Преимущества применения многоскоростных двигателей

Устройство и принцип действия асинхронного двигателя

Главными компонентами асинхронного электродвигателя являются статор и ротор, которые отделены друг от друга воздушным зазором. Активную работу в двигателе выполняют обмотки и сердечник ротора.

Под асинхронностью двигателя понимают отличие частоты вращения ротора от частоты вращения электромагнитного поля.

Статор – это неподвижная часть двигателя, сердечник которой выполняется из электротехнической стали и монтируется в станину. Станина выполняется литым способом из материала, который не магнитится (чугун, алюминий). Обмотки статора являются трехфазной системой, в которой провода уложены в пазы с углом отклонения 120 градусов. Фазы обмоток стандартно подключают к сети по схемам «звезда» или «треугольник».

Преимущества применения многоскоростных двигателей

Ротор – это подвижная часть двигателя. Роторы асинхронных электродвигателей бывают двух видов: с короткозамкнутым и фазным роторами. Данные виды отличаются между собой конструкциями обмотки ротора.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Такой тип электрической машины был впервые запатентован М.О. Доливо-Добровольским и в народе называется «беличье колесо» из-за внешнего вида конструкции. Короткозамкнутая обмотка ротора состоит из накоротко замкнутых  с помощью колец стержней из меди (алюминия, латуни) и вставленные в пазы обмотки сердечника ротора. Такой тип ротора не имеет подвижных контактов, поэтому такие двигатели очень надежны и долговечны при эксплуатации.

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Преимущества применения многоскоростных двигателей

Такое устройство позволяет регулировать скорость работы в широком диапазоне. Фазный ротор представляет собой трехфазную обмотку, которая соединяется по схемам «звезда» или треугольник. В таких электродвигателях в конструкции имеются специальные щетки, с помощью которых можно регулировать скорость движения ротора. Если в механизм такого двигателя добавить специальный реостат, то при пуске двигателя уменьшится активное сопротивление и тем самым уменьшатся пусковые токи, которые пагубно влияют на электрическую сеть и само устройство.

Принцип действия

При подаче электрического тока на обмотки статора возникает магнитный поток. Так как фазы смещены относительно друг друга на 120 градусов, то из-за этого поток в обмотках вращается. Если ротор короткозамкнутый, то при таком вращении в роторе появляется ток, который создает электромагнитное поле. Взаимодействуя друг с другом, магнитные поля ротора и статора заставляют ротор электродвигателя вращаться. В случае, если ротор фазный, то напряжение подается на статор и ротор одновременно, в каждом механизме появляется магнитное поле, они взаимодействуют друг с другом и вращают ротор.

Разновидности

Во многом принцип работы и некоторые конструктивные особенности зависят от конкретного типа оппозитного силового агрегата.

Выделяют несколько основных категорий горизонтально-оппозитных двигателей:

  • боксёры;
  • ОРОС;
  • танковые моторы.

Боксёры получили самое широкое распространение в оснащении легковых гражданских автомобилей. Основным пользователем таких моторов выступает японская автокомпания Subaru.

В таком оппозитнике поршни располагаются на определённом расстоянии относительно друг друга и стоят напротив. Если первый поршень фиксируется на определённом отрезке от оси мотора, то и второй будет занимать такое же аналогичное положение. При этом в моторе каждый поршень помещается в свой отдельный цилиндр. Визуализировав работу такого мотора, можно представить себе поединок между двумя боксёрами. Отсюда и соответствующее название.

Что касается других двигателей типа ОРОС, то здесь принцип конструкции и порядок работы, которую осуществляют поршни, несколько иной. Это двухтактные силовые агрегаты. Один цилиндр имеет сразу 2 поршня, закреплённые на одном коленвале. При этом первый отвечает за впуск рабочей топливовоздушной смеси, а второй при этом своевременно выводит образовавшиеся продукты сгорания.

Особенностью двигателей ОРОС является факт отсутствия головки, которая обычно устанавливается на блок цилиндров. Плюс подобного агрегата в работе поршней только на один коленчатый вал. Оппозитник небольшой по своим размерам, требует меньше места и обладает небольшой массой. Это позволило применять мотор в разных сферах и на различных транспортных средствах.

ОРОС может работать на двух видах топлива, то есть на дизельном горючем и на бензине. К его преимуществам также стоит отнести:

  • поршни при выполнении своей работы проходят несколько меньшую дистанцию, что существенно снижает силу трения и минимизирует износ;
  • повышенная эффективность, которая обусловлена отсутствием вредных воздействий отработанных газов на камеру сгорания. Они осуществляют давление на рабочие поршни;
  • если сравнивать с классическими двигателями, масса ОРОС будет на 30-50% меньше;
  • в оппозитном моторе такого типа используется меньшее количество элементов. Если сравнивать с рядными и V-образными, разница составит 40-50% в среднем;
  • такие силовые агрегаты достаточно экономичные;
  • В конструкции не используется система привода клапанов;
  • для размещения установки в подкапотном автомобильном пространстве требуется меньше места.

Но не всё так радужно, как сначала может показаться. Этот тип двигателей находится на стадии разработки и постепенного усовершенствования. О каких-то реальных и глобальных успехах говорить рано, поскольку существует ряд скрытых и непредвиденных проблем, возникающих в процессе эксплуатации.

Теперь что касается третьего типа оппозитных моторов, который называют танковым двигателем. Это силовая установка с маркировкой 5ТДФ. Мотор был создан специально для танков серии Т-64 и Т-72.

Популярные статьи  Что такое наведенное напряжение и чем оно опасно?

Преимущества применения многоскоростных двигателей
Танковый двигатель 5ТДФ

У танкового оппозитника внушительный ресурс, поскольку он был изначально рассчитан на установку в крупной военной технике. Поршни делят один цилиндр и движутся в одинаковом направлении, хотя у каждого из них предусмотрен собственный отдельный коленвал.

Место для возгорания топливовоздушной смеси образуется путём создания минимального промежутка или зазора между двумя установленными рабочими поршнями. Как и в случае с ОРОС, здесь в цилиндры поступает воздух, а отработанные газы выходят за счёт работы системы турбонаддува.

За счёт встречного хода рабочих поршней инженерам удалось создать компактный по своим размерам, но внушительный по своей мощности силовой агрегат. Максимальное количество оборотов для танкового оппозитника достигает 2 тысяч. Мощность агрегата составляет 700 лошадиных сил. Рабочий объём мотора может быть 6 и 13 литров.

Танковый оппозитник может функционировать на бензине и на дизельном топливе. Это отечественная разработка, которая в своё время сумела произвести впечатление. Но в настоящее время ТДФ уже не выпускается.

Сферы применения

Без асинхронных машин с короткозамкнутым ротором не может обойтись ни промышленность, ни транспорт, ни быт и др. Они используются практически везде. Это и электроприводы дымососов, подъемных кранов, шаровых мельниц, насосов, лебедок, дробилок, станков, бытовой техники. При необходимости ступенчатого изменения скорости (в тех же лифтах) пользуются многоскоростными асинхронными двигателями. Где требуется быстро остановиться и зафиксировать вал, когда исчезает напряжение, не обойтись без асинхронных двигателей с электромагнитным стопором (станки, лебедки). Асинхронные двигатели с большой величиной скольжения хорошо справляются с повторно-кратковременными режимами и при пульсации нагрузки.Широкое применение находится и линейным асинхронным двигателям из-за простого производства и хорошей надежности. Однофазными машинами оборудуются небольшие устройства (бытовые вентиляторы, мини-помпы и др.). Наиболее эффективны 2-х фазные асинхронные машины, когда их питание идет от однофазной сети переменного тока. Другое их название – конденсаторные двигатели, поскольку без фазосдвигающего конденсатора они не могут работать.Трехфазные электромашины устанавливаются на станочное оборудование, тали, пилорамы, строительные краны и др. У 3-х фазных асинхронных машин с фазным ротором цена выше, чем у машин с короткозамкнутым ротором, но их пусковые нагрузочные моменты намного больше. Поэтому эти двигатели составляют привода на лифтах и подъемных кранах, т. е. там, где требуется запуск в условиях нагрузки.

Читайте Алмазный карьер мир

Трехскоростные электродвигатели: конструкционные особенности

Чтобы приводить в действие механизмы, которым необходимо ступенчатое регулирование скорости вращения, используют асинхронные электродвигатели, которые имеют несколько ступеней частоты вращения. Это – так называемые многоскоростные электродвигатели. Они имеют специальную конструкцию, особую намотку статора, а также нормальный короткозамкнутый ротор.

Использование и конструкторские особенности трехскоростных электродвигателей

Чтобы получить два разных числа парных полюсов, на статоре двигателя устраивают две независимые обмотки. При этом существует ряд схем переключений проводников обмотки, при которых разные числа полюсов создает одна и та же обмотка. Наиболее распространенный способ – это последовательно-параллельное переключение обмоток. При таком подключении от обмотки статора отводится наименьшее количество проводов, следовательно, устанавливается более простой переключатель.

  • Трехскоростной электродвигатель имеет на статоре две отдельные обмотки.
  • Одна обмотка подключена двойной звездой (звезда с последовательным соединением катушек) и обеспечивает две скорости.
  • Вторая обмотка обеспечивает третью скорость.

Трехскоростные электродвигатели работают от сети переменного трехфазного электротока. Они широко используются как в промышленности, так и в сельском хозяйстве. Их бесспорные преимущества: высокий пусковой момент, низкий уровень вибрации, высокая производительность, низкий уровень шума.

Маркировка электродвигателей и способы монтажа

Способ монтажа электродвигателя — IM:

  • лапы (1081);
  • комби (2081, 2181);
  • фланец (3081 3681);
  • встраиваемые двигатели (5010);
  • со вторым свободным концом вала (1082, 2082, 2182, 3082, 3682).

Климатическое исполнение («У» — для умеренного климата, «Т» — для тропического климата) — У2, У3, У5, УХЛ2, Т2. Специальное исполнение двигателя:

  • встроенная температурная защита (Б);
  • химостойкость (Х2);
  • повышенная точность (П).

Маркировка трехскоростного двигателя – АИР. Такие электродвигатели выпускаются мощностью 1,4; 1,5 и 2,12 киловатт. Высоты осей вращения 100, 132, 160. Скорости вращения — 1000/1500/3000 и 750/1500/3000 об/мин.

У трехскоростных двигателей девять выводов к переключателю полюсов. Трехскоростные электродвигатели могут работать при частоте сети 50 и 60 Гц; напряжении 220-660 В. Степень защиты двигателей — IP 54, токоввода — IP 55. Трехфазные двигатели в зависимости от разного назначения имеют различное исполнения. Они имеют отличную маркировку в зависимости от способа исполнения двигателя:

Дата: Воскресенье, 19 Январь 2014

Схема включения в сеть

С напряжениями и «звездами» разобрались, попробуем включить электродвигатель в сеть. Обычно это делают при помощи мощного реле – пускателя (контактора). Независимо от того, как соединены между собой обмотки, схема будет одна и та же.

Включение без возможности реверса

Начнем с обычного включения, когда нам не требуется реверс (обратное вращение). Взглянем на схему, она предельно проста:

Как только мы включим автомат QF, напряжение с фазы «В» поступит на электромагнит пускателя КМ-1. Напряжение же с фазы «С» пройдет через нормально замкнутую кнопку «Стоп» и появится на одном из выводов нормально разомкнутой кнопки «Пуск». Электромагнит контактора обесточен, его силовые контакты разомкнуты, двигатель АД не работает.

READ Как подключить интернет через джипон

Нажимаем на кнопку «Пуск». Контактор срабатывает, подключая двигатель к сети, и отдельным контактом управления КМ-1.1 шунтирует (закорачивает) эту кнопку, которую теперь можно отпустить. Если мы хотим остановить двигатель, то нажимаем на кнопку «Стоп». Она снимает питание с электромагнита пускателя, тот в свою очередь снимает напряжение с мотора и одновременно разблокирует кнопку «Пуск». Кнопку «Стоп» можно отпустить.

Популярные статьи  Что такое гальваническая развязка

Включение с реверсом

Для решения некоторых задач, к примеру, конвейер, кран-балка и т.п., требуется, чтобы двигатель вращался в обе стороны. Чтобы обеспечить обратное вращение, достаточно поменять местами фазы «А» и «С». Сделать это несложно, но понадобится еще один пускатель и кнопка на замыкание. Взглянем на схему ниже.

Итак, кнопа «Стоп» замкнута, кнопки «Вперед» и «Назад» разомкнуты. Оба контактора отключены, двигатель молчит. Предположим, мы нажмем на кнопку «Вперед». При этом сработает контактор КМ-1, запустит двигатель и заблокирует эту кнопку. Теперь остановим мотор кнопкой «Стоп» и нажмем «Назад». Включится нижний по схеме контактор КМ-2 и подаст напряжение на мотор, но при этом поменяет местами фазы «А» и «С». Ну и, естественно, эта кнопка будет заблокирована его контактами управления.

А теперь обратим внимание на нормально замкнутые контакты КМ-1.2 и КМ-2.2. Они выполняют очень важную функцию

Если нажать на кнопку «Назад» в то время, когда мотор работает вперед (включен контактор КМ-1), то произойдет короткое замыкание между фазами «А» и «С». То же самое произойдет, если нажать на «Вперед», при включенном контакторе КМ-2.

Чтобы избежать подобной неприятности, и введены эти 2 цепи. Первая (КМ-1.2) размыкает цепь питания контактора КМ-2, когда включен КМ-1 и наоборот. Таким образом, оба контактора не смогут работать одновременно, не выжгут нам линию и не сгорят сами.

Многоскоростные асинхронные электродвигатели (двигатели)

Компания СЗЭМО поставляет многоскоростные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серий AIS, А, 5А, 5АМ, АИР следующих заводов-изготовителей:

  • ОАО «ELDIN», г. Ярославль (RA)
  • ОАО «ВЭМЗ», г. Владимир (5A, 6A, АИС, 5АЕ)
  • ОАО «Могилевский (AIS, AISE)

Многоскоростные электродвигатели — это асинхронные электрические машины переменного тока с несколькими ступенями частоты вращения. Могут иметь две, три, четыре частоты вращения, которые изменяются переключением обмотки на другое число полюсов. Присоединительные (габаритные) размеры многоскоростных асинхронных электродвигателей полностью соответствуют аналогичным размерам общепромышленных электродвигателей.

В данном разделе представлены российские производители асинхронных двигателей и производители стран СНГ. Многоскоростные моторы, как правило, выполняются в варианте с короткозамкнутым ротором. Асинхронные двигателитакого типа выгодно отличаются от устройств с фазным ротором следующими характеристиками:

  • более простая конструкция;
  • неприхотливость в обслуживании;
  • дешевизна работы;
  • простота эксплуатации.

Многоскоростной асинхронный электродвигатель – это универсальное устройство, которое нашло применение в самых различных хозяйственных областях:

  • металлорежущие и деревообрабатывающие станки;
  • пассажирские и грузовые лифты;
  • приводы электронасосов и вентиляторов и т.д.

Асинхронный электродвигатель – это электрическая машина переменного тока, преобразующая электрическую энергию в механическую. Ротор машины вращается асинхронно относительно вращающегося магнитного поля. На практике асинхронные машины преимущественно используются в качестве двигателей. Принцип работы трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором заключается в следующем

  • трехфазная система токов, протекая по обмотке статора, создает вращающееся магнитное поле;
  • вращающееся магнитное поле, пересекая проводники короткозамкнутой обмотки ротора, наводит в них электродвижущую силу (ЭДС), под действием которой в замкнутой обмотке протекают токи;
  • на проводники с током в магнитном поле действуют силы, которые в результате создают вращающий момент.

Таким образом, ротор начинает вращаться вслед за полем, но по причине наличия потерь в двигателе скорость вращения ротора не может достигнуть скорости вращения магнитного поля.

Достоинствами асинхронных двигателей являются: проста конструкции и эксплуатации, надежность в работе, невысокая стоимость производства. Основные недостатки – потребление реактивной мощности из сети, сложность плавного регулирования частоты вращения в широком диапазоне. Проблема регулирования скорости была решена с развитием преобразователей частоты.

Преимущества бензиновых двигателей

Одним из преимуществ силовых агрегатов данного типа являются их отличные динамические характеристики. При одинаковом объеме с атмосферных и надувных двигателей можно получить большую мощность, нежели с дизельных моторов. Причём бензиновые двигатели одновременно показывают отличную динамику и уверенно разгоняют автомобиль даже на высоких скоростях.

Если в недавнем прошлом по показателям топливной экономичности такие бензиновые моторы существенно проигрывали дизелю, то в последние годы за счет использования технологии турбонаддува расход топлива на таких моторах существенно снизился. В свою очередь, это снижает расходы автовладельца на эксплуатацию автомобиля.

Также отметим значительное упрощение сервисного обслуживания таких автомобилей, соответственно автовладельцу не требуется часто посещать ремонтные мастерские, менять масло и проводить другие регламентные работы. Тогда как на дизельных автомобилях потребуется проводить обслуживание машины с меньшим межсервисным интервалом, что несколько увеличивает расходы автовладельца, снижая удобство эксплуатации таких автомобилей.

Простота конструкции дизельного двигателя также является одним из преимуществ данной технологии. Даже с использованием турбонаддува бензиновые моторы не такие сложные, как дизеля, соответственно, они надежнее и проще в ремонте. Автовладельцу не потребуется ломать голову, как и где проводить ремонт техники, и какие его могут ожидать поломки при неправильной эксплуатации автомобиля.

В силу особенностей своей конструкции такие моторы отличаются минимальным уровнем шума во время работы, а также практически полным отсутствием вибраций и детонации. Соответственно, существенно повышается удобство использования автомобилем, а автопроизводитель избавлен от необходимости использования большого количества шумоизоляционных материалов, что увеличивает вес авто и приводит к росту затрат на производство.

Популярные статьи  Что такое фазный проводник, его обозначение и назначение

Бензиновые двигатели не столь требовательны к качеству топлива, как-то бывает с дизельными моторами. Однако отметим, что не следует думать, что можно заливать в бензобак некачественный бензин, и мотор переварит такое топливо. В том случае, если автовладелец заливает в машину откровенный суррогат, то в скором времени топливная система потребует дорогостоящего и сложного ремонта.

Отсутствуют проблемы с эксплуатацией в зимнее время года. Подобная проблема характерна для дизельных автомобилей, а вот бензиновые двигатели с легкостью заводятся даже в самый сильный мороз. Известно, что у бензина температура замерзания топлива значительно ниже, чем у дизеля, соответственно даже в самый сильный мороз ваш автомобиль не замёрзнет, и вы сможете с легкостью завести машину.

Немаловажен тот факт, что изначально автомобили с бензиновыми двигателями дешевле, нежели модели с дизелем. Поэтому у вас имеется возможность приобрести такую машину по меньшей цене, сэкономив на ее покупке.

Отметим и распространенность подобной техники, что упрощает поиск ремонтных мастерских и специалистов, которые будут выполнять обслуживание техники. Если при владении дизельным автомобилем у нас могут появиться определенные проблемы с выбором СТО, где вы будет выполнять сервис и ремонт вашего автомобиля, то с бензиновым двигателем подобные сложности практически полностью отсутствуют.

Преимущества применения многоскоростных двигателей

Недостатки бензиновых двигателей

Как у любой другой технологии, у дизельных двигателей имеются свои определенные недостатки. Следует сказать, что отчасти такие минусы можно решить правильным выбором автомобиля и последующим грамотным обслуживанием техники.

В бензиновых моторах воспламенение топлива выполняется за счет использования высоковольтных катушек и свечей зажигания. Не редкость ситуации, когда система зажигания выходит из строя, требуя квалифицированного и дорогостоящего ремонта.

Также говоря о недостатках двигателей данного типа можем отметить их ограниченные рабочие диапазоны. Атмосферные бензиновые моторы, которые не оснащаются турбонаддувом, выдают максимум своего крутящего момента на высоких оборотах. Соответственно, для быстрого разгона двигатель следует держать на повышенных оборотах, что неизменно приводит к износу различных подвижных элементов.

Также можем отметить повышенную взрывоопасность топлива. Как известно, бензин — это горючая и взрывоопасная смесь, поэтому работоспособности электропроводки и топливных насосов, находящихся внутри бензобака, следует уделить максимум внимания. Впрочем, на исправных и правильно обслуженных автомобилях подобная проблема практически не актуальна.

В отдельных случаях владельцы бензиновых автомобилей могут столкнуться с проблемой неприятного запаха топлива в салоне авто. В особенности такой запах доставляет неприятности при ремонте и замене бензонасоса, что осуществляется из салона. А вот на дизельных двигателях подобные неприятности с запахом практически не беспокоят автовладельцев.

Преимущества применения многоскоростных двигателей

Заключение

Бензиновые двигатели — это современные силовые агрегаты, которые имеют определенные преимущества и недостатки. В этой статье мы рассказали вам о плюсах и минусах данной технологии, что и позволит с легкостью подобрать автомобиль, в последующем сократив расходы на его эксплуатацию.

07.11.2017

Включаемся в однофазную сеть

оказывается, трехфазный двигатель может работать и от одной фазы. Правда, развиваемая им мощность будет много меньше паспортной, но нередко и этого достаточно. В зависимости от рабочего напряжения самого мотора и напряжения питания обмотки в однофазную сеть можно подключить и «звездой», и треугольником. Для этого понадобится лишь дополнительный фазосдвигающий конденсатор, который будет питать третью обмотку.

Если в нашем распоряжении двигатель с рабочим напряжением 220/127 В, то включаем его по схеме «треугольника»

такие двигатели в настоящее время встречаются намного реже, чем моторы на 380/220 В, поэтому чаще всего включение в однофазную сеть производится по схеме «звезда».

Емкость фазосдвигающего конденсатора, который называют рабочим, зависит от мощности двигателя, и может быть рассчитана по формуле:

Схемы включения трехфазного двигателя в однофазную сеть по схеме «треугольник» и «звезда» с пусковым конденсатором

Вот, вроде, и все на тему включения трехфазного асинхронного двигателя. Теперь мы знаем, какими эти моторы бывают, по какой схеме можно соединить их обмотки, каким напряжением запитать и как запустить.

READ Rcd 510 как подключить парктроник

Источник

Устройство ДВС

ДВС имеет достаточно сложное устройство, которое может быть оснащено:

  • корпусом (блоком и головкой цилиндров);
  • рабочими механизмами (кривошипно-шатунным и газораспределительным);
  • различными системами (топливной, впускной, выпускной, смазки, зажигания, охлаждения и управления).

КШМ (кривошипно-шатунный механизм) обеспечивает движение возвратно-поступательного характера поршня и обратное вращательное движение вала.

Газораспределительный механизм предназначен для подачи топлива и воздуха в цилиндры, для вывода отработанной газовой смеси.

Топливная система предназначена для обеспечения автомобильного двигателя топливом.

Система впуска отвечает за своевременную подачу воздуха в ДВС, а система выпуска – за вывод отработанных газов, уменьшения уровня шума от работы цилиндров, а также снижения их токсичности.

Система впрыска обеспечивает доставку ТПС в двигатель ВС.

Система розжига (зажигания) выполняет функцию розжига смеси воздуха и топлива, которая поступает в ДВС.

Система смазки обеспечивает своевременную смазку всех внутренних частей и деталей двигателя.

Система охлаждения обеспечивает интенсивное охлаждение рабочей системы ДВС во время работы.

Система управления отвечает за контроль над слаженной работой всех важных систем ДВС.

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: