从图3电流曲线中,可以得出拖动期间的启动机平均电流为560 A,拖动转速在100 r/min左右。
由于启动机在达到磁饱和后,其输出力矩与电枢电流成正比,即M=KIs,当启动机结构固定后,K为常数;Is为电枢电流。
即如果阻力矩一定,则电流也一定,因此,如果换成容量较大或较小的
蓄电池,其电流基本不变,而端电压的高低则影响了启动机转速。
该车所配预热系统工作电流为95 A,且启动过程中始终工作,因此,
蓄电池放电电流约为665 A。换算成-18℃,约748 A。对应GB/T5008中,选取120 Ah(ICC=750 A)。
当选择100 Ah蓄电池进行试验时,拖动转速下降,启动时间延长。因此,为保证良好的启动性能,该载货汽车标配了120 Ah蓄电池。
2.3启动机主回路电缆线截面积计算
主回路的启动电缆截面积决定于电缆线长度与启动机制动电流,前者从
电压降考虑,后者从安全角度考虑。
QC/T467要求,常温下
蓄电池两端与启动机两端的压降不得大于0.2 V/100 A,即电阻2 mΩ。表2为铜电缆线电阻(20℃)。接触压降为:每接触面0.2 mΩ。
一般启动机正极回路为:
蓄电池正极一启动电缆一启动机。负极回路为:
蓄电池负极一启动电缆一缸体一启动机,缸体与启动机看作为一体。
假设电缆线长度为1600 mm,正负电缆线与启动机之间各有一个端子接触面,当选择35 mm2时,总电阻为:2×1.6×0.527+2×0.2=2.08 mΩ,基本满足QC/T 467要求。
从安全性考虑,根据启动过程中电缆线发热量,计算温升(由于是短时快速发热,未考虑表面散热)。
电缆线发热量计算:Q=12Rt (J);电缆线温升计算:Q=cm△t, c=393 J/kg℃,m为铜线质量。
按照电缆线35 mm2,假设启动电流为560 A(冬季).启动时间按30,计算:
电缆线的耐热等级为125℃,而冬季的环境温度较低,温升在安全范围内。如按夏季工况,环境温度80℃,但夏季实际启动电流为250 A ,温升低于10℃。因此,正常条件下使用是非常安全的。但考虑极限情况,启动机被堵转,制动电流升为1400A(图1),假设大电流维持10s(
蓄电池不可能持续30s的大电流输出,且启动机发热也会导致电流快
夏季时,此温度已经超出了电缆线的耐热等级。因此,从安全角度考虑,应该选择更大截面积的电缆线,例如选择50 mm2,则10s温升△t=41℃,不超过电缆线耐热要求,符合安全要求。
一般来说,电缆线截面积4的选择,可根据公式
q习Z/IS
式中:Iz----启动机堵转电流,A ; Is----电流密度,每平方毫米的电缆线短时允许电流,按照BOSCH设计规范〔51,可以选30 A/mm2。
SOFIM8140系列发动机匹配的超越系列载货汽车与宝迪系列客车,均标配BOSCH减速启动机,在载货汽车上配置了120 Ah国标
蓄电池,保证了-25℃快速启动;在宝迪客车上配置的120 A 850 A (SAE)
蓄电池,Icc达850 A,由于存在较大的设计余量,即使在-30 ℃,也能顺利快速启动。
3小结
本文提供了商用柴油机与整车电器在启动系统的匹配方法。
1)从发动机的低温阻力矩及启动转速,能较精确计算启动机的功率。
2)从冷启动数据入手,获取
蓄电池放电电流,从而进行
蓄电池容量匹配。
3)启动机主电缆必须同时考虑
电压降及安全性。
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