第四章起動系統(tǒng)

制作人：覃維獻人民郵電出版社配套多媒體課件第四章

起動系統(tǒng)學習目標能正確描述起動系統(tǒng)的作用與組成。能正確描述直流電動機的結構及工作原理。能正確描述起動機的組成與結構。能描述直流電動機的工作特性。掌握起動機工作過程分析。掌握起動系電路分析。掌握起動系故障診斷與排除。章節(jié)導航4.1起動系統(tǒng)的作用與組成

4.2直流電動機的結構與工作原理

4.3傳動機構

4.4起動機電磁操縱機構

4.5典型起動系電路

4.6減速起動機和永磁起動機

4.7起動機的試驗與檢修章節(jié)導航4.1起動系統(tǒng)的作用與組成

4.1.1起動系統(tǒng)的作用

起動系統(tǒng)的作用是通過起動機將蓄電池的電能轉換為機械能，克服發(fā)動機曲柄連桿機構的靜止慣性，驅動發(fā)動機運轉。發(fā)動機起動后，起動機便立即停止工作。發(fā)動機常用的啟動方式有人力起動、輔助汽油機起動和電力起動機起動3種，其中后者最常用。4.1.2起動系統(tǒng)的組成主要由蓄電池、點火開關、起動繼電器、起動機等組成。4.1.3起動機的組成控制起動機的運轉和傳動機構的嚙合與分離。產(chǎn)生電磁轉矩在發(fā)動機起動時，使起動機小齒輪與飛輪齒圈嚙合，將起動機轉矩傳給發(fā)動機飛輪；在發(fā)動機起動后，使起動機自動脫開飛輪齒圈。起動機組成動畫起動機分解動畫根據(jù)國家行業(yè)標準規(guī)定，起動機的規(guī)格型號如下：⑴、由五個部分組成：第一部分表示產(chǎn)品代號：例：QD－起動機；QDJ－減速起動機；QDY－永磁起動機第二部分表示電壓等級代號：1－12V、2－24V、6－6V。第三部分表示功率等級代號：例：1-1KW、2-1～2KW、3-2～3KW、4-3～4KW、5-4～5KW、6-5～6KW、7-6～7KW、8-7～8KW、9-8～9KW、第四部分表示設計序號。第五部分表示變型代號。例如：QDJ245

表示額定電壓24V、功率3～4KW、第五次設計的減速起動機。12345－－－4.1.4起動機的型號4.2直流電動機的結構與工作原理

4.2.1直流電動機的結構

由串勵式直流電動機，它主要由電樞、磁極、電刷與電刷架以及機殼等部件組成。直流電動機原理動畫1、前端蓋；2、電刷及刷架；3、定子繞組；4、定子鐵芯；5、外殼；6、電樞總成；7、后端蓋由電樞；換相器；磁極和繞組；電刷及外殼等組成。直流電動機的結構1、換向器；2、電樞鐵心；3、電樞繞組；4、電樞軸；電樞由電樞軸、電樞鐵心和電樞繞組等組成。鐵心由外圓帶槽的硅鋼片疊制而成，壓裝在電樞軸上，在電樞繞組嵌裝在鐵心的槽內；電流一般為200～600A。1．電樞換向器的作用：

改變電樞繞組的電流方向；車用換相器的特點：換向片比較厚，而且換向片的云母隔層不必割低，以免電刷磨損的粉末落入換向片間造成短路。換向器電樞繞組電樞繞組是用較粗的矩形截面的裸銅線繞制而成。電樞繞組多采用波繞法。QD124型起動機電樞繞組展開圖2．磁極——產(chǎn)生磁場磁場繞組的連接方式起動機對電刷的要求：電刷的含銅量較高，一般含銅80％～90％，石墨10％～20％。加入銅可減少電阻并增加其耐磨性。3．電刷與電刷架直流電動機是將電能轉變?yōu)闄C械能的設備；4.2.2直流電動機的工作原理直流電動機原理動畫（1）直流電動機工作原理（永磁）（1）直流電動機工作原理（串激式）通過電流流經(jīng)線圈產(chǎn)生磁場。（2)直流電動機的轉矩由安培定律可知，作用在電樞上每根導線上的平均電磁力。例：一個四極直流電動機電磁轉矩為：故：直流電動機電磁轉矩的大小與電樞電流Ia及磁極的磁通φ成正比。M－電磁轉矩Mf－負載轉矩F－電磁力n－電機轉速A－電源正極B－電源負極直流電動機電磁轉矩的方向與電樞的轉動方向相同。M=C1φI式中：直流電動機電磁轉矩示意圖轉矩自動調節(jié)過程U=Ef＋(Rs+RL)×IS右手定則Ef＝CmnФ電壓平衡方程式分析Ef－反電動勢，與電樞電流的方向相反。

Ef＝CmnФU=Ef+IsRs+IsRLIS=U-Ef/(Rs+RL)阻力增大n↓→Ef↓→IS↑→M↑,直到電動機產(chǎn)生電磁轉矩與阻力矩達到新的平衡為止。負載變化時，轉速與轉矩自動調節(jié)滿足負載變化的需要。軟特性電動機電磁轉矩隨電樞電流變化的關系，稱為轉矩特性，即：M=f（Ia）。直流串激式電動機電路：1、轉矩特性4.2.3串勵直流電動機的特性串激式直流電動機的電磁轉矩在磁路未飽和時與電樞電流的平方成正比，飽和后，φ幾乎不變，直線關系。在電樞電流相同的情況下，串激式電動機的轉矩比并激式電動機的轉矩大得多。1．轉矩特性電動機的轉速與轉矩而變化的關系n=f（M）：2．機械特性★串激式直流電動機的電磁轉矩在磁路未飽和時與電樞電流的平方成正比；因此電動機的起動轉矩大?！锎な街绷麟妱訖C具有輕載轉速高，重載

轉速低的軟機械特性；串激式優(yōu)點⑴功率與電流之間的關系因：I=U/2R額定功率：其中：3．起動機的功率及其影響因素起動機的功率與電樞軸上的轉矩和轉速的關系：功率特性曲線⑵起動機的功率串激式直流電動機的電磁功率與電樞電流的關系是一對稱的拋物線；結論：當起動機完全制動時,其反電勢E=0,n=0,電流為最大值Imax，此電流稱為制動電流；起動機空轉時，電流最小，轉速最高，稱為空載轉速；在電樞電流等于最大電流一半時，起動機的功率最大。⑴接觸電阻及導線電阻

接觸電阻大,導線接面積過小或過長,都會造成較大的電壓降,從而導致啟動機功率下降。⑵蓄電池的容量⑶溫度溫度低，則內阻大，容量下降多，從而影響啟動機的功率與轉矩。影響啟動機功率和轉矩的因素，除電動機的結構因素外，內部因素有：(3)影響起動機功率的因素（1）嚙合時可靠、平穩(wěn)，不能發(fā)生沖擊現(xiàn)象。（2）傳動機構應具有單向傳遞的功能，可避免發(fā)動機帶動起動機電樞高速旋轉而造成電樞組“飛散”。（3）驅動齒輪與發(fā)動機的飛輪齒圈先嚙合，電磁開關再接通。4.3.1起動機傳動機構應符合的要求4.3傳動機構4.3.2傳動機構的結構與傳遞原理4.3.3常見的起動機單向離合器1、滾柱式圖4-11滾柱式離合器的構造1—驅動齒輪；2—外殼；3—十字塊；4—滾柱；5—壓帽和彈簧；6—墊圈；7—護蓋；8—花鍵套筒；9—彈簧座；10—嚙合彈簧；11—撥環(huán)；12—卡簧滾柱式單向離合器工作原理單向離合器動畫滾柱式單向離合器工作原理單向離合器動畫2．摩擦片式離合器用于功率較大的柴油機起動機1－驅動齒輪2－擋圈3－月形鍵4－扭力彈簧5－護圈6－花鍵套筒7－墊圈8－緩沖彈簧9－移動襯套10－卡簧3．彈簧式單向離合器4.4起動機電磁操縱機構

4.4.1電磁操縱機構的結構電磁開關主要由吸引線圈6、保持線圈5、活動鐵心4、接觸盤10等組成2）組成：1）外形：有三個接線柱。3）功用：接線柱接線柱接線柱40電磁開關起動過程動畫吸拉線圈保持線圈觸盤回位彈簧固定鐵心活動鐵心電磁開關電磁開關的組成單向離合器動畫3、電磁開關的功用起動系控制裝置由點火開關、起動繼電器和電磁開關所組成。1、點火開關1423OFFOACCOOONOOOSTARTOOO起動系控制裝置2）原理：2、起動繼電器3）功用：依據(jù)電磁原理，控制起動機控制電路的接通與斷開，實現(xiàn)小電流控制大電流。

電磁原理。1）組成：起動系控制裝置繼電器動畫起動繼電器由點火鎖/接地、電源/觸點四個接線端子構成。電磁開關2、起動繼電器（有些車沒有，如桑塔納）請同學們在看動畫演示的同時，總結起動機分為哪幾個過程，如何實現(xiàn)的？4.4.2起動機的工作過程電氣控制工作過程動畫動畫演示歸納：起動機是由個工作過程所組成：1）起動時，嚙合階段2）起動中，工作階段3）起動后，復位階段4.4.2起動機的工作過程起動系三階段動作演示思考：如何實現(xiàn)的？富康轎車起動機電路分析1-驅動齒輪；2-加位彈簧；3-撥叉；4-活動鐵心；5-保持線圈；6-吸引線圈；7-起動接線柱；8-點火開關；9-鐵心套筒；10-接觸盤；11、12-主接線柱；13-蓄電池；14-電動機1）起動時，嚙合階段電路分析蓄電池＋吸拉線圈保持線圈搭鐵12接線柱勵磁繞阻電刷電樞電刷起動機11接線柱7接線柱點火開關1）嚙合階段電路分析電流同向1、推動觸盤右移問題一：吸拉線圈與保持電流同向有何作用？獲得直線運動2、推動撥叉撥動小齒輪左移。飛輪1）起動時，嚙合階段答：串聯(lián)分壓，輸出小轉矩低轉速，可靠保證小齒輪與飛輪嚙合。問題二：吸拉線圈與直流電機串聯(lián)有何作用？＋＝螺旋運動吸拉線圈直流電動機2）起動中，工作階段蓄電池＋

14接線柱

13觸盤

15接線柱

直流電機

搭鐵

工作電路：2）起動中，工作階段答：直流電機獲得大電流，驅動小齒輪高速大轉矩旋轉。問題三：工作電路作用是什么？2）起動中，工作階段問題四：如何維持觸盤一直接通？答：吸拉線圈被短路了，維持觸盤接通是靠保持線圈。U7U15=吸拉線圈被短路動手練習：畫出右圖起動機復位控制電路圖。3）起動后，復位階段1-驅動齒輪2-撥叉回位彈簧3-撥叉4-活動鐵心5-保持線圈6-吸引線圈；7-接線柱8-起動開關9-起動總開關10-熔斷器11-黃銅套12-固定鐵心13-接觸盤14/15-主接線柱16-電流表17-蓄電池18-電動機答：復位控制電路如右圖所示：3）起動后，復位階段蓄電池＋14接線柱

觸盤

15接線柱

吸拉線圈

7接線柱

保持線圈

搭鐵

蓄電池一產(chǎn)生的磁力線相互抵消，觸盤在彈簧的作用下回位。3）起動后，復位階段→吸拉線圈與保持線圈串聯(lián)，磁力相互抵消，小齒輪回位，觸盤斷開，起動機處于無電狀態(tài)。1）起動時，嚙合階段→推動觸盤，撥動小齒輪，并產(chǎn)生小轉矩；2）起動中，工作階段→觸盤吸合，產(chǎn)生大轉矩與高轉速，并通過保持線圈維持觸盤接合，而吸拉線圈則被短路;小結課堂測試1、選擇題：電磁開關將起動機工作電路接通后，活動鐵心依靠（）線圈產(chǎn)生的電磁力保持在吸合位置上。

A.吸拉；B.保持；C.吸拉和保持2、判斷題：起動機工作時，應先接通主電路，再使小齒輪與飛輪圈嚙合。（）B×課堂測試3、排序題：請按起動機復位階段電流流向，將下列元件進行排序：蓄電池＋蓄電池一觸盤吸拉線圈保持線圈蓄電池＋

小提示04.5典型起動系電路

4.5.1點火開關直接控制的起動系統(tǒng)電路

桑塔納轎車起動電路4.5.2帶起動保護的起動系統(tǒng)電路

1．CA1091載貨汽車起動系統(tǒng)電路

豐田卡羅拉轎車起動電路在起動機電動機與驅動齒輪之間裝有減速器的起動機稱為減速起動機。優(yōu)點：在輸出功率相同的情況下，起動機的體積比普通起動機的體積、質量約減小30％～50％。1、外嚙合式減速器2、內嚙合式減速器3、行星齒輪減速器4.6.1減速起動機4.6減速起動機和永磁起動機

優(yōu)點：結構簡單，工作可靠，噪聲小，維修方便。缺點：徑向尺寸大。1、外嚙合式減速器2、內嚙合式減速器優(yōu)點：工作可靠，徑向尺寸較小，傳動效率高。缺點：噪聲大，成本較高。3、行星齒輪式減速器優(yōu)點：尺寸較小、傳動比大（4.5:1）。目前被廣泛使用。1-電樞軸（太陽輪）2、3、4-行星齒輪；5-行星齒輪支架6-內齒圈；行星齒輪式減速器動畫行星齒輪減速裝置的嚙合關系1-太陽輪（電樞軸齒輪）；2、3、4－行星齒輪；5-行星輪支架（輸出軸）；6-內齒輪n1+an2-(1+a)n3=0其特點是用永磁材料作為電動機的磁極，質量輕、結構簡單；起動力矩較小，通常需采用減速齒輪，提高起動力矩。奧迪100型轎車用永磁式減速起動機

缺點：

永磁材料的磁性隨時間而逐漸減弱。4.6.2永磁起動機（1）使用起動機時，每次工作時間不得超過5S，重啟須間隔15S以上。（2）低溫啟動時，應先預熱發(fā)動機后再啟動。（3）啟動電路導線連接要牢固，導線截面積不應太小。（4）對于無自動保護功能的啟動機，啟動后迅速松開啟動開關。發(fā)動機正常工作時，切勿接通啟動開關。（5）應盡可能使蓄電池處于充足電的狀態(tài)，減少啟動機重復工作時間。（6）應定期對起動機進行維護和檢修。4.7起動機的試驗與檢修

4.7.1起動機的正確使用和維護空載試驗的目的是檢查啟動機內部是否有電氣故障和機械故障。1、空載試驗4.7.2起動機試驗3.7.2起動機的試驗全制動試驗的目的是檢測啟動機全制動時的電流和轉矩，并與標準值進行比較，以判斷啟動機的機械和電氣故障。2、全制動試驗起動機全制作視頻4.7.3起動機檢修

1．起動機的解體和清洗

第一步：拆卸電磁開關下一步：拆卸起動機2．電樞的檢修電樞軸的檢查

電樞繞組搭鐵的檢查電樞繞組短路的檢查萬能實驗臺電樞檢測視頻3．磁場繞組的檢修

磁場繞組短路、斷路檢查4．電刷總成的檢修電刷的高度應不低于新電刷高度的2/3（國產(chǎn)起動機新電刷的高度為14mm），電刷與換向器的接觸面積應在75%以上，電刷在電刷架內應活動自如無卡滯現(xiàn)象，否則需進行修磨或更換。用彈簧秤檢查彈簧的彈力，應為11.76～14.7N，過弱應更換。5．單向離合器的檢修單向離合器的檢查6．電磁開關的檢查（1）回位彈簧檢查6．電磁開關的檢查（2）-1檢查吸引線圈QD124起動機吸引線圈電阻值為（0.6±0.05）Ω，保持線圈為（0.97±0.1）Ω6．電磁開關的檢查（2）-2檢查保持線圈電阻QD124起動機保持線圈為（0.97±0.1）Ω6．電磁開關的檢查（3）電磁開關動作測試故障現(xiàn)象：起動機不工作。1）理解全面2）以現(xiàn)象入手，以結果為導向分析3）從電氣故障與機械故障兩方面分析故障診斷指導方法實例分析（桑塔納2000）1、點火開關故障2、電磁開關故障3、直流電動機故障4、線路故障電氣故障機械故障1、解盤發(fā)卡2、驅動齒輪軸變形3、活動鐵心或撥叉卡死4、小齒輪損壞電氣故障機械故障診斷流程圖習題與復習題一、選擇題1．（）表示額定電壓為12V、功率為1～2kW、第25次設計的起動機。

A．QD1225 B．QD2125 C．QD6225 D．QD1252．起動機之所以被稱為直流串勵式起動機是因為（）。

A．保持線圈與吸引線圈串聯(lián) B．吸引線圈與直流電動機串聯(lián)

C．吸引線圈與電樞繞組串聯(lián) D．勵磁繞組與