Характеристики електростартерів

Властивості електростартерів оцінюють по робочим і механічним характеристикам. Робочі характеристики представляють у вигляді залежностей напруги на затисках стартера Uст, корисної потужності Р2 на валу, корисного моменту М2, що обертає, частоти обертання якоря nа і ККД електродвигуна стартера від сили струму якоря Іа (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Робочі характеристики стартерного електродвигуна із послідовним збудженням.

При обертанні якоря в його обмотці індукується ЕРС:

,

де Се - константа електричної машини, не залежно від режиму її роботи;

Ф - магнітний потік, що проходить через повітряний зазор і якір електродвигуна.

При живленні стартера від акумуляторної батареї ЕРС:

де ΔUm- падіння напруги в контактах щітки-колектор

Ra{ - сумарний опір ланцюгу якоря;

Rпр - опір мережі стартера;

Rа - опір обмотки якоря;

Rc - опір послідовної обмотки збудження.

Частота обертання якоря із зменшенням навантаження електродвигуна з послідовним збудженням магнітний потік Ф падає, а nа швидко зростає до значення nао при силі струму холостого ходу Іао. В стартерах змішаного збудження частота обертання в режимі холостого ходу обмежується магнітним потоком паралельної обмотки збудження. При зменшенні навантаження магнітний потік, що створюється послідовною обмоткою, прагне до нуля, тоді як намагнічуюча сила паралельної обмотки і створюваний нею магнітний потік навіть трохи збільшуються.

Електромагнітний обертаючий момент:

де

Cm - константа електричної машини.

У електродвигунах з послідовним збудженням через обмотку збудження проходить весь струм якоря Iд, тому магнітний потік зростає із збільшенням навантаження стартера. При однакових номінальних параметрах електродвигунів з паралельним і послідовним збудженням останні розвивають великі корисні моменти М2К в режимі повного гальмування. Це покращує їх тягові властивості, полегшує трогання системи стартер-двигун з місця і розкручування колінчатого валу при пуску двигуна при низьких температурах.

Потужність, що підводиться до стартера, за вирахуванням електричних втрат перетвориться в електромагнітну потужність:

Максимальна електромагнітна потужність:

Залежність електромагнітної потужності від сили струму є симетричною параболою з максимальним значенням при силі струму Im рівній половині струму Ік повного гальмування.

Корисна потужність Р2 на валу електродвигуна менше електромагнітної на величину суми Δ Рм механічних втрат в підшипниках, в щітково - колекторному вузлі і магнітних втрат в пакеті якоря.

Корисний момент, що обертає, на валу електродвигуна:

Сила струму, яка споживається електродвигуном із змішаним збудженням:

де

- сила струму в паралельній обмотці збудження;

R2 - опір паралельної обмотки збудження.

Потужність, що підводиться до електродвигуна стартера:

ККД електродвигуна стартера:

Механічні характеристики електростартерів зазвичай представляють у вигляді залежності обертаючого моменту М2 від частоти обертання якоря nа (рис. 3.3).

n,мин-

Рис. 3.3. Механічні характеристики електродвигунів стартера:

1 — із послідовним збудженням; 2 —із змішаним збудженням При зниженні напруги на виводах акумуляторної батареї і стартера, у зв'язку з пониженням температури або збільшенням опору мережі стартера при тій же силі струму Iа=ЕРС Еа, частота обертання па і потужність Р2 електродвигуна зменшуються (рис. 3.4, а). При тій же частоті обертання nа зменшується обертаючий момент М2 (рис. 3.4, б).

Вплив електроопору джерела електропостачання і мережі стартера на робочі і механічні характеристики електродвигунів вимагає однозначної вказівки умов, при яких визначається номінальна потужність стартера. Номінальною вважають найбільшу корисну потужність Р в короткочасному режимі роботи при електропостачанні від акумуляторної батареї максимально допустимої ємкості, встановленої в технічних умовах на стартер, при мірі зарядженої батареї 100%, температурі електроліту +20°С,

при першій спробі пуску двигуна, без врахування падіння напруги в мережі стартера. Номінальній потужності відповідають сила струму In, частота обертання nu і обертаючий момент Мn.

Рис. 3.4. Характеристики електродвигунів стартера при різних температурах: а) - робочі; б) – механічні

Пускова потужність РП визначається як найбільш корисна потужність в короткочасному режимі роботи при електроживленні від батареї, зарядженої на 75%, при температура - 20°С в кінці третьої спроби пуску двигуна з врахуванням падіння напруги в проводці.

Напруга на виводах електродвигуна стартера при визначенні номінальної потужності розраховується по формулі:

де аб- коефіцієнт, що приймається рівним 0,05 для батарей ємкістю С20<100АЧ, а також 0,038 і 0,046 відповідно для батарей 6СТ-5ЭМ і 6СТ-190ТР.

Частоту обертання колінчатого валу двигуна електростартером n* в різних умовах пуску визначають по крапках пересічення залежностей моменту опору двигуна Мс і приведеного до колінчатого валу обертаючого моменту стартера М* від частоти обертання колінчатого валу n (рис. 3.5, а). Мінімальну температуру пуску Тmin, визначають при поєднанні на одному графіку залежностей частоти обертання колінчатого валу електростартером n*, мінімальної пускової частоти обертання nmin, від температури Т довкілля (рис. 3.5,6).

Рис. 3.5. Характеристики роботи системи електростартерного пуску на двигуні автомобіля ГАЗ-31029:

а — схема для визначення мінімальної температури пуску; б) - поєднані механічні характеристики стартера СТ230-Б та характеристики опору двигуна при використанні масла М8 ВІ; І – стартер СТ230-Б, акумуляторна батарея 6СТ-60; 2 - стартер СТ221, акумуляторна батарея 6СТ-5