Тема: Система електричного пуску двигунів

1. Система електричного пуску двигунів. Система електропуску призначена для пуску основного чи пускового двигуна. Вона складається з електродвигуна постійного струму – стартера, дистанційного тягового реле вмикання, перехідних реле і вмикачів. У деяких системах додатково встановлено перемикач джерел живлення, електрофакельні підігрівники повітря та свічки розжарювання.

Стартери автомобільних двигунів додатково мають реле 1 (рис. 23), яке призначене для вмикання подачі струму в обмотки тягового реле при пуску двигуна і автоматичного вимикання стартера після того, як двигун запрацює. Реле складається із осердя з обмоткою, якоря з контактами, ярма і з’єднувальних клем.

При встановлені ключа запалювання 16 в положення пуску двигуна в ланцюгу обмотки реле струм проходить у наступній послідовності: від’ємний вивід акумуляторної батареї 2 – маса – обмотка якоря генератора 14 – клема Я реле-регулятора 15 – клема К₁ реле 1 – обмотка реле 1 – клема К₂ реле 1 – клема СТ вмикача запалювання – клема АМ вмикача запалювання – клема Б реле-регулятора 15 – клема В тягового реле 4 – позитивний вивід акумуляторної батареї.

Осердя реле 1 намагнічується, контакти реле замикаються, і в ланцюг тягового реле 4 поступає струм, який йде від від’ємного виводу акумуляторної батареї 2 на масу, а далі по двох паралельних вітках: щітки стартера 13 – обмотка якоря стартера – щітки стартера, ізольовані від маси – обмотка збудження стартера – клема стартера – клема Г тягового реле – втягуюча обмотка 6 – клема А ; утримуюча обмотка 5 – клема А.

Після цього, струм обох віток проходить по ланцюгу: клема Б реле 1, ярмо реле 1 – замкнуті контакти – клема С реле – клема В – позитивний вивід акумуляторної батареї.

Коли струм протікає по обмоткам 5 і 6 тягового реле, якір 7 намагнічується і втягується у втулку до упору, а важіль 9 вводить шестерню 10 приводу стартера в зачеплення із шестернею 11 маховика. Одночасно контактний диск 3 відійде вліво і з’єднає через клеми Г і В акумуляторну батарею із стартером, вимикаючи втягуючу обмотку 6 і додатковий опір котушки запалювання. У ввімкнутому положенні тягового реле якір 7 утримується магнітним полем
обмотки 5.

2. Акумуляторні батарей. Акумуляторна батарея на тракторах і автомобілях призначена для живлення стартера під час пуску двигуна і інших споживачів, коли ще не працює генератор.

На вітчизняних тракторах і автомобілях застосовують свинцево-кислотні акумуляторні батареї стартерів. Акумуляторна батарея – це хімічне джерело струму багатократної дії, який необхідно заздалегідь заряджати. В процесі зарядки акумулятори одержують певну кількість електричної енергії від джерела постійного струму. При цьому, відбувається перетворення електричної енергії в хімічну. В процесі розрядки відбувається зворотне перетворення, і споживачі одержують електричну енергію

Рис. 23. Схема системи пуску автомобіля: 1 – реле вмикання; 2 – акумуляторна батарея; 3 – контактний диск; 4 – тягове реле; 5 – утримуюча обмотка; 6 – втягуюча обмотка; 7 – якір; 8 – пружина; 9 – важіль; 10 – шестерня приводу; 11– шестерня маховика; 12– муфта вільного ходу; 13 – стартер; 14 – генератор; 15 – реле-регулятор; 16 – ключ запалювання; КЗ, АМ, СТ, клеми ключа запалювання; Б, Я і Ш – клеми реле-регулятора; Б, К₂, і К₁– клеми реле вмикача; А, В, і Г – клеми тягового реле.

Найбільш важкий режим роботи акумуляторної батареї – живлення стартера, споживаючого під час пуску струм від 150 до 800 А, а іноді і більш. Тому акумуляторні батареї, здатні віддавати великий струм при незначному падінні напруги, називають стартерними.

На сучасних тракторах використовують кислотні акумуляторні батареї. Вони складаються з кількох однакових за будовою акумуляторів, послідовно з'єднаних між собою і розташованих в одному корпусі. На більшості тракторів застосовуються одна 12-вольтова або дві 6-вольтові акумуляторні батареї. На тракторах К-700, К-701 встановлено дві 12-вольтові акумуляторні батареї.

Акумуляторна батарея складається з бака 1 (рис. 24), позитивних 14 і негативних 16 пластин, відлитих у вигляді ґраток із свинцю, до якого додають 6...8% сурми для збільшення міцності. Ґратки пластин заповнюють з обох боків активною масою. Активна маса негативних пластин являє собою порошок свинцю, а позитивних - свинцевого сурику і свинцевого глету з домішками, які збільшують пористість виготовлених пластин. Порошок замішується на водному розчині сірчаної кислоти і у вигляді пасти вмащуються в отвори ґраток.

Позитивні 14 і негативні 16 пластини зібрані в пакети за допомогою з'єднувальних бареток 13 і 9 з вивідними клемами 10 і 12. Пакети пластин з'єднують у блоки, розташовуючи позитивні пластини між негативними, тому негативних пластин в блоці на одну більше, ніж позитивних. Між кожною парою пластин для ізоляції встановлюють перетинки з отворами – сепаратори 15. Через ці отвори до пластин вільно поступає електроліт. Блоки пластин встановлюють в бак 1.

Всередині загального корпусу бака 1 виконано перетинки 17, розділяючи бак 1 на ізольовані одна від одної банки. В банки па ребра 18 встановлюють блоки пластин. Ребра утворюють простір між днищем бака 1 і блоком пластин. При експлуатації батарей цей простір заповнюється активною масою, що випадає з пластин. Завдяки цьому простору запобігаютькороткому замиканню між пластинами. Банки закривають кришками, які мають отвори для заливання електроліту і контролю його рівня.

Акумуляторні батареї маркують, наприклад 3СТ215ЭМЗТ, 6СТ-75ЭМ–В, 6ТСТ-50ЭМСЗ. Цифри 3 або 6 вказують кількість послідовно з’єднаних акумуляторів у батареї. Напруга одного акумулятора становить 2В, тому номінальна напруга батареї, відповідно, дорівнює 6 або 12 В. Літери СТ означають, що це батарея стартерна з пластинами товщиною 2,05/1,8 мм.. Літери ТСТ свідчать що батарея стартерна,з товщиною пластин 2,5/2,05 мм і подвійними сепараторами підвищеної надійності, що складаються з міпора або міпласта і скловолокна, що укладається до позитивного електрода Такі батереї призначені для роботи у важких умовах. Цифри 45, 50, 55, 60, 65, 75, 80, 82, 90, 105, 128, 132, 150, 182, 190, 215 показують номінальну ємність батареї при 20-годинному режимі розрядження в ампер-годинах (А/год). Літери після цифр означають: перша –матеріал, з якого виготовлений бак батареї (Е – ебоніт, Т – термопласти, П – пластмаса асфальтопекова); друга і третя – матеріал, з якого виготовлені сепаратори (Р – міпор, М – міпласт, С – скловолокно); третя або четверта літери: В – до активної маси пластин додається синтетичне волокно; З – батарея виготовлена у сухозарядженому вигляді; Н – у несухозарядженому вигляді; Т – для роботи у тропічному кліматі.

Маркування акумуляторної батареї наклеюється або виливається на боковій поверхні бака або наноситься на перемички акумулятора.

Окрім маркування, на кожній батареї нанесені: товарний знак підприємства-виготівника, дата виготовлення (місяць, рік), позначення стандарту або технічних умов.

Рис. 24. Будова кислотної акумуляторної батареї: 1 – бак; 2 – заливний отвір; 3, 8 – вивідні клеми акумуляторної батареї; 4 – перетинка; 6 – пробка; 7 – кришка; 9, 13 – баретки негативних і позитивних пластин; 10, 12 – клеми акумуляторів, 11 – запобіжний щиток; 14, 16 – позитивна і негативна пластини; 17 – перетинки; 18 – ребра

Електрорушійною силою (ЕРС) акумулятора називають різницю потенціалів між позитивними і негативними електродами, виміряну при розімкненому зовнішньому колі. Значення ЕРС можна визначити приблизно за допомогою вольтметра, що має великий внутрішній опір (не менш 300 Ом/В) і акумулятора (або батареї)

Електрорушійна сила свинцевих акумуляторів залежить від густини електроліту, від температури (трохи) і абсолютно не залежить від розмірів електродів і кількості активної речовини. Залежність ЕРС спокою від густини електроліту відображає емпірична формула:

Ео= 0,847 + γ,

де γ – густина електроліту при температурі ¦25^оС, г/см³.

Під час розрядження густина електроліту в порах активної маси знижується, а при заряді підвищується, порівняно з густиною у спокої, внаслідок утворення, відповідно, води або кислоти. Тому ЕРС акумулятора при розряді (Ер) буде на величину ΔЕ менше, а при заряді більше, ніж при спокої.

3. Стартери. Стартер застосовують для прокручування колінчастого вала двигуна. Принцип роботи стартера полягає в тому, що електричний струм пропускається по обмотках якоря і статора, які можуть мати послідовне або змішане з’єднання. За рахунок різниці магнітного поля обмоток виникає виштовхування (обертання) рухомої частини (якоря).

Рис. 25. Стартер СТ362: а – схема включення; б – загальний вигляд: 1 – пружина щітки; 2 – ковпак; 3 – стяжний болт; 4 – щітка; 5 – гайка; 6 – перемичка; 7 і 13 – зворотні пружини; 8 – контакти; 9 – контактний диск; 10 – котушка тягового реле; 11 – тягове реле; 12 – сердечник тягового реле; 14 – сережки; 15 – важіль; 16 – прокладка ущільнююча; 17 – муфта вільного ходу; 18 – кільце; 19 – кришка збоку приводу; 20 – вал якоря; 21 – шестерня приводу; 22 – шліцьова втулка приводу; 23 – обмотка збудження; 24 – якір стартера; 25 – корпус стартера; 26 – колектор; 27 – кришка збоку колектора; 28 – вимикач; 29 – послідовна обмотка; 30 – паралельна обмотка; 31 – вінець маховика; в – плунжерна муфта вільного ходу: 1 – втулка приводу; 2 – замочне кільце; 3 – опорне кільце; 4 – пружина; 5 –муфта; 6 і 7 – буферна пружина; 8 – обойма, що веде; 9 – кожух; 10 – ролик; 11 – втулка; 12 – шестерня; 13 – плунжер; 14 – пружина; 15 – упор пружини; 16 – штовхач

Стартер СТ362 з електромеханічним вмиканням. Основні частини стартера: якір 24 (рис. 25, б) і сталевий циліндровий корпус 25, з внутрішньої сторони якого закріплено чотири полюсні наконечники 23 із катушками обмотки збудження. Якір обертається між полюсами статора в двох бронзових підшипниках ковзання, встановлених в кришках 19 і 27 корпуса. На валу 20 якоря розташовані торцевий колектор 26 і пакет пластин з електротехнічної сталі, в пазах якого укладена обмотка якоря. Дроти (шини) обмотки якоря сполучені з пластинами колектора. В гніздах кришки 27 поміщені щітки 4, притиснуті до колектора пружинами 1. Дві щітки “–“ сполучено із спеціальним утримувачем, через який відбувається електричний контакт з корпусом (“масою”) стартера, а дві щітки “+” ізольовано від (“маси”) і сполучено з обмоткою збудження.

Муфта вільного ходу складається із зовнішньої ведучої обойми 8, жорстко сполученою з шліцьовою втулкою 1 (рис. 25, в), і веденої обойми 11, виготовленою разом з шестернею приводу. В чотирьох клиновидних пазах ведучої обойми встановлено чотири ролики 10. Ролики підтискаються у вузькі частини пазів між ведучими і веденими обоймами, пружинами 14 через плунжери 13 (в плунжерній муфті) або через Г-подібні штовхачі 16 (в безплунжерній муфті). Якщо після пуску двигуна швидкість обертання веденої обойми перевищить частоту обертання ведучої, обойми розклинюються, оскільки ведена обойма захоплює ролики в широку частину паза.