启动电机、启动蓄电池、启动导线匹配综合浅析

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　　启动电机、启动蓄电池、启动导线及发电机的选择往往是发动机或整机配套中常常面临的问题。而上述零部件的作用、工作原理、特性等早已见诸各种资料，但其怎样合理匹配则一直鲜有资料或是语焉不详。本文中，小编试图从理论加以综合浅析，毕竟不是专业人士，只是小编自己研究的结果。所以分享给大家吧。
　　一,启动电机的选择
　　启动电机的作用和工作原理不再赘述，在此我们仅从其特性曲线中加以分析。一般启动电机的工作特性曲线图如下所示：
　　（假设启动电机的最大功率为Pmax，对应电流为I2 ）
　　首先，我们根据经验公式：P=（0.74～1.1）Va（kW）来大致选择启动电机的功率范围。其中Va为发动机的总排量，单位为L。
　　我们所真正关心的是：1、电机的制动力矩M1；2、电机的制动转速n1
　　众所周知，发动机的阻力矩Ms=Mf+M0+Mj，其中，Mf：发动机的摩擦力矩；M0：初压缩阻力矩；Mj：发动机从静止加速到启动转速所克服的惯性力矩；这三项中，通过计算可知，后两项对发动机阻力矩的影响不起决定作用，小编认为在计算启动电机的功率时可以忽略不计。
　　由Mf=0.08·Pf·Vh [其中：Pf=5.9×106·γ0.25（Pa），γ：润滑油（机油）的运动粘度（m2·s）]可知，Mf值取决于润滑油（机油）在启动温度时的粘度，而且关系甚大，所以我们所有的假设都基于用户在不同季节时选用了合适的润滑油（机油）。
　　小编曾经试图用理论公式来确定发动机的阻力矩，但计算结果与实际出入很大（计算结果严重偏大，有兴趣大家也可以去计算一下），故小编认为，确定发动机阻力矩最有效、最实际、最可靠的方法就是在一定温度条件下试验得知，同时也得到发动机的最低启动转速nf。
　　我们再初步选一个启动电机与飞轮的传动比i（i=10～16，现代发动机逐步偏于大值），由公式Mf=M1·η·i（η=0.85）可粗略算出M1的值，然后将此值与我们所选系列启动电机的特性曲线相对照，可找到一个P1值，此时会出现以下结果：
　　1：P1值在Pmax右侧：说明我们所选电机的功率有些不足，且离Pmax值越远，不足量越大。
　　2：P1值在Pmax左侧：说明我们所选电机的功率有些盈余，且离Pmax值越远，盈余量越大。
　　所以，按照最佳经济性考虑，我们认为，P1值离Pmax越近，所选电机就越好；再考虑到可靠的启动性，我们认为，P1值在Pmax左侧，且接近Pmax值为最佳选择！
　　当我们选定P1值后，便对应一个n1，由i1=n1/nf，得出电机与飞轮传动比i1，再用此值与我们初选的n值互校，直到满意为止。这其中可能是一个较为反复的过程。
　　二，启动蓄电池的选择
　　在发动机的启动系统中，蓄电池的选择和启动电机的选择同样重要。研究表明，蓄电池的容量大小，直接影响到启动电机的功率大小。蓄电池的容量和极板材料及结构、电解液密度、环境温度等有很大关系（具体关系公式有许多资料可以查阅、参考，本文不再赘述），本文考虑的仅是一般情况，即发动机的工作区间绝大部分时间在温度-10℃以上，且蓄电池容量合格；当温度绝大部分时间在-10℃以下时，从经济、实用性考虑建议采用低温启动蓄电池。
　　许多人认为，蓄电池的容量越大越好，实则不然，容量大固然好，但若与发电机匹配不好，造成长期亏空，则于启动电机功率及蓄电池寿命均有影响甚至不利；即便与发电机匹配的好，也会造成不必要的浪费！所以蓄电池与启动电机、发电机也有一个理想的匹配问题。
　　小编认为，首先要由启动电机来确定蓄电池。启动蓄电池容量分为低温容量和常温容量。合格的启动蓄电池应满足如下条件：
　　1：低温启动容量
　　电解液在-18℃时，以3倍额定容量的电流持续放电至单格电压下降至1V所放出的电量。持续时间应在2.5min以上。
　　2：常温启动容量
　　电解液在30℃时，以3倍额定容量的电流持续放电至单格电压下降至1.5V所放出的电量。持续时间应在5min以上。
　　（注：小编手头的资料显示，好多蓄电池的初期放电电流都是其额定容量的3倍以上，甚至4倍以上；容量越大，初放电电流是其额定容量的倍数也越大）
　　再考虑到蓄电池均有容量储备，所以在理论上蓄电池的容量C≥1/3·P1/U1·1000（A·h），发动机即可启动。其中：P1为启动电机的额定功率（kW）；U1为启动电机的额定电压（V）。
　　实际上，由于线路、启动电机等损耗，我们认为：
　　发动机即可可靠启动！而且，随着启动电机功率的增大，蓄电池容量趋于小值。

　　三，启动导线的选择
　　说起启动导线，人们常常只说要选多大截面积的导线，很少提导线的长度，小编认为是不科学的。我们应该将导线的长度、截面积甚至环境温度联系到一起。
　　一般对启动导线电阻的要求是：对于24V启动电机，每通过100A的电流，压降不能超过0.1～0.15（V），也就是说电阻值在0.001～0.0015Ω之间（有些资料直接认为电阻不超过0.01Ω，小编认为此值偏大），根
　　由于启动导线本身电阻极小，在环境温度不超过40摄氏度的情况下，我们近似认为R=ρ0·L/S，将R取值为0.0015，可得：
　　对于24V启动电机S=11.27·L（mm2），L单位为m
　　对于12V启动电机S=23·L（mm2），L单位为m（是24V的2倍）
　　再考虑到其他因素，我们在计算出截面积时，可以适当放大。同时注意：接地（车架）导线及接地（车架）部分不宜喷漆，以免绝缘或是增大不必要的电阻。
　　四，发电机的选择
　　当我们确定好以上3项后，我们就可以比较轻松的选择发电机了。选择发电机的原则如下：1.功率应满足常用外载荷的需求（注意：是常用，不是全部）；2.它与发动机的传动比应能满足：发动机怠速时发电机要能发电；发动机在额定转速时，发电机要能满负荷发电；3.为快捷的向蓄电池充电，发电机的额定电流尽量要不小于蓄电池容量的1/10。

来源：网络转载

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