当前位置：文档之家 › 汽车电器知识第3章起动机的原理和特性

汽车电器知识第3章起动机的原理和特性

  • 格式：doc
  • 大小：138.50 KB
  • 文档页数：8

第三章起动机的原理和特性
起动机均采用直流电动机，由磁场部分、电枢部分、电刷装置等组成。

第一节直流电动机的工作原理
1、功用
直流电动机时将电能转变为机械能的设备。

2.原理
载流导体在磁场中受到电磁力作用会发生运动。

工作原理图见图3-1。

3.直流电动机的电磁转矩
电动机的电磁转矩M取决于磁通φ、电枢电流Ia的乘积，即
M= CmφIa
其中Cm—电机结构常数
第二节起动机的特性
一、直流电动机转矩自动调节特性
直流电动机中的反电动势原理图见图3-2。

直流电动机拖动负载，当负载发生变化时，电动机的电枢转速、电枢电流、电磁转矩均会自动的作相应的变化，以满足不同负载的需要。

其原理如下：
通电的线圈在磁场中受力而转动，运动的线圈切割磁力线产生电动势，电动势的方向和线圈电流方向相反，电动势的大小为：
E反=Ceφn
其中，Ce——电机结构常数；
φ——磁极磁通；
n——电枢转速。

电动机工作时，电压平衡方程式为：
Ub=E反+IaRa
则电枢电流为：Ia=（Ub- E反）/Ra
分析：
负载↓→轴上阻力矩↓→电枢转速↑→E反↑→Ia↓→电磁转矩↓→直至电磁转矩减至与阻转矩相等→电机拖动负载以较高转速平稳运转；
负载↑→轴上阻力矩↑→电枢转速↓→E反↓→Ia↑→电磁转矩↑→直至电磁转矩增至与阻转矩相等→电机拖动负载以较低转速平稳运转。

二、起动机的工作特性
1.直流电动机的型式
按照磁场绕组和电枢绕组连接方法不同，可分为并激、串激、复激。

见图3-3。

2.直流电动机的机械特性
（1）定义
当电源电压为额定值，励磁电路电阻为常数时，电动机
的电磁转矩与转速之间的关系。

即：U b = U e，R f =常数，n=f（M）。

（2）推导
由：Ub=E反+IaRa=Ceφn+IaRa 得……①
又已知 M= CmφIa ……②
由上两式可见电磁转矩与电枢转速之间是通过电枢电流联系在一起的。

由式①、②可作出并励电动机和串励电动机的关系曲线如下：见图3-4，图3-5。

（3）分析
并励式起动机中由于磁场电流不变，磁通为常数，电枢电路电阻又很小，所以电枢电流增大使电磁转矩增大时，电机转速下降并不多，称为硬的机械特性，不适合汽车用；串励式起动机具有软的机械特性，即：轻载时转速高，重载时转速低，对起动发动机十分有利，要求与工作机械的联结为刚性或齿轮联结，避免“飞车”。

大功率起动机多采用复励式，为防止轻载时转速过高造成“飞车”。

复励式电动机机械特性见图3-6。

3.串励式起动机的工作特性
（1）起动机的工作特性包括：
电枢转速与电流的关系:n=(Eb-I∑R)/CeФ；
电磁转矩与电流的关系: M=CmФI；
功率与电流的关系Pd=E反I=(Eb-I∑R)=Eb-I2∑R)。

（2）串励式电动机工作电路
见图3-7。

（3）起动机工作特性图
见图3-8。

图3-8起动机工作特性图
①电枢转速与电流的关系
由图3-7，可得：
n=(Eb-I∑R)/CeФ；
其中，
因为Φ是I的函数，当电流不大磁路未饱和时，Φ与I成正比，当I很大，磁路饱和时，Φ基本不变。

所以n与I的关系曲线在磁路未饱和时为双曲线，在磁路饱和段近似
直线，n随I增大而下降。

当I=I0时，n最高；当I=Imax 时，n=0 。

②电枢的电磁转矩与电流的关系
由M=CmφI可知，
当电枢电流不大磁路未饱和时，φ=KI，得M=CmKI2；
当电枢电流增大磁路饱和时，φ=常数，得M= Cm′I（Cm′为合并常数）。

当I=I0时，M=0；当I=Imax 时,M=Mmax，此时电动机处于完全制动状态。

③起动机的功率与电流的关系
由电磁功率Pd=E反I=（Eb-IΣR）I=（EbI-I2ΣR）
根据 I=0时，Pd=0；
制动时，I=Imax，n=0，E反=0，Pd=0，得
电磁功率最大值。

由于起动机工作中存在机械损耗、磁滞及涡流损耗，实际输出功率P＜Pd。

④通过分析可知：
当I=I0时，M=0，所以，P=0，转速n达到最大，n=nmax（起动机空载）；
当I=Imax时，n=0，所以，P=0，输出转矩达到最大M=Mmax （起动机制动）。

空载和制动的工作情况，常用来检验起动机的故障：
空载时转速低于规定值，同时电流大，说明有机械故障；
制动实验时，电源电压和电流正常，转矩下降，有电路故障。

4.影响起动机工作特性的因素
（1）蓄电池的容量和充电情况
容量大，充电充足，内阻小，供给起动机电流大，起动机的功率、转速、制动力矩都大。

蓄电池的容量小，其内阻较大，起动时加在电动机上的端电压就低，供给起动机的电流小，产生的转矩小，会使起动机的功率下降。

（2）起动电路的接触电阻和导线电阻影响
接触电阻包括导线与蓄电池极桩、起动机接线柱以及电动机内电刷与换向器等的接触电阻。

接触电阻大、导线截面积小或过长，都会造成较大的电压降而使起动机的输出功率、转速、制动力矩均会降低。

（3）环境温度的影响。

环境温度低时，蓄电池的容量下降，内阻增大，起动机的功率下降明显。

因此在冬季对蓄电池适当保温，可以提高起动机的功率，改善起动性能。

合集下载

3.2 起动机特性及参数选择

3.2 起动机特性及参数选择


串励式直流电动机的励磁绕组与电枢绕组相串联，电枢电流等 于励磁绕组电流，并与总电流相等。串励式直流电动机具有起动转 矩大，轻载转速高，重载转速低，短时间内能输出最大功率等特点， 具有较“软”的机械特性，因此特别适合应用于直接驱动式起动机。
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
汽车电器与电子控制技术
汽车电器与电子控制技术
起动机基本参数的确定 • 起动机功率 • 传动比 • 蓄电池容量
1）起动机功率的选择
起动机的功率P（kW）应根据发动机起动所需功率选 取，它取决于发动机的起动阻力矩 M Q（N·m）和最低起动
转速 nQ（r／min），并可由下式计算：
P M QnQ 9550
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
复励式电动机的磁极上有 两组励磁绕组，一组同电 枢串联，另一组则同电枢 并联。复励式电动机在空 载运行的情况下与并励电 动机相似，加了负载后， 串励绕组的磁场将随负载 的增加而加强，运行情况 接近串励电动机。因此它 的机械特性比并励式软， 较串励式硬。复励式直流 电动机被一些大功率起动 机所采用。
图4-17 直流电动机机械特性比较
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
汽车电器与电子控制技术
3.2 起动机的基本参数选择
1）起动机的功率
P M QnQ 9550
图4-18 起动机特性曲线
起动机在全制动（nS ＝0）和
空载（ M S＝0）时，其功率
均为0，而在接近全制动电流 一半时其输出功率最大。起动 机工作时间短暂（仅几秒钟）， 允许在最大的功率状态下工作。 因此，起动机的额定功率一般 也就是电动机的最大功率或接 近于最大功率。
南昌大学·机电工程学院·汽车工程系 曹铭
汽车起动机的构造和工作原理

汽车起动机的构造和工作原理

汽车起动机的构造和工作原理汽车起动机是汽车发动机启动的关键组件之一，它的作用是通过转动发动机曲轴，使发动机能够正常工作。

本文将详细介绍汽车起动机的构造和工作原理。

一、汽车起动机的构造汽车起动机由电机、齿轮组和电磁开关组成。

电机是起动机的动力来源，它由定子和转子组成，定子上布置了一组电磁铁线圈，转子则是一个带有几个电刷的电枢。

齿轮组由一对主动齿轮和被动齿轮组成，主动齿轮与转子相连，被动齿轮则与发动机曲轴相连。

电磁开关控制起动机的开关和断开。

二、汽车起动机的工作原理当驾驶员转动钥匙或按下启动按钮时，电磁开关会闭合，电流通过电磁铁线圈，产生磁场。

磁场作用下，电枢开始旋转，同时带动主动齿轮转动。

主动齿轮与被动齿轮咬合，使曲轴开始转动，从而带动发动机的运转。

在起动机工作过程中，电磁开关起到了关键作用。

当电磁开关闭合时，电流通过电磁铁线圈，产生的磁场使得电枢开始旋转。

同时，电磁开关断开了电枢与电池的连接，避免了电枢持续供电，从而保证了起动机不会过热损坏。

三、汽车起动机的工作过程1. 驾驶员转动钥匙或按下启动按钮，电磁开关闭合，电流通过电磁铁线圈，产生磁场。

2. 磁场作用下，电枢开始旋转。

同时，电磁开关断开了电枢与电池的连接。

3. 电枢转动带动主动齿轮旋转，主动齿轮与被动齿轮咬合。

4. 被动齿轮带动曲轴开始转动，发动机启动。

5. 当发动机启动后，驾驶员松开钥匙或启动按钮，电磁开关断开，电流停止供应。

6. 起动机停止工作，发动机继续独立运转。

四、汽车起动机的特点和优势1. 快速启动：汽车起动机能够迅速转动发动机，使其快速启动，减少起动时间，提高效率。

2. 自动控制：起动机的工作过程由电磁开关自动控制，无需驾驶员进行复杂操作，简化了操作流程。

3. 可靠性高：汽车起动机采用优质材料制造，具有耐用性和抗腐蚀性，能够在恶劣环境下正常工作。

4. 能效高：起动机的电机采用高效能转子和节能型电磁线圈，能够提高能效，降低能耗。

汽车电器(第三章 起动机)

汽车电器(第三章 起动机)


2.起动继电器
3.起动开关（点火开关）
（三）工作过程
1.点火开关拨至起动档位 继电器线圈通电，触点闭合，吸、保线圈通 电，引铁前移—电动机电路接通；附加电阻开关 闭合；驱动齿轮与飞轮啮合。
说明：
（1）电动机开关接通，吸引线圈被短路； （2）驱动齿轮与飞轮啮合抵触时，压缩离合器缓 冲弹簧。 （3）电枢轴尾部装限位环，转嫁冲击力。
IS将随n↑而↓；
分析：
阻力矩Me↑时，n↓、Ef↓、IS↑、 M↑= Me -低速稳定运转。 阻力矩Me↓时，n↑、Ef↑、IS M↓= Me -高速稳定运转。
↓、
可见 ：当负载变化时，电动机转速、
电枢电流、输出转矩，均会作出相应的变 化，以满足不同负载的需要。
（三）直流电动机的结构
机壳、磁极、励磁绕组、电枢、电刷及电刷 架 、前端盖、后端盖、轴承等；
（二）电枢绕组的检修 断路、搭铁；
（三）单向离合器的检查 单方向传递动力 （四）换向器的检查 烧蚀度检查
2.电刷弹簧 弹力的检查
3.电刷架绝缘、搭铁的检查
三、起动机的试验
（一）空转试验 检测空转转速、电流； （二）制动试验 检测制动转矩、电流；
二、传动机构
（一）功用
1.减速增扭 — 小齿轮驱动大齿轮；
2.单方向传递转矩 — 设置单向离合器；
单向离合器型式：
滚柱式； 摩擦片式； 弹簧式；
（二）滚柱式单向离合器
起动时，驱动齿轮主动，飞轮被动起动机转矩传至飞轮；
发动机起动后，将驱动齿轮与电枢轴连系切断；
三、控制装置
（电磁开关）
拨叉
第三章 起动机
• • • •
1.概述 2.电动机工作原理 3.起动机的组成和结构 4.新型起动机（减速起动机）
汽车起动机原理

汽车起动机原理

汽车起动机原理
汽车起动机是一种用电动机驱动的设备，用于启动内燃机。

它的作用是通过驱动发动机的曲轴，使其达到旋转速度，从而实现启动内燃机的功能。

起动机通常由电动机、齿轮和控制电路等组成。

起动机的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 电源供给：当车辆的钥匙转到起动位置时，电源会通过电线传递给起动机，为其提供驱动能源。

2. 电动机工作：起动机内部的电动机接收电源后开始工作。

电动机由电磁线圈和永磁铁组成，当电流通过电磁线圈时，它会产生一个磁场。

磁场作用下，电动机内部的永磁铁会受到吸引力，开始旋转。

3. 齿轮传动：起动机内部有一个小齿轮，它与发动机曲轴上的飞轮齿圈咬合。

当电动机旋转时，小齿轮也会转动。

小齿轮的转动通过齿轮传动作用于发动机曲轴上的大齿圈，从而让发动机曲轴转动起来。

4. 启动发动机：通过齿轮传动，起动机将转动能量传递给发动机曲轴，使其开始旋转。

随着曲轴的旋转，发动机的气缸、活塞等部件也开始工作，燃油燃烧，发动机逐渐达到运转状态。

5. 停止工作：当发动机成功启动后，起动机会自动停止工作。

这是通过起动机内部的控制电路实现的，当发动机运转起来后，
控制电路会切断起动机的电源供给。

总的来说，汽车起动机利用电动机工作原理，通过齿轮传动将转动能量传递给发动机曲轴，实现启动发动机的功能。

起动机在汽车中起着至关重要的作用，使得发动机能够快速启动并正常工作。