Характеристики электростартеров

Свойства электростартеров оценивают по рабочим и механическим характеристикам.

Рабочие характеристики представляют в виде зависимостей напряжения на зажимах стартера UCT, полезной мощности Р2 на валу, полезного вращающего момента М2, частоты вращения якоря nа и КПД стартерного электродвигателя от силы тока якоря Iа (рис. 20).

При вращении якоря в его обмотке индуцируется ЭДС:

где

cе - постоянная электрической машины, не зависящая от режима ее

работы;

Ф - магнитный поток, проходящий через воздушный зазор и якорь электродвигателя.

При питании стартера от аккумуляторной батареи ЭДС:

где ΔUщ- падение напряжения в контактах щетки-коллектор;

RaΣ - суммарное сопротивление цепи якоря;

Rnp - сопротивление стартерной сети;

Ra - сопротивление обмотки якоря;

Rc - сопротивление последовательной обмотки возбуждения.

Частота вращения якоря

с уменьшением нагрузки электродвигателя с последовательным возбуждением магнитный поток Ф падает, а nа быстро возрастает до значения nаО при силе тока холостого хода Iao. В стартерах смешанного возбуждения частота вращения в режиме холостого хода ограничивается магнитным потоком параллельной обмотки возбуждения. При уменьшении нагрузки магнитный поток, создаваемый последовательной обмоткой, стремится к нулю, тогда как намагничивающая сила параллельной обмотки и создаваемый ею магнитный поток даже немного увеличиваются.

Электромагнитный вращающий момент

где См - постоянная электрической машины.

В электродвигателях с последовательным возбуждением через обмотку возбуждения проходит весь ток якоря Ia, поэтому магнитный поток возрастает с увеличением нагрузки стартера. При одинаковых номинальных параметрах электродвигателей с параллельным и последовательным возбуждением последние развивают большие полезные моменты М2К в режиме полного торможения. Это улучшает их тяговые свойства, облегчает трогание системы стартер-двигатель с места и раскручивание коленчатого вала при пуске двигателя при низких температурах.

Подводимая к стартеру мощность за вычетом электрических потерь преобразуется в электромагнитную мощность:

Максимальная электромагнитная мощность

Зависимость электромагнитной мощности от силы тока представляет собой симметричную параболу с максимальным значением при силе тока Iм равной половине тока IK полного торможения.

Полезная мощность Р2 на валу электродвигателя меньше электромагнитной на величину суммы ΔPM механических потерь в подшипниках, в щеточно-коллекторном узле и магнитных потерь в пакете якоря.

Полезный вращающий момент на валу электродвигателя

Сила тока, потребляемого электродвигателем со смешанным возбуждением

где Is=Ucт/Rs - сила тока в параллельной обмотке возбуждения;

Rs - сопротивление параллельной обмотки возбуждения.

Подводимая к стартерному электродвигателю мощность

КПД стартерного электродвигателя

Механические характеристики электростартеров обычно представляют в виде зависимости вращающего момента М₂ от частоты вращения якоря n_а (рис. 21).

При снижении напряжения на выводах аккумуляторной батареи и стартера, в связи с понижением температуры или увеличением сопротивления стартерной сети при той же силе тока Iа=ЭДС Еа, частота вращения nа и мощность Р2 электродвигателя уменьшаются (рис. 22, а). При той же частоте вращения nа уменьшается вращающий момент М2 (рис. 22, б).

Влияние электросопротивления источника электроснабжения и стартерной сети на рабочие и механические характеристики стартерных электродвигателей требует однозначного указания условий, при которых определяется номинальная мощность стартера. Номинальной считают наибольшую полезную мощность Рн в кратковременном режиме работы при электроснабжении от аккумуляторной батареи максимально допустимой емкости, установленной в технических условиях на стартер, при степени заряженности батареи 100%, температуре электролита +20°С , при первой попытке пуска двигателя, без учета падения напряжения в стартерной сети. Номинальной мощности соответствуют сила тока IH, частота вращения nн и вращающий момент Мн.

Пусковая мощность РП определяется как наибольшая полезная мощность в кратковременном режиме работы при электропитании от батареи, заряженной на 75%, при температура -20°С в конце третьей попытки пуска двигателя с учетом падения напряжения в проводке.

Напряжение на выводах стартерного электродвигателя при определении номинальной мощности рассчитывается по формуле:

где аб- коэффициент, принимаемый равным 0,05 для батарей емкостью С20<100 А·Ч, а также 0,038 и 0,046 соответственно для батарей 6СТ-5ЭМ и 6СТ-190ТР.

Частоту вращения коленчатого вала двигателя электростартером n* в различных условиях пуска определяют по точкам пересечения зависимостей момента сопротивления двигателя МС и приведенного к коленчатому валу вращающего момента стартера М* от частоты ращения коленчатого вала n (рис. 23, а). Минимальную температуру пуска Тminопределяют при совмещении на одном графике зависимостей частоты вращения коленчатого вала электростартером n*, минимальной пусковой частоты вращения nmiп от температуры Т окружающей среды (рис. 23, б).