Электростартер. Виды и устройство. Работа и неисправности

Электростартер – это вспомогательный электрический прибор, предназначенный для запуска двигателя внутреннего сгорания. Он представляет собой двигатель постоянного тока, питающийся от аккумуляторной батареи подзаряжаемой генератором. При подаче питания стартер создает вращательное движение коленвала двигателя внутреннего сгорания, создав тем самым необходимые условия для розжига топлива и дальнейшей стабильной работы цилиндров.

Для запуска двигателя внутреннего сгорания требуется создание оптимальных условий для розжига топливной смеси. Для этого важно раскрутить коленчатый вал до минимально необходимых оборотов, требуемых для воспламенения топлива в цилиндрах. Чтобы раскрутить коленчатый вал применяется сторонний источник механической энергии, в качестве которого и выступает стартер.

По сути он является электрическим двигателем постоянного тока с коллекторно-щеточным узлом. Стартер воздействует на двигатель только в период его запуска. После стабилизации работы он отключается. Специально для этого в устройстве предусматривается механизм управления.

За механическое управление электрического стартера отвечает втягивающее реле. Оно выполняет две функции. В первую очередь реле замыкает электрическую цепь, которая обеспечивает питание электродвигателя. Также оно вводит в зацепление шестерни, передающие вращательное движение на коленвал. Фактически оно выполняет такую же функцию, как коробка передач между колесами и двигателем.

Принцип работы электрического стартера в автотранспорте

При повороте ключа зажигания водителем, выполняется замыкание цепи втягивающего реле. Напряжение от аккумулятора поступает на обмотку реле, в результате чего образовывается сильное магнитное поле. Оно воздействует на якорь, тот сдвигается и реле соответственно втягивается. Зацепленная вилка смещает бендикс (обгонная муфта) по роторному валу. Как следствие шестеренка состыковывается с зубьями маховика.

После срабатывания втягивающее реле прекращает питание цепи. С обратной стороны на нем установлено 2 провода. Один идет для подключения питающего кабеля, а второй передает напряжение на электрический мотор.

Как только происходит срабатывание реле, то якорь втягивается и замыкает пятаки, являющиеся разрывными элементами цепи питания мотора. В результате на двигатель подается напряжение, и якорь двигателя начинает вращаться. В тоже время шестерня бендикса находится в зацеплении, поэтому передаточное усилие заставляет коленчатый вал вращается, двигая тем самым поршня в цилиндрах.

После запуска мотора, коленвал начинает обгонять по скорости вращение стартера. Тогда в устройстве срабатывает обгонная муфта, которая и прекращает контакт с валом. Это позволяет предотвратить механические повреждения обеих систем. В противном случае при продолжении подачи питания два механизма просто противодействовали бы друг другу.

Как только двигатель автомобиля переходит в штатный режим работы и водитель отпускает ключ замка зажигания, то пропадает питание стартера. От этого втягивающее реле срабатывает обратно. Отсутствие магнитного поля приводит к тому, что пружина возвращает якорь в штатное положение, пятаки размыкаются и бендикс спускается на место.

Электростартер, работающий по данной схеме, сейчас считается устаревшей конструкцией, главным недостатком которой выступает значительный вес и размер. Для реализации такой конструкции требовалось использование мощного электродвигателя, способного выдавать высокие тяговые усилия. При этом электромотор должен вращаться медленно. Такие стартеры плохо подходят для современных автомобилей, спецтехники, генераторов и прочих устройств, где требуется их установка.

Электростартер с редуктором

Более современные стартеры оснащаются редуктором. Благодаря этому возможно использование высокооборотистого, но мелкого мотора. Редуктор понижает обороты, переводя их количество в качество. Он увеличивает силу стартера, позволяя создать достаточный крутящий момент для раскручивания коленчатого вала. Такая система не просто компактная, но и экономичная. Она позволяет завести ДВС большее количество раз на одном заряде аккумулятора.

Современные стартеры могут оснащаться различными типами редукторов, но в подавляющем большинстве случаев применяются устройства с так называемой планетарной передачей. Ее достоинством является компактность и надежность. Характерной чертой планетарного редуктора выступает наличие дополнительного вала для установки бендикса. Это исключает прямую связь якоря с бендиксом. Они способны взаимодействовать между собой только через редуктор.

Классическая схема планетарного редуктора:

Основные неисправности электростартеров

Электростартер выступает ремонтопригодным механизмом, в случае неисправности который можно восстановить практически до первоначального рабочего состояния. Поскольку он состоит из вращающихся деталей, для него выпускаются ремкомплекты, в состав которых входят мелкие детали, нуждающиеся в периодической замене. Большинство остальных комплектующих, склонных к поломкам, можно найти в свободной продаже. Однако такие части электростартера как корпус в продаже в новом виде не встречаются. Их можно приобрести для ремонта в б/у состоянии. Отсутствие данных комплектующих обусловлено исключением их износа. Если они и нуждаются в замене, то только по причине нештатной ситуации, к примеру, механического повреждения сильным ударом, что бывает при аварии.

Чаще всего электростартера выходят из строя по причине:

• Износ подшипников.
• Подгорание пятаков.
• Стирание зубьев шестерни.
• Заклинивание якоря.
• Износ и/или заклинивание обгонной муфты.

Перечисленные неисправности относятся к механической части стартера. Большинство из них решаются заменой поврежденной детали. Исключением являются только заклинивание частей механизмов. В таком случае требуется их очистка и смазка. Также простым обслуживанием решается проблема подгорания пятака. Она устраняется механической чисткой.

Более сложными в диагностировании и решении выступают проблемы электрической части. Электростартер может быть неисправен по причине:

• Замыкания обмотки.
• Обрыва обмотки.

Кроме этого неисправность может вызвать износ щеток контактных пластин коллектора. Это определяется по их размеру. По мере износа они стираются и становятся меньше, поэтому со временем перестают доставать до контактных пластин. Конструкция большинства стартеров предусматривает простой механизм их замены, поскольку данная проблема является самой частой.

Неисправности обмотки стартера могут устраняться только специалистом. С помощью специального оборудования возможна перемотка якоря, что обходится дешевле, чем его замена на новый агрегат.

Оптимальный режим работы стартера и диагностирование поломки

Чтобы минимизировать частоту поломок стартера и увеличить его ресурс, требуется придерживаться некоторых правил. В первую очередь при запуске двигателя нельзя передерживать электростартер включенным. В противном случае тот может сгореть от перегрева. Именно это и выступает основной причиной выхода якоря из строя. Обычно на стартерах имеется табличка, на которой указывается рекомендуемая максимальная длина работы и частота перезапусков.

В большинстве случаев если двигатель не запускается больше 5 сек с момента начала работы стартера, то это говорит об неисправности последнего. Исключением может быть только сильный мороз, при котором топливо в двигателе плохо воспламеняется. Если дело именно в этом, то не стоит крутить стартер подолгу, чтобы он не сгорел. В таком случае у дизельных моторов нужно лучше прогреть свечи, а в бензиновых применить специализированную стартовую аэрозольную жидкость для пуска холодных двигателей.

Плохой запуск ДВС  может быть связан не только с плохой работой стартера, но и множеством других причин:

• Недостаточный заряд аккумулятора.
• Поломка двигателя.
• Отсутствие подачи топлива.
• Засорение системы выхлопа.

Однако по определенным признакам можно без диагностики определить, что неисправен именно стартер.

Говорить о его поломки могут:

• Задержка в работе после поворота ключа зажигания.
• Характерный треск.
• Слышен звук запуска электродвигателя, не сопровождаемый вращением коленвала ДВС.
• Полное отсутствие реакции на поворот ключа зажигания.
• Стартер не отключается после запуска ДВС.

В целом уход за электростартером подразумевает соблюдение 2-х основных правил:

1. Делать перерывы между безуспешными пусками мотора не менее 30 сек.
2. Не применять электростартер для движения авто.

Запуск стартера при включенной передаче автомобиля приводит к его движению. Этим часто пользуются при неисправности мотора или отсутствии топлива, чтобы продвигаться вперед. Такой способ движения быстро истощает аккумуляторную батарею, а кроме этого перегревает стартер. Таким способом можно вполне  безопасно проехать несколько метров, но не более.

Хотя рекомендуемая пауза между поворотами ключа в замке зажигания составляет 30 сек, но в жару этот период лучше увеличивать. Короткая пауза не проблема если стартер запустил мотор со второй попытки, но при множественных повторениях подряд это повлечет сгорание якоря.

Похожие темы:

• Актуаторы. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности
• Магнето. Устройство и работа. Виды и применение
• Электрооборудование автомобиля. Устройство и работа. Особенности
• Электрические приводы. Виды и устройство. Применение и работа

Когда и кем был придуман стартер?

• Главная
•  > 
• Статьи

В 1876 году Николас Аугустин Отто запатентовал двигатель внутреннего сгорания, который, чтобы запустить, нужно было раскрутить до частоты запуска, используя внешний источник энергии. В те времена еще не был придуман электрический стартер, а потому источником энергии выступал сам человек. Используя силу своих мускулов, он должен был вращать коленчатый вал (деталь сложной формы, имеющая шейки для крепления шатунов, от которых она воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент) при помощи пусковой/заводной ручки. Это было крайне неудобно, да и к тому же небезопасно и требовало от обладателя автомобиля неплохой физ. подготовки.  

В 1885 году Карл Бенц, работавший в то время в Мангейме продемонстрировал горожанам свой трехколёсный самодвижущийся экипаж с бензиновым двигателем или в простонародье трехколесную «безлошадную повозку», однако машина была создана без электрического пускателя, в силу того, что Клайд Коуман еще не успел придумать электрический стартер.

Он сделает это в 1899 г.,  став первым, кто предложит использовать электрический пускатель. Однако его конструкция окажется настолько «сырой» и будет иметь так много недостатков, что не сможет заинтересовать и привлечь внимание американской аудитории.

Пройдет чуть более десятка лет, и талантливый изобретатель из Огайо Чарльз Кеттеринг будучи простым сотрудником компании Delco Products приступит к работе над проектом «электрический стартер для запуска автомобильного двигателя», который принесет ему не только мировую известность, но и пост вице-президента в крупнейшей американской автомобильной корпорации General Motors. Однако в начале дело обстояло не так уж радужно. Статья, которую Кеттеринг опубликует в журнале «Popular Mechanics» вызовет шквал насмешек от коллег изобретателя. В один голос эксперты будут заявлять о том, что запустить двигатель может лишь сопоставимый ему по размерам электромотор, мощность которого составляет, как минимум пять лошадиных сил. В то время таких аккумуляторов просто не существовало, потому и изобретение Кеттеринга казалось всем совершенно неправдоподобным и нереализуемым на практике. Своей статьей изобретатель Чарльз Кеттеринг развернет нешуточную полемику, приводя в доказательство свое успешное изобретение, позволившее заменить заводную ручку в кассовых аппаратах на маленький электродвигатель.

И вот 15 июня 1911 года Кеттеринг представляет на суд автоконцернов стартер — электрический моторчик. Он в течение короткого промежутка времени развивал достаточно высокую мощность, достаточную для того, чтобы раскрутить коленвал двигателя до требуемой частоты вращения, а после запуска тот же электромотор использовали в качестве генератора, чтобы заряжать аккумуляторную батарею.

Первым, поверившим в эту идею и оценившим ее по достоинству, оказался основатель автогиганта Cadillac, Генри Лиланд. Спустя год, он запускал серийное производство автомобилей Cadillac Model Thirty, в которых использовал стартер Кеттеринга. Рекламная брошюра 1912 года гласила: «Абсолютно любой человек, независимо от физической силы или материального достатка, может легко запустить автомобиль с двигателем внутреннего сгорания без заводной ручки. Стоимость Model Thirty 1800$» .

Остальные автокомпании побаивались применять изобретение сотрудника Delco Products, по этой причине Ford Model вплоть до 1919 года комплектовался заводной ручкой. Но с 1920 года автопроизводители уже успели проникнуться доверием к изобретению Кеттеринга и стали внедрять электрический стартер в пусковую систему двигателя. Два года назад (в 2012 г.) стартер отметил свой 100-й день рождения.

В 1916 году благодаря предложению американского инженера Винсента Гуго Бендикса стартер уже не выполнял функцию генератора, и в электрооборудовании автомобиля появились два обособленных устройства: источник энергии при работающем двигателе — генератор и потребитель энергии — стартер.  

Не стоит и говорить о том, что конструкция стартеров того времени уступала по своим функциональным характеристикам конструкциям современных стартеров. Но прогресс движется вперед, и сегодня Вы можете приобрести пусковое устройство, превосходящее по сложности исполнения внутреннее содержимое его прародителей в несколько раз.

Пусковые устройства еще долго не потеряют свою актуальность, если только все производители автомобилей разом не перейдут на изготовление электрокаров, но это маловероятно.

Наш Интернет-магазин «НПП ОРИОН» предлагает Вам пуско-зарядные устройства оригинального производства, высокого качества и по доступным ценам.

Ознакомится с ассортиментом Вы можете на нашем сайте, где представлены различные модели пусковых-зарядных устройств. Мы ждем Вас!

Различные типы электрических стартеров

Многие типы электрических стартеров

Магазинные стартеры

Стартер — это устройство, которое управляет использованием электроэнергии для оборудования, обычно двигателя. Как следует из названия, стартеры «запускают» двигатели. Они также могут остановить их, обратить вспять и защитить. Пускатели состоят из двух строительных блоков: контакторов и защиты от перегрузки.

1. Контакторы управляют подачей электрического тока на двигатель. Их функция состоит в многократном установлении и прерывании
   электрическая силовая цепь.
2. Защита от перегрузки защищает двигатели от чрезмерного потребления тока, перегрева и буквально «выгорания».

Стартер включает или выключает электродвигатель или электрическое оборудование, управляемое двигателем, обеспечивая при этом защиту от перегрузки. Стартеры представляют собой еще одну эволюцию в приложениях управления двигателем. Двумя основными типами пускателей являются ручные пускатели и магнитные пускатели переменного тока, широко известные как пускатели двигателей.

Ручной пускатель

Ручной пускатель, подобный изображенному выше, имеет ключевое переключение

переключающие элементы, требующие ручного управления. Обратите внимание на зеленый переключатель

на ручном пускателе выше.

Ручной стартер управляется вручную. Управление ручным пускателем довольно простое и понятное: кнопка или тумблер (установленный непосредственно на пускателе) нажимаются для запуска или остановки подключенного электрооборудования. Механические связи от кнопок или тумблера заставляют контакты размыкаться и замыкаться, запуская и останавливая двигатель. Часто ручной пускатель является лучшим выбором для приложения, поскольку он предлагает:

• Компактный физический размер
• Корпуса на выбор
• Низкая начальная стоимость
• Защита двигателя от перегрузки
• Безопасная и экономичная эксплуатация

Защита от низкого напряжения (LVP), которая предотвращает автоматический перезапуск оборудования после сбоя питания, обычно невозможна при ручном пускателе. Это означает, что при отключении питания контакты питания остаются замкнутыми (тумблер или кнопка в положении ON). Когда питание восстанавливается, двигатель автоматически перезапускается. В зависимости от приложения это может создать опасную ситуацию. Из-за этой особенности ручные пускатели обычно используются при небольших нагрузках, где не требуется защита от низкого напряжения.

Магнитный пускатель двигателя

Другим основным типом пускателя является магнитный пускатель двигателя переменного тока. Эти пускатели широко используются, и часто термин «стартер двигателя» используется в отношении магнитного пускателя двигателя переменного тока. Пускатели двигателей предлагают некоторые дополнительные возможности, недоступные в ручном пускателе, в первую очередь дистанционное и автоматическое управление. Другими словами, магнитный пускатель двигателя переменного тока удаляет оператора из непосредственной зоны. Как и магнитные контакторы, работа пускателя электродвигателя зависит от магнитов и магнетизма. Эти дополнительные возможности частично обусловлены электромагнитным управлением пускателей двигателей и схемой управления.

Магнитная схема пускателя двигателя

Пускатель двигателя имеет две цепи: цепь питания и цепь управления . Цепь питания проходит от линии к двигателю. Электричество проходит через контакты пускателя, реле перегрузки и выходит на двигатель. Силовые (основные) контакты проводят ток двигателя.

Цепь управления управляет контактором (вкл./выкл.). Контакты, которые прерывают или пропускают основной ток к двигателю, управляются путем размыкания или замыкания контактов в цепи управления. Цепь управления подает питание на катушку, создавая электромагнитное поле, которое замыкает силовые контакты, тем самым подключая двигатель к сети. Схема управления делает возможным дистанционное управление.

Схема управления может получать питание одним из двух способов. Если цепь управления получает питание от того же источника, что и двигатель, это называется Common Control .

Другой тип — Отдельное управление . Это самая распространенная форма контроля. В этом случае схема управления получает питание от отдельного источника, напряжение которого обычно ниже, чем у источника питания двигателя.

Кроме того, есть два способа подключения цепи управления. Один распространенный метод подключения цепи управления известен как двухпроводная схема. В нем используется пилотное устройство с постоянным контактом, такое как термостат, поплавковый выключатель или датчик присутствия. Эта схема обеспечивает автоматическую работу (старт-стоп) нагрузки.

Другим распространенным методом подключения цепи управления является трехпроводное управление. Он использует пилотные устройства с мгновенным контактом и контакт цепи удержания. Контакт удерживающей цепи обычно является вспомогательным контактом на пускателе или контакторе. Если питание прерывается, цепь должна быть перезапущена оператором или другой логикой.

Магнитные пускатели двигателей, подобные изображенному выше,
способны работать без ручного
вмешательство. Таким образом, оператор по-прежнему способен
запуск двигателя, однако, из удаленного места.

Характеристики пускателя двигателя

Все пускатели двигателей имеют следующие общие функции управления мощностью:

1. Номинальный ток (ампер) или мощность (л.с.)
2. Дистанционное управление ВКЛ/ВЫКЛ
3. Защита двигателя от перегрузки
4. Пуск и остановка (электрический ресурс)
5. Включение и отключение (быстрый ток включения и отключения)

Разновидности пускателей двигателей

Четыре конкретных разновидности пускателей электродвигателей: кросс-линейный, реверсивный пускатель, многоскоростной пускатель и пускатель с пониженным напряжением.

• Межлинейный пускатель или Полновольтный нереверсивный (FVNR) — наиболее часто используемый пускатель общего назначения. Этот стартер подключает поступающую мощность непосредственно к двигателю. Его можно использовать в любом приложении, где двигатель работает только в одном направлении, только с одной скоростью, а пуск двигателя непосредственно через линию не создает «провалов» в электроснабжении.
• Реверсивный пускатель или Реверсивное устройство полного напряжения (FVR) реверсирует двигатель, меняя местами любые два провода к двигателю. Это достигается с помощью двух контакторов и одного реле перегрузки. Один контактор для прямого направления, а другой для обратного. Он имеет как механически, так и электрически сблокированные наборы контакторов.
• Многоскоростной пускатель предназначен для работы при постоянной частоте и напряжении. Есть два способа изменить скорость двигателя переменного тока: изменить частоту тока, подаваемого на двигатель, или использовать двигатель с обмотками, которые могут быть пересоединены для формирования различного числа полюсов. Многоскоростной стартер использует последний вариант для изменения скорости.