Что такое электростартер

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:

Делать перерывы между безуспешными пусками мотора не менее 30 сек.
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.

принцип работы, устройство, типы стартеров и неисправности

Содержание

1. Устройство стартера двигателя автомобиля и принцип работы

2. Основные типы стартеров

3. Неисправности стартера

4. Проверка стартера

5. Что в итоге

Стартер автомобиля – навесное оборудование транспортного средства, необходимое для вращения коленвала двигателя для его запуска. Сам стартер (входит в систему электрического запуска мотора) фактически представляет собой электродвигатель постоянного тока, получающий питание от АКБ.

При этом в процессе эксплуатации ТС достаточно часто проблемы с запуском силовой установки возникают именно по причине выхода из строя стартера автомобиля. В этой статье мы рассмотрим основные неисправности стартера, а также почему стартер не отключается после пуска двигателя.

Устройство стартера двигателя автомобиля и принцип работы

Основные составляющие элементы стартера:

электродвигатель;
втягивающее реле;
шестерня с бендиксом;

В двух словах, на коленчатом валу двигателя установлен маховик с зубчатым венцом. При включении стартера шестерня стартера зацепляется с венцом маховика и электродвигатель крутит коленвал. После того, как мотор запустится, обгонная муфта стартера отсоединяет шестерню от вала, когда обороты двигателя превысят обороты стартера.

Если подробнее рассматривать стартер, его электродвигатель состоит из корпуса, внутри которого стоит статор и ротор, вращающийся в двух втулках.
Щеточный узел состоит из трех или четырех щеток, на которые подается напряжение от АКБ. Щетки, в свою очередь, соединяясь с частью ротора и подавая на него напряжение, заставляют вращаться электродвигатель стартера.
Шестерня и бендикс, расположенная на валу ротора, перемещаясь по нему вперед и назад, вступают в зацепление с маховиком. Втягивающее реле включает электростартер в работу.

Принцип работы стартера заключается в следующем. В салоне автомобиля имеется замок зажигания, имеющий несколько положений, в том числе положение «Включено» и положение «Старт». При повороте ключа в замке зажигания, в положении «Пуск» ток, передающийся по цепи от АКБ, поступает на втягивающее реле стартера.

Втягивающее реле представляет собой электромагнит с катушкой и сердечником. Сердечник под действием электромагнитного поля начинает перемещаться в сторону, при этом вилка, соединяющая сердечник и бендикс, толкает бендикс с шестерней по валу вперед для зацепления его с маховиком.

Реле имеет два контакта, на один из которых подается напряжение от АКБ, а другой соединен со щетками электродвигателя. Когда сердечник дойдет до конца реле, при этом шестерни уж вошли в зацепление с маховиком, медная пластина, находящаяся на конце сердечника, замыкает эти два контакта и напряжение поступает в электродвигатель.

Электромотор начинает вращаться, соответственно, вращается и коленчатый вал двигателя, после чего ДВС автомобиля запускается. После запуска сердечник вернется в свое первоначальное положение, бендикс выйдет из зацепления с маховиком и стартер отсоединится от двигателя. Затем ДВС начинает работать в автономном режиме и не требует подключение сторонних источников электропитания, а генератор автомобиля заряжает АКБ.

Основные типы стартеров

Что касается типов стартеров, встречаются:

Стартер с редуктором, который состоит из нескольких шестерней и монтируется непосредственно его корпус. Электродвигатель таких стартеров обладает высоким КПД и потребляет намного меньше тока при запуске двигателя. Его устанавливают на авто с дизельными моторами и на бензиновые авто с более мощными двигателями.
Стартер без редуктора, обладая высокой стойкостью к нагрузкам, обеспечивает быстрый запуск мотора за счет моментального соединения с венцом маховика после подачи тока.

При этом стартеры могут отличаться друг от друга, однако не значительно. В большинстве случаях их отличие состоит в механике автоматического расцепления шестеренок.

Обычно для запуска двигателя требуется несколько секунд. Но на практике могут возникать сбои, когда после первого поворота ключа двигатель не запускается, после запуска мотора стартер крутится вместе с двигателем и т.д.

Неисправности стартера

Прежде всего, важно помнить, что при многочисленных попытках и долгом запуске мотора страдает сам стартер и аккумуляторная батарея. Более того, длительное вращение стартера может вывести устройство из строя.

Итак, если двигатель не заводится, в первую очередь необходимо проверить заряд аккумулятора, так как после многократного запуска стартера аккумулятор может попросту разрядиться. В этом случае АКБ нужно будет зарядить.

Также не следует исключать выход из строя самого стартера. Стартер может перегреться при довольно долгой прокрутке, следствием чего является поломка якоря или ротора. При неоднократных попытках запуска двигателя автомобиля существует риск повреждения шлицов на муфте, защищающей стартер от ударов зубьев раскрутившегося маховика.

Так или иначе, выход из строя стартера потребует его ремонта или замены. Среди основных неисправностей электростартера следует выделить следующие:

Под воздействием больших токов происходит подгорание медных контактов, при котором стартер начинает слабо крутить. Проблема решается зачисткой контактов или их заменой на новые.
Самая распространенная неисправность это износ втулок (стартер «башмачит»). Как мы знаем, вал ротора расположен в двух втулка. Если эти втулки изнашиваются, вал, перекашиваясь, начинает цепляться своим ротором за статор. При этом происходит не только механическое трение, но и короткое замыкание.
В этом случае стартер крутит очень медленно, это можно определить на слух. При такой работе быстро раскрутить двигатель ему не удается, к тому же идет большая нагрузка на АКБ. Стартер необходимо снять для замены неисправных втулок.

Реже происходит износ щеток. Если это произошло, их меняют. Также если стартер крутится, а двигатель при этом нет, скорее всего, проблема в бендиксе. Простыми словами, не передается вращение от вала ротора к маховику. В этом случае производят замену обгонной муфты, т. есть бендикса.
Также возникает ситуация, когда стартер вращается вместе с двигателем. Это значит, стартер не выходит из зацепления, на его силовых контактах или на контактах предпускового реле осталось напряжение. Проблема часто заключается в засорении якоря стартера, в этом случае бендикс может заклинить и он не выходит из зацепления.

В последнем случае необходимо проверить контакты на схеме втягивающего реле, контактную группу замка зажигания и проверить бендикс стартера. Если проблемы будут выявлены, необходимо устранить их.

Также можно проверить дополнительное реле (устанавливается отдельно), служащее для защиты стартера от случайного сгорания контактов в замке зажигания, происходящее при износе или длительном запуске.

Проверка стартера

Прежде всего, без наличия определенных умений и навыков, лучше обратиться на СТО, где опытные специалисты точно определят, что стало причиной выхода стартера из строя.

Начальная проверка стартера производится путем измерения напряжения в проводе, идущему на контакт управления втягивающего реле при повороте ключа зажигания автомобиля. В рабочем состоянии напряжение должно быть 12 — 24 Вольта (зависит от типа транспортного средства, когда тестируется стартер легкового или грузового автомобиля). Нейтральное положение ключа зажигания в замке означает, что напряжение на проводе управления втягивающего реле должно пропадать.

Похожим образом определяют работоспособность при помощи контрольной лампы. При повороте ключа зажигания лампа должна загореться, соответственно, при повороте ключа в исходное положение лампа гаснет. Если контакты на схеме втягивающего реле в порядке, значит, проблему нужно искать в бендиксе обгонной муфты, о которой говорилось ранее. Если обгонная муфта продолжает крутиться после запуска двигателя, значит, ее заклинило на валу стартера.

Такое происходит при износе шестеренок бендикса или износе зубьев маховика. Решить эту проблему можно только заменой бендикса или маховика в сборе. В случае, если с втягивающем реле, с шестерней и обгонной муфтой (бендиксом), а также с маховиком и замком сжигания все в порядке, но проблема остается, тогда стартер нужно снимать для ремонта или замены.

Что в итоге

Как видно, любые проблемы с запуском двигателя являются поводом для проведения диагностики. При этом если виновником является стартер, тогда проблема часто имеет свойство прогрессировать.

На практике, на неполадки указывает то, что стартер тяжело крутит или щелкает, но не крутит двигатель, слышны удары, появился скрежет при попытке запуска двигателя, стартер не выключается после пуска мотора и т.п.

Такие симптомы указывают на то, что в дальнейшем высока вероятность необходимости ремонта/замены не только самого стартера, но и маховика (причем сам маховик является дорогостоящей деталью). По этой причине диагностику стартера оптимально выполнять сразу после появления первых признаков неисправностей.

Теги:

Стартер

Услуги:

Ремонт стартера
Замена стартера
Продажа стартеров

Записи блога:

Стартер Foton
В данном конкретно случае клиент просто "примерно" купил новый у нас из складских запасов. Мы поддерживаем ходовые позиции проверенных поставщиков и предоставляем полугодовую гарантию...
Читать далее
Ремонт стартера WV Passat в Коломне
Ремонт стартера WV Passat в Коломне. Осуществили услуги по ремонту стартера на автомобиль Фольксваген Пассат...
Читать далее
Ремонт стартера Mitsubishi Outlander в Коломне
Ремонт стартера Mitsubishi Outlander в Коломне. Осуществили услуги по ремонту стартера на автомобиль Митсубиси Аутлендер...
Читать далее

Теги:

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.

Контакторы управляют подачей электрического тока на двигатель. Их функция состоит в многократном установлении и прерывании электрическая силовая цепь.
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:

Номинальный ток (ампер) или мощность (л.с.)
Дистанционное управление ВКЛ/ВЫКЛ
Защита двигателя от перегрузки
Пуск и остановка (электрический ресурс)
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.
Пускатель пониженного напряжения (RVS) используется в приложениях, которые обычно включают двигатели большой мощности. Двумя основными причинами использования пускателя с пониженным напряжением являются снижение пускового тока и ограничение выходного крутящего момента и механического воздействия на нагрузку.
Энергетические компании часто не допустят такого внезапного роста спроса на электроэнергию. Пускатель с пониженным напряжением решает эту проблему пускового тока, позволяя двигателю набирать скорость меньшими шагами, потребляя меньшие приращения тока. Этот стартер не является регулятором скорости. Это уменьшает удар, передаваемый на нагрузку только при запуске.

На изображении выше представлена схема реверсивного стартера. Реверсивный магнитный пускатель двигателя включает в себя пускатель прямого и обратного хода как часть сборки.

Начальный видео обзор

(назад к стартерам)

Что такое стартер двигателя? Типы пускателей двигателей

Содержание

Что такое пускатели двигателей?

Пускатель двигателя — это электрическое устройство, которое используется для безопасного пуска и остановки двигателя. Подобно реле, пускатель двигателя включает и выключает питание и, в отличие от реле, также обеспечивает защиту от низкого напряжения и перегрузки по току.

Основная функция пускателя двигателя:

Для безопасного запуска двигателя
Для безопасной остановки двигателя
Чтобы изменить направление вращения двигателя
Для защиты двигателя от низкого напряжения и перегрузки по току.

Пускатель двигателя состоит из двух основных компонентов, которые работают вместе для управления и защиты двигателя;

Электрический контактор : Контактор предназначен для включения/выключения питания двигателя путем замыкания или размыкания контактных клемм.
Цепь защиты от перегрузки : Целью этой цепи является защита двигателя от потенциального повреждения в результате перегрузки. Огромный ток через ротор может повредить обмотку, а также другие устройства, подключенные к источнику питания. Он чувствует ток и отключает источник питания.

Зачем нужен стартер с двигателем?

Пускатель необходим для запуска асинхронного двигателя. Это связано с низким импедансом ротора. Импеданс ротора зависит от скольжения асинхронного двигателя, которое представляет собой относительную скорость между ротором и статором. Импеданс обратно пропорционален скольжению.

Максимальное скольжение асинхронного двигателя, т. е. 1 в состоянии покоя (положение покоя), таким образом, полное сопротивление минимально, и он потребляет огромное количество тока, называемого пусковым током. Высокий пусковой ток намагничивает воздушный зазор между ротором и статором, что индуцирует ЭДС в обмотке ротора. Эта ЭДС создает электрический ток в обмотке ротора, который создает магнитное поле для создания крутящего момента в роторе. По мере увеличения скорости вращения ротора скольжение двигателя уменьшается, а ток, потребляемый двигателем, уменьшается.

Высокий пусковой ток в 5-8 раз превышает нормальный номинальный ток при полной нагрузке. Таким образом, такой ток может повредить или сжечь обмотки двигателя, что сделает машину бесполезной, а также может вызвать огромное падение напряжения в линии питания, что может повредить другие устройства, подключенные к той же линии.

Чтобы защитить двигатель от такого огромного количества токов, мы используем пускатель, который ограничивает начальный ток на короткое время при запуске, и как только двигатель достигает определенной скорости, нормальное питание двигателя возобновляется. Они также обеспечивают защиту от условий неисправности, таких как низкое напряжение и перегрузка по току во время нормальной работы.

Несмотря на то, что небольшие двигатели мощностью менее 1 л.с. имеют высокое сопротивление и могут выдерживать начальный ток, им не нужен такой пускатель двигателя, однако им нужна система защиты от перегрузки по току, которая обеспечивается пускателями DOL (Direct On-Line). Приведенное выше объяснение показывает, почему нам нужен стартер для установки с двигателем?

Как работает стартер двигателя?

Стартер – это устройство управления, которое используется для переключения двигателя вручную или автоматически. Он используется для безопасного включения/выключения электродвигателей путем замыкания или размыкания контактов.

Ручной пускатель используется для небольших двигателей, в которых ручной рычаг приводится в действие вручную (перемещение контактов) в положение ВКЛ или ВЫКЛ. Недостатком таких пускателей является то, что они должны включаться после отключения питания. Другими словами, им требуется ручное управление для каждой операции (ВКЛ или ВЫКЛ). Иногда эта операция может привести к протеканию больших токов в обмотке двигателя, которые могут сжечь двигатель. Вот почему в большинстве случаев не рекомендуется использовать другие альтернативные пускатели двигателей с защитой, такие как автоматические пускатели.

С другой стороны, автоматические пускатели, состоящие из электромеханических реле и контакторов, используются для включения/выключения двигателя. Когда ток проходит через катушки контактора, он возбуждает и создает электромагнитное поле, которое притягивает или толкает контакты для подключения обмоток двигателя к источнику питания.

Кнопки пуска и останова, подключенные к двигателю и пускателю, могут использоваться для включения и выключения двигателей. Катушки контактора можно обесточить, нажав кнопку останова, что приводит к обесточиванию катушки. Таким образом, контакты контактора благодаря пружинному устройству возвращаются в нормальное положение, что приводит к отключению двигателя. В случае сбоя питания или ручного отключения двигатель не запустится автоматически, пока мы не запустим двигатель вручную, нажав «кнопку пуска». На следующей схеме показано, как работает пускатель двигателя DOL в режиме ВКЛ/ВЫКЛ.

Типы пускателей двигателей в зависимости от методов и способов пуска

В промышленности для пуска асинхронного двигателя используются различные методы пуска. Прежде чем обсуждать типы двигателей, рассмотрим некоторые методы, используемые в пускателях двигателей.

Такие пускатели напрямую подключают двигатель к сети питания, обеспечивающей полное напряжение. Двигатели, подключенные через такие пускатели, имеют малую мощность, чтобы не создавать огромного падения напряжения в питающей сети. Они используются в приложениях, где двигатели имеют низкие номиналы и должны работать в одном направлении.

Направление трехфазного асинхронного двигателя можно изменить, поменяв местами любые две фазы. Такой пускатель включает в себя два магнитных контактора с механической блокировкой и перепутанными фазами для прямого и обратного направления. Он используется в приложениях, где двигатель должен работать в обоих направлениях, а для управления им используются контакторы.

Многоскоростной стартер

Чтобы изменить скорость двигателя переменного тока, вам необходимо изменить частоту сети переменного тока или изменить количество полюсов (путем пересоединения обмоток в некоторых) двигателя. Такие типы пускателей запускают двигатель на нескольких предварительно выбранных скоростях в соответствии с его применением.

Наиболее распространенный метод пуска — это снижение напряжения при пуске двигателя для уменьшения пускового тока, который может повредить обмотки двигателя, а также вызвать резкое падение напряжения. Эти пускатели используются для высокофорсированных двигателей.

На основе описанных выше методов в промышленности используются следующие типы пускателей двигателей.

Тип пускателя двигателя:

Мы обсудим следующие типы двигателей и способы их пуска на основе описанных выше методов пуска двигателей с их преимуществами и недостатками.

Прямой онлайн-пускатель (DOL)
Стартер сопротивления статора
Сопротивление ротора или пускатель электродвигателя с контактным кольцом
Пускатель автотрансформатора
Пускатель звезда-треугольник
Устройство плавного пуска
Преобразователь частоты (ЧРП)

Пускатели двигателей бывают разных типов, но в основном они подразделяются на два типа.

Ручной стартер

Стартер этого типа работает вручную и не требует опыта. Кнопка используется для выключения и включения двигателя, связанного с ней. Механизм за кнопкой включает в себя механический переключатель, который разрывает или запускает цепь для остановки или запуска двигателя.

Они также обеспечивают защиту от перегрузки. Однако эти пускатели не имеют LVP (защиты от низкого напряжения), т.е. не разрывают цепь при отключении питания. Это может быть опасно для некоторых применений, поскольку двигатель перезапускается при восстановлении питания. Таким образом, они используются для двигателя малой мощности. Пускатель прямого включения (DOL) — это ручной пускатель, обеспечивающий защиту от перегрузки.

Магнитный пускатель

Магнитные пускатели являются наиболее распространенным типом пускателей и в основном используются для двигателей переменного тока большой мощности. Эти пускатели работают электромагнитно, как реле, которое размыкает или замыкает контакты с помощью магнетизма.

Обеспечивает более низкое и безопасное напряжение для запуска, а также включает защиту от низкого напряжения и перегрузки по току. При отключении электроэнергии магнитный пускатель автоматически разрывает цепь. В отличие от ручных пускателей, он включает в себя автоматическое и дистанционное управление без участия оператора.

Магнитный пускатель состоит из двух цепей;

Силовая цепь; эта цепь отвечает за подачу питания на двигатель. Он состоит из электрических контактов, которые включают и выключают питание, подаваемое из линии питания на двигатель через реле перегрузки.
Цепь управления; эта схема управляет контактами силовой цепи, чтобы включить или отключить подачу питания на двигатель. Электромагнитная катушка возбуждается или обесточивается, чтобы тянуть или толкать электрические контакты. Таким образом обеспечивается дистанционное управление магнитным пускателем.

Пускатель прямого подключения (DOL)

Пускатель прямого подключения (DOL), также известный как пускатель прямого подключения, представляет собой простейшую форму пускателя двигателя, которая подключает двигатель непосредственно к источнику питания. Он состоит из магнитного контактора, соединяющего двигатель с линией питания, и реле перегрузки для защиты от перегрузки по току. Нет снижения напряжения для безопасного пуска двигателя. Поэтому двигатель, используемый с такими стартёрами, имеет номинальную мощность менее 5 л.с. Он имеет две простые кнопки, которые запускают и останавливают двигатель.

Нажатие кнопки пуска активирует катушку, которая сближает контакторы, чтобы замкнуть цепь. А нажатие на кнопку стоп обесточивает катушку контактора и раздвигает его контакты, разрывая цепь. Переключатель, используемый для включения/выключения источника питания, может быть любого типа, например, поворотным, уровневым, поплавковым и т. д.

Хотя этот пускатель не обеспечивает безопасного пускового напряжения, реле перегрузки обеспечивает защиту от перегрева и перегрузки по току. Реле перегрузки имеет нормально замкнутые контакты, которые включают катушку контактора. При срабатывании реле катушка контактора обесточивается и разрывает цепь.

Преимущества пускателя двигателя DOL

Он имеет очень простую и экономичную конструкцию.
Очень прост в понимании и эксплуатации.
обеспечивает высокий пусковой момент благодаря высокому пусковому току.

Недостатки пускателя двигателя DOL

Высокий пусковой ток может повредить обмотки
Высокий пусковой ток вызывает падение напряжения в линии электропередачи.
Не подходит для тяжелых двигателей
Может сократить срок службы двигателя

Пускатель сопротивления статора

Пускатель сопротивления статора использует метод RVS (пускатель пониженного напряжения) для запуска двигателя. Внешнее сопротивление добавляется последовательно с каждой фазой статора трехфазного асинхронного двигателя. Работа резистора заключается в уменьшении линейного напряжения (впоследствии уменьшая начальный ток), подаваемого на статор.

Первоначально переменный резистор удерживается в максимальном положении, обеспечивая максимальное сопротивление. Поэтому напряжение на двигателе минимально (на безопасном уровне) из-за падения напряжения на резисторе. Низкое напряжение статора ограничивает пусковой ток, который может повредить обмотки двигателя. Когда двигатель набирает скорость, сопротивление уменьшается, и фаза статора напрямую подключается к линиям электропередач.

Поскольку ток прямо пропорционален напряжению, а крутящий момент зависит от квадрата тока, уменьшение напряжения в 2 раза уменьшает крутящий момент в 4 раза. Таким образом, пусковой момент при использовании такого стартера очень низкий и его необходимо поддерживать.

Преимущества пускателя двигателя сопротивления статора

Обеспечивает гибкость пусковых характеристик.
Переменный источник питания обеспечивает плавный разгон
Может быть подключен как к двигателю, соединенному звездой, так и треугольником.

Недостатки пускателя электродвигателя с сопротивлением статора

Резисторы рассеивают мощность
Пусковой момент очень низкий из-за снижения напряжения
Резисторы довольно дороги для больших двигателей.

Пускатель двигателя с сопротивлением ротора или пускателем с контактным кольцом

Этот тип пускателя двигателя работает по методу пуска двигателя при полном напряжении. Он работает только на асинхронном двигателе с контактными кольцами, поэтому он также известен как пускатель двигателя с контактными кольцами.

Внешние сопротивления соединены с ротором звездой через токосъемное кольцо. Эти резисторы ограничивают ток ротора и увеличивают крутящий момент. Это, в свою очередь, снижает пусковой ток статора. Это также помогает улучшить коэффициент мощности.

Резисторы используются только во время пуска двигателя и удаляются, как только двигатель набирает номинальную скорость.

Преимущества пускателя двигателя с сопротивлением ротора

Обеспечивает низкий пусковой ток при полном напряжении.
Благодаря высокому пусковому моменту двигатель может быть запущен под нагрузкой
Этот метод улучшает коэффициент мощности.
Обеспечивает широкий диапазон регулирования скорости

Недостатки пускателя двигателя сопротивления ротора

Работает только с асинхронным двигателем с контактными кольцами
Ротор дорогой и тяжелый.

Автотрансформаторный пускатель

В пускателях такого типа используется автотрансформатор в качестве понижающего трансформатора для снижения напряжения, подаваемого на статор во время пусковой фазы. Он может быть подключен как к двигателям, соединенным звездой, так и с треугольником.

Вторичная обмотка автотрансформатора соединена с каждой фазой двигателя. Несколько обмоток автотрансформатора обеспечивают часть номинального напряжения. Во время пуска реле находится в начальном положении, т. е. в точке ответвления, обеспечивающей пониженное напряжение для пуска. Реле переключается между точками ответвления, чтобы увеличить напряжение со скоростью двигателя. Наконец, он подключает его к полному номинальному напряжению.

По сравнению с другими методами снижения напряжения он обеспечивает высокое напряжение для определенного пускового тока. Это помогает обеспечить лучший пусковой крутящий момент.

Преимущества автотрансформаторного стартера

Обеспечивает лучший пусковой момент.
Используется для пуска больших двигателей со значительной нагрузкой.
Он также предлагает ручное управление скоростью.
Он также обеспечивает гибкость пусковых характеристик.

Недостатки автотрансформаторного пускателя

Из-за больших размеров автотрансформатора такой пускатель занимает слишком много места.
Схема сложная и относительно дорогая по сравнению с другими пускателями.

Пускатель звезда-треугольник

Это еще один распространенный метод запуска, используемый в промышленности для больших двигателей. Обмотки трехфазного асинхронного двигателя переключаются между звездой и треугольником для запуска двигателя.

Для запуска асинхронного двигателя он соединяется звездой с помощью трехполюсного реле на два направления. Фазное напряжение при соединении звездой снижается в 1/√3 раза, что снижает пусковой ток и пусковой момент на 1/3 от нормального номинального значения.

Когда двигатель ускоряется, реле времени переключает соединение обмоток статора со звезды на соединение треугольником, обеспечивая полное напряжение на каждой обмотке. Двигатель работает на номинальной скорости.

Преимущества устройства Star Delta Starter

Его конструкция проста и дешева
Не требует обслуживания
Обеспечивают низкий импульсный ток.
Используется для пуска больших асинхронных двигателей.
Лучше всего подходит для длительного времени разгона.

Недостатки пускателя «звезда-треугольник»

Работает на двигателе, подключенном по схеме «треугольник»
Больше проводных соединений.
Предлагает низкий пусковой момент, который невозможно поддерживать.
Очень ограниченная гибкость пусковых характеристик.
Механический рывок при переключении со звезды на треугольник.

Устройство плавного пуска

Устройство плавного пуска также использует метод снижения напряжения. Он использует полупроводниковые переключатели, такие как TRIAC, для управления напряжением, а также пусковым током, подаваемым на асинхронный двигатель.

Симистор с фазовым управлением используется для обеспечения переменного напряжения. Напряжение изменяется за счет изменения угла проводимости или угла открытия симистора. Угол проводимости поддерживается минимальным, чтобы обеспечить пониженное напряжение. Напряжение увеличивают постепенно, увеличивая угол проводимости. При максимальном угле проводимости на асинхронный двигатель подается полное линейное напряжение, и он работает с номинальной скоростью.

Обеспечивает постепенное и плавное увеличение пускового напряжения, тока и крутящего момента. Таким образом, отсутствует механический рывок и обеспечивается плавная работа, что увеличивает срок службы машины.

Преимущества устройства плавного пуска

Обеспечивает лучший контроль пускового тока и напряжения
Обеспечивает плавное ускорение без рывков.
Снижает скачки напряжения в системе.
Продлевает срок службы системы
Обеспечивают более высокую эффективность и не требуют обслуживания
Маленький размер

Недостатки устройства плавного пуска

Относительно дорого
Происходит рассеяние энергии в виде тепла

Преобразователь частоты Dr ive (VFD)

Как и устройство плавного пуска, преобразователь частоты (VFD) может изменять напряжение, а также частоту питающего тока. Он в основном используется для управления скоростью асинхронного двигателя, поскольку она зависит от частоты питания.

Переменный ток из линии питания преобразуется в постоянный с помощью выпрямителей. Чистый постоянный ток преобразуется в переменный ток с регулируемой частотой и напряжением с использованием метода широтно-импульсной модуляции через силовые транзисторы, такие как IGBT.

Обеспечивает полный контроль скорости двигателя от 0 до номинальной скорости. Опция регулировки скорости с переменным напряжением обеспечивает лучший пусковой ток и ускорение.

Преимущества частотно-регулируемого привода

Обеспечивает лучшее и плавное ускорение для большого двигателя
Обеспечивает полный контроль скорости с плавным ускорением и замедлением.
Увеличивает срок службы благодаря отсутствию электрических и механических нагрузок
Обеспечивает работу двигателя вперед и назад

Недостатки частотно-регулируемого привода