Стартер и генератор: ядро электрической системы транспортного средства
В электрических системах инженерных транспортных средств, таких как экскаваторы, вилочные погрузчики, грузовые автомобили и легковые автомобили, стартеры и генераторы являются двумя основными компонентами. Они похожи на « золотых партнеров», каждый из которых выполняет свои обязанности и работает вместе, чтобы совместно гарантировать полный процесс спроса на электроэнергию транспортных средств от запуска до эксплуатации. Первый является « пионером зажигания», который пробуждает двигатель, а второй является « энергетическим центром » непрерывного питания, оба из которых дополняют друг друга и незаменимы. Эта статья будет из структуры, принципа, применения, неисправности и других аспектов, с вашим всесторонним анализом этой пары электрических систем « основной двойной самц».
I. Стартер: "Стартовый ключ" двигателя
Стартовый двигатель является ключевым устройством для реализации двигателя от статического до рабочего, по сути, мощный двигатель с последовательным возбуждением постоянного тока, который управляет вращением коленчатого вала двигателя путем мгновенного высвобождения большого крутящего момента для завершения процесса запуска.
(i) Основной структурный состав
Конструкция стартера может показаться простой, но содержит несколько деталей с точным сочетанием, состоящих в основном из четырех модулей:
Мотор постоянного тока: основной источник энергии, состоящий из корпуса, магнитного полюса, якоря, коллектора и щетки. Магнитный полюс генерирует магнитное поле, якорь генерирует электромагнитный крутящий момент, разрезая магнитную индуктивную линию обмоткой, а коллектор обеспечивает непрерывное одностороннее вращение якоря, щетка тесно контактирует с коллектором через пружинное давление от 11,7 до 14,7n для достижения передачи тока.
.Электромагнитный переключатель: « центр управления» стартера, состоящий из фиксированного сердечника, подвижного сердечника, катушки притяжения, удерживающей катушки и пружины сброса. Его роль заключается в управлении выключением основной цепи, когда электричество включено, притягивающая катушка и поддерживающая катушка создают супермагнитную силу, толкая контактный диск к закрытию основной цепи; При отключении электричества магнитная компенсация, возвратная пружина приводит к сбросу части и отключению цепи.
Передаточный механизм: ключевые компоненты, соединяющие коленчатый вал двигателя с двигателем, ядром которого является одностороннее сцепление и приводная шестерня. При запуске приводная шестерня зацепляется с зубчатым кольцом маховика двигателя и передает момент вращения; После запуска двигателя одностороннее сцепление автоматически отключается, чтобы предотвратить повреждение стартера приводом высокоскоростного вращающегося маховика.
Устройство управления: включает в себя пусковое реле и цепь управления, состоящую из механизма электромагнита и контакта в сборе, который управляет выключением катушки через переключатель зажигания, тем самым обеспечивая косвенное управление электромагнитным переключателем, избегая переключателя зажигания, непосредственно подверженного большому току.
(2) Принцип работы и время работы
Работа стартера следует логике преобразования энергии « электрическая энергия → механическая энергия»: когда водитель подключает переключатель зажигания (или нажимает кнопку пуска), аккумулятор выводит большой ток (обычно сотни ампер), запускает электромагнитный переключатель через пусковое реле, притягивает катушку и удерживает катушку, чтобы магнитно толкать подвижный сердечник, так что приводная шестерня зацепляется с зубчатой катушкой маховика, одновременно включая основную цепь двигателя. Электрический двигатель под действием сильного тока создает огромный крутящий момент, через приводной механизм приводит к вращению коленчатого вала, так что двигатель завершает цикл всасывания, сжатия, работы и выхлопа, реализует запуск.
Сроки его работы имеют отличительные особенности: работа только в момент запуска двигателя, продолжительность чрезвычайно короткая (обычно не более 10 секунд, предел непрерывной работы 15 секунд), отключение и остановка работы двигателя сразу же после работы, чтобы избежать повреждения от перегрузки.
(3) Различия в требованиях к производительности различных моделей
Из - за различий в размерах моделей, объемах двигателя и сценариях использования параметры производительности стартера значительно различаются:
седан: производительность двигателя 1.0 - 3.0L, требования к крутящему моменту 10 - 30н.м, мощность 1 - 3кВт, подчеркивая небольшой размер и высокую надежность, среднее количество безотказных пусков должно достигать десятков тысяч и более.
SUV: мощность двигателя 1.5 - 5.0L, крутящий момент 30 - 80н.м, мощность 3 - 6кВт, необходимо адаптироваться к внедорожникам, дальним расстояниям и другим сложным сценам, с вибрационной стойкостью, высокой температурой и низкотемпературными характеристиками.
Коммерческие автомобили (грузовые автомобили, пассажирские автомобили): выпуск двигателя более 2,0л, тяжелый коммерческий автомобиль с крутящим моментом до 100н.м и выше, мощность 6 - 20кВт, уделяя особое внимание характеристикам охлаждения и долговечности для удовлетворения потребностей в высокоинтенсивной непрерывной работе.
• Новые энергетические автомобили: чистый электрический автомобильный стартер используется для запуска низковольтных электроприборов с крутящим моментом 5 - 15н.м, мощностью 0,5 - 2кВт; гибридный автомобиль должен учитывать запуск двигателя, параметры между чистым электричеством и традиционным топливным автомобилем.
(4) Общие неисправности и методы обнаружения
Отказ стартера непосредственно приводит к тому, что автомобиль не может быть запущен, общие проблемы и идеи расследования заключаются в следующем:
.Пусковый механизм не вращается: это может быть потеря питания аккумулятора, ослабление провода, абляция контакта электромагнитного переключателя или короткое замыкание обмотки. При обследовании сначала измерить напряжение аккумулятора, а затем коротко подключить провод к электромагнитному переключателю « аккумулятор» и « магнитной» соединительной колонне, если загрузчик работает, необходимо отремонтировать переключатель или реле.
.Неэффективность работы: в основном из - за низкого напряжения аккумулятора или серьезного износа щетки, измеряемого напряжением с помощью мультиметра, можно определить степень износа щетки.
...явление холостого хода: проявляется в вращении стартера, но двигатель не запускается из - за скольжения шестерни, повреждения зубчатого кольца маховика или отказа подшипника качения, что требует проверки зубчатой поверхности шестерни и состояния подшипника.
Непрерывное вращение после запуска: из - за короткого замыкания катушки электромагнитного переключателя или невозможности возврата пружины необходимо измерить сопротивление катушки и вручную проверить сброс пружины.
II. Генераторы: "Мобильные станции электропитания" для транспортных средств
Генератор является основным оборудованием питания во время работы транспортного средства, его основной функцией является преобразование механической энергии двигателя в электрическую энергию, как для питания всего автомобильного электрического оборудования, так и для пополнения аккумулятора, чтобы обеспечить непрерывную и стабильную работу электрической системы.
(i) Основной структурный состав
Генераторы в основном в форме генераторов переменного тока, структура относительно сложная, основные компоненты включают:
Статоры: фиксированные компоненты, генерирующие индукционную электродвижущую силу, состоящие из сердечника, сложенного из силиконовой стали, и трехфазной обмотки, встроенной в канавку, являются « основной позицией», создаваемой электрической энергией.
Ротор: элемент, создающий вращающееся магнитное поле, состоящий из сердечника ротора, обмотки возбуждения и скользящего кольца. После того, как обмотка возбуждения входит в постоянный ток, она создает магнитное поле, образуя вращающееся магнитное поле с вращением двигателя, а обмотка статора режется, чтобы генерировать электрическую энергию.
выпрямитель: ключевое устройство для преобразования переменного тока, генерируемого статором, в постоянный ток, состоящее из нескольких выпрямительных диодов, закрепленных на радиаторе для обеспечения охлаждения и обеспечения стабильного выхода оборудования для подачи постоянного тока.
Регулятор: основной компонент, регулирующий выходное напряжение, состоящий из электронных элементов и интегральных схем, стабилизирует выходное напряжение генератора в номинальном диапазоне путем регулирования размера тока возбуждения (обычно 13,5 - 14,5 В), избегая чрезмерного повреждения электроприбора или слишком низкого напряжения, приводящего к недостаточному питанию.
.Вспомогательные компоненты: Включая концевую крышку, подшипник, вентилятор и т. Д., концевая крышка фиксирует статор и ротор, подшипник уменьшает трение вращения, вентилятор обеспечивает эффект охлаждения.
(2) Принцип работы и время работы
Генератор следует логике преобразования энергии « механическая энергия → электрическая энергия», и его рабочий процесс можно разделить на три этапа:
Во время работы двигателя ротор генератора вращается через шкив;
обмотка возбуждения входит в постоянный ток для создания магнитного поля, вращающееся магнитное поле режет обмотку статора, в соответствии с принципом электромагнитной индукции в обмотке статора образуется трехфазный переменный ток;
Переменный ток преобразуется выпрямителем в постоянный ток, а затем стабилизирует напряжение через регулятор, снабжает свет, кондиционер, центральное управление и другое электрическое оборудование, а другой путь заряжает аккумулятор.
Время его работы противоположно стартеру: до тех пор, пока двигатель работает (скорость вращения достигает определенного значения, обычно 1000 р / мин выше), генератор продолжает работать до тех пор, пока двигатель не выключится.
(3) Основные параметры производительности и сценарии применения
Производительность генератора определяется номинальной мощностью, выходным напряжением, частотой и другими параметрами:
Номинальная мощность: легковые автомобили обычно 1 - 3 кВт, коммерческие автомобили до 5 кВт или более, должны соответствовать общей мощности оборудования для электропитания транспортных средств (например, кондиционер воздуха, звук, бортовые электроприборы и т. Д.);
Выходное напряжение: стабилизируется на уровне 13,5–14,5В, избегая перезарядки аккумулятора или низкого давления в электрооборудовании;
Частота: Связано со скоростью вращения двигателя, управляется около 50 Гц через регулятор и систему регулирования скорости, чтобы обеспечить нормальную работу электрооборудования.
Сценарий его применения охватывает все эксплуатационные состояния транспортного средства: при холостом ходу для питания базовых электроприборов, при высокоскоростном движении или включении мощного оборудования (кондиционер, теплый ветер), необходимо одновременно удовлетворять потребности оборудования в электричестве и зарядке аккумулятора, особенно в коммерческих транспортных средствах, инженерных транспортных средствах, необходимо иметь дело с длительными сценариями питания с высокой нагрузкой.
(4) Частые неисправности и решения
Отказ генератора может привести к отказу электрического оборудования транспортного средства, потере энергии аккумулятора, общие проблемы и решения заключаются в следующем:
Невозможность запуска: кроме проблем с аккумуляторами и схемами, это может быть неисправность топливной системы (например, засорение фильтра) или механическая неисправность двигателя (например, блокировка коленчатого вала), которая требует проверки подачи топлива и состояния механических компонентов.
· Аномальное выходное напряжение:
Слишком высокое напряжение: в основном из - за слишком большого тока возбуждения или слишком высокой скорости вращения двигателя, необходимо отремонтировать регулятор возбуждения или отрегулировать систему регулирования скорости;
Слишком низкое напряжение: может быть недостаточный ток возбуждения, перегрузка нагрузки или короткое замыкание обмотки статора, необходимо проверить контур возбуждения, разумно распределить нагрузку или отремонтировать обмотку.
Аномальная выходная частота: высокая или слишком низкая частота связана со скоростью двигателя, необходимо проверить систему регулирования скорости и нагрузки, чтобы убедиться, что скорость стабильна в номинальном диапазоне.
• Тепло и вибрация слишком велики: нагрев в основном из - за перегрузки или плохого охлаждения, необходимо уменьшить нагрузку, очистить канал охлаждения; Вибрация может быть неравномерным ротором или неправильной муфтой, которая требует коррекции баланса движения или регулировки положения установки.
Основные различия и синергия между стартером и генератором
(i) Сводная информация об основных отклонениях
С точки зрения основной функции, роль стартера заключается в запуске двигателя, чтобы привести неподвижный двигатель в рабочее состояние; Основная функция генератора заключается в том, чтобы постоянно питать электрооборудование транспортного средства, одновременно пополняя аккумулятор, чтобы обеспечить стабильную работу электрической системы. В направлении преобразования энергии стартер преобразует электрическую энергию, хранящуюся в аккумуляторе, в механическую энергию, которая потребляет энергию аккумулятора во время процесса; Генератор преобразует механическую энергию, генерируемую работой двигателя, в электрическую энергию, используя мощность двигателя для преобразования энергии.
Что касается рабочего времени, то стартер работает только в момент запуска двигателя, продолжительность очень короткая, как правило, не более 10 секунд, сразу же после успешной работы двигателя отключается и останавливает работу; Генератор непрерывно работает во время работы двигателя и работает до тех пор, пока двигатель имеет обороты более 1000 р / мин.
Конструктивное ядро, стартер на основе двигателя постоянного тока, с электромагнитным переключателем и приводным механизмом, чтобы обеспечить мгновенный выход большого крутящего момента и достичь точного соединения с двигателем; Основная структура генератора включает статор, ротор, выпрямитель и регулятор, статор производит переменный ток, ротор обеспечивает вращающееся магнитное поле, выпрямитель и регулятор совместно обеспечивают стабильность выходной электрической энергии.
В электрических характеристиках стартер должен мгновенно выводить сотни ампер большого тока при работе для удовлетворения потребностей в крутящем моменте приводного двигателя; Генератор выдает десятки ампер постоянного стабильного тока, который не только соответствует требованиям к мощности электрооборудования, но и предотвращает повреждение аккумуляторов и электроприборов от колебаний тока.
Уровень ключевых требований, стартер подчеркивает выход высокого крутящего момента, стабильность работы в течение короткого периода времени и надежность быстрого разъединения после запуска; Генераторы уделяют больше внимания стабильности работы в течение длительного времени, управляемости выходного напряжения и долговечности для удовлетворения потребностей в электроснабжении в различных сценариях работы транспортного средства.
Судя по общим последствиям неисправности, прямым следствием неисправности стартера является то, что транспортное средство не может быть активировано, что приводит к неправильному использованию транспортного средства; Отказ генератора может привести к отказу электрического оборудования транспортного средства, в то время как аккумулятор не может быть заряжен, что приведет к долгосрочной потере энергии аккумулятора, что повлияет на общую работу электрической системы транспортного средства.
(ii) Логика совместной работы
Стартер и генератор обеспечивают работу транспортного средства через « эстафетную кооперацию»: пусковой этап, стартер потребляет аккумуляторную электрическую энергию для пробуждения двигателя; После того, как двигатель работает, стартер отключается, генератор немедленно берет на себя работу, питает весь автомобиль и пополняет аккумулятор, чтобы аккумулятор вернулся к предпусковому уровню заряда, чтобы подготовиться к следующему запуску. Оба образуют замкнутое кольцо « Запуск - подача - хранение энергии», незаменимо.
IV. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Хотя стартер и генератор имеют разные функции, структура различна, но все они являются « основной опорой» электрической системы транспортного средства. Для таких профессиональных производителей, как Ningbo Nyvide Electric Co., Ltd. в соответствии с требованиями к производительности различных моделей, необходимо точно соответствовать крутящему моменту стартера, параметрам мощности, оптимизировать стабильность и долговечность генератора, а также обеспечить надежность продукта с помощью строгого контроля качества (например, сертификация TS / ISO16949).
Понимание принципа работы стартера и генератора и методов обнаружения неисправностей может не только помочь пользователям быстро определить проблему транспортного средства, но и обеспечить научную основу для выбора оборудования, обслуживания и обслуживания. На фоне быстрого развития новых энергетических транспортных средств эти два компонента также становятся миниатюрными, эффективными и интеллектуальными обновлениями, продолжая обеспечивать основную поддержку для повышения производительности транспортных средств.
