起动机的起动性能
3.1 起动机结构及原理
汽车电器与电子控制技术
1）励磁式定子。
励磁式电动机定子铁心为低碳钢，铁心磁场要靠绕在外面的 励磁绕组通电建立。为使电动机磁通能按设计要求分布，将 铁心制成如图9所示的形状，并用埋头螺栓紧固在机壳上。
励磁绕组由扁铜带 （矩形截面）绕制 而成，其匝数一般 为6～10匝；铜带之 间用绝缘纸绝缘， 并用白布带以半叠 包扎法包好后浸上 绝缘漆烘干而成。
图4-22 弹簧式单向离合器
弹簧式单向离合器具有结构简单、寿命长、成本低等特点。 因扭力弹簧圈数较多，轴向尺寸较大，多用于大中型起动机。
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 (3) 摩擦片式单向离合器
摩擦片式单向离合器是通过主、从动摩擦片的压紧和放松 来实现接合和分离的，其结构如图4-23所示。
U
+ ME
–
Ra — 绕组电阻
–
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. 电磁转矩
直流电动机电枢绕组中的电流(电枢电流Ia)与磁通相互作 用，产生电磁力和电磁转矩，直流电机的电磁转矩公式为
T=KT Ia
KT: 与电机结构有关的常数
: 线圈所处位置的磁通
Ia：电枢绕组中的电流
汽车总线技术
起动机的分类
按总体结构不同分为： （1）普通起动机 无特殊结构和装置； （2）永磁起动机 电动机磁极用永磁材料制成； （3）减速起动机 传动机构设有减速装置的起动机。 按控制方式不同可分为： （1）机械控制式 由手拉杆或脚踏联动机直接控制起动机的主电路开关来 接通或切断主电路。 （2）电磁控制式 借点火开关或按钮控制电磁铁，再由电磁铁控制主电路 开关来接通或切断主电路。 按传动机构啮入方式不同可分为： （1）强制啮合式 依靠电磁力或人力拉动杠杆机构，拨动驱动齿轮强制啮 入飞轮齿环。 （2）电枢移动式 依靠磁极磁通的电磁力使电枢产生轴向移动，从而将驱 动齿轮啮入飞轮齿环。 （3）齿轮移动式 依靠电磁开关推动电枢轴孔内的啮合杆，从而使驱动齿 轮啮入飞轮齿环。 （4）惯性啮合式 驱动齿轮借旋转时的惯性力啮入飞轮齿环。
电机学 chap10三相异步电动机的起动和调速
斜槽
对谐波磁场，相 当于分布绕组的 作用
槽配合
定转子一阶齿谐波
Z1 1 Z2 1
p
p
即：Z1 Z2 , Z1 Z2 2 p
为要消除齿谐波同步转矩，定子齿数与
转子齿数不应相等，它们之间的差数也 不应等于极数。
异步电动机的调速与制动
一、异步电动机调速方法
异步电动机的转速
n 60 f 1 s
第10章 异步电动机的起动、 调速和制动
异步电动机的起动性能
1. 起动电流倍数 2. 起动转矩倍数 3. 起动时间 4. 起动时能量消耗与发热 5. 起动设备的简单性和可靠性 6. 起动中的过渡过程
一、起动电流和起动转矩
起动：从禁止不动到加速到工作转速的过程
要求：在起动时有较大的起动转矩（倍数），较小 的起动电流（倍数）
内层鼠笼有较大的漏抗，电流较小，功率因数较 低，所产生的电磁转矩也较小。
外层鼠笼仅有非常小的漏抗，电流较大，且电阻 较大，起动时所产生的电磁转矩也较大。层鼠笼 又称起动鼠笼。
2．起动过程结束后
转子电流的频率很小，内层鼠笼的漏抗很小， 两个鼠笼转子的电流分配决定于电阻。
内层鼠笼电阻较小，电流较大，运行时在产生 电磁转矩方面起主要的作用，内层鼠笼称为运 行鼠笼。
•由于电流的分布不均匀，等效槽导体的 有效面积减小——集肤效应使槽导体电阻 增加；
•集肤效应作用使槽漏磁通有所减少，转 子漏抗也有所减少，二者均促使起动转矩 增大，改善了起动特性。
•启动瞬间，由于磁路饱和，转子漏抗将 明显减小。
等效截面
深槽式异步电动机
2．正常运行时 在正常运行时，由于转子电流的频率很低，槽导体的 漏抗比电阻小得多，槽中电流将依电阻而均匀分布， 转子电阻恢复到固有的直流电阻。
火电机组启动验收性能试验导则
中华人民共和国电力工业部火电机组启动验收性能试验导则一九九八年三月火力发电厂机组启动蒸汽吹管系统的设计附录编写说明为贯彻落实《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程（1996年版）》（以下简称《新启规》）关于机组性能试验的有关要求，规范火电机组在试生产期间的性能试验工作，提高机组性能试验的水平，保证机组安全、稳定、经济运行、在试生产期结束时按《火电机组移交生产达标考核评定办法（1998年版）》考核实现达标投产，根据国家标准和有关行业标准制定本导则。
本导则编审部门：电力工业部工程建设协调司主审：梁兵段喜民本导则主编部门：华北电力科学研究院执笔：梁燕钧编写人：黄安平余元张清峰游永坤李学尧黄乃民孙丽燕严冬华目录1 总则2 试验目的3 试验项目及要求4 试验准备5 性能试验内容及要求5.1 锅炉热效率试验5.2 锅炉最大出力试验5.3 锅炉额定出力试验5.4 锅炉断油（气）最低出力试验5.5 制粉系统出力试验5.6 磨煤单耗试验5.7 机组热耗试验5.8 机组轴系振动试验5.9 汽机最大出力试验（VWO工况）5.10 汽机额定出力试验5.11 机组RB功能试验5.12 机组供电煤耗测试5.13 污染物排放测试5.14 机组噪音（声）测试5.15 机组散热测试5.16 机组粉尘测试5.17 除尘器效率试验6 试验技术报告7 参考标准8 附录（略）1．总则1.0.1 本导则适用于按《新启规》的有关要求完成机组满负荷试运行并移交试生产的国产200MW及以上容量的火力发电机组。
200MW以下火力发电机组若安排试生产期可参照执行。
凡合同规定的机组性能考核试验项目，按合同的规定进行试验，其结果视同本导则规定的相应性能试验项目的结果；合同未规定的项目，可执行本导则的有关条款。
1.0.2 火电机组的性能试验应由建设单位（即项目法人，下同）组织，具体的试验工作由有关单位协商确定的试验单位负责，设备制造厂、电厂、设计、安装等单位配合。
汽车起动机的构造、工作原理、电路分析
五、起动机的检修
1、电枢轴的检修
交 通 工 程 系
①用千分表检查电枢轴是否弯曲,若摆差超 过0.lmm时,应进行校正。电枢轴上的花键齿槽 磨损严重或损坏时,应予修复或更换。 ②电枢轴轴颈与衬套的配合间隙,不能超过 0.l5mm,间隙过大,应更换新衬套。
交 通 工 程 系
2、电枢线圈的检修
交 通 工 程 系
交 通 工 程 系
小 结
• 学会按照系统分析电路，画出电路分析框图。
交 通 工 程 系
交 通 工 程 系
单元三
起动系统的调整、检测与电路试验
交 通 工 程 系
教学目的要求： 掌握起动机的调整、试验、和维护 教学重点、难点： 1) 电磁开关试验 2) 起动机的试验
• 主要教学内容： 交 通 工 程 系
交 通 工 程 系
• 3、起动机误接入时 因充电指示继电器线圈总有电压，使常闭触 点断开，从而使电路不能接通。 • 4、作用 （ 1 ）发动机一旦起动，应使起动机自动停止工作。 （ 2 ）发动机正常工作后，即使误将起动开关接通， 起动机也不会工作。
三、组合式继电器
交 通 工 程 系
四、起动机驱动保护电路
(1)启动机驱动轮或飞轮齿环磨损甚或损 坏； (2)启动机驱动齿轮与飞轮环的啮合滞后于 电磁开关触点与触盘的接通。驱动齿轮与 飞轮齿环尚未啮合，遂产生撞击声。
交 通 工 程 系
3．启动机空转
交 通 工 程 系
故障原因： (I)单向离合器打滑： (2)移动叉脱离滑环，或移动叉支承销松脱。
交 通 工 程 系
交 通 工 程 系
项目二 起动系统
单元一 起动机的构造与工作原理
交 通 工 程 系
项目二起动系统单元二：
起动机的起动性能
滚柱式单向离合器
传动导管内制有键槽，套在电枢轴的花 键部分，而驱动齿轮则套在轴的光滑部 位，它们可以随轴转动，又可以在轴上 前后移动，以便使驱动齿轮和飞轮能啮 合与分离。传动导管的外侧活络的套装 有弹簧和拨叉环，并由卡簧限位。拨叉 操纵拨叉环迫使驱动齿轮沿电枢轴轴向 滑动，平时在回位弹簧的张力作用下， 驱动齿轮与飞轮保持分离状态。
机开关接柱21→起 动继电器“电池” 接柱、支架、触点、 “起动机”接柱→ 电磁开关接柱23→ 吸引线圈1→电动 机开关接柱19→电 动机磁场绕组→电 枢绕组→搭铁→蓄 电池负极。
工作过程
保持线圈电路：
蓄电池正极→电 动机开关接柱 21→起动继电器 “电池”接柱、 支架、触点、 “起动机”接柱 →电磁开关接柱 23→保持线圈 2→搭铁→蓄电池 负极。
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
二、直流电动机转矩自动调节特性
E反=Ceφn
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)。
串励式电动机工作电路
起动机工作特性图
分析
当I=0时，M=0， 所以，P=0，转速n 达到最大， n=nmax（起动机 空载）；
二、直流电动机转矩自动调节特性
电动机工作时，电压平衡方程式为：
Ub=E反+IaRa
该公式称为电动机发电机一体公式
汽车起动机的工作原理、常见故障及检修方法
汽车起动机的工作原理以及常见故障检修方法汽车起动机的工作原理以及常见故障检修方法汽车的启动系统包括：启动机、启动开关、启动继电器及空挡启动开关。
启动发动机所需要的曲轴转矩和最低启动转速取决于发动机的型式、发动机的排量、汽缸数、压缩比、轴承的摩擦力，以及由发动机曲轴带轮所驱动的附加负荷、燃油的供给方式及机油温度等。
通常．随着机油温度的下降．启动机要求的启动转矩和启动转速会升高；所以在设计启动机时上述因素都应予以考虑。
一、概述1．启动机功用汽车发动机是靠外力启动的，必须依靠外力使曲轴旋转，并要求曲轴的旋转达到一定的转速，才能启动内燃机。
汽车发动机常用的启动方式有人力启动和电力启动机启动两种。
人力启动(手摇)最简单，但劳动强度大，且不安全，目前只作为后备启动方式。
电力启动机启动具有操作方便、启动迅速可靠、有重复启动能力等特点，因而被广泛采用。
用于启动内燃机的电动机及附属装置，叫作启动装置o- 2．对启动电动机的基本要求(1)必须有足够的转矩和转速转矩和转速是对电动机最主要的要求，因为：1)要带动发动机旋转，必须克服发动机的阻力矩。
发动机的阻力矩与发动机的工作容积、汽缸数、压缩比等有关。
对于构造一定的发动机来说，当温度降低时，润滑油的黏度增大，阻力矩显著增加；在启动加速过程中，还要克服各运动机件的惯性力，故启动电动机必须具备足够的转矩。
’2)要保证启动发动机除具备足够转矩外，还必须使发动机的转速升至一定程度。
因为转速过低时，对于化油器式发动机来说．化油器中的气流速度过低，低压程度过．小，汽油不易喷出，也不易雾化，造成混合气过稀，发动机便不能发动。
当温度较低(在冬天)时，雾化条件变坏，混合气变得更稀，启动更加因难。
一般要求化油器发动机的启动转速应在40,．-50转／分以上。
(2)转矩应能随转速的升高而降低因为在启动之初，曲轴由静止开始转动时，机’件作加速度运动须克服很大的静止惯性力，同时各摩擦部分处于半干摩擦状态，摩擦阻力较大，这时需要较大的启动转矩，才能带动发动机转动，并使转速很快升高，但随着曲轴转速升高，加速阻力减小，油膜也逐渐形成，所需的转矩相应减小，而当曲轴转速升至启动转速，发动机一旦发动后．自己就能够独立工作，就不需要电动机带着转动了。
火电机组启动验收性能试验导则
中华人民共和国电力工业部火电机组启动验收性能试验导则一九九八年三月编写说明为贯彻落实《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程（1996年版）》（以下简称《新启规》）关于机组性能试验的有关要求，规范火电机组在试生产期间的性能试验工作，提高机组性能试验的水平，保证机组安全、稳定、经济运行、在试生产期结束时按《火电机组移交生产达标考核评定办法（1998年版）》考核实现达标投产，根据国家标准和有关行业标准制定本导则。
本导则编审部门：电力工业部工程建设协调司主审：梁兵段喜民本导则主编部门：华北电力科学研究院执笔：梁燕钧编写人：黄安平余元张清峰游永坤李学尧黄乃民孙丽燕严冬华目录1 总则2 试验目的3 试验项目及要求4 试验准备5 性能试验内容及要求5.1 锅炉热效率试验5.2 锅炉最大出力试验5.3 锅炉额定出力试验5.4 锅炉断油（气）最低出力试验5.5 制粉系统出力试验5.6 磨煤单耗试验5.7 机组热耗试验5.8 机组轴系振动试验5.9 汽机最大出力试验（VWO工况）5.10 汽机额定出力试验5.11 机组RB功能试验5.12 机组供电煤耗测试5.13 污染物排放测试5.14 机组噪音（声）测试5.15 机组散热测试5.16 机组粉尘测试5.17 除尘器效率试验6 试验技术报告7 参考标准8 附录（略）1．总则1.0.1 本导则适用于按《新启规》的有关要求完成机组满负荷试运行并移交试生产的国产200MW及以上容量的火力发电机组。
200MW以下火力发电机组若安排试生产期可参照执行。
凡合同规定的机组性能考核试验项目，按合同的规定进行试验，其结果视同本导则规定的相应性能试验项目的结果；合同未规定的项目，可执行本导则的有关条款。
1.0.2 火电机组的性能试验应由建设单位（即项目法人，下同）组织，具体的试验工作由有关单位协商确定的试验单位负责，设备制造厂、电厂、设计、安装等单位配合。
全部性能试验工作应在试生产期结束前完成，有些项目可在机组整套启动试运期间进行。
电机的五种启动方式比较,搞电气的都应该知道
电机的五种启动方式比较，搞电气的都应该知道1、全压直接启动在电网容量和负载两方面都允许全压直接启动的情况下，可以考虑采用全压直接启动。
优点是操纵控制方便，维护简单，而且比较经济。
主要用于小功率电动机的启动，从节约电能的角度考虑，大于11kW 的电动机不宜用此方法。
2、自耦减压启动利用自耦变压器的多抽头减压，既能适应不同负载启动的需要，又能得到更大的启动转矩，是一种经常被用来启动较大容量电动机的减压启动方式。
它的最大优点是启动转矩较大，当其绕组抽头在80%处时，启动转矩可达直接启动时的64%。
并且可以通过抽头调节启动转矩。
至今仍被广泛应用。
3、Y-Δ启动对于正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机来说，如果在启动时将定子绕组接成星形，待启动完毕后再接成三角形，就可以降低启动电流，减轻它对电网的冲击。
这样的启动方式称为星三角减压启动，或简称为星三角启动（Y-Δ启动）。
采用星三角启动时，启动电流只是原来按三角形接法直接启动时的1/3。
如果直接启动时的启动电流以6～7Ie 计，则在星三角启动时，启动电流才2～2.3 倍。
这就是说采用星三角启动时，启动转矩也降为原来按三角形接法直接启动时的1/3。
适用于无载或者轻载启动的场合。
并且同任何别的减压启动器相比较，其结构最简单，价格也最便宜。
除此之外，星三角启动方式还有一个优点，即当负载较轻时，可以让电动机在星形接法下运行。
此时，额定转矩与负载可以匹配，这样能使电动机的效率有所提高，并因之节约了电力消耗。
4、软启动器这是利用了可控硅的移相调压原理来实现电动机的调压启动，主要用于电动机的启动控制，启动效果好但成本较高。
因使用了可控硅元件，可控硅工作时谐波干扰较大，对电网有一定的影响。
另外，电网的波动也会影响可控硅元件的导通，特别是同一电网中有多台可控硅设备时。
因此可控硅元件的故障率较高，因为涉及到电力电子技术，因此对维护技术人员的要求也较高。
5、变频器变频器是现代电动机控制领域技术含量最高，控制功能最全、控制效果最好的电机控制装置，它通过改变电网的频率来调节电动机的转速和转矩。
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空载和制动的工作情 况，常用来检验起动 机的故障：
分析
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
第三章 起动机
了解起动机的起动性能 了解起动机的工作原理和特性 掌握起动机的组成和结构 掌握几种单向离合器的构造和工作过程 掌握电磁控制装置的构造及工作原理 掌握装用交流发电机的驱动保护电路 掌握几种减速起动机的特点及减速装置 通过对起动机的工作原理、特性、结构组成及控制装
置的工作过程的了解能够对起动系的一些典型的故障 进行检测并排除
起动极限温度。
一、起动转矩
起动机要有足够大的转矩来克服发动机 初始转动时的各种阻力。
起动阻力包括：
1.摩擦阻力矩；
2.压缩阻力矩；
3.惯性阻力矩。
二、最低起动转速
1.在一定温度下，发动机能够起动的最低曲轴 转速。汽油机中，约为50~70r/min。最好 100 70r/min以上
2.起动机传给发动机的转速要大于发动机的最 低转速：
其中，Ce——电机结机工作时，电压平衡方程式为：
Ub=E反+IaRa
则电枢电流为：Ia=（Ub- E反）/Ra
二、直流电动机转矩自动调节特性
分析： Ia=（Ub- E反）/Ra 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。
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。
直流电动机的工作原理
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
二、直流电 动机 转矩自动调 节特性
二、直流电动机转矩自动调节特性
（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。 （2）起动电路的电阻影响 起动机内部电阻和起动线路电阻越大，起动机
得输出功率、转速、制动力矩均会降低。 （3）环境温度的影响。 环境温度低时，起动性能不好。
第三节 起动机的组成和结构
一、起动机的型号
根据中华人民共和国行业标准QC/T73-1993 汽车电气设备产品型号编制方法?规定，起动 机的型号如下：
12345
1.产品代号
起动机的产品代号：QD表示起动机；QDJ表 示减速起动机；QDY表示永磁型起动机（包括 永磁减速型起动机）。
第三章 起动机
起动机由直流电动机、传动装置和控制 机构组成，其主要功用是起动发动机。
发动机的起动性能评价指标有：起动转 矩、最低起动转速、起动功率、起动极 限温度。
第一节 发动机的起动性能
起动机由直流电动机、传动装置和控制 机构组成。
其主要功用是起动发动机。 发动机的起动性能评价指标有： 起动转矩、最低起动转速、起动功率、
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）。 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。
并励电动机机械特性
串励电动机机械特性
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；
二、直流电动机转矩自动调节特性
电动机工作时，电压平衡方程式为：
Ub=E反+IaRa
该公式称为电动机发电机一体公式
即电动机在一定条件下可以变成发电机， 用于电机制动和储能
三、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。
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”。
复励式电动机
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。
串、并、复励电动机机械特性比较
3.串励式起动机的工作特性
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
二、直流电动机转矩自动调节特性
E反=Ceφn
加大蓄电池容量 进气加热 电喷车低温补偿
第二节 起动机的原理和特性
直流电动机的工作原理 直流电动机转矩自动调节特性 起动机的工作特性
第二节 起动机的原理和特性
起动电动机均采用直流电动机。 直流电机由磁场部分、电枢部分、电刷
装置等组成
一、直流电动机的工作原理
1.功用 直流电动机时将电
若低于这个转速，汽油泵供油不足，气流速度 过低，可燃混合气形成不充分，还会使压缩行 程的散热损失和漏气损失增加，导致发动机不 能起动。
三、起动功率
起动机所具有的功率应和发动机起动所 必需的起动功率相匹配
而蓄电池的容量与起动机的容量成 正比
P=(450~600)P/U
四、起动极限温度
当环境温度低于起动极限温度时，应采 取起动辅助措施
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)。
串励式电动机工作电路
起动机工作特性图
分析
当I=0时，M=0， 所以，P=0，转速n 达到最大， n=nmax（起动机 空载）；