Nguyên lý hoạt động của máy khởi động dựa trên các nguyên lý sau: Nguyên lý tạo ra mô men
Nguyên lý quay liên tục Lý thuyết trong động cơ điện 2.11.1 Nguyên lý tạo ra mô men.
Đường sức từ sinh ra giữa cực bắc và cực nam của nam châm. Nó đi từ cực bắc đến cực nam. Khi đặt một nam châm khác ở giữa hai cực từ, sự hút và sự đẩy của hai nam châm làm cho nam châm đặt giữa quay quanh tâm của nó.
Hình 2.12: Chiều đường sức từ
Mỗi đường sức từ không thể cắt ngang qua đường sức khác. Nó dường như trở thành ngắn hơn và cố đẩy những đưòng sức gần nó ra xa. Đó là nguyên nhân làm nam châm ở giữa quay theo chiều kim đồng hồ.
Hình 2.13: Các đường sức từ
Trong động cơ điện thực tế phần giữa là khung dây.
Hình 2.14: Khung dây trong từ trường
Khi dòng chạy xuyên qua khung dây từ thông sẽ bao quanh khung dây.
Khi chiều của từ trường trùng nhau thì đường sức từ trở nên mạnh hơn. Khi chiều của từ trường đối ngược lại thì đường sức từ trở nên yếu đi. Những đường sức cùng chiều trở nên dày, trong khi những đường sức ngược chiều trở nên mỏng.
Lực sinh ra trong khung dây cung cấp năng lượng làm quay động cơ điện. 2.11.2. Nguyên lý quay liên tục.
Đặt hai đầu khung dây lên điểm tựa để nó có thể quay. Tuy nhiên khung dây chỉ tiếp tục quay khi lực sinh ra theo chiều cũ.
Khi khung dây có gắn cổ góp và chổi than được quay, dòng điện chạy qua dây dẫn từ sau đến trước phía cực bắc của nam châm. Trong khi dòng chạy từ trước ra sau phía cực nam của nam châm. Điều đó làm khung dây tiếp tục quay.
2.11.3. Lý thuyết trong động cơ điện thực tế.
Hình 2.18: Tăng mômen
Trước tiên ta phải quấn nhiều khung để tăng từ thông để sinh ra momen lớn. Tiếp theo ta đặt một lõi sắt bên trong các khung dây cũng nhằm tăng từ thông để tạo ra momen lớn.
Hình 2.19: Tăng từ thông
Thay vì sử dụng nam châm vĩnh cửu, ta có thể dùng nam châm điện. Để tốc độ của động cơ điện quay cao và quay êm người ta thường dùng nhiều khung dây.
2.12. Hoạt động của hệ thống khởi động.
Hình 2.21: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống máy khởi động
1. Máy phát điện 9. Tiếp điểm
2. Bộ tiết chế 10. Tiếp điểm
3. Công tắc khởi động 11. Cuộn dây hút của Rơle kéo
4. Rơle khởi động 12. Cuộn dây giữ của Rơle kéo
5. Tiếp điểm 13. Lõi thép của rơle kéo
6. Biến áp đánh lửa 14. Bánh răng ăn khớp
7. Tiếp điểm 15. Phần ứng của ĐC điện khởi
động
8. Đĩa tiếp điện bằng đồng 16. Cuộn dây kích từ
Nguyên lý làm việc của hệ thống khởi động:
Khi quay chìa khoá trong ổ khoá khởi động ( công tắc ) 3 sang bên phải (hoặc nhấn nút khởi động nếu có trên ôtô), cuộn hút của rơle khởi động 4 có điện, rơle khởi động tác động cặp tiếp điểm 5 của nó đóng lại. Khi đó cuộn dây hút 11, cuộn dây kích từ 16 và phần ứng 15 của động cơ điện khởi động được cấp điện theo mạch từ cực dương ắcquy (+A) →cặp tiếp điểm 5 của rơle khởi động → cuộn hút 11 của rơle → cuộn dây kích từ 16 của động cơ điện khởi động → phần ứng 15 của động cơ điện khởi động→ mát ( vỏ máy ). Còn cuộn dây giữ 12 của rơle kéo đựơc cấp nguồn theo mạch từ dương cực ắc quy (+A )→cặp tiếp điểm 5 của rơle khởi động →cuộn giữ 12 của rơle kéo → mát máy ( vỏ máy ). Trong trường hợp này, từ thông sinh ra trong cuộn hút 11 và trong cuộn giữ 12 tác dụng cùng chiều nhau, lực điện từ của rơle kéo sẽ kéo lõi thép 13 chuyển động sang bên trái, cánh tay đòn sẽ làm cho bánh răng khởi động 14 ăn khớp với bánh răng bánh đà động cơ ôtô. Khi bánh răng đã ăn khớp với bánh đà của động cơ lõi thép 13 đẩy đĩa tiếp xúc 8 sang trái làm cho tiếp điểm 7, 9, 10 kín, kết quả là cuộn dây hút 11 của rơle khởi động bị ngăn mạch phần ưng 15 của cuộn dây kích từ của động cơ khởi động được đấu điện trực tiếp với ắc quy ( dòng điện không đi qua cuộn hút 11 của rơle khởi động ) theo mạch : Từ dương cực ắc quy( +A)→ cặp tiếp điểm 9, 10 của rơle kéo → cuộn dây kích từ 16 của động cơ điện khởi động → phần ứng 15 của động cơ điện khởi động → mát ( vỏ máy ). Sau khi khởi động máy phát 1 phát ra điện dòng điện trong cuộn dây 4 của rơle khởi động giảm xuống
Vì vậy rơle khởi động không tác động, cặp tiếp điểm 5 của nó ra dẫn đến cuộn dây giữ 12 của rơle kéo không được cấp điện. Từ thông tác dụng lên lõi thép 13 giảm xuống đột ngột và dưới lực kéo của lò xo hồi làm cho lõi thép 13 di chuyển sang bên phải (về vị trí ban đầu). Các tiếp điểm 7, 9 và 10 hở ra, cắt nguồn cấp cho động cơ điện khởi động (phần cảm ứng 15 và cuộn dây kích từ 10 của động cơ điện khởi động bị cắt điện).
Tiếp điểm 7 dùng để ngắn mạch điện trở phụ đấu nối tiếp với cuộn dây sơ cấp của biên áp đánh lửa khi khởi động động cơ ôtô.
Thực hiện khởi động động cơ:
Khi động cơ đã nổ thì tốc độ của nó tăng lên. Nếu người lái chưa kịp ngắt công tắc khởi động 2 thì bánh đà quay nhanh hơn lúc được bánh răng khởi động kéo và vành răng bánh đà trở thành chủ động dẫn động bánh răng khởi động quay theo với tốc độ nhanh hơn tốc độ của ly hợp 11. Do đó ly hợp trượt và cho phép bánh răng khởi động quay trơn không ảnh hưởng đến máy khởi động.
Khi người lái ngắt công tắc khởi động 2 dòng kích từ của cuộn dây nam châm điện 6 mất nên lò xo hồi về đẩy lõi sắt và nạng gạt trở lại vị trí ban đầu. đĩa công tắc 4 tách khỏi các đầu công tắc 3 ngắt dòng điện vào máy khởi động và đầu nạng gạt 8 kéo bánh răng khởi động 10 tách khỏi vành răng bánh đà 9.
Quá trình khởi động kết thúc.
2.13. Các chế độ làm việc của máy khởi động.
Máy khởi động điện dùng trên ôtô có ba chế độ làm việc đặc trưng :
a, Chế độ hãm là chế độ mà khi đó trị số dòng khởi động đạt bằng trị số cực đại
( Ikd= Ikdmax), mômen điện từ (Mdt) và mômen (M2) của động cơ điện khởi động đạt giá trị lớn nhất, tương ứng với thời điểm bánh răng khởi động của động cơ khởi động bắt đầu làm quay bánh đà của động cơ ôtô.
b,Chế độ quay vòng tua là chế độ mà khi đó công suất truyền từ động cơ điện
khởi động sang động cơ ôtô đạt giá trị cực đại. Với giá trị này, mômen động
cơ (M2) trên trục động cơ khởi động không được bé hơn mômen cản khi khởi
động (Mc), ứng với tốc độ vòng quay khi khởi động bé nhất (nmin).
c, Chế độ không tải là khi động cơ đã làm việc tự lập, lúc này mômen cản trên
trục động cơ khởi động rất nhỏ (mômen cản trong trường hợp này chủ yếu là do lực ma sát trong các ổ đỡ gây ra), tốc độ quay của động cơ điện khởi động đạt giá trị cực đại. Chế độ này ảnh hưởng lớn đến độ bền của cổ góp và các ổ đỡ của động cơ điện khởi động.
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH KIỂM TRA, CHUẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THÔNG
Hệ thống khởi động đòi hỏi yêu cầu không cao về bảo dưỡng. Đơn giản, chỉ cần ắc quy được nạp điện đầy đủ và tất cả các mối nối điện sạch.
Chuẩn đoán về hệ thống khởi động là tương đối dễ. Hệ thống tổ hợp điện và cơ khí. Nguyên nhân của sự cố khởi động có lẽ là do phần điện (công tắc bị hỏng), hay là do phần cơ (cung cấp sai nhiên liệu, hay là hỏng răng bánh đà).
Triệu chứng đặc trưng của sự cố về hệ thống khởi động bao gồm: Động cơ không quay.
Động cơ quay chậm. Chốt bộ khởi động chạy.
Máy khởi động quay nhưng động cơ không quay.
Máy khởi động không cài khớp hoặc không nhả dứt khoát.
Máy khởi động bao gồm: Công tắc từ (rơle gài khớp), phần ứng và ổ bi, phần cảm, chổi than và giá đỡ chổi than, hộp số giảm tốc, ly hợp một chiều, bánh răng bendix và trục xoắn ốc.
Hình 3.2: Kết cấu máy khởi động (máy đề)
3.1. Chuẩn đoán hư hỏng máy khởi động.
Bạn thường gặp một hỏng hóc ở máy khởi động (máy đề) như không thể khởi động được, bánh răng bị mòn, mẻ, bị kẹt đề ... Chúng ta cùng tìm hiểu về một số chuẩn đoán về máy đề.
- Những hư hỏng ở máy đề có thể do chổi than bị mòn (miếng cácbon bên trong mô tơ cung cấp dòng điện để làm quay phần lõi), do ngắn mạch hoặc hở mạch bên trong lõi hoặc cuộn dây hoặc có thể do chổi than quá mòn làm tăng lực cản, cho phép trục lõi trà sát vào các má cực. Việc khởi động liên tục hoặc kéo dài sẽ sinh ra quá nhiều nhiệt ở máy đề. Nếu không để nó nguội bớt đi sau khoảng 30 giây hoặc vài phút, máy đề có thể bị hỏng nếu đề liên tục
Hình 3.3: Kiểm tra máy khởi động trên bệ thử bằng thiết bị phù hợp
Bạn có thể kiểm tra máy đề trên bệ thử bằng thiết bị phù hợp. Sử dụng một ắc quy và hai dây cáp để khởi động máy đề, quan sát hoạt động của nó. Để kiểm tra chính xác hơn tình trạng của máy đề, bạn phải sử dụng giá thử tiêu chuẩn để có thể đo cường độ dòng điện khi có tải, điện thế và số vòng quay trên một phút.
- Một máy đề tốt khi ở chế độ làm việc bình thường cần dòng điện có cường độ từ 60 đến 150A ở chế độ không tải và lên đến 250A khi có tải để khởi động động cơ. Cường độ dòng để khởi động khi không có tải sẽ thay đổi phụ thuộc vào từng loại máy đề. Nếu cường độ dòng vào máy đề quá cao thì nên thay thế máy đề này. Nếu máy đề không tạo được số vòng quay trên một phút theo đùng tiêu chuẩn thì cũng nên thay thế.
Cường độ dòng vào máy đề quá cao có thể do điện trở bản thân nó quá lớn, mòn chổi than, ngắn mạch hoặc hở mạch của cuộn dây bên trong hoặc phần ứng. Nó có thể dẫn đến làm tăng sự ma sát trên trục quay do bị bó hoặc phần cảm bị cọ sát với vỏ máy đề (nếu máy đề phát tiếng kêu chứng tỏ nó đã bị kẹt) Thỉnh thoảng máy đề làm việc tốt nhưng bánh răng dẫn động bị mẻ nên ăn khớp không tốt với vành răng bánh đà, thường tạo ra tiếng động lạ khi khởi động. Nếu bánh răng dẫn động của nó được thiết kế riêng rẽ thì không cần thiết phải thay thế toàn bộ máy đề.
Những hư hỏng trên hệ thống khởi động cũng có thể xảy ra trên các bộ phận khác của hệ thống khởi động:
Thường thấy nhất là hay xảy ra đối với ắc quy: có hư hỏng xảy ra trên ắc quy dẫn tới không cung cấp đủ dòng cho máy khởi động quay động cơ hoặc phải khởi động nhiều lần. Do đó khi kiểm tra hệ thống khởi động người ta thường đo nguồn xem có đảm bảo đúng điện áp tiêu chuẩn
Hư hỏng còn hay xảy ra ở các dây dẫn hoặc công tắc an toàn của hệ thống khởi động. Do lâu ngày không được vệ sinh hoặc bị đứt do nhiệt độ, động vật.
Lúc đó chúng ta cần đo thông mạch của của dây dẫn và đo điện trở. Cuộn dây điện từ bên trong bị hỏng cũng là nguyên nhân khiến máy đề bị trục trặc. Cuộn dây hoạt động như một rơle để truyền điện từ ắc quy tới máy đề. Nó có thể được gắn trên máy đề hoặc ở một vị trí khác trên động cơ và thường được nối với cực dương của ắc quy bằng cáp nối. Nó thường bị ăn mòn, tiếp xúc kém hoặc cáp nối với cực ắc quy tiếp xúc kém có thể khiến cho cuộn dây không làm việc tốt.
Nếu máy đề được kiểm tra vẫn còn tốt nhưng không thể khởi động được máy thì trục trặc có thể do công tắc khóa điện, công tắc an toàn khởi động hoặc công tắc ly hợp an toàn bị hỏng, ắc quy bị hết điện hoặc cáp nối với ắc quy bị tuột hoặc mòn có thể là nguyên nhân khiến máy đề không khởi động được.
3.2. Kiểm tra một số hư hỏng thường gặp đối với hệ thống khởi động.
3.2.1. Đèn báo nạp sáng tối nhưng bấm nút khởi động thì động cơ không quay. Nguyên nhân là do không có điện vào máy khởi động do hở mạch tại công Nguyên nhân là do không có điện vào máy khởi động do hở mạch tại công tắc từ trong máy, rơle, cầu chì.
Để khắc phục kiểm tra ta dùng đồng hồ điện vạn năng kiểm tra mạch điện khởi động theo các phân đoạn.
Hình 3.5: Kiểm tra chổi than khởi động
Kiểm tra hở mạch.
- Đo điện trở giữa dây dẫn và đầu chổi than phía Stato
- Điện trở tiêu chuẩn là dưới 1Ω, nếu kết quả không như
- Tiêu chuẩn, thay cụm càng
Hình 3.6: Kiểm tra cuộn kéo
Kiểm tra cuộn kéo:
- Đo điện trở giữa các cực 50 và
Hình 3.7: Kiểm tra cuộn giữ
Kiểm tra cuộn giữ
- Đo điện trở giữa các cực 50 và thân công tắc từ.
- Điện trở tiêu chuẩn là dưới 2Ω.
- Nếu kết quả không như tiêu chuẩn ta phải thay công tắc từ.
3.2.2. Đèn sáng lờ mờ nhưng động cơ không quay.
Nguyên nhân là do acquy yếu hoặc chập mạch trong máy khởi động, bánh răng khởi động bị trượt hoặc do mạch khởi động có điện trở lớn.
Ta tiến hành kiểm tra nạp ắc quy và sửa chữa máy khởi động, thay thế chi tiết hỏng, làm sạch cổ góp điện và chổi than.
-Kiểm tra hở mạch cổ góp.
+ Đo điện trở giữa hai đoạn dây bất kỳ của cổ góp. + Điện trở tiêu chuẩn là dưới 1Ω.
+ Nếu kết quả không như tiêu chuẩn ta phải thay ro to.
- Kiểm tra ngắn mạch của cổ góp.
+ Đo điện trở của một đoạn cổ góp và lõi của roto.
+ Điện trở tiêu chuẩn là dưới 10kΩ trở lên. Nếu kết quả không như tiêu chuẩn ta thay rôto.
-Kiểm tra bề mặt cổ góp không bị bẩn hoặc cháy, nếu bề mặt bị bẩn ta dùng giấy ráp hoặc dùng máy tiện.
+ Đặt cổ góp lên khối chữ v dùng đồng hố so đo độ đảo của cổ góp. + Độ đảo lớn nhất là 0.05 mm
+ Nếu độ đảo cổ góp lớn hơn giá trị lớn nhất ta gia công lại bằng máy tiện + Đo đường kính cổ góp.
+ Đường kích lớn nhất là 28 mm. + Đường kính nhỏ nhất là 27 mm.
+ Nếu đường kính nhỏ hơn giá trị nhỏ nhất hay thay thế cụm ro to. + Đo chiều sâu rãnh cắt của cổ góp.
+ Chiều sâu tiêu chuẩn 0.6mm. + Chiều sâu nhỏ nhất 0.2mm.
+ Nếu chiều sâu của rãnh cắt nhỏ hơn giá trị nhỏ nhất ta sử dụng lưỡi cưa để điều chỉnh.
-Kiểm tra cụm giá đỡ chổi than .
+ Dùng thước cặp đo chiều dài chổi than . + Chiều dài bạc tiêu chuẩn 14mm.
+ Chiều dài chổi than nhỏ nhất 9mm.
+ Nếu chiều dài nhỏ hơn giá trị nhỏ nhất hãy thay cụm giá đỡ chổi than và cụm càng máy khởi động.
-Kiểm tra cách điện của chổi than .
+ Đo điện trở giữa cực (+) và (-) của các giá đỡ chổi than . + Điện trở tiêu chuẩn 10kΩ trở lên.
+ Nếu kết quả không như tiêu chuẩn thay cụm giá đỡ chổi than. -Kiểm tra lò xo chổi than :
+ Dùng cân kéo để đọc giá trị ngay khi lò xo chổi than tách ra khỏi lò xo chổi than.
+ Tải lắp lò xo tiêu chuẩn 13.7 đến 17.6 N + Tải lắp lò xo nhỏ nhất 8.8 N