Indítómotor behúzótekercsének szimulációs vizsgálata Investigation of the Solenoid Switch of an Electric Starter Motor with Simulation

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Indítómotor behúzótekercsének szimulációs vizsgálata Investigation of the Solenoid Switch of an Electric Starter Motor with Simulation"

Márton Orosz
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Indítómotor behúzótekercsének szimuációs vizsgáata Investigation of the Soenoid Switch of an Eectric Starter Motor with Simuation KOVÁCS Ernı, FÜVESI Viktor, SZALONTAI Levente 3 Ph.D., egyetemi docens; Ph.D. hagató; 3 Ph.D. hagató,,3 Eektrotechnikai és Eektronikai Tanszék, Miskoci Egyetem HU-355 Miskoc-Egyetemváros te.: +36-(46)-565- meék: -6, -8, fax : +36-(46) ekke@uni-miskoc.hu, ekfv@uni-miskoc.hu, eksz@uni-miskoc.hu 3 Abstract The paper deas with the simuation and investigation of the soenoid switch of an eectric starter motor used in automobie cars. The structure of the eectric starter motor is examined focusing mainy on the architecture of the soenoid switch. During modeing the soenoid switch a inearised mathematica mode estabished. Based on the equations, simuation mode was worked out and based on simuation some resuts introduced. Összefogaó A cikk szeméygépkocsik indítómotor behúzó-tekercsének szimuációjáva fogakozik. A cikkben megvizsgáásra kerü az indítómotor feépítése küönös figyemet fordítva a behúzótekercs szerkezetére. Ismertetésre kerünek a behúzó-tekercs eektromágnesére kidogozott matematikai eírások és az ez aján feáított átaános ineáris mode. Az egyenetek aapján szimuációt végeztünk, ameynek néhány eredményét mutatjuk be. Kucsszavak: indítómotor, behúzótekercs, eektromágnes, szimuáció, Simuink. BEVEZETÉS 9 óta akamaznak eterjeen a gépjármővekben indítómotort. Mind az Otto mind a Diese körfoyamatú motorok dugattyúit meg ke mozgatni még mieıtt a gyújtás fázis bekövetkezne. Ezt az eı-mozgatást biztosítja az indítómotor egy odható fogaskerék kapcsoaton keresztü. A fogaskerék kapcsoat étrejöttéhez ietve - és mint átni fogjuk esetünkben - az indítómotor feszütség aá heyezéséhez pedig átaában ineáris behúzó-tekercset akamaznak, amey a gépjármő indításakor feszütséget kap és mőködésbe ép. Az eıbb emített funkciós okokbó kifoyóag fontos ismernünk a tervezéshez, fejesztéshez a behúzó-tekercs visekedését, paramétereit, mey áta hatékonyabb eektromágneseket akamazhatunk behúzótekercsként. Jeen cikkben a behúzótekercs mőködését szimuáció útján vizsgájuk meg.. INDÍTÓMOTOR FELÉPÍTÉSE Az indítómotor az aábbi ábrán (.a. ábra) átható öt fı szerkezeti egységbı épü fe, ezek a következık: hajtó fogaskerék (), tengeykapcsoó mechanizmus (), behúzótekercs (3), eektronika (4), egyenáramú motor (5).

: +36-(46)-565- meék: -6, -8, fax : +36-(46)-563-447 ekke@uni-miskoc.hu, ekfv@uni-miskoc.hu, eksz@uni-miskoc.

2 3. BEHÚZÓTEKERCS A behúzótekercs az.b. ábrán átható akatrészekbı á össze [5]. Cakozó tok (6), rugós kapcsoó (7), eektronika (4), eektromágnes (8), mozgó vasmag rugóva (9), fémház (). Feadata kettıs, a vasmag behúzásakor a tengeykapcsoó mechanizmuson keresztü kapcsoatot étesít a fogaskerekek között, majd zárja az egyenáramú motor áramkörét, így az indítómotort indítja. Az indítómotor hajtja meg a besıégéső motor dugattyúit. Mint a neve is mutatja, a behúzást mozgatást, kapcsoást - az.b. ábrán átható eektromágnes végzi. A mai behúzó-tekercsek gyakran egy vezérıeektronikáva is ki vannak egészítve, ameynek a céja kettıs []: ha a behúzótekercs aktivizáását követıen kb. ms-on beü nem záródik a fıáramkör, akkor a tekercs eenged. Így biztosítva, hogy ne meegedjen tú a tekercseés. a behúzótekercs és utána a fıáramkör záródását követıen 3s-ig enged indítózni, így védve meg az indítómotort a túhevüéstı. 4. MATEMATIKAI MODELL. ábra Az indítómotor és behúzótekercs feépítése A mode ekészítése egy kisebb mechatronikai rendszer modeezését jeenti []. A szoenoidok modeezéséhez több fizikai köcsönhatást is figyeembe ke venni [6]. Kezdve az áramjárta vezetı áta indukát mágneses térre, majd figyeembe ke venni a vasmag mágneses visekedését eíró egyeneteket, a vasmag súródását, és a vasmag rugóerık eenében történı emozduását. A tekercs egyenete: U d = i R + () aho U - a generátor feszütsége, i - a tekercsen foyó áram, R - a tekercs eenáása, a tekercs mágneses fuxusa. Továbbá a tekercs fuxusa = L i = N Φ () aho L az önindukciós együttható, N menetek száma, Φ zárt görbe fuxusa. Egy menet fuxusa - Φ a gerjesztési törvényt figyeembevéve [4] H d = Hd = H = N i (3) N i H = (4)

Az indítómotor hajtja meg a besıégéső motor dugattyúit. Mint a neve is mutatja, a behúzást mozgatást, kapcsoást - az.b. ábrán átható eektromágnes végzi.

3 N i Φ = BdA B A = µ H A = µ A (5) A A tekercs mágneses fuxusa = N Φ = µ N A i (6) de = L i (7) (6) (7) miatt a tekercs öninduktivitása L = µ N A (8) A vas permeabiitása a mágneses térerısségtı függ és ez nem ineáris. A mágneses teítıdésre a [3] irodaomban taáható összefüggést akamazzuk (9). L i = sin arctg (9) - a tekercs teítıdött mágneses fuxusa. A vasmagra ható erı számítása [4] aapján: B A F vas = () µ R U ur i = R i u L d = L i = sin arctg L i B N = N B A A B = N A B µ L = µ N A s s B A F = µ F k, k k, 3 FR FR +, k.[ x = ];.[ x = ]; k k + k FR +, k +,45 3.[ x = ] k + k + k 3 x C dx v = F sur = C v m dv a =. ábra Behúzótekercs matematikai modeje F teh = m a

L i = sin arctg (9) - a tekercs teítıdött mágneses fuxusa.

4 Ezután feírható a mechanikai egyenet is F teh = F F F () vas sur rugó Aho a rugóerıt három fée módon számítjuk, aszerint hogy meyik rugó mőködik a három közü. = k x () F rugó. F rugó = ( k + k ) x, k (3) 3. F rugó = ( k + k + k3) x, k, 4 k3 (4) A ()-(4) egyeneteket megfeeıen feírva kapjuk a matematikai modet (. ábra). Négy visszacoás taáható a modeben, amey négy ismeretent jeent esetünkben. 5. SIMULINK MODELL Megvaósítva a matematikai modet SIMULINK programcsomagga, majd azt egy arendszerbe fogava a következı bokkvázatot kaptuk. Aho a bemenı értékek a következık: tekercs eenáása,ω, égrés permeabiitása,5 6, keresztmetszet 4 4,5 m, menetek száma 9, egnagyobb N N N égrés 5 mm, súródási együttható,, rugómerevségek ;3 ;5, vasmag m m m tömege,5kg, egyenfeszütség V. Kimenı jeek amiket figyeünk az áram, az emozduás, az erı, mágneses indukció, meyeket egy oszcioszkópra kötünk, továbbá dinamikus jeeggörbék szemétetése végett X-Y gráfokat akamaztunk. 3. ábra Simuink bokkvázat

Négy visszacoás taáható a modeben, amey négy ismeretent jeent esetünkben. 5.

5 6. EREDMÉNYEK A szimuációt futtatva az oszcioszkópon a következı eredményeket kaptuk, meyeket a 4. ábra szemétet. a) b) b) d) e) 4.ábra A behúzótekercsnek a szimuáció során kapott jeegörbéi Feszütség idıbei diagramok: a) Erı-feszütség b) Áram-emozduás-feszütség c) Mágneses indukció Dinamikus diagramok az emozduás függvényében: d) Az erı e) Az áram

ábra A behúzótekercsnek a szimuáció során kapott jeegörbéi Feszütség idıbei diagramok:

6 7. KÖVETKEZTETÉSEK Az eredményekbı ehet átni, hogy a fogaskerekek tejes kapcsoása,3s idı aatt következik be, továbbá, hogy az indító je megszőnte után durván,4s aatt odja ezt a kapcsoatot a mechanizmus. Látható, hogy a tekercsen átfoyó áram erıssége 6A, a maximáisan kifejtett erı 3N. Sikeresen impementátuk a behúzótekercsekre érvényes összefüggéseket egy matematikai modeben, meyeket aztán SIMULINK-ben megvaósítva az értékek vaós idı függvényeit kaptuk. A szimuáció a behúzótekercs további vizsgáata aapjáu szogá, mey mérési eredményeket késıbb összevetve a szimuációva további következtetéseket vonhatunk e a modee kapcsoatban. Irodaomjegyzék [] Bága Csaba: Lineáris eektromágnesek mőködésének számítógépes szimuációja, Eektrotechnika, Magyar Eektrotechnikai Egyesüet, évf. 3.szám [] Bága Csaba: Hány ohmos az indítómotor behúzótekercsének eenáása?, Autótechnika, szám 6-8 HU-ISSN [3] Bága Csaba: Tézisfüzet, Miskoci Egyetem, 997. [4] Ipsits Imre: Viamos automatikaeemek, Mőszaki Könyvkiadó, Budapest 98. [5] Vishniac-Bush: Eectromechanica sensors and actuators, Springer Verag, 999. [6] Fodor György: Eméeti eektrotechnika, Tankönyvkiadó, Budapest 979.

Sikeresen impementátuk a behúzótekercsekre érvényes összefüggéseket egy matematikai modeben, meyeket aztán SIMULINK-ben megvaósítva az értékek vaós idı függvényeit kaptuk.

Hasonló dokumentumok

Összefüggések a marótárcsás kotrógépek elméleti és tényleges

Összefüggések a marótárcsás kotrógépek eméeti és tényeges tejesítménye között BREUER JÁNOS ok. bányamérnök, DR.DAÓ GYÖRGY ok. bányagépészmérnök, ok. küfejtési szakmérnök A küfejtésnek a viág bányászatában