"Мягкий пуск" стартерного электродвигателя

В.КОНОВАЛОВ,

г.Иркутск.

Стартерные электродвигатели ис­пользуются для запуска бензиновых двигателей автомобилей и мотоцик­лов. В настоящее время, с установ­кой карбюраторных двигателей на парапланы, стали применяться ма­логабаритные стартеры европейско­го производства, оснащенные толь­ко втягивающим устройством для сцепления с двигателем, без мощ­ной контактной группы для подачи тока на стартер.

Пуск стартера можно выпол­нить, используя промежуточное мощное реле постоянного тока от автомобилей. Доработка та­кого реле состоит в устранении с помощью электронной схемы случайного залипания силовых контактов, поскольку при пре­кращении тока через катушку реле возникает импульс ЭДС са­моиндукции (до 3000 В), кото­рый способен прожечь обмотку и вызвать межвитковое корот­кое замыкание или обрыв.

В обмотке стартера, как и в обмотке реле, при отключении от источника питания обратное напряжение самоиндукции со­здает на коллекторе усиленное искрение, что приводит к обгоранию графитовых подвижных контактов (щеток) и преждевременному изно­су коллектора.

Попытка простой замены пусково­го реле на электронную схему с мощными полевыми транзисторами не дала положительных результа­тов. Кратковременные пусковые токи "выбивали" транзисторы, рас­считанные на ток 720 А, хотя пуско­вой ток не превышал 100 А.

Выход оказался достаточно про­стым— снизить пусковой ток до при­емлемой величины, т.е. создать ус­ловия "мягкого пуска".

По имеющимся данным, пусковое реле замыкает силовые контакты через 10...60 мс (в зависимости от состояния механической части), время включения полевого транзи­стора лежит в пределах 0,02 мс, вык­лючения— 0,8 мс Если совместить механическое замыкание пусковых контактов реле с электронным за­мыканием цепи запуска и растянуть по времени рост тока в обмотке стартера, получится "мягкий пуск" стартера, что продлит срок его экс­плуатации и снимет аварийный ре­жим перегрузки пусковыми токами.

Схема на рис.1 представляет собой гибрид из мощного силового тран­зистора VT1 и пускового реле К1.

Полевой транзистор после вклю­чения в течение 10...60 мс (зависит от номиналов цепочки R1-R2-C1) подает постепенно нарастающее напряжение питания на пусковой электродвигатель М1, и он разгоня­ется до номинальных оборотов. В конце этого процесса замыкаются мощные контакты реле К1 (К1.1), ток через VT1 прекращается, а рабочий ток электродвигателя не создает ис­крения контактов реле.

В цепь затвора VT1 включен ста­билитрон VD1 для защиты от превы­шения порогового напряжения, а в цепь истока VT1 (параллельно электродвигателю) — цепочка C2-VD2 для гашения импульсного напря­жения обратной полярности. Об­мотка реле К1 защищена от им­пульсов обратной полярности двухцветным светодиодом HL1 с токоограничительным резистором R4. Резистор R3 ограничивает ток обмотки и снижает ее нагрев при длительном включении. Диод VD3 устраняет проникновение импуль­сных помех в цепи питания. Указанного на схеме Ni-Cd аккумуля­тора GB1 (цепи его буферной под­зарядки от магнето не показаны) достаточно для шести запусков карбюраторного двигателя.

Детали. Полевой транзистор (па­раллельно включенная группа)рас­считан на рабочий ток 212 А. Резис­торы, кроме R3, — типа МЛТ-0,25; R3 должен иметь мощность рассеивания 5 ВТ. Диоды – импульсные КД213А. Реле — от автомобиля "ВАЗ" (номинальный ток контактов — 70 А, напряжение —12В) Напря­жение включения такого реле—око­ло 7 В, отпускания — 3,5 В. Светодиод HL1 заменим на КИПД45Б-2 или КИПД23А1-К. кнопка пуска — КМ1-1. Схема размещена на печатной плате размерами 102x40 мм. Чертеж платы приведен на рис.2, а расположение элементов на рис.3.

В устройстве используется стартерный электродвигатель итальян­ского производства, но испытания проводились и с другими типами электродвигателей.

Конструкция собрана в корпусе размерами 110x35x55 мм и закреп­лена рядом со стартером, кнопка пуска установлена в удобном для включения месте и соединена многожильным изолированным прово­дом сечением 0.5 мм². Полевые транзисторы (без радиатора) при­креплены общим винтом к плате. Светодиод может служить индикатором пуска. В этом случае он выносится с платы. Силовые цепи пи­тания электродвигателя необходи­мо выполнить многожильным про­водом сечением не менее 16 мм² и сделать их как можно короче для снижения потерь мощности.