Устройство автомобилей




Схемы включения обмоток стартера




Независимое и параллельное возбуждение

Если обмотка якоря электродвигателя и обмотка возбуждения подключены к различным источникам питания, данный двигатель называют двигателем с независимым возбуждением. Механические и электромеханические характеристики такого двигателя аналогичны характеристикам двигателя с параллельным возбуждением (рис. 1), так как у него ток возбуждения Iв также не зависит от тока якоря Iя.

Из графиков, представленных на рис. 1, б и 1, в видно, что такие электродвигатели характеризуются малой зависимостью частоты вращения якоря от развиваемого вращающего момента, тогда как для стартерного электродвигателя предпочтительнее обратно пропорциональная зависимость между частотой вращения и развиваемым моментом в определенном интервале частот, характерных для режима пуска ДВС.

***

Последовательное возбуждение

В электродвигателях с последовательным возбуждением обмотка возбуждения подключается последовательно с обмоткой якоря, и поэтому ток в этих обмотках одинаковой величины: Iя = Iв (рис. 2). Следовательно, магнитный поток Ф двигателя является некоторой функцией тока якоря Iя.
Характер этой функции изменяется в зависимости от нагрузки двигателя. При токе якоря Iя меньше 0,8…0,9 номинального тока якоря (Iном), когда магнитная система машины насыщена, можно считать, что поток линейно зависит от тока якоря Iя:

Ф = kфIя,

где kф – коэффициент пропорциональности, имеющий размерность индуктивности, остается практически постоянным в значительном диапазоне нагрузок.

схемы включения обмоток стартера

При дальнейшем возрастании тока якоря поток Ф растет медленнее, чем ток якоря, и при больших нагрузках можно считать величину потока Ф постоянной. В этом случае скоростная и моментальная характеристики становятся линейными аналогично характеристикам двигателя с независимым возбуждением.

Механическая характеристика двигателя с последовательным возбуждением является «мягкой» (рис. 2). При малых нагрузках частота вращения вала n резко возрастает и может превысить максимально допустимое значение (двигатель идет вразнос). Несмотря на этот недостаток, такие двигатели находят широкое применение в различных электрических приводах, где имеют место изменение нагрузочного момента в широких пределах и тяжелые условия пуска. В частности, большинство стартерных электродвигателей имеют последовательное возбуждение.

Объясняется это тем, что «мягкая» характеристика рассматриваемого двигателя более благоприятна для указанных условий работы, чем «жесткая» характеристика двигателя с параллельным возбуждением. При «жесткой» характеристике частота вращения n почти не зависит от момента (рис.1, в).
При «мягкой» характеристике двигателя с последовательным возбуждением частота вращения n обратно пропорциональна М, вследствие чего мощность электродвигателя рассчитывается по формуле:

Рс = Мω = С4√М,

где С4 – постоянная.

Поэтому при изменении нагрузочного момента в широких пределах, что характерно для пуска ДВС, мощность Рс, а следовательно, и электрическая мощность Рэ = IяUя, и ток Iя у двигателей с последовательным возбуждением изменяются в меньших пределах, чем у двигателей с параллельным возбуждением. Кроме того, они лучше переносят перегрузки.

В электродвигателе со смешанным возбуждением (рис. 3) магнитный поток Ф создается в результате совместного действия двух обмоток возбуждения (рис. 3, а): параллельной (ОВ1) и последовательной (ОВ2). Поэтому его механическая характеристика (рис. 3, в; кривые 3, 4) располагается между характеристиками двигателей с параллельным (прямая 1) и последовательным (кривая 2) возбуждением.

Одним из достоинств двигателя со смешанным возбуждением, которые используются в некоторых конструкциях стартеров, является то, что он, обладая «мягкой» механической характеристикой, может работать на холостом ходу, так как частота вращения холостого хода имеет конечное значение.

Таким образом, в стартерах используются двигатели постоянного тока с последовательным и (в отдельных случаях) со смешанным возбуждением.
На рис. 4 представлены схемы внутренних соединений некоторых стартеров отечественного производства.

схемы внутренних соединений стартеров

***




Возбуждение от постоянных магнитов

В последние годы на стартерах стали применять электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов, которые имеют пониженное энергопотребление вследствие отсутствия тока возбуждения. Однако такие стартеры имеют недостатки, характерные для электродвигателей с независимым (параллельным) возбуждением.
Кроме того, материал для изготовления постоянных магнитов пока еще очень дорогой, поэтому постоянные магниты вместо обмотки возбуждения в настоящее время используются только для небольших стартеров легковых автомобилей.

Использование в стартерных электродвигателях постоянных магнитов для возбуждения потока дает снижение нагрузки на аккумуляторную батарею при пуске ДВС в связи с тем, что такой электродвигатель имеет малый момент и потребляет малые токи.
возбуждение стартера от постоянных магнитов Повышается возможность пуска двигателя при низких температурах, снижается выходная мощность при малых нагрузках. Кроме того, такие стартера имеют меньшие габариты, по сравнению со стартерами, имеющими обмотку возбуждения.

Однако высокая частота вращения, характерная для таких двигателей в любом нагрузочном режиме, а также относительно небольшой развиваемый вращающий момент повлекли применение на таких стартерах дополнительной механической передачи, уменьшающей частоту вращения якоря и увеличивающего вращающий момент, передаваемый коленчатому валу ДВС. Обычно в качестве дополнительной механической передачи используется планетарный зубчатый редуктор, конструкция которого отличается компактностью.

К недостаткам, присущим стартерам с возбуждением от постоянных магнитов можно добавить тяжелые условия работы муфты свободного хода и щеточно-коллекторного узла электродвигателя, повышенный шум из-за высокой частоты вращения и наличия редуктора. Применение стартеров с редукторами потребовало изменить технологию их изготовления. В частности, для увеличения механической прочности вращающихся частей стали применять более прочную изоляцию обмоток якоря, пайка соединений в главных цепях заменена сваркой, производится точная балансировка вращающихся частей и т. п.

***

Техническое обслуживание стартеров



Главная страница


Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты