Что такое высокопроизводительный двигатель

Поездка за рулем мощного автомобиля – отдельное удовольствие. Вдавливаешь педель газа в пол и кажется, что сейчас взлетишь или, хотя бы, окажешься на другом конце города.

Мощный двигатель позволяет легко преодолевать затяжные подъемы, не замечая возросшей на него нагрузки, и не требуя от водителя прибавки газа или понижения передачи.

Большинство мощных авто комплектуются автоматической трансмиссией, что несомненно повышает удовольствие от вождения в условиях городских пробок и светофоров, избавляя от необходимости постоянно выжимать сцепление и переключаться на повышенные и пониженные передачи.

История создания автомобильного двигателя внутреннего сгорания

Первые прототипы поршневых моторов внутреннего сгорания были созданы в конце XVIII столетия.

В середине XIX в. появились действующие газовые моторы Ленуара, которые позднее вытеснили агрегаты конструкции Николауса Отто. Классический бензиновый двигатель был создан Готтлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом в 1885 г., а год спустя на дорогу выехал первый автомобиль.

Первый двигатель внутреннего сгорания.

Saturn V

Самый большой ракетный двигатель за всю историю ракетостроения был спроектирован американцами в начале 60-х годов ХХ века. Трёхступенчатая ракета-двигатель создавалась для реализации лунной программы США.

На старте тяговая сила «Saturn V» равнялась 34 500 000 Н.м., что позволяло вывести на орбиту груз весом в 130 тонн.

После 13 успешных запусков с 1967 по 1973 год программу закрыли. Стоит отметить, что и в СССР был подобный ракетоноситель «Энергия», выводивший на орбиту «Буран».

Самостоятельный подбор ЧП

У вас есть три пути: выбрать общепромышленную модель, выбрать модель для конкретного применения или по характеристикам.

Выбор общепромышленной модели

Это наиболее быстрый и простой вариант. Например, универсальный общепромышленный векторный ЧП большой мощности «Веспер» из линейки EI -9011 в защищенном корпусе класса IP54 подходит для большинства задач и может использоваться для управления приводами практически всех промышленных механизмов в сложных условиях эксплуатации. Минус такого решения — высокая цена универсального ЧП.

Выбор по стандартному ряду мощностей электродвигателей

Это тоже быстрый и удобный вариант. Как правило, номинальная мощность большинства преобразователей соответствует стандартной серии.

Стандартные серии электродвигателей имеют следующие уровни (номинальной) мощности:

Преобразователь частоты подбирается такой же мощности, что и двигатель, или чуть большей. Например, если мощность привода 1,5 кВт, то преобразователь может быть 1,5-2 кВт.

Недостаток этого решения — можно переплатить за избыточную мощность частотника, если электродвигатель не нагружается полностью. Или наоборот: если привод часто работает с пиковыми нагрузками, то приобретенный по стандартной серии ЧП может не справляться с обеспечением работоспособности.

Выбор по характеристикам

1. Электропитание и диапазон выходной частоты.

Количество питающих фаз и номинальное напряжение (В) — первое, на что нужно обращать внимание при выборе. Если это не учесть и неправильно подключить оборудование, возникнут аварийные ситуации и, как следствие, техника выйдет из строя. Выпускаются одно- и трехфазные модели с напряжением на 220 В и 380 В соответственно. Однофазная модель ЧП имеет трёх фазный выход для подключения трёхфазного электродвигателя. Есть также высоковольтные мегаваттные установки для особо мощных агрегатов.

Напряжение местных электросетей, а вернее его качество, также необходимо учитывать при выборе ЧП. Несмотря на то, что Российский стандарт предусматривает для однофазной сети 220 В, а для трехфазной 380 В, на деле бывают существенные провалы и скачки. Если произойдет падение входного напряжения, электропривод аварийно остановится, но если будет скачок вверх, он может сгореть. Поэтому чем шире диапазон допустимых значений напряжения прибора, тем лучше (смотреть их нужно в техническом описании). Модели с широким диапазоном стоят дороже.

Частота (Гц) — следующая по важности характеристика, так как непосредственное управление скоростью вращения вала осуществляется с помощью изменения частоты выходного напряжения. Нужно обратить внимание на диапазон значений выходной частоты ПЧ (например, от 0 до 400 Гц). Чем шире диапазон, тем больше возможностей. У преобразователей частоты, на основе инвертора напряжения, выходная частота не зависит от значения частоты напряжения питания. Все ПЧ ООО «Компании Веспер» выполнены по схеме инвертора напряжения с промежуточным звеном постоянного тока.

2. Мощность и номинальный ток.

Выбор частотного преобразователя по мощности и номинальному току применяемого электродвигателя можно осуществить следующими способами:

• по значению номинального тока электродвигателя по формуле: Iпч = (1.05…1.1) х Iдв ;
• на основе полной мощности (кВА), рассчитывается по формуле: Рпч = Uдв х Iдв х √3 / 1000.

Важно, чтобы выходной ток/мощность частотника был равен или превышал номинальный ток/мощность двигателя. Поэтому для правильного выбора необходимо знать номинальные характеристики электродвигателя.

Получить нужные сведения можно из технической документации, по надписям на корпусе (шильдикам) либо провести замеры.

Если двигатель периодически работает с пиковой нагрузкой (значительный пусковой момент на валу, быстрый разгон, резкое торможение), это нужно учитывать. Следует выбирать модель, которая в состоянии обеспечить перегрузочную способность.

3. Методы управления.

Есть два основных метода управления:

• векторный;
• скалярный.

Приборы со скалярным управлением стоят дешевле и проще в настройке, но они имеют малый диапазон (1:10) и низкую точность регулировки (погрешность скорости может быть 5-10 %). Такие частотно регулируемые электроприводы целесообразно использовать, когда параметры нагрузки заранее известны и не «плавают» при постоянной частоте. Это могут быть различные механизмы с фиксированным режимом работы, отвечающие за поддержание определенного состояния техпроцесса. К примеру: насосы, вентиляторы, компрессоры.

Векторные приборы более технологичны, имеют широкий диапазон режимов и регулировок (>1:200) с практически нулевой погрешностью, могут поддерживать заданный момент при меняющейся скорости и на сверхмалых оборотах, а также постоянную скорость при резко меняющейся нагрузке. Но они стоят дороже и требуют тонкой индивидуальной настройки специалистом. Такие векторные ЧП подходят для конвейеров, лифтов, транспортеров, кранов, прессов, токарных станков.

5. Гарантийные условия и сервисное сопровождение.

Технические характеристики при выборе преобразователя частоты важны, но нужно еще учитывать качество сборки и возможность сервисного сопровождения. Обращайте внимание на:

• гарантийные условия;
• продуманность компоновки и конструкционных решений;
• использование надёжных комплектующих;
• контроль качества и отсутствие брака в готовых изделиях;
• репутацию производителя и множество успешно выполненных проектов;
• профессиональное гарантийное и послегарантийное сервисное обслуживание;
• доступность специалистов для консультаций;
• скорость поставки необходимых комплектующих;
• наличие сети сервисных центров.

Обеспечить все это на должном уровне могут компании с мощным интеллектуальным и экономическим потенциалом, отлаженным высокотехнологичным производством и многоступенчатым контролем качества.

Среди российских производителей компания «Веспер» соответствует этим критериям в полной мере. Высокое качество продукции подтверждают сертификаты. Оборудование «Веспер» успешно работает на сотнях объектах электроэнергетики, металлургии, машиностроения, нефтегазового комплекса и других отраслей промышленности.

Предложение японских автопроизводителей

По традиции самыми надежными моторами считается продукция японских автопроизводителей. Действительно, в стране восходящего солнца не гонятся за рекордными показателями мощности своих силовых агрегатов.

Большинство машин оснащаются небольшими по своему объему атмосферными моторами, которые, хоть и оснащаются многочисленными электронными системами управления, но при этом они отличаются долговечностью.

Такие моторы даже на новых современных автомобилях отличаются простотой в эксплуатации, неприхотливостью и экономичностью. Необходимо лишь полностью выполнять требования автопроизводителя в части сервисного обслуживания, что и позволит гарантировать беспроблемность эксплуатации.

Наибольшей популярностью из японских моторов пользуются бензиновые силовые агрегаты, которые позволяют с одного литра объема мотора получить более 100 лошадиных сил. Неудивительно, что такие одновременно надежные, экономичные и мощные двигатели пользуются популярностью у покупателей. В целом при следовании рекомендаций по сервисному обслуживанию такой мотор может пробежать без капитального ремонта более 500 тысяч километров.

Итак, как работает бесколлекторный мотор?

Слишком далеко заходить и углубляться не буду, просто основы — магниты и обмотка создают движущую силу благодаря взаимодействию и созданию магнитного поля между ними. Это происходит благодаря подаче постоянного тока на определенную обмотку (у нас 3 фазы, т.е. 3 отдельных провода на обмотке), ток подается и прекращает подаваться на определенные обмотки в короткий промежуток времени, тысячные доли секунды, заставляя крутиться верхнюю часть с магнитами. Этим процессом полностью управляет ESC-регуляторы, это мозг моторов, он решает, когда подавать ток, а когда нет и с какой частотой.

Подводим итоги

Несмотря на наличие определенных недостатков, мощные и объемистые двигатели всегда остаются популярными среди потенциальных покупателей. Есть определенный ряд автомобилистов, которые не желают ездить на 1-литровых двигателях, а хотят получать полную свободу передвижения. Именно для таких покупателей в модельной линейке современных производителей есть такие автомобили.

Нужно заметить, что выбор машины сегодня уже не связан с объемом двигателя. На факторы поведения авто на дороге влияет множество технических особенностей. Какие двигатели вы предпочитаете, и на каких авто хотели бы ездить в ближайшем будущем?