Λύσεις — Σύστημα Εκκίνησης (σελ. 318) – ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Γ΄ ΕΠΑΛ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Γ΄ ΕΠΑΛ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Γ΄ ΕΠΑΛ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις — Σύστημα Εκκίνησης (σελ. 318) – ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Σύστημα Εκκίνησης

Λύσεις στις 22 ερωτήσεις του κεφαλαίου: αρχή λειτουργίας εκκινητή, κύρια μέρη, διαίρεση εκκινητών (πλωτό πινιόν, πλωτού δρομέα, Bendix, D.W.), μέγεθος εκκινητή, κυκλώματα εκκίνησης, έλεγχοι συστήματος και εξαρτημάτων, μεταλλάκτης.

Σκοπός εκκινητή

Ερώτηση: Ποιο σκοπό εξυπηρετεί ο εκκινητής;

Απάντηση:

Ο κινητήρας, για να αρχίσει να λειτουργεί, πρέπει να περιστραφεί για μερικά δευτερόλεπτα με εξωτερική βοήθεια.
Αυτό το έργο αναλαμβάνει ο εκκινητής (μίζα), που δίνει τις στροφές για να υπερνικηθεί η αδράνεια των μαζών μέχρι ο κινητήρας να «πάρει μπροστά».

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο εκκινητής (μίζα) είναι ένας ηλεκτρικός κινητήρας Σ.Ρ. τροφοδοτούμενος από τον συσσωρευτή, ο οποίος αναλαμβάνει να δώσει στον κινητήρα του αυτοκινήτου τις απαραίτητες περιστροφές ώστε να υπερνικηθεί η αδράνεια των κινούμενων μαζών του (έμβολα, στρόφαλος κ.λπ.) και να αρχίσει να λειτουργεί μόνος του. Χωρίς αυτή την εξωτερική βοήθεια, ο κινητήρας δεν θα μπορούσε να «πάρει μπροστά», ιδίως όταν είναι κρύος και το λιπαντικό του παχύρευστο, οπότε απαιτείται μεγαλύτερη ισχύς.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Δίνει στον κινητήρα τις αρχικές στροφές που χρειάζονται για να ξεπεραστεί η αδράνειά του και να ξεκινήσει να λειτουργεί

Παράγοντες ισχύος εκκινητή

Ερώτηση: Από ποια στοιχεία εξαρτάται η ισχύς του εκκινητή;

Απάντηση:

Από την ενότητα 10.1: η ισχύς της μίζας εξαρτάται από το μέγεθος και το είδος του κινητήρα.
Εξαρτάται επίσης από τον αριθμό των κυλίνδρων και τις στροφές του κινητήρα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ισχύς της μίζας εξαρτάται από το μέγεθος του κινητήρα, το είδος του (βενζινοκινητήρας ή πετρελαιοκινητήρας), τον αριθμό των κυλίνδρων του και τις στροφές που χρειάζεται να αναπτύξει για να ξεκινήσει. Στους μικρότερους κινητήρες η ισχύς του εκκινητή ξεκινά συνήθως από 0,7 KW, ενώ το ρεύμα που απορροφά κατά την εκκίνηση μπορεί να φτάσει τα 300 A — το μεγαλύτερο ρεύμα από κάθε άλλο καταναλωτή του οχήματος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Μέγεθος κινητήρα, είδος κινητήρα, αριθμός κυλίνδρων, απαιτούμενες στροφές εκκίνησης

Μετάδοση ισχύος εκκινητή-κινητήρα

Ερώτηση: Με ποιο τρόπο γίνεται η μετάδοση ισχύος από τον εκκινητή στον κινητήρα;

Απάντηση:

Η κίνηση μεταδίδεται με ζεύγος οδοντωτών τροχών: το πινιόν στον άξονα της μίζας και την οδοντωτή στεφάνη του σφονδύλου.
Η σχέση μετάδοσης είναι 10:1· μετά την εκκίνηση το πινιόν αποσυμπλέκεται, για να μην παρασυρθεί η μίζα σε δεκαπλάσιες στροφές.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η μετάδοση της κίνησης από τον εκκινητή στον κινητήρα γίνεται με ένα ζεύγος οδοντωτών τροχών. Το μικρότερο από αυτά, γνωστό ως πινιόν ή γρανάζι μίζας, είναι τοποθετημένο στον άξονα του εκκινητή· εμπλέκεται με το μεγαλύτερο, την οδοντωτή στεφάνη που είναι τοποθετημένη στην περιφέρεια του σφονδύλου του κινητήρα. Η σύμπλεξη πινιόν-σφονδύλου προκαλεί την περιστροφή του κινητήρα, με σχέση μετάδοσης 10:1 (δηλαδή το πινιόν κάνει 10 στροφές για κάθε 1 στροφή του σφονδύλου), πράγμα που δεκαπλασιάζει την αποδιδόμενη ροπή. Μόλις ο κινητήρας πάρει μπροστά, το πινιόν αποσυμπλέκεται από τον σφόνδυλο, γιατί αλλιώς η μίζα θα παρασυρόταν σε δεκαπλάσιες στροφές και θα καταστρεφόταν.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Με ζεύγος οδοντωτών τροχών: το πινιόν του εκκινητή εμπλέκεται με την οδοντωτή στεφάνη του σφονδύλου, σχέση μετάδοσης 10:1

Αρχή λειτουργίας εκκινητή

Ερώτηση: Ποια είναι η αρχή λειτουργίας ενός εκκινητή;

Απάντηση:

Ρευματοφόρος αγωγός μέσα σε μαγνητικό πεδίο δέχεται δύναμη που τον κινεί.
Στα πηνία του δρομέα, που βρίσκονται μέσα στο πεδίο των ηλεκτρομαγνητών του στάτη, αναπτύσσονται ζεύγη δυνάμεων που περιστρέφουν το τύμπανο.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η αρχή λειτουργίας του εκκινητή στηρίζεται στο φαινόμενο ότι, όταν ένας αγωγός που διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα βρεθεί μέσα σε μαγνητικό πεδίο, ασκείται πάνω του δύναμη που τον κινεί. Στην πράξη, αντί ενός μεμονωμένου αγωγού, ο εκκινητής χρησιμοποιεί πλαίσια αγωγών (πηνία) τυλιγμένα στο δρομέα του· όταν αυτά διαρρέονται από ρεύμα και βρίσκονται μέσα στο μαγνητικό πεδίο που δημιουργούν τα τυλίγματα διέγερσης του στάτη, αναπτύσσεται πάνω τους ζεύγος δυνάμεων που τα περιστρέφει, δίνοντας έτσι την περιστροφική κίνηση στον άξονα του εκκινητή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ρευματοφόρος αγωγός (πηνίο δρομέα) μέσα σε μαγνητικό πεδίο (τυλίγματα διέγερσης) δέχεται δύναμη και περιστρέφεται

Είδη κινητήρων Σ.Ρ. ως εκκινητές

Ερώτηση: Ποια είδη κινητήρων Σ.Ρ χρησιμοποιούνται ως εκκινητές και γιατί;

Απάντηση:

Συγκρίνουμε τους κινητήρες Σ.Ρ. ως προς τη ροπή στρέψης στην εκκίνηση και τη συμπεριφορά των στροφών.
Διέγερσης σειράς: μεγάλη ροπή εκκίνησης (ο συνηθέστερος εκκινητής)· μεικτής διέγερσης: σε εκκινητές μεγάλης ισχύος· μόνιμων μαγνητών: απλοί και ελαφροί· η παράλληλη διέγερση δεν χρησιμοποιείται (μικρή ροπή).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο κινητήρας παράλληλης διέγερσης δεν χρησιμοποιείται ως εκκινητής, γιατί παρουσιάζει μικρή ροπή στρέψης και μικρή αύξηση στροφών. Ο κινητήρας με διέγερση σειράς είναι ο πιο διαδεδομένος ως εκκινητής, γιατί το τύλιγμα τυμπάνου και το τύλιγμα διέγερσης διαρρέονται από το ίδιο ισχυρό ρεύμα, με αποτέλεσμα να αναπτύσσεται πολύ μεγάλη ροπή στρέψης κατά την εκκίνηση — ακριβώς το χαρακτηριστικό που χρειάζεται ένας εκκινητής. Ο κινητήρας με μεικτή διέγερση συνδυάζει τα πλεονεκτήματα των δύο — το παράλληλο τύλιγμα ενισχύει τη ροπή και εμποδίζει υπερβολική αύξηση στροφών χωρίς φορτίο — αλλά λόγω της δαπανηρής κατασκευής χρησιμοποιείται μόνο σε εκκινητές μεγάλης ισχύος. Τέλος, οι κινητήρες με διέγερση από μόνιμους μαγνήτες χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σήμερα, γιατί είναι απλοί στην κατασκευή και ελαφριοί.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κυρίως διέγερσης σειράς (μεγάλη ροπή στην εκκίνηση)· μεικτής διέγερσης σε εκκινητές μεγάλης ισχύος· μόνιμων μαγνητών σε σύγχρονους ελαφρούς εκκινητές· η παράλληλη διέγερση δεν χρησιμοποιείται

Κύρια μέρη εκκινητή

Ερώτηση: Να αναφέρετε τα κύρια μέρη ενός εκκινητή.

Απάντηση:

Ο εκκινητής είναι κινητήρας Σ.Ρ., άρα έχει στάτη (με ηλεκτρομαγνήτες) και δρομέα (τύμπανο) με συλλέκτη και ψήκτρες.
Επιπλέον διαθέτει το μηχανισμό εμπλοκής-απεμπλοκής του πινιόν με την οδοντωτή στεφάνη του σφονδύλου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα κύρια μέρη ενός εκκινητή (χωρίς μόνιμους μαγνήτες) είναι: ο στάτης, δηλαδή το ζύγωμα με τους πόλους στους οποίους είναι τυλιγμένο το τύλιγμα διέγερσης και δημιουργεί το μαγνητικό πεδίο· ο δρομέας ή τύμπανο, με τους χάλκινους αγωγούς (πηνία) τοποθετημένους στις αυλακώσεις σιδηρομαγνητικών ελασμάτων, τα άκρα των οποίων καταλήγουν στον συλλέκτη· ο συλλέκτης και οι ψήκτρες (καρβουνάκια), μέσω των οποίων περνά το ρεύμα στα πηνία του δρομέα· και ο μηχανισμός εμπλοκής-απεμπλοκής, που περιλαμβάνει το πινιόν και προωθεί ή αποσύρει αυτό από την οδοντωτή στεφάνη του σφονδύλου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Στάτης (τύλιγμα διέγερσης), δρομέας/τύμπανο, συλλέκτης+ψήκτρες, μηχανισμός εμπλοκής-απεμπλοκής (πινιόν)

Βασικά είδη εκκινητών

Ερώτηση: Να αναφέρετε τα βασικά είδη εκκινητών.

Απάντηση:

Με βάση την αρχή λειτουργίας του μηχανισμού εμπλοκής: εκκινητές απ' ευθείας εμπλοκής, τύπου προεμπλοκής και αδρανειακού τύπου.
Ανάλογα με τον τύπο εμπλοκής: εκκινητές με πλωτό πινιόν, πλωτού δρομέα και με ενδιάμεσο σύστημα ώθησης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Με βάση την αρχή λειτουργίας του μηχανισμού εμπλοκής, διακρίνουμε τους εκκινητές σε: εκκινητές απ' ευθείας εμπλοκής, εκκινητές τύπου προεμπλοκής (χρησιμοποιούνται αρκετά, τόσο στους βενζινοκινητήρες όσο και στους πετρελαιοκινητήρες) και εκκινητές αδρανειακού τύπου. Ανάλογα με τον τύπο εμπλοκής, διακρίνονται σε: εκκινητές με πλωτό πινιόν (για επιβατηγά, με υποκατηγορίες ελαφρού τύπου, μέσου τύπου και συστήματος εμπλοκής Bendix), εκκινητές πλωτού δρομέα (κυρίως για μεγάλα οχήματα, όπως φορτηγά και λεωφορεία) και εκκινητές με ενδιάμεσο σύστημα ώθησης-υποβιβασμού της ταχύτητας (τύπος D.W.).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Με βάση την αρχή λειτουργίας: απ' ευθείας εμπλοκής, προεμπλοκής, αδρανειακού τύπου· ανάλογα με τον τύπο εμπλοκής: με πλωτό πινιόν, πλωτού δρομέα, με ενδιάμεσο σύστημα ώθησης

Χαρακτηριστικό εκκινητή πλωτού πινιόν

Ερώτηση: Ποιο είναι το χαρακτηριστικό του εκκινητή με πλωτό πινιόν;

Απάντηση:

Στον εκκινητή με πλωτό πινιόν το πινιόν μετακινείται αξονικά πάνω σε σφηνόδρομο για να εμπλακεί με τη στεφάνη του σφονδύλου.
Ανάλογα με το σφηνόδρομο διακρίνουμε ελαφρού τύπου (ευθύς), μέσου τύπου (ελικοειδής μεγάλου βήματος) και σύστημα Bendix (ελικοειδής πολύ μικρού βήματος).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στον εκκινητή με πλωτό πινιόν, το πινιόν δεν είναι σταθερά προσαρμοσμένο στο άκρο του δρομέα, αλλά μετακινείται αξονικά πάνω σε σφηνόδρομο (ευθύ ή ελικοειδή, ανάλογα με την υποκατηγορία) για να εμπλακεί με την οδοντωτή στεφάνη του σφονδύλου κατά την εκκίνηση και να αποσυμπλακεί αμέσως μετά. Αυτός ο τύπος χρησιμοποιείται κυρίως σε επιβατηγά αυτοκίνητα και περιλαμβάνει τρεις υποκατηγορίες: ελαφρού τύπου (ευθύς σφηνόδρομος, ισχύς έως 0,3 KW, πλέον δεν χρησιμοποιείται), μέσου τύπου (ελικοειδής σφηνόδρομος με μεγάλο βήμα, ελεγχόμενος με ηλεκτρομαγνητικό διακόπτη-σωληνοειδές) και σύστημα εμπλοκής Bendix (ελικοειδής σφηνόδρομος με πολύ μικρό βήμα, βασισμένος στην αρχή της αδράνειας).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Το πινιόν κινείται αξονικά (πλέει) πάνω σε σφηνόδρομο για να εμπλακεί/αποσυμπλακεί από τη στεφάνη· χρησιμοποιείται σε επιβατηγά, με τρεις υποκατηγορίες (ελαφρού, μέσου τύπου, Bendix)

Ρόλος ελεύθερου συμπλέκτη

Ερώτηση: Τι εξυπηρετεί ο ελεύθερος συμπλέκτης μιας κατεύθυνσης;

Απάντηση:

Ο ελεύθερος συμπλέκτης βρίσκεται μεταξύ του άξονα της μίζας και του πινιόν και μεταδίδει κίνηση μόνο από τον εκκινητή προς το σφόνδυλο.
Όταν ο κινητήρας πάρει μπροστά, τα κυλινδράκια ξεσφηνώνουν και ο δρομέας της μίζας δεν παρασύρεται σε γρήγορη περιστροφή.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο ελεύθερος (μονόφορος) συμπλέκτης μιας κατεύθυνσης, που είναι τοποθετημένος μεταξύ του άξονα της μίζας και του πινιόν, επιτρέπει τη μετάδοση της κίνησης μόνο προς μία κατεύθυνση — από τον εκκινητή προς το σφόνδυλο — και όχι αντίστροφα, λειτουργώντας παρόμοια με το ελεύθερο ενός ποδηλάτου. Κατά τη μετάδοση της κίνησης από τον εκκινητή στο σφόνδυλο, κυλινδράκια μέσα στο συμπλέκτη σφηνώνουν στις εγκοπές της εξωτερικής στεφάνης του χιτωνίου και μεταδίδουν τις στροφές του άξονα της μίζας στο πινιόν. Όταν όμως ο κινητήρας πάρει μπροστά και το πινιόν αρχίσει να περιστρέφεται πιο γρήγορα από τον άξονα της μίζας, τα κυλινδράκια ξεσφηνώνουν και ανεξαρτητοποιούν την κίνηση του πινιόν από τον άξονα — έτσι αποφεύγεται να παρασυρθεί ο δρομέας της μίζας σε γρήγορη, καταστροφική περιστροφή από τον ίδιο τον κινητήρα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Μεταδίδει κίνηση μόνο προς μία κατεύθυνση (εκκινητής→σφόνδυλο)· αποτρέπει να παρασυρθεί ο δρομέας της μίζας σε καταστροφική περιστροφή από τον κινητήρα

Λόγοι χρήσης ρελέ (βαρελάκι) στην εκκίνηση

Ερώτηση: Ποιοι είναι οι λόγοι που επέβαλαν τη χρήση ρελέ (βαρελάκι) στην εγκατάσταση των εκκινητών;

Απάντηση:

Ο εκκινητής απορροφά ρεύμα μεγάλης έντασης, οπότε ο διακόπτης που τον τροφοδοτεί χρειάζεται ισχυρές επαφές και αγωγούς μεγάλης διατομής.
Με το ρελέ (σωληνοειδές) ο διακόπτης ανάφλεξης ελέγχει μόνο το ασθενές ρεύμα του πηνίου, ενώ το ισχυρό ρεύμα περνά από τις επαφές του ρελέ.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Επειδή ο εκκινητής απορροφά ρεύμα πολύ μεγάλης έντασης (που μπορεί να φτάσει τα 300 A κατά την εκκίνηση), ο διακόπτης που τον τροφοδοτεί θα έπρεπε να έχει ισχυρές επαφές και οι αγωγοί σύνδεσής του να έχουν πολύ μεγάλη διατομή — κάτι πρακτικά δύσκολο και ακριβό να τοποθετηθεί απευθείας μέσα στο διακόπτη ανάφλεξης, στο ταμπλό, κοντά στον οδηγό. Γι' αυτό χρησιμοποιείται το ρελέ ή σωληνοειδές (βαρελάκι): ο διακόπτης ανάφλεξης χρειάζεται να διαχειρίζεται μόνο το ασθενές ρεύμα που ενεργοποιεί το πηνίο του σωληνοειδούς, ενώ το ίδιο το σωληνοειδές, τοποθετημένο κοντά στον εκκινητή, κλείνει με ισχυρές επαφές το πραγματικό ισχυρό κύκλωμα τροφοδοσίας του εκκινητή, με χονδρά καλώδια μικρού μήκους.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Το ρελέ/βαρελάκι επιτρέπει στον αδύναμο διακόπτη ανάφλεξης να ελέγχει μόνο ασθενές ρεύμα, ενώ το ίδιο (κοντά στον εκκινητή) διαχειρίζεται με ισχυρές επαφές το πολύ ισχυρό ρεύμα εκκίνησης

Αρχή λειτουργίας μηχανισμού Bendix

Ερώτηση: Σε ποια αρχή στηρίζεται η λειτουργία του μηχανισμού εμπλοκής-απεμπλοκής σε έναν εκκινητή με σύστημα εμπλοκής Μπέντιξ;

Απάντηση:

Στο σύστημα Μπέντιξ το πινιόν είναι χαλαρά προσαρμοσμένο σε άξονα με σπείρωμα.
Λόγω αδράνειας, το πινιόν περιστρέφεται πιο αργά από τον άξονα, κινείται κατά μήκος του σπειρώματος και εμπλέκεται· όταν ο κινητήρας πάρει μπροστά, επιστρέφει και η εμπλοκή παύει.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο μηχανισμός εμπλοκής-απεμπλοκής του συστήματος Bendix στηρίζεται στην αρχή της αδράνειας. Το πινιόν είναι χαλαρά προσαρμοσμένο πάνω σε σπειρωτό (ελικοειδή) άξονα του εκκινητή. Όταν ο άξονας αρχίσει να περιστρέφεται απότομα, η αδράνεια του πινιόν προκαλεί την πιο αργή περιστροφή του σε σχέση με τον άξονα, με αποτέλεσμα το πινιόν να κινηθεί κατά μήκος του σπειρώματος και να εμπλακεί με την οδοντωτή στεφάνη του σφονδύλου. Μόλις ο κινητήρας πάρει μπροστά, ο σφόνδυλος περιστρέφει το πινιόν γρηγορότερα από τον άξονα της μίζας, οπότε αυτό κινείται προς τα πίσω λόγω του σπειρώματος και η εμπλοκή παύει αυτόματα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Στην αρχή της αδράνειας: το πινιόν, λόγω αδράνειας, κινείται πάνω στο σπείρωμα του άξονα και εμπλέκεται/αποσυμπλέκεται αυτόματα ανάλογα με τη σχετική ταχύτητα άξονα-πινιόν

Χαρακτηριστικά εκκινητή πλωτού δρομέα

Ερώτηση: Τι χαρακτηρίζει τους εκκινητές πλωτού δρομέα;

Απάντηση:

Στον εκκινητή πλωτού δρομέα το πινιόν είναι σταθερά προσαρμοσμένο στο άκρο του άξονα του δρομέα.
Η εμπλοκή γίνεται με αξονική μετατόπιση του δρομέα, από την έλξη του πεδίου της διέγερσης και του βοηθητικού τυλίγματος· χρησιμοποιείται σε μεγάλα οχήματα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο εκκινητής πλωτού δρομέα τοποθετείται σε μεγάλα οχήματα (φορτηγά, λεωφορεία) και η ισχύς του μπορεί να φτάσει τους 6 PS. Χαρακτηριστικό του είναι ότι το πινιόν είναι σταθερά προσαρμοσμένο στο άκρο του άξονα του δρομέα — δεν κινείται μόνο του πάνω σε σφηνόδρομο όπως στους εκκινητές με πλωτό πινιόν. Αντίθετα, η εμπλοκή του πινιόν επιτυγχάνεται με αξονική μετατόπιση ολόκληρου του δρομέα προς τα εμπρός, χάρη στη δύναμη έλξης που ασκεί το μαγνητικό πεδίο της διέγερσης και ενός βοηθητικού τυλίγματος. Φέρει επίσης συμπλέκτη πολλαπλών δίσκων που ελευθερώνει το πινιόν όταν η ροπή αντίστασης ξεπεράσει ένα όριο, προστατεύοντας τον εκκινητή από υπερφόρτιση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Το πινιόν είναι σταθερά τοποθετημένο στον άξονα· η εμπλοκή γίνεται με αξονική μετατόπιση όλου του δρομέα· χρησιμοποιείται σε μεγάλα οχήματα, έως 6 PS

Πλεονεκτήματα μόνιμων μαγνητών και ενδιάμεσου συστήματος ώθησης

Ερώτηση: Ποια τα πλεονεκτήματα της τοποθέτησης μονίμων μαγνητών και ενδιάμεσου συστήματος ώθησης-υποβιβασμού της ταχύτητας σε έναν εκκινητή;

Απάντηση:

Το ενδιάμεσο σύστημα (γρανάζι ή πλανητικό) μειώνει τις στροφές στο πινιόν και αυξάνει τη ροπή στρέψης.
Έτσι αυξάνεται η ισχύς με ίδιες διαστάσεις ή μειώνονται οι διαστάσεις με ίδια ισχύ· οι μόνιμοι μαγνήτες μειώνουν επιπλέον το βάρος κατά 40%.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το ενδιάμεσο σύστημα ώθησης-υποβιβασμού της ταχύτητας (ενδιάμεσο γρανάζι ή πλανητικό σύστημα) επιτρέπει την αύξηση των στροφών του δρομέα του εκκινητή, ενώ διατηρεί χαμηλές τις στροφές στο πινιόν, μειώνοντάς τες κατά ένα τρίτο ή τέταρτο με ταυτόχρονη αύξηση της ροπής στρέψης. Αυτό επιτρέπει είτε να αυξηθεί η ισχύς του εκκινητή διατηρώντας σταθερές τις διαστάσεις του, είτε να διατηρηθεί η ίδια ισχύς μειώνοντας τις διαστάσεις (άρα μικρότερος και ελαφρότερος εκκινητής). Αν επιπλέον στον εκκινητή χρησιμοποιηθούν μόνιμοι μαγνήτες αντί πηνίων διέγερσης, εξοικονομείται βάρος κατά 40% για την ίδια πάντα ισχύ, με αποτέλεσμα ο εκκινητής να έχει απλούστερη και ελαφρότερη κατασκευή συνολικά.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Αύξηση ροπής/ισχύος με σταθερές ή μικρότερες διαστάσεις (πλανητικό σύστημα)· εξοικονόμηση βάρους ~40% με μόνιμους μαγνήτες, απλούστερη/ελαφρότερη κατασκευή

Παράγοντες μεγέθους εκκινητή

Ερώτηση: Από ποιους παράγοντες εξαρτάται το μέγεθος του εκκινητή;

Απάντηση:

Το μέγεθος του εκκινητή εξαρτάται από τον κυβισμό και το είδος του κινητήρα και από το χρησιμοποιούμενο λιπαντικό.
Ο εκκινητής πρέπει να δίνει στατική ροπή μεγαλύτερη από τη στατική ροπή του κινητήρα και ροπή στρέψης μεγαλύτερη από τη ροπή εκκίνησης του κινητήρα· η ισχύς του δίνεται από τη σχέση \(P = \dfrac{M_d \cdot n}{9740}\) (kW).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το μέγεθος του εκκινητή εξαρτάται από τον κυβισμό του κινητήρα, το είδος του κινητήρα και το χρησιμοποιούμενο λιπαντικό. Για να ξεκινήσει ένας κινητήρας χρειάζεται να πάρει έναν αριθμό περιστροφών από τον εκκινητή, που εξαρτάται από τον τύπο του κινητήρα και από ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του. Γι' αυτό εξετάζονται τέσσερις ροπές στρέψης: η στατική ροπή εκκίνησης του κινητήρα (η ροπή που απαιτείται για να περιστραφεί ο κινητήρας από στάση), η ροπή εκκίνησης του κινητήρα (η ροπή που απαιτείται για να συνεχίσει να στρέφεται αφού πάρει τις αρχικές στροφές), η στατική ροπή του εκκινητή (η ροπή που μπορεί να δώσει ο εκκινητής σε ακινησία, μόλις κλείσει ο διακόπτης του) και η ροπή στρέψης του εκκινητή (η ροπή που δίνει όταν έχει ήδη πάρει τις πρώτες του στροφές). Η στατική ροπή του εκκινητή πρέπει να είναι μεγαλύτερη από τη στατική ροπή του κινητήρα και η ροπή στρέψης του εκκινητή μεγαλύτερη από τη ροπή εκκίνησης του κινητήρα. Η ισχύς του εκκινητή υπολογίζεται από τη σχέση \(P = \dfrac{M_d \cdot n}{9740}\) (kW), όπου \(M_d\) η στατική ροπή του κινητήρα σε Nm και \(n\) ο ελάχιστος αριθμός στροφών για να ξεκινήσει ο κινητήρας σε RPM.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κυβισμός και είδος του κινητήρα, χρησιμοποιούμενο λιπαντικό· ο εκκινητής πρέπει να υπερβαίνει τη στατική ροπή και τη ροπή εκκίνησης του κινητήρα· \(P = \dfrac{M_d \cdot n}{9740}\) (kW)

Παράγοντες υπολογισμού απαιτούμενης ροπής

Ερώτηση: Ποιοι παράγοντες συνυπολογίζονται για τον ακριβή υπολογισμό της απαιτούμενης ροπής του εκκινητή;

Απάντηση:

Πέρα από τη βασική σχέση, συνυπολογίζουμε ό,τι επηρεάζει την αντίσταση του κινητήρα στην περιστροφή.
Θερμοκρασία περιβάλλοντος και κινητήρα, λιπαντικό κινητήρα και κιβωτίου, λειτουργία έναυσης και τροφοδοσίας, διαμόρφωση του κινητήρα (θάλαμος καύσης, κυβισμός, βαθμός συμπίεσης, ανοχές).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Για τον ακριβέστερο υπολογισμό της απαιτούμενης ροπής του εκκινητή, εκτός από τη βασική σχέση ισχύος, συνυπολογίζονται και άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την εκκίνηση: η εξωτερική θερμοκρασία περιβάλλοντος, η θερμοκρασία του ίδιου του κινητήρα, ο τύπος λιπαντικού που χρησιμοποιείται στον κινητήρα και στο κιβώτιο ταχυτήτων, η σωστή λειτουργία των συστημάτων ανάφλεξης και τροφοδοσίας, καθώς και η ίδια η διαμόρφωση του κινητήρα — μορφή θαλάμου καύσης, κυβισμός, βαθμός συμπίεσης, κατάσταση εμβόλου και ελατηρίων, συναρμογές στροφάλων-διωστήρων, συναρμογές στροφέων βάσης και εδράνων, και ανοχές εμβόλων-κυλίνδρων. Οι καινούργιοι κινητήρες, με μικρότερες ανοχές και υψηλότερο βαθμό συμπίεσης, απαιτούν εκκινητή με υψηλότερη στατική ροπή στρέψης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Θερμοκρασία περιβάλλοντος και κινητήρα, τύπος λιπαντικού, λειτουργία ανάφλεξης/τροφοδοσίας, διαμόρφωση κινητήρα (θάλαμος καύσης, κυβισμός, βαθμός συμπίεσης, ανοχές εμβόλων-κυλίνδρων)

Κύκλωμα ελέγχου και τροφοδοσίας εκκίνησης

Ερώτηση: Να περιγράψετε τα μέρη του κυκλώματος ελέγχου και του κυκλώματος τροφοδοσίας του συστήματος εκκίνησης.

Απάντηση:

Κύκλωμα ελέγχου: τμήμα εκκίνησης του διακόπτη ανάφλεξης, προαιρετικά διακόπτης ασφαλείας εκκίνησης και αγωγός προς το ρελέ ή το σωληνοειδές.
Κύκλωμα τροφοδοσίας: τα χονδρά καλώδια από το συσσωρευτή προς το ρελέ του εκκινητή ή απευθείας προς το σωληνοειδές.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το κύκλωμα ελέγχου περιλαμβάνει το τμήμα εκκίνησης στο διακόπτη ανάφλεξης, προαιρετικά έναν διακόπτη ασφαλείας εκκίνησης (π.χ. συνδεδεμένο με τον επιλογέα του αυτόματου κιβωτίου ή με το πεντάλ συμπλέκτη σε χειροκίνητο κιβώτιο), και τον αγωγό που τα συνδέει με το ρελέ ή το σωληνοειδές του εκκινητή — διαρρέεται μόνο από ασθενές ρεύμα ελέγχου. Το κύκλωμα τροφοδοσίας, αντίθετα, αποτελείται από τα χονδρά καλώδια μεγάλης διατομής που συνδέουν τον συσσωρευτή με το ρελέ του εκκινητή ή απευθείας με το σωληνοειδές, και διαρρέεται από το πολύ ισχυρό ρεύμα εκκίνησης (έως και 300 A) που χρειάζεται ο εκκινητής για να λειτουργήσει.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Κύκλωμα ελέγχου: διακόπτης ανάφλεξης+τυχόν διακόπτης ασφαλείας+αγωγός προς ρελέ (ασθενές ρεύμα)· κύκλωμα τροφοδοσίας: χονδρά καλώδια συσσωρευτή→εκκινητή (ισχυρό ρεύμα)

Κατηγορίες εκκινητών κατά τυλίγματα διέγερσης

Ερώτηση: Σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται οι εκκινητές ανάλογα με τη συνδεσμολογία του τυλίγματος διέγερσης;

Απάντηση:

Κατατάσσουμε τους εκκινητές με βάση τη σύνδεση των πηνίων πεδίου με το δρομέα.
Σε σειρά (οι περισσότεροι), με παράλληλη διέγερση και με σύνθετη διέγερση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ανάλογα με τη συνδεσμολογία του τυλίγματος διέγερσης, οι εκκινητές διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες: εκκινητές με τυλίγματα σε σειρά (η πλειονότητα των εκκινητών, όπου το τύλιγμα διέγερσης, οι ψήκτρες, ο συλλέκτης και η περιέλιξη δρομέα διαρρέονται από το ίδιο ρεύμα, με αποτέλεσμα, όσο αυξάνεται η ροπή, να ελαττώνονται οι στροφές — ιδανικό για την εκκίνηση), εκκινητές με παράλληλη διέγερση (τα τυλίγματα πεδίου παράλληλα με του δρομέα, με υψηλό αριθμό στροφών αλλά χαμηλή ροπή — περιορισμένη χρήση), και εκκινητές με σύνθετη διέγερση (συνδυασμός: μερικά πηνία πεδίου σε σειρά και μερικά παράλληλα, εξασφαλίζοντας καλή αρχική ροπή μαζί με σταθερή ταχύτητα λειτουργίας).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Τυλίγματα σε σειρά (η πλειονότητα), παράλληλη διέγερση, σύνθετη διέγερση (συνδυασμός)

Βήματα εντοπισμού βλάβης εκκίνησης

Ερώτηση: Να περιγράψετε τα βήματα που πρέπει να ακολουθήσουμε προκειμένου να ανιχνεύσουμε και να εντοπίσουμε μια βλάβη του συστήματος εκκίνησης.

Απάντηση:

Πριν την ανίχνευση: συμπτώματα από τον ιδιοκτήτη, εγχειρίδιο κατασκευαστή, ασφαλής ανύψωση, έλεγχος συσσωρευτή και επιλογέα ταχυτήτων, σωστά εργαλεία.
Κατά τον έλεγχο: πρώτα ο συσσωρευτής, μετά λεπτομερής οπτικός έλεγχος στοιχείων και συνδέσεων, και έπειτα οι έλεγχοι λειτουργίας και εξαρτημάτων.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πριν ξεκινήσουμε την ανίχνευση μιας βλάβης στο σύστημα εκκίνησης, ακολουθούμε τα εξής βήματα: πρώτον, παρακολουθούμε με προσοχή τη συμπτωματολογία που περιγράφει ο ιδιοκτήτης του οχήματος. Δεύτερον, αναζητούμε στο εγχειρίδιο του κατασκευαστή τον προτεινόμενο και ασφαλέστερο τρόπο εργασίας. Τρίτον, ανυψώνουμε με ασφάλεια το προς επισκευή όχημα. Τέταρτον, ελέγχουμε την κατάσταση του συσσωρευτή και τη θέση του επιλογέα ταχυτήτων, ώστε να βρίσκεται στη νεκρά (ή, σε αυτόματο κιβώτιο, στη θέση P ή N). Πέμπτον, ελέγχουμε πάντα ότι χρησιμοποιούμε τα σωστά εργαλεία και τα κατάλληλα υλικά συντήρησης που προτείνει ο κατασκευαστής. Στη συνέχεια, πρώτα ελέγχουμε τον συσσωρευτή (γιατί ελαττωματικός συσσωρευτής θα οδηγήσει σε παραπλανητικά αποτελέσματα και άσκοπες δαπανηρές επισκευές), μετά κάνουμε λεπτομερή οπτικό έλεγχο όλων των στοιχείων και ηλεκτρικών συνδέσεων, και τέλος προχωράμε στην επισκευή/αποκατάσταση της βλάβης με τα κατάλληλα υλικά και μέσα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Καταγραφή συμπτωμάτων→εγχειρίδιο κατασκευαστή→ασφαλής ανύψωση→έλεγχος συσσωρευτή/επιλογέα ταχυτήτων→σωστά εργαλεία, με πρώτο βήμα πάντα τον έλεγχο του συσσωρευτή, μετά οπτικό έλεγχο, μετά επισκευή

Ενέργειες όταν ο εκκινητής δεν περιστρέφεται

Ερώτηση: Σε ποιες ενέργειες πρέπει να προβεί ο τεχνικός, όταν, περιστρέφοντας το διακόπτη ανάφλεξης στη θέση START, διαπιστώνει ότι ο εκκινητής δεν περιστρέφεται;

Απάντηση:

Το σύμπτωμα δείχνει ανοιχτό κύκλωμα, που ανιχνεύεται με δοκιμαστική λυχνία.
Έλεγχος τάσης συσσωρευτή, έπειτα λυχνία στον ακροδέκτη Μ του σωληνοειδούς με το διακόπτη σε START, και εντοπισμός της διακοπής με διαδοχικές μετρήσεις και γεφυρώσεις.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όταν ο εκκινητής δεν περιστρέφεται στη θέση START, πρόκειται συνήθως για ανοιχτό κύκλωμα, το οποίο ανιχνεύεται σχετικά εύκολα με δοκιμαστική λυχνία. Ο τεχνικός πρώτα ελέγχει την τάση του συσσωρευτή με τη δοκιμαστική λυχνία ή το βολτόμετρο (η λυχνία πρέπει να ανάψει συνδέοντας το θετικό στο θετικό πόλο και το αρνητικό στον αρνητικό). Στη συνέχεια συνδέει τον θετικό ακροδέκτη της λυχνίας με τον ακροδέκτη Μ του σωληνοειδούς και τον αρνητικό στη γείωση, περιστρέφει το διακόπτη στο START και παρατηρεί: αν η λυχνία ανάψει κανονικά, το κύκλωμα λειτουργεί σωστά· αν ανάψει αμυδρά, υπάρχει υψηλή αντίσταση κάπου στο κύκλωμα· αν δεν ανάψει καθόλου, υπάρχει διακοπή. Για να εντοπίσει το ακριβές σημείο της διακοπής, συνδέει τον αρνητικό ακροδέκτη της λυχνίας στη γείωση και με τον θετικό διατρέχει διαδοχικά όλα τα στοιχεία του κυκλώματος (συσσωρευτής, διακόπτης ανάφλεξης, σωληνοειδές, εκκινητής), κάνοντας γεφυρώσεις σε συγκεκριμένα σημεία — ανάλογα με ποια γεφύρωση κάνει τη μίζα να λειτουργήσει, εντοπίζει αν φταίει η μη διέγερση/καρβούνιασμα του σωληνοειδούς, ο διακόπτης εκκίνησης ή διακοπή στην καλωδίωση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Έλεγχος τάσης συσσωρευτή με δοκιμαστική λυχνία/βολτόμετρο, μετά έλεγχος ακροδέκτη Μ σωληνοειδούς, και διαδοχικές γεφυρώσεις στο κύκλωμα (συσσωρευτής-διακόπτης-σωληνοειδές-εκκινητής) για εντοπισμό της διακοπής

Έλεγχοι κατάστασης δρομέα

Ερώτηση: Ποιοι έλεγχοι είναι απαραίτητοι για να εκτιμηθεί η κατάσταση του δρομέα;

Απάντηση:

Για το δρομέα ελέγχουμε το τύλιγμα για βραχυκύκλωμα με την ειδική συσκευή και τη λάμα, και για διαρροή προς τον πυρήνα με ωμόμετρο.
Ελέγχουμε επίσης το συλλέκτη με ωμόμετρο για διακοπές και για διαρροή προς τον άξονα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Για την κατάσταση του δρομέα απαιτούνται τρεις βασικοί έλεγχοι. Πρώτον, έλεγχος του τυλίγματος δρομέα για βραχυκύκλωμα: με ειδική συσκευή που δημιουργεί ισχυρό μαγνητικό πεδίο τοποθετούμε το δρομέα και κρατάμε παράλληλα προς τον πυρήνα μια λεπτή χαλύβδινη λάμα — αν η λάμα πάλλεται σε κάποιο σημείο ενώ περιστρέφουμε το δρομέα, υπάρχει καταστροφή της μόνωσης εκεί και ο δρομέας πρέπει να αντικατασταθεί. Δεύτερον, έλεγχος διαρροής τυλίγματος με τον πυρήνα με ωμόμετρο, μετρώντας την αντίσταση μεταξύ πυρήνα και κάθε τομέα του συλλέκτη — ένδειξη καλής κατάστασης είναι το άπειρο. Τρίτον, έλεγχος του συλλέκτη με ωμόμετρο για διακοπές (μηδενική αντίσταση μεταξύ διαδοχικών τομέων σημαίνει καλή κατάσταση) και για διαρροή μεταξύ συλλέκτη και άξονα (το άπειρο σημαίνει καλή κατάσταση, ενώ ύπαρξη συνέχειας σημαίνει ότι ο δρομέας πρέπει να αντικατασταθεί).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Έλεγχος τυλίγματος για βραχυκύκλωμα (χαλύβδινη λάμα σε ειδική συσκευή), έλεγχος διαρροής τυλίγματος με πυρήνα (ωμόμετρο, άπειρο=καλό), έλεγχος συλλέκτη για διακοπές/διαρροή με άξονα (ωμόμετρο)

Έλεγχοι πηνίων διέγερσης

Ερώτηση: Ποιοι έλεγχοι γίνονται στα πηνία της διέγερσης;

Απάντηση:

Στα πηνία διέγερσης γίνεται έλεγχος συνέχειας (διακοπής) με ωμόμετρο: σχεδόν μηδενική αντίσταση σημαίνει καλή κατάσταση.
Γίνεται και έλεγχος βραχυκυκλώματος με τη γείωση (περιέλιξη-περίβλημα): ένδειξη άπειρο σημαίνει καλή κατάσταση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στα πηνία διέγερσης γίνονται δύο βασικοί ηλεκτρικοί έλεγχοι με ωμόμετρο. Ο πρώτος είναι ο έλεγχος συνέχειας (για διακοπή): συνδέουμε τον έναν ακροδέκτη του ωμόμετρου στην είσοδο της περιέλιξης και τον άλλο στις μονωμένες ψήκτρες — σε καλή κατάσταση το ωμόμετρο πρέπει να δείξει σχεδόν μηδενική αντίσταση· αν όχι, το πηνίο πρέπει να αντικατασταθεί. Ο δεύτερος είναι ο έλεγχος βραχυκυκλώματος με τη γείωση: συνδέουμε τον έναν ακροδέκτη στην είσοδο της περιέλιξης και τον άλλο στο περίβλημα — σε καλή κατάσταση το ωμόμετρο πρέπει να δείξει άπειρο· αν δείξει συνέχεια, υπάρχει βραχυκύκλωμα μεταξύ πηνίου και γείωσης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Έλεγχος συνέχειας/διακοπής (μηδενική αντίσταση=καλή κατάσταση) και έλεγχος βραχυκυκλώματος με γείωση (άπειρο=καλή κατάσταση), και τα δύο με ωμόμετρο

Λόγοι χρήσης μεταλλάκτη

Ερώτηση: Ποιοι λόγοι επιβάλλουν τη χρήση του μεταλλάκτη;

Απάντηση:

Ο εκκινητής μεγάλης ισχύος απορροφά σημαντικό ρεύμα, που πρέπει να περιοριστεί.
Αφού \(I = P/U\), με διπλάσια τάση το ρεύμα υποδιπλασιάζεται· ο μεταλλάκτης συνδέει τους δύο συσσωρευτές των 12 V σε σειρά (24 V) μόνο κατά την εκκίνηση και παράλληλα μετά.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο μεταλλάκτης χρησιμοποιείται σε μεγάλα οχήματα, που συνήθως είναι εφοδιασμένα με πετρελαιοκινητήρες και έχουν εκκινητή μεγάλης ισχύος, ο οποίος απορροφά σημαντικό ρεύμα — τη στιγμή που αρχίζει να λειτουργεί, τουλάχιστον τρεις φορές ισχυρότερο. Αυτό το στιγμιαίο ρεύμα πρέπει να περιοριστεί σημαντικά, γιατί ο συσσωρευτής δεν είναι σε θέση να ανταποκριθεί σε αυτό. Επειδή το ρεύμα ενός καταναλωτή είναι ανάλογο της ισχύος του και αντίστροφα ανάλογο της τάσης λειτουργίας (όταν η τάση διπλασιαστεί, το ρεύμα υποδιπλασιάζεται), λειτουργούμε την εγκατάσταση εκκίνησης στα 24V: μέσω του μεταλλάκτη, οι δύο συσσωρευτές των 12V συνδέονται σε σειρά κατά τη στιγμή της εκκίνησης (12+12 = 24V) και, όταν σταματήσει η εκκίνηση, συνδέονται παράλληλα (12V). Η τάση των 24V δεν γενικεύεται στα άλλα κυκλώματα, που λειτουργούν στα 12V· έτσι χρησιμοποιούμε συσσωρευτές με το μισό αριθμό στοιχείων (φθηνότερους), ενώ οι λάμπες των 12V κατασκευάζονται με χοντρό νήμα και παρουσιάζουν μεγάλη αντοχή στους κραδασμούς.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ο εκκινητής μεγάλης ισχύος απορροφά πολύ ρεύμα· ο μεταλλάκτης συνδέει δύο συσσωρευτές 12V σε σειρά (24V) μόνο στην εκκίνηση, ώστε να μειωθεί το ρεύμα, και μετά παράλληλα (12V)· τα υπόλοιπα κυκλώματα μένουν στα 12V (φθηνότεροι συσσωρευτές, ανθεκτικές λάμπες)