Стартовый выстрел

Автомобильный стартер – это электродвигатель постоянного тока, электромагнитное тяговое реле и привод – шестерня с обгонной муфтой, а иногда и с редуктором. Статор электродвигателя обычно четырехполюсный – с электромагнитной обмоткой возбуждения или с постоянными магнитами. Тяговое реле управляет силовыми контактами стартера и сцепляет шестерню привода с зубчатым венцом маховика двигателя. Роликовая обгонная муфта передает крутящий момент только от стартера к маховику.

Первые российские тяговые реле были с одной обмоткой – такие после срабатывания потребляли неоправданно большой ток (для удержания реле включенным нужен гораздо меньший). Современные реле, как правило, имеют две обмотки – втягивающую и удерживающую. При подаче питания на реле сначала работают обе, а после замыкания силовых контактов стартера втягивающая обесточивается, остается включенной лишь удерживающая.

После пуска двигателя маховик и шестерня привода начинают вращаться в несколько раз быстрей, чем при раскрутке стартером, – обгонная муфта расцепляется и не допускает слишком быстрого вращения якоря – оно грозит поломками. В этот момент контактные усилия на зубьях невелики – и после отключения стартера его «механика» легко выводит шестерню из зацепления с маховиком.

Стартеры с электромагнитной обмоткой возбуждения известны давно. Правда, они сложноваты и громоздки, что увеличивает цену, но все же еще долго будут в ходу. Схема возбуждения смешанная – например, три сериесные катушки соединены с обмоткой якоря последовательно, а одна шунтовая – параллельно. Это обеспечивает высокий пусковой момент стартера, но ограничивает «раскрутку» якоря на холостом ходу, при расцеплении обгонной муфты после пуска двигателя. Основной ток стартера немал: при максимальной мощности – около 250 А, а в заторможенном состоянии – минимум вдвое больше, поэтому обмотки сделаны из медной ленты большого сечения. Остальные участки силовой цепи тоже немалого сечения, до 16–20 мм2 (вспомним аккумуляторные провода!).

При таких токах стартер быстро нагревается – держите его включенным не дольше 15 секунд! Если пустить мотор не удалось, вновь включайте стартер не раньше чем через 20–30 с, ведь массивные детали остывают медленно. В противном случае подгорают ламели коллектора, щетки, провода, снижается усилие прижимных пружин, обгорает изоляционный лак обмоток (помните специфический запах?), возникают межвитковые замыкания – стартер теряет мощность и «не крутит» даже летом.

У стартера с электромагнитным возбуждением есть любопытная особенность. Если подать на его контакты ток обратной полярности, якорь станет вращаться в прежнюю сторону – ведь ток в обмотках статора тоже изменится на обратный. Выходит, при проверке такого стартера полярность можно не соблюдать: он будет работать даже при питании током переменного напряжения 12 В.

В современных компактных стартерах четырехщеточный якорь вращается в магнитном поле постоянных магнитов. Отсутствие электромагнитного возбуждения позволяет экономней расходовать заряд АКБ.

Показанные здесь схемы соединений стартеров типичны для большинства автомобилей. Но простота обманчива – и отказы обычно не случайны. Порой даже опытный электрик находит неисправность не сразу. Допустим, при повороте ключа тяговое реле не срабатывает, так как на его контакт 50 плюс от замка не приходит. Тогда проверим, есть ли плюс на контакте 50 в самом замке, – возможно, в нем не коммутируются контакты 30 и 50. Например, подгорели – этим особенно страдают автомобили, где нет разгрузочного реле стартера. Замок в порядке – ищем обрыв цепи от него до тягового реле. Бывает, тяговое реле при включении «строчит». Это может указывать не только на разряженную батарею или сильно окисленные наконечники проводов, но и на проблемы с самим реле: втягивающая обмотка исправна, а удерживающая оборвана, в ней межвитковое замыкание и т.п.

Нередко стартеры перестают работать из-за износа или разрушения щеток, ослабления затяжки их винтов (если таковые есть), осадки прижимных пружин, ненадежного соединения минуса батареи с кузовом и мотором. Заклятый враг электрика – коррозия соединений: чуть позеленел контакт – и стартер уже не работает, хотя вся остальная электротехника в порядке. Кстати, типичный прокол горе-мастера – не подсоединить провод «массы» после ремонта двигателя. Без «массы» стартер не включится.

При диагностике стартера не мешает проверить, работает ли он при питании напрямую, без реле. Соединим один контактный болт с плюсом батареи, другой с минусом. Завертелся якорь? Значит, надо искать неполадки в тяговом реле и других цепях. Такова теория. А вот практика: если стартер в руках, будьте осторожны! При включении якорь раскручивается почти мгновенно (нагрузки-то нет!), а «силы действия и противодействия» равны: якорь рванет влево, а статор вправо. Держите крепко! А всего верней сначала закрепить стартер, а после экспериментировать.

Что еще можно проверить? Например, ток, потребляемый стартером. Но даже на холостом ходу это 40–80 А, так что о тестере забудем. Понадобятся специальные «токовые клещи» либо нагрузочная вилка для АКБ.

Бывают и чисто механические проблемы. Так, при пусках в сильный мороз и чрезмерных температурных деформациях магниты могут отклеиться от статора и заклинить якорь. К счастью, эти случаи редки.

Функции всех частей стартера строго согласованы: например, электродвигатель должен включиться не раньше, чем шестерня привода надежно сцепится с венцом маховика. В противном случае кромки зубьев шестерни привода и венца маховика быстро изнашиваются – и вскоре стартер уже не может провернуть коленвал. Выдает эту беду неприятный скрежет. Что же делать? Вот один из малоизвестных приемов. После выключения мотора коленвал останавливается в «равновесных» положениях – в этих местах, напротив шестерни привода, сильней всего изношены зубья маховика. Как соединить шестерню с зубьями «поновее»? На высшей передаче подвинем машину сантиметров на 15 и зафиксируем тормозом. Теперь мотор скорей всего заведется.

Схема соединений стартера с электромагнитным возбуждением: 1 – собственно стартер, где а – обмотки катушек возбуждения; К – силовые контакты стартера, замыкаемые тяговым реле 2; Я – якорь; щ – щетки; I и II – втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле; 3 – генератор; 4 – АКБ. При повороте ключа в положение «стартер» через обмотки тягового реле начинает протекать ток, и якорь реле, втянувшись, замыкает контакты К – теперь оба конца обмотки I соединены с «+» АКБ – эта обмотка выключается. Но для удержания реле включенным достаточно оставшейся обмотки II. Якорь начинает поворачиваться.

Схема соединений стартера с возбуждением постоянными магнитами: 1 – стартер в сборе с тяговым реле, где Я – якорь, М – постоянные магниты (2 шт.); К – силовые контакты стартера, замыкаемые тяговым реле 2; I и II – втягивающая и удерживающая обмотки тягового реле (напряжение его срабатывания не выше 8 В при температуре 15–25°С); 3 – генератор; 4 – АКБ. На схеме не показан планетарный редуктор, повышающий крутящий момент приводной шестерни в зацеплении с венцом маховика при сохранении оптимальных оборотов коленчатого вала – ныне весьма распространенное техническое решение.

Типичный стартер с классической обмоткой возбуждения. Здесь 1 – винт крепления полюсного башмака; 2 – втягивающее реле; 3 – точка схемы, куда приходит «+» от клеммы 50 замка зажигания; 4 и 5 – силовые контакты втягивающего реле; 6 – проводник питания обмоток возбуждения. К контакту 4 подключен «+» АКБ, к контакту 5 – вход самого стартера. (При проверке стартера без тягового реле можно подать питание прямо на контакт 5.) К контакту 5 внутри тягового реле припаян выходной вывод втягивающей обмотки. При срабатывании реле после замыкания контактов 4 и 5 на обоих концах втягивающей обмотки появляется «+» и она обесточивается. Продолжает работать только удерживающая обмотка, у которой один конец соединен с контактом 3, а другой – с «массой».

Современный стартер с возбуждением от постоянных магнитов. Здесь 1 – корпус статора, остальные детали – те же, что и для стартера с электромагнитным возбуждением. Постоянные магниты – внутри корпуса. Держатся на клее, увы – без дополнительного подкрепления. Об этом говорит гладкий корпус, без намека на заклепки или винты. На более дорогих стартерах магниты подстрахованы на случай отклеивания дополнительными пружинными пластинами и т.п.