thiết kế hệ thống điện ô tô, chương 17 pps

Chng 17:
Cấu tạo của máy khởi động



Hình 5.1. Kết cấu máy khởi động điện.
1. Cuộn giữ; 2. Cuộn hút; 3. Lò xo hồi vị; 4. Nạng gài; 5. ống
chủ động; 6, 7. Khớp truyền động; 8. Bánh răng khởi động; 9. Trục
rôto; 10. Vành hãm; 11. Rãnh răng xoắn; 12. Khớp cài với nạng
gài; 13. Đầu nối dây điện; 14. Đầu tiếp điện; 15. Lò xo hồi vị; 16.
Đĩa đồng tiếp điện; 17. Vỏ rơ le; 18. Nắp sau của máy khởi động;
19. Giá đỡ chổi than; 20. Chổi than; 21. Phiến góp; 22. Stator; 23.
Rôto; 24. Vỏ máy; 25. Cuộn dây stator.
Gồm ba phần:
a. Động cơ điện của máy khởi động.


Hình 5.2. Sơ đồ kích từ của các động cơ điện khởi
động.
1.Trục rôto; 2. Cuộn dây Phần ứng của rôto;
3.Rôto;
4.Cổ góp; 5.khối cực; 6.Cuộn dây stato; 7. Chổi than; 8.
Giá đỡ chổi than.
Động cơ điện sử dụng trong hệ thống khởi động là động cơ
một chiều, kích từ hỗn hợp hoặc nối tiếp. Động cơ kích từ nối tiếp
có một mô men khởi động lớn song nó có nh-ợc điểm là vòng quay
không tải quá lớn, ảnh h-ởng đến độ bền và tuổi thọ của động cơ.
Động cơ kích từ hỗn hợp có khả năng cung cấp mô men khởi động
không lớn bằng kích từ nối tiếp song giảm đ-ợc trị số cực đại của
vòng quay không tải. Khi hệ thống làm việc, dòng điện khởi động
có trị số rất lớn từ (150 A 300 A) đối với động cơ xe du lịch,

với các động cơ dùng trên xe vận tải dòng điện có thể lên tới (1600
A 1800 A), để đảm bảo truyền đ-ợc công suất khởi động, tránh
tổn thất trên các mạch và trên các chỗ tiếp xúc, yêu cầu điện trở
động cơ khởi động phải đủ nhỏ khoảng 0,02
, sụt áp ở vùng tiếp
xúc của cổ góp điện động cơ khoảng (1,5 V 2 V ). Các chổi than
tiếp điện ở cổ góp th-ờng đ-ợc thay bằng vật liệu đồng đỏ. Công
suất điện từ của động cơ điện khởi động đ-ợc tính toán theo công
thức:
P
1
= P
2
( 1/ ) ( W )
Trong đó: P
2
Công suất cơ khí cần thiết để khởi động động
cơ.

- Hiệu suất của động cơ điện khởi động. Trị số
của (
) th-ờng lấy bằng 0,85 0,88.
Động cơ điện của máy khởi động là loại động cơ điện một
chiều tạo ra mô men quay lớn. Cấu tạo gồm 3 phần.
- Phần tĩnh: Stator
- Phần động: Rôto.
- Chổi than cổ góp.
* Stato (phần cảm)
Gồm có các má cực lắp cố định
với phần vỏ của máy khởi động. Bốn

má cực đ-ợc bố trí lệch nhau 90
0
.
Trên các má cực đ-ợc bố trí các
cuộn dây kích thích. Các cuộn dây
này đ-ợc mắc nối tiếp với nhau.
Cã hai c¸ch m¾c c¸c cuén d©y
th-êng dïng lµ.
H×nh
5.3 CÊu t¹o r«to.
1. M¸ cùc; 2. Cuén
d©y stator
Mắc nối tiếp.
Hình 5.4 Mắc nối tiếp
- Mắc hỗn hợp.



Hình 5.5. Mắc hỗn hợp.
Nh-ợc điểm ở cách mắc nối tiếp là tạo ra số vòng quay quá
lớn.Vì vậy ng-ời ta phải nghĩ ngay đến chuyện mắc hỗn hợp, tức là
vừa nối tiếp vừa song song. ở cách mắc này thì cứ hai cuộn dây
đ-ợc mắc nối tiếp với nhau thành một cuộn, rồi hai cặp đó lại đ-ợc
mắc song song với nhau.
* Rôto (phần ứng)
- Rôto của máy khởi
động bao gồm trục rôto,
khớp nối từ, cuộn dây
của phần ứng và cổ góp.
- Trên thân có sẻ

các rãnh các rãnh có thể
song song với đ-ờng
tâm trục rôto, hoặc sẻ
chéo so với trục rôto .
Hình
5.6. Cấu tạo rôto.
1. Trục rôto; 2. Cuộn dây
phần ứng;
3.Thân rô to; 4.
Cổ góp.
- Trên các rãnh của rôto có lắp các cuộn dây phần ứng, các
cuộn dây cũng đ-ợc mắc nối tiếp với nhau.
- Phía đầu máy còn có các cổ góp gồm các phiến góp ép chặt
trên trục rôto, gồm nhiều phiến đồng ép chặt với nhau và cách điện
với trục.
- Trên trục rôto còn có các rãnh xoắn, trục đ-ợc đỡ bởi hai ổ
đỡ ổ lăn.
* Chổi than và giá đỡ chổi than.
- Làm bằng hỗn hợp thiếc đồng
và có pha thêm một chút graphit,
nhằm mục đích làm giảm điện trở
của chổi than.
- Các chổi than cũng có tiết
diện lớn và đ-ợc lắp nghiêng một
góc so với trục của rôto.
- Các lò xo luôn tỳ sát ép chổi
than vào cổ góp.

Hình 5.7 Cụm
chổi than
1. Chổi
than; 2. Giá đỡ chổi than.

* Nắp: gồm có nắp tr-ớc và sau. Nắp tr-ớc để đỡ trục và giá đỡ
chổi than. Nắp sau để bao kín và đỡ trục. Nắp và vỏ đ-ợc nối với
nhau bằng các vít xuyên tâm
b. Khớp nối của máy khởi động.
Là cơ cấu truyền mô men từ động cơ đến bánh đà động cơ ô tô.
Tỷ số truyền động trong khoảng 1/10
1/20, có nghĩa là bánh răng
máy khởi động phải quay 10
20 vòng để kéo bánh đà động cơ
quay một vòng. Khi hoạt động, tốc độ của rô tor từ 2000
3000
vòng / phút sẽ kéo trục khuỷu quay khoảng 200 vòng / phút đủ cho
động cơ khởi động.
Sau khi khởi động động cơ đã nổ đ-ợc số vòng quay của động
cơ có thể lên tới 3000
4000 vòng/phút. Nếu lúc này bánh răng
khớp truyền động còn dính với bánh đà , rôto sẽ bị cuốn theo với
vận tốc 30000
40000 vòng /phút. Tốc độ này sẽ tạo lực ly tâm
cực mạnh sẽ làm bung tất cả các dây ra khỏi rãnh roto và phá hỏng
cổ góp.
Vì vậy trong hệ thống khởi động nhất thiết phải có khớp truyến
động để nó có thể tự tách khỏi động cơ khi động cơ đã tự khởi
động đ-ợc.
* công dụng:

- Truyền mô men của máy khởi động đến bánh đà động cơ để
quay động cơ ô tô.
- Bảo vệ máy khởi động bằng cách tách bánh răng máy khởi
động ra khỏi bánh đà ngay khi động cơ đã khởi động đ-ợc
* Phân loại:
- Khớp truyền động theo quán tính.
- Truyền động cơ khí c-ỡng bức.
- Truyền động kiểu bi.
- Truyền động hỗn hợp.
+) Khớp truyền động theo quán tính.
* Sơ đồ cấu tạo
.
Hình 5.8. Kết cấu khớp truyền động quán tính.
1.đầu chủ động; 2. Lò xo; 3.5. Vít hãm; 6. ốc hãm; 7. Bánh
răng; 8. Chốt hãm và lò xo; 9. Trục; 10. Đối trọng của bánh răng.
ống bị động lắp trơn trên trục rôto 9 và liên kết với đầu chủ
động 1 nhờ lò xo 2 và hai ốc hãm 3,5. Vít hãm 3 gắn chặt ống chủ
động vào trục rôto.
* Nguyên lý làm việc.
Khi nối mạch điện, rôto quay, quán tính đối trọng 10 của
bánh răng không cho bánh này quay theo nên nó phải tiến lên
đ-ờng xoắn răng ốc văng ra cài vào vành răng bánh đà giống nh-
con tán trên thân vít, khi bánh răng 7 đến sát ống hãm 6 thì dừng
lại và bắt đầu kéo mô men của bánh đà quay.
Sau khi động cơ đã khởi động đ-ợc, vòng quay của trục
khuỷu tăng vọt lên khoảng 3000vòng/phút, bánh đà lúc này trở
thành chủ động kéo bành răng khớp truyền động 7 quay theo. Do tỷ
số truyền động 1/10 nên lúc này bánh răng 7 quay nhanh hơn ống
bị động 4 nên nó theo đ-ờng ven gai tách khỏi vành răng bánh đà
và trở về vị trí cũ. Nó đ-ợc giữ lại vị trí này nhờ chốt chặn và lò xo.

Lò xo 2 làm việc ở chế độ xoắn để truyền mô men rất lớn kéo
bánh đà quay và nó còn thêm nhiệm vụ giảm chấn động va đập khi
bánh răng máy khởi động ăn khớp lúc động cơ bắt đầu nổ. Ưu
điểm của loại này là giá thành hạ kết cấu đơn giản nh-ng nó phải
chịu va đập lớn, lò xo chịu lực xoắn cao.
+) Truyền động cơ khí c-ỡng bức.
Bánh răng của máy khởi động cùng với khớp truyền động đ-ợc
điều khiển một cách c-ỡng bức của cơ cấu gài khớp để đi ra ăn
khớp với bánh đà. Và sau khi động cơ đã tự làm việc đ-ợc thì lại
điều khiển c-ỡng bức để tách khỏi vành răng bánh đà.

Hình 5.9. Khớp truyền động c-ỡng bức.
1. Cơ cấu điều khiển bằng cơ khí; 2.Khớp xoay; 3,6. Vành
răng trong; 4.Rãnh gắn cần gạt; 5.
ống răng di tr-ợt; 7. Bánh răng
khởi động.
+) Truyền động hỗn hợp.
+ Kết cấu gồm hai phần: ống chủ động và ống bị động.
-
ống chủ động : Đ-ợc lắp với trục động cơ máy khởi động
thông qua các rãnh xoắn.
-
ống bị động: Đ-ợc lắp với bánh răng máy khởi động.
Phần chủ động và bị động đ-ợc nối với nhau thông qua khớp
nối kiểu bi một chiều.

Hình.5.10. Khớp dẫn động một chiều kiểu bi.
1. ống chủ động; 2. Bánh răng; 3. ống bị động ;
4. Viên bi thanh lăn; 5.Bạc đỡ trục ; 6.Vòng chặn ; 7. rãnh
gắn cần gạt ;

Vòng quay khởi động động cơ thấp hơn vòng quay làm việc
của động cơ rất nhiều vì vậy để đảm bảo an toàn cho động cơ khởi
động, bánh răng khởi động không đ-ợc dẫn động trực tiếp từ trục
của động cơ điện mà thông qua khớp một chiều. Khớp một chiều
chỉ cho phép mô men truyền theo từ trục của động cơ điện thông
qua bánh răng khởi động tới làm quay vành răng bánh đà mà
không cho phép truyền mô men theo chiều ng-ợc lại. Có nhiều
kiểu kết cấu của khớp một chiều, ( hình 1.12.) trình bày kết cấu của
khớp một chiều kểu bi để dẫn động bánh răng khởi động, ống chủ
động 1 của động cơ điện nối với phần 3 của khớp. Bánh răng khởi
động 2 nối với phần bị động 3 của khớp . Giữa phần chủ động và bị
động có các viên bi thanh lăn đ-ợc lò xo ép vào phía rãnh hẹp giữa
moay ở bánh răng khởi động và phần chủ động 1. Mô men truyền
từ trục qua 1 làm xoay t-ơng đối giữa phần chủ động và phần bị
động, khi đó viên bi kẹt cứng vào khe hẹp tạo ma sát truyền mô
men quay giữa các bánh răng khởi động 2.
+ Nguyên lý làm việc của khớp nối kiểu bi một chiều.
Khi động cơ làm việc, tốc độ của bánh răng 2 tăng lên đẩy các
viên bi ra khỏi khe hẹp, lúc này giữa hai phần chủ động và bị động
của khớp không còn liên hệ với nhau nữa, do đó mô men không
truyền theo chiều ng-ợc từ bánh răng khởi động về trục động cơ
điện.
c. Rơ le gài khớp.
* Sơ đồ, cấu tạo.

Hình 5.11. Cấu tạo rơ le khởi động
.
1. Cuộn hút; 2. Cuộn giữ; 3. Đĩa đồng tiếp điện; 4. Đầu tiếp
xúc; 5,6. Các đầu nối dây; 7. Lò xo hồi vị; 8. Trục điều khiển điã
đồng.

`
Hình 5.12. Sơ đồ nguyên lý của rơ le kéo.
Gồm có hai cuộn dây từ hoá : Cuộn W
h
và W
g
nh- sơ đồ trên
(hình 5.12). W
KT
là cuộn dây kích từ đ-a điện vào máy khởi động.
M là máy khởi động, K
1
, K
2
lần l-ợt là hai tiếp điểm của rơ le.
* Nguyên lý làm việc.
Khi đóng khoá khởi động ( hình5.12a. ) lúc này các dòng điện
đi qua cả hai cuộn W
h
và W
G
( đĩa đồng tiếp điện ch-a nối mạch
của động cơ điện khởi động ). Các dòng điện này có tác dụng tạo ra
lực từ hoá hút lõi thép của rơle kéo. Dòng điện đi qua W
h
khi tiếp
tục đi qua mạch kích thích của động cơ điện sẽ làm cho trục của
động cơ điện xoay đi một góc nhỏ, tạo điều kiện cho bánh răng
khởi động có thể tự lựa tốt hơn trong quá trình vào khớp với các
vành răng trên bánh đà. Khi các tiếp điểm K

2
của mạch khởi động
động cơ điện đã đ-ợc nối, lúc này cuộn dây W
h
bị nối tắt ( hình
5.12b.) nhờ đó tiết kiệm đ-ợc năng l-ợng của ắc quy, làm thuận lợi
trong quá trình khởi động.