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
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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
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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
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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。
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汽车电器与电子控制技术 2）影响起动机功率的因素
起动机的工作电流很大（达几百安培），蓄电池、起动机电 源内阻及起动电路电阻对电动机的输出功率会有很大影响。 （1）接触电阻和导线电阻。 （2）蓄电池容量 （3）环境温度。
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(2) 起动机的特性曲线
1)发动机即将起动时，即起动机 刚接入瞬间，此时n＝0，电流最 大(称为制动电流)，转矩也达最大 值(称为制动转矩)。 2)在起动机空转时，电流Ia最小 (称为空转电流)，转速n达最大值 (称为空转转速)。 3)在起动电流接近制动电流的一 半时，起动机的功率最大。
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3）蓄电池容量的选择
起动机的功率确定以后，可以按经验公式确定蓄电池的容量：
C (610 ~ 810) P U
式中 U——起动机额定电压（Ⅴ）； P——起动机额定功率（kW）； C——蓄电池额定容量（A·h）。
对于大功率起动机（7.0～10kW），蓄电池的容量可以 选择比计算值小一些。
汽油发动机的最低起动转速为50～70r／min，而柴油发 动机的最低起动转速为100～200r／min。
温度为0℃时发动机起动所需功率可由经验公式推算： 汽油发动机： P＝（0.18～0.22）V 柴油发动机： P＝（0.74～1.1）V
2）传动比选择
起动机与发动机的传动比一般在如下范围内选择：汽油发 动机为13～17，柴油发动机为8～10。
汽车电器与电子控制技术 起动机特性
(1)直流串励式直流电机特性 1) 转矩特性
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汽车电器与电子控制技术 2) 机械特性
在磁路来饱和时，
串励直流电动机在轻载时转速很高，易造成电动机"飞车" 事故。因此，对于功率较大的串励直流电动机，不允许在 轻载或空载下运行。
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起动机特性(转矩特性、机械特性、功率及影响因素、基本参数)
直流电动机按励磁方式可分为永磁式和励磁式两大类，电磁式按励磁绕组与电枢 绕组的连接关系又可分并励式、串励式和复励式三种，如图所示。
（a）永磁式
（b）并励式
（c）串励式
图 直流电动机类型
（d）复励式
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直流电动机Leabharlann 械特性比较永磁式直流电动机磁极磁通工作时 保持不变。并励式直流电动机励磁 绕组与电枢绕组联在同一电源上， 若外电压不变、励磁电阻不变，则 每极磁通也基本不变。故永磁式、 并励式电动机转速与转矩之间的关 系基本相同。转速将随转矩的增加 而近似地按线性规律下降，但下降 很小。即它们具有较“硬”的机械 特性，适应性能较差。永磁、并励 式直流电动机常用于减速型起动机。
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发动机的起动阻力矩是指在最低起动转速时的发动机阻 力矩，主要包括气缸气体压缩阻力矩、运动件的摩擦阻力矩 和惯性力矩。
温度为0℃时发动机的阻力矩M：
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发动机的最低起动转速是指起动时能保证进入气缸内的 混合气在压缩终了时具有一定的温度和良好的雾化，能使发 动机可靠点火发动所需的最低转速。
汽车电器与电子控制技术 起动机
3.0 概述 3.1 起动机的结构、工作原理
一、直流电动机 二、传动机构 三、电磁式控制装置 四、起动机特性
3.2 起动机基本参数选择 3.3 典型起动机的机构及工作原理
一、起动机的分类 二、电磁控制强制啮合式起动机 三、新型起动机
3.4 起动机常见故障、诊断与调整
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由于起动机运转时间很短，允许它以最大功率运转，所以把起动机的最 大输出功率称为起动机的额定功率
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起动机采用串励电动机的主要原因
1.制动转矩大
特别在起动的瞬间，由于发动机的阻力矩很大，起动机处于完 全制动的情况下， n=0 ，反电动势 Ef =0。此时，电枢电流将 达最大值(称为制动电流) ，产生最大转矩(称为制动转矩) ，从 而使发动机易于起动。 2.软的机械特性 由于串励直流电动机具有软的机械特性，即轻载时转速高、 重载时转速低，故对起动发动机十分有利。因为重载时转速 低，可使起动安全可靠