1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатель высокого напряжения

—>Автозапчасти и СТО —>

Существует несколько способов распределение высокого напряжения по свечам зажигания в бензиновом двигателе. Ранее самым распространённым и единственным было роторное или высоковольтное распределение. Его основным узлом являлся трамблёр (прерыватель-распределитель или датчик-распределитель). Распределитель состоит из крышки трамблёра и бегунка (ротора).

Со вторичной обмотки катушки зажигания на центральный электрод распределителя подаётся высокое напряжение, которое при помощи бегунка передаётся на боковые электроды распределителя. Скорость вращения бегунка равна скорости вращения распредвала и относится к оборотам коленвала в отношении 1:2.. боковые электроды крышки трамблёра соединены со свечами зажигания по средствам высоковольтных проводов. Основным недостатком этой системы является трудности в обеспечении своевременной подачи напряжения на свечи зажигания при разных оборотах и режимах работы двигателя. Частично эта проблема решалась применением центробежного и вакуумного регулятора угла опережения зажигания, а в последствии применением электронных блоков, но полностью проблему не решало. Кроме того система имеет множество соединений и изнашивающихся контактов, что значительно снижает надёжность.

Конструкция и принцип действия

«Brushless motor» в буквальном переводе означает бесщеточный двигатель, в конструкции которого отсутствует коллектор и щеточный узел. Также можно встретить сокращение BLDC, которым именуют бесщеточный электродвигатель постоянного тока.

Классический коллекторный двигатель

Щеточный узел — это механическая контактная часть якоря электродвигателя. С помощью него через пластины коллектора подается напряжение на обмотку якоря. Электрический ток, протекая по проводнику, вызывает электромагнитное поле. Магнитное поле обмотки якоря, взаимодействуя с постоянным магнитным полем статорных обмоток, приводит к возникновению крутящего момента на валу электродвигателя и его вращению. Чтобы вращение вала сохранялось постоянно, напряжение на отдельные проводники якорной обмотки нужно подавать в определенной последовательности. Электрический ток должен протекать по рамкам якорной обмотки в нужный момент, а электромагнитное поле, наводимое в проводниках, взаимодействовало с постоянным магнитным полем обмоток статора. В двигателе постоянного тока эту функцию выполняет коллекторный узел на якоре электродвигателя.

В бесщеточном электродвигателе коллектор и щетки отсутствуют, но принцип взаимодействия постоянного магнитного поля якоря с электромагнитным полем обмоток статора остается неизменным. Только в BLDC моторе нужно подавать постоянное напряжение на обмотки статора в определенные интервалы времени, имитируя работу коллектора.

Как правило, в конструкции статора бесщеточного мотора используются три пары обмоток, и напряжение на них подается поочередно. При подаче напряжения на первую пару обмоток якорь с постоянными магнитами поворачивается, выравнивая свое положение в соответствии с направлением силовых линий возникшего магнитного поля. В этот момент напряжение с первой пары обмоток снимается и подается на вторую пару. Поскольку якорь электродвигателя обладает определенным моментом инерции, он не останавливается моментально, а продолжает свое вращение, и его магниты начинают взаимодействовать со следующим магнитным полем. Так продолжается до тех пор, пока на обмотки статора поочередно подается напряжение.

Это упрощенная схема работы Brushless мотора. На самом деле, для усиления крутящего момента и исключения «провалов» его полки, в работе постоянно находятся две пары обмоток. Одна из них притягивает постоянные магниты якоря в моменты, когда они находятся до средней линии полюса катушки, а вторая подталкивает, как только полюс катушки пройден центральной частью постоянного магнита якоря. На первую пару катушек подается напряжение прямой полярности, а на вторую — обратной.

Читать еще:  Шевроле кобальт нет датчика температуры двигателя

Для определения, на какие пары катушек нужно подать напряжение и какой полярности, в системе установлен датчик положения ротора. Он состоит из трех датчиков Холла, дающих контроллеру сигнал о необходимости формирования напряжения на каждой из пар катушек статора.

На видео наглядно проиллюстрирована работа бесщеточного двигателя:

Плюсы и минусы БК — двигателей

Плюсы:

  • Упрощённая конструкция мотора за счёт исключения из неё коллектора.
  • Более высокий КПД.
  • Хорошее охлаждение.
  • БК-двигатели могут работать в воде! Однако не стоит забывать, что из-за воды на механических частях двигателя может образоваться ржавчина и он сломается через какое-то время. Для избежания подобных ситуаций рекомендуется обрабатывать двигатели водоотталкивающей смазкой.
  • Наименьшие радиопомехи.

Минусы:

Из минусов можно отметить только невозможность применения данных двигателей без ESC (регуляторы скорости вращения). Это несколько усложняет конструкцию и делает БК-двигатели дороже коллекторных. Однако если сложность конструкции является приоритетным параметром, то существуют БК-двигатели с встроенными регуляторами скорости.

Что такое двигатель высокого напряжения

Более 90% двигателей, используемых в промышленности, являются асинхронными двигателями, потому что они дешевые, надежные и просты в обслуживании. Для мощных двигателей предпочтительно высокое напряжение, ведь оно позволит снизить эксплуатационные и текущие расходы.

Почему необходима защита электродвигателей?

Чтобы понять это, мы должны знать о расходах, связанных с отказом двигателя, т. е.

  • Потери производства (себестоимость производства)
  • Замена мотора (стоимость замены)
  • Стоимость ремонта
  • Стоимость человеко-часов из-за этой чрезвычайной ситуации

Основная функция защитного реле заключается в выявлении неисправностей и изолировании ее от здоровой части системы. Это позволит повысить надежность системы питания.

Для защиты двигателя, мы должны выявить различные причины неисправностей.

Различные причины отказа двигателей

  • Тепловая нагрузка на обмотки
  • Потеря фазы
  • Замыкания на землю
  • Короткое замыкание
  • Блокирование ротора
  • Количество горячих стартов
  • Смятия подшипников
  • Тепловая нагрузка на обмотки

Если двигатель работает непрерывно больше, чем его номинальная мощность, то будет происходить перегрев обмоток и изоляции. Впоследствии это приведет к ухудшению изоляции обмоток в результате чего может случиться отказ двигателя. Если напряжение меньше, чем установленное значение, то также будет происходить перегрев обмотки при номинальной нагрузке.

  • Потеря фазы

Если запустить двигатель на нагрузку при потере одной фазы подаваемой в двигатель (в случае 3-фазного двигателя), то двигатель будет работать неустойчиво из-за не симметрии.

  • Замыкания на землю

Замыкание на землю происходит если какая-либо часть обмотки соприкасается с землей. Если запустить двигатель, то это приведет к выходу его из строя.

  • Короткое замыкание

Если есть контакт между двумя фазами трехфазной обмотки или между витками одной фазы, то это называется короткое замыкание.

  • Заторможенный ротор

Если оборудование заклинило или вал двигателя не вращается свободно, то это называется заторможенным ротором. Если запустить мотор в таком состоянии, то он сгорит.

  • Количество горячих стартов

Каждый двигатель рассчитан на определенное количество горячих запусков. Рассмотрим двигатель в рабочем состоянии, если мы остановим двигатель и сразу его запустим, то это называется горячим стартом. В зависимости от характеристик мотора ему надо дать определенное время для того, чтобы сбить температуру обмотки.

  • Смятие подшипников
Читать еще:  Ravon gentra что за двигатель

Если подшипник смят, то будет происходить затирание ротора о статор, в результате физического повреждения изоляции и обмоток. Отказа подшипника можно избежать путем контроля его температуры. Датчик температуры подшипник используется для мониторинга и отключения двигателя в случае нештатной ситуации.

Вся защита двигателя работает на основном токе двигателя. Реле защиты двигателя используется для зон высокого напряжения, имеющих следующие особенности:

  • Защита от перегрева
  • Защита от короткого замыкания
  • Защита от потери фазы
  • Защита от замыканий на землю
  • Защита от блокировки ротора
  • Защита на количество горячих стартов

Элементы защиты высоковольтных двигателей

Для установки реле необходим коэффициент полного тока нагрузки двигателя.

Установка различных элементов приведена ниже:

  • Элементкороткого замыкания — Зона действия для этого элемента составляет от 1 до 5 раз пускового тока. Регулировка времени задержки также доступна. Задержка времени обычно составляет от 0,1 секунды.
  • Элементфазировки — этот элемент будет работать, если есть дисбаланс в трех фазах. Его также называют как балансированная защиты. Элемент устанавливается на 1/3-го пускового тока. Если он срабатывает во время запуска, то параметр будет изменен на 1/2 пускового тока.
  • Защитаот замыкания на землю — этот элемент измеряет ток на корпусе двигателя. Диапазон доступных настроек для этого элемента составляет от 0,02 до 2 раз первичного тока. Время задержки также доступно. Мы обычно устанавливаем на уровне 0,1 первичного тока с временной задержкой в 0,2 секунды. Если защита сработала во время запуска двигателя, то установка времени может быть повышена до 0,5 сек.
  • Защитаот блокировки ротора — диапазон для этого элемента составляет от 1 до 5 раз на полный ток нагрузки. Время задержки также доступно.
  • Защита на количество горячих стартов — здесь обеспечивается количество запусков двигателя в определенное время.

Современные цифровые реле защиты высоковольтных двигателей имеют некоторые дополнительные функции, например, защиту от холостого хода двигателя и тепловую защиту.

Также можно подключить температурный датчик к реле, которой будет контролировать температуру подшипников и обмоток двигателя и отключать его, если будет превышено заданное значение.

Достоинства и недостатки: как выбрать

Вне зависимости от материала и производителя высоковольтные проводники должны отвечать следующим критериям:

  • токопроводящие кабели работают без сбоев в диапазоне -50…+250°С;
  • внешняя защита (оболочка) надежно предохраняет внутреннюю жилу от попадания влаги, масла и топлива, нет признаков нарушения контакта и коррозии;
  • отсутствует утечка тока;
  • колпачки установлены плотно, снимаются с усилием (эти элементы изготавливаются из силикона и могут содержать резистор или металлический экран);
  • контакты надежно закреплены на жиле, крепко фиксируют провод к свече зажигания.

Преимущества и недостатки высоковольтных проводников в зависимости от материала

Тип кабеляПреимуществаНедостатки
МедныйДоступность, возможность самостоятельного изготовленияНеобходимость установки дополнительных резисторов
Неметаллический (с графитовым напылением)Высокая надежность, наличие распределенного сопротивленияУхудшение проводимости при длительном воздействии вибрации и перепадов температур
С ферромагнитным сердечникомПодстройка в зависимости от режима работы автомобиляВысокая цена

Оптимальный вариант — проводник с неметаллической жилой. Медные элементы часто используют в качестве временной замены в пути.

Вот основной перечень преимуществ для работы оборудования, которые вы получаете, используя преобразователи:

  • Плавный пуск и плавную остановку оборудования
  • Эффективную защиту от перегрузок и бросков напряжения
  • Возможность эксплуатации оборудования с большими номинальными сетевыми напряжениями и токами
  • Понижение энергопотребления
  • Стабильность технологического процесса и улучшение КПД

Итак, это наиболее важная информация о частотных преобразователях, которую мы хотели до вас донести. В завершение скажем о том, от чего зависит стоимость и на что стоит обращать внимание при выборе. Это такие факторы, как марка производителя, модель и тип управления преобразователем. Также стоит обращать внимание при выборе на тип и уровень мощности двигателя, его диапазон и точность, а также степень точности поддержки крутящего момента.

Для чего может быть нужен электродвигателю частотный преобразователь

Применение частотных преобразователей позволяет снизить затраты на электроэнергию, расходы на амортизацию двигателей и оборудования. Их возможно использовать для дешевых двигателей с короткозамкнутым ротором, что снижает издержки производства.

Многие электродвигатели работают в условиях частой смены режимов работы (частые пуски и остановки, изменяющуюся нагрузку). Частотные преобразователи позволяют плавно запускать электродвигатель и снижают максимальный пусковой момент и нагрев оборудования. Это важно, например, в грузоподъемных машинах и позволяет снизить негативное влияние резких пусков, а также исключить раскачивание груза и рывки при остановке.

При помощи ПЧ можно плавно регулировать работу нагнетательных вентиляторов, насосов и позволяет автоматизировать технологические процессы (применяются в котельных, на горнодобывающих производствах, в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей сферах, на водопроводных станциях и других предприятиях).

Использование частотных преобразователей в транспортерах, конвейерах, лифтах позволяет увеличить срок службы их узлов, так как снижает рывки, удары и другие негативные факторы при пусках и остановке оборудования. Они могут плавно увеличивать и уменьшать частоту вращения двигателя, осуществлять реверсивное движение, что важно для большого количества высокоточного промышленного оборудования.

Преимущества частотных преобразователей:

  1. Снижение затрат на электроэнергию: за счет снижения пусковых токов и регулирования мощности двигателя исходя из нагрузки;
  2. Увеличение надежности и долговечности оборудования: позволяет продлить срок эксплуатации и увеличить срок от одного технического облуживания до другого;
  3. Позволяет внедрить внешний контроль и управление оборудованием с удаленных компьютерных устройств и способность встраивания в системы автоматизации;
  4. Частотные преобразователи могут работать с любой мощностью нагрузки (от одного киловатта до десятков мегаватт);
  5. Наличие специальных компонентов в составе частотных преобразователей позволяет защитить от перегрузок, обрыва фазы и короткого замыкания, а также обеспечить безопасную работу и отключение оборудования при возникновении аварийной ситуации.

Конечно, глядя на такой список достоинств можно задаться вопросом, почему бы их не использовать для всех двигателей на предприятии? Ответ тут очевиден, увы, но это высокая стоимость частотников, их монтаж и наладка. Не каждое предприятие может позволить себе эти расходы.

Особенности и схема подключения частотного преобразователя к разным типам электродвигателей

Схема работы устройства плавного пуска, его назначение и конструкция

Преобразователи напряжения с 12 на 220 вольт

Устройство, виды и принцип действия асинхронных электродвигателей

Что такое импульсный блок питания и где применяется

Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector