Стартер представляет собой электродвигатель, приводимый в действие током аккумуляторной батареи при запуске двигателя; он имеет привод для вращения маховика с коленчатым валом.

Устройство стартера в основном не отличается от устройства генератора. Основные части стартера (исключая привод) те же, что и генератора: электромагниты, якорь, коллектор и щетки.

Главное отличие стартера от генератора (исключая привод):

а) соединение обмотки возбуждения со щетками не параллельное, а последовательное, так что через эту обмотку проходит весь ток, идущий через обмотку якоря;

б) значительно большее, чем у генератора, сечение обмоток.

Эти особенности стартера вытекают из необходимости усилить магнитные поля, возникающие вокруг обмоток, с целью получить от стартера достаточный крутящий момент.

Схема стартера приведена на рис. 134.

Рис. 134 - Схема стартера:
1 - положительные щетки; 2 - сердечники; 3 - отрицательные щетки; 4 - включатель стартера; 5 - коллектор; 6 - обмотка возбуждения; 7 - корпус стартера (цилиндрический магнит).

При замыкании электрической цепи стартера якорь его начинает вращаться, а передвижная шестерня привода входит в зацепление с зубчатым венцом маховика.

Привод стартера, т.е. соединение его шестерни с зубчатым венцом маховика, осуществляется в современных автомобилях отечественного производства: а) принудительным механическим включением и б) инерционным включением.

Управление включением тока и привода стартера может быть: а) непосредственным и б) дистанционным.

У большинства современных автомобилей шестерня стартера вводится в зацепление с венцом маховика и выводится из зацепления принудительно при непосредственном управлении (например, автомобили ГАЗ-51, М-20, "Москвич").

Если нажать на педаль 2 (рис. 135), вилка рычага 3, входящая в кольцевое углубление муфты 9, переместит муфту вправо (по схеме). Движение муфты 9 передается через пружину 5 и муфту 6 свободного хода шестерне 7, которая войдет в зацепление с зубчатым венцом 8 маховика. При дальнейшем нажатии на педаль 2 винт 4 нажмет на стержень включателя 1 стартера и замкнет электрическую цепь стартера.

Рис. 135 - Стартер с принудительным включением привода:
1 - включатель стартера; 2 - педаль; 3 - рычаг; 4 - винт; 5 - пружина; 6 - муфта свободного хода; 7 - шестерня привода; 8 - зубчатый венец маховика; 9 - муфта привода.

Муфта свободного хода служит для предотвращения разноса якоря стартера после запуска двигателя. Устройство и схема работы муфты свободного хода могут быть уяснены из рис. 136.

Рис. 136 - Муфта свободного хода:
а - муфта вращает маховик; б - муфта не работает (свободный ход); 1 - шестерня привода; 2 - внешняя обойма; 3 - пружины; 4 - штифты; 5 - ролики; 6 - внутренняя обойма; 7 - хвостовик.

Муфта свободного хода состоит из двух обойм: внутренней 6 и внешней 2. Хвостовик 7 внутренней обоймы посажен на шлицы вала якоря стартера. Во внутренней обойме выполнены канавки со скосами; в результате обойма образует крестовину; в канавках находятся ролики 5, нагруженные пружинами 3 со штифтами 4. Крестовина входит внутрь внешней обоймы, выполненной за одно целое с шестерней 1 привода и установленной своей втулкой на гладкой (нешлицованной) части вала якоря.

В момент включения стартера внутренняя обойма 6, связанная с валом якоря, поворачивается относительно еще неподвижной внешней обоймы 2. При повороте внутренней обоймы на небольшой угол ролики 5 заклиниваются между обоймами в узкой части канавок, чему способствуют пружины 3. В дальнейшем внешняя обойма с шестерней привода будет вращаться вместе с внутренней обоймой и валом якоря как одно целое (рис. 136, а).

Когда двигатель начнет работать, скорость внешней обоймы 2 окажется больше, чем внутренней 6, и ролики 5 под действием силы трения сожмут пружины 3 и отойдут в сторону более глубокой части канавок; между роликами и внешней обоймой возникнет зазор, и она будет свободно вращаться относительно внутренней обоймы (рис. 136, б).

Таким образом, крутящий момент может передаваться через муфту свободного хода только в одном направлении - от вала якоря к шестерне привода, но не наоборот.

Значительно реже применяется инерционное включение шестерни стартера тоже с непосредственным управлением (автомобили ГАЗ-ММ, ЗИС-5М, ГАЗ-67Б). На валу 8 (рис. 137) якоря свободно сидит полый вал 5 привода стартера с прямоугольной наружной резьбой. С валом якоря вал привода соединяется пружиной 3 через болты 4 и 2 и муфту 1, жестко связанную с валом якоря шпонкой. На вал привода посажена шестерня 6, снабженная внутри резьбой соответствующей резьбе вала.

Рис. 137 - Инерционный механизм включения стартера:
1 - муфта; 2 и 4 - болты; 3 - пружина; 5 - вал привода; 6 - шестерня привода; 7 - упорный фланец; 8 - вал якоря стартера; 9 - маховик; 10 - противовес.

Исходное положение шестерни 6 до включения стартера - конец вала привода. Когда стартер включен, вращение якоря передается валу 5 привода; шестерня 6 благодаря противовесу 10 при вращении вала привода получает поступательное движение по резьбе вправо (по рисунку). Продвигаясь по резьбе, шестерня сцепляется с зубчатым венцом маховика 9 и, дойдя до упорного фланца 7, начинает передавать крутящий момент стартера маховику. Ударная нагрузка на шестерни при зацеплении смягчается пружиной 3.

Как только двигатель начнет работать, маховик 9 будет вращать шестерню 6 быстрее, чем вал стартера, вследствие чего шестерня, перемещаясь по резьбе в обратном направлении, выйдет из зацепления с маховиком.

При дистанционном управлении водитель, нажимая кнопку, расположенную на щитке приборов автомобиля, включает реле, которое включает вначале ток, достаточный, чтобы ввести шестерню в зацепление, а затем - полный ток, при котором стартер развивает номинальную мощность.

Дистанционное управление позволяет уменьшить длину проводов большого сечения в цепи аккумуляторная батарея - стартер, в особенности, когда стартер, батарея и включатель расположены на значительных расстояниях друг от друга, а также исключает возможность включить стартер при работающем двигателе или выключенном зажигании.

Схема включения стартера с дистанционным управлением (автомобиль ЗИС-150) показана на рис. 138.

Рис. 138 - Схема включения стартера с дистанционным управлением и автоматическим включением шестерни привода (автомобиль ЗИС-150):
1, 2, 3, 4 и 5 - провода; 6 - обмотка вспомогательного реле; 7 - контакты вспомогательного реле; 8 - контактный диск; 9 - втягивающая обмотка тягового реле; 10 - удерживающая обмотка тягового реле; 11 - подвижный якорь; 12 - рычаг; 13 - шестерня привода; 14 - зубчатый венец маховика; 15 - провод; а и б - контакты тягового реле; Я и Ш - зажимы генератора.

При нажатии кнопки включателя стартера (если зажигание включено) ток из аккумуляторной батареи поступает в обмотку 6 вспомогательного реле по следующему пути: положительный полюс батареи - масса - положительная щетка генератора - обмотка якоря - отрицательная щетка генератора - зажим Я генератора - провод 2 - обмотка 6 - провод 4 - включатель стартера - провод 3 - амперметр - провода 5 и 1 - отрицательный полюс батареи.

Когда ток проходит по обмотке 6 вспомогательного реле, сердечник реле намагничивается и замыкает контакты 7 этого реле; при этом включаются цепи втягивающей 9 (толстой) и удерживающей 10 (тонкой) обмоток главного, или тягового, реле.

Цепь тока обмотки 9: положительный полюс батареи - масса - положительные щетки стартера - обмотка якоря - отрицательные щетки стартера - обмотка возбуждения - провод 15 - обмотка 9 - замкнутые контакты 7 - ярмо вспомогательного реле - провод 1 - отрицательный полюс батареи.

Цепь тока обмотки 10: положительный полюс батареи - масса - обмотка 10 - замкнутые контакты 7 - ярмо вспомогательного реле - провод 1 - отрицательный полюс батареи.

Когда по этим обмоткам проходит ток, подвижный якорь 11 тягового реле втягивается в сердечник реле и при этом последовательно:

1) якорь через рычаг 12 приводит шестерню 13 привода в зацепление с зубчатым венцом 14 маховика; включение шестерни при совпадении зубьев обеспечивается проворачиванием якоря стартера, так как ток в цепи обмотки 9 достигает 45-55 а;

2) якорь через диск 8 соединяет контакты а и б и одновременно замыкает накоротко втягивающую обмотку 9, так что на якорь 11 действует только магнитное поле удерживающей обмотки 10.

При замыкании контактов а и б ток в обмотке якоря достигнет полной величины (400-600 а) и коленчатому валу будет передаваться через муфту свободного хода крутящий момент, достаточный для запуска двигателя.

Путь рабочего тока стартера: положительный полюс батареи - масса - положительные щетки стартера - обмотка якоря - отрицательные щетки - обмотка возбуждения - провод 15 - контакты а и б - провод 1 - отрицательный полюс батареи.

Когда двигатель начнет работать и в генераторе создастся ЭДС, направленная в сторону, противоположную ЭДС батареи, обмотка 6 вспомогательного реле, соединенная с массой генератора, будет находиться не под полным напряжением батареи, а под разностью напряжений батареи (12 в) и генератора (менее 12 в). Поэтому ток в обмотке 6 уменьшится, контакты 7 разомкнутся (даже при нажатой кнопке включателя), воздействие удерживающей обмотки 10 на якорь 11 прекратится и он под действием возвратной пружины рычага 12 вернется в исходное положение. При этом диск 8 разъединит контакты а и б, разомкнет цепь батарея - стартер. Одновременно возвратная пружина расцепляет шестерню привода с венцом маховика и возвращает шестерню, как и якорь 11, в исходное положение.

При работе двигателя на малых оборотах (когда контакты реле обратного тока разомкнуты) невозможно включить стартер, так как при нажатии кнопки включателя обмотка 6 вспомогательного реле находится, как выяснено выше, под действием двух противоположных по направлению ЭДС; поэтому контакты 7 не могут замкнуться. Эти контакты не замыкаются также и на средних или больших оборотах коленчатого вала двигателя вследствие того, что, когда контакты реле обратного тока замкнуты, при нажатии кнопки включателя обмотка 6 оказывается замкнутой накоротко.

Так как дизель имеет высокую степень сжатия, то для его запуска требуется стартер большой мощности. Поэтому стартер дизеля питают током напряжением 24 в.

В этом случае система электрооборудования имеет две аккумуляторные батареи, каждая из которых дает напряжение 12 в. До включения стартера обе батареи соединены параллельно, так как генератор и все потребители тока (кроме стартера) рассчитаны на напряжение 12 в.

При запуске дизеля переключатель стартера соединяет обе батареи последовательно. В результате такого соединения общее напряжение повышается до 24 в. Все остальные потребители тока и генератор остаются подключенными к одной батарее напряжением 12 в.