Электромагнитный расчет стартера

Машиностроение — отрасль тяжелой промышленности, занимающаяся производством всевозможных машин, приборов, предметов потребления пользующихся большим спросом, а также технику оборонного назначения.

Автомобилестроение — отрасль промышленности, осуществляющая производство транспортных средств, преимущественно с двигателями внутреннего сгорания.

Автомобилестроение зародилось в 80 — 90х годах девятнадцатого века во Франции и Германии. Оно получило своё развитие благодаря потребности людей перевозить грузы и пассажиров транспортным средством безрельсового типа, вытесняя из данной области использование привычной для того времени животной силы.

Применение на автомобиле электроники началось в 1930;х годах с ламповых автомобильных радиоприёмников. Однако электронные лампы плохо переносили нагрузку, возникающие на автомобиле в весьма неблагоприятных условиях их работы: изменение температуры в широких пределах, значительные вибрации, изменение напряжения питания. Поэтому лампы не нашли широкого применения.

Изобретенный в 1948 году транзистор нашёл самое широкое распространение сначала в транзисторных ключах (регуляторах напряжения, коммутаторах систем зажигания), а затем и в других электронных устройствах.

Интегральные микросхемы на полупроводниковых элементах совершили революцию в автомобилестроении, особенно в управлении автомобильными агрегатами и автомобилем в целом. Сейчас нигде в мире не выпускается ни одного автомобиля без электронных приборов. Основные из них — регуляторы напряжения, устройства управления трансмиссией, впрыском топлива, тормозной системой, рулевым управлением, подвеской.

На современных автомобилях электронные устройства управляют системой зажигания, впрыскиванием топлива, осуществляют контроль за работоспособностью всех узлов и агрегатов, предоставляя водителю информацию о состоянии транспортного средства. Значительно улучшилась информативность о работе и состоянии узлов и агрегатов автомобиля, чему способствовало появление бортовой системы контроля и системы встроенных датчиков.

Электрооборудование автомобилей постоянно и существенно изменяется. Усложнение электрооборудования автомобилей имеет и отрицательную сторону, связанную с увеличением числа отказов. В современном автомобиле уже более 30% отказов приходится на электрооборудование.

Увеличение энергопотребителей на автомобиле потребовало значительного увеличения мощности электрогенераторов без изменения их массы и размеров. Система электроснабжения предназначена для питания электрической энергией всех потребителей. Источниками электрической энергии на автомобиле являются генератор и аккумуляторная батарея, включенные параллельно.

При работающем двигателе генератор является основным источником электроэнергии и обеспечивает электроснабжение потребителей и аккумуляторной батареи. При не работающем двигателе функции источника электроэнергии переходит к аккумуляторной батарее, которая также должна обеспечивать надежный пуск двигателя.

Целями и задачами проектирования является закрепление, расширение и углубление теоретических знаний, укрепление практических навыков при выполнение самостоятельной работы, а также применять полученные знания при решении ответственных задач.

Расчет сопротивлений участков стартерной цепи

Определяем Мощность на валу якоря стартера:

Переводим мощность стартера из лошадиных сил в ваты:

Находим внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи:

Определяем общее сопротивление стартера:

Определяют сопротивление обмотки якоря:

Определяем сопротивление обмотки возбуждения:

Находим ток полного торможения (короткого замыкания):

Определяем ток при максимальной мощности:

Определение основных размеров электродвигателя стартера

По таблице № 1 определяем наружный диаметр корпуса:

Определяем диаметр якоря стартера:

Расчет обмотки якоря стартера

По таблице № 2 выбираем количество пазов:

Находим количество активных проводников:

Определяем линейную нагрузку якоря:

Находим длину якоря:

Определяем полюсное деление стартера:

Находим длину проводника:

Определяем сечение провода обмотки якоря:

По ГОСТу 434−78 подбираем провод.

Находим размер паза якоря:

a=1,2 (мм), b=2 (мм)

Расчет магнитной цепи

Находим частоту вращения якоря:

i= 10−20

nпуcк= 50−70 мин-1 — для карбюраторных двигателей,

nпуcк= 120−150 мин-1 — для дизельных двигателей, Находим длину полюсной дуги:

Определяем длину воздушного зазора:

Определяем площадь воздушного зазора:

Магнитный поток стартера определяется из следующего выражения:

Магнитная индукция в воздушном зазоре определяется:

Определяем минимальную ширину зубца якоря:

Находим зубцовое деление якоря:

Определяем максимальную индукцию в воздушном зазоре:

Определяем диаметр вала:

Находим высоту тела якоря:

Магнитная индукция в теле якоря определяется:

Находим ширину полюса:

Находим высоту полюса:

Находим длину корпуса стартера:

Определяем магнитную индукцию в корпусе:

Расчет намагничивающей силы

Определяем намагничивающую силу воздушного зазора:

Определяем намагничивающую силу зубцового слоя:

Находим длину средней магнитной линии:

Определяем намагничивающую силу тела якоря:

Находим высоту полюса:

Определяем намагничивающую силу полюсов:

Определяем намагничивающую силу стыка:

Находим длину средней магнитной силовой линии корпуса:

Определяем намагничивающую силу корпуса

Расчеты обмотки возбуждения

Определяем суммарную намагничивающую силу стартера:

AW0=AWб+AWz+Awa+AWm+AWст+AWJ=1083 (А) Определяем намагничивающую силу с учетом реакции якоря:

Находим количество векторов обмотки возбуждения:

Определяем среднею длину витка обмотки возбуждения:

Определяем сечение провода обмотки возбуждения:

Определяем внутренний диаметр корпуса:

Находим диаметр под катушку обмотки возбуждения:

Находим высоту катушки обмотки возбуждения:

Находим высоту провода катушки:

Находим ширину провода катушки:

Находим толщину катушки обмотки возбуждения:

Находим ширину окна под катушку:

Расчет коллектора и щеток

стартер электродвигатель ход обмотка Находим диаметр коллектора:

Определяем шаг коллектора:

Находим ширину щетки:

Определяем площадь сечения щетки:

Находим длину щетки:

Находим длину коллектора:

Расчеты рабочих характеристик

Определяем рабочие токи:

Определяем противо-ЭДС обмотки якоря:

Находим мощность стартера:

Находим магнитный поток в воздушном зазоре:

Определяем частоту вращения вала якоря:

Определяем крутящий момент стартера:

Вывод

При проектировании стартера были произведены расчеты для получения основных габаритных размеров и некоторых деталей стартера. С помощью этих данных были получены следующие параметры: токи, мощность, крутящий момент, частота вращения вала якоря, магнитная цепь, намагничивающие силы. По этим данным был построен график рабочих характеристик и начерчен сборочный чертеж стартера в масштабе 1:1.

1. Электрооборудование автомобилей Ю. П. Чижков, С. В. Акимов — М., «За рулем», 2006.

2. Конспект лекций по дисциплине «Электроэнергетические системы транспортного электрооборудования».

3. А. Г. Морозов. Расчет электрических машин постоянного тока. «Высшая школа», М., 1988.

4. Теория, конструкция и расчет автотракторного электрооборудования. Под редакцией д.т.н., проф. М. Н. Фесенко. М.: «Машиностроение», 1993.