Эффективность

Эффективность = Мощность выходная/Мощность входная

(х 100%).

Эффективность большинства стартеров около 60%.

В результате получим необходимую электрическую входную мощность стартера:

3 кВт/60% = 1,67 кВт.

Основные потери, вызывающие снижение эффективности следующие: потери в железе, потери в меди и механические потери. Потери в железе происходят вследствие гистерезиса, вызванного изменениями магнитного потока, и вследствие вихревых токов, наведенных в железных частях мотора. Потери в меди, иногда называемые потерями PR (они вычисляются по такой формуле), вызывает сопротивление обмоток. Механические

потери включают трение и аэродинамические потери (сопротивление воздуха).

Используя предыдущий пример стартера на 1 кВт, можно видеть, что при эффективности 60% этот мотор будет требовать входной мощности приблизительно 1,7 кВт.

Чтобы достичь необходимой мощности стартера от батареи номиналом 12 В, с учетом допустимого падения напряжения- питания, потребуется ток порядка 170 А.

Новые разработки в системах запуска

Стартер-генератор с ременным приводом Компания Gales, известная как изготовитель приводных ремней двигателя, ведет работы над концепцией стартер - генератора, который приводится

в движение ременной передачей. Работа была выполнена совместно с компанией Visteon. Система известна как Vistcon/Gates Е-М DRIVE (рис.7,37). Это электромеханическая система, состоящая из

высокоэффективного индукционного мотора, ременного приводя с длительным сроком службы и сложных электронных средств управления. Стартер- генератор с ременным приводом заменяет существующий генератор переменного тока и имеет

сходные требования к размещению.

Один из ключевых компонентов этой системы, помимо

стартер - генератора, — гидравлическое натяжное устройство. Оно должно быть в состоянии предотвратить существенное изменение натяжения ремня во время запуска и далее контролировать динамические свойства системы управления во время ускорения и замедления двигателя.

Комбинация мотора конструкции компании Visteon и технологии ремней компании Gates привела к разработке очень надежной и экономичной системы управления мощностью. Стартер-генератор приводится в действие специально разработанным для экстремальных нагрузок ремнем с множеством V-образных канавок (рис. 7.38).

Система позволяет осуществлять разумную экономию топлива и сократить вредные выбросы. Главные особенности системы следующие;

♦ способность использовать механические или электрически управляемые натяжные устройства с напряжением питания 42 В и 14 В;

♦ высокопрочный ремень привода;

♦ способность к генерации мощности 6 кВт при 42 В и отсутствие коллектора, что гарантирует десятилетний срок службы.

Главные преимущества этого метода запуска и генерации следующие:

♦ рекуперативное торможение и создание тормозного момента электрическим способом;

♦ увеличенная мощность и почти бесшумное проворачивание двигателя при более низкой стоимости, чем в действующих системах с генератором переменного тока и стартером;

♦ возможность встраивания в существующие проекты двигателя/трансмиссии с минимальными изменениями;

♦ возможность реализации стратегии экономии топлива и сокращения выбросов посредством гибридных электрических стратегий, увеличенной скорости запуска и старт-стопных систем.

Результаты настоящего исследования показывают, что система ременного привода способна запустить двигатель со стартер -генератором на 14 В при наличии крутящего момента 40 Н м. Сейчас разрабатываются новые машины, работающие при 42 В и крутящих моментах в районе 70 Нм. Они будут использоваться для больших бензиновых двигателей и для дизельных двигателей более

высокой степени сжатия.

Концепция стартер - генератора - не новость, но до недавнего времени она не могла удовлетворить требования современных транспортных средств. Эти требования касаются пускового крутящего момента и способности генерировать нужную мощность. Самое большое преимущество этой развивающейся системы состоит в том, что она может быть приспособлена к существующим проектам двигателей с небольшими модификациями. И эта система, скорее всего, может стать переходной технологией, позволяющей изготовителям получать новые характеристики без затрат на разработку и дорогостоящее перепроектирование двигателя (рис. 7.39).

Вопросы для самопроверки

Вопросы

Отметьте на следующие вопросы для проверки своих знаний:

1. Обоснуйте четыре преимущества стартера с предустановкой в сравнении со стартером инерционного типа.

2. Опишите действие тяговой и удерживающей обмоток в соленоиде стартера с предустановкой.

3. Сделайте четкий эскиз механизма зацепления в стартере с предустановкой.

4 . Объясните, что значит «падение напряжения» в схеме стартера и почему оно должно бить минимальным.

5. Опишите механизм зацепления и расцепления в стартере инерционного типа.

6. Обоснуйте два преимущества и два недостатка стартера с постоянными магнитами.

7. Вычислите передаточное отношение планетарного механизма, который используется в стартере. Кольцо имеет 40 зубцов, а ведущая шестерня мотора имеет 16 зубцов.

8. Опишите действие механизма роликовой обгонной муфты.

9. Сделайте эскиз, показывающий характеристические кривые «скорость - крутящий момент» для стартеров с сериесным, шунтирующим и компаундным включением обмоток.

10. Опишите различие между петлевой и волновой обмотками якоря.