860

пус автомобиля и потом возвращается к минусу батареи. Часть тока электродвигателя поступает на параллельную обмотку ОШ и проходит мимо его якоря.

При размыкании контактов выключателя стартера ВЗ сначала обесточивается обмотка тягового реле, затем пружиной размыкаются силовые контакты и электродвигатель отключается. Шестерня стартера той же возвратной пружиной выводится из зацепления.

В настоящее время подавляющее число стартеров выпускается с тяговым реле, содержащим две обмотки: втягивающую и удерживающую. Это позволяет сократить ток, потребляемый стартером. В начальный момент включения стартера для приведения в движение сердечника электромагнита необходима большая намагничивающая сила обмоток и требуется большой ток. После втягивания электромагнита для его удержания уже не требуются большие намагничивающие силы и соответственно токи обмоток. В целях экономии потребляемой электрической энергии при включении стартера сначала работают втягивающая и удерживающая обмотки, а после втягивания сердечника и замыкания контактов только удерживающая.

Сейчас стартеры модели СТ 221 выпускаются с тяговым реле, имеющим тоже две обмотки. Электрическая схема подключения таких стартеров показана на рис. 8,б.

При включении стартера ток от батареи поступает через контакты ВЗ сразу на две обмотки тягового реле ТР. По удерживающей обмотке УО ток поступает на массу, а по втягивающей обмотке ВО ток проходит через двигатель стартера на массу. В момент включения стартера якорь неподвижен, сопротивление двигателя малой величины и по втягивающей обмотке проходит большой ток (30 А и более). Втягивается сердечник реле, замыкаются контакты КТР и выдвигается шестерня стартера. Ток от батареи подается к двигателю, электродвигатель приводится во вращение. При замкнутых контактах КТР выводы втягивающей обмотки замкнуты накоротко, разность потенциалов между выводами равна нулю и ток по ней не проходит.

При выключении стартера сначала удерживающая обмотка обесточивается, но контакты тягового реле КТР пока еще остаются замкнутыми. Через эти замкнутые контакты от батареи на втягивающую обмотку и затем на удерживающую проходит электрический ток. Через удерживающую обмотку ток проходит в прежнем направлении, а через втягивающую в противоположном. Число витков во втягивающей обмотки равно числу витков в удерживающей (во втягивающей провод большего диаметра). Сердечник размагничивается, и возвратная пружина размыкает контакты. Стартер отключается.

33

При включении стартеров на тяговое реле нужно подавать большой ток. При коммутации больших токов подгорают контакты в выключателе зажигания и он часто отказывает. Из подкапотного пространства к выключателю зажигания и обратно нужно подводить толстый многожильные провод, рассчитанный на ток более 30 А. Поэтому для подключения мощных стартеров используются дополнительные реле включения марок: РС 502 , РС 507Б (автомобили и автобусы; 12 В), РС 534 (КамАЗ; 24 В) и др. При их установке разгружаются контакты в выключателе зажигания, увеличивается срок их службы и сокращается расход медного провода.

На рис. 9 представлена электрическая схема подключения стартера СТ 230, которая является наиболее распространенной.

При включении стартера сначала электрический ток подается через выключатель зажигания ВЗ на обмотку дополнительного реле ДР. После срабатывания реле через его контакты КДР ток большой величины подается на обмотки тягового реле. Тяговое реле замыкает основные силовые контакты и основной ток подводится к электродвигателю стартера.

На пластмассовой крышке тягового реле у стартера для карбюраторного двигателя выведена дополнительная клемма, а в тяговом реле установлены дополнительные контакты. При включении стартера эти контакты замыкаются, клемма соединяется с плюсом батареи. К этой клемме подключается дополнительный резистор системы зажигания. При пуске двигателя резистор замыкается и облегчается запуск. Стартеры, предназначенные для установки на дизельные двигатели, дополнительной клеммы не имеют.

Рис. 9. Электрическая схема включения стартера модели СТ 230

На легковых и грузовых автомобилях повсеместно применяются выключатели массы, отключающие минусовую клемму батареи. С помощью этого выключателя водитель надежно отключает батарею на стоянке и

34

предотвращает ее разряд, а также возгорание проводки в случае короткого замыкания.

На легковых автомобилях обычно применяются механические выключатели массы. На автомобилях КамАЗ установлено электрическое реле для отключения минусовой клеммы батареи. Электрическая схема подключения стартера СТ 142-Б (автомобили КамАЗ) показана на рис. 10.

Перед пуском двигателя водитель сначала подключает массу аккумуляторной батареи выключателем массы ВКМ. Этот выключатель установлен в кабине, место его установки выбирается водителем и он служит дополнительно как противоугонное устройство. При замыкании ВКМ с клеммы “+” батареи через обмотку реле выключателя массы ВМ на минусовую клемму батареи подается электрический ток (мимо массы автомобиля). Замыкаются силовые контакта реле КВМ и батарея включается в бортовую сеть.

При замыкании контактов ВЗ электрический ток подается на дополнительное реле ДР через электронный блок БС автоматического устройства блокировки включения и отключения стартера. На вход этого устройства подаются электрические импульсы n от обмотки датчика числа оборотов коленчатого вала двигателя. При работающем двигателе и наличии сигналов от датчика, электронный блок предотвращает прохождение тока к дополнительному реле и не позволяет производить повторный пуск двигателя, что исключает поломку стартера. При пуске двигателя и достижении оборотов выше холостого хода электронный блок отключает дополнительное реле раньше водителя.

Рис. 10. Электрическая схема системы пуска двигателя автомобиля КамАЗ

Параллельно контактам дополнительного реле КДР на дизельном двигателе установлена кнопка ручного пуска КН, с помощью которой водитель может запустить двигатель автомобиля при поднятой кабине.

35

На электрической схеме, для упрощения, не отражены дополнительные приборы, используемые в системе предпускового подогрева двигателя.

3.7. Характеристики стартера и электрической стартерной цепи

Работу стартеров оценивают по их рабочим и механическим характеристикам. Характеристики стартеров представляют собой зависимости их параметров (напряжения, крутящего момента, мощности, частоты вращения якоря и др.) от потребляемого тока. По ОСТ 37.003.084-88 нормируют наибольшую полезную мощность (номинальную), максимальный крутящий момент, частоту вращения якоря и ток стартера в режиме холостого хода.

Наибольшая полезная мощность определяется в кратковременном режиме работы при питании от аккумуляторной батареи максимальной допустимой емкости. По ОСТ 37.003.084-88 эта мощность определяется при 100 % степени заряженности батареи и температуре электролита 20 оС. Чем больше мощность, тем лучше стартер.

Максимальный крутящий момент измеряется в режиме полного торможения - вал стартера неподвижен. Для обеспечения надежного пуска двигателя, особенно в холодное время года, крутящий момент должен быть большим.

Частота вращения якоря в режиме холостого хода зависит от схем подключения обмоток статора. Отклонение измеренной частоты вращения от паспортной величины в сторону уменьшения указывает на значительные механические потери на трение в подшипниках и др.

Ток стартера в режиме холостого хода также отражает наличие механических потерь на вращение якоря. С ростом потерь потребляемый ток на холостом ходу увеличивается. Однако ток в режиме холостого хода резко увеличивается при наличии межвитковых замыканий обмоток статора или якоря, а также в случае разрывов электрических цепей в этих обмотках.

Максимальный крутящий момент, частота вращения якоря и ток стартера в режиме холостого хода замеряются при испытаниях стартера на стендах. Значения этих параметров для наиболее распространенных моделей стартеров представлены в табл. 4.

Непосредственное измерение наибольшей полезной мощности в условиях автотранспортных предприятий - технически сложная задача. Поэтому в данной лабораторной работе рассматривается простой метод расчета указанной мощности на основе баланса напряжений в стартерной цепи.

36

Баланс напряжений в стартерной цепи строится по результатам испытания стартера в режиме полного торможения.

В верхней части графика баланса горизонтальная линия соответствует ЭДС батареи ЕБ. Внутреннее сопротивление батареи r определяется по результатам испытаний стартера в режиме полного торможения (формула

1):

r = (ЕБ _– UБПТ)/ IПТ,

где IПТ - ток полного торможения стартера; UБПТ - напряжение на зажимах батареи в режиме полного торможения.

По известной теперь величине r легко строится зависимость напря-

По ОСТ 37.003.084-88 сопротивление проводов допускают равным 0,002 Ом, что соответствует падению напряжения 0,2 В на каждые 100 А тока стартера.

Напряжение на клеммах стартера меньше, чем на клеммах батареи:

При построении баланса напряжений также приходится учитывать потери напряжения в щеточном узле электродвигателя стартера. В первом приближении падение напряжения на щетках UЩ можно считать постоянным, не зависимым от величины тока. На щетках из материала МГС–5 падение напряжения достигает 2,5 В, а на щетках из современных материалов МГСО или МГС–20 в два раза меньше – 1,25 В.

Действительное напряжение на обмотках стартера становится еще

Обратная ЭДС якоря ЕЯ при применении сериесного (последовательного) возбуждения электродвигателя пропорциональна величине потребляемого тока так, как создаваемое в якоре магнитное поле пропорционально этому току. В режиме холостого хода ЭДС якоря практически равна ЭДС батареи за вычетом падения напряжения на щетках ЕБ – UЩ, а в режиме полного торможения она становится равной нулю. Зависимость

На основе баланса напряжений в стартерной цепи можно теперь рассчитать наибольшую полезную мощность стартера. Для этого полагаем, что стартер развивает максимальную мощность РN при потреблении тока, равного половине тока полного торможения:

38

где ЕЯ соответствует ЭДС якоря при половине тока полного торможения. Мощность, подводимая к стартеру от батареи, в этом режиме равна

произведению тока на величину напряжения:

Коэффициент полезного действия стартера невысокий и редко превышает 60 %.

Следует заметить, что часть подводимой к стартеру мощности затрачивается на нагрев щеток (I UЩ ). В режиме полного торможения на искрение в щетках и их нагрев у большинства автомобильных стартеров расходуется более 500 Вт, что проводит к их износу.

При работе стартера образуется падение напряжения в соединительных проводах и они нагреваются. Потери на нагрев проводов рассчитываются по величине их сопротивления

Коэффициент полезного действия всей системы пуска представляет собой отношение мощности стартера к мощности, вырабатываемой химическим источником энергии батареи:

Коэффициент полезного действия системы пуска меньше КПД стартера и составляет около 50 %.

4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СТАРТЕРА»

Целью лабораторной работы является ознакомление студентов с конструкцией стартеров и способами измерения их технических характеристик, приобретение навыков по контролю электрических цепей простыми способами и ознакомление с конструкций стендов для испытаний стартеров.

4.1. Оборудование для испытаний стартеров

Оборудование для испытаний стартеров и проверки электрических цепей включает стенд модели 532М, переносной тахометр, контрольную лампу, аккумуляторную батарею, приспособление для измерения крутяще-

39

го момента, соединительные провода, комплект инструмента и верстак для разборки и сборки стартеров.

Испытания стартера выполняются на стенде. Стенд оборудован дополнительными измерительными приборами, для наглядности соединительные провода от батареи к стартеру выполнены снаружи стенда с вынесенными электрическими шунтами.

При испытаниях стартер закрепляется на поворотном столе с винтовым зажимом таким образом, чтобы клеммы тягового реле стартера располагались снаружи.

Электрическая схема стенда показана на рис. 12. Для упрощения на схеме не отражено зарядное устройство батареи, установленное внутри стенда.

Аккумуляторная батарея установлена с правой стороны стенда на кронштейне. Клеммы АКБ имеют хороший доступ и к ним подключается контрольная лампа при проверке электрических цепей стартера, а также соединительные провода при проверке обмоток тягового реле.

Для измерения тока стартера в режимах холостого хода и полного торможения используются два шунта, соединенных последовательно, на 200 и 500 А. К ним подключены также два указательных прибора - амперметры. Приборы установлены на передней панели стенда и снабжены соот-

RШ

КТР

A

Рис. 12. Схема подключения стартера на стенде модели 532М

ветствующими надписями. На электрической схеме, с целью упрощения, отражен только один прибор. Напряжение на клеммах батареи UБ измеряется вольтметром V батареи и напряжение на клеммах стартера UС - вольтметром V стартера. Различие показаний вольтметров отражает падение напряжения в соединительных проводах.

40

На электрической схеме стенда показана электрическая схема стартера, который включается и выключается с помощью дополнительного выключателя В.

В режиме холостого хода угловая скорость вращения якоря стартера измеряется переносным тахометром марки Т410Р с круговой шкалой и часовым счетным механизмом. Тахометр снабжен приводным валом и имеет две кнопки управления.

Для измерения скорости тахометр приводным валом с резиновой соединительной муфтой прижимают к валу стартера. Включается стартер, раскручивается вал тахометра и затем нажимают кнопку “пуск”. Запускается счетный механизм тахометра и после остановки счетного механизма и стрелочного указателя тахометр отсоединяют от стартера, стартер отключают. Считывают показания угловой скорости вращения (мин-1) и нажимают кнопку “сброс”.

Измерение крутящего момента на валу стартера в режиме полного торможения производится с помощью прилагаемого к стенду приспособления. Приспособление состоит из корпуса, на котором закрепляется зубчатый сектор, и датчика гидравлического типа с указателем в виде манометра.

Приспособление закрепляется на стартере двумя болтами со стороны шестерни привода. На корпус приспособления предварительно устанавливают зубчатый сектор с числом зубьев и их модулем, соответствующим числу зубьев шестерни стартера (сектор подбирается лаборантом).

При включении стартера в зацепление с сектором входит шестерня стартера и сектор нагружается крутящим моментом. Сектор поворачивается на оси крепления и передает усилие на гидравлический датчик. Давление жидкости передается на манометр, шкала которого проградуирована уже в кГ м. Для пересчета показаний в Н м полученные значения следует умножить на 9,8.

4.2. Порядок выполнения лабораторной работы

Получить у лаборанта стартер, тахометр, приспособление для измерения крутящего момента инструмент и контрольную лампочку.

Отсоединить тяговое реле от стартера. Разбирать тяговое реле не следует.

Разобрать стартер и отразить в отчете перечень его деталей. Предъявить разобранный стартер преподавателю.

Выполнить проверку электрических цепей статора.

Для этого следует подключить один провод от контрольной лампы к первой клемме батареи, а ко второй клемме подключить дополнительный соединительный провод. Проверить работоспособность контрольной цепи,

41

замыкая и размыкая дополнительный провод со вторым проводом от контрольной лампы.

Последовательно подключая в контрольную цепь обмотки статора, убедиться в наличии надежного электрического контакта. Обмотки статора обладают низким сопротивлением и при их подключении в контрольную цепь лампа должна ярко гореть.

Проверить отсутствие замыкания обмоток статора на его корпус, что возможно при разрушении изоляции. Для этого подключить один провод контрольной цепи к корпусу статора, а второй поочередно подсоединять к обмоткам. Для стартера с последовательным возбуждением ни в одном из положений контрольная лампа не должна гореть. Если обмотки статора содержат шунтовую обмотку возбуждения, то эту обмотку нужно отключить от корпуса и отдельно проверить.

Выполнить проверку электрических цепей якоря.

Обмотки якоря подключены к медным пластинам коллектора и все пластины соединены с друг другом обмотками с низким сопротивлением. Проверка цепей якоря выполняется по каждой пластине отдельно, путем подключения одного провода от контрольной лампы к проверяемой пластине, а второго соединительного провода к любой другой пластине. Контрольная лампа должна ярко гореть при каждой проверке.

Проверить надежность изоляции обмоток якоря, подключая контрольную лампу последовательно в цепи: пластины коллектора – вал якоря.

Выполнить проверку электрических цепей щеточного узла.

Две щетки изолированы и контрольная лампа не должна гореть при подключении проводов контрольной цепи к этим щеткам и корпусу узла. Две щетки соединены с корпусом и контрольная лампа должна ярко гореть при подключении проводов контрольной цепи к этим щеткам и корпусу.

Выполнить проверку электрических цепей и работы тягового реле. Для этого рекомендуется иметь перед собой электрическую схему

стартера. На крышке тягового реле расположены две большие силовые медные клеммы – через них проходит рабочий ток электродвигателя стартера, а также одна или две клеммы меньшего размера. Первая из этих клемм соединена с обмотками реле и часто имеет надпись 12 В. Вторая (дополнительная, снабжается надписью КЗ – катушка зажигания) при включении стартера замыкается с большой клеммой стартера, подключенной к клемме “+” батареи.

Проверить работу втягивающей обмотки.

Для этого напрямую соединительными проводами подключить батарею к первой клемме и большой силовой медной клемме. Под действием проходящего тока реле должно сработать, электромагнит втянуться и

42