Schubschraubtriebstarter

Starterelektrik

Startermechanik

Kennlinien

Fehlersuchplan

Auf einem Starterprüfstand werden Drehzahl, Drehmoment, Starterstrom und Spannung am Starter (Klemme 30 / Masse) bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen gemessen. Auf diese Weise erhält man eine Datentabelle mit den 4 Spalten (n, M, I, U) und z.B. 12 Zeilen (Messwerte bei I = 0A, 50A, 100A, ...,500A, 550A) .
Die Kennlinien ergeben sich, wenn man als unabhängig Variable den Strom I auf der horizontalen Achse in einem geeigneten Maßstab aufträgt und über dieser Achse jeweils die Kurven für die Drehzahl, das Drehmoment und die Klemmenspannung zeichnet. Dabei hat natürlich jede dieser Größen ihre eigene vertikale Achse mit ihrem eigenen Maßstab. Diese 4 vertikalen Maßstäbe sind völlig unabhängig voneinander und auch unabhängig vom Maßstab der Stromachse (auch wenn sie in dem nebenstehenden Diagramm einigermaßen sinvoll aufeinander abgestimmt erscheinen).

Die Leistungskennlinie ermittelt man rechnerisch für jeweils gegebene Wertepaare von n und M mit der Formel:

P = n * M 2 pi

Die Drehmomentkennlinie beginnt erst bei einer Stromstärke von 50A, da zunächst die innere Reibung im Starter überwunden werden muss, bevor am Ritzel Drehmoment abgegeben werden kann. Der beinahe lineare Anstieg ist typisch für permanenterregte Starter.

Die Spannungskennlinie sinkt von 12V linear mit der Stromstärke entsprechend dem Innenwiderstand des Akkus und dem Widerstand der Starterhauptleitung nach der Formel:

U_Kl = U₀ - I * ( R_i + R_l)

Der Verlauf der Drehzahlkennlinie scheint zunächst unplausibel: eigentlich erwartet man eine um so größere Drehzahl, je höher der Strom ist.
Jedoch ist es genau umgekehrt: Je höher die Drehzahl, desto größer ist die im Starter selbst erzeugte Gegeninduktion. Um den Betrag dieser Gegeninduktionsspannung wird die Starterklemmenspannung vermindert um als effektive Starterspannung dem Startermotor zur Verfügung zu stehen. Die effektive Starterspannung sinkt also mit der Drehzahl. Wenn aber die effektive Spannung an den Starterspulen bei hohen Drehzahlen klein ist, so ist nach dem Ohm´schen Gesetz auch der Spulenstrom klein.

Der größte Strom fließt, wenn der Starter blockiert ist!! (Kurzschlussstrom im Starter)

Dies ist immer der Fall, wenn das Ritzel gerade eingespurt ist und erst allmählich die Schwungscheibe auf Startdrehzahl bringt.

Für einen bestimmten Startertyp sehen Sie hier die Kennlinienfelder bei 2 verschiedenen Temperaturen.
Für diesen Starter werden 3 Akkus empfohlen, die am besten an den Starter angepasst sind Leistungsanpassung). Je nach Akku-Starter-Kombination ergeben sich selbstverständlich andere Kennlinien.
Die Ausnahme ist die Drehmomentkennlinie, die unabhängig von der Akkugröße ist: Dem Starter ist es schlicht egal, ob der Strom (von z.B. 230A ) aus einem großen oder aus einem kleinen Akku kommt. Jedoch erreicht man mit einem großen Akku (kleiner Innenwiderstand) einen größeren Kurzschlussstrom und damit ein größeres Losbrechmoment .

Kennlinien 20°C

Der Vergleich der beiden Kennlinienfelder lässt die Temperaturabhängigkeit des Startvorgangs erkennen. Diese beruht hauptsächlich darauf, dass der Akku mit sinkender Temperatur seinen Innenwiderstand deutlich erhöht. Dagegen kommt die Widerstandsverminderung in der Starterhauptleitung und der Starterwicklungen wegen der kälteren Temperatur (PTC) nicht an. Beachten Sie den Kurzschlussstrom bei -20°C und bei +20°C (z.B. jeweils mit dem 66Ah Akku)!

Die graue steigende Gerade, die im Ursprung des Koordinatensystems beginnt, beschreibt den Teil der Spannung, der im Starter in Wärme umgesetzt wird. Diese Gerade wird durch die Gleichung:

U_St = R_St * I

beschrieben. Dabei sind:

U_St Spannungsverlust im Starter
R_St ohm´scher Widerstand von Ständer- und Rotorwicklung des Starters
I Strom durch den Starter

Insbesondere im Kurzschlussfall gilt, dass die gesamte dem Akku entnommene Leistung nur in Wärme umgesetzt wird, nämlich 1. im Akku selbst, 2. in der Starterhauptleitung und 3. im Starter.

Eine Excel-Tabelle incl. Grafik mit Starterkennlinien können Sie sich hier ansehen / herunterladen.