ĐỀ CƯƠNG CHƯƠNG 2 MÁY KHỞI ĐỘNG

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG
Sau khi học xong chương này người học có khả năng:
 Trình bày được công dụng, phân loại, yêu cầu đối với hệ thống khởi động.
 Nêu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy khởi động.
 Giải thích được các sơ đồ mạch điện của hệ thống khởi động.
 Nắm vững các kiến thức về chẩn đoán và sửa chữa đối với hệ thống khởi động.
Nội dung bài giảng
2.1 . CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG.
2.1.1 Công dụng
Một động cơ đốt trong phải đảm bảo đạt được những tiêu chí sau để khởi động và
tiếp tục chu trình hoạt động là:
- Chất lượng hỗn hợp hoà khí.
- Áp suất nén.
- Chất lượng tia lửa điện.
- Tốc độ tối thiểu của động cơ (động cơ xăng ≥ 50 v/p, động cơ diesel ≥75
v/p).
Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu hệ thống giúp đảm bảo yêu tố cuối cùng
(tốc độ tối thiểu của động cơ) đó là hệ thống khởi động.
Do động cơ đốt trong không thể tự khởi động được, khi đã tắt máy muốn động cơ
hoạt động lại cần phải có một mô-ment xoắn phát động đặt vào bánh đà của động cơ từ
đó truyền đến trục khuỷu của động cơ làm trục khuỷu quay, piston chuyển động tịnh tiến
trong xi lanh lúc khởi động từ đó kích hoạt những hệ thống khác hoạt động theo để duy
trì trạng thái hoạt động của động cơ mà không bị tắt máy như: hệ thống nhiên liệu, hệ
thống đánh lửa, hệ thống bôi trơn….vv.Lúc này động cơ đã đạt đươc tốc độ quay tối
thiểu. Hệ thống tạo moment phát động đó người ta gọi là hệ thống khởi động.
2.1.2 Phân loại
Trong hệ thống khởi động thành phần quan trọng nhất chính là mô tơ khởi động
để phân loại hệ thống khởi động ta dựa vào hai yếu tố của máy khởi động đó là phương
pháp đấu dây của các cuộn dây và phương pháp truyền động của trục rô-to máy khởi
động đến bánh đà động cơ.
2.1.2.1 Phân loại theo phương pháp đấu dây

Dựa vào phương pháp đấu dây của các cuộn dây trong mô tơ điện thì ta chia hệ thống
khởi động thành 3 loại là: phương pháp đấu nối tiếp, phương pháp đấu song song,
phương pháp đấu hỗn hợp.


Hình 2.1: Máy khởi động đấu nối tiếp

Hình 2.2: Máy khởi động đấu song song

Hình 2.3: Máy khởi động đấu hỗn hợp
2.1.2.2 Phân loại theo phương pháp truyền động
Theo phương pháp truyền động thì ta chia hệ thống khởi động thành 3 loại là:
- Truyền động trực tiếp tới bánh đà không qua hộp giảm tốc.


-

Hình 2.4: Máy khởi động loại dẫn động trực tiếp.
Truyền động giảm tốc nhờ bánh răng trung gian.

Hình 2.5: Máy khởi động loại giảm tốc bằng bánh răng trung gian.
-

Truyền động giảm tốc nhờ cụm bánh răng hành tinh.


Hình 2.6: Máy khởi động loại giảm tốc bằng cụm bánh răng hành
tinh.
2.1.3


-

u cầu
u cầu đối với hệ thống khởi động là:
Khi hoạt động phải dẫn động động cơ quay vượt qua được tốc độ tối thiểu.
Tạo ra moment đủ lớn để khởi động động cơ.
Chiều dài dây dẫn từ bình ắc quy đến máy khởi động phải ngắn (˂1m)
Kết cấu phải nhỏ gọn, dễ tháo lắp bảo dưỡng và sửa chữa.
Nhiệt độ khi hoạt động phải trong giá trị cho phép.
Đảm bảo khởi động lại được nhiều lần.

ST1
Công tắc
an toàn
(gắn trên hộp số hoặc bàn đạp ly hợp)

Công tắc máy

Cầu
chì CẤU
tổng TẠO HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG
2.2.

2.2.1 Sơ đồ cấu tạo của hệ thống khởi động
30

50
Máy
khởi
động

Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo hệ thống khởi động cơ bản
Một hệ thống khởi động cơ bản thông thường bao gồm: ăc quy khởi động, công tắc máy,
các rơ le khởi động,cầu chì, dây dẫn, máy khởi động (công tắc từ, mô tơ điện, cơ cấu cài
khớp). Ngoài ra trên các dòng xe hiện nay còn có thêm các mạch bảo vệ khởi động, đối
với động cơ diesel có thêm hệ thống xông máy để hổ trợ cho quá trình khởi động.
2.2.2 Cấu tạo ắc quy khởi động
Ắc quy axit bao gồm vỏ bình, có các ngăn riêng thường là ba ngăn hoặc 6 ngăn
tuỳ theo loại ắc quy 6V hay 12V

Hình 2.8: Cấu tạo ắc quy khởi động
Trong mỗi ngăn đặt khối bản cực có hai loại bản cực: bản cực dương và bản cực
âm. Các tấm bản cực được ghép song song và xen kẽ nhau, ngăn cách với nhau bằng các
tấm ngăn. Mỗi ngăn như vậy được coi là ắc quy đơn. Các ắc quy đơn nối với nhau bằng
các cầu nối và tạo thành một bình ắc quy. Ngăn đầu và ngăn cuối có hai đầu tự do gọi là
các đầu cực của ắc quy. Dung dịch điện phân trong ắc quy là dung dịch axit sunfuric,


được chứa trong từng ngăn theo mức qui định thường không ngập các bản cực quá 1015mm.
Vỏ ắc quy dược ché tạo bằng các loại nhựa ebônit hoặc cao su cứng, có độ bền và
khả năng chịu ducowdj axit cao. Bên trong vỏ được ngăn trhanhf các khoang riêng biệt, ở
đáy có sống đỡ khối bản cực tạo thành khoản trống (giữa đáy bình và khối bản cực) nhằm
chống việc chập mạch do chất tác dụng rơi xuống đáy trong quá trình sử dụng.
Khung của các tấm bản cực được chế tạo bằng hợp kim chì-stibi (Sb) với thành
phần 87-95% Pb + 5-13%Sb. Các lưới của bản cực dương được chế tạo từ hợp kim PbSb có pha thêm 1,3%Sb + 0.2%Kali và được phủ bởi lớp bột dioxit chì PbO2 ở dạng xốp
tạo thành bản cực dương. Các lưới của bản cực âm có pha 0.2%Ca + 0.1%Cu và được
phủ bởi bột chì. Tấm ngăn giữa hai bản cực làm bằng nhựa PVC và sợi thuỷ tinh có tác
dụng chống chập mạch giữa các bản cực dương và âm, nhưng cho axit đi qua được.

Hình 2.9: Cấu tạo khối bản cực
Dung dịch điện phân là dung dịch axit sunfuric H 2SO4 có nồng độ 1.22-1.27g/cm3,
hoặc 1.29-1.33 g/cm3 nếu ở vùng khí hậu lạnh. Nồng độ dung dịch quá cao sẽ làm các
tấm ngăn nhanh hỏng, rụng các bản cực, các bản cực dễ bị sunfat hoá, khiến tuổi thọ của
ắc quy giảm. Nồng độ quá thấp sẽ làm cho điện thế ắc quy giảm.
2.2.3 Cấu tạo máy khởi động


Hình 2.10: Mô hình tháo rời máy khởi động
1. Dây dẫn
11. Nắp chụp giữa
2. Công tắc từ và vòng đệm
12. Bánh răng trung gian
3. Bulong cố định giá đỡ chổi than
13. Bi thép
4. Bulong suốt
14. Lò xo hồi vị
5. Nắp chụp sau
15. Công tắc từ
6. Chổi than
7. Giá dỡ chổi than và lò xo
8. Cuộn day stato
9. Roto
10. Nắp chụp sau
Máy khởi động bao gồm 3 bộ phận chính là: công tắc từ, mô tơ điện, cơ cấu khớp truyền
động.


Hình 2.11: Cấu tạo máy khởi động

Hình 2.12: Sơ đồ cấu tạo máy khởi động
a. Công tắc từ (Relay gài khớp)
Công tắc từ trong máy khởi động có nhiệm vụ đóng ngắt dòng điện của mô tơ khởi động
điều khiển bánh răng dẫn động khởi động bằng cách đẩy nó vào ăn khớp với bánh đà
động cơ khi bắt đàu khởi động và kéo nó ra khi kết thúc khởi động. Trên công tắc từ sẽ có
2 cuộn dây là cuộn hút và cuộn giữ. Cuộn hút có tiết diện dây lớn hơn cuộn giữ nên lực
từ do nó tạo ra lớn hơn cuộn giữ. Ngoài ra còn có các tiếp điểm để đóng ngắt dòng cho
mô tơ điện.


Hình 2.13: Cấu tạo công tắc từ
b. Motor khởi động
Là bộ phận biến điện năng thành cơ năng nhờ tác dụng của lực từ trường. Khi cấp
điện cho cuộn dây stato lực từ sẽ xuất hiện tác dụng lên khung day (trục rô to)
làm cho trục rô to quay. Trong mô tơ khởi động bao gồm: stator gồm vỏ, các má
cực và các cuộn dây kích thích; rotor gồm trục, khối thép từ, cuộn dây phần ứng
và cổ góp điện, các nắp với các giá đỡ chổi than và chổi than, các ổ trượt …
 Phần ứng (Rô to)
Phần ứng tạo ra lực làm quay motor và ổ bi cầu đỡ cho lõi (phần ứng) quay ở tốc
độ cao.

Hình 2.14: Cấu tạo phần ứng trong mô tơ khởi động.

Cuộn dây kích từ (Stato)
Vỏ máy khởi động này tạo ra từ trường cần thiết để cho motor hoạt động. Nó cũng
có chức năng như một vỏ bảo vệ các cuộn cảm, lõi cực và khép kín các đường sức
từ. Cuộn cảm được mắc nối tiếp với phần ứng.


Hình 2.15: Cấu tạo phần vỏ chứa các cuộn dây kích từ trong mô tơ khởi

động.

Chổi than và giá đỡ chổi than
Chổi than được tì vào cổ góp của phần ứng bởi các lò xo để cho dòng điện đi từ
cuộn dây tới phần ứng theo một chiều nhất định. Chổi than được làm từ hỗn hợp
đồng-cácbon nên nó có tính dẫn điện tốt và khả năng chịu mài mòn lớn. Các lò xo
chổi than nén vào cổ góp phần ứng và làm cho phần ứng dừng lại ngay sau khi
máy khởi động bị ngắt.
Nếu các lò xo chổi than bị yếu đi hoặc các chổi than bị mòn có thể làm cho
tiếp điểm điện giữa chổi than và cổ góp không đủ để dẫn điện. Điều này làm cho
điện trở ở chỗ tiếp xúc tăng lên làm giảm dòng điện cung cấp cho motor và dẫn
đến giảm moment.

Hình 2.16: Cấu tạo chổi than và giá đỡ chổi than
c. Cơ cấu khớp truyền động


Là cơ cấu truyền moment từ phần động cơ điện đến bánh đà, đồng thời bảo vệ
cho động cơ điện qua ly hợp một chiều.

Hình 2 .17: Cấu tạo khớp truyền động
2.2.4 Các hệ thống phụ hỗ trợ khởi động khác
2.2.4.1 Relay bảo vệ khởi động.
a. Công dụng
Relay bảo vệ khởi động là thiết dùng để bảo vệ máy khởi động trong những trường
hợp sau:
- Khi tài xế không thể nghe được tiếng động cơ nổ.
- Khởi động bằng điều khiển từ xa.
- Khởi động lại nhiều lần.
Thiết bị dùng bảo vệ khởi động còn gọi là relay khóa khởi động. Relay khóa khởi

động hoạt động tùy thuộc vào tốc độ quay của động cơ. Ta có thể lấy tín hiệu này từ
máy phát (dây L của đèn báo sạc và diode phụ).
Khi khởi động, điện thế ở đầu L của máy phát tăng. Khi động cơ đạt tốc độ đủ lớn
(động cơ đã nổ), relay khóa khởi động sẽ ngắt dòng điện đưa đến relay của máy
khởi động, cho dù tài xế vẫn còn bật công tắc khởi động. Ngoài ra, relay khóa khởi
động không cho phép khởi động khi động cơ đang hoạt động.
Cấu tạo nguyên lý làm việc của relay khóa khởi động
Relay khóa khởi động dùng tiếp điểm cơ khí.
K

ST(IG/SW)

L(ALT) BAT

STARTING
RELAY
Hình 2.18: Relay bảo vệ khởi động


Khi bật công tắc khởi động, dòng điện qua Wbv qua cuộn kích máy phát về mass làm
đóng tiếp điểm K, dòng điện đến relay khởi động. Khi động cơ hoạt động, máy phát
điện bắt đầu làm việc (đầu L có điện áp bằng điện áp accu nhưng máy chưa tắt công
tắc khởi động), dòng điện qua Wbv mất khiến khóa K mở, ngắt dòng đến relay khởi
động làm cho máy khởi động không hoạt động nữa.

1

Hình 2.19: Sơ đồ thực tế mạch bảo vệ khởi động
1. Accu; 2. Công tắc nguồn; 3. Công tắc máy; 4. Công tắc khởi động; 5. Đèn báo
nạp,

6. Máy phát; 7. Relay bảo vệ khởi động; 8. Máy khởi động
2.2.4.2 Mạch bảo vệ khởi động điều khiển bằng điện tử
Trong loại này, người ta sử dụng mạch biến đổi tần số sang điện thế bằng cách
lấy tín hiệu tần số từ dây trung hoà (N) của máy phát hoặc đầu âm bobine. Tín
hiệu tốc độ động cơ thể hiện qua tần số đánh lửa được đưa đến ngõ vào của mạch
bảo vệ, làm thay đổi tần số đóng mở của T 1. Hiệu điện thế trung bình trên tụ C 2


phụ thuộc vào tần số này. Vì vậy, khi động cơ hoạt động, transitor T 3 sẽ ở trạng
thái đóng và mạch khởi động sẽ không hoạt động.
Âm
bobine

ST
(relay đề)

IG

D2

R1
D1

C1

R5

R6
R10

R4
T1

C2
R2

R3

Mass

+

R7

T2 R8 T3

-

D3
R9

Hình 2.20: Mạch bảo vệ khởi động dùng OP-AMP
2.2.4.3 Relay đổi đấu điện áp
Trên một số xe có công suất lớn thường sử dụng hệ thống điện 12/24V. Hệ thống
điện 12V dùng cung cấp cho các phụ tải còn hệ thống điện 24V dùng để khởi động.
Hình 3.14 trình bày sơ đồ đấu dây của mạch đổi điện áp trên xe IFA. Trên sơ đồ này,
máy khởi động có hiệu điện thế làm việc là 24 V trong khi các phụ tải điện khác và
máy phát có điện áp định mức là 12V. Để chuyển đổi điện áp trong lúc khởi động,
thường bố trí relay đổi điện áp, relay này có nhiệm vụ đấu nối tiếp 2 bình accu 12V
để có 24V khi khởi động. Khi kết thúc khởi động hai bình accu sẽ được mắc song

song để máy phát nạp điện cho chúng.


Hình 2.21: Mạch khởi động với relay đổi điện 12V-24V.
2.2.4.4 Hệ thống xông máy hỗ trợ khởi động cho động cơ diesel.
Ở Việt Nam hệ thống xông máy cho động cơ diesel khi khởi động thường ít
quan trọng chỉ có tác dụng khi mùa đông trên vùng cao như SaPa, Lai Châu, Cao
Bằng… khi nhiệt độ xuống dưới 10oC. Ở các nước châu Âu, Nhật Bản, Mỹ… vào
mùa đông nhiệt độ thường xuống rất thấp dẫn đến hiện tượng khó khởi động. Khi
khởi động mặc dù động cơ quay với tốc độ lớn hơn tốc độ tối thiểu, áp suất cũng
đạt giá trị áp suất cháy nhưng nhiệt độ động cơ còn thấp ảnh hưởng đến quá trình
tự bốc cháy của nhiên liệu làm cho động cơ khó nổ. Chính vì vậy càn phải có hệ
thống xông nóng động cơ giúp cải thienj khả năng tự bốc cháy của dầu diesel.
Có 2 phương pháp xông đó là xông nóng buồng đốt và xông nóng khí nạp.
a. Xông nóng buồng đốt
Các bougie xông được đặt trong buồng đốt phụ của động cơ. Nhờ năng lượng
điện của accu các dây điện trở của bougie được nung nóng đến nhiệt độ
khoảng 800÷1000oC.
Hệ thống này có hai loại bougie: loại một điện cực và loại hai điện cực.
Loại một điện cực: Dùng điện đưa trực tiếp đến đầu cục bougie xông qua điện
trở rồi về mass. Loại này thường có điện trở lớn. Các bougie được mắc song
song trong mạch nên nếu một bougie bị đứt thì các bougie khác vẫn làm việc
bình thường.
Loại hai điện cực: Điện trở bougie được nối trực tiếp với điện cực ngoài. Các
điện trở bougie đều được cách điện và mắc nối tiếp trong mạch. Loại này có
điện trở nhỏ.


ON
ST

_

+

IG SW

Accu

3

Relay xông
Công tắc nhiệt

7

4

Động cơ

1
Hộp
điều
khiển

2
5

Bougie
xông

Hình 2.22: Hệ thống xông nóng buồng đốt.
b. Xông nóng không khí nạp
Dùng điện trở đặt tại ống góp hút sau lọc gió, sử dụng nguồn điện ắc quy để đốt
nóng điện trở từ đó xông nóng khí nạp vào động cơ. Loại này ít phổ biến.
2.3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG.
2.3.1. Nguyên lý tạo lực từ của motor khởi động
Do mô tơ khởi động ngày nay thường dùng là mo tơ điện kích từ bằng nam châm
điện nên chương này chúng ta sẽ tìm hiểu các quy tắc liên quan đến lực từ do
dòng điện sinh ra vả ứng dụng của nó trong mô tơ khởi động
a. Chiều của các đường sức từ.
Nam châm là những vật có từ tính tức là xuất hiện các đường sức từ xung qanh nó.
Ta thường phân ra làm 2 loại anm châm đó là nam châm vĩnh cửu và nam châm
điện. Một nam châm sẽ phân ra 2 cực rõ ràng là cực bắc ký hiệu là (N) và cực nam
ký hiệu là (S). Chiều của các đường sức là chiều đi ra từ cực bắc (N) và vào cực
nam (S) xem hình 2.23. Khi đặt 2 nam châm gần nhau nếu 2 nam châm cùng cực
sẽ đẩy nhau và khác cực sẽ hút nhau xem hình 2.24.
Lực từ phụ thuộc vào số lượng đường sức do nam châm phát ra.


Hình 2.23 Chiều đường sức từ
Hình 2.24 Tác dụng của 2 nam châm
b. Quy tắc vặn nút chai (quy tắc đinh ốc).
Nếu vặn chiều tiến nút chai theo chiều dòng điện lúc này chiều quay của nút chai
sẽ là chiều của các dường cảm ứng từ. Quy tắc này ứng dụng trong việc xác định
chiều của các đường cảm ứng từ sinh ra trong dây dẫn thẳng hoặc trong một khung
dây có dòng điện chạy qua.

Hình 2.25: Quy tắc vặn nút chai và ứng dụng trong mô tơ khởi động.
c. Quy tắc bàn tay trái Fleming.

Được phát biểu như sau: một khung dây có dòng điện chạy qua đặt trong từ
trường sẽ có một lực từ tác dụng lên khung dây đó. Chiều của lực này được xác
định bằng cách đặt lòng bàn tay trái hứng lấy các đường cảm ứng từ (các đường
sức từ xuyên qua lòng bàn tay trái), chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều dòng
điện khi đó ngón tay cái hướng ra 90ochính là chiều của lực từ. Quy tắc này ứng
dụng trong việc xác định chiều của lực từ tác dụng lên rô to của mô tơ khởi động.
Nhờ có lực từ tác dụng lên khung dây này sẽ xuất hiện một moment làm xoay


khung dây (rô to của mô tơ khởi động) từ đó giúp mô tơ khởi động có thể quay
được.

Chiều dòng điện

Hình 2.26: Quy tắc bàn tay trái và ứng dụng trong mô tỏ khởi động.
d. Quy tắc bàn tay phải.
Quy tắc này dùng để xác định chiều các đường sức từ được tạo ra bởi các vòng
dây khi có dòng điện chạy qua.
Quy tắc được phát biểu như sau: Khi ta hướng 4 ngón tay cưa bàn tay phải theo
chiều dòng điện chạy trong cuộn dây, khi đó ngón tay cái hướng ra 90 o chính là
chiều của các đường sức từ xuyên qua cuộn dây.
Chiều dòng
điện

Hình 2.27: Quy tắc bàn tay phải và ứng dụng trong mô tơ khởi động.
e. Ứng dụng các quy tắc trong việc thiết kế mô tơ khởi động.
Khi thiết mô tơ khởi động người ta quấn các cuộn dây kích từ sao cho từ trường
mà nó sinh ra được phân thành 2 cực Bắc, Nam nằm đối xứng nhau phân biệt. Rô
to dược quấn sao cho khi dòng điện qua chổi than tới cổ góp tới các khung dây của

rô to thì lực từ tác dụng lên chúng tuân theo quy tắc bàn tay trái tạo ra được
moment xoay rô to từ đó dẫn động được bánh đà quay trong quá trình khởi động.

Hình 2.28: Mô hình thực tế mô tơ khởi động.
2.3.2. Nguyên lý hoạt động hệ thống khởi động
a. Quá trình ăn khớp máy khởi động với bánh đà.
Khi bật khoá điện lên vị trí START, dòng điện của ắc quy đi vào cuộn giữ và cuộn
hút. Sau đó dòng điện đi từ cuộn hút tới phần ứng qua cuộn cảm xuống mát. Việc
tạo ra lực điện từ trong các cuộn giữ và cuộn hút sẽ làm từ hoá các lõi cực và do
vậy piston của công tắc từ bị hút vào lõi cực của nam châm điện. Nhờ sự hút này
thông qua cần đẩy mà bánh răng bendix bị đẩy ra và ăn khớp với vành răng bánh
đà đồng thời đĩa tiếp xúc sẽ bật công tắc chính lên.
Để duy trì điện áp kích hoạt công tắc từ, một số xe có relay khởi động đặt giữa
khoá điện và công tắc từ.

Hình 2.29: Quá trình ăn khớp bánh răng bendix với bánh đà.
b. Quá trình giữ


Khi công tắc chính trong công tắc từ được bật lên, thì không có dòng điện chạy
qua cuộn hút vì hai đầu cuộn hút bị đẳng áp, cuộn cảm và cuộn ứng nhận trực tiếp
dòng điện từ ắc quy. Cuộn dây phần ứng sau đó bắt đầu quay với vận tốc cao và
động cơ được khởi động. Ở thời điểm này piston được giữ nguyên tại vị trí chỉ nhờ
lực điện từ của cuộn giữ vì không có dòng điện chạy qua cuộn hút..

Hình 2.30: Quá trình giữ bánh răng bendix với bánh đà.
c. Quá trình nhả khớp.
Khi khoá điện được xoay từ vị trí START sang vị trí ON, tại thời điểm này, tiếp
điểm chính vẫn còn đóng, dòng điện đi từ phía công tắc chính tới cuộn hút rồi qua

cuộn giữ. Đặc điểm cấu tạo của cuộn hút và cuộn giữ là có cùng số vòng dây quấn
và quấn cùng chiều. Ở thời điểm này, dòng điện qua cuộn hút bị đảo chiều, lực
điện từ được tạo ra bởi cuộn hút và cuộn giữ triệt tiêu lẫn nhau nên không giữ
được piston. Do đó piston bị đẩy trở lại nhờ lò xo hồi về và công tắc chính bị ngắt
làm cho máy khởi động dừng lại.

Hình 2.31: Quá trình nhả khớp giữa bánh răng bendix với bánh đà.

2.3.3. Sơ đồ tính toán và đặc tuyến máy khởi động


a. Sơ đồ tính toán
Để xác định các đặc tuyến cơ bản của máy khởi động (chủ yếu là phần
động cơ điện), ta khảo sát mạch điện của một máy khởi động loại mắc nối
tiếp. Sơ đồ tính toán được trình bày trên hình 3.8.

Rd
Rst
Ua
Ra

Ikđ
Ukđ

Eo
En
g
Rr

Hình 2.32: Sơ đồ tính toán máy khởi động

b. Đặc tuyến và đánh giá hư hỏng thông qua các đặc tuyến
 Đặc tuyến tốc độ máy khởi động n = f (I)
Sức điện động ngược Eng sinh ra trong cuộn dây phần ứng khi máy khởi
động quay:
Trong đó:
B:
l :
v :
P:
:

cường độ từ trường của nam châm
chiều dài khung dây
vận tốc dài khung dây
số cặp cực
từ thông qua khung dây
và

a: số đôi mạch mắc song song trong rotor
Ce: hằng số
Ce= pn/a.60
N: số dây dẫn trong rotor


Từ sơ đồ trên hình 3.8 ta có:
Ua = Eo – IRa
Ukd = Ua – IRkd
Đối với sơ đồ trên, theo định luật Kirchhoff, ta có thể viết:
Trong đó:
Rd: điện trở dây cáp accu

Rkđ: điện trở các cuộn dây rotor và stator
Uch: độ sụt áp trên chổi than
Uch = 1,3V đối với máy khởi động 12V
Uch = 2,5V đối với máy khởi động 24V
Eng được xác định:

P, n, M, U
no

Pck+Pt
M2max

Eo
I.Rd

I.Ra

Uch
I.Rkđ

n
M
Io

M2
Inm/2

Eng

I, A

Inm

Hình 2.33: Đặc tuyến máy khởi động
Ở chế độ tải nhỏ, dòng điện qua máy khởi động nhỏ và từ thông của
cuộn kích phụ thuộc tuyến tính vào cường độ dòng điện  KI


Vì vậy lúc này tốc độ phụ thuộc vào cường độ dòng điện theo quy luật
hyperbol:
Với:
Ở chế độ tải lớn, dòng qua máy khởi động lớn và mạch từ bị bão hòa.
Lúc này đặc tuyến n = f(I) trở nên tuyến tính:
 = const
n = b1 –b2.I
Dòng điện trong máy khởi động lớn nhất khi bánh răng máy khởi động
ăn khớp với bánh đà. Lúc đó Eng = 0 và I = Inm.

 Đặc tuyến moment kéo M = f (I)
Moment kéo được tạo nên do lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường của
các cuộn kích và dòng điện trong các dây dẫn phần ứng (rotor).
M = FD/2
Trong đó:
F: tổng lực tác dụng lên các khung dây
D: đường kính của rotor
F = N.f
với f : lực tác dụng lên một khung
N: số khung có trong rotor
: dòng điện chạy trong một khung

Khi tải nhỏ:

 = K.I

Khi tải lớn :

M = CM.K.I2
 = const
M  KM.

Moment đạt cực đại khi n = 0. Như vậy, lúc tải nhỏ đặc tuyến phụ thuộc
vào cường độ dòng theo quy luật parabol và khi tải lớn đặc tuyến
chuyển sang dạng tuyến tính.

 Đặc tuyến công suất P = (I)
Tích số moment kéo và vận tốc góc của rotor sẽ là công suất điện từ P,
tức là công suất do các lực điện từ làm quay rotor tạo nên.
với:


Lấy đạo hàm phương trình P để tìm giá trị cực đại:
Khi n = 0 thì Eng = 0
Inm là dòng điện cực đại mà máy khởi động tiêu thụ khi nó bị hãm chặt.
Thay giá trị Ipmax vào phương trình P, ta được công suất điện từ cực đại.
Trong đó:
P1
Pđ
P2
Pck
Pt

: công suất accu đưa đến máy khởi động.
: mất mát công suất về điện do nhiệt sinh ra trên dây.
: công suất hữu ích.
: công suất mất mát do cơ khí (ổ bi, chổi than).
: công suất mất mát về từ, chủ yếu là dòng Fucô.
P1 = P2 + Pđ + Pck + Pt
P1 = P2 + P
Hiệu suất của máy khởi động
Đánh giá hư hỏng qua các đặc tính
Căn cứ vào các đặc tuyến, ta chia hoạt động của máy khởi động ra làm
3 chế độ:
 Chế độ không tải ứng với máy khởi động quay ở tốc độ không tải n0,
lúc đó công sinh ra đủ thắng Pđ , Pck , Pt.
 Chế độ công suất cực đại ứng với cường độ dòng điện gần bằng
Inm/2.
 Chế độ hãm chặt ứng với I = Inm, khi n = 0 và M= Mmax
Trên thực tế, ta có thể ứng dụng các chế độ làm việc thứ nhất và thứ ba
để chẩn đoán hư hỏng của máy khởi động.
Ở chế độ thứ nhất, nếu tốc độ không tải đo được của máy khởi động
nhỏ hơn giá trị cho phép của nhà chế tạo n0 và cường độ dòng điện
không tải lớn hơn bình thường thì hư hỏng xảy ra chủ yếu ở phần cơ:
xem xét các ổ đỡ và chổi than.
Ở chế độ thứ ba, nếu dòng ngắn mạch lớn hơn giá trị cho phép trong khi
moment kéo nhỏ hơn thì hư hỏng chủ yếu xảy ra ở phần điện: chập
mạch các vòng dây hoặc chạm mass.