Sw-motors.ru

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

Как ток и напряжение связаны с крутящим моментом и скоростью бесщеточного двигателя

Как ток и напряжение связаны с крутящим моментом и скоростью бесщеточного двигателя?

Я знаю, что электромобили имеют разные характеристики в зависимости от аккумулятора и двигателя, но не ясно, как связаны электрические и механические узлы.

Кто-нибудь может помочь?

Поднимается ли двигатель 100 В на склонах лучше, чем двигатель 50 В?

Соотношение между электрическими характеристиками двигателя и механическими характеристиками можно рассчитать следующим образом (примечание: это анализ для идеального щеточного двигателя постоянного тока, но некоторые из них все же должны применяться к неидеальным бесщеточным двигателям постоянного тока).

Двигатель постоянного тока может быть аппроксимирован как цепь с резистором и источником противо-ЭДС напряжения. Резистор моделирует внутреннее сопротивление обмоток двигателя. Противо-ЭДС моделирует напряжение, генерируемое движущимся электрическим током в магнитном поле (в основном, электродвигатель постоянного тока может функционировать в качестве генератора). Также возможно смоделировать собственную индуктивность двигателя, добавив последовательно индуктор, однако по большей части я проигнорировал это и предположил, что двигатель электрически находится в квазистационарном состоянии, или во временной реакции двигателя преобладает временная характеристика механических систем вместо времени отклика электрических систем. Обычно это так, но не всегда так.

Генератор выдает обратную ЭДС, пропорциональную скорости двигателя:

ω = скорость двигателя в рад / с

В идеале на скорости сваливания обратная эдс отсутствует, а на скорости без нагрузки обратная эдс равна напряжению источника возбуждения.

Ток, протекающий через двигатель, можно затем рассчитать:

V S = напряжение источника R = электрическое сопротивление двигателя

Теперь давайте рассмотрим механическую сторону мотора. Крутящий момент, создаваемый двигателем, пропорционален величине тока, протекающего через двигатель:

τ = крутящий момент

Используя приведенную выше электрическую модель, вы можете проверить, что при скорости останова двигатель имеет максимальный ток, протекающий через него, и, следовательно, максимальный крутящий момент. Кроме того, на скорости холостого хода двигатель не имеет крутящего момента и ток не течет через него.

Когда двигатель вырабатывает наибольшую мощность? Что ж, мощность можно рассчитать одним из двух способов:

Если вы построите график, вы обнаружите, что для идеального двигателя постоянного тока максимальная мощность составляет половину скорости холостого хода.

Итак, учитывая все обстоятельства, как складывается напряжение двигателя?

Для того же двигателя, в идеале, если вы подаете удвоенное напряжение, вы удвоите скорость холостого хода, удвоите крутящий момент и увеличите мощность в четыре раза. Это, конечно, при условии, что двигатель постоянного тока не горит, не достигает состояния, которое нарушает эту упрощенную идеальную модель двигателя, и т. Д.

Тем не менее, между различными двигателями невозможно сказать, как будут работать два двигателя по сравнению друг с другом, основываясь только на номинальном напряжении. Так что вам нужно сравнить два разных двигателя?

k i = k t ‘ role=»presentation»> К я знак равно К T P e = P m ‘ role=»presentation»> п е знак равно п м

rad / s ‘ role=»presentation»> радиан / s Hz rev / s ‘ role=»presentation»> оборот / s 2 π ‘ role=»presentation»> 2 π

После 4 лет использования и изучения электромобилей я понял, что «уклоняемость» (способность поднимать уклон определенной категории) зависит от крутящего момента двигателя, а крутящий момент зависит от тока.

Напряжение вместо этого «регулирует», насколько быстро двигатель может работать: максимальная скорость, которую может достигать двигатель, — это скорость, с которой двигатель генерирует напряжение (называемое «противоэлектродвижущая сила»), равное напряжению, которое он получает от батареи (не учитывая потери мощности и трения для простоты).

Какой ток может выдержать двигатель при подаче напряжения, зависит от того, насколько толстыми являются провода катушек (толще = больший ток = более высокий крутящий момент), из-за внутреннего сопротивления катушек (чем выше сопротивление, тем выше выделяемое тепло, до проводов плавиться).

Учитывая мотор 1000 Вт:

обеспечивая 100В / 10А, вы сможете достичь высокой скорости, но вы не сможете поднять большой уклон.

обеспечивая 10 В / 100 А, вы будете двигаться очень медленно, но сможете подниматься по склонам высокого класса (при условии, что двигатель выдерживает 100 А).

Максимальный ток, который может выдержать двигатель, называется «номинальным током», который намного ниже, чем «ток торможения» двигателя, т. Е. Ток, протекающий в проводах двигателя при подаче напряжения и остановке двигателя. Двигатель НЕ МОЖЕТ переносить собственный ток останова, который скоро расплавит провода. Вот почему электроника ограничивает максимальный ток до номинального значения тока.

В любом моторе основной принцип очень прост:

  • частота вращения пропорциональна приложенному напряжению
  • крутящий момент пропорционален тяговому току

Двигатель на 100 вольт — это двигатель, который может потреблять максимум 100 вольт, а двигатель на 50 вольт — максимум 50 вольт. Так как 100-вольтный двигатель может потреблять больше вольт, если все остальное равно, он может дать вам более высокую максимальную скорость.

Но разница в напряжении не влияет на крутящий момент. Чтобы получить больший крутящий момент, чтобы подняться в гору, вам нужно подать на двигатель больший ток. Двигатель, который может потреблять больший ток (а также аккумулятор и контроллер мотора, который может подавать больший ток), даст вам больший крутящий момент, чтобы помочь вам подняться в гору.

Читать еще:  Двигатель m13a suzuki характеристики

Электродвигатели могут быть рассчитаны на довольно широкий диапазон напряжений и токов для одинаковой скорости и крутящего момента. Простое сравнение предполагаемого рабочего напряжения двух двигателей мало что говорит о том, что эти двигатели в конечном итоге могут сделать. Двигатели, рассчитанные на высокую мощность, имеют тенденцию работать при более высоких напряжениях, но это главным образом так, что ток может находиться в разумных пределах.

Чтобы сравнить два двигателя для конкретной работы, вы должны посмотреть на выходные параметры. Это будут крутящий момент, диапазон скоростей и мощность.

Механические характеристики двигателя, конечно, будут зависеть в основном от его физической конструкции, а не от номинального напряжения. Двигатели большой мощности будут работать при более высоких напряжениях, но это мало о чем говорит.

Я не буду вдаваться в подробности, но есть хорошее эмпирическое правило, которое нужно использовать, когда вы хотите оценить параметры двигателя по виду. Длинный двигатель достигнет более высоких оборотов, а широкий двигатель сможет обеспечить больший крутящий момент. Вы можете себе представить, как это работает — широкий двигатель будет иметь широкий ротор, поэтому силы магнитных полей внутри будут создавать больший крутящий момент.

Таким образом, если у вас есть два двигателя одинаковой длины, но один из них шире, вы можете ожидать, что более широкий двигатель сможет генерировать более высокий крутящий момент.

В самых основных терминах (ответ helloworld включает в себя немного науки):

Мощность — это напряжение * ток (P = IV). Для данной мощности, скажем 1000 Вт / 1 кВт, вы можете сконструировать двигатель 10 В, который использует 100 А, или двигатель 100 В, который использует 10 А для той же номинальной мощности:

Следующее ваше рассмотрение заключается в том, как складываются различные коэффициенты полезного действия — для каждой части силовой передачи будет какой-то оптимальный способ построения каждой детали, обеспечивающий наилучшую эффективность по цене. Например, если вы выбрали опцию 10 В, вам нужно много больших тяжелых проводов (или шин), чтобы выдержать 100 А, тогда как 10 А будут счастливо течь по довольно тонким маленьким проводам.

Однако, может быть, сложнее построить блок управления / зарядное устройство, которое работает при 100 В, чем при 10 В (для обычного пользователя это, безусловно, безопаснее, если нет высоких напряжений, при которых они могут сунуть пальцы).

Таким образом, необходимо выполнить жонглирование, чтобы выяснить, как система складывается — на каждый ватт мощности, который вы вкладываете, сколько полезной энергии вы можете получить на другом конце?

Это немного похоже на разницу между большим ленивым V8 и кричащим турбомотором , оба могут иметь одинаковую мощность, но каждый из них — это совершенно другой ответ на проблему.

Напряжение и ток являются важными составляющими мощности, а также способностью выполнять работу . Для выполнения работ с помощью прядильного оборудования требуется вращающая сила — крутящий момент . Скорость, с которой работа продолжается (вводить время) и измерение становится силой. Больше мощности — увеличьте либо ток, либо напряжение, либо оба.

Все, что вам нужно думать, это номинальная мощность и номинальное напряжение. Если применяемое напряжение высокое (должно быть в пределах диапазона напряжений), тогда он может потреблять меньший ток и меньший крутящий момент, которые действительно могут быть обнаружены по кривой скорость-крутящий момент для фиксированного напряжения.

Напряжение пропорционально скорости, а крутящий момент пропорционален току. Максимальный ток, который он может принять, — это номинальный ток, и соответствующий крутящий момент можно узнать по кривой крутящего момента скорости (как вы знаете скорость по напряжению (об / мин = k * v)), где k — это постоянная скорости двигателя).

Мощность двигателя и крутящий момент

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) это устройство, в котором химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу.

Возгорание топлива в цилиндре (6) приводит к перемещению поршня (7), что, в свою очередь, приводит к проворачиванию коленчатого вала.

Циклы расширения и сжатия в цилиндрах приводят в действие кривошипно-шатунный механизм, который, в свою очередь, преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала.
Из чего состоит двигатель и как он работает:

Обороты двигателя

Под широкоупотребимым термином «обороты двигателя» имеется в виду количество оборотов коленчатого вала в единицу времени (в минуту).

И мощность, и крутящий момент — величины не постоянные, они имеют сложную зависимость от оборотов двигателя. Эта зависимость для каждого двигателя выражается графиками, подобными нижеследующему:

Читать еще:  Что такое роллер в двигателе

Производители двигателей борются за то, чтобы максимальный крутящий момент двигатель развивал в как можно более широком диапазоне оборотов («полка крутящего момента была шире»), а максимальная мощность достигалась при оборотах, максимально приближенных к этой полке.

Мощность двигателя

Чем выше мощность, тем большую скорость развивает авто

Мощность — это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени. При вращательном движении мощность определяется как произведение крутящего момента на угловую скорость вращения.

Мощность двигателя последнее время все чаще указывают в кВт, а ранее традиционно указывали в лошадиных силах.

Как видно на приведенном выше графике, максимальная мощность и максимальный крутящий момент достигаются при различных оборотах коленвала. Максимальная мощность у бензиновых двигателей обычно достигается при 5-6 тыс. оборотов в минуту, у дизельных — при 3-4 тыс. оборотов в минуту.

График мощности для дизельного двигателя:

Крутящий момент

Крутящий момент характеризует способность ускоряться и преодолевать препятствия

Крутящий момент (момент силы) — это произведение силы на плечо рычага. В случае кривошипно-шатунного механизма, данной силой является сила, передаваемая через шатун, а рычагом — кривошип коленчатого вала. Единица измерения — Ньютон-метр.

Иными словами, крутящий момент характеризует силу, с которой будет вращаться коленвал, и насколько успешно он будет преодолевать сопротивление вращению.

На практике высокий крутящий момент двигателя будет особенно заметен при разгонах и при передвижении по бездорожью: на скорости машина легче ускоряется, а вне дорог — двигатель выдерживает нагрузки и не глохнет.

Еще примеры

Для большего практического понимания важности крутящего момента приведем несколько примеров на гипотетическом двигателе.

Даже без учета максимальной мощности, по графику, отражающему крутящий момент, можно сделать некоторые выводы. Разделим количество оборотов коленчатого вала на три части — это будут низкие обороты, средние и высокие.

На графике слева представлен вариант двигателя, который имеет высокий крутящий момент на низких оборотах (что равносильно высокому крутящему моменту на малых скоростях) — с таким двигателем хорошо ездить по бездорожью — он «вытянет» из любой трясины. На графике справа — двигатель, у которого высокий крутящий момент на средних оборотах (средних скоростях) — этот двигатель рассчитан для использования в городе — он позволяет достаточно резво ускоряться от светофора до светофора.

Следующий график характеризует двигатель, который обеспечивает хорошее ускорение даже на высоких скоростях — с таким двигателем комфортно на трассе. Замыкает графики универсальный двигатель — с широкой полкой — такой двигатель и из болота вытянет, и в городе позволяет хорошо ускоряться, и на трассе.

Крутящий момент отвечает за способность ускоряться и преодолевать препятствия,
мощность ответственна за максимальную скорость автомобиля,

а обороты двигателя все усложняют, так как каждому значению оборотов соответствует свое значение мощности и крутящего момента.

А вцелом все выглядит так:

высокий крутящий момент на низких оборотах дает автомобилю тягу для передвижения по бездорожью (таким распределением сил могут похвастать дизельные двигатели). При этом мощность может стать уже вторичным параметром — вспомним, хотя бы, трактор Т25 с его 25 л.с.;

высокий крутящий момент (а лучше — «полка крутящего момента) на средних и высоких оборотах дает возможность резко ускоряться в городском потоке или на трассе;

высокая мощность двигателя обеспечивает высокую максимальную скорость;

низкий крутящий момент (даже при высокой мощности) не позволит реализовать потенциал двигателя: имея возможность разогнаться до высокой скорости, автомобиль будет достигать этой скорости невероятно долго.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Число — оборот — двигатель — постоянный ток

Число оборотов двигателя постоянного тока при постоянном напряжении у якоря увеличивается или уменьшается обратно пропорционально силе магнитного поля. При изменении нагр зки шунтовых двигателей число оборотов их остается почти без перемены. При необходимости более широкого изменения числа оборотов следует применять особые двигатели, которые при наивысшем числе оборотов работают при слабом возбуждении магнитного поля. [1]

Число оборотов двигателей постоянного тока зависит от напряжения обмотки возбуждения и напряжения на якоре. Их преимущество заключается в том, что они обеспечивают постоянную, независимую от нагрузки частоту вращения червяка. [2]

Регулирование числа оборотов двигателя постоянного тока осуществляется поворотом ручки автотрансформатора через окно, имеющееся в корпусе коробки. [3]

Способ регулирования числа оборотов двигателя постоянного тока зависит от того, откуда поступает, от какого источника энергии берется напряжение постоянного тока. [5]

Электронно-ионное регулирование числа оборотов двигателей постоянного тока может производиться изменением напряжения, подводимого к двигателю, или изменением магнитного потока двигателя регулировочным реостатом. [6]

Вариатор 2 изменяет число оборотов двигателей постоянного тока , а следовательно, и величину подач подвижных органов станка. Нажимом на кнопки 4 осуществляется включение установки, питающей постоянным током двигатели механизмов подач и установочных перемещений. Во время поворота грибка 13 автоматически отжимается подготовляемый к движению узел, причем остальные подвижные узлы, снабженные электромеханическими зажимами, автоматически закрепляются. [7]

Читать еще:  Давление масла и мощность двигателя

При наладке машин ГВТ изменяют скорость регулированием числа оборотов двигателя постоянного тока , а устанавливают ее в зависимости от требуемого диаметра выдуваемой трубки. Длина отрезаемых трубок ( или штабиков) зависит от соотношения скорости вытягивания и скорости вращения ножа ( или частоты реза диском) и регулируется заменой сменных шестерен привода механизма ножа. [8]

Необходимая скорость скольжения образца по диску создается изменением числа оборотов двигателя постоянного тока , питание которого осуществляется по схеме Леонардо. В некоторых случаях под диском располагаются нагревательные элементы для создания нужного температурного режима. Недостатком этого прибора является невозможность осуществления больших нагрузок в связи с креплением образца, который соединен с замеряющим устройством нитью. [9]

Плавное регулирование скоростей осуществляется либо механическим путем при помощи вариатора, либо электрическим путем за счет изменения числа оборотов двигателя постоянного тока . [10]

Для сварки плавящимся электродом в среде защитных газов служат сварочные трактора АДПГ-500 ( рис. VII.9), АДСП и др. Электрическая схема тракторов АДСП позволяет плавно регулировать скорость подачи электродной проволоки и скорость перемещения трактора за счет изменения числа оборотов двигателя постоянного тока . Скорость подачи проволоки не зависит от напряжения дуги. [12]

К электродвигателю 3 ток поступает от генератора 2, приводящегося в движение двигателем переменного тока 1 мощностью 4 5 кВт с числом оборотов 1500 об / мин. Число оборотов двигателя постоянного тока 3 регулируется с помощью реостата. Коробчатый рычаг 5 передним концом подвешен к пружине 4, закрепленной к стойке. Пружина обеспечивает необходимый натяг. Амплитуда колебаний рычага-вибратора 5 определяется с помощью лампочки 9, лупы 5 ( по ее шкале) и оптической щели, а затем по градуировочному графику переводится в напряжение. [14]

Зависимость рабочих характеристик насоса от частоты вращения

ОБЕСПЕЧИВАЕМ ПОЛНЫЙ ЦИКЛ РАБОТ: ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ-МОНТАЖ-ГАРАНТИЙНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ.

Частота вращения и зависимость рабочих характеристик насоса от частоты вращения

Частота вращения насоса представляет собой число оборотов вала насоса в единицу времени, обозначается литерой n и измеряется в оборотах в минуту (об/мин). Частота вращения насосов, приводимых в действие индукционными двигателями с частотой питающего напряжения 50Гц, составляет 2750 — 2950 оборотов в минуту для 2-х полюсного двигателя и 1375 — 1475 оборотов в минуту для 4-х полюсного двигателя. Другая частота вращения вала двигателя также допускается для работы насосного оборудования при соблюдении и в пределах расчетных ограничений.

Из курса электротехники общеизвестно, что частота вращения магнитного поля в электродвигателе пропорциональна напряжению питающей цепи. При частоте напряжения в сети 50 Гц синхронная частота n1 вращения магнитного поля составляет 3000 оборотов в минуту. Так как насосы приводятся в действие в подавляющем большинстве случаев асинхронными двигателями частота вращения вала асинхронного двигателя всегда будет ниже синхронной частоты вращения магнитного поля с учетом величины скольжения. Вращение ротора асинхронного двигателя связано формулой с числом пар полюсов, скольжением и частотой питающего напряжения:

Формула показывает, что для изменения частоты вращения вала асинхронного двигателя достаточно внести изменения в количество пар полюсов (p), скольжение ротора (s) или изменить частоту питающего напряжения (f1).

Регулирование оборотов электродвигателя путем изменения числа пар полюсов позволяет получить только ступенчатое изменение скорости вращения, что часто оказывается неприемлемым для обеспечения требуемых параметров работы электронасоса. Исключение составляет ряд циркуляционных насосов, допускающих ступенчатое регулирование. Для асинхронных двигателей насосов с короткозамкнутым ротором регулирование числа оборотов двигателя изменением скольжения не применяется. Изменение частоты питающего напряжения — наиболее приемлемый, эффективный и совершенный способ регулирования, позволяющий обеспечить бесступенчатое плавное изменение гидравлических, электрических и механических характеристик электронасоса. Но на сегодняшний день этот способ регулирования требует применения дополнительного оборудования управления — преобразователя частоты асинхронного двигателя.

В отсутствии влияния кавитации на работу насоса изменение частоты вращения электродвигателя будет сопровождаться изменением характеристик насоса в соответствии с законами подобия:

1. Производительность Q пропорциональна отношению частоты вращения:

2. Манометрический напор H пропорционален отношению частоты вращения в квадрате:

3. Потребляемая мощность N пропорциональна отношению частоты вращения в кубе:

Как видно из формул подобия незначительное изменение частоты вращения вала сопровождается значительными изменениями в потреблении электроэнергии. Например, центробежный насос, работающий с питанием от сети 50 Гц, со скоростью оборотов двигателя 2950 об/мин, при уменьшении частоты в сети до 40 Гц, снизит число оборотов, соответственно, до 2360 об/мин и производительность на 20%. При этом в соответствии с законами подобия потребление энергии сократится на 50%.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector