Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Через что двигатель узнает о нагрузке

Через что двигатель узнает о нагрузке?

  • Авторизуйтесь для ответа в теме

#1 MadOX

  • Пользователи
  • 4 020 Cообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Петергоф
    • Автомобиль: Не Audi
    • год выпуска: нет

    Коллеги, на KE-Jet (как и любом другом двигателе) должна быть логика, определяющая, что двигатель крутится под нагрузкой или в холостую. Соответственно она должна оказывать воздейсткие на коорекцию обогащения смеси при росте нагрузки и наборе оборотов.
    На KE-Jet, видимо, это вакуумный шланг какой-то.
    Кто-то проверял, и как, работу данной логики?

    Дело в том, что в ГольфЛабе долго бились в попытках разобраться почему обогащение смеси на бензине ведет себя странно. Не разобрались.
    Чуть позже я вспомнил, что так же бились и не решили эту проблему на газу. На газу отсутствие обогащения заметно только по приборам — «на ощупь» не сильно ощущается.
    Начинаю думать, что какой-то сбой в коррекции УОЗ? То ли команда не проходит, то ли ещё что. Может исходных данных для ЭБУ не хватает.
    Будем искать.
    Есть подсказки?

    • Наверх

    #2 _ShurikeN

  • Пользователи
  • 2 144 Cообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: С-Пб
    • Автомобиль: ACOQ typ89
    • год выпуска: 1990

    Коллеги, на KE-Jet (как и любом другом двигателе) должна быть логика, определяющая, что двигатель крутится под нагрузкой или в холостую.

    • Наверх

    #3 sl612

    Ауди клуб Питер

  • Члены клуба
  • 9 372 Cообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Ленинград, Охта
    • Автомобиль: A6 Allroad
    • год выпуска: 2012

    если я правильно понял вопрос, — режимы ХХ/обороты/максимальная нагрузка определяется положением микрика-переключателя на дроссельной заслонке.

    а не через вал ли двигатель узнает о моменте и соответственно нагрузке?
    падение скорости вращения вала при неизменном положении заслонки и есть сигнал о недостаточном обогащении смеси?

    (не кидайте тухлым помидором я играю как умею)

    • Наверх

    #4 Wicked

  • Пользователи
  • 3 227 Cообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Питер
    • Автомобиль: Audi A6 C5 2.8Q
    • год выпуска: 2001
    • Наверх

    #5 Alex305

  • Пользователи
  • 2 053 Cообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Пушкин (Славянка)
    • Автомобиль: TLC P150 4.0
    • год выпуска: 2010
    • Наверх

    #6 MadOX

  • Пользователи
  • 4 020 Cообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Петергоф
    • Автомобиль: Не Audi
    • год выпуска: нет

    ясно. никто не сталкивался. а Санычу либо лень писать, либо занят.
    Скажу для KE-Jet:
    — микрики на ДЗ для обозначения «крайностей» — сброса оборотов, принудительного ХХ.
    — лопата дозатора — для измерения количества воздуха, для правильного приготовления ВТ смеси.
    — и есть еще вакуумная трубка, которая идет от блока ДЗ прямо в ЭБУ (на некоторых моделях) или куда-то под ноги пассажиру (как у меня). Она и отвечает за подвод вакуума на основании которого + расходомера + концевиков ДЗ + изменения оборотов ЭБУ понимает на каком режиме двигатель.

    Просто хотел узнать принцип проверки.

    • Наверх

    #7 Даниc

  • Пользователи
  • 762 Cообщений
    • Город: Купчино
    • Автомобиль: Audi-80 DZ
    • Наверх

    #8 Alex305

  • Пользователи
  • 2 053 Cообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Пушкин (Славянка)
    • Автомобиль: TLC P150 4.0
    • год выпуска: 2010

    знакомимся с матчастью

    • Наверх

    #9 dipspb

  • Пользователи
  • 6 032 Cообщений
    • Город: Питер
    • Автомобиль: Touareg
    • год выпуска: 2003

    нет, какраз таки микрик даёт сигнал ЭБУ о переходе с ХХ на нагрузку и наоборот..это же KE-Jet

    Если мне не изменяет память — не все KE с микриком ХХ. Например, тот же JN без микрика.

    И потом — сама постановка вопроса неверна! Кто вообще сказал, что KE понимает что такое «нагрузка на двигатель»? Нет там такого. KE умеет только отмерять бензус по воздуху и вносить коррекцию на переходных режимах. Последнее он делает по потенциометру ДМРВ.

    А клапану ХХ микрик нафиг ненужен — на том же JN он открывается по оборотам.

    Не переоценивайте его интеллект.

    Скажу для KE-Jet:
    — и есть еще вакуумная трубка, которая идет от блока ДЗ прямо в ЭБУ (на некоторых моделях) или куда-то под ноги пассажиру (как у меня). Она и отвечает за подвод вакуума на основании которого + расходомера + концевиков ДЗ + изменения оборотов ЭБУ понимает на каком режиме двигатель.

    • Наверх

    #10 Саныч

    Истина где-то рядом.

  • Пользователи
  • 6 979 Cообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: С-Петербург, Сенная пл.
    • Автомобиль: Nissan X-Trail
    • год выпуска: 2019

    ясно. никто не сталкивался. а Санычу либо лень писать, либо занят. .

    • Наверх

    #11 dipspb

  • Пользователи
  • 6 032 Cообщений
    • Город: Питер
    • Автомобиль: Touareg
    • год выпуска: 2003

    вопрос был про КЕ, не все КЕ с микриками

    какая-то кривая постановка вопроса. вот объясните мне идиоту — нахрена это вдруг КЕ нужно знать ИМЕННО О НАГРУЗКЕ? О расходе воздуха, оборотах, температуре — это всё понятно, для стехиометрии и нормальных оборотов.

    А нагрузка то ему нафига?

    • Наверх

    #12 Саныч

    Истина где-то рядом.

  • Пользователи
  • 6 979 Cообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: С-Петербург, Сенная пл.
    • Автомобиль: Nissan X-Trail
    • год выпуска: 2019

    . какая-то кривая постановка вопроса. вот объясните мне идиоту — нахрена это вдруг КЕ нужно знать ИМЕННО О НАГРУЗКЕ? О расходе воздуха, оборотах, температуре — это всё понятно, для стехиометрии и нормальных оборотов.
    А нагрузка то ему нафига?

    Ну, возможно, немецкие инженеры решили, что при увеличении нагрузки будет лучше несколько сместить смесь от стехиометрии в сторону обогащения (те самые +2ма). А почему нет?

    Кроме того, по нагрузке корректируется УОЗ

    • Наверх

    #13 Даниc

  • Пользователи
  • 762 Cообщений
    • Город: Купчино
    • Автомобиль: Audi-80 DZ
    • Наверх

    #14 dipspb

  • Пользователи
  • 6 032 Cообщений
    • Город: Питер
    • Автомобиль: Touareg
    • год выпуска: 2003

    Ну, возможно, немецкие инженеры решили, что при увеличении нагрузки будет лучше несколько сместить смесь от стехиометрии в сторону обогащения (те самые +2ма). А почему нет?

    На JN (KE) этого не происходит. Только при увеличении расхода воздуха добавка идёт, причём только на время процесса увеличения, потом опять стационарный режим. А для увеличения расхода воздуха нужно тапку надавить, одного роста нагрузки мало. Вырастет при этом скорость или нет — вопрос десятый.

    Так что мозги опять ни о какой «нагрузке» не знают. Они знают о расходе воздуха и их задача держать смесь оптимальной, плюс коррекция на переходных режимах — тупо по ускорению лопаты (производная от её положения, тупым аналоговым дифференциатором IMHO)

    Кроме того, по нагрузке корректируется УОЗ

    • Наверх

    #15 Саныч

    Истина где-то рядом.

  • Пользователи
  • 6 979 Cообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: С-Петербург, Сенная пл.
    • Автомобиль: Nissan X-Trail
    • год выпуска: 2019

    На JN (KE) этого не происходит. Только при увеличении расхода воздуха добавка идёт, причём только на время процесса увеличения, потом опять стационарный режим. А для увеличения расхода воздуха нужно тапку надавить, одного роста нагрузки мало. Вырастет при этом скорость или нет — вопрос десятый.
    Так что мозги опять ни о какой «нагрузке» не знают. Они знают о расходе воздуха и их задача держать смесь оптимальной, плюс коррекция на переходных режимах — тупо по ускорению лопаты (производная от её положения, тупым аналоговым дифференциатором IMHO)
    На JN (пардон — опять о нём) это «корректируется» по жигулячьи — трубочка из впускного на вакумный корректор УОЗ. В обход всяких мозгов. У любых КЕ вообще (насколько помню) зажигание тупое и в обход мозга.

    • Наверх
    Читать еще:  Винтовой дровокол обороты двигателя

    #16 Alex305

  • Пользователи
  • 2 053 Cообщений
    • Пол: Мужчина
    • Город: Пушкин (Славянка)
    • Автомобиль: TLC P150 4.0
    • год выпуска: 2010

    Там ни слова о машинах без регулятора ХХ.

    Как конструкция двигателя может выдерживать огромные мощности?

    Чтобы понять, почему для конструкции двигателя не является губительной увеличенная в разумных пределах при помощи турбонагнетателя мощность, необходимо рассмотреть статические нагрузки в двигателе во время его работы. К конструкции двигателя в разные моменты его работы прикладываются два вида статических нагрузок: инерционные и мощностные. Инерционные нагрузки могут быть растягивающими (произведены растягиванием) или сжимающими (произведены сжатием). Мошностная нагрузка может быть только сжимающей. Механизмы воздействия этих нагрузок должны стать понятны читателю как по отдельности, так и в совокупности. Это необходимо для ясного представления, почему турбонагнетатель не убивает кривошипно-шатунный механизм двигателя.

    Инерционная нагрузка

    Инерционная нагрузка возникает из-за сопротивления предмета ускоренному движению. Чтобы исследовать инерционные нагрузки, удобно разделить цилиндр на верхнюю и нижнюю части. Вообразите две половины, отделенные мнимой линией, называемой серединой хода поршня.

    Рис. Зависимость нагрузок на узлы двигателя меняет свой характер в трёх характерных взаимных положениях поршня и коленчатого вала.

    Вектор ускорения поршня всегда направлен к середине его хода даже при движении вверх или вниз от этой середины. Другими словами, когда поршень выше середины своего хода, он будет всегда ускоряться вниз. Когда он ниже середины хода (даже в мертвой точке), он будет ускоряться вверх. Самые большие ускорения достигается в верхней мертвой точке и нижней мертвой точке, когда поршень фактически останавливается. Когда ускорение самое большое, нагрузки будут самые высокие. Когда поршень проходит через середину своего хода ускорение нулевое, а скорость максимальна.

    Величина нагрузок, возникающих при движении поршня, пропорциональна частоте вращения двигателя, возведенной в квадрат. Например, если число оборотов двигателя в минуту увеличено втрое, инерционная нагрузка будет в девять раз большей. Поршень, который двигается (ускоряется) к верхней мертвой точке и затем обратно к середине хода, прикладывает растягивающую инерционную нагрузку к узлу поршень/шатун. Напротив, когда поршень двигается к нижней мертвой точке и затем обратно к середине хода, инерционная нагрузка будет сжимающей. Таким образом, во время нахождения поршня выше середины хода инерционная нагрузка, будет растягивающей, а ниже середины хода — сжимающей. Самое большое растягивающее усилие, приюженное к шатуну — в верхней мертвой точке на ходе выпуска (потому что в верхней мертвой точке в конце такта сжатия ТВС уже горит и создает давление, противодействующее инерционной нагрузке). Самая большая сжимающая нагрузка — в нижней мертвой точке после впуска или рабочего такта.

    Эти инерционные нагрузки огромны. В двигателе большого объема, работающем на 7000 оборотов в минуту, в шатуне могут развиваться инерционные нагрузки величиной более, чем 1,8 тонны. (Для наглядности представьте себе микроавтобус, стоящий на вашем шатунном подшипнике.)

    Рис. Инерционные нагрузки, прикладываемые к шатуну, приближены к синусоидальной зависимости относительно угла поворота коленчатого вала.

    Мощностная нагрузка

    Мощностная нагрузка возникает от давления сгорающей ТВС, приложенного к поршню. Это сжимающая нагрузка, приложенная к шатуну вследствие того, что горящие газы вынуждают поршень двигаться вниз.

    Давление, созданное расширяющимися горячими газами, прикладывает к поршню силу, равную площади сечения цилиндра, помноженной на давление в камере сгорания. Например, шатун в двигателе с площадью сечения цилиндра 64,5 квадратных сантиметра (при диаметре 90 мм) при давлении в камере сгорания более 50 бар, будет испытывать сжимающую мощностную нагрузку в 3,6 тонны.

    Особая зависимость инерционных и мощностных нагрузок наиболее интересна в верхней половине рабочего такта. Здесь мы имеем следующую картину: две нагрузки, действующие на шатун, нагружают его в различных направлениях. Помните, что инерционная нагрузка является растягивающей выше середины хода, в то время как мощностная нагрузка в любом случае является сжимающей. Мощностная нагрузка достигает максимума при максимуме крутящего момента, и постепенно снижается при дальнейшем увеличении оборотов двигателя, но вообще всегда больше чем инерционная нагрузка. Разность между этими двумя нагрузками и есть реальная нагрузка на шатун.

    Итак, инерционные нагрузки частично компенсируются мощностной нагрузкой. Из вышесказанного, очевидно, что в конце такта выпуска, когда шатун/поршень достигает верхней мертвой точки и не подвергается сопротивлению сжимающихся газов (потому что все клапана открыты), достигается самое высокое растягивающее усилие. Эта нагрузка наиболее разрушительна из всех, потому что растягивающие усилия вызывают усталостное разрушение, в то время как сжимающие усилия к этому не приводят. Поэтому, когда конструктор анализирует напряжения в шатуне и шатунных бол тах, его в наибольшей степени интересуют инерционные нагрузки в верхней и нижней мертвых точках.

    Рис. Сгорающая ТВС создает сжимающие нагрузки в шатуне.

    Рис. Объединенный график мощностной и инерционной нагрузок. Заметьте, что мощностная и инерционная нагрузка вычитаются друг из друга.

    Мысль об удвоении момента двигателя (удвоении мощности при тех же оборотах двигателя) приводит к другой мысли — об удвоении мощностной нагрузки. К счастью это не так. Показать, как мощность можно удвоить без удвоения давления в камере сгорания, проще всего графически. Любые существенные изменения расчетной нагрузки будут основаны на пиковом давлении в камере сгорания. На рисунке видно, что при удвоении количества смеси в камере сгорания, пиковое давление возрастает только приблизительно на 20 %. Имеются две причины для этой непропорциональности.

    Во-первьтх, мощность — функция среднего давления по всему рабочему ходу поршня, а не только пикового давления. Среднее давление может быть значи тельно увеличено за счет более высокого давления в середине или в конце хода, в то время как максимум давления существенно не возрастает.

    Во-вторых, максимальное давление вообще достигается после сгорания 18-20 % смеси. Если количество смеси удвоено, те же 18-20 % этого количества сгорят при достижении максимального давления. Так как полное давления в камере сгорания состоит из давления сжатия и давления сгоревших газов, невозможно удвоить полное давление, удваивая только одну из его составных частей. (Не иначе, законы физики благосклонны к шатунам и шатунным подшипникам.)

    Рис. Давление в цилиндре как функция угла поворота коленчатого вала при примерно двух атмосферах давления. Заметьте, что у двигателя с турбонаддувом максимальное давление достигается приблизительно при 20″ после ВМТ, когда сгорает около 20% смеси. Даже при высоких давлениях наддува небольшое количество сгоревшей смеси не будет давать результат в виде большого изменениях максимального давления. Когда процесс горения приблизится к завершению, большая плотность смеси может поднимать давление в три-четыре раза при углах поворота коленчатого вала около 90″, поэтому момент на валу при этом может быть вдвое больше.

    Тщательное изучение рисунка показывает, что при угле поворота коленчатого вала, приближающегося к 90″, давление в камере сгорания, при работе с наддувом, в три — четыре раза больше. Оно, однако, заметно меньше чем максимальное давление. Поэтому оно не создает разрушающей нагрузки. Часть рабочего хода в районе 90″ — это тот участок, где возникают реальные увеличения мощности двигателя с турбонаддувом. Любой владеющий физикой товарищ, посмотрев на диаграмму, скажет Вам, что область под соответствующими кривыми представляет собой мощность. Таким образом, разность в площади этих двух областей представляет собой увеличение мощности от применения турбонагнетателя. Теперь очевидно, что мы можем удваивать мощность, не удваивая нагрузку на поршень и шатун!

    Читать еще:  Что такое в двигателе фгос

    Итак: предшествующее обсуждение показывает, что увеличенное давление в камере сгорания при использовании турбонадцува и увеличившаяся при этом мощностная нагрузка будут иметь довольно умеренное влияние на конструкцию двигателя.

    Умеренное увеличение мощностной нагрузки вообще не будет серьезно влиять на конструкцию двигателя.

    Расчет рабочих характеристик асинхронных двигателей

    Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов

    Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте

    откроется в новом окне

    Выдаем Удостоверение установленного образца:

    ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №8

    «Расчет рабочих характеристик асинхронного двигателя »

    ЦЕЛЬ РАБОТЫ: построить упрощенную круговую диаграмму трехфазного асинхронного двигателя и определить параметры, соответствующие его номинальному режиму работы .

    КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ:

    Рабочие характеристики асинхронного двигателя (рис. 8.1) представляют собой графически выраженные зависимости частоты вращения n 2 , КПД η, полезного момента (момента на валу) М 2 , коэффициента мощности cos φ, и тока статора I 1 от полезной мощности Р 2 при U 1 = const f 1 = const .

    Скоростная характеристика n2 = f ( P 2). Частота вращения ротора асинхронного двигателя n 2 = n 1(1 — s ).

    s = P э2/ P эм, (8.1), т. е. скольжение двигателя, а следовательно, и его частота вращения определяются отношением электрических потерь в роторе к электромагнитной мощности Рэм. Пренебрегая электрическими потерями в роторе в режиме холостого хода, можно принять Рэ2 = 0, а поэтому s ≈ 0 и n 20 ≈ n 1.

    Рис. 8.1. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

    По мере увеличения нагрузки на валу двигателя отношение (8.1) растет, достигая значений 0,01—0,08 при номинальной нагрузке. В соответствии с этим зависимость n 2 = f ( P 2) представляет собой кривую, слабо наклоненную к оси абсцисс. Однако при увеличении активного сопротивления ротора r 2‘ угол наклона этой кривой увеличивается. В этом случае изменения частоты вращения n2 при колебаниях нагрузки Р2 возрастают. Объясняется это тем, что с увеличением r 2‘ возрастают электрические потери в роторе.

    Зависимость М2 = f ( P 2). Зависимость полезного момента на валу двигателя М2 от полезной мощности Р2 определяется выражением

    M 2 = Р2/ ω2 = 60 P 2/ (2πn2) = 9,55Р2/ n2, (8.2)

    где Р2 — полезная мощность, Вт; ω2 = 2π f 2/ 60 — угловая частота вращения ротора.

    Из этого выражения следует, что если n2 = const , то график М2 = f 22) представляет собой прямую линию. Но в асинхронном двигателе с увеличением нагрузки Р2 частота вращения ротора уменьшается, а поэтому полезный момент на валу М2 с увеличением нагрузки возрастает не сколько быстрее нагрузки, а следовательно, график М2 = f (P2) имеет криволинейный вид.

    Рис. 8.2. Векторная диаграмма асинхронного двигателя при небольшой нагрузке

    Зависимость cos φ1 = f ( P 2). В связи с тем что ток статора I1 имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для создания магнитного поля в статоре, коэффициент мощности асинхронных двигателей меньше единицы. Наименьшее значение коэффициента мощности соответствует режиму х.х. Объясняется это тем, что ток х.х. I при любой нагрузке остается практически неизменным. Поэтому при малых нагрузках двигателя ток статора невелик и в значительной части является реактивным (I1 ≈ I). В результате сдвиг по фазе тока статора , относительно напряжения , получается значительным (φ1 ≈ φ), лишь немногим меньше 90° (рис. 8.2). Коэффициент мощности асинхронных двигателей в режиме х.х. обычно не превышает 0,2.

    Рис. 8.3. Зависимость cos φ 1 ,от нагрузки при соединении обмотки статора звездой (1) и треугольником (2)

    При увеличении нагрузки на валу двигателя растет активная составляющая тока I 1 и коэффициент мощности возрастает, достигая наибольшего значения (0,80—0,90) при нагрузке, близкой к номинальной. Дальнейшее увелиичение нагрузки сопровождается уменьшением cos φ1 что объясняется возрастанием индуктивного сопротивления ротора ( x 2 s ) за счет увеличения скольжения, а следовательно, и частоты тока в роторе. В целях повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей чрезвычайно важно, чтобы двигатель работал всегда или по крайней мере значительную часть времени с нагрузкой, близкой к номинальной. Это можно обеспечить лишь при правильном выборе мощности двигателя. Если же двигатель работает значительную часть времени недогруженным, то для повышения cos φ1, целесообразно подводимое к двигателю напряжение U 1 уменьшить. Например, в двигателях, работающих при соединении обмотки статора треугольником, это можно сделать пересоединив обмотки статора в звезду, что вызовет уменьшение фазного напряжения в раз. При этом магнитный поток статора, а следовательно, и намагничивающий ток уменьшаются примерно в раз. Кроме того, активная составляющая тока статора несколько увеличивается. Все это способствует повышению коэффициента мощности двигателя. На рис. 8.3 представлены графики зависимости cos φ1, асинхронного двигателя от нагрузки при соединении обмоток статора звездой (кривая 1) и треугольником (кривая 2).

    ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

    Решить задачу №1. П о рабочим характеристикам трехфазных асинхронных двигателей, приведенным в Приложении, и данным табл. 8.1 по каждому из предлагаемых вариантов требуется определить:

    а) параметры двигателя в номинальном режиме работы — ток статора I 1ном , КПД η ном , коэффициент мощности cos φ ном , скольжение s ном , частоту вращения n ном , потребляемую мощность Р 1ном ;

    б) максимальное значение КПД η m ах и соответствующие этому КПД нагрузку Р 2 , выразив ее в долях от номинальной Р ном ;

    в) отношение переменных потерь Р пер.ном к постоянным потерям Р пост при номинальной нагрузке;

    г) активное сопротивление фазы обмотки статора r х .

    Как правильно подобрать электродвигатель

    Электродвигатель – механизм, преобразующий энергию электрического тока в кинетическую энергию. Современное производство и быт сложно представить без машин с электроприводом. Они используются в насосном оборудовании, системах вентиляции и кондиционирования, в электротранспорте, промышленных станках различных типов и т.д.

    При выборе электродвигателя необходимо руководствоваться несколькими основными критериями:

    • вид электрического тока, питающего оборудование;
    • мощность электродвигателя;
    • режим работы;
    • климатические условия и другие внешние факторы.

    Типы двигателей

    Электродвигатели постоянного и переменного тока

    В зависимости от используемого электрического тока двигатели делятся на две группы:

    • приводы постоянного тока;
    • приводы переменного тока.

    Электродвигатели постоянного тока сегодня применяются не так часто, как раньше. Их практически вытеснили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

    Главный недостаток электродвигателей постоянного тока – возможность эксплуатации исключительно при наличии источника постоянного тока или преобразователя переменного напряжения в постоянный ток. В современном промышленном производстве обеспечение данного условия требует дополнительных финансовых затрат.

    Тем не менее, при существенных недостатках этот тип двигателей отличается высоким пусковым моментом и стабильной работой в условиях больших перегрузок. Приводы данного типа чаще всего применяются в металлургии и станкостроении, устанавливаются на электротранспорт.

    Принцип работы электродвигателей переменного тока построен на электромагнитной индукции, возникающей в процессе движения проводящей среды в магнитном поле. Для создания магнитного поля используются обмотки, обтекаемые токами, либо постоянные магниты.

    Электродвигатели переменного тока подразделяются на синхронные и асинхронные. У каждой подгруппы есть свои конструктивные и эксплуатационные особенности.

    Синхронные электродвигатели

    Синхронные двигатели – оптимальное решение для оборудования с постоянной скоростью работы: генераторов постоянного тока, компрессоров, насосов и др.

    Технические характеристики синхронных электродвигателей разных моделей отличаются. Скорость вращения колеблется в диапазоне от 125 до 1000 оборотов/мин, мощность может достигать 10 тысяч кВт.

    В конструкции приводов предусмотрена короткозамкнутая обмотка на роторе. Ее наличие позволяет осуществлять асинхронный пуск двигателя. К преимуществам оборудования данного типа относятся высокий КПД и небольшие габариты. Эксплуатация синхронных электродвигателей позволяет сократить потери электричества в сети до минимума.

    Асинхронные электродвигатели

    Асинхронные электродвигатели переменного тока получили наибольшее распространение в промышленном производстве. Особенностью данных приводов является более высокая частота вращения магнитного поля по сравнению со скоростью вращения ротора.

    Читать еще:  Что такое риски в двигателе

    В современных двигателях для изготовления ротора используется алюминий. Легкий вес этого материала позволяет уменьшить массу электродвигателя, сократить себестоимость его производства.

    КПД асинхронного двигателя падает почти вдвое при эксплуатации в режиме низких нагрузок – до 30-50 процентов от номинального показателя. Еще один недостаток таких электроприводов состоит в том, что параметры пускового тока почти втрое превышают рабочие показатели. Для уменьшения пускового тока асинхронного двигателя используются частотные преобразователи или устройства плавного пуска.

    Асинхронные электродвигатели удовлетворяют требованиям разных промышленных применений:

    • Для лифтов и другого оборудования, требующего ступенчатого изменения скорости, выпускаются многоскоростные асинхронные приводы.
    • При эксплуатации лебедок и металлообрабатывающих станков используются электродвигатели с электромагнитной тормозной системой. Это обусловлено необходимостью остановки привода и фиксации вала при перебоях напряжения или его исчезновения.
    • В процессах с пульсирующей нагрузкой или при повторно-кратковременных режимах могут использоваться асинхронные электродвигатели с повышенными параметрами скольжения.

    Вентильные электродвигатели

    Группа вентильных электродвигателей включает в себя приводы, в которых регулирование режима эксплуатации осуществляется посредством вентильных преобразователей.

    К преимуществам данного оборудования относятся:

    • Высокий эксплуатационный ресурс.
    • Простота обслуживания за счет бесконтактного управления.
    • Высокая перегрузочная способность, которая в пять раз превышает пусковой момент.
    • Широкий диапазон регулирования частоты вращения, который почти вдвое выше диапазона асинхронных электродвигателей.
    • Высокий КПД при любой нагрузке – более 90 процентов.
    • Небольшие габариты.
    • Быстрая окупаемость.

    Мощность электродвигателя

    В режиме постоянной или незначительно изменяющейся нагрузки работает большое количество механизмов: вентиляторы, компрессоры, насосы, другая техника. При выборе электродвигателя необходимо ориентироваться на потребляемую оборудованием мощность.

    Определить мощность можно расчетным путем, используя формулы и коэффициенты, приведенные ниже.

    Мощность на валу электродвигателя определяется по следующей формуле:

    где:
    Рм – потребляемая механизмом мощность;
    ηп – КПД передачи.

    Номинальную мощность электродвигателя желательно выбирать больше расчетного значения.

    Формула расчета мощности электродвигателя для насоса

    где:
    K3 – коэффициента запаса, он равен 1,1-1,3;
    g –ускорение свободного падения;
    Q – производительность насоса;
    H – высота подъема (расчетная);
    Y – плотность перекачиваемой насосом жидкости;
    ηнас – КПД насоса;
    ηп – КПД передачи.

    Давление насоса рассчитывается по формуле:

    Формула расчета мощности электродвигателя для компрессора

    Мощность поршневого компрессора легко рассчитать по следующей формуле:

    где:
    Q – производительность компрессора;
    ηk – индикаторный КПД поршневого компрессора (0,6-0,8);
    ηп – КПД передачи (0,9-0,95);
    K3 – коэффициент запаса (1,05 -1,15).

    Значение A можно рассчитать по формуле:

    или взять из таблицы

    p2, 10 5 Па345678910
    A, 10 -3 Дж/м³132164190213230245260272

    Формула расчета мощности электродвигателя для вентиляторов

    где:
    K3 – коэффициент запаса. Его значения зависят от мощности двигателя:

    • до 1 кВт – коэффициент 2;
    • от 1 до 2 кВт – коэффициент 1,5;
    • 5 и более кВт – коэффициент 1,1-1,2.

    Q – производительность вентилятора;
    H – давление на выходе;
    ηв – КПД вентилятора;
    ηп – КПД передачи.

    Приведенная формула используется для расчета мощности осевых и центробежных вентиляторов. КПД центробежных моделей равен 0,4-0,7, а осевых вентиляторов – 0,5-0,85.

    Остальные технические характеристики, необходимые для расчета мощности двигателя, можно найти в каталогах для каждого типа механизмов.

    ВАЖНО! При выборе электродвигателя запас мощности должен быть, но небольшой. При значительном запасе мощности снижается КПД привода. В электродвигателях переменного тока это приводит еще и к снижению коэффициента мощности.

    Пусковой ток электродвигателя

    Зная тип и номинальную мощность электродвигателя, можно рассчитать номинальный ток.

    Номинальный ток электродвигателей постоянного тока

    Номинальный ток трехфазных электродвигателей переменного тока

    где:
    PH – номинальная мощность электродвигателя;
    UH — номинальное напряжение электродвигателя,
    ηH — КПД электродвигателя;
    cosfH — коэффициент мощности электродвигателя.

    Номинальные значения мощности, напряжения и КПД можно найти в технической документации на конкретную модель электродвигателя.

    Зная значение номинального тока, можно рассчитать пусковой ток.

    Формула расчета пускового тока электродвигателей

    где:
    IH – номинальное значение тока;
    Кп – кратность постоянного тока к номинальному значению.

    Пусковой ток необходимо рассчитывать для каждого двигателя в цепи. Зная эту величину, легче подобрать тип автоматического выключателя для защиты всей цепи.

    Режимы работы электродвигателей

    Режим работы определяет нагрузку на электродвигатель. В некоторых случаях она остается практически неизменной, в других может изменяться. Характер предполагаемой нагрузки обязательно учитывается при выборе двигателя. Действующими стандартами предусмотрены следующие режимы эксплуатации:

    Режим S1 (продолжительный). При таком режиме эксплуатации нагрузка остается постоянной в течение всего времени, пока температура электродвигателя не достигнет необходимого значения. Мощность привода рассчитывается по формулам, приведенным выше.

    Режим S2 (кратковременный). При эксплуатации в этом режиме температура двигателя в период его включения не достигает установившегося значения. За время отключения электродвигатель охлаждается до температуры окружающей среды. При кратковременном режиме эксплуатации необходимо проверять перегрузочную способность электропривода.

    Режим S3 (периодически-кратковременный). Электродвигатель работает с периодическими отключениями. В периоды включения и отключения его температура не успевает достигнуть заданного значения или охладиться до температуры окружающей среды. При расчете мощности двигателя обязательно учитывается продолжительность пауз и потерь в переходные периоды. При выборе электродвигателя важным параметром является допустимое количество включений за единицу времени.

    Режимы S4 (периодически-кратковременный, с частыми пусками) и S5 (периодически-кратковременный с электрическим торможением). В обоих случаях работа двигателя рассматривается по тем же параметрам, что и в режиме эксплуатации S3.

    Режим S6 (периодически-непрерывный с кратковременной нагрузкой). Работа электродвигателя в данном режиме предусматривает эксплуатацию под нагрузкой, чередующуюся с холостым ходом.

    Режим S7 (периодически-непрерывный с электрическим торможением)

    Режим S8 (периодически-непрерывный с одновременным изменением нагрузки и частоты вращения)

    Режим S9 (режим с непериодическим изменением нагрузки и частоты вращения)

    Большинство моделей современных электроприводов, эксплуатируемых продолжительное время, адаптированы к изменяющемуся уровню нагрузки.

    Климатические исполнения электродвигателей

    При выборе электродвигателя учитываются не только его технические характеристики, но и условия окружающей среды, в которых он будет эксплуатироваться.

    Современные электроприводы выпускаются в разных климатических исполнениях. Категории маркируются соответствующими буквами и цифрами:

    • У – модели для эксплуатации в умеренном климате;
    • ХЛ – электродвигатели, адаптированные к холодному климату;
    • ТС – исполнения для сухого тропического климата;
    • ТВ – исполнения для влажного тропического климата;
    • Т – универсальные исполнения для тропического климата;
    • О – электродвигатели для эксплуатации на суше;
    • М – двигатели для работы в морском климате (холодном и умеренном);
    • В – модели, которые могут использоваться в любых зонах на суше и на море.

    Цифры в номенклатуре модели указывают на тип ее размещения:

    • 1 – возможность эксплуатации на открытых площадках;
    • 2 – установка в помещениях со свободным доступом воздуха;
    • 3 – эксплуатация в закрытых цехах и помещениях;
    • 4 – использование в производственных и других помещениях с возможностью регулирования климатических условий (наличие вентиляции, отопления);
    • 5 – исполнения, разработанные для эксплуатации в зонах повышенной влажности, с высоким образованием конденсата.

    Энергоэффективность

    Рациональное потребление энергии при сохраняющейся высокой мощности сокращает текущие производственные затраты при одновременном увеличении производительности электродвигателя. Поэтому при выборе привода обязательно учитывается класс энергоэффективности.

    В технической документации и каталогах обязательно указывается класс энергоэффективности двигателя. Он зависит от показателя КПД.

    Проводимые в тестовом и рабочем режимах экспериментальные исследования показывают, что электродвигатель мощностью 55 кВт высокого класса энергоэффективности сокращает потребление электроэнергии на 8-10 тысяч кВт ежегодно.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector