Особенности эксплуатации систем электростартерного пуска

Назначение, схема системы электростартерного пуска и основные требования к ней

Система пуска двигателя предназначена для сообщения коленчатому валу двигателя определенной начальной (пусковой) частоты вращения nmin. Тип системы пуска определяется видом используемой энергии и конструкцией основного пускового устройства (стартера). В практике автомобилестроения используются инерционные, пневматические и гидропневматические системы пуска. Однако наибольшее распространение получила электростартерная система пуска, обладающая рядом положительных качеств.

К этим положительным качествам можно отнести:

· компактность;

· надежность;

· возможность автоматизации процесса пуска с помощью несложных электротехнических и электронных устройств.

Схемы систем электростартерного пуска отличаются между собой незначительно. В системах управления электростартером предусмотрены электромагнитные тяговые реле, дополнительные реле, реле блокировки, обеспечивающее дистанци­онное включение, автома­тическое отключение стартера от аккумуляторной батареи после пуска двига­теля и предотвращение включения стартера при работающем двигателе. Блок – схема типовой системы электростартерного пуска представлена на рис. 4.2.

Источником энергии в системах электростартерного пуска является стартерная свинцовая аккумуля­торная батарея. Поэто­му в электростартерах используют электродвигате­ли постоянного тока. Характеристики стартерного электропривода с электро­двигателями постоянного тока последовательного или смешанного возбуждения хорошо согласуются со сложным характером нагрузки, создаваемой поршневым двигателем при пуске.

Питание стартерного электродвигателя осуществляется от аккумуля­торной батареи через замкнутые контакты (рис. 4.3) тягового электромаг­нитного реле.

Рис.4.2. Блок – схема системы электростартерного пуска представлена

При замыкании контактов выключателя 5 приборов и стартера, дополнительного реле и реле блокировки втягивающая 3 и удерживающая 4 обмотки тягового реле подключаются к аккумулятор­ной батарее. Якорь 5 тягового реле притягивается к магнитопроводу электромагнита и с помощью штока 6 и рычага 7 механизма привода вводит шестерню 10 в зацепление с зубчатым венцом 11 маховика двигателя.

В конце хода якоря 5 контактная пластина 2 замыкает силовые контактные болты 1 и стартерный электродвигатель приводит во вращение коленчатый вал двигателя.

Рис. 4.3. Схема управления электростартером: 1 – контактные болты; 2 – подвижная контактная пластина; 3, 4 – соответственно втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле; 5 – якорь тягового реле; 6 – шток; 7 – рычаг механизма привода; 8 – поводковая муфта; 9 – муфта свободного хода; 10 – шестерня привода; 11 – зубчатый венец маховика; 12 – электростартер

После пуска двигателя муфта 9 свободного хода предотвращает передачу вращающего момента от маховика к валу якоря электродвигате­ля. Шестерня привода из зацепления с венцом маховика не выходит до тех пор, пока замкнуты контактные болты 1. При размыкании выключателя 5 втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле подсоединяются к аккумуляторной батарее последовательно через силовые контактные болты 1. Так как число витков у обеих обмоток одинаково и по ним при последовательном соединении проходит ток одной и той же силы, обмотки при разомкнутом выключателе Ѕ создают два равных, но противоположно направленных магнитных потока. Магнитопровод электромагнита размагничивается, и возвратная пружина перемещает якорь 5 реле в исходное нерабочее положение и выводит шестерню из зацепления с венцом маховика. При этом размыкаются и силовые контактные болты 1.

Недостатком систем электростартерного пуска с дистанционным управлением являются большое число элементов и необходимость применения сложных конструкций стартеров. Однако их использование позволяет уменьшить длину силовых электроцепей стартерного электродвигателя и тягового реле, продолжительность пуска, расход энергии на пуск и тем самым увеличить срок службы аккумуляторной батареи и стартера.

Требования к системам электростартерного пуска определяются особенностями ее эксплуатации.

1. Автономным источником электроэнергии системы является аккумуляторная батарея, обладающая ограниченной мощностью.

Вследствие внутреннего падения напряжения в аккумуляторной батарее напряжение на выводах электростартера не остается постоянным, а уменьшается с увеличением нагрузки и силы потребляемого тока.

Сила тока электростартеров может составлять несколько сот и даже тысяч ампер. При такой силе тока на характеристики стартерного электродвигателя большое влияние оказывает падение напряжения в стартерной сети, т.е. в стартерном проводе и "массе".

Характеристики стартерных электродвигателей зависят от емкости и технического состояния аккумуляторной батареи. Семейству вольтамперных характеристик аккумуляторной батареи соответствует семейство рабочих и механических характеристик стартерного электродвигателя.

2. Для электропривода стартерного ДВС характерна значительная неравномерность нагрузки, обусловленная резким изменением момента сопротивления от сил давления газов в цилиндрах и сложной кинемати­кой кривошипно-шатунного механизма.

При переменной нагрузке снижаются мощность и КПД системы пуска, что необходимо учитывать при выборе мощности стартерного электродвигателя и емкости аккумуляторной батареи.

3. Режим работы электростартеров кратковременный, длительностью до 10 с (при температуре 20 ^оС) и до 15 с (при температуре < 0 ^оС) – для стартеров бензиновых двигателей и до 15 с (при температуре 20 ^оС) и до 20 с (при температуре < 0 ^оС) – для стартеров дизелей.

Основным элементом системы электростартерного пуска является электростартер, поэтому основные требования относятся, прежде всего, к электростартерам.

К электростартерам предъявляются следующие требования:

1. Якорь стартера без повреждений должен в течение 20 с выдерживать нагрузки, возникающие при его частоте вращения, на 20 % превышающей его частоту вращения в режиме холостого хода. Это требование связано с тем, что длительное время по отношению к периоду прокручивания коленчатого вала двигателя стартер может работать в режимах полного торможения и холостого хода.

2. Якорь стартера должен надежно подключаться через механизм привода к коленчатому валу при пуске двигателя и автоматически отключаться от него после пуска.

Для этого конструкция стартера и зубчатая передача должны обеспечивать:

· ввод шестерни в зацепление и передачу коленчатому валу двигателя вращающего момента;

· шестерня привода стартера не должна самопроизвольно входить в зацепление с венцом маховика;

· муфта свободного хода привода должна защищать якорь от механических повреждений.

3. Тяговое реле стартера должно обеспечивать ввод шестерни в зацепление и включение стартера при снижении напряжения до 9 и 18 В при номинальных напряжениях UН соответственно 12 и 24 В, температуре окружающей среды (20±5) °С. Контакты тягового реле должны оставаться замкнутыми при снижении напряжения на выводах стартера до 5,4 и 10,8 В при номинальных напряжениях соответственно 12 и 24 В.

4. Электростартер должен выдерживать до трех пусковых циклов подряд с перерывами между ними не менее 30 с. После охлаждения стартера до температуры окружающей среды допускается еще один пусковой цикл.

5. Повышение температуры стартера во время пусковых циклов не должно приводить к изменениям, отрицательно влияющим на его работоспособность.

6. Нагрузка стартера по мощности не должна превышать его номиналь­ную мощность.

7. Необходимы: правильное согласование характеристик элементов системы пуска и обоснованный выбор ее схемы и параметров, при которых расходуется минимальная энергия источника тока.

Это обеспечивает рациональное использование аккумуляторной батареи, имеющей в системе пуска относительно большую массу и в наибольшей степени подверженной влиянию эксплуатационных факторов.

Параметром, определяющим рациональное согласование мощностной характеристики пускового устройства с пусковыми характеристиками двигателя, является передаточное число привода. При изменении передаточного числа редуктора привода меняется наклон механической характеристики стартерного электродвигателя, приведенной к частоте вращения коленчатого вала двигателя. С повышением передаточного числа приведенный вращающий момент увеличивается, а приведенная частота вращения вала уменьшается. Максимальное значение мощности электростартера смещается в сторону меньшей частоты вращения коленчатого вала. Для каждого типа двигателя и заданных условий пуска существуют оптимальные передаточные числа, при которых наилучшим образом используются мощностные характеристики стартерного электродвигателя.

8. Для уменьшения длины стартерных проводов, габаритных размеров и массы стартера и аккумуляторной батареи, а также для удобства их установки и технического обслуживания важно предусмотреть рацио­нальное размещение элементов системы пуска двигателя на автомобиле.

9. Автомобильные электростартеры должны обеспечивать номинальные параметры при нормальных климатических условиях: температуре окружающей среды (25±10) °С; относительной влажности 45… 80 %; давлении 84…106 кПа.

Автомобильные электростартеры имеют степень защиты не ниже 1РХ4 (по ГОСТ 14254-96) кроме полости механизма привода.

Дата добавления: 2014-12-27