Toto je Váš text, môžete ho kedykoľvek zmeniť.

 

4.1 Druhy a vyhotovenie elektromotorčekov

 

 

Ciele: Žiak po preštudovaní tejto kapitoly

-popíše činnosť elektromotorčeka

- bude vedieť rozoznať jednotlivé typy elektromotorčekov

 

4.1.1 Základné pojmy

 

Elektromotor je elektrické zariadenie schopné premeniť elektrickú energiu na mechanickú. Poznáme jednosmerný a striedavý elektromotor.

Jednosmerný elektromotor je elektromotor na jednosmerný prúd. Pracuje na princípe vzájomného silového pôsobenia magnetického poľa vodiča a magnetického poľa budiacich pólov.

Budenie elektromotora - je tá časť elektromotora, ktorá zaisťuje elektromotoru dostatočný magnetický tok.

Rotor - je rotujúca časť elektromotora,  ktorá obsahuje vodiče vyvedené na komutátor. Komutátor je časť privádzajúca prúd do vodičov rotora.

Kefky – sú uhlíkové kontakty privádzajúce prúd zo statora na komutátor.

Striedavý elektromotor je elektromotor na striedavý prúd. Nie je predmetom nášho záujmu, pretože sa v automobilovom priemysle  nepoužíva.

 

 

 

 

4.1.2 Princíp činnosti jednosmerného motora,  funkcia komutátora

Motor má tu istú konštrukciu ako dynamo, ale jeho funkcia je opačná. Zatiaľ čo dynamo premieňa mechanickú energiu na elektrickú, motor premieňa elektrickú energiu na mechanickú. Ťažná sila a točivý moment  v motore vznikajú silovým pôsobením medzi budiacim magnetickým poľom a prúdovodičom kotvy.

Na obr. 94 je možno  vysvetliť činnosť motora pomocou stroja s jedným závitom v kotve. Okolo vodičov 1 a 2  sa budú siločiary budiacich pólov statora a ich magnetického poľa z jednej strany zosilovať, z opačnej strany zoslabovať. Vodiče majú snahu vychýlit' sa do slabšieho pol'a — vyznačeného šípkami  - pozri obr. 95.

 

 

 

 Obr.  94 Jeden závit napájaný z jednosmerného zdroja, S- severný pól , J- južný pól, 1- horný vodič závitu, 2- dolný vodič závitu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obr. 95  Prúdovodič je vytláčaný do slabšieho poľa, S- severný pól, J- južný pól

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obr. 96 Smer otáčania závitu v magnetickom poli S - severný pól ,J - južný pól, Φ- magnetický tok, n - smer otáčania rotora

 

Pri zachovaní pôvodného smeru prúdu smer pôsobenia ťažnej sily je opačný ako smer otáčania dynama. Smer pôsobenia ťažnej sily možno určiť aj pravidlom ľavej ruky  - pozri obr. 96

Pôsobenie ťažnej sily na závit v polohe medzi pólmi prestane. Predpokladajme, že so zotrvačnosťou sa pohybuje vodič 1 pod južný pól a vodič 2 pod severný pól. Súčasne s ním sa otáčajú aj lamely komutáto­ra a stojace kefy v tzv. neutrálnej polohe prekĺznu na druhé lamely, a tým sa zmení smer prúdu v oboch vodičoch — v závite. Na vodič 1, nachádzajúci sa teraz pod južným pólom, pôsobí ťažná sila „doľava", vodič 2 nachádzajúci sa pod severným pólom sa otáča doprava. Smer ich pohybu sa zachoval. Akú úlohu mal pri tom komutátor? V okamihu, keď závit bol v polohe medzi pólmi, t.j. neutrálnej polohe, zmenil v ňom smer prúdu. Z jednosmerného prúdu tečúceho z jedno­smerného zdroja sa stal prúd striedavý. Komutátor pri jednosmernom motore má opačnú funkciu ako pri dyname, pôsobí ako striedač. Za­bezpečuje, aby vodič nachádzajúci sa pod polom, mal stály smer prúdu, a tým aj ťažná sila a točivý moment pôsobili tým istým smerom. Motor s jedným závitom (cievkou) nemôže pracovat', pretože velkost' točivého momentu v polohe medzi pólmi klesá na nulu. Aby bol priebeh ťažnej sily trvalý bez pulzov, kotva musí mať väčší  počet vhodne zapojených závitov na väčší počet lamiel.

 

Otázky a úlohy

 

1. Ako vzniká ťažná sila a točivý moment pri jednosmernom motore?

2. Akú funkciu má komutátor?

3. Čo je komutácia,  kedy nastáva?

4. Ako pôsobí ťažná sila na vodiče pri prietoku prúdom?

 

4.2 Motorčeky pre palivové čerpadlá, stierače, kúrenie a klimatizáciu ovládanie okien, sedadiel a posilňovačov

 

Ciele: Žiak po preštudovaní tejto časti bude

-         vedieť popísať použitie motorčekov v automobile

-         vedieť popísať výhody použitia elektromotorčekov

-         určiť požiadavky noriem na elektromotorčeky v automobiloch

 

4.2.1 Princíp činnosti jednosmerných elektromotorčekov

 

Princíp činnosti je zobrazený na obrázku ? . Závit vodiča sa nachádza v magnetickom poli magnetu s pólmi S-J, medzi ktorými tečie magnetický tok. Po pripojení napätia na svorky začne pretekať závitom elektrický prúd, ktorý vytvorí okolo seba vlastné magnetické pole. Tým dôjde k deformácii magnetického toku a k vytláčaniu vodiča  podľa obr. ? v smere poľa pravidla ľavej ruky. Tak vznikne otáčavý moment. Pri otáčaní ďalej dochádza k prepojeniu vodiča na lamelách a proces sa opakuje. Motorček sa rovnomerne otáča.

 

Elektrické čerpadlo paliva

 

Elektrické čerpadlo paliva sa používa na vytvorenie potrebného tlaku v palivovej sústave okamžite na začiatku štartu automobilu. Vtedy motor ešte nemá otáčky. Je to výhoda oproti iným systémom závislým na otáčkach spaľovacieho motora.

Vzhľadom k tomu, že pri vstrekovacích systémov je potrebný tlak za čerpadlom až 1 MPa, používajú sa dvojstupňové čerpadlá. Prvý stupeň tvorí odstredivé čerpadlo a druhý stupeň zubové čerpadlo. Zostava tohto čerpadla je na obr.97.

Obr. 97 Dvojstupňové elektrické palivové čerpadlo

    1 - teleso čerpadla, 2 - odstredivé čerpadlo 1. stupeň, 3 - lopatkové koleso, 4 - ložisko    

          so štítom, 5 - elektromotor,  6 - zubové čerpadlo ako druhý stupeň tlakový

 

Takéto čerpadlo sa spravidla umiestňuje do nádrže do jedného bloku so snímačom výšky hladiny paliva. Čerpané palivo prechádza vnútrom elektromotora a pôsobí zároveň ako chladivo aj ako mazanie rotujúcich častí.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obr. 98  Umiestnenie  palivového čerpadla na dne palivovej nádrže

         1 - teleso čerpadla,  2 - dno nádrže,  3 - plavák snímača výšky hladiny paliva,

         4 - smer toku paliva 

 

4.2.2 Stieračové motorčeky s prevodovým mechanizmom

 

Požiadavky na stieračové motorčeky vyplývajú z požiadaviek 76/756/EHS a nariadenia vlády 149/2006.

Motorové vozidlo s kabinou pre vodiča alebo s uzavretou karosériou musí byť vybavené najmenej jedným stieračom a ostrekovacím zariadením na čistenie vonkajšieho povrchu čelného skla na motorický pohon a odmrazovacím a odhmlievacím systémom.

Zabezpečovacie zariadenie motorového vozidla nesmie bezdvôdne rušiť okolie hlukom (pri náhodnom dotyku vozidla, vplyvom klimatic­kých podmienok) a musí spĺnat' podmienky ustanovené osobitným predpisom.

Tieto podmienky sa z hľadiska systému čistenia a ostrekovania čelných skiel a z hľadiska výhľadu z vozidla obdobné vzťahujú na motorové vozidla ostatných kategorií vybavené kabinou vodiča a na uvedené zariadenia použité na zadné sklá vozidiel.

Stierač musí byť riešený tak, aby sa jeho ramienko po vypnutí stieracieho zariadenia samočinné vracalo do základnej polohy. Stieracie ramienko sa musí dať odklopit' od povrchu skla z dôvodu ručného čistenia skla.

Motorové vozidlo môže byť vybavené zariadením na čistenie svetlo­metov stretávacích svetiel.

 

4.2.1 Popis motorčeka stieračov

Motor stierača (obr. 99) je zvyčajne dvojpólový, s budením permanentnými magnetmi, najčastejšie dvojrýchlostný. Ložiska sú samomazné. Prevodovka má súkolie a automatické dobehové zariadenie . Motor má 3 uhlíky, a tým sa tento motor stáva dvojotáčkovým.

 

  Obr. 99    Elektromotorček stieračov s prevodovkou

1 - kostra statora, 2 - permanentný magnet, 3 - rotorový zväzok, 4 - vinutie rotora, 5 -samomazné ložisko predné, 6 - komutátor, 7- uhlíková kefka, 8 - samomazné ložisko zadné, 9 - závitovka hriadeľa, 10 - otvory príruby, 11 - ozubené koleso, 12 - dobehový kontakt, 13 – prívodné vodiče 14 - výstupný hriadeľ prevodovky

4.2.3 Elektromotor chladenia

Elektromotor chladenia (obr.100) slúži na dodatočné vytvorenie náporu chladiaceho vzduchu na chladič v čase, keď vozidlo stojí, alebo  sa pohybuje pomaly a prirodzený nápor vzduchu je nízky. Pripojenie elektromotora zaisťuje termospínač pri teplote chladiacej kvapaliny nad 80º Celzia. Po znížení teploty termospínač vypne chod elektromotora.

Na vrúbkovaný hriadeľový koniec sa nasadzuje vrtuľa ventilátora, ktorá tvorí trvalú záťaž s kubickou charakteristikou.

 

 

Obr. 100 Rez elektromotorom chladenia

1 - trúbka kostry, 2 - permanentný magnet,  3  - rotorový zväzok,  4  - vinutie rotora,

5- hriadeľ rotora, 6- predné ložisko , 7 - prívodné vodiče, 8 - predný štít, 9 - zadný štít,

10 - vrúbkovanie hriadeľa pre nasadenie ventilátora, 11 - zadné kĺzne ložisko, 12 - ko-mutátor s lamelami, 13 - uhlíková kefka, 14 - pripojenie vinutia na lamely komutátora - zástavky, 15 - vinutie rotora

 

 

4.2.4 Elektromotor kúrenia a klimatizácie

 

Elektromotor kúrenia a klimatizácie (obr. 101) je jednosmerný elektromotor budený permanentným magnetom. Je klasickej konštrukcie,  má však oproti klasickému vyhotoveniu jednu uhlíkovu kefku naviac. Tento uhlík je umiestnený medzi dvoma ďalšími a slúži na získanie druhej rýchlosti, čiže je to motor dvojrýchlostný.

Obr. 101 Elektromotor kúrenia a klimatizácie

1- hriadeľ rotora, 2 - zadné kĺzne samomazné ložisko, 3 - zadný štít, 4 - vinutie, 5 - rotorový zväzok,  6 - stator,    7- zástavky  komutátora na  pripevnenie  vinutia  rotora,    8 - predný štít,

 9 - predné kĺzne samomazné ložisko, 10 - komutátor, 11 - uhlíkové kefky, 12 - permanentný magnet

 

4.2.5 Ovládanie polohy sedadla elektromotorčekmi

 

Sedadlá s elektromechanickým nastavením (obr. 102) sú určené pre vozidlá, v ktorých sa často menia vodiči. V spojení s riadiacou jednotkou je možné ukladať údaje z polohy sedadiel jednotlivých vodičov  do  pamäte tejto riadiacej jednotky. Pri nástupe do vozidla a zasunutí kľúča jednotka rozpozná podľa jeho kódu, kto nastúpil do vozidla a upraví  sedadlo výškovo a jeho polohu od volanta. Pre pohon nastavovania sedadiel sa používajú elektromotorčeky s prevodovkou a na prenos momentu zasa ohybné hriadele. Na tento systém je možno nasadiť akékoľvek sedadlo.

 

Obr. 102  Ovládanie polohy sedadla

1- elektromotorčeky, 2 - prevodovka pre pozdľžne nastavenie, 3 - prevodovka pre pozdlžné a výškové nastavenie  4- ohybné hriadele

 

Kontrolné otázky:

 

1.  Popíšte princíp elektromotorčeka

2.  Aké budenie má motorček stierača?

3.  Popíšte motorček čerpadla paliva

 

4.3 Štartéry, charakteristické požiadavky

 

Ciele: Po preštudovaní tejto kapitoly žiak

-         spozná požiadavky na spúšťače

-         bude schopný rozlíšiť jednotlivé typy spúšťačov a ich princíp

 

Definícia: Spúšťač, nazývaný tiež štartér, je sériový elektromotor na malé napätie - najčastejšie 12 alebo 24 V s odoberaným prúdom až 100A, ktorý slúži na uvedenie spaľovacieho motora do chodu tak, že tento roztočí na otáčky, pri ktorých začína spaľovací motor sám pracovať.

 

4.3.1 Požiadavky na spúšťače

 

Pre samostatnú činnosť spaľovacieho motoru je potrebné ho z vonkajšieho zdroja roztočiť do najnižších pracovných otáčok. Ručné roztočenie v súčasnosti  nahradzuje pohon elektromotorom napájaným z akumulátora. Veľkosť momentu, ktorý pri tom treba prekonávať, závisí od mnohých činiteľov. Jedným z týchto činiteľov je trenie spôsobené pracovným cyklom, viskozitou oleja v závislosti od teploty. Typická charakteristika motora a veľkosť protimomentu spaľovacieho motora je na obr. 103.

 

Obr.103  Priebeh momentov pri spúšťaní

 

Krivka 1 znázorňuje celkový teoretický moment motora a krivka 2 otáčavý moment spúšťača. Krivka 3 predstavuje celkový moment motora a spúšťača, krivka 4 zasa priebeh skutočného momentu zapríčineného nepravidelným chodom motora. V bode A začína nepravidelné spaľovanie, v bode B pravidelné spaľovanie a v bode C motor beží samostatne. Potrebný výkon motora je daný jednak momentom prekonávaného mechanického odporu, ale aj otáčkami potrebnými pre začiatok samostatnej činnosti spaľovacieho motora. Pre zážihové motory je potrebné dosiahnuť 40 až 150 otáčok min^-1. Pri vznetovom komôrkovom motore je to 80 až 200 otáčok min^-1. Pri nižších teplotách je potrebný podstatne vyšší výkon, pretože je potrebné z trecích plôch „odtrhnúť“ vrstvy stuhnutého olejového filmu a tak znížiť odpory. K tomu sa pridružuje aj známy efekt zníženia napätia akumulátora pri zníženej teplote.

Z hľadiska mechanického musí motor spĺňať aj protichodné  požiadavky. Keďže tento jednosmerný sériový motor zaberá pastorkom do ozubeného venca, musí byť zaistené, aby bol pastorok mimo záber v pokoji, aj pri chvení za jazdy. Pri zasunutí musí pastorok skĺznuť do záberu a točivý moment nesmie byť pre ozubenia nebezpečný. Musí tiež preniesť výkon a pri rozbehu spaľovacieho motora sa nesmie poškodiť a samočinne sa uvoľniť zo spojenia. Po odpojení sa musí dostať do kľudovej polohy, a tým  byť pripravený pre ďalší štart.

Výkony spúšťačov sú v rozsahu 0,22 až 25 kW. Vzhľadom k tomu že spúšťače pracujú len krátky čas, mávajú iba kĺzne ložiská, nie valivé. Uhlíky mávajú kvôli vodivosti s vysokým obsahom medi. Pre výkonné spaľovacie motory sa používa napájacie napätie 24V, aby sa znížil odoberaný prúd najmä pre ťahače, ktoré majú celú inštaláciu na 24 V. Sériové jednosmerné motory sa používajú preto, že majú vysoký záberový moment pri rozbehu aj so záťažou.

 

4.3.2 Popis činnosti spúšťača s elektromagnetickým výsuvným pastorkom

 

Spúšťač s výsuvným pastorkom je na obr.104.

Z tlačidla alebo spínacej skrinky privedieme prúd do plochého konektora (16).Vinutím elektromagnetu (9) pretečie prúd a vytvorí magnetické pole, ktoré vtiahne jadro elektromagnetu (10). Jadro zatlačí pohyblivý kontakt v smere šípky na pevné kontakty (7) a (8),  ktoré tvoria hlavný prúdový spínač. Zároveň vtiahne rozvidlenú zasúvaciu páku, ktorej rozvidlený koniec zatlačí valčekovú voľnobežku (15) a ozubený pastorok do ozubeného venca zotrvačníka.

Zároveň pretečie prúd cez  hlavný kontakt -  cez budiace vinutie (5) pólov (4) -   cez uhlíky kolektoru (6) a lamely kolektora (3) - vinutie kotvy rotora a znovu cez uhlíky na kostru. Tým sa obvod uzavrie a sériový elektromotor vo funkcii štartéra sa dá do otáčavého pohybu, pričom otáča vencom zotrvačníka. Po rozbehnutí venca je ozubené koleso pastorka vytláčané zo záberu, čo uvedie do činnosti voľnobežku (15) a pastorok sa vysunie mimo ozubenie. Preto musíme odpojiť spúšťač od prúdu.

 

 

Obr.104  Spúšťač s výsuvným pastorkom

Obr. 105 Schéma spúšťača s posuvným pastorkom a s elektromagnetickým zasúvaním

 

Obr. 105 ukazuje schému pripojenia spúšťača na zdroj – batériu B. Spínač S je obvykle v spínacej skrinke a zapína sa pred uvedením automobilu do chodu. Stlačením tlačidla T dôjde k pripojeniu elektromagnetu cievky, a tak dôjde k pritiahnutiu pohyblivého kontaktu k pevným kontaktom. Tým sa pripojí prúdový obvod samotného sériového motora, pričom sa pastorok zasunie.

 

4.3.3 Spúšťač s posuvnou kotvou

 

Pri spúšťačoch s posuvnou kotvou je pastorok spojený s rotorom spúšťača (obr.106). Po zapnutí spínacej skrinky S a tlačidla T pritiahne elektromagnet hornú polovicu kontaktu. Keďže spodný kontakt drží zárez páky a rotor sa pomaly začína roztáčať  a zasúvať . Po zasunutí rotora sa páka nadvihne a pripojí sa dolný kontakt cez ktorý pretečie prúd motora. Takému spúšťaču hovoríme dvojstupňový, preto že jeho zasúvanie sa vykonáva postupne v dvoch krokoch.

 

Obr. 106 Spúšťač s posuvnou kotvou

4.3.4 Spúšťač s prevodovkou a budením s permanentnými magnetmi

 

Budenie permanentným magnetom má výhodu v šetrení medi na vinutie budiacich pólov, a tým aj hmotnosti spúšťača (obr.107). Póly sú tvorené permanentným magnetom, ktoré vytvárajú magnetický tok, a tým aj magnetickú indukciu. Tieto motory pre optimálny chod potrebujú pracovať pre vyšších otáčkach oproti klasickým motorom s  jednosmerným budením. Pre využitie vyšších otáčok, kde taký motor má lepšie parametre, potrebujeme prevodovku P, aby mal pastorok bežné otáčky. Prevod prevodovky je 1:3,3. Pri vhodnej konštrukcii môže byť takýto motor oproti klasickému ľahší aj o 30 %

Obr. 107 Spúšťač s budením permanentnými magnetmi a vstavanou prevodovkou

 

4.3.5 Dynamospúšťač

 

Dynamospúšťač (obr.108) je jednosmerný stroj, ktorý využíva  magnetický aj prúdový obvod rotora pre spúšťanie aj pre výrobu jednosmerného prúdu . Rozdielne sú ale vinutia statora. Keďže je pre spúšťač najvhodnejší sériový motor, je jeho sériové budiace vinutie zhotovené z hrubého vodiča, ktorý je  navinutý na budiacich póloch. Pre činnosť dynama je najvhodnejšie derivačné vinutie,  ktoré je navinuté na samostatných budiacich póloch.

Spúšťač je hriadeľom letmo napojený na kľukový hriadeľ.  Spúšťa sa spínačom T a po spustení spaľovacieho motora sa vinutie pólov spúšťača odpojí a dynamospúšťač pracuje ako dynamo s regulátorom R. Jeho nevýhodou sú parametre, ktoré sa veľmi ťažko plnia -  a to vysoký moment a nízke otáčky pri spúšťaní oproti vysokým otáčkam pri generátorickom chode ako dynamo. Z toho dôvodu sa využívanie  dynamospúšťača v autách nerozšírilo,  viac sa využíva iba v motocykloch.

 

 

Obr. 108 Kombinovaný stroj spúšťač a dynamo

 

4.3.6 Pomocné spúšťacie zariadenia

 

Pomocné spúšťacie zariadenia sa používajú na uľahčenie spúšťania spaľovacieho motora v automobile a môžu mať najrôznejšiu podobu. Pre studené oblasti sa používa ohrev olejových vaní, ohrev chladiacej kvapaliny a v neposlednom rade aj nízkoobsahový benzínový motor miesto elektrického.

 

Kontrolné otázky:

 

1. Na akom princípe pracuje elektrický spúšťač?

2. Ako rozdeľujeme elektrické spúšťače?

3. Vysvetlite prenos krútiaceho momentu na ozubenie zotrvačníka

4. Popíšte princíp zasúvania pastorku