Electromotorul

Demarorul - electromotorul

    Unui din dezavantajele motorului termic este imposibilitatea pornirii fără un sistem extern auxiliar. Un motor termic, pentru a fi pornit şi a funcţiona în mod autonom, trebuie să îndeplinească anumite condiţii:

• să realizeze amestecul aer-combustibil
• să realizeze o cursă de comprimare
• să realizeze aprinderea (la motoarele pe benzină)
• turaţia minimă a motorului să fie în jur de 100 rot/min

    Pentru a putea obţine turaţia minimă de pornire este necesară utilizarea unui motor electric auxiliar care să antreneze motorul termic. Acest motor se numeşte demaror sau electromotor.

Foto: Demaror (electromotor)
Sursa: Bosch

    Sistemul complet de pornire al unui motor termic este compus din: motor electric de curent continuu alimentat de la bateria de acumulatori, angrenaj cu roţi dinţate, modul electronic de control şi cablaj. Utilizarea termenului de electromotor se datorează faptului că demarorul (en: starter) este de fapt un motor electric de curent continuu.

Foto: Componente demaror
Sursa: Wikimedia Commons

1. carcasă
2. ansamblu pinion de angrenare, cuplaj unisens şi arc de revenire
3. rotor
4. stator (cu înfăşurări)
5. suport perii
6. solenoid (bobină) de cuplare

    Puterea consumată de demaror pentru pornirea motorului termic depinde în primul rând de temperatura exterioară. Cu cât temperatura este mai scăzută cu atât turaţia şi cuplul de pornire trebuie să fie mai mari. Vâscozitatea uleiului de lubrifiere şi temperatura scăzută a aerului admis fac pornirea la rece mai dificilă. Din acest motiv, pe perioadele cu vreme rece, fără o baterie de acumulatori în stare bună, pornirea este anevoioasă sau chiar imposibilă.

Foto: Demaror (electromotor) – vedere din lateral, faţă şi spate

    Un demaror este compus în principal dintr-un motor electric de curent continuu şi un sistem de cuplare. Pentru pornirea motorului, demarorul se cuplează cu roata dinţată poziţionată pe volanta motorului prin intermediul unui pinion. Angrenarea dintre pinionului demarorului şi coroana dinţată a volantei nu este permanentă ci are loc doar în momentul pornirii.

Foto: Componente demaror (electromotor)

1. perii
2. comutator (colector)
3. stator
4. carcasă
5. pinion de angrenare
6. arbore
7. levier de cuplare
8. solenoid (bobină) de cuplare
9. conectori electrici
10. arc de revenire

Foto: Componente demaror (electromotor)

    Modul de funcţionare este relativ simplu. Când se închide circuitul electric pentru pornire solenoidul (8) acţionează levierul de cuplare (7) care împinge pinionul de angrenare (5) în exterior pentru a se cupla cu coroana dinţată a volantei motorului. În acelaşi timp se închide şi circuitul de alimentare al motorului electric care permite pornirea acestuia.

    Motorul electric este de curent continuu şi este compus dintr-un stator (3) şi dintr-un rotor cu colector (2) cu perii (1). Statorul este de două tipuri: cu înfăşurare sau cu magneţi permanenţi. Când solenoidul (8) închide circuitul de alimentare al motorului electric, prin conectorii electrici (9) este alimentată de la bateria de acumulatori atât înfăşurarea statorului cât şi a rotorului deoarece sunt legate în serie.

Foto: Circuitul electric al demarorului

    Demaroarele moderne au statorul format din magneţi permanenţi. Astfel circuitul electric este simplificat iar dimensiunile acestuia reduse. Demaroarele cu magneţi permanenţi, datorită dimensiunilor şi a maselor mai reduse, funcţionează la turaţii mai ridicate şi generează un cuplu motor mai mic.

Foto: Demaror cu magneţi permanenţi
Sursa: Bosch

1. levier de cuplare
2. solenoid de cuplare
3. cuplaj unisens
4. mecanism planetar reductor (5:1)
5. rotor
6. magneţi permanenţi

    Pentru a compensa scăderea cuplului generat, demaroarele cu magneţi permanţi sunt prevăzute cu unmecanism planetar reductor. Acest mecanism reduce turaţia şi apmplifică cuplul disponibil la pinionul de cuplare al demarorului.

    Raportul de transmitere dintre pinionul demarorului şi coroana dinţată a volantei se situează între 1:10 şi1:20. La pornirea motorului termic, pentru a atinge turaţia minimă de pornire a acestuia de 100 rot/min, rotorul demarorului are turaţia de 1500 rot/min, la un raport de transmitere de 1:10.

    În momentul în care motorul termic a pornit acesta are turaţia în jur de 1000 rot/min. Transmiterea mişcării se face invers, de la motorul termic la pinionul demarorului. Fără un mecanism de protecţie, datorită faptului că raportul de transmitere devine 10:1, rotorul ar fi antrenat la 10000 rot/min, ceea ce ar conduce la distrugerea lui.

Foto: Cuplaj unisens pinion demaror
Sursa: Bosch

1. pinion
2. carcasă cuplaj
3. cursă rolă
4. rolă
5. arbore pinion
6. arc de revenire

a – sensul de rotaţie

    Cuplajul unisesn permite decuplarea pinionului de rotorul demarorului când turaţia motorului termic devine superioară faţă de cea a rotorului. Acest cuplaj funcţionează în modul următor: carcasa (2) este conectată cu rotorul demarorului, rotirea carcasei antrenează rolele (4) care comprimă arcurile elicoidale (6), rolele se deplasează în acelaşi sens cu carcasa şi apasă asupra arborelui (5) antrenându-l. În momentul în care turaţia pinionului devine mai mare (motorul termic a pornit) rolele de deplasează în sens invers decuplând pinionul de carcasă deci implicit de rotorul demarorului.

    Curentul electric consumat de demaror este de aproximativ 150 A cu vârf de 500 A în momentul iniţial al fazei de pornire. La acţionarea demarorului tensiunea bateriei scade datorită consumului mare de curent electric. Dacă bateria de acumulatori este în stare bună scăderea de tensiune trebuie să fie în jur de 0.5 V.

    Demarorul nu trebuie acţionat timp îndelungat. De obicei, în cazul în care bateria este slab încărcată, pornirea este greoaie iar demarorul acţionat un timp îndelungat. Acest procedeu nu este benefic deoarece duce la uzura prematură a pinionului de angrenare şi a periilor în contact cu colectorul. Pentru o funcţionare optimă a sistemului de pornire bateria de acumulatori trebuie să fie încărcată iar contactele dintre conectorii demarorului şi baterie (datorită curentului mare consumat) să fie curate, fără impurităţi şi pe toată suprafaţa disponibilă.