Jak dlouho startér běží?

Když otočíte klíčkem zapalování, motor nezačne okamžitě dunět. Nejprve se ozve mechanické šustění – startér funguje. Co se ale v tuto chvíli děje pod kapotou? Jak startér funguje?

Roma Nazarov
Diskutujte o tématu

Startér je jednoduchý elektromotor. Proud je přiváděn do rotoru, známého jako „kotva“, prostřednictvím výkonných měděno-grafitových kartáčů. Magnetické pole statoru je vytvářeno buď elektromagnety nebo permanentními magnety. Elektrický obvod většiny moderních startérů má jen málo rozdílů. Všechny startéry jsou připojeny k elektrickému systému vozidla ve třech bodech: napájení plus z baterie, pouzdro jako mínus a ovládání plus ze spínače zapalování. Hlavní rozdíly mezi startéry jsou jejich výkon, který se vyjadřuje velikostí.

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Startovací zařízení

Moderní startér se skládá z přibližně 50 komponentů. Pojďme diskutovat o jeho struktuře a identifikovat klíčové komponenty:

• Válcové tělo obsahuje čtyři magnetická jádra známá jako „boty“. Dříve startér používal vinutí pole, které také přijímalo proud z baterie. Dnes jej však nahradily permanentní magnety, které fungují jako statorový motor;
• Pouzdro je vybaveno předním a zadním krytem. Obsahují mosazná nebo měděná ložiska, která nesou hřídel startéru;
• Kotva obsahuje jádro a několik desek nalisovaných na hřídel startéru. Na nich jsou navinuta startovací vinutí spojená do řetězu. Vinutí jsou připojena ke kolektoru na stejné ose;
• Držáky kartáčů a kartáče jsou umístěny v zadní části startéru a jsou to kovové rámy se zabudovanými pružinami. Tyto pružiny nepřetržitě tlačí na kartáče – uhlík-grafitové kontakty přiléhající k pohyblivému komutátoru;
• Solenoidové relé je součástí spouštěče, která je umístěna externě na krytu spouštěče. Je to elektromagnet, který vtahuje kovové jádro. Jedna strana jádra uzavře kontakty pro napájení kartáčů a funguje jako relé. Druhá strana pohybuje jednosměrnou spojkou a spojuje ji se setrvačníkem motoru;
• Napájecí kontakty (také známé jako niklové) a pohyblivá propojka jsou měděné šrouby přišroubované ke krytu relé. Dráty od baterie a od kladných startovacích kartáčků jsou přišroubovány k mincím. Relé přijímá energii a jádro se pohybuje a uzavírá mince navzájem pohyblivým kontaktem;
• Jednosměrná spojka (také známá jako bendix) se používá k přenosu točivého momentu na setrvačník. Když startér nastartuje, bendix se pohybuje vpřed podél své osy a jeho ozubené kolo zabírá se setrvačníkem a roztočí jej;

INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE
INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Na válcovém těle startéru je menší „hlaveň“ – jedná se o takzvané relé navíječe. Poskytuje napájení startéru, který má výkonné kontakty, které vydrží proudy stovek ampér. Také spojuje startovací hřídel s hřídelí motoru prostřednictvím páky známé jako vahadlo a jednosměrné spojky známé jako bendix. Tato spojka funguje na principu náboje jízdního kola – startér může nastartovat motor, ale již běžící motor „nepřetahuje“ startér a otáčí se pro něj destruktivní rychlostí.

Dvoudobý startovací proudový motor typu APU pro Jumo 004
INZERCE – POKRAČOVÁNÍ NÍŽE

Autostartér používá permanentní magnety. Proud je přiváděn do vinutí spouštěče přes kartáčovou sestavu sestávající z grafitových tyčí (kartáčů). Startér je také vybaven převodovkou, která usnadňuje jeho ovládání a umožňuje použití méně výkonného elektromotoru. Převodovka zvyšuje točivý moment elektromotoru a zároveň snižuje jeho otáčky. Bezpřevodové startéry se v moderních autech nepoužívají kvůli jejich vysoké spotřebě energie a přítomnosti elektromagnetů.

Hřídel vycházející ze spouštěcí převodovky je opatřena bendixem – ozubeným kolem s jednosměrnou spojkou. Když startér začne fungovat, ozubené kolo se vysune a zapadne do ozubeného věnce setrvačníku a přenese rotaci ze spouštěče na klikový hřídel motoru. Po nastartování motoru se setrvačník začne otáčet rychleji než startér a jednosměrná spojka zabrání přenosu tohoto otáčení na hřídel převodovky a startér. Solenoidové relé, což je elektromagnet s navíjecím a přidržovacím vinutím, je instalováno na startéru a je zodpovědné za prodloužení bendixu. Když je přivedeno napětí, jádro (tyč) solenoidového relé se pohybuje vlivem magnetického pole a prodlužuje bendix.

Automobilový startér je stejnosměrný elektromotor, elektromagnetické trakční relé a pohon – ozubené kolo s jednosměrnou spojkou, někdy i s převodovkou. Stator elektromotoru bývá čtyřpólový – s vinutím elektromagnetického pole nebo s permanentními magnety. Trakční relé ovládá kontakty napájení startéru a zapojuje hnací kolo s ozubeným věncem setrvačníku motoru. Jednosměrná spojka přenáší točivý moment pouze ze startéru na setrvačník.

První ruská trakční relé měla jedno vinutí – po aktivaci spotřebovávala nesmyslně velký proud (k udržení sepnutého relé bylo potřeba mnohem méně). Moderní relé mají zpravidla dvě vinutí – vtahovací a přídržné vinutí. Když je relé přivedeno napájení, oba pracují jako první a po sepnutí silových kontaktů startéru je navíječ bez napětí, pouze ten přídržný zůstane zapnutý.

Po nastartování motoru se setrvačník a hnací kolo začnou otáčet několikrát rychleji než při roztočení startéru – jednosměrná spojka se rozpojí a zabrání příliš rychlému otáčení kotvy – hrozí porucha. V tuto chvíli jsou kontaktní síly na zubech malé – a po vypnutí startéru jeho „mechanika“ snadno odpojí ozubené kolo od setrvačníku.

Startéry s vinutím elektromagnetického pole jsou známy již dlouhou dobu. Je pravda, že jsou poměrně komplikované a těžkopádné, což zvyšuje cenu, ale stále se budou používat dlouho. Budicí obvod je smíšený – k vinutí kotvy jsou například sériově zapojeny tři sériové cívky a paralelně jedna bočníková cívka. To poskytuje vysoký startovací moment spouštěče, ale omezuje „protáčení“ kotvy při volnoběhu, když je po nastartování motoru rozpojena jednosměrná spojka. Hlavní startovací proud je značný: při maximálním výkonu – asi 250 A a v zablokovaném stavu – nejméně dvakrát tolik, takže vinutí jsou vyrobena z měděné pásky s velkým průřezem. Zbývající části silového obvodu mají rovněž značný průřez, až 16–20 mm2 (pamatujte na vodiče baterie!).

Při takových proudech se startér rychle zahřeje – udržujte jej zapnutý ne déle než 15 sekund! Pokud se vám nepodaří nastartovat motor, zapněte startér znovu nejdříve po 20–30 sekundách, protože masivní části se pomalu ochlazují. V opačném případě vyhoří lamely komutátoru, kartáče, dráty, sníží se síla tlačných pružin, spálí se izolační lak vinutí (pamatujete na specifický zápach?), dojde ke zkratům mezi spínáním – startér ztrácí výkon a „netočí se “ i v létě.

Zajímavou funkci má elektromagnetický startér. Přivede-li se na jeho kontakty proud opačné polarity, kotva se začne otáčet stejným směrem – vždyť proud ve vinutí statoru se také změní na opačný směr. Ukazuje se, že při kontrole takového spouštěče není třeba dodržovat polaritu: bude fungovat i při napájení střídavým napětím 12 V.

V moderních kompaktních startérech se v magnetickém poli permanentních magnetů otáčí čtyřkartáčová kotva. Absence elektromagnetického buzení umožňuje ekonomičtější spotřebu nabití baterie.

Zde uvedená schémata zapojení startéru jsou typická pro většinu vozidel. Ale jednoduchost klame – a selhání obvykle nejsou náhodné. Někdy ani zkušený elektrikář hned nenajde závadu. Řekněme, že když otočíte klíčem, trakční relé nefunguje, protože jeho kontakt 50 plus nepochází ze zámku. Pak zkontrolujme, zda je v samotném zámku plus na kontaktu 50 – možná v něm nejsou zapojeny kontakty 30 a 50, například jsou spálené – to se týká zejména vozů, kde není relé vybíjení startéru. Zámek je v pořádku – hledáme od něj přerušený obvod k trakčnímu relé. Stává se, že trakční relé při zapnutí „čmárá“. To může znamenat nejen vybitou baterii nebo silně zoxidované hroty drátů, ale také problémy se samotným relé: vinutí navíječe funguje, ale přídržné vinutí je rozbité, je v něm zkrat atd.

Startéry často přestanou fungovat kvůli opotřebení nebo zničení kartáčů, uvolnění jejich šroubů (pokud existují), usazení upínacích pružin a nespolehlivé spojení záporné baterie s tělem a motorem. Zapřísáhlým nepřítelem elektrikáře je koroze spojů: kontakt trochu zezelená a startér již nefunguje, ačkoli všechna ostatní elektrická zařízení jsou v pořádku. Mimochodem, typickou chybou rádoby mistra je nepřipojení zemnícího vodiče po opravě motoru. Bez uzemnění se startér nezapne.

Při diagnostice startéru není na škodu zkontrolovat, zda funguje při přímém napájení bez relé. Připojíme jeden kontaktní šroub ke kladnému pólu baterie, druhý k zápornému pólu. Protočila se kotva? To znamená, že musíme hledat problémy v trakčním relé a dalších obvodech. Taková je teorie. Zde je praxe: pokud máte startér ve svých rukou, buďte opatrní! Po zapnutí se kotva téměř okamžitě odvíjí (není zde žádné zatížení!) a „akční a reakční síly“ jsou stejné: kotva se trhne doleva a stator doprava. Držte se! Nejlepší, co uděláte, je nejprve zajistit startér a pak experimentovat.

Co ještě můžete zkontrolovat? Například proud spotřebovaný startérem. Ale i při volnoběhu je to 40–80 A, takže zapomeňte na tester. Pro baterii budete potřebovat speciální „proudové svorky“ nebo zástrčku.

Existují také čistě mechanické problémy. Při rozběhu v silném mrazu a nadměrných teplotních deformacích se tak mohou magnety odlepit od statoru a zablokovat kotvu. Naštěstí jsou tyto případy vzácné.

Funkce všech částí spouštěče jsou přísně sladěny: například elektromotor se musí zapnout dříve, než se hnací kolo spolehlivě zapojí do kroužku setrvačníku. V opačném případě se hrany zubů hnacího kola a věnce setrvačníku rychle opotřebují – a startér již brzy nemůže otáčet klikovým hřídelem. Tento problém se projevuje nepříjemným zvukem broušení. co dělat? Zde je jedna z málo známých technik. Po vypnutí motoru se klikový hřídel zastaví v „rovnovážných“ polohách – v těchto místech naproti hnacímu kolu jsou zuby setrvačníku nejvíce opotřebované. Jak připojit ozubené kolo s „novějšími“ zuby? Na nejvyšší rychlostní stupeň posuňte vůz o 15 centimetrů a zajistěte jej brzdou. Nyní se motor s největší pravděpodobností spustí.

Schéma zapojení spouštěče s elektromagnetickým buzením: 1 – vlastní spouštěč, kde a – vinutí budicích cívek; K – silové kontakty spouštěče, sepnuté trakčním relé 2; Já jsem kotva; u – kartáče; I a II – navíjecí a přidržovací vinutí trakčního relé; 3 – generátor; 4 – baterie. Když je klíček otočen do polohy „startér“, proud začne protékat vinutím trakčního relé a kotva relé, zatažená, sepne kontakty K – nyní jsou oba konce vinutí I připojeny k „+“ baterie – toto vinutí je vypnuté. Ale aby relé zůstalo zapnuté, stačí zbývající vinutí II. Kotva se začíná otáčet.

Schéma zapojení spouštěče s buzením permanentními magnety: 1 – spouštěč osazený trakčním relé, kde I – kotva, M – permanentní magnety (2 ks); K – silové kontakty spouštěče, sepnuté trakčním relé 2; I a II – navíjecí a přidržovací vinutí trakčního relé (jeho provozní napětí není vyšší než 8 V při teplotě 15–25 ° C); 3 – generátor; 4 – baterie. Na schématu není znázorněna planetová převodovka, která zvyšuje točivý moment hnacího kola v záběru s věncem setrvačníku při zachování optimálních otáček klikového hřídele – dnes velmi běžné technické řešení.

Typický startér s klasickým polním vinutím. Zde 1 je upevňovací šroub pólové botky; 2 – solenoidové relé; 3 – bod obvodu, kde „+“ vychází ze svorky 50 spínače zapalování; 4 a 5 – silové kontakty relé navíječe; 6 – silový vodič budicích vinutí. „+“ baterie je připojeno ke kolíku 4 a vstup samotného startéru je připojen ke kolíku 5. (Při testování startéru bez trakčního relé můžete připojit napájení přímo na kolík 5.) Výstupní svorka vtahovacího vinutí je připájena ke kolíku 5 uvnitř trakčního relé. Když je relé aktivováno po sepnutí kontaktů 4 a 5, objeví se na obou koncích vinutí navíječe „+“ a je bez napětí. Nadále funguje pouze přídržné vinutí, jehož jeden konec je připojen ke kolíku 3 a druhý k zemi.

Moderní startér s buzením permanentním magnetem. Zde 1 je pouzdro statoru, zbývající díly jsou stejné jako u spouštěče s elektromagnetickým buzením. Uvnitř krytu jsou permanentní magnety. Jsou drženy lepidlem, bohužel, bez dodatečného vyztužení. Svědčí o tom hladké tělo, bez náznaku nýtů či šroubů. U dražších startérů jsou magnety chráněny v případě odlepení přídavnými pružinovými destičkami apod.

Přihlaste se k odběru „Za volantem“.