Система пуска двигателя назначение устройство и принцип работы

Как работает запуск двигателя

После поворота ключа в замке зажигания в положение «запуск» замыкается электрическая цепь. Ток по плюсовой цепи от аккумулятора поступает на обмотку тягового реле стартера. Затем по обмотке возбуждения ток проходит к плюсовой щетке, затем по обмотке якоря на минусовую щетку. Так срабатывает тяговое реле. Подвижный сердечник втягивается и замыкает силовые пятаки. При движении сердечника выдвигается вилка, которая толкает приводной механизм (бендикс).

После замыкания силовых пятаков от аккумулятора подается пусковой ток по плюсовому проводу на статор, щетки и ротор (якорь) стартера. Вокруг обмоток возникает магнитное поле, которое приводит в движение якорь. Таким образом электрическая энергия от аккумулятора преобразуется в механическую энергию.

Работа выключенного и включенного стартера

Как уже было сказано, вилка, во время движения втягивающего реле, выталкивает бендикс к венцу маховика. Так происходит зацепление. Якорь вращается и приводит в движение маховик, который передает это движение коленчатому валу. После запуска двигателя маховик раскручивается до больших оборотов. Чтобы не повредить стартер, срабатывает обгонная муфта бендикса. При определенной частоте бендикс вращается независимо от якоря.

После запуска двигателя и отключения зажигания от положения «запуск» бендикс принимает исходное положение, а двигатель работает самостоятельно.

Какой блок автозапуска выбрать

Перед покупкой блока необходимо определить, какие функции вам необходимы и сколько вы готовы заплатить за них. Если у вас уже стоит какая-то сигнализация, желательно найти блок автозапуска, совместимый с ней. Это позволит избежать серьезной переделки электропроводки автомобиля. Если же у вас установлена устаревшая сигнализация, которая обеспечивает только подачу звукового сигнала при попытке взлома или угона, то имеет смысл установить автозапуск, совмещенный с сигнализацией.

Блоки, которые расширяют возможности сигнализаций, обойдутся существенно дешевле, чем отдельные устройства. К примеру, релейный модуль Pandora RMD-8, совместимый с большинством сигнализаций Pandora, обойдется в 2-3 тысячи рублей. Модуль обеспечивает уверенный пуск и контроль работы как бензинового, так и дизельного двигателя. Его присоединяют к стандартной CAN-шине автомобиля, поэтому никаких серьезных переделок электропроводки не потребуется.

Более функциональные блоки с GSM-модулем обойдутся в 5-10 тысяч рублей. К примеру, стоимость модуля Starline M31 составляет 8-10 тысяч рублей. Модуль работает как с сигнализациями Starline, так и самостоятельно. При самостоятельном использовании модуля он в какой-то мере выполняет функции автосигнализации. Благодаря встроенному GPS-блоку, модуль информирует о местонахождении автомобиля, включении и выключении двигателя, позволяет проводить аудио и видеонаблюдение за происходящим в салоне. Для управления модулем используют телефон, планшет или другое устройство, работающее с соответствующей SIM-картой. Наличие трех резервных входов модуля, позволяет подключить к ним датчики дверей, вибрации или другие устройства. Единственный недостаток GSM-модулей – необходимость оплачивать трафик. Если модуль используется только в режиме обмена SMS, то ежемесячная оплата будет заметно ниже, но снизится и функциональность. Если же модуль работает в режиме постоянной связи, то оплата будет больше, но и сам модуль сможет выполнять большее число функций, среди которых возможность контролировать автомобиль в реальном времени.

Если же вам необходима полноценная сигнализация с функцией автозапуска, то неплохой вариант Starline D94 GSM Slave. Эта сигнализация обойдется в 20-25 тысяч рублей. Сигнализация оснащена встроенным датчиком вибрации, поддомкрачивания и угона. Сигнализация поддерживает подключение большого количества сторонних датчиков, что улучшает контроль безопасности. Встроенный GSM-модуль позволяет управлять сигнализацией не только с помощью штатного брелка, но и через соответствующее приложение в телефоне, смартфоне или планшете. Сигнализацию устанавливают на современные автомобили, оснащенные CAN-шиной. Единственный недостаток сигнализации – отсутствие GPS/GLONASS модуля, из-за чего невозможно отслеживание местоположения автомобиля.

Если по каким-то причинам вам не подходит GSM модуль или сигнализация, обратите внимание на традиционные устройства, использующие радиоканал. К примеру, Starline A91 Dialog. Стоимость сигнализации составляет 6-9 тысяч рублей

Брелок обеспечивает устойчивую связь с сигнализацией на расстоянии до 250 метров. Вся информация о состоянии автомобиля передается на брелок и отображается с помощью ЖК индикатора. Наличие дополнительных исполнительных каналов позволяет подключать различные устройства. К примеру, модуль управления зеркалами, предпусковой подогреватель или электрический привод, регулирующий высоту или положение сидений

Стоимость сигнализации составляет 6-9 тысяч рублей. Брелок обеспечивает устойчивую связь с сигнализацией на расстоянии до 250 метров. Вся информация о состоянии автомобиля передается на брелок и отображается с помощью ЖК индикатора. Наличие дополнительных исполнительных каналов позволяет подключать различные устройства. К примеру, модуль управления зеркалами, предпусковой подогреватель или электрический привод, регулирующий высоту или положение сидений.

Системы возбуждения

До недавнего времени, для возбуждения применялся генератор независимого возбуждения. Он располагался на одном валу с синхронным электродвигателем. Такая схема еще применяется на некоторых предприятиях, но она устарела и теперь не применяется. Сейчас для регулировки возбуждения используются тиристорные возбудители ВТЕ.

Они обеспечивают:

• оптимальный режим пуска синхронного двигателя;
• поддержание заданного тока возбуждения в заданных пределах;
• автоматическое регулирование напряжения возбуждения в зависимости от нагрузки;
• ограничение максимального и минимального тока возбуждения;
• мгновенное увеличение тока возбуждения при понижении питающего напряжения;
• гашение поля ротора при отключении от питающей сети;
• контроль состояния изоляции, с оповещением о неисправности;
• обеспечивают проверку состояния обмотки возбуждения при неработающем электродвигателе;
• работают с высоковольтным преобразователем частоты, обеспечивая асинхронный и синхронный запуск.

Эти устройства отличаются высокой надежностью. Основным недостатком является высокая цена.

В заключение отметим, что самый распространенный способ пуска синхронных двигателей — это асинхронный запуск. Практически не нашел применения пуск с помощью дополнительного электродвигателя. В то же время частотный запуск, который позволяет в автоматическом режиме решить проблемы пуска, довольно дорогостоящий.

Материалы по теме:

• Как выбрать частотный преобразователь
• Плавное включение ламп накаливания
• Как устроен асинхронный двигатель

Опубликовано:
15.07.2019
Обновлено: 15.07.2019

Зачем понадобился плавный пуск двигателя

Итак, проблема — на котельной есть насосы подпитки котла водой. Всего два насоса, и включаются они по команде от системы слежения за уровнем воды в котле. Одновременно может работать только один насос, выбор насоса осуществляет оператор котельной путем переключения водяных кранов и электрических переключателей.

Насосы приводятся в действие обычными асинхронными двигателями. Асинхронные двигатели 7,5 кВт включаются через обычные контакторы (магнитными пускателями). А поскольку мощность большая, то пуск очень жесткий. Каждый раз при пуске возникает ощутимый гидроудар. Портятся и сами двигатели, и насосы, и гидросистема. Иногда такое ощущение, что трубы и краны сейчас разлетятся вдребезги.

Кроме того, когда котёл остывший, и в него резко подается горячая вода (более 95 °С), то происходят неприятные явления, напоминающие взрывообразное бурление. Бывает и наоборот, воду с температурой 100 °С можно назвать холодной – когда в котле находится сухой пар с температурой почти 200 °С. В этом случае тоже происходят вредные гидроудары.

Жаль, что конструкцией котла в электросхеме не предусмотрено было плавное включение двигателей насоса. Хотя котлы итальянские, на этом было решено сэкономить…

Повторюсь, что для плавного включения асинхронных двигателей мы имеем на выбор такие варианты:

• схема «звезда-треугольник»
• система плавного пуска (мягкий пуск)
• частотный преобразователь (инвертор)

В данном случае необходимо было выбрать тот вариант, при котором бы было минимальное вмешательство в рабочую схему управления котлом.

Дело в том, что любые изменения в работе котла должны быть обязательно согласованы с производителем котла (либо сертифицированной организацией) и с надзорной организацией. Поэтому изменения должны быть внесены незаметно и без лишнего шума. Хотя, в систему безопасности я не вмешиваюсь, поэтому тут не так строго.

Как правильно привести в движение автомобиль после долгой стоянки?

Если вы планируете оставить свой автомобиль на длительное время без эксплуатации, специалисты рекомендуют залить бензобак хотя бы на 30%. Это позволит образование конденсата на внутренних стенках бака при температурных перепадах. Кроме того, если автомобиль будет стоять не один месяц в гараже или на стоянке, можно из ДВС также слить масло. Ведь при длительной стоянке, без работы, расходный материал расслаивается и теряет свои свойства.

Итак, как произвести первый запуск двигателя после долгой стоянки:

1. Сядьте на кресло водителя и включите зажигание.
2. Нажмите несколько раз на педаль газа — это позволит прокачать топливо по системе.
3. Покрутите стартер и попытайтесь завестись. Долго прокручивать стартерный узел не стоит — 10 секунд будет достаточно. Если за это время завести мотор не удалось, сделайте небольшой перерыв.
4. После длительной стоянки транспортное средство может вести себя неоднозначно, поэтому ДВС необходимо прогреть до рабочей температуры, при этом его необходимо заводить с выжатой педалью сцепления. Когда вы отпустите педаль, авто может начать дергаться, при этом ДВС может заглохнуть. Если это так, то повторите процедуру запуска.

ПРЯМОЙ ПУСК АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Как уже было сказано выше, прямое включение обмотки асинхронного двигателя может применяться только при низкой мощности. В этом случае пусковой ток превышает номинальный в 5-7 раз, что не является проблемой для коммутационного оборудования и электропроводки.

Основной проблемой прямого пуска становится подключение нескольких электродвигателей к маломощной подстанции или генератору.

Включение в сеть нового электродвигателя может вызвать настолько сильную просадку напряжения, что уже работающие двигатели остановятся, а новому мотору не хватит пускового момента, чтобы стронуться с места.

Пусковой ток асинхронного двигателя достигает максимального значения в момент включения и плавно снижается до номинального по мере раскрутки ротора.

Следовательно, для уменьшения времени перегрузки сети асинхронный двигатель должен включаться с минимальной нагрузкой, если это возможно.

Мощные токарные станки, гильотины для рубки металла не имеют фрикционных муфт, и все их вращающиеся механизмы раскручиваются в момент включения электродвигателя.

В этом случае длительные просадки напряжения приходится прямо закладывать в проектируемое для них электроснабжение.

Система воздушного пуска двигателя

Система воздушного пуска является еще одним решением, которое позволяет прокручивать коленчатый вал ДВС. Для запуска мотора используется сжатый воздух. При этом такое пневматическое оборудование, как правило, на автомобилях и другой технике не используется, однако пусковые системы данного типа можно встретить на стационарных двигателях внутреннего сгорания.

Если говорить о конструкции, устройство системы воздушного пуска двигателя предполагает наличие следующих элементов:

• воздушный баллон;
• электроклапаны;
• маслоотстойник;
• обратный клапан;
• воздухораспределитель;
• пусковые клапаны;
• трубопроводы;

Принцип работы системы воздушного запуска ДВС основан на том, что сжатый в воздушном баллоне воздух под давлением подается в коробку-распределитель, далее проходит через фильтры в редуктор и поступает к электропневмоклапану.

Далее необходимо нажать кнопку «пуск», после чего клапан открывается, затем воздух из воздухораспределителя проходит через пусковые клапаны и попадает в цилиндры двигателя, создавая давление и раскручивая коленвал. Когда обороты достигают нужной частоты, двигатель запускается.

Добавим, что такие силовые установки дополнительно оснащены электрической системой пуска от стартера, что позволяет завести агрегат в том случае, если с воздушным пуском, который является основным способом, имеются какие-либо проблемы или произошла поломка.

1.Устройство системы пуска двигателя

В обычной системе пуска двигателя можно выделить три основных механизма

1. Электромотор – создает вращающий момент.
2. Система привода – передает вращение на двигатель.
3. Электромагнитный включатель – приводит ведущую шестерню стартера в зацепление с ободом маховика, а также дает электрический ток в электромотор.

Рассмотрим электромотор системы пуска, создающий вращающий момент. Корпус электромотора выполнен из стали и имеет внешний вид цилиндра. Внутри корпуса имеются обмотки возбуждения, намотанные вокруг сердечников, прикрепленных к корпусу. Эти обмотки выполнены из толстой токопроводящей проволоки, способной выдержать сильный электрический ток. Обмотки генерируют электромагнитное поле, способное вращать якорь стартера. Одним из элементов якоря является сердечник, с канавками вдоль которого располагаются витки обмоток якоря. Оба конца каждой обмотки подключены к коллектору. Вращающие моменты, создаваемые каждой из обмоток, складываются, чтобы можно было вращать якорь, точнее вал якоря. Если посмотреть на стартер со стороны коллектора, то на якоре видно щеткодержатель.

Якорь стартера  состоит из вала, сердечника с пазами на которые устанавливается обмотка стартера. Для подробного изучения предлагаю воспользоваться схемой устройства якоря стартера.

Втягивающее реле  служит для подачи тока на мотор стартера и вводит бендикс в зацепление с маховиком для запуска двигателя. Устройство втягивающего реле, неисправности тягового реле. Как определить неисправности втягивающего реле?

Рассмотрим, как устроен щеткодержатель в щеткодержателе объединены 4 щетки, прижимаемые к коллектору. Две из четырех щеток находятся в изолированных оправках и соединены с обмотками якоря и далее через коллектор с обмотками возбуждения. Те и другие заземлены на корпус.

1.Устройство системы пуска двигателя

В обычной системе пуска двигателя можно выделить три основных механизма

1. Электромотор – создает вращающий момент.
2. Система привода – передает вращение на двигатель.
3. Электромагнитный включатель – приводит ведущую шестерню стартера в зацепление с ободом маховика, а также дает электрический ток в электромотор.

Рассмотрим электромотор системы пуска, создающий вращающий момент. Корпус электромотора выполнен из стали и имеет внешний вид цилиндра. Внутри корпуса имеются обмотки возбуждения, намотанные вокруг сердечников, прикрепленных к корпусу. Эти обмотки выполнены из толстой токопроводящей проволоки, способной выдержать сильный электрический ток. Обмотки генерируют электромагнитное поле, способное вращать якорь стартера. Одним из элементов якоря является сердечник, с канавками вдоль которого располагаются витки обмоток якоря. Оба конца каждой обмотки подключены к коллектору. Вращающие моменты, создаваемые каждой из обмоток, складываются, чтобы можно было вращать якорь, точнее вал якоря. Если посмотреть на стартер со стороны коллектора, то на якоре видно щеткодержатель.

Якорь стартера  состоит из вала, сердечника с пазами на которые устанавливается обмотка стартера. Для подробного изучения предлагаю воспользоваться схемой устройства якоря стартера.

Втягивающее реле  служит для подачи тока на мотор стартера и вводит бендикс в зацепление с маховиком для запуска двигателя. Устройство втягивающего реле, неисправности тягового реле. Как определить неисправности втягивающего реле?

Рассмотрим, как устроен щеткодержатель в щеткодержателе объединены 4 щетки, прижимаемые к коллектору. Две из четырех щеток находятся в изолированных оправках и соединены с обмотками якоря и далее через коллектор с обмотками возбуждения. Те и другие заземлены на корпус.

Мягкий пуск стартерного электродвигателя постоянного тока

При исследовании пусковых характеристик стартерных электродвигателей выявлено, что при подаче напряжения на электродвигателе возникает импульс обратного тока напряжением более 2000 вольт. Изоляция обмоток электродвигателей может не выдержать и получить межвитковый пробой. Искрение коллектора при больших пусковых токах ведёт к прогоранию пластин коллектора. Избежать пробоя и аварийной ситуации при пуске электродвигателя можно, используя метод разгона оборотов во времени.

Пусковой ток в данной схеме снижен до приемлемой величины с 220 ампер до 20. Условия мягкого пуска созданы двойным уровнем тока — первый создаётся регулировочной характеристикой полевого транзистора в течении времени 0-10 мс,второй — контактами пускового реле от 10 до 60 мс. Ток во время пускового режима растёт почти линейно, что не ведёт к разрушению электрической части электродвигателя.

Схема на рисунке представляет собой гибрид из мощного полевого транзистора и пускового реле.

Полевой транзистор после нажатия кнопки «Старт» открывается подачей напряжения с аккумулятора GB1 на затвор через резистор R1. Цепь, параллельная затвору транзистора и минусу аккумулятора защищает транзистор и несколько увеличивает время включения с 0,02 до 1 мс, зависящего от номиналов резисторов R1,R2 и конденсатора C1 — подаёт с ростом напряжения питание на пусковой электродвигатель М1. Электродвигатель разгонится до номинальных оборотов, в конце этого процесса замкнутся мощные контакты К1.1 реле К1, ток через полевой транзистор прекратится, а рабочий ток электродвигателя не создаст искрения контактов, так как режим разгона выполнен.

Размыкание цепи «Старт» приведёт к размыканию цепи К1.1 и обесточиванию электродвигателя, с понижением тока по экспоненте.

В цепь затвора полевого транзистора в схеме введен стабилитрон для защиты от превышения порогового напряжения, в цепи истока транзистора, параллельно пусковому электродвигателю подключена цепь для гашения импульсного напряжения обратной полярности –диод VD2 и конденсатор С2.

Обмотка реле К1 защищена от импульсов обратной полярности двухполярным светодиодом HL1 с разрядным резистором R4, резистор R3 ограничивает ток питания цепи обмотки, снижает ее нагрев при длительном включении. Диод VD3 устраняет проникновение импульсных помех в цепи питания.

В схеме нет дефицитных радиодеталей: полевые транзисторы установлены на суммарный рабочий ток в 212 ампер. Резисторы типа МЛТ-0,25, R3 на один ватт. Диоды VD2, VD3 импульсного типа. Реле автомобильное -типа MG16566DX на ток контактов 30 ампер и напряжение 12 вольт, напряжение включения такого реле 7 вольт, отпускания 3,5 вольта. Светодиод HL1 заменим на КИПД 45Б -2 или КИПД 23 А1-К, кнопка пуска типа КМ 1-1. В конструкции использовался стартерный электродвигатель итальянского производства, исследования проводились и на других типах электродвигателей мощностью от 10 до 300 ватт..

Конструкция собрана в корпусе размерами 110 * 35 *55 и закреплена рядом со стартером, кнопка пуска установлена в удобном для включения месте и соединена многожильным изолированным проводом сечением 0,5 мм. Полевые транзисторы закреплены общим болтом к радиатору.

Светодиод можно использовать как индикатор пуска или оставить на плате.

Силовые цепи питания электродвигателя необходимо выполнить многожильным проводом сечением не менее 10 мм и как можно короче по длине, для снижения потерь напряжения.

Схема проверена на стенде с указанным двигателем на 250 ватт, для надёжности установить два полевика в параллель, закрепив с двух сторон радиатора, пусковой ток тогда может достигать 220 ампер. Ток в 130 Ампер берёт от аккумулятора стартер а/м «Жигули» ВАЗ 2107.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
VT1	MOSFET-транзистор	IRL2505L	1	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
VD1	Стабилитрон	КС818Е	1	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
VD2, VD3	Выпрямительный диод	1N4003	2	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
HL1	Светодиод	L-57EGW	1	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C1	Конденсатор	0.1 мкФ	1	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
C2	Электролитический конденсатор	100 мкФ	1	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R1	Резистор	120 кОм	1	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R2	Резистор	75 кОм	1	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R3	Резистор	1 Ом	1	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
R4	Резистор	3.3 кОм	1	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
K1	Реле	711.3747-02	1	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
M1	Электродвигатель	MG16566DX	1	15В 250Ватт	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
SB1	Кнопка	КМ 1-1	1	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
GB1	Аккумулятор	7-60 А/Ч	1	Поиск в магазине Отрон	В блокнот
	Добавить все

Устройства плавного пуска

Устройство плавного пуска, УПП или софт-стартеры – электротехническое оборудование для обеспечения старта и разгона двигателя и согласования пускового момента на валу с нагрузкой. Схема УПП построена на базе силовых тиристоров или симмисторов. Устройство представляет собой безтрансформаторный бесступенчатый преобразователь напряжения. Устройства плавного пуска применяют:

• Для включения мощных асинхронных электродвигателей в сеть малой мощности.
• Для плавного запуска, разгона и остановки электрических машин.
• При необходимости пуска двигателя под нагрузкой.
• Для снижения пусковых токов.

УПП позволяют отказаться от дорогих и несовершенных схем запуска электродвигателей, а также значительно расширить сферы применения недорогих и функциональных асинхронных машин с короткозамкнутым ротором. Они используется в приводе технологического оборудования:

• Легкого пуска. Пусковые токи при таких условиях не превышают трехкратного номинального значения.
• Тяжелый пуск. При старте электродвигателя ток возрастает в 4-5 раз, переходные процессы в цепях длятся более 30 секунд.
• Особо тяжелый пуск. При этом пусковой ток превышает номинальный в 7-10 раз. Переходной процесс занимает значительное время.

Устройства плавного пуска имеют относительно низкую стоимость, небольшие габариты и массу в сравнении с преобразователями частоты.

Разновидности системы дистанционного запуска

На сегодняшний день существует два типа удаленного запуска двигателя в автомобиле. Система запуска, регулируемая водителем. Такая схема является наиболее оптимальной и безопасной. Но осуществима она только в том случае, если владелец машины находится на небольшом расстоянии от автомобиля (в пределах 400 метров). Автомобилист сам контролирует запуск мотора с помощью нажатия кнопки на брелке или в приложении на своем смартфоне. Только получив команду от водителя, двигатель начинает свою работу.

Запрограммированное включение двигателя в зависимости от ситуации. Если водитель находится далеко (например, автомобиль был оставлен на ночь на платной стоянке, а не во дворе у дома), запуск ДВС можно настроить на определенные условия: запуск в заданное время; при понижении температуры мотора до определенных значений; при снижении уровня заряда аккумулятора и т.д.Программирование автозапуска осуществляется также с помощью приложения в смартфоне.

Осциллограммы напряжения

Собрать схему отверткой всякий может. А для тех, кто хочет увидеть напряжение и понять, какие реальные процессы происходят, без осциллографа не обойтись. Публикую осциллограммы на выходе 2Т1 устройства плавного пуска.

Двигатель выключен. Чистый синус.

Не правда ли, логическая нестыковка – двигатель выключен, а напряжение на нём есть?! Это особенность некоторых устройств мягкого пуска. Неприятная и опасная. Да, на двигателе есть напряжение 220В, даже когда он стоит.

Дело в том, что управление происходит только по двум фазам, а третья (L3 – T3) подключена к двигателю напрямую. А так как тока нет, то на всех выходах устройства действует напряжение фазы L3, которое проходит через обмотки двигателя. Та же ерунда бывает и в трехфазных твердотельных реле, вот моя статья.

Запуск. Тиристоры режут фазу нещадно.

Поскольку нагрузка индуктивная, то синусоида не только режется на куски, но и сильно искажается.

Помеха прёт, и это надо учитывать – возможны сбои в работе контроллеров и другой слаботочки. Чтобы это влияние уменьшить, надо разносить и экранировать цепи, устанавливать дроссели на входе, и др.

Двигатель почти включен. Около 90% от энергии синуса.

Фото сделано да пару секунд до того, как включился внутренний контактор (байпас), который подал полное напряжение на двигатель.

Электростартер

Электрический автомобильный стартер.Реле стартера (вверху слева, чёрного цвета). Тяговое реле (соленоид, в центре вверху, малого диаметра, золотистого цвета). В серебристом корпусе — рычажная передача и обгонная муфта. Электродвигатель — большого диаметра, золотистого цвета.

Наиболее удобный способ. При запуске двигатель раскручивается коллекторным электродвигателем — машиной постоянного тока, питающейся от аккумуляторной батареи (после запуска аккумулятор подзаряжается от генератора, приводимого в движение основным двигателем). При низких температурах обычно применяемые кислотные аккумуляторы теряют ёмкость (главным образом — из-за роста вязкости электролита; также происходит снижение электродвижущей силы батареи), а вязкость масла в системе смазки увеличивается. Поэтому запуск двигателя зимой затруднён, а иногда и невозможен. При наличии электрической сети в этом случае возможен запуск от сетевого пускового устройства (практически неограниченной мощности).

Электродвигатели автомобильных стартёров имеют особую конструкцию с четырьмя щётками, которая позволяет увеличить ток ротора и мощность электродвигателя.

На тепловозах с электрической передачей постоянного тока стартером является тяговый генератор. Эта же схема применялась на некоторых мотороллерах («Тула», «Турист», «Тулица», «Муравей»), где функцию стартера выполняет генератор постоянного тока, насаженный непосредственно на коленвал (в СССР такая система называлась «динамо-стартер», а позже — «династартер»)

Принцип работы электростартера

При включении стартера электрический ток (через реле включения, иначе сгорят контакты в замке зажигания) поступает на тяговое реле (соленоид). Сердечник соленоида втягивается и через рычажную передачу вводит в зацепление шестерню электродвигателя стартера с зубчатым венцом (большая шестерня) маховика. После этого замыкаются контакты реле стартера. Через это реле проходит очень большой ток (десятки и даже сотни ампер) на электродвигатель. После запуска муфта свободного хода (бендикс) позволяет вращаться независимо друг от друга маховику двигателя и электродвигателю стартера. После выключения стартера детали стартера возвращаются в исходное состояние. На старых автомобилях (например, ГАЗ-69, ГАЗ-63) тяговое реле (соленоид) отсутствовало, водитель включал стартер педалью на полу кабины.

На автомобилях с автоматическими трансмиссиями имеется удерживающая обмотка, не позволяющая сердечнику соленоида перемещаться, если селектор АКПП установлен на ходовых позициях «D», «R», «L» или «2», в автоматической коробке передач установлен выключатель, подающий ток в удерживающую обмотку. Запуск двигателя возможен только на позициях «P» (парковка) и «N» (нейтраль).

Величина электрического напряжения на стартере

На автомобилях с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания напряжение бортовой сети составляет 12 вольт, применяется такое же электрическое напряжение на стартере. На ряде автомобилей, выпускавшихся в первой половине XX века, использовалось напряжение 6 вольт.

На автомобилях с мощными дизельными двигателями напряжение бортовой сети составляет 24 вольта. Это обусловлено тем, что дизелю с большим рабочим объёмом и с большой степенью сжатия требуется мощный электрический стартер. Устанавливаются по два 12-вольтовых автомобильных аккумулятора, соединённые последовательно.

При равной электрической мощности при повышении электрического напряжения в два раза сила тока соответственно снижается в два раза: P=I⋅U{\displaystyle P=I\cdot U}, где I{\displaystyle I} — сила тока, а U{\displaystyle U} — напряжение.

Повышение напряжения позволяет уменьшить разрядный ток аккумуляторной батареи, а также снизить бесполезный нагрев проводов.

На легковых автомобилях, микроавтобусах и малотоннажных грузовиках с дизельными двигателями применяются 12-вольтовые стартеры (этого вполне достаточно).

На старых грузовиках с дизелями (ЯАЗ-200, ЯАЗ-210) напряжение бортовой сети составляло 12 вольт, а стартеры были рассчитаны на 24 вольта. Стояло два 12-вольтовых автомобильных аккумулятора, соединённые параллельно, при запуске они переключались на последовательное соединение. Все 12-вольтовые потребители электроэнергии при запуске работали от одной аккумуляторной батареи.

Вспомогательный двигатель внутреннего сгорания (пусковой двигатель, «пускач»)

Пусковой двигатель ПД-10 на тракторе ДТ-541 — картер «пускача»2 — цилиндр и рубашка водяного охлаждения3 — маховик и ручей, на который наматывается верёвка, за которую дёргают при запуске.

Главный двигатель запускается другим двигателем внутреннего сгорания, меньшей мощности (так называемый «пускач»); такой способ используется на многих тракторах. Пусковой двигатель обычно карбюраторный двухтактный, его мощность составляет примерно 10 % от мощности основного двигателя. Несмотря на «архаичность» и некоторые неудобства, это обеспечивает надёжный запуск в любых условиях. Трактор или агрегат может эксплуатироваться вдали от населённых пунктов, где нет возможности контролировать состояние аккумулятора. Пусковой двигатель включён в систему жидкостного охлаждения, в холодную погоду можно произвести подогрев главного двигателя. Сам же вспомогательный двигатель запускается вручную (дёрганием тросика) или от электростартёра малой мощности. Если пусковой двигатель запускается вручную, наличие аккумуляторной батареи становится и вовсе необязательно (система зажигания «пускача» получает электроэнергию от магнето). После запуска «пускача» и прогрева системы охлаждения тракторист соединяет фрикционной муфтой пусковой и главный двигатели. При этом пусковой двигатель рассчитан на достаточно продолжительную работу под нагрузкой. Например, советский ПД-10 может прокручивать коленчатый вал дизельного двигателя непрерывно в течение 10 минут. Недостатки такой системы запуска: необходимость выхода тракториста из кабины для запуска двигателя, опасность наезда трактора на тракториста в момент пуска двигателя если в трансмиссии не выключена передача, необходимость иметь на тракторе отдельный запас смеси бензина с маслом для пускача. Наибольшее применение пусковые двигатели получили в СССР, так как значительное количество тракторной техники эксплуатировалась в сложных климатических условиях зимой.

По мере совершенствования тракторных двигателей, электрических стартеров и аккумуляторов применение пусковых двигателей стало сокращаться, а с начала 2000-х годов и вовсе сошло на нет.

Разновидностью пускового двигателя является турбостартер, который нашел применение на газотурбинных двигателях, но применяется и на некоторых поршневых, например звездообразных судовых дизелях завода «Звезда». Представляет собой небольшой газотурбинный двигатель со свободной турбиной, соединенной через понижающей редуктор и разобщительную муфту с коленчатым валом запускаемого двигателя. Достоинства турбостартеров — компактность, небольшой вес, большая мощность, отсутствие необходимости в аккумуляторных батареях или пусковых баллонах большой емкости. Например, турбостартер ТС-21, имеющий массу с редуктором всего 70 кг способен запускать дизель мощностью до 5000 л. с. Масса электрической или пневматической пусковой системы такого двигателя будет составлять несколько тонн. Недостатки — невысокая надежность, по сравнению с системами электрического и воздушного пуска и необходимость наличия отдельного бака с легким топливом (керосин или бензин) для турбостартера.

Система воздушного пуска двигателя

Система воздушного пуска является еще одним решением, которое позволяет прокручивать коленчатый вал ДВС.  Для запуска мотора используется сжатый воздух. При этом такое пневматическое оборудование, как правило, на автомобилях и другой технике не используется, однако пусковые системы данного типа можно встретить на стационарных двигателях внутреннего сгорания.

Если говорить о конструкции, устройство системы воздушного пуска двигателя предполагает наличие следующих элементов:

• воздушный баллон;
• электроклапаны;
• маслоотстойник;
• обратный клапан;
• воздухораспределитель;
• пусковые клапаны;
• трубопроводы;

Принцип работы системы воздушного запуска ДВС основан на том, что сжатый в воздушном баллоне воздух под давлением подается в коробку-распределитель, далее проходит через фильтры в редуктор и поступает к электропневмоклапану.

Далее необходимо нажать кнопку «пуск», после чего клапан открывается, затем воздух из воздухораспределителя проходит через пусковые клапаны и попадает в цилиндры двигателя, создавая давление и раскручивая коленвал. Когда обороты достигают нужной частоты, двигатель запускается.

Добавим, что такие силовые установки дополнительно оснащены электрической системой пуска от стартера, что позволяет завести агрегат в том случае, если с воздушным пуском, который является основным способом, имеются какие-либо проблемы или произошла поломка.

Как работает запуск двигателя

После поворота ключа в замке зажигания в положение «запуск» замыкается электрическая цепь. Ток по плюсовой цепи от аккумулятора поступает на обмотку тягового реле стартера. Затем по обмотке возбуждения ток проходит к плюсовой щетке, затем по обмотке якоря на минусовую щетку. Так срабатывает тяговое реле. Подвижный сердечник втягивается и замыкает силовые пятаки. При движении сердечника выдвигается вилка, которая толкает приводной механизм (бендикс).

После замыкания силовых пятаков от аккумулятора подается пусковой ток по плюсовому проводу на статор, щетки и ротор (якорь) стартера. Вокруг обмоток возникает магнитное поле, которое приводит в движение якорь. Таким образом электрическая энергия от аккумулятора преобразуется в механическую энергию.

Как уже было сказано, вилка, во время движения втягивающего реле, выталкивает бендикс к венцу маховика. Так происходит зацепление. Якорь вращается и приводит в движение маховик, который передает это движение коленчатому валу. После запуска двигателя маховик раскручивается до больших оборотов. Чтобы не повредить стартер, срабатывает обгонная муфта бендикса. При определенной частоте бендикс вращается независимо от якоря.

После запуска двигателя и отключения зажигания от положения «запуск» бендикс принимает исходное положение, а двигатель работает самостоятельно.