. С помощью этих двух обмоток можно достичь очень высокого тягового усилия, а также значительно снизить ток, необходимый для удержания.

Втулки и щетки

Это два компонента, которые сильно влияют на нормальную работу электродвигателя. Плюсовая мощность передается через щетки, а минус проходит через втулки на обмотку ротора. При разборке стартера особое внимание необходимо обращать на состояние этих компонентов.

Если втулки изношены, их необходимо заменить. При чрезмерном износе щеточного узла работа стартера нежелательна. При этом нужно проверить состояние ламелей на роторе. При необходимости их следует очистить от грязи. Но прежде чем приступить к работе, внимательно изучите устройство стартера автомобиля, чтобы провести ремонт максимально качественно.

Здравствуйте уважаемые автолюбители! Иногда бывает поздно осознать важность освоения устройства автомобиля. Оказавшись вдали от сервисных центров и опытных знакомых, лицом к лицу с реальным автомобилем, мы начинаем сожалеть о том, что были недостаточно внимательны на занятиях в автошколе.

Обычному автолюбителю не нужно досконально изучать устройство каждого своего автомобиля, тем более, что многие успевают сменить несколько автомобилей в год. Уважающий себя водитель, конечно же, старается быть в курсе всего, что происходит с его любимым транспортным средством.

Твердые знания помогают быстро разобраться в поломке, и даже если мы сами не сможем ее устранить, то в разговоре с работниками ремонтной мастерской глупо не выглядим, и хотя бы проконтролируем устранение неисправности на месте сервисная станция.

Первое, что должен освоить начинающий автомобилист, это устройство. Во-первых, с этого узла начинается движение любого автомобиля. Во-вторых, зная, как работает стартер, водитель сможет правильно запустить двигатель и быстро разобраться в причинах плохого запуска.

Стартерное устройство автомобиля

Для того, чтобы иметь возможность самостоятельно отремонтировать стартер своего автомобиля, совершенно не обязательно искать специальную литературу по конкретной модификации.

Стартеры всех автомобилей имеют одинаковое устройство и отличаются друг от друга незначительно, конструктивными особенностями, но не принципом действия. Если вы уже знаете, из чего состоит стартер одного автомобиля, то разобраться в особенностях другого совершенно не сложно.

Любой из стартеров имеет от 40 до 60 отдельных частей, составляющих его основные части, а именно:

• Электродвигатель постоянного тока;
• тяговое (втягивающее) реле;
• бендикс.

Каждый водитель, как минимум, должен знать, что такое схема стартера и какую функцию выполняет каждая ее часть. Основным узлом является электродвигатель, вал которого после включения через шестерни передает вращение на коленчатый вал двигателя.

Вспомогательные устройства бендикс. Втягивающее реле выполняет двойную функцию:

• при продольном перемещении якоря через рычаг по валу электродвигателя стартера перемещается бендикс с рабочей шестерней;
• замыкание контактов электродвигателя после зацепления шестерни и венца маховика.

Самый маленький, но не менее важный элемент — бендикс. Необычное название узла носит имя создавшего его американского изобретателя Винсента Бендикса. Задача бендикса — обеспечить временное соединение вала стартера с венцом маховика для вращения коленчатого вала.

Принцип работы автомобильного стартера

Стартер представляет собой электромеханическое устройство. Это говорит о том, что принцип работы стартера заключается в использовании электрической энергии и преобразовании ее в механическую энергию.

Для того, чтобы двигатель автомобиля смог запуститься, в его недрах происходят следующие процессы:

• после замыкания контактов в замке зажигания ток подается через реле стартера на втягивающую обмотку тяги реле;
• якорь втягивающего реле, перемещаясь внутри корпуса, выталкивает бендикс из корпуса и входит в зацепление его шестерни с венцом маховика;
• при достижении якорем втягивающего реле конечной точки замыкаются контакты и протекает ток на удерживающую катушку реле и обмотку стартера;
• вращение вала стартера вызывает запуск двигателя. После того, как скорость вращения маховика превысит скорость вращения вала стартера, бендикс выходит из зацепления с венцом и с помощью возвратной пружины устанавливается в исходное положение;
• при возврате ключа в замке зажигания с запуском двигателя в первое положение прекращается подача питания на стартер.

Принцип работы стартера после пошагового разбора уже не кажется таким уж сложным. Первый самостоятельный ремонт стартера – последний шаг для водителя в освоении своего устройства.

Для того, чтобы стать продвинутым знатоком системы запуска двигателя, полезно изучить технические характеристики стартера вашего автомобиля, основными из которых являются: номинальное напряжение и мощность, потребляемый ток и крутящий момент, частота вращения вала.

Во всех автомобилях с двигателем внутреннего сгорания есть такая деталь как стартер. С его помощью возможен запуск двигателя на начальном этапе. Достаточно простое пусковое устройство обеспечивает максимально понятную его работу.

Деталь представляет собой небольшой четырехходовой электродвигатель. Он обеспечивает начальное вращение коленчатого вала для установки необходимых оборотов двигателя. В большинстве случаев для работы узла достаточно мощности 3…4 кВт. . Электродвигатель потребляет постоянное напряжение, питается от автомобильного аккумулятора. Питание происходит через несколько кистей.

Принято различать два типа устройств:

1. Со встроенным редуктором . Большинство специалистов рекомендуют использовать именно этот тип, так как такой стартер работает с пониженной потребностью в токе, с большим КПД. Такая конструкция запускает вращение коленчатого вала даже при пониженном заряде аккумулятора. Наличие постоянных магнитов позволяет минимизировать возможные проблемы с обмоткой. Однако при длительной прокрутке есть риск выхода из строя ведущей шестерни. В большинстве случаев это происходит из-за производственного брака.
2. без шестерни . Отсутствие промежуточного узла в виде редуктора обеспечивает передачу вращения непосредственно от стартера на коленчатый вал. Принцип работы стартера этой конструкции аналогичен предыдущему, но за счет простоты настройки имеет повышенную ремонтопригодность. Следует отметить, что в такой конструкции при подаче напряжения на узлы шестерни включаются мгновенно, что приводит к более быстрому зажиганию. Такие пускатели обладают большей выносливостью, при этом выход их из строя происходит реже, чем у редукторных устройств. Минус старого — плохая работа при низких температурах.

Одним из прогрессивных конструктивных нововведений является наличие планетарного редуктора James. Обеспечивает запуск легковых бензиновых силовых установок до 4,5…5,0 л, дизелей до 1,8…2,0 л, а также небольших современных грузовых автомобилей. При этом общая масса агрегата снижена в некоторых моделях до 40%.

Узловое устройство

Для проведения ремонтных работ, правильной эксплуатации электросистемы и обеспечения длительной работы узлов автомобиля необходимо знать устройство втягивающего реле стартера и других его элементов.

• Корпус в большинстве случаев выполнен в виде цилиндра, включает обмотки возбуждения, а также сердечник.
• Анкер изготовлен из легированной высоколегированной стали, имеет форму вала со шлифованными шлифовальными поверхностями под подшипники. В центральной его части запрессован сердечник с коллекторными пластинами.
• Электромагнитное реле передает напряжение на обмотку двигателя. Это также обеспечивает выталкивание обгонной муфты. Конструкция реле имеет подвижную перемычку и несколько силовых контактов.
• Механизм свободного хода с приводом. Часто более опытные автомобилисты называют этот узел «бендикс». Этот роликовый механизм передает крутящий момент на маховик и отключает шестерни после запуска, чтобы обеспечить долговечность сборки.
• Щеточный узел подает напряжение на анкерные пластины. С его помощью можно увеличить мощность стартера во время основного рабочего цикла.

Большинство дизайнов имеют аналогичную классическую компоновку.

В качестве отличия могут использоваться другие механизмы автоматического отключения передач. Также на машинах с коробкой передач «автомат» узел снабжен дополнительными удерживающими обмотками. С их помощью сдерживается запуск при включении рычага в одно из ходовых положений («D», «+», «-» или «R»).

Принцип работы стартера

Исходя из того, что узел является электромеханическим устройством, на этом же основан и принцип работы стартера.

Преобразует потребляемую электрическую энергию от батареи в механическое вращение.

В процессе эксплуатации осуществляются следующие процессы:

• При повороте ключа в замке зажигания замыкаются электрические контакты. В это время напряжение подается через реле стартера на соленоидную обмотку тягового реле.
• Якорь перемещается по оси вдоль корпуса, позволяя выходу бендикса обеспечить зацепление ведущей шестерни с ведомой шестерней, расположенной на маховике коленчатого вала.
• При достижении якорем крайнего положения контакты замыкаются, теперь на удерживающую обмотку реле с обмоткой пускателя подается напряжение.
• При вращении вала стартера запускается силовая установка автомобиля. При достижении скорости вращения маховика скорости вращения стартера бендикс отсоединяется от ведомой шестерни. Этому способствует возвратная пружина.
• Одновременно с расцеплением ключ зажигания перемещается в исходное положение, а подача тока на стартер прекращается.

Не следует удерживать ключ в крайнем положении длительное время (более 5…6 секунд), чтобы не разрядить аккумулятор или не привести к значительному износу ведущей шестерни.

Как видно даже из самого названия, автомобильный стартер необходим для того, чтобы запустить двигатель внутреннего сгорания. Для этого он придает коленчатому валу необходимую начальную скорость. Стартер в принципе неотъемлемая часть электрооборудования любой современной машины . Конструкция пускателя представляет собой четырехполюсный двигатель постоянного тока, который питается от аккумуляторной батареи.

Его мощность зависит от определенной модификации автомобиля и совершенно разная. Но для запуска большинства бензиновых двигателей достаточно стартера мощностью 3 кВт . В этой статье мы подробно покажем вам принцип работы, а также пусковое устройство в его «классическом» варианте.

История стартера

Чуть более 90 лет назад рукоятка из обязательного предмета превратилась в дополнительный инструмент. Но бедный Байрон Джон Картер , ставший жертвой его галантности, больше не чувствовал помощи от этого. Попытки придумать автоматический запуск двигателя внутреннего сгорания увенчаны множеством историй, неправдоподобных и увлекательных одновременно.

Но правда остается правдой и начало прошлого века в автомобилестроении ознаменовано тщетными попытками автопроизводителей заменить кривошип на что-то более простое и удобное. Эксперименты некоторых основывались на использовании сжатого воздуха, который накапливался в специальном резервуаре во время работы мотора. Другие возлагали надежды на использование выхлопных газов. А третьи вообще пытались использовать механизмы, конструктивно напоминающие часы, где главную роль играла спиральная пружина.

Электрический запуск в то время был на грани фантастики и не воспринимался автомобильными конструкторами всерьез, ведь размеры электродвигателей могли превышать сам двигатель, который им был необходим для запуска. Июль 1910 года стал датой смерти Байрона Джона Картера, президента компании Kartercar и давнего друга основателей компании Cadillac. Погиб от травм, полученных им при попытке завести заглохший автомобиль Кадиллак, незнакомой девушке.

Сбитый с толку владелец автомобиля забыл отрегулировать зажигание, которое управлялось небольшим рычажком на руле, служащим при трогании с места для установки большего угла опережения зажигания. Картер в силу своей галантности счел неуместным контролировать девушку. Машина начала сильно реветь и выскочившая рукоятка попала ему прямо в макушку. . Жертва Картера была отнюдь не последней в подобном плане, но именно этот случай побудил Лиландов, владельцев Cadillac, принять серьезное решение по продвижению разработки электрического спускового механизма.

Мне посчастливилось оказаться в этих кругах и Чарльз Кеттеринг , молодой инженер из Огайо, придумавший электродвигатель для кассовых аппаратов, соотечественник. Этот маленький электродвигатель как раз пригодился Лиландам. Электродвигателям, которые подходили по размерам к кассовым аппаратам, не хватало мощности для корректной работы в автомобиле без перегрева. Кеттеринг пошел в правильном направлении, изготовив малогабаритный электродвигатель с питанием от напряжения — от 32 до 220 вольт. Успешно продается во всех странах мира.

Та же идея была использована Кеттерингом в автомобильных стартёрах. Он собрал в машиностроительной лаборатории Дженерал Моторс маленький и слабый мотор 1912 привез его в Детройт, где он впервые был установлен на автомобиль. Электродвигатель Кеттеринга зацеплялся с зубьями маховика, а не с коленчатым валом двигателя, что значительно снижало требования к его мощностным характеристикам. И проблема перегрева решилась сама собой.

За время запуска двигателя электродвигатель просто не успел сильно нагреться. Стартер работал на сто процентов и поспорить с этим было просто невозможно. Хотя руководство GeneralMotors считало, что если этот агрегат выйдет из строя, то это может сказаться на репутации компании слишком «черной точкой». Но факты — вещь упрямая, и не соглашаться с работой стартера было бы просто верхом глупости и безрассудства. Так стартер Cadillac получил свою путевку в жизнь.

Что такое стартеры

Во всем своем большинстве электромагнитных двигателей различают только два их основных типа: пускатели с редуктором и без редуктора.

Стартер с редуктором

В своих советах многие специалисты солидарны и в один голос твердят о целесообразности использования шестеренчатого стартера . Это утверждение связано с тем, что данное устройство не требует больших затрат электрического тока для своей эффективной работы. Такие устройства обеспечат кручение коленчатого вала двигателя даже при низком заряде аккумулятора. Еще одним важным преимуществом является наличие постоянных магнитов, которые сводят на нет проблемы с обмоткой статора. Оборотная сторона медали говорит о возможных поломках вращающейся шестерни. Но это часто происходит из-за заводского брака или проще говоря некачественного производства.

без редуктора

Стартеры, не имеющие редуктора, непосредственно влияют на вращение редуктора. В этом случае владельцы автомобилей со стартером без редуктора выигрывают в том смысле, что их конструкция проще и легче ремонтируется даже своими руками. Отметим также, что за счет тока, подаваемого на электромагнитный переключатель, зацепление шестерни и маховика происходит мгновенно, что обеспечивает достаточно быстрое зажигание. Безредукторные пускатели наделены высокой выносливостью, а вероятность неисправностей, связанных с электрическим воздействием, сведена к минимуму. Но недостатком этой конструкции является нестабильная работа при низких температурах.

Устройство и принцип действия

Как известно, двигатель внутреннего сгорания вырабатывает энергию, которая расходуется на движение автомобиля, за счет оборотов коленчатого вала. Столько же энергии тратится на все электрооборудование автомобиля. В статическом состоянии двигатель не способен вырабатывать ни крутящий момент, ни электричество. Поэтому требуется, так сказать, «раскручиваться» за счет специального электродвигателя, который является стартером и непосредственно к источнику питания — аккумулятору. Конструктивно стартер состоит из следующих частей:

— Корпус (электродвигатель). Деталь в виде цилиндра, в которой размещены обмотки возбуждения и сердечники.

— Анкер. Осевая часть из легированной стали. На него запрессованы пластины сердечника и коллектора.

— Втягивающее реле. Необходим для подачи питания на электростартер от замка зажигания. При всем при этом он призван выполнять еще одну важную функцию – выталкивать обгонную муфту. Конструкция реле состоит из силовых контактов и подвижной перемычки.

— Обгонная муфта (бендикс) и ведущая шестерня. Роликовый механизм, передающий крутящий момент на венец маховика посредством специального зубчатого зацепления. После запуска двигателя бендикс расцепляет ведущую шестерню и венец маховика, что обеспечивает дальнейшую безопасность работы стартера.

Щеткодержатели и щетки. Необходим для подачи рабочего напряжения на пластины коллектора и якоря. Они также увеличивают мощность двигателя в момент осуществления основного рабочего цикла стартера. Большинство стартеров устроены схожим образом и состоят из компонентов, которые были перечислены выше. Отличия могут быть, но они совсем незначительные. Часто это касается механизма, автоматически отключающего шестерни. А на автомобилях с АКПП в состав стартера входят дополнительные удерживающие обмотки. Их задача – предотвратить неожиданный запуск двигателя при переводе селектора АКПП в любое из рабочих положений.

Принцип работы автомобильного стартера

Процесс работы электростартера условно делится на три этапа: подключение ведущей шестерни к венцу маховика, непосредственный запуск стартера и отсоединение ведущей шестерни и маховика. Стартер выполняет кратковременную работу, поскольку не принимает никакого участия в дальнейшем движении автомобиля после запуска. Его основная задача – запустить двигатель. Более подробно работа стартера осуществляется по следующему принципу:

1) Водитель, поворачивая ключ в положение пуск в замке зажигания, направляет электрический ток по цепи от аккумуляторной батареи к тяговому реле;

2) Ведущая шестерня бендикса входит в зацепление с маховиком;

3) Одновременно с перемещением и включением муфты свободного хода подается напряжение на электродвигатель, замыкая цепь;

4) Двигатель автомобиля запускается. После того, как обороты двигателя превысят в количественном отношении обороты стартера, бендикс расцепляет ведущую шестерню с валов электродвигателя.

Преимущества и недостатки

Основные преимущества без редукторных стартеров:

— проверенная годами надежность;

Простой ремонт благодаря неизменной конструкции;

Необходимые запчасти всегда легко достать.

А теперь ограничения:

— громоздкий с большой массой;

Требует высокого энергопотребления;

Относительно высокая стоимость замены элементов, обусловленная использованием дорогих материалов.

Преимущества редукторного стартера:

Долгий срок службы;

Компактный размер;

Легкий вес;

Эффективно запускает двигатель даже при низких температурах;

Очень низкое энергопотребление.

Недостатки шестеренчатого стартера:

— дешевизна используемых материалов сказывается на их качестве;

Не всегда легко найти запчасти;

Более сложный ремонт по сравнению с безредукторным стартером.

Судя по их достоинствам, будущее за редукторными стартерами.

В отличие от других типов двигателей, двигатель внутреннего сгорания не может быть запущен мгновенно. Сначала нужно привести в движение его части и механизмы, сформировать необходимое давление в цилиндрах, активировать работу электрооборудования и системы питания. Эти задачи выполняет электростартер – он вращает маховик, который, в свою очередь, приводит в движение коленчатый вал двигателя. В статье мы расскажем, на чем основан принцип работы стартера, и из чего состоит это устройство.

Устройство

Стартер имеет вид двух соединенных цилиндров и обычно крепится к картеру двигателя двумя болтами. Открутив их и отсоединив клеммы проводов, можно легко снять деталь с автомобиля. Меньший цилиндр содержит:

• Контактную площадку, замыкающую электрическую цепь стартера;
• Втягивающее реле, приводящее в движение шток вилки;
• Верхняя часть вилки стартера, шарнирно соединенная с тягой реле.

В цилиндре большего размера находятся компоненты электродвигателя и механические детали, а именно:

• Подшипник качения или втулка — необходимы для фиксации вала-шестерни;
• Шестерня Bendix, передающая крутящий момент от электродвигателя на зубчатый венец маховика;
• Сам бендикс, ролико-пружинная муфта необходима для подключения и отключения стартера от маховика;
• Обмотка статора, образующая электромагнитное поле, в котором вращается якорь;
• Якорь, играющий роль ротора электродвигателя;
• Щеточный узел со щетками, передающими ток на обмотку якоря.

Автомобильный стартер по своей сути представляет собой электродвигатель, поэтому его основными компонентами являются ротор и статор.

Во внешней конструкции стартера различают корпус двигателя с кожухом редуктора и корпус втягивающего реле с контактными болтами.

Принцип работы стартера

Когда водитель поворачивает ключ в замке зажигания, на обмотку втягивающего реле поступает электрический ток, который приводит в движение штифт и штекер. Пятак замыкает главную цепь стартера, пропуская ток в щеточные узлы и в обмотку статора, а вилка воздействует на бендикс, соединяя его шестерню с зубчатым венцом маховика. Якорь начинает вращаться, передавая крутящий момент через бендикс на коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания.

При повороте ключа в замке зажигания на контакт втягивающего реле подается напряжение.

В момент запуска двигателя внутреннего сгорания горючая смесь воспламеняется в цилиндрах, толкая их и вращая коленчатый вал. Крутящий момент на маховике увеличивается многократно, как и частота вращения шестерни бендикс — этому способствует большое передаточное число. Бендикс отключен, защищая стартер от перегрузки. В этот момент функция стартера завершается, и водитель отпускает ключ, отключая втягивающее реле, а значит и стартер.

Схема работы стартера: 1 — аккумулятор; 2 — генератор; 3 — стартер; 4 — замок зажигания

Видео: электродвигатель в автомобиле

Электростартер — одна из ключевых частей автомобиля. До его изобретения автомобили запускались ручным вращением коленчатого вала или простым нажатием на передачу. Надо ли говорить, насколько это было сложно и неудобно? Поэтому важно не забывать о стартере при диагностике и обслуживании автомобиля – тогда устройство будет работать долго и качественно.

Что такое стартер двигателя? Различные типы пускателей двигателей

Основная функция пускателя двигателей заключается в пуске и остановке двигателя, к которому он подключен. Это специально разработанные электромеханические переключатели, похожие на реле. Основное отличие реле от пускателя состоит в том, что пускатель содержит защиту двигателя от перегрузки. Таким образом, назначение пускателя двоякое: автоматически или вручную переключать питание на двигатель и в то же время защищать двигатель от перегрузки или неисправностей.

Пускатели двигателей доступны с различными номиналами и размерами в зависимости от номинала и размера двигателя (двигателя переменного тока). Эти статеры безопасно переключают необходимую мощность на двигатель, а также предотвращают потребление двигателем больших токов. Давайте посмотрим более подробно о необходимости пускателя двигателя, различных типах пускателя двигателя, а также их электрических схемах. В этой статье мы будем иметь дело только с пускателями двигателей переменного тока, поскольку они являются рабочими лошадками в промышленности и коммерческих приложениях.

Описание

Зачем двигателям нужен пускатель?

Статор необходим для асинхронного двигателя (трехфазного типа) для ограничения пускового тока. В трехфазном асинхронном двигателе ЭДС, индуцированная ротором, пропорциональна скольжению (это относительная скорость между статором и ротором) асинхронного двигателя. Эта ЭДС ротора пропускает ток через ротор.

Когда двигатель находится в состоянии покоя (при пуске), скорость двигателя равна нулю и, следовательно, скольжение максимально. Это индуцирует очень высокую ЭДС в роторе в начальных условиях, и, таким образом, через ротор протекает очень большой ток.

Поскольку ротору требуется большой ток, обмотка статора потребляет очень большой ток от источника питания. Этот начальный ток потребления может в 5-8 раз превышать ток полной нагрузки двигателя.

Этот огромный ток при запуске двигателя может повредить обмотки двигателя, а также вызвать сильное падение напряжения в линии.

Эти скачки напряжения могут повлиять на другие устройства, подключенные к той же линии. Следовательно, для ограничения этого пускового тока необходим стартер, чтобы избежать повреждения двигателя, а также другого соседнего оборудования.

Пускатель — это устройство, которое снижает начальный высокий ток двигателя за счет снижения напряжения питания, подаваемого на двигатель. Такое снижение применяется в течение очень короткого промежутка времени, и как только двигатель разгоняется, значение скольжения уменьшается, и, следовательно, применяется нормальное напряжение.

В дополнение к защите от пускового тока, пускатель двигателя также обеспечивает защиту от перегрузки, однофазную защиту и защиту от низкого напряжения.

Защита от перегрузки необходима, поскольку двигатель потребляет больший ток в условиях перегрузки, что приводит к чрезмерному нагреву обмоток. Это дополнительное тепло сокращает срок службы двигателя и может вызвать возгорание обмоток и, следовательно, возгорание.

Все пусковые устройства снабжены элементами защиты от перегрева для ограничения высокого тока при перегрузке. Большинство этих устройств работают по концепции перегрузки по времени, в которой ток перегрузки допускается на короткое время (очень несколько секунд), а затем останавливает двигатель, если ток существует дольше этого времени.

Большинство стартеров оснащены биметаллическими планками для выполнения этой операции.

Некоторые двигатели мощностью менее 5 л.с. подключаются напрямую (с помощью пускателя DOL) без снижения напряжения питания (в исходном состоянии), но они снабжены защитой от перегрузки, пониженного напряжения и однофазной защиты. Это связано с тем, что такие двигатели могут кратковременно выдерживать высокий пусковой ток.

Как работает стартер двигателя?

В основном пускатель представляет собой коммутационное устройство, состоящее из электрических контактов (как входящих, так и отходящих). По принципу действия пускатели в первую очередь делятся на ручные и электрические.

Ручной стартер состоит из рычага сбоку, который можно включить или выключить. Обычно они используются для небольших двигателей, поскольку они не могут работать дистанционно.

Этот тип пускателей двигателей обеспечивает перезапуск двигателей сразу же после отключения питания. Это мгновенное срабатывание двигателя после сбоя питания может привести к протеканию опасных токов в двигатель и, следовательно, к повреждению двигателя. По этой причине большинство стартеров оснащены электрическими выключателями.

В пускателях с электрическим приводом для переключения силовых проводников используются электромеханические реле. Эти реле называются контакторами. Когда катушка в контакторе находится под напряжением, она создает электромагнитное поле, которое притягивает контакты переключателя.

А когда катушка обесточена, контакты возвращаются в нормальное положение под действием пружины. Обычно пускатели электродвигателей снабжены нажимными кнопками (кнопками пуска и останова) для включения и выключения катушки, чтобы контакты сработали. Эти пускатели с электрическим приводом не будут перезапускаться после сбоя питания, пока не будет нажата кнопка пуска.

Различные технологии, используемые в пускателях электродвигателей

В большей части промышленного производства используются трехфазные асинхронные двигатели по сравнению с двигателями любого другого типа. Существуют различные методы запуска трехфазного асинхронного двигателя. Прежде чем знакомиться с различными типами пускателей, давайте сначала обсудим методы, используемые для пускателей асинхронных двигателей.

Метод полного напряжения

Этот метод часто называют прямым пуском от сети (DOL) и является наиболее распространенным способом пуска трехфазного асинхронного двигателя. В этом методе к двигателю прикладывается полное напряжение (или номинальное напряжение), поскольку по своей сути это самозапускающийся двигатель, для запуска которого требуется полное напряжение.

Этот метод применяется только для двигателей мощностью менее 5 л.с., как описано выше. Пускатели двигателей, использующие этот метод, называются пускателями DOL.

Метод пониженного напряжения: Этот метод используется для больших двигателей мощностью от 100 л.с. и выше (или для двигателей, потребляющих очень большие пусковые токи). Как обсуждалось ранее, эти двигатели с высоким номиналом потребляют очень высокие пусковые токи, а также могут вызвать падение напряжения в линии.

В таких случаях используется метод пониженного напряжения, при котором напряжение на двигателе сначала снижается на несколько секунд до тех пор, пока двигатель не начнет вращаться, а затем приложенное напряжение увеличивается до номинального напряжения питания, в результате чего двигатель вращается до номинальной скорости.

Пускатели электродвигателей, использующие метод понижения напряжения, называются пускателями пониженного напряжения. Обычно используемые пускатели с пониженным напряжением включают пускатели с сопротивлением статора, пускатели с автотрансформатором и пускатели с пуском по схеме «треугольник».

Техника двунаправленного пускателя

В некоторых процессах необходимо, чтобы двигатель работал как в прямом, так и в обратном направлении. Как правило, направление трехфазного двигателя можно изменить, заменив любые два провода (т. е. изменив последовательность RYB) трехфазного источника питания.

В этом методе используются два контактора с подходящим соединением и механизмом блокировки между ними для достижения двунаправленной работы.

Многоскоростной метод

В этом методе пускатели электродвигателей изготавливаются для подачи на двигатель различных напряжений для работы двигателя на разных скоростях.

Как правило, эти пускатели предназначены для работы двигателя на двух или трех различных скоростях с использованием двух или более контакторов. Большинство этих пускателей изготавливаются в версиях с полным и пониженным напряжением.

Типы пускателей двигателей

Ниже перечислены наиболее распространенные типы пускателей, основанные на приведенных выше методах.

1. Стартер сопротивления статора
2. Пускатель автотрансформатора
3. Стартер звезда-треугольник
4. Прямой пускатель
5. Устройство плавного пуска

Эти пускатели двигателей подробно рассматриваются в следующем разделе.

Стартер сопротивления статора

В этом методе к асинхронному двигателю подается пониженное напряжение путем последовательного подключения внешних сопротивлений к каждой фазе обмотки статора.

Во время запуска двигателя эти сопротивления удерживаются в максимальном положении, так что на двигатель подается пониженное напряжение из-за большого падения напряжения на сопротивлениях. Принципиальная схема этого типа пускателя показана на рисунке ниже.

Как только двигатель набирает скорость, сопротивление, подключенное к каждой фазе цепи статора, постепенно уменьшается. Когда эти сопротивления удаляются из цепи, на двигатель подается номинальное напряжение (полное напряжение), и, следовательно, он работает с номинальной скоростью.

В этом методе важно поддерживать пусковой момент двигателя при минимальном пусковом токе. Это связано с тем, что ток изменяется пропорционально напряжению, тогда как крутящий момент зависит от квадрата приложенного напряжения.

Предположим, если приложенное напряжение уменьшится на 50 процентов, ток уменьшится на 50 процентов, а крутящий момент уменьшится на 25 процентов.

Конструкция этого пускового устройства проста и является наиболее экономичным из всех методов. Кроме того, этот стартер можно использовать для двигателей независимо от того, соединены они звездой или треугольником. Однако из-за высокого рассеивания мощности на резисторах в двигателе происходят большие потери мощности.

Кроме того, пониженное напряжение вызывает пониженный крутящий момент при пуске двигателя. Из-за этих ограничений метод сопротивления ограничен для некоторых приложений.

Стартер с автотрансформатором

В этом методе трехфазный автотрансформатор подключается последовательно с двигателем. Этот трансформатор снижает напряжение, подаваемое на двигатель, и, следовательно, ток. Принципиальная схема этого типа пускателя показана на рисунке ниже.

Этот пускатель состоит из переключателя, который переключает двигатель между режимами пониженного напряжения и полного напряжения. Когда этот переключатель находится в положении пуска, на двигатель подается пониженное напряжение.

Это напряжение зависит от доли процента витков и регулируется изменением положения ползунка автотрансформатора.

Когда двигатель достигает 80 процентов своей номинальной скорости, переключатель автоматически переключается в положение RUN с помощью реле. Благодаря этому на этот двигатель затем подается номинальное напряжение. Эти трансформаторы также снабжены цепями перегрузки, холостого хода и выдержки времени.

В этом методе напряжение на клеммах двигателя выше для заданного пускового тока на стороне сети по сравнению с другими методами пониженного напряжения. Следовательно, этот метод дает самый высокий пусковой момент на линейный ампер.

Этот статор может быть подключен к трехфазным двигателям как со звездой, так и с треугольником. Однако эти пускатели дороже, чем пускатели сопротивления статора.

Пускатель «звезда-треугольник»

Пускатель «звезда-треугольник» является наиболее часто используемым пускателем с пониженным напряжением, поскольку он является самым дешевым среди всех пускателей. В этом методе асинхронный двигатель подключается в звезду при пуске и в треугольник при работе с номинальной скоростью.

Эти пускатели предназначены для работы на статоре асинхронного двигателя, соединенном треугольником. Принципиальная схема этого пускателя показана на рисунке ниже.

В этом пускателе используется переключатель TPDT (трехполюсный на два направления), который соединяет обмотку статора звездой во время пуска. Благодаря такому соединению звездой подаваемое на двигатель напряжение уменьшается в 1/√3 раза. Это пониженное напряжение приводит к меньшему току через двигатель.

Когда двигатель набирает скорость, переключатель TPST автоматически переключается на другую сторону с помощью реле, так что теперь обмотка подключается треугольником к источнику питания. Таким образом, на двигатель подается нормальное напряжение (поскольку при соединении треугольником напряжение одинаковое, VL = VP), и, следовательно, двигатель работает с нормальной скоростью.

Этот метод дешевле и не требует обслуживания по сравнению с другими методами. Однако это подходит только для двигателей, соединенных треугольником, а также нельзя изменить коэффициент снижения пускового напряжения, т. е. 1/√3.

Прямой пускатель

Как уже говорилось ранее, двигатели малой мощности (менее 5 л.с.) не имеют очень высоких пусковых токов. И без использования какого-либо стартера такие двигатели выдерживают пусковые токи.

Нет необходимости снижать напряжение на двигателе при пуске, поэтому двигатель можно подключить непосредственно к питающей сети. Этот тип устройства, используемый в пускателе, называется пускателем прямого включения или просто пускателем DOL.

Несмотря на то, что этот пускатель не снижает пусковое напряжение, он обеспечивает защиту двигателя от перегрузки, однофазности и низкого напряжения. Принципиальная схема прямого онлайн-пускателя показана на рисунке ниже.

Во время пуска нормально разомкнутый контакт (НО) нажимается на доли секунды, что приводит к возбуждению катушки намагничивания. Этот магнитный поток, создаваемый катушкой, притягивает контактор, так что теперь двигатель подключен к источнику питания.

Контактор сохраняет это положение, пока на катушку подается питание от дополнительного выключателя. При нажатии нормально замкнутого (НЗ) выключателя катушка обесточивается, и контактор отделяется подпружиненным устройством, при этом питание двигателя прекращается.

При любой перегрузке двигатель потребляет большой ток, что вызывает перегрев. Этот чрезмерный нагрев приводит в действие тепловые реле, использующие датчики перегрузки. Затем срабатывают контакты перегрузки, чтобы отключить питание двигателя.

Это самый простой, дешевый и надежный метод, поэтому он широко используется. Основным недостатком пускателя DOL является то, что двигатель потребляет очень большой ток во время запуска в течение короткого периода времени.

Устройство плавного пуска

В этом методе полупроводниковые силовые выключатели используются для уменьшения пускового тока асинхронного двигателя. Это другой тип пускателя с пониженным напряжением, и он подключается последовательно с сетевым напряжением, подаваемым на двигатель. Принципиальная схема устройства плавного пуска показана на рисунке ниже.

Этот пускатель состоит из встречных тиристоров или симисторов в каждой фазе обмотки статора. Управляя углом открытия этих тиристоров, напряжение, подаваемое на двигатель, будет уменьшаться бесступенчато. Этот тип снижения напряжения обеспечивает более плавную работу по сравнению с другими методами, рассмотренными выше.

Это приводит к отсутствию пульсаций крутящего момента и, следовательно, к отсутствию рывков при пуске двигателя. Как только двигатель достигает нормальной скорости, к тиристорам применяется такой угол открытия, что они обеспечивают полное напряжение на двигателе.

Для более крупных двигателей используются частотно-регулируемые приводы с функцией плавного пуска. Такие приводы регулируют пусковой ток, а также скорость двигателя до желаемого значения.

Эти пускатели также снабжены дополнительными защитами, такими как перегрузка, низкое напряжение и однофазность.

Заключение

Вводное руководство по пускателям двигателей. Они являются неотъемлемой частью современных моторных приводов для безопасной и надежной работы двигателей. Мы узнали о необходимости пускателя двигателя, различных типах пускателя двигателя, а также о схемах подключения некоторых популярных методов пуска двигателя.

Пусковые устройства двигателей: компоненты, настройка и защита от перегрузки

Том Бедфорд BSc, CTech, CCP, CEA

Основная функция пускателя двигателя — обеспечить простой способ включения и выключения двигателей по мере необходимости. Однако они могут выполнять более сложные роли в зависимости от требований проекта. Способность регулировать напряжение, самостоятельно включаться и реверсировать двигатель делает их ключевыми элементами оборудования в любой промышленной или коммерческой среде. Пускатели двигателей могут показаться простыми на первый взгляд, но они также являются одними из самых надежных инструментов на рынке.

Во избежание неприятных обратных вызовов и разочарования клиентов поставщику услуг по вводу в эксплуатацию (CxP) необходимы базовые знания об устройствах пуска двигателей. Эти знания распространяются не только на их функции, но и на тех, кто на месте несет ответственность за обеспечение того, чтобы эти устройства работали должным образом.

Устройства пуска двигателей имеют разные названия, хотя их функции схожи. Некоторые распространенные взаимозаменяемые названия включают магнитные пускатели, ручное управление или ТСЖ. Частотно-регулируемые приводы (VFD) в настоящее время широко используются в качестве превосходных пусковых устройств для двигателей. Правильно установленное и настроенное пусковое устройство двигателя обеспечивает надежную и безопасную защиту в любой ситуации перегрузки.

Пускатель электродвигателя в первую очередь является защитным устройством. Каждый раз запускать двигатель вручную не только утомительно, но и представляет ненужный риск. Пускатели двигателей представляют собой простую альтернативу операторам для запуска двигателей на расстоянии, а также для их отключения. Пускатель двигателя, контроллер двигателя или пускатель электродвигателя — это устройство, предназначенное для включения и выключения двигателя, мало чем отличающееся от реле. Эти маленькие устройства обманчиво просты. Хотя по своей сути они выполняют роль переключателя, они жизненно важны для управления любым двигателем в промышленных или коммерческих условиях.

Как работают пускатели

Нам необходимо рассмотреть два основных компонента, которые входят в состав всех пусковых устройств: цепь защиты от перегрузки и магнитный контактор.

ТСЖ является основным компонентом системы управления и используется для управления работой отдельного устройства или нагрузки. Как следует из названия, двигатель может работать в трех различных режимах. «Ручной режим» — непрерывная ручная работа мотора; «Режим выключения» обесточивает нагрузку и позволяет временно отключить нагрузку; и «Автоматический режим» позволяет управлять нагрузкой с помощью внешних средств, таких как реле давления или расхода или автоматизация здания.

Управление перегрузкой

Наряду с устройством ТСЖ имеется устройство перегрузки. Устройство защиты от перегрузки обычно представляет собой биметаллическое устройство, которое позволяет подавать питание на цепь двигателя в случае высокого продолжительного тока двигателя. Это состояние возникает при наличии одного или нескольких из следующих факторов: заблокированный ротор, двигатель недостаточной мощности, частые пуски, потеря фазы или слишком малое количество, смещение подшипников или вала, плохая вентиляция и высокая температура окружающей среды.

Тепловое реле перегрузки предназначено для защиты двигателя или другой нагрузки от повреждения в случае короткого замыкания, перегрузки и перегрева. Реле перегрузки обычно компенсируются температурой окружающей среды, а уставка срабатывания часто регулируется в относительно узком диапазоне. Простейшее реле перегрузки активируется теплом, вызванным сильным током, протекающим через перегрузку и биметаллическую пластину. Биметаллическая полоса представляет собой полосу из двух разных металлов, соединенных друг с другом, где каждый металл имеет различный коэффициент теплового расширения. Когда эта биметаллическая полоса нагревается, один металл будет расширяться быстрее, чем другой, что приведет к искривлению сборки. Когда станет достаточно жарко, кривизны будет достаточно, чтобы контакты в перегрузке разъединились. Поскольку контакт перегрузки подключен к цепи управления контактора, это эффективно разрывает цепь и обесточивает систему. Как только биметаллическая пластина остынет, она выпрямится и позволит цепи снова замкнуться.

Старые реле перегрузки доступны с фиксированными точками срабатывания по температуре с использованием биметаллических пластин. Их обычно называют «нагревателями», и они индивидуальны для каждой точки срабатывания или тока. Новые реле перегрузки доступны с электронным полупроводниковым управлением и могут использоваться для нескольких функций двигателя.

Реле перегрузки могут быть настроены на четыре различных режима работы.

1. Только ручной сброс — когда оператор должен физически нажать кнопку сброса, чтобы перезапустить систему. Этот параметр обычно используется из соображений безопасности, чтобы гарантировать, что система не перезапустится сама по себе.
2. Только автоматический сброс – когда биметаллическая пластина остынет, система автоматически перезапустится. Это полезно, когда система находится в удаленном месте, что затрудняет ручной перезапуск нагрузки, а автоматический перезапуск вряд ли создаст опасные условия. Эта позиция используется редко.
3. Ручной сброс/останов — аналогичен только ручному сбросу, но позволяет использовать кнопку для ручной остановки системы. Это полезно для простых систем, где нет необходимости в отдельном выключателе.
4. Автоматический сброс/останов — аналогичен только автоматическому сбросу, но позволяет использовать кнопку для ручной остановки системы. Это полезно для простых систем, где нет необходимости в отдельном выключателе.

Обычно электрическая спецификация содержит формулировку, подобную «Подтвердите данные с паспортной таблички двигателя с перегрузками нагревателя стартера двигателя, настройкой устройств перегрузки и номиналом любых предохранителей цепи». Эта задача представляет собой простую проверку того, что поставляемое оборудование соответствует ожидаемому назначению.

Кроме того, механическая спецификация содержит формулировку, подобную «После пуска двигатель разгоняется до максимальной скорости, проверяется потребляемый ток. Проверка и установка перегрузок». Эта задача необходима, поскольку техник по тестированию, регулировке и балансировке (TAB) может отрегулировать нагрузки для работы при токе полной нагрузки или близком к нему, как указано на паспортной табличке двигателя.

Эта точная формулировка возлагает ответственность за установку перегрузки двигателя на плечи двух отдельных лиц. Это здорово… две проверки, чтобы убедиться, что двигатель работает.

К сожалению, эта простая задача редко доводится до конца, что приводит к разочарованию членов проектной группы. Когда любая из этих задач не выполнена, двигатель не имеет защиты от перегрузки. CxP должен убедиться, что это защитное устройство настроено должным образом.