Двигатель постоянного тока

Источником механической энергии в системах электростартерного пуска являются электрические двигатели постоянного тока. На рис. 2.2 схематично изображен поперечный разрез машины постоянного тока. На неподвижной части машины (статоре) размещаются стальные полюсы П с надетыми на них катушками обмотки возбуждения В. Катушки соединяются между собой так, чтобы при прохождении по обмотке постоянного тока полюсы приобретали чередующуюся полярность (N, S, N, S и т.д.). Поток Ф, создаваемый обмоткой возбуждения, неизменен во времени и замыкается, как показано на рис. 2.2 штриховыми линиями.

Рисунок 2.2 Рис.1.1. Принципиальная схема машины постоянного тока с кольцевым якорем.

На вращающейся части машины (якоре) располагается обмотка О, в которой индуктируется основная ЭДС.

Обмотка укладывается на стальном сердечнике М, закрепленном на валу (на рисунке не показан). С торцевых сторон эти проводники обмотки соединяются между собой, образуя замкнутый контур. Сплошные линии на рисунке показывают соединения проводников с переднего торца, а штрихпунктирные — с заднего.

От обмотки якоря выполняются ответвления к пластинам коллектора (К). Коллектор располагается на валу якоря и представляет собой цилиндрическое тело, состоящее из электрически изолированных между собой медных пластин, ламелей. Показанная на рисунке обмотка состоит из 12 одновитковых секций, а коллектор имеет 12 пластин-ламелей.

В двигателях постоянного тока к щеткам подводится постоянный ток. Роль коллектора состоит в том, чтобы в любой момент времени обеспечить такое распределение тока на обмотке якоря, при котором под полюсами разной полярности располагались бы проводники с противоположным направлением тока. В результате полюса магнитного поля якоря будут противоположны полюсам статора с небольшим смещением относительно друг друга, поэтому возникает вращающий момент и якорь поворачивается. При повороте якоря, ламели коллектора выйдут из соприкосновения с щётками им на смену подойдёт другая пара и рабочей процесс будет повторяться пока подаётся питание.

Электрическая машина обратимая и может работать в режиме генератора, при этом с коллектора будет сниматься постоянный ток.

Принцип действия стартёра

Стартерный электродвигатель получает питание от аккумуляторной батареи через замкнутые контакты 2 (рис. 2.3) тягового электромагнитного реле. При замыкании контактов выключателя S приборов и стартера, дополнительного реле или реле блокировки втягивающая 3 издерживающая 4 обмотки тягового реле подключаются к аккумуляторной батарее GB. Якорь 5 тягового реле притягивается к сердечнику электромагнита и с помощью штока 6 и рычага 7 механизма привода вводит шестерню 10 в зацепление с зубчатым венцом 11 маховика двигателя. Если шестерня упирается в венец маховика, якорь реле продолжает перемещаться вследствие сжатия буферной пружины привода и в конце хода якоря 5 контактная пластина 2 замыкает силовые контактные болты, и стартерный электродвигатель 12, получая питание от аккумуляторной батареи, приводит во вращение якорь с шестерней. Шестерня под действием буферной пружины входит в зацепление, когда зуб шестерни устанавливается против впадины зубчатого венца маховика, в результате коленчатый вал начинает вращаться.

После пуска двигателя муфта свободного хода 9 предотвращает передачу вращающего момента от маховика к валу якоря электродвигателя.

Рисунок 2.3 Схема включения электростартёра с смешанным соеденением: 1- контактный болт; 2 – подвижный контактный диск; 3,4 – соответственно втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле; 5 – якорь тягового реле; 6 – шток; 7 – рычаг привода; 8 – поводковая муфта; 9 - муфта свободного хода; 10 – шестерня привода; 11 – зубчатый венец маховика; 12 – стартерный эдектродвигатель. GB – АКБ; S – контакт включения стартёра.

Шестерня привода не выходит из зацепления с венцом маховика до тех пор, пока замкнуты контактные болты 1. При размыкании выключателя S втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле подсоединяется к аккумуляторной батарее последовательно через силовые контактные болты 1. Так как число витков у обеих обмоток одинаково и по ним при последовательном соединении проходит один и тот же ток, обмотки при разомкнутом выключателе S создают два равных, но противоположно направленных магнитных потока. Сердечник электромагнита размагничивается, возвратная пружина перемещает якорь 5 реле в исходное нерабочее положение и выводит шестерню 10 из зацепления с зубчатым венцом маховика. При этом размыкаются и силовые контактные болты 1.

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