Стартер — электромеханическое устройство запуска двигателя¶
Стартер — электромеханическое устройство, предназначенное для приведения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания в первоначальное вращение, необходимое для запуска рабочего цикла. Стартер обеспечивает минимальную частоту вращения коленвала, при которой двигатель способен работать самостоятельно: для бензиновых моторов это обычно 50–100 об/мин, для дизельных — 100–250 об/мин. Устройство преобразует электрическую энергию аккумуляторной батареи в механическую работу, снабжая двигатель первичным крутящим моментом до момента его самостоятельной работы.
¶Устройство
Стартер представляет собой электродвигатель постоянного тока последовательного или смешанного возбуждения, снабжённый включающим механизмом. Основные элементы:
- Якорь — вращающаяся часть электродвигателя, снабжённая обмоткой и коллектором.
- Статор — неподвижная часть, создающая магнитное поле (постоянные магниты или обмотка возбуждения).
- Тяговое реле — электромагнитное реле, одновременно включающее стартер и вводящее шестерню в зацепление с маховиком двигателя.
- Бендикс (обгонная муфта) — механизм, передающий вращение от стартера к маховику и предотвращающий обратный удар со стороны двигателя после его запуска.
- Приводная шестерня — зубчатое колесо, входящее в зацепление с зубчатым венцом маховика.
¶Принцип работы
Последовательность действий при запуске двигателя выглядит следующим образом:
- Водитель поворачивает ключ замка зажигания (или нажимает кнопку запуска) в положение «старт».
- Ток от аккумуляторной батареи поступает на обмотку тягового реле.
- Якорь тягового реле, преодолевая усилие возвратной пружины, сдвигается и через рычаг-сцепку выталкивает бендикс вдоль вала стартера до зацепления с зубчатым венцом маховика.
- Одновременно замыкаются силовые контакты реле, подающие ток на обмотку якоря стартера.
- Электродвигатель начинает вращаться, передавая крутящий момент через бендикс на коленчатый вал двигателя.
- После запуска двигателя маховик разгоняется до частот, превышающих частоту вращения стартера. Обгонная муфта бендикса начинает проскальзывать, предотвращая разрушение электродвигателя.
- При отпускании ключа (или кнопки) тяговое реле обесточивается, возвратная пружина втягивает шестерню из зацепления, силовые контакты размыкаются.
¶Типы стартеров
По типу привода стартеры подразделяются на:
- С планетарным редуктором — повышают крутящий момент при меньших габаритах и массе, что позволяет применять аккумуляторы меньшей ёмкости. Наиболее распространены на современных автомобилях.
- Без редуктора (прямого привода) — простая конструкция с высоким потреблением тока, применяются преимущественно на крупногабаритной технике.
По типу возбуждения:
- С обмоткой возбуждения (классические).
- С постоянными магнитами (компактные, применяются на легковых автомобилях).
¶Характеристики
Основные параметры стартера:
| Параметр | Легковые автомобили | Грузовые автомобили |
|---|---|---|
| Напряжение | 12 В | 24 В |
| Мощность | 0,8–2,2 кВт | 3–8 кВт |
| Потребляемый ток | 100–600 А | 500–1500 А |
| Частота вращения | 5000–12000 об/мин | 3000–6000 об/мин |
¶Неисправности и обслуживание
Наиболее распространённые неисправности стартера:
- Износ щёток и коллектора — проявляется в снижении мощности, «прокрутке» без зацепления или полном отказе.
- Подгорание силовых контактов тягового реле — характерный щелчок без вращения якоря.
- Залипание якоря тягового реле — стартер продолжает работать после отпускания ключа.
- Износ бендикса — пробуксовка обгонной муфты, двигатель не проворачивается.
- Обрыв обмоток — полный отказ устройства.
Для продления срока службы рекомендуется ограничивать продолжительность непрерывной работы стартера (не более 10–15 секунд с перерывами 20–30 секунд), что связано с высокими токами и тепловым нагревом обмоток.
¶Безредукторные и редукторные стартеры: сравнение
Планетарный редуктор снижает нагрузку на электродвигатель, позволяя применять более лёгкий и компактный корпус. КПД редукторных стартеров выше, они лучше обеспечивают запуск двигателя при низких температурах, когда вязкость масла увеличивается. К недостаткам относится более сложная конструкция и чувствительность к загрязнению редуктора.
¶Стартеры в других областях
Помимо автомобилей, стартеры применяются в тракторах, судовых дизелях, авиационных двигателях (там они носят название «стартер-генератор» и совмещают функции запуска и выработки электроэнергии), а также в малых газотурбинных установках. В дизельных двигателях, особенно крупных, помимо электростартеров применяются пневматические и гидравлические стартеры, использующие сжатый воздух или давление масла.
¶История
Первые стартеры для автомобильных двигателей появились в конце XIX века и приводились вручную — с помощью рукоятки, вставляемой в специальный патрон на коленвале или распределительном валу. Ручной запуск был травмоопасен: при «отдаче» двигателя рукоятка могла нанести тяжёлые повреждения. Электрический стартер впервые был применён на автомобиле Cadillac в 1912 году, что существенно повысило удобство и безопасность эксплуатации автомобилей.
