Принцип работы и рабочие циклы двигателя автомобиля (ДВС)

На автомобилях устанавливают двигатели внутреннего сгорания (ДВС), у которых топливо сгорает внутри цилиндра. В основу положено свойство газов расширяться при нагревании. Рассмотрим принцип работы двигателя и его рабочие циклы.

Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя

Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным. Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.

Крайние положения поршня, при которых он наиболее удален от оси коленчатого вала или приближен к ней, называются верхней и нижней «мертвыми» точками (ВМТ и НМТ).

Принцип работы ДВС — схематично

1. Впуск

По мере того, как коленчатый вал двигателя делает первый полуоборот, поршень перемещается от ВМТ к НМТ, впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разряжение, вследствие чего свежий заряд горючей смеси, состоящий из паров бензина и воздуха, засасывается через впускной газопровод в цилиндр и, смешиваясь с остаточными отработавшими газами, образует рабочую смесь.

2. Сжатие

После заполнения цилиндра горючей смесью при дальнейшем вращении коленчатого вала (второй полуоборот) поршень перемещается от НМТ к ВМТ при закрытых клапанах. По мере уменьшения объема температура и давление рабочей смеси повышаются.

3. Расширение или рабочий ход

В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется от электрической искры и быстро сгорает, вследствие чего температура и давление образующихся газов резко возрастает, поршень при этом перемещается от ВМТ к НМТ. В процессе такта расширения шарнирно связанный с поршнем шатун совершает сложное движение и через кривошип приводит во вращение коленчатый вал.

При расширении газы совершают полезную работу, поэтому ход поршня при третьем полуобороте коленчатого вала называют рабочим ходом. В конце рабочего хода поршня, при нахождении его около НМТ открывается выпускной клапан, давление в цилиндре снижается до 0.3 — 0.75 МПа, а температура до 950 — 1200^оС.

4. Выпуск

При четвертом полуобороте коленчатого вала поршень перемещается от НМТ к ВМТ. При этом выпускной клапан открыт, и продукты сгорания выталкиваются из цилиндра в атмосферу через выпускной газопровод.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

В отличие от бензинового двигателя, при такте «впуск» в цилиндры дизеля поступает чистый воздух. Во время такта «сжатие» воздух нагревается до 600^оС. В конце этого такта в цилиндр впрыскивается определенная порция топлива, которое самовоспламеняется.

Впуск

При движении поршня от ВМТ к НМТ вследствие образующегося разряжения из воздушного фильтра в цилиндр через открытый впускной клапан поступает атмосферный воздух. Давление воздуха в цилиндре составляет 0.08 — 0.095 МПа, а температура 40 — 60°С.

Сжатие

Поршень движется от НМТ к ВМТ; впускной и выпускной клапаны закрыты, вследствие этого перемещающийся вверх поршень сжимает поступивший воздух. Для воспламенения топлива необходимо, чтобы температура сжатого воздуха была выше температуры самовоспламенения топлива. При ходе поршня к ВМТ цилиндр через форсунку впрыскивается дизельное топливо, подаваемое топливным насосом.

Расширение или рабочий ход

Впрыснутое в конце такта сжатия топливо, перемешиваясь с нагретым воздухом, воспламеняется, и начинается процесс сгорания, характеризующийся быстрым повышением температуры и давления. При этом максимальное давление газов достигает 6 — 9 МПа, а температура 1800 — 2000°С. Под действием давления газов поршень перемещается от ВМТ в НМТ — происходит рабочий ход. Около НМТ давление снижается до 0.3 — 0.5 МПа, а температура до 700 — 900

оС.

Выпуск

Поршень перемещается от НМТ в ВМТ и через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Давление газов снижается до 0.11 — 0.12 МПа, а температура до 500-700^оС. После окончания такта выпуска при дальнейшем вращении коленчатого вала рабочий цикл повторяется в той же последовательности.

Принцип работы многоцилиндровых двигателей

На автомобилях устанавливают многоцилиндровые двигатели. Чтобы многоцилиндровый двигатель работал равномерно, такты расширения должны следовать через равные углы поворота коленчатого вала (т. е. через равные промежутки времени).
Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы большинства четырехцилиндровых двигателей 1-3-4-2 или 1-2-4-3. Значит после рабочего хода в первом цилиндре следующий происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре. Определенная последовательность соблюдается и в других многоцилиндровых двигателях.

Диаграмма работы двигателя по схеме 1-2-4-3

Многоцилиндровые двигатели бывают рядными и V-образными. В рядных двигателях цилиндры расположены вертикально, а в V-образных — под углом. Последние характеризуются меньшей габаритной длиной по сравнению с первыми. Современные восьмицилиндровые двигатели выполняют двухрядными с V-образным расположением цилиндров.

Что такое автомобильный турбокомпрессор — устройство и как работает

Многие слышали слово «турбо», но толком не представляют — что это такое. Это обозначение скрывает наличие турбокомпрессора двигателя под капотом машины. Расскажем что такое автомобильный турбокомпрессор, как работает (устройство) и для чего нужен.

Как работает

Турбокомпрессор — это устройство для увеличения мощности мотора за счет большего подаваемого воздуха в цилиндры. Принцип работы турбокомпрессора в следующем: в мотор попадает топливовоздушная смесь, которая сгорая уходит в выхлопную трубу. На входе выпускного коллектора стоит крыльчатка, которая жестко соединена с другой крыльчаткой, находящейся на впускном коллекторе.

Когда, выхлопные газы выходят из мотора, они раскручивают крыльчатку, которая находится во выпускном коллекторе. Та в свою очередь раскручивает крыльчатку в впускном коллекторе.

В двигатель поступает больше воздуха, а соответственно и топлива. Чем больше сгорает топлива, тем больше мощность. И, чтобы сжечь больше топлива, нужно больше количества воздуха. Турбокомпрессор мотора поставляет больше воздуха, в результате

получаем существенную прибавку в мощности машины.

Что такое интеркулер? Он нужен для охлаждения подаваемого воздуха в авто. Нельзя бесконечно много подавать воздуха, т.к повышается его плотность при нагреве. Для охлаждения используют интеркулер — дополнительный радиатор.

Что такое турбояма

Следует отметить, что крыльчатка может развивать до 200 000 оборотов в минуту. Вследствие этого, у турбокомпрессора имеется большая инерционность, которая получила в народе название «турбояма».

Суть турбоямы в следующем. При резком нажатии на педаль газа, крыльчатка очень медленно набирает обороты и оттого приходиться ждать несколько секунд, когда начнет поступать воздух в двигатель. Благо, производители в той или иной степени избавились от данного эффекта, а именно стали устанавливать два перепускных клапана или ставить турбины с изменяемой геометрией.

Первый перепускной клапан предназначен для отработавших газов, а второй, чтобы перепускать излишний воздух из впускного коллектора в трубопровод до турбокомпрессора двигателя.

Что получается? При сбросе газа обороты крыльчатки турбо уменьшаются очень медленно. А если будет резко нажата педаль газа, то воздух в двигатель поступит в полном объеме. Эффект турбоямы равен времени открытия перепускного клапана.

Также применяется механизм изменения геометрии турбины. Дополнительное кольцо с управляемыми лопатками позволяет поддерживать поток выхлопных газов не только постоянным, но и управлять им. На низких оборотах, когда поток невелик, поперечное сечение турбины уменьшается, что увеличивает скорость газов, поступающих на колесо, повышая ее мощность. На высоких оборотах лопасти полностью открывают вход газам, увеличивая пропускную способность турбины.

Что такое перепускной клапан турбины

Его цель — пустить часть выпускного газа в обход турбины, таким образом ограничив скорость вращения крыльчатки и соответственно и давление на впускном коллекторе. Они бывают двух видов: внутренние и внешние. На большинстве автомобильных турбокомпрессоров используются внутренние. Внешние перепускные клапана, устанавливаются отдельно от турбины и ставятся на гоночные машины. Они более надежны, но их размер часто не способствует удачному расположению под капотом гражданской машины. Одно из преимуществ внешнего клапана — возможность регулировки механизма.

Битурбо или твинтурбо

В первом случае, это означают наличие двух турбокомпрессоров двигателя авто, установленных параллельно, а втором — наличие трех турбокомпрессоров. Часто «битурбо» или «твинтурбо» используют лишь на спортивных автомобилях, а также на гражданских машинах со спортивными параметрами. Применение нескольких турбокомпрессоров выгодно, т.к. они отличаются размерами. Один будет обладать большей инерцией, а другой — меньшей. В итоге первый турбокомпрессор автомобиля будет работать при малых и средних оборотах двигателя, а второй при оборотах близких к максимальным.

Турботаймер

Для сохранения ресурса после работы на повышенных оборотах турбина должна «отдохнуть» 1-2 минуты на холостом ходу. Это нужно, чтобы при остановке разгоряченной оборотами турбины, масло на подшипниках не вскипело, поэтому она крутится на холостых оборотах постепенно снижая температуру. Поработав несколько минут, турбина остывает, и двигатель можно заглушить.

Устройство, именуемое турботаймером, позволяет при выключении зажигания глушить двигатель через время, которое можно запрограммировать, либо оно определяется автоматически, исходя из температуры мотора. В отсутствие такого прибора водитель должен обеспечить «режим остывания» самостоятельно. Производители штатно не ставят турботаймер из-за норм экологии — чтобы не загрязнять окружающую среду при холостой работе мотора.

Устройство двигателя автомобиля

Для того, чтобы понять принцип работы двигателя, нужно иметь некоторые представления о самом двигателе и его строении.

В устройстве двигателя поршень является ключевым элементом рабочего процесса. Поршень выполнен в виде металлического пустотелого стакана, расположенного сферическим дном (головка поршня) вверх. Направляющая часть поршня, иначе называемая юбкой, имеет неглубокие канавки, предназначенные для фиксации в них поршневых колец. Назначение поршневых колец – обеспечивать, во-первых, герметичность надпоршневого пространства, где при работе двигателя происходит мгновенное сгорание бензиново-воздушной смеси и образующийся расширяющийся газ не мог, обогнув юбку, устремиться под поршень. Во-вторых, кольца предотвращают попадание масла, находящегося под поршнем, в надпоршневое пространство. Таким образом, кольца в поршне выполняют функцию уплотнителей. Нижнее (нижние) поршневое кольцо называется маслосъемным, а верхнее (верхние) – компрессионным, то есть обеспечивающим высокую степень сжатия смеси.

 

Когда из карбюратора или инжектора внутрь цилиндра попадает топливно-воздушная или топливная смесь, она сжимается поршнем при его движении вверх и поджигается электрическим разрядом от свечи системы зажигания (в дизеле происходит самовоспламенение смеси за счет резкого сжатия). Образующиеся газы сгорания имеют значительно больший объем, чем исходная топливная смесь, и, расширяясь, резко толкают поршень вниз. Таким образом тепловая энергия топлива преобразуется в возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршня в цилиндре.

Далее необходимо преобразовать это движение во вращение вала. Происходит это следующим образом: внутри юбки поршня расположен палец, на котором закрепляется верхняя часть шатуна, последний шарнирно зафиксирован на кривошипе коленчатого вала. Коленвал свободно вращается на опорных подшипниках, что расположены в картере двигателя внутреннего сгорания. При движении поршня шатун начинает вращать коленвал, с которого крутящий момент передается на трансмиссию и – далее через систему шестерен – на ведущие колеса.

Технические характеристики двигателя. При движении вверх-вниз у поршня есть два положения, которые называются мертвыми точками. Верхняя мертвая точка (ВМТ) – это момент максимального подъема головки и всего поршня вверх, после чего он начинает движение вниз; нижняя мертвая точка (НМТ) – самое нижнее положение поршня, после которого вектор направления меняется и поршень устремляется вверх. Расстояние между ВМТ и НМТ названо ходом поршня, объем верхней части цилиндра при положении поршня в ВМТ образует камеру сгорания, а максимальный объем цилиндра при положении поршня в НМТ принято называть полным объемом цилиндра. Разница между полным объемом и объемом камеры сгорания получила наименование рабочего объема цилиндра.

Суммарный рабочий объем всех цилиндров двигателя внутреннего сгорания указывается в технических характеристиках двигателя, выражается в литрах, поэтому в обиходе именуется литражом двигателя. Второй важнейшей характеристикой любого ДВС является степень сжатия (СС), определяемая как частное от деления полного объема на объем камеры сгорания. У карбюраторных двигателей СС варьирует в интервале от 6 до 14, у дизелей – от 16 до 30. Именно этот показатель, наряду с объемом двигателя, определяет его мощность, экономичность и полноту сгорания топливо-воздушной смеси, что влияет на токсичность выбросов при работе ДВС.
Мощность двигателя имеет бинарное обозначение – в лошадиных силах (л.с.) и в киловаттах (кВт). Для перевода единиц одна в другую применяется коэффициент 0,735, то есть 1 л.с. = 0,735 кВт.

Рабочий цикл четырехтактного ДВС определяется двумя оборотами коленчатого вала – по пол-оборота на такт, соответствующий одному ходу поршня. Если двигатель одноцилиндровый, то в его работе наблюдается неравномерность: резкое ускорение хода поршня при взрывном сгорании смеси и замедление его по мере приближения к НМТ и далее. Для того, чтобы эту неравномерность купировать, на валу за пределами корпуса мотора устанавливается массивный диск-маховик с большой инерционностью, благодаря чему момент вращения вала во времени становится более стабильным.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Как работает двигатель?

Важно ли понимать устройство двигателя для обычного пользователя автомобиля? Это как минимум необходимо для правильной эксплуатации мотора. Например, знаете ли вы про 9-цилиндровый мотор БМВ или что такое объем двигателя? За пять минут расскажем просто обо всем важном.

Виды моторов

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой достаточно сложную конструкцию. Существуют двух- и четырехтактные двигатели. Наиболее распространены 4-тактные моторы в автомобилях и мотоциклах. Двухтактники также могут применяться в транспорте, но чаще их используют для некоторых видов водных и даже воздушных судов. Двухтактные моторы устанавливают в мотокосах, бензопилах и прочем строительном бензоинструменте.

Конструкторы успели придумать такое множество агрегатов, попадающих под определение ДВС. Мы будем рассматривать наиболее привычные варианты. Рассмотрим 4-тактный мотор. Чтобы понять порядок и принципы его работы, разберемся, из чего он состоит:

• цилиндры, в которых располагаются поршни;
• коленчатый вал;
• газораспределительный механизм.

К этому добавим системы зажигания, подачи топлива и отвода отработанных газов, а также смазки и охлаждения двигателя.

Основные подходы к классификации силовых установок:

1. По количеству цилиндров.
2. По расположению цилиндров.
3. По виду топлива.

1. Цилиндров чаще всего бывает от одного до шести. Более мощные автомобили могут использовать, например, 8, 12 или 16 цилиндров.

2. В рядном двигателе цилиндры на коленчатом валу располагаются один за другим в ряд. Увеличить мощность двигателя без существенного изменения размеров можно путем удвоения количества цилиндров. При этом один ряд поршней располагается относительно второго ряда под углом 90 градусов. Такой тип двигателя называется V-образным. Существует еще и оппозитный тип мотора, когда два ряда поршней располагаются под углом 180 градусов. Такие двигатели, например, применяются в автомобилях Subaru. За счет особенностей расположения цилиндров автомобиль получает более низкий центр тяжести и вибрацию при работе, а также минимальную высоту капота.

3. ДВС может работать на бензине и дизтопливе. Отличие заключается в том, что в бензиновом моторе топливо подается смешанное с воздухом и зажигается с помощью искры от свечи. У дизельного мотора топливо и воздух подаются раздельно, воспламенение происходит от высокой температуры сжатого газа. Вместо бензина в двигателе со смешанным топливом может использоваться газ, например, метан.

В одной модели автомобиля часто используется целая линейка двигателей с разными характеристиками на выбор покупателя. Например, в популярной BMW 5-й серии (Е60) может использоваться рядный 4-цилиндровый дизельный двигатель (M47), рядный 6-цилиндровый турбодизель (М57) или мощный 10-цилиндровый бензиновый V-образник (S85).

А вот 9-цилиндровый двигатель БМВ ставили на самолеты, и располагались цилиндры относительно друг друга в виде звезды.

Порядок работы двигателя

Вернемся к двух- и четырехтактным двигателям. Конструкции двухтактных моторов могут сильно различаться и быть как проще, так и намного сложнее четырехтактных собратьев. За счет меньшего количества оборотов мощность двухтактников выше, но экономичность хуже. Маленькие по размерам и мощности моторы не требуют сложной системы охлаждения, масло для смазки добавляется непосредственно с топливом в камеру сгорания.

Один такт – это движение поршня внутри цилиндра вверх или вниз. Работа 4-тактного мотора состоит из:

• впуска;
• сжатия;
• рабочего хода;
• выпуска.

У двухтактной силовой установки впуск происходит во время сжатия (первый такт), а рабочий ход совмещен с выпуском отработанных газов (второй такт).

Теперь подробнее о четырехтактном процессе.

В цилиндре находится поршень, который с помощью шатуна крепится к коленвалу. Сверху цилиндра находятся впускные и выпускные клапаны, а также свеча. Внутренний объем всех цилиндров составляет так называемый объем двигателя.

Поршень может находиться в верхней точке цилиндра (верхняя мертвая точка), нижней (нижняя мертвая точка) или перемещаться между ними.

В первом такте открывается впускной клапан и поршень опускается. Таким образом, цилиндр наполняется либо смесью топлива и воздуха, либо только воздухом (для дизельного мотора).

Во втором такте поршень идет вверх, сжимая содержимое и параллельно увеличивая его давление и температуру. В конце такта свеча зажигания создает искру, в результате чего происходит детонация топливной смеси в бензиновом двигателе. В дизельном же свеча не используется, а топливо подается в последний момент такта, которое возгорается за счет высокого давления и температуры воздуха.

В третьем и основном такте работы мотора высвобождаемая от взрыва энергия двигает поршень вниз. Именно в этот момент создается сила, которая заставляет коленчатый вал вращаться, а от него вращается и маховик двигателя.

На четвертом такте поршень поднимается к верхней мертвой точке при открытом выпускном клапане. При этом удаляются отработанные газы. Далее цикл из четырех тактов повторяется.

Если в двигателе используется несколько цилиндров, движение их поршней управляется газораспределительным механизмом таким образом, чтобы цилиндры одновременно находились на разных тактах. Систем управления газораспределением существует несколько − от механических распредвалов до электронных процессоров.

Все движимые детали обязательно должны охлаждаться и смазываться. Температура в момент детонации достигает нескольких тысяч градусов. Охлаждение, как правило, производится с помощью жидкости, которая отбирает тепло у деталей двигателя. Далее жидкость сама должна охладиться и снова вернуться в мотор. Превышение допустимых температур может привести к практически моментальному разрушению силовой установки.

В легковых автомобилях количество оборотов коленвала может достигать восьми тысяч в минуту. Для минимизации механического износа система смазки должна работать идеально. Поэтому важно следить за уровнем моторного масла и работоспособностью масляного насоса. Системы смазки и охлаждения могут страдать из-за загрязнения, что ведет к сужению или перекрытию каналов движения жидкостей.

Устройство ДВС и принцип работы простыми словами

Устройство двигателя внутреннего сгорания

В этой статье поговорим об устройстве двигателя внутреннего сгорания узнаем принцип его работы. Рассмотрим его в разрезе. Несмотря на то, что двигатель внутреннего сгорания был изобретён уже очень давно, но он до сих пор пользуется огромной популярностью. Правда за большое количество времени конструкция двигателя внутреннего сгорания претерпела различные изменения.

Усилия инженеров постоянно направлены на облегчения веса двигателя, улучшения экономичности, увеличение мощности, а также уменьшения выброса вредных веществ.

Двигатели бывают бензиновые и дизельные. Также встречаются роторные и газотурбинные двигатели которые используются намного реже. О них мы поговорим в других статьях.

По расположению цилиндров двс бывают рядные,V- образные и опозитные. По количеству цилиндров 2,4,6,8,10,12,16. Встречаются и 5 цилиндровые двигатели внутреннего сгорания.

У каждой компоновки есть свои преимущества например рядный 6-ти цилиндровый двигатель это хорошо сбалансированный , но склонен к перегреву мотор. У V- образных двигателей другое преимущество они занимают меньше место под капотом, но при этом затрудняют обслуживание из-за ограниченного доступа. Раньше встречались и рядные 8 цилиндровые двигатели вероятней всего их не стало из-за сильной склонности к перегреву и они занимали много места под капотом.

. По типу работы двс бывают двух типов: двух тактные и четырех тактные. Двух тактные двигатели внутреннего сгорания в основном применяются на мотоциклах. В автомобилях практически всегда использовались 4 тактные двигатели.

Устройство двс

Рассмотрим двигатель в разрезе

Двигатель внутреннего сгорания состоит из следующих компонентов и вспомогательных систем.

1) Блок цилиндров. Блок цилиндров и является главным телом двигателя в котором и происходит работа поршней. Обычно состоит из чугуна и обладает охладительной рубашкой для охлаждения.

2) Механизм ГРМ. Газораспределительный механизм регулирует подачу топливно-воздушной смеси и отвод выхлопных газов. С помощью кулачков распредвала которые воздействуют на пружины клапанов. Клапана открываются либо, закрываются в зависимости от такта двигателя. При открытии впускных клапанов цилиндры наполняются топливно-воздушной смесью. При открытии выпускных клапанов происходит отвод выхлопных газов.

3) Поршневая группа. Благодаря энергии взрыва топливно-воздушной смеси поршень опускается вниз. Через шатун он передает энергию на коленвал. Поршневая группа состоит из: поршня, поршневых колец, поршневого пальца ( который прочно соединяется с шатуном). Благодаря поршневым кольцам. Поршень плотно прилегает к стенкам цилиндров. Более подробно про устройство поршня можно узнать здесь.

4) КШМ- Кривошипно-шатунный механизм. Благодаря передаче энергии шатуна на коленвал совершается полезная работа.

5) Масляный поддон. В масляном поддоне находится моторное масло которое и используется системой смазки для смазывания подшипников и компонентов двс.

6) Система охлаждения. Благодаря системе охлаждения двигатель внутреннего сгорания поддерживает оптимальную температуру. Система охлаждения состоит из: помпы, радиатора, термостата, патрубков охлаждения , а также охладительной рубашки.

7) Система смазки. Система смазки служит для защиты компонентов двигателя от прежде временного износа. Кроме того благодаря моторному маслу в двигателе внутреннего сгорания происходит охлаждение и защита от коррозии. Система смазки состоит из: масляного насоса, масляного фильтра, масляных магистралей и масляного поддона.

8) Система питания. Система питания обеспечивает своевременную подачу топлива. Различается на 3 вида карбюратор, моновпрыск и инжектор.

Узнать более подробно о том, что лучше карбюратор или инжектор можно перейдя по ссылке.

В карбюраторе топливно-воздушная смесь готовиться в карбюраторе для последующей подачи. Карбюратор обладает механическим топливным насосом.

Моновпрыск это по сути переход от карбюратора к инжектору или промежуточное звено. Благодаря блоку управления на одну единственную форсунку подаётся команда о необходимом количестве топлива.

Инжектор. Инжекторные системы топлива обладают. ЭБУ- электронный блок управления, форсунки, топливная рампа. Благодаря командам ЭБУ на форсунки подаётся сигнал о том какое количество топлива необходимо в данный момент. Про ЭБУ более подробно можно узнать здесь.

На сегодняшний момент это самые распространенные топливные системы. Так как обладают рядом преимуществ. Экономичность, экологичность и лучшая отдача по сравнению с моновпрыском и карбюратором.

Также существует прямой впрыск топлива. Где форсунки впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания , не используется часто по причине более сложной конструкции и меньшей надёжности по сравнению с распределительным впрыском. Преимущество такой конструкции в лучшей экономичности и экологичности.

9) Система зажигания. Система зажигания служит для воспламенения топливно-воздушной смеси. Состоит из высоковольтных проводов, катушек зажигания, свеч зажигания. Стартер запускает двигатель внутреннего сгорания. Более подробно о стартере можно узнать перейдя по ссылке.

10) Маховик. Главной задачей маховика является запуск двс с помощью стартера через коленвал.

Принцип работы

Двигатель внутреннего сгорания совершает 4 цикла или такта.

1) Впуск. На этой стадии происходит впуск топливно-воздушной смеси.

2) Сжатие. При сжатии происходит сжатие поршнем топливно-воздушной смеси.

3) Рабочий ход. Поршень под давлением газов отправляется в НМТ( нижнюю мертвую точку). Поршень передает энергию на шатун, затем через шатун передается энергия на коленвал. Таким образом происходит обмен энергии газов на полезную механическую работу.

4) Выпуск. Поршень отправляется вверх. Выпускные клапана открываются, чтобы выпустить продукты распада.

Инновации двигателя внутреннего сгорания

1) Использование в двс лазеров для воспламенения топлива. По сравнению со свечами зажигания у лазеров будет проще настройка угла зажигания и будет большая мощность. Обычные свечи при сильной искре быстро выходят из строя.

2) Технология FreeValve эта технология подразумевает двигатель без распредвалов. Вместо распредвалов клапанами управляют индивидуальные приводы на каждый клапан. Экологичность и экономичность таких двс выше. Технология разработана дочерней компанией Koniesseg и имеет схожее название FreeValve. Технология пока сырая, но уже продемонстрировала ряд преимуществ. Что будет дальше время покажет.

3) Разделение двигателей на холодную и горячую части. Суть технологии в том, что двигатель делится на две части. В холодной будет происходить впуск и сжатие так как эти стадии более эффективно будут происходить в холодной части. Благодаря этой технологии инженеры обещают улучшение производительности на 30-40%. В горячей части будут происходить воспламенение и выхлоп.

А о каких будущих технологиях двигателя внутреннего сгорания Вы слышали обязательно поделитесь этим в комментариях.

как приготовить пирог на сковороделобановский харьков

Устройство лодочных моторов

Подвесной лодочный мотор – оборудование, получившее большую популярность в использовании на маломерных судах еще во второй половине 20 века. Это можно объяснить массой преимуществ, среди которых небольшой удельный вес, компактная конструкция, удобный принцип хранения и др.

Современные лодочные моторы представлены двумя разновидностями – двухтактные и четырехтактные, каждая из которых имеет свои особенности конструкции, функционирования и применения. При этом, изначально были более популярными двухтактные лодочные моторы, ведь они имеют гораздо меньший вес, простую конструкцию, достаточно высокую мощность и неприхотливы в эксплуатации. Однако, по мере совершенствования четырехтактных двигателей, последние стали быстро набирать популярность в виду значительного увеличения мощности и других особенностей.

Еще одним фактором, повлиявшим на выбор и эксплуатацию лодочных моторов определенного типа, являются все возрастающие требования к экологичности техники, ведь, как известно, бензиновые двигатели оказывают достаточно сильное влияние на степень загрязнения окружающей среды и в частности, водоемов, на которых используются.

Однако, для того, чтобы точно определиться с выбором того, или иного типа двигателя с учетом всех особенностей и преимуществ, стоит более подробно разобраться с таким фактором, как устройство подвесного лодочного мотора.

Устройство лодочного мотора

Прежде чем рассматривать конструкцию двух-, или четырехтактного лодочного мотора, стоит отметить, что несмотря на использование все более современных технологий и материалов для их изготовления, эти механизмы создаются на основе схемы, предложенной еще в 1906 году известным изобретателем Олом Эвинрудом. Особенностью этой схемы является вертикальная компоновка узлов, что является наиболее оптимальным решением с точки зрения эргономики, компактности и других соображений, которые так важны для механизма такого типа.

В целом, лодочный мотор состоит из набора составляющих, каждая из которых выполняет определенный набор функций:

1. Двигатель внутреннего сгорания находится в верхней части дейдвуда и соединен с редуктором посредством вертикально вала, связывающего коленвал с редуктором.
2. Редуктор обеспечивает вращение гребного винта и может иметь механизм реверса, объединенный в реверс-муфту с муфтой сцепления.
3. Гребной винт – пожалуй один из наиболее важных элементов мотора, соединен с валом редуктора через предохранитель, обеспечивающий защиту мотора от поломки в случае ударов о подводные препятствия.

При этом, стоит отметить, что устройство двухтактного лодочного мотора отличается от четырехтактного лишь конструкцией двигателя внутреннего сгорания и принципом его функционирования, что обеспечивает различную эффективность и производительность.

Рассматривая устройство четырехтактного лодочного мотора, или его двухтактного аналога, стоит также отметить такую их особенность, как способ крепления к транцу лодки, что производится с использованием подвески, обеспечивающей несколько степеней свободы. в зависимости отчего различаются подвески нескольких разновидностей:

• Жесткая, предназначенная для неподвижной фиксации мотора;
• Поворотная – для поворота двигателя вокруг вертикальной оси;
• Откидная, для поворота мотора по горизонтали;
• Поворотно откидная, сочетающая свойства откидной и поворотной подвесок.

Если Вы хотите купить лодочный мотор, отличающийся высоким качеством и эффективностью функционирования – наш интернет-каталог к Вашим услугам, ведь в его ассортименте представлена исключительно оригинальная техника от известных производителей, а у наших менеджеров можно получить детальную консультацию относительно интересующих вопросов.

Особенности двигателя MPI в автомобилях Volkswagen

Двигатель MPI в автомобилях Volkswagen: принцип работы, особенности, преимущества и недостатки. Двигатель MPI является инжекторной конструкцией, где применяется многоточечное устройство топливного впрыскивания. Поэтому этот мотор получил соответствующее наименование «Multi-Point-Injection». Иными словами, для каждого двигательного цилиндра разработан собственный инжектор-форсунка. Именно такая схема была воплощена автоконцерном «Volkswagen».

Этот тип двигателя устанавливается на самую популярную модель Volkswagen Новый Polo седан, некоторые комплектации Golf и Jetta (частично Golf и Jetta комплектуются также и TSI-двигателями). На Passat В8, Passat СС, Tiguan устанавливают сейчас (2016 года) только двигатели TSI. На Touareg устанавливают FSI.

Двигательное устройство MPI является наиболее устаревшим из всего моторного ряда «Volkswagen». Но, тем не менее, отличается превосходной практичностью и безотказностью. Некоторые специалисты отмечают, что теперь такой вид двигателя не отвечает нынешним требованиям в плане экономичности и экологичности. Более того еще недавно можно было утверждать, что такой вид мотора был снят с изготовления. А последней автомобильной моделью автоконцерна, где он применялся, была Skoda Oktavia 2-ой серии.

Но внезапно двигатель MPI возродился и снова стал востребованным. Осенью 2015 года «Volkswagen» запустил производственную линию моторов на своем калужском заводе, где стали выпускать двигательную конструкцию MPI 1,6 серии EA211.

Особенности двигателя MPI

О главном отличии таких двигателей уже было написано — это многоточечная подачи бензина. Но те, кто хорошо с двигателями автомобилей могут отметить, что и TSI-моторы также обладают многоточечным впрыскиванием.

Потому переходим к другой отличительной черте — в MPI отсутствует наддув. Т.е. нет турбокомпрессоров, чтобы нагнетать смесь топлива в цилиндры. Обыкновенный бензонасос, подающий топливо под давлением три атмосферы в особенный коллектор впуска, где оно далее перемешивается с воздушной массой и затягивается через клапан впуска непосредственно в цилиндр. Как видно, это достаточно схоже с деятельностью карбюраторного двигателя. Никакого прямого топливного впрыскивания в цилиндр, как в FSI, GDi или TSI-устройствах нет.

Еще одна особенность — присутствие водяной системы, благодаря которой смесь топлива охлаждается. Это происходит в связи с тем, что в области цилиндровой головки устанавливается повышенный температурный режим, а поступление бензина осуществляется под довольно низким давлением. Потому все это может закипеть и сформировать газовые воздушные пробки.

Преимущества

Двигатель MPI отличается собственной неприхотливостью к топливному качеству и может осуществлять работу на 92-ом бензине.

По своей конструкции этот мотор очень прочен, и его наименьший пробег без какого-нибудь ремонтных работ, как информирует изготовитель, составляет 300 тыс. км, естественно, если вовремя будут заменены масла, а также фильтры.

Благодаря не очень сложной конструкции двигатель MPI в случае поломки можно легко и недорого отремонтировать и вообще это заметно отражается на его цене. Обычная конструкция выгодно отличает его по сравнению с TSI, где присутствует насос повышенного давления и турбокомпрессорное устройство. Двигатель MPI также меньше склонен перегреваться.

Еще одним преимуществом мотора считается присутствие опор из резины, расположенных непосредственно под двигателем. Это значительно дозволяет уменьшить шум и дрожание во время передвижения.

Недостатки

Можно отметить, что двигатель MPI не очень динамичен. Из-за того, что процесс топливного перемешивания осуществляется в выпускных особых каналах (до того как топливо попадет в цилиндры), такие моторы считаются ограниченными. Восьмиклапанная система с набором ГРМ говорит о недостатках в мощности. Таким образом, они рассчитаны на не очень быстрые поездки.

Из недостатков можно выделить то, что MPI менее экономичен. Многоточечное впрыскивание по своей эффективности уступает наддуву вместе с прямым топливным впрыскиванием в цилиндр, как это сделано в двигательном устройстве TSI.

И все же, если складывать преимущества и недостатки, то выходит, что эти двигатели вполне сравнимы в плане конкурентоспособности, в особенности для российских дорог. Неслучайно для «Шкода Йети» немецкие производители отказались от 1.2-литрового двигателя TSI, отдав предпочтение проверенному и непритязательную 1.6-литровую движку MPI.

Электродвигатель — Energy Education

Рисунок 1. Электродвигатель от старого пылесоса. ^[1] Рисунок 2. Электрический ротор. ^[2]

Электродвигатель — это устройство, используемое для преобразования электричества в механическую энергию, противоположное электрическому генератору. Они работают с использованием принципов электромагнетизма, которые показывают, что сила прилагается, когда электрический ток присутствует в магнитном поле. Эта сила создает крутящий момент на проволочной петле, присутствующей в магнитном поле, которая заставляет двигатель вращаться и выполнять полезную работу.Двигатели используются в широком спектре приложений, таких как вентиляторы, электроинструменты, бытовая техника, электромобили и гибридные автомобили.

Как они работают

У двигателей

есть много разных рабочих частей, чтобы они постоянно вращались, обеспечивая необходимую мощность. Двигатели могут работать от постоянного (DC) или переменного (AC) тока, и оба имеют свои преимущества и недостатки. Для целей этой статьи будет проанализирован двигатель постоянного тока, чтобы прочитать о двигателях переменного тока, нажмите здесь.

Основные части двигателя постоянного тока включают: ^[3]

• Статор: Неподвижная часть двигателя, а именно магнит.Электромагниты часто используются для увеличения мощности.

• Ротор: Катушка, которая установлена ​​на оси и вращается с высокой скоростью, обеспечивая систему механической энергией вращения.

• Коммутатор: Этот компонент является ключевым в двигателях постоянного тока, и его можно увидеть на рисунках 3 и 4. Без него ротор не мог бы вращаться непрерывно из-за противодействующих сил, создаваемых изменяющимся током. Коммутатор позволяет ротору вращаться, меняя направление тока каждый раз, когда катушка делает пол-оборота.

• Щетки: Они подключаются к клеммам источника питания, позволяя электроэнергии течь в коммутатор.

• Двигатель постоянного тока

• Рисунок 3: Базовая установка двигателя постоянного тока. ^[3]

• Рисунок 4: Анимация двигателя в действии. Коммутатор вращается, чтобы ротор вращался непрерывно. ^[3]

Список литературы

Что такое мотор? | Сервоприводы и контроллеры машин | Продукты и решения

Что такое мотор?

Словарь описывает: «Двигатель — это машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую.Другими словами, электрическая энергия — это «батарея», а механическая энергия — это «вращение». Для физического объяснения мотора хорошо подходит хорошо известное «правило левой руки Флеминга». Когда электрический ток течет по электрическому проводу, помещенному между двумя магнитами, обращенными друг к другу, он создает силу. Электрический ток, магнитное поле и движение соответственно применяются в перпендикулярных направлениях друг к другу, как когда вы разводите средний палец (электрический ток), указательный палец (магнитное поле) и большой палец (сила) левой руки соответственно по взаимно ортогональным осям.

Тогда почему электрический ток, протекающий по электрическому проводу, создает силу? Это потому, что, когда электрический ток течет по электрическому проводу, вокруг него создается магнитное поле. Магнитное поле притягивает или отталкивает магнитное поле от магнитов, которые создают силу для перемещения электрического провода. Электрическая энергия здесь — это «электрический ток», а механическая энергия — это «сила».

Начало моторов

В 1831 году британский физик Майкл Фарадей открыл закон электромагнитной индукции, согласно которому электрический ток течет при перемещении магнитов в катушке с воздушным сердечником.Закон электромагнитной индукции доказал, что электрическая энергия и механическая энергия взаимно преобразованы. Говорят, что это катализатор изобретения двигателей. В те дни Великобритания переживала период первой промышленной революции, и паровая энергия была движущей силой революции. Никто не мог признать важность двигателей, которые работали с электричеством в те дни без электросети.

На пути к практичным моторам

Никола Тесла

С момента открытия Фарадеем электромагнитной индукции люди изобрели ряд двигателей. В 1834 году Томас Давенпорт изобрел практический двигатель постоянного тока. После этого югославскому инженеру-электрику, позже ставшему американцем Никола Тесла, пришла в голову идея управлять двигателями переменным током. В 1882 году идея принципа вращающегося магнитного поля внезапно поразила его голову, когда он гулял в парке. В 1887 году он закончил практический двухфазный двигатель переменного тока (асинхронный двигатель), использующий вращающееся магнитное поле. С тех пор были разработаны технологии переменного тока, такие как трансформатор, трехфазная трехпроводная система, а также электросети.Чем доступнее становилось электричество, тем шире использовались двигатели.

Благодаря прорыву Tesla теперь мы можем наслаждаться жизнью, используя электричество и двигатели. Кстати, когда-то Тесла работал в компании, которой руководил великий изобретатель Эдисон, он вступил в конфликт с Эдисоном и покинул компанию в течение одного года. Тесла оставил слова, цинично искажающие слова Эдисона: «Гений — это 1 процент вдохновения и 99 процентов напрасных усилий».

Отечественное производство моторов и выезд Yaskawa Electric

Первый заказ размещен на асинхронном двигателе

Говорят, что первый двигатель, использованный в Японии, был для лифта (вмещал 15-20 человек, работал до 8 этажа) в Ryōunkaku, первом небоскребе в западном стиле в Японии, открытом в 1890 году в Асакуса, Токио.Не говоря уже о том, что такой технологии для проектирования и производства двигателей в Японии не было, в лифте использовался 15-сильный двигатель (двигатель постоянного тока), купленный в Америке. Хотя утверждается, что лифт прекратил работу в течение 1 года из-за частых поломок, это стало эпизодом, продемонстрировавшим стремление людей к моторизации.

В 1890-х годах в Японии начали использовать импортные двигатели, например, для насосов в шахтах. Поскольку уровень промышленных технологий в Японии в то время был значительно ниже, чем в Европе и Америке, большинство электрических устройств было импортным. Однако говорят, что они часто выходили из строя. Итак, двигатели отечественного производства постепенно набирали обороты.

В 1895 году был выпущен первый двигатель (асинхронный двигатель), произведенный в Японии. Затем, в 1915 году, Yaskawa Electric была основана как компания, которая производила и продавала электрические продукты, произведенные исключительно в Японии, и в 1917 году запустила первый заказ на асинхронные двигатели. С этого момента операторы угольных шахт начали размещать заказы на двигатели Yaskawa для их насосы и тягачи.

Двигатели различных типов и особенности

Через 180 лет после появления двигателей его характеристики и удобство использования значительно улучшились благодаря прогрессу в разработке и производстве технологий и материалов, а также электроники. Существуют различные способы вызова двигателей в зависимости от категоризации функций и структур, таких как серводвигатель для его точной работы по командам, линейный двигатель для его линейного движения, вибрационный двигатель для его вибрации для уведомления о входящем вызове на мобильном телефоне и мотор-редуктор для комбинированного редуктора. У двигателей также есть несколько названий, хотя их конструкция такая же. Начиная с двигателя для угольной шахты, теперь, когда двигатели Yaskawa Electric находят применение в самых разных областях, таких как промышленное оборудование, роботы и электромобили (EV). Например, в приведенном ниже списке показаны несколько названий, используемых в двигателях для электромобилей. Люди назвали моторы, чтобы обозначить отличия от других, в результате осталось много названий для моторов. Это такой сложный фон, но вместе с тем «доказательство диверсификации автомобильной промышленности».”

Категоризация двигателей

Двигатели постоянного тока пропускают через него постоянный ток (DC), а двигатели переменного тока пропускают переменный ток. Бесщеточный электродвигатель постоянного тока — это электродвигатель постоянного тока, в котором вместо щетки и коммутатора используется полупроводниковый переключающий элемент. Универсальный двигатель может вращать двигатель на высокой скорости с помощью электричества 100 В переменного тока для домашних хозяйств, удерживая ту же щетку и коммутатор для двигателей постоянного тока. Помимо этого, есть шаговый двигатель, который движется с прямоугольным потоком тока, и реактивный двигатель с переключаемым сопротивлением.Ультразвуковой двигатель — это специальный двигатель, который работает путем вибрации пьезоэлектрической керамики с приложением высокочастотного напряжения.

1) Двигатели постоянного тока

Двигатель, который многие японские ученики использовали в своих научных экспериментах в начальной школе, был электродвигателем постоянного тока. Это самый популярный двигатель, используемый в моделях, бытовой электронике и вибрационных двигателях в мобильных телефонах. Чтобы примерно объяснить устройство двигателей, в нем есть ротор и статор.Ротор — это часть, соединенная с валом, а статор — это неподвижная часть, которая составляет внешнюю часть.

Статор в двигателях постоянного тока удерживает постоянные магниты и щетки, которые подают электрический ток на ротор, а ротор удерживает обмотки и коммутатор. Как только щетки подают постоянный ток на коммутатор, электрический ток начинает течь через обмотки, подключенные к коммутатору, и создает крутящий момент. Здесь обмотки и коммутатор имеют механизм для протекания электрического тока таким образом, что крутящий момент остается на одном уровне.Самая большая особенность двигателя постоянного тока — его удобство использования с сухими элементами. Вы можете изменить направление вращения, просто изменив подключение проводов двигателя. Вот почему двигатели постоянного тока получили широкое распространение.

2) Бесщеточные двигатели постоянного тока

Бесщеточный двигатель постоянного тока можно охарактеризовать как «двигатель без щеток, обладающий характеристиками, аналогичными двигателю постоянного тока». Он содержит обмотки статора и постоянные магниты в роторе в качестве своей конструкции. В нем нет щеток и коммутатора, которые раньше были в двигателях постоянного тока, вместо этого он удерживает полупроводниковый переключающий элемент вне двигателя.Он работает, чтобы постоянно пропускать постоянный ток через две из трех фаз обмоток, фазы U, V и W. Он переключает поток тока в соответствии с положением постоянных магнитов, обнаруженным, например, датчиком элемента Холла, и продолжает генерировать то же самое. уровень крутящего момента.

3) Синхронные двигатели

С другой стороны, синхронный двигатель работает синусоидально, используя информацию, обнаруженную датчиком угла, прикрепленным к краю ротора. Синхронный двигатель назван в честь механизма, в котором вращение магнитного поля, создаваемого трехфазными обмотками, синхронизируется с вращением ротора.Конструкция синхронных двигателей в основном такая же, как и у бесщеточных двигателей постоянного тока. Поэтому люди часто принимают синхронные двигатели за бесщеточные двигатели постоянного тока и наоборот.

Одной из особенностей синхронных двигателей и бесщеточных двигателей постоянного тока является то, что они способны предотвращать износ щеток и электрические шумы. Они также способны к уменьшению размеров, высокой производительности и высокой эффективности за счет использования сильных редкоземельных магнитов. Благодаря этим характеристикам, существует широкий спектр применения, например, в информационных устройствах, бытовой электронике, автомобильных двигателях и серводвигателях. Говорят, что на двигатели постоянного тока приходится 70%, а общее количество бесщеточных двигателей постоянного тока и синхронных двигателей составляет 20% от общего количества произведенных малогабаритных двигателей.

4) Асинхронные двигатели

Принцип вращения асинхронных двигателей основан на «вращении Араго», открытом французским физиком Араго. Это явление заключается в том, что когда вы помещаете алюминиевый диск между U-образным магнитом и перемещаете магнит в направлении вращения, алюминиевый диск начинает вращаться в том же направлении с небольшой задержкой по времени.Когда магнитное поле U-образного магнита изменяется на алюминиевом диске, спиральный электрический ток течет через алюминиевый диск (закон электромагнитной индукции), и действие тока и магнитного поля U-образного магнита генерирует электромагнитную силу. Асинхронные двигатели — это изобретение, применяемое во вращении Араго.

Статор асинхронных двигателей имеет в своем составе трехфазные обмотки. А на роторе находится алюминиевая деталь в виде клетки (корпусный проводник).Когда вы запускаете трехфазные обмотки в виде синусоиды, она генерирует магнитное поле, которое вращается с определенной частотой. Затем, как и в принципе вращения Араго, электрический ток протекает через проводник с короткозамкнутым ротором, который воспринимает изменения магнитного поля, и ротор начинает вращаться с небольшой задержкой по времени.

Асинхронные двигатели

менее эффективны по сравнению с бесщеточными двигателями постоянного тока и синхронными двигателями, в которых используются постоянные магниты, однако у них есть другие особенности, например, они применимы к коммерческому трехфазному источнику питания переменного тока 200 В, с возможностью вращения без датчика Холла или датчик угла поворота, который трудно сломать, может эффективно работать с приводом переменного тока и обеспечивать большую мощность при использовании крупногабаритного двигателя.Таким образом, существует множество вариантов использования асинхронных двигателей в промышленной сфере и транспортных средствах. Подобно биоразнообразию, у нас есть множество двигателей, которые имеют широкий диапазон природы в зависимости от различия структур и распределения материалов.

Органы управления электродвигателями — Ликвидаторы D&F

Органы управления двигателем в идеале можно идентифицировать как группу устройств, которые заранее определенным образом регулируют производительность электродвигателя. Органы управления двигателем также известны как контроллеры двигателя.У них есть несколько основных функций, которые включают в себя: автоматический или ручной запуск, а также остановку работы электродвигателя, установку вперед или назад хода вращения, выбор и регулирование скорости вращения, управление или регулирование крутящего момента, а также защиту двигатель от нескольких степеней электрических перегрузок и неисправностей.

Приложения для управления двигателем

Источник изображения: autosystempro.com

Электродвигатели, независимо от их типа, имеют контроллер того или иного типа.Эти контроллеры двигателей могут различаться по своим характеристикам и сложности, что в основном определяется функцией конкретного двигателя. Самый простой пример механизма управления двигателем — это обычный выключатель, который подключает двигатель к источнику питания. Этот переключатель может быть ручным контроллером или реле, подключенным к автоматическому датчику для запуска и остановки двигателя.

В зависимости от области применения двигателя контроллеры могут предлагать различные функции. Они помогают двигателю запускаться в условиях низкого напряжения, позволяют выполнять многоскоростное или обратное управление, защищают от перегрузок по току и перегрузок, а также выполняют широкий спектр других функций.Некоторые сложные устройства управления двигателем также помогают эффективно управлять скоростью, а также крутящим моментом двигателя (ов), а также могут быть частью системы управления с обратной связью, отвечающей за точное позиционирование машины с приводом от двигателя.

Различные типы контроллеров двигателя

Устройства управления двигателями предназначены для ручного, автоматического или дистанционного управления. Их можно использовать для запуска или остановки двигателя, прикрепленного к машине, а также для нескольких других целей.Эти элементы управления классифицируются в зависимости от типа двигателя, для работы с которым они предназначены.

Маленькие двигатели можно запустить, просто вставив электрический выключатель в розетку и нажав кнопку питания. Однако для более крупных двигателей требуются пускатели двигателей или подрядчики, которые представляют собой специализированные коммутационные блоки, используемые для питания электродвигателя. При подаче питания пускатели прямого включения немедленно подключают клеммы двигателя к источнику питания. Реверсивный пускатель, который содержит две цепи прямого включения, также может использоваться для вращения двигателя в любом направлении.В очень больших двигателях, работающих от источников питания среднего напряжения, в качестве пусковых элементов используются силовые выключатели.

Два или более пускателя используются для пуска двигателя в условиях пониженного напряжения. Через серию индуктивностей или автотрансформатор на клеммах двигателя подается более низкое напряжение, что, в свою очередь, помогает снизить пусковой крутящий момент и пусковой электрический ток. Как только двигатель достигает определенной доли скорости максимальной нагрузки, стартер автоматически передает полный ток напряжения на клеммы двигателя.

Также известный как привод с регулируемой скоростью, привод с регулируемой скоростью представляет собой унифицированную комбинацию устройств, которые позволяют операторам управлять автомобилем, а также регулировать рабочую скорость механической нагрузки. Такие приводы состоят из регулятора скорости или преобразователя мощности, ряда вспомогательного оборудования и устройств и электродвигателя.

В интеллектуальных устройствах управления двигателем используются современные микропроцессоры для управления мощностью электронных устройств, используемых в электродвигателе. Эти контроллеры контролируют нагрузку на двигатель и соответственно согласовывают крутящий момент с зарегистрированной нагрузкой.Это достигается за счет снижения напряжения на клеммах переменного тока и одновременного снижения тока и квар, что приводит к энергоэффективности и снижению шума, вибрации, а также тепла, выделяемого двигателем.

Сервоконтроллеры

можно рассматривать как широкую категорию устройств управления двигателями, в первую очередь известных своими функциями выделения, такими как:

• Точное позиционное управление с обратной связью.
• Быстрое ускорение.
• Серводвигатели с точным регулированием скорости, изготовленные на основе различных типов двигателей, включая серводвигатели переменного тока, щеточные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока.

Эти элементы управления используют обратную связь по положению для замыкания контура управления и обычно используются в сочетании с резольверами, энкодерами и датчиками Холла для прямого измерения положения роторов.

Свяжитесь с нами

Если у вас есть вопросы, свяжитесь с нами по телефону, факсу, электронной почте или заполнив нашу онлайн-форму.

Свяжитесь с нами

Типы контроллеров двигателей и приводов

Контроллеры и приводы двигателей — это электрические или электронные устройства, которые регулируют скорость двигателя, крутящий момент и выходы положения.Привод изменяет мощность, подаваемую на двигатель, для достижения желаемой мощности. Схемы контроллера обычно интегрируются со схемами привода как один автономный блок, поэтому термины «привод двигателя» и «контроллер двигателя» часто используются как взаимозаменяемые. Существует четыре основных типа контроллера двигателя и привода: переменного, постоянного тока, сервопривода и шагового двигателя, каждый из которых имеет тип входной мощности, измененный в соответствии с желаемой выходной функцией в соответствии с приложением.

Слева направо: серводвигатель переменного тока, бесщеточный двигатель постоянного тока и шаговый двигатель.

Изображение предоставлено: similis / Shutterstock.com

Контроллер двигателя и типы приводов

AC

Контроллеры и приводы двигателей переменного тока

— это электронные устройства, которые изменяют входную мощность двигателей, обычно регулируя частоту мощности двигателя с целью регулирования выходной скорости и крутящего момента. Основные характеристики включают предполагаемое применение, режим работы привода, тип двигателя, тип инвертора, классификацию напряжения системы контура, номинальную мощность, интерфейс связи, а также электрические характеристики входа и выхода.

Контроллеры и приводы двигателей переменного тока

используются в основном в технологических процессах для управления скоростью насосов, вентиляторов, нагнетателей и т. Д. Они известны как приводы с регулируемой скоростью, преобразователи частоты или инверторы переменного тока. Контроллер, обычно интегрированный со схемами привода, подает управляющие сигналы на привод.

постоянного тока

Контроллеры и приводы двигателей постоянного тока

— это электрические устройства, которые изменяют входную мощность, настраивая источник постоянного или переменного тока на импульсный выход постоянного тока с изменяющейся длительностью или частотой импульса.Основные характеристики включают предполагаемое применение, режим работы привода, тип двигателя, систему контура, классификацию напряжения, номинальную мощность, тип выходного сигнала, интерфейс связи, а также электрические характеристики входа и выхода. Контроллеры и приводы двигателей постоянного тока используются в основном для управления скоростью и крутящим моментом двигателей для станков, электромобилей, насосов и т. Д. Контроллер, обычно интегрированный в схемы привода, подает управляющие сигналы на привод.

Серводвигатель

Контроллеры и приводы серводвигателей

— это электронные устройства, которые изменяют входную мощность, настраивая источник постоянного или переменного тока на импульсный токовый выход с изменяющейся длительностью или частотой импульса.Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип двигателя, режим работы привода, систему контура, номинальную мощность, тип выходного сигнала, интерфейс связи, а также электрические характеристики. Контроллеры и приводы серводвигателей используются, в основном, в приложениях управления движением в производственных и строительных средах, среди прочего, и используются для управления скоростью, крутящим моментом и положением двигателей, и могут работать как на переменном, так и на постоянном токе. Серводвигатели используются во многих приложениях, включая станки, микропозиционирование и робототехнику, а также многие другие типы оборудования, такие как конвейеры или системы привода шпинделя.Контроллер, обычно интегрированный со схемами привода, подает управляющие сигналы на привод. Сервоприводы также известны как усилители серводвигателей.

Шаговый

Контроллеры и приводы шаговых двигателей

— это электронные устройства, которые изменяют входную мощность путем настройки источника постоянного или переменного тока на импульсный или «ступенчатый» выходной ток.

Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип двигателя, режим работы привода, систему контура, номинальную мощность, тип выходного сигнала, интерфейс связи, а также электрические характеристики.

Контроллеры и приводы шаговых двигателей

используются, в основном, в приложениях управления движением на производстве и в строительстве, а также для управления скоростью, крутящим моментом и положением двигателя. Они используются во многих приложениях, включая станки, микропозиционирование и робототехнику, а также многие другие типы оборудования, такие как конвейеры или OEM-оборудование. Контроллер, обычно интегрированный со схемами привода, подает управляющие сигналы на привод. Шаговые приводы также известны как импульсные приводы и шаговые усилители.Контроллеры шагового двигателя также известны как индексаторы двигателей.

Контроллеры двигателей и приводы — Области применения и отрасли

В отличие от серводвигателей и шаговых двигателей, для большинства двигателей переменного и постоянного тока не требуются контроллеры или приводы, кроме простейших пускателей двигателей и аналогичных защитных устройств. Приводы электродвигателей переменного тока используются, когда желательно регулирование скорости электродвигателя переменного тока, поскольку управление скоростью в асинхронном электродвигателе переменного тока обычно не выполняется — после того, как электродвигатель указан (по количеству полюсов), рабочая скорость указывается на паспортной табличке.С другой стороны, щеточные двигатели постоянного тока, в основном, регулируются по скорости, просто изменяя напряжение, подаваемое на ротор двигателя и поле. Это можно сделать с помощью простого реостата; ни контроллер, ни привод не нужны. Новые бесщеточные двигатели постоянного тока не имеют механической коммутации и, следовательно, требуют контроллеров и приводов для электронной коммутации магнитного поля. Серводвигатели и шаговые двигатели, поскольку они являются устройствами позиционирования, в отличие от машин вращательного движения, также требуют контроллеров и драйверов для их работы.

Приводы двигателей переменного тока

используются для управления скоростью двигателей, приводящих в действие насосы, вентиляторы и т. Д., Где в противном случае можно было бы использовать традиционные клапаны или заслонки для регулирования потока. Электроприводы переменного тока используются для повышения эффективности путем настройки скорости насоса, вентилятора и т. Д. В точном соответствии с требованиями.

Приводы двигателей постоянного тока

используются для управления двигателями постоянного тока с постоянными магнитами, работающими от источников переменного тока. Двигатели постоянного тока обладают очень хорошим крутящим моментом на низких скоростях, что делает их особенно подходящими для лебедок, кранов и т. Д., Где необходимо поднимать грузы без «пуска».«До появления электронных систем управления постоянным током мы часто объединяли электродвигатели постоянного тока в мотор-генераторные установки для выработки постоянного тока через асинхронные электродвигатели переменного тока.

Контроллеры и приводы серводвигателей полагаются на обратную связь от серводвигателей для управления положением, скоростью, ускорением и т. Д. Производители серводвигателей обычно поставляют приводы, которые работают с их двигателями. Хотя для степперов не требуется петля обратной связи, некоторые ее используют. Производители шаговых двигателей также обычно поставляют приводы для своих двигателей.Большинство производителей серводвигателей и шаговых двигателей предоставляют диаграммы в качестве указаний, какие двигатели будут работать с какими приводами.

Рекомендации

Выбор контроллеров двигателей и приводов начинается с знания типа двигателя. Соответствующие подкатегории затем согласовываются с этой базовой информацией.

Решение об использовании приводов переменного тока для асинхронных двигателей часто является экономическим решением, основанным на рабочих характеристиках конкретной установки: как часто насос или вентилятор работает с дроссельными клапанами или решетчатыми воздуховодами.По крайней мере, один производитель предлагает калькулятор (см. Ниже) для определения экономии энергии приводов переменного тока на основе конкретных сценариев эксплуатации. Двигатели, предназначенные для использования с приводами с регулируемой скоростью, обычно рассчитаны на работу с инвертором.

Еще одно соображение для приводов переменного тока — это характер применения, в котором постоянный крутящий момент и переменный крутящий момент являются основными разделами. Для применений с переменным крутящим моментом, таких как центробежные вентиляторы, требования к крутящему моменту зависят от скорости двигателя. Для приложений с постоянным крутящим моментом, таких как конвейеры, требования к крутящему моменту одинаковы независимо от скорости двигателя.Приводы переменного тока обычно предназначены для работы с переменной или постоянной скоростью.

Щеточные двигатели постоянного тока, работающие от переменного тока, обычно приводятся в действие с помощью тиристорных мостовых выпрямителей, которые позволяют переменному току течь к двигателю только в одном направлении, копируя источник питания постоянного тока. Более подробную информацию можно найти в приведенных ниже ссылках. Такие поставщики, как Baldor, предоставляют средства управления постоянным током для односторонних и рекуперативных приложений для двигателей постоянного тока мощностью до 5 лошадиных сил, а через свою материнскую компанию (ABB) предлагает приводы постоянного тока до 3000 л.с.Для односторонних приводов обычно требуется тормоз для остановки двигателя, в то время как рекуперативные приводы могут вращать двигатель в любом направлении и, таким образом, обеспечивать тормозное усилие за счет реверсирования. Генерируемая мощность обычно отводится через реверсивные резисторы.

Электродвигатели постоянного тока

, работающие от систем постоянного тока, такие как электрические домкраты для поддонов, также используют средства управления для изменения скорости и направления. Для бесщеточных двигателей постоянного тока или двигателей с постоянным магнитом также требуются контроллеры для электронной коммутации их магнитных полей.

Серводвигатели

могут быть переменного или постоянного тока, а постоянный ток может быть щеточным и бесщеточным. Во всех случаях они требуют контроля, потому что они являются устройствами обратной связи. Линейные двигатели обычно основаны на сервоприводах и также требуют управления.

Шаговые двигатели, как правило, не требуют обратной связи, но при включении должны быть установлены в исходное положение, чтобы двигатель знал, где он находится. Отсюда он считает шаги, чтобы отслеживать позицию. Некоторые шаговые двигатели подключают свои приводы непосредственно к раме двигателя.

Важные атрибуты

Полупроводниковый прибор

Вообще говоря, IGBT и SCR используются для устройств среднего и высокого напряжения, в то время как MOSFET используются в приложениях с низким энергопотреблением.

Входная фаза двигателя

Двигатели обычно являются одно- или трехфазными машинами, в зависимости от фазы переменного тока, который их питает. Шаговые двигатели являются исключением в этом отношении, поскольку фаза относится к архитектуре самого шагового двигателя, обычно описываемого как двух- или пятифазный.У Oriental Motors есть хорошая статья, в которой обсуждается разница, цитируемая ниже.

Корпуса

Электрические шкафы определены в соответствии с критериями NEMA или IEC по защите окружающей среды и проникновению.

Режим работы привода

Как обсуждалось выше, приводы переменного тока обычно проектируются как с постоянным, так и с переменным крутящим моментом в зависимости от области применения.

Ресурсы

Категории связанных продуктов

Другие изделия для двигателей

Прочие «виды» изделий

Больше от Instruments & Controls

Бесплатные карточки о Motor Control ch 1

Вопрос	Ответ
1.Два природных источника энергии — это ___ и ___.	ветер и вода
2. Источники энергии, приводящие в движение машины, определены как _____ движители.	prime
3. Кто из следующих пионеров электротехнической промышленности изобрел первый практический двигатель переменного тока?	Никола Тесла
4. Контроллер двигателя — это устройство, которое регулирует производительность электродвигателя в ____.	предопределенный способ
5.Согласно обзору Министерства энергетики 1998 года, какой процент электроэнергии, используемой в США, использовался для привода электродвигателей?	63%
6. Какие из следующих организаций указаны в тексте как организации, устанавливающие стандарты для устройств управления двигателями?	IEC И NEMA
7. Перечислите девять пунктов, которые обычно встречаются в стандарте NEMA.	объем, определения, рейтинг, производство, размеры, характеристики, испытания, маркировка, применение
8.Какой элемент, включенный в стандарт NEMA, будет указывать процедуры для определения того, соответствует ли компонент управления двигателем номинальным характеристикам производителя?	тестирование
9. Какая организация по стандартизации, обсуждаемая в тексте, связана с Международной организацией по стандартизации (ISO)?	IEC
10. Как организация по стандартизации, для каких четырех групп пользователей NEMA выпускает публикации?	Монтажники, подрядчики, инспекторы, ТОиР
11.Что означает термин SI и какая организация способствовала разработке этого стандарта?	международная система единиц, IEC
12. Какие пять форматов документов используются в стандартах IEC в качестве организации по стандартизации? стр. 7	Международные стандарты (IS), Технические спецификации (TS), Технические отчеты (TR), Промышленное техническое соглашение, общедоступные спецификации и руководства
13. Устройства, построенные в соответствии со стандартом ___, занимают меньше места.стр. 9	IEC
14. Устройства, изготовленные в соответствии со стандартом ____, имеют в четыре раза больший ожидаемый срок службы	NEMA
15. Двигатели переменного тока NEMA рассчитаны на мощность ___ герц.	60
16. Устройства какого стандарта обычно считаются специфическими для приложения?	IEC
17. Какой стандартный компонент определяет контроллеры двигателей в л.с.?	NEMA
18.Устройства какого стандарта обычно больше и дороже?	NEMA
19. Можно ли иметь устройства управления двигателем, соответствующие обоим стандартам?	да стр. 8
20. Устройства какого стандарта предназначены для предохранителей с выдержкой времени и автоматических выключателей?	NEMA
Страница исследования 9. Следующие 9 карт называют NEMA первой, а IEC второй	следующие 9 карт называют NEMA первой, а IEC второй
Параметры: NEMA IEC	English vs.Метрическая система
Степени защиты от проникновения	Типовые наборы NEMA стандартные по сравнению со стандартными наборами кодов IP
Размер	Больший размер по сравнению с меньшим размером
Производительность	Срок службы в 4 раза выше по сравнению с Типичный срок службы 1000000 операций
Области применения	Меньше параметров для конкретного приложения по сравнению с большей чувствительностью приложения
Стоимость	выше по сравнению снижний
Двигатели	Английские единицы, мощность, 60 герц, скорость, номинальное напряжение, расположение клеммной коробки, рабочий цикл и температурные классы. vs Метрическая система, киловатты, скорость, 50 герц, номинальное напряжение, расположение клеммной коробки, рабочий цикл и температурные классы.
Блок управления двигателем	стандартные размеры, мощность в лошадиных силах, монтаж нестандартный, ограниченная маркировка клемм. по сравнению со стандартами размеров, классифицируется по категории использования, стандарт монтажа в некоторых категориях полная идентификация клемм
контрольные лампы и переключатели	Класс защиты корпуса NEMA, аналогичные электрические характеристики, 3 размера отверстия в панели и отсутствие стандарта стилизации по сравнению сСтепень защиты корпуса согласно коду IP, аналогичные электрические характеристики, открытие панели не входит в стандартную комплектацию и отсутствует стандарт оформления
Другие области	Типичный механизм только ручного сброса, разработанный для предохранителей с выдержкой времени и автоматических выключателей по сравнению с обычным ручным или автоматическим сбросом или стопорный механизм, разработанный для быстродействующих токоограничивающих предохранителей европейского стандарта.

Электродвигатель | Британника

Самый простой тип асинхронного двигателя показан на рисунке в разрезе.Трехфазный набор обмоток статора вставлен в пазы в железе статора. Эти обмотки могут быть подключены по схеме «звезда», обычно без внешнего подключения к нейтральной точке, или по схеме «треугольник». Ротор состоит из цилиндрического стального сердечника с проводниками, размещенными в пазах по всей поверхности. В наиболее обычной форме эти проводники ротора соединены вместе на каждом конце ротора токопроводящим концевым кольцом.

Поперечное сечение трехфазного асинхронного двигателя.

Британская энциклопедия, Inc.

Основы работы асинхронного двигателя можно разработать, сначала предположив, что обмотки статора подключены к трехфазному источнику питания и что набор из трех синусоидальных токов, показанных на рисунке, протекает в обмотках статора. На этом рисунке показано влияние этих токов на создание магнитного поля через воздушный зазор машины в течение шести мгновений цикла. Для простоты показана только центральная токопроводящая петля для каждой фазной обмотки.В момент t ₁ на рисунке ток в фазе a является максимально положительным, а в фазах b и c — это половина отрицательного значения. Результатом является магнитное поле с приблизительно синусоидальным распределением вокруг воздушного зазора с максимальным значением наружу вверху и максимальным значением внутрь внизу. В момент времени t ₂ на рисунке (т. Е. Одна шестая цикла позже), ток в фазе c является максимально отрицательным, в то время как в фазе b и фазе a составляет половину значения положительный.Результатом, как показано на рисунке для t ₂ , снова является синусоидально распределенное магнитное поле, но повернутое на 60 ° против часовой стрелки. Исследование распределения тока для t ₃ , t ₄ , t ₅ и t ₆ показывает, что магнитное поле продолжает вращаться с течением времени. Поле совершает один оборот за один цикл токов статора. Таким образом, объединенный эффект трех равных синусоидальных токов, равномерно смещенных во времени и протекающих в трех обмотках статора, равномерно смещенных в угловом положении, должен создать вращающееся магнитное поле с постоянной величиной и механической угловой скоростью, которая зависит от частоты электроснабжение.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Вращательное движение магнитного поля относительно проводников ротора вызывает индуцирование напряжения в каждом из них, пропорциональное величине и скорости поля относительно проводников. Поскольку проводники ротора закорочены друг с другом на каждом конце, в этих проводниках будут протекать токи. В простейшем режиме работы эти токи будут примерно равны индуцированному напряжению, деленному на сопротивление проводника.На этом рисунке показана диаграмма токов ротора за мгновение t ₁ рисунка. Видно, что токи приблизительно синусоидально распределены по периферии ротора и расположены так, чтобы создавать вращающий момент против часовой стрелки на роторе (то есть вращающий момент в том же направлении, что и вращение поля). Этот крутящий момент ускоряет ротор и вращает механическую нагрузку. По мере увеличения скорости вращения ротора его скорость относительно скорости вращающегося поля уменьшается.Таким образом, индуцированное напряжение уменьшается, что приводит к пропорциональному уменьшению тока в проводнике ротора и крутящего момента. Скорость ротора достигает постоянного значения, когда крутящий момент, создаваемый токами ротора, равен крутящему моменту, необходимому на этой скорости для нагрузки, без избыточного крутящего момента, доступного для ускорения объединенной инерции нагрузки и двигателя.

Вращающееся поле и токи, которые оно создает в короткозамкнутых проводниках ротора.

Британская энциклопедия, Inc.

Механическая выходная мощность должна обеспечиваться входной электрической мощностью. Первоначальных токов статора, показанных на рисунке, достаточно для создания вращающегося магнитного поля. Чтобы поддерживать это вращающееся поле в присутствии токов ротора, показанных на рисунке, необходимо, чтобы обмотки статора несли дополнительную составляющую синусоидального тока такой величины и фазы, чтобы нейтрализовать влияние магнитного поля, которое в противном случае могло бы возникнуть. токами ротора на рисунке.Полный ток статора в каждой фазной обмотке складывается из синусоидальной составляющей, создающей магнитное поле, и другой синусоиды, опережающей первую на четверть цикла, или 90 °, для обеспечения необходимой электрической мощности. Вторая, или силовая, составляющая тока находится в фазе с напряжением, приложенным к статору, в то время как первая, или намагничивающая, составляющая отстает от приложенного напряжения на четверть цикла или 90 °. При номинальной нагрузке эта намагничивающая составляющая обычно находится в диапазоне 0.От 4 до 0,6 величины силовой составляющей.

Большинство трехфазных асинхронных двигателей работают с обмотками статора, подключенными непосредственно к трехфазному источнику питания постоянного напряжения и постоянной частоты. Типичные напряжения питания находятся в диапазоне от 230 вольт между фазами для двигателей относительно небольшой мощности (например, от 0,5 до 50 киловатт) до примерно 15 киловольт между фазами для двигателей большой мощности до примерно 10 мегаватт.

За исключением небольшого падения напряжения на сопротивлении обмотки статора, напряжение питания согласуется со скоростью изменения магнитного потока в статоре машины во времени.Таким образом, при питании с постоянной частотой и постоянным напряжением величина вращающегося магнитного поля остается постоянной, а крутящий момент примерно пропорционален силовой составляющей тока питания.

В асинхронном двигателе, показанном на предыдущих рисунках, магнитное поле совершает один оборот за каждый цикл частоты питания. Для источника с частотой 60 Гц скорость поля составляет 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Скорость ротора меньше скорости поля на величину, достаточную для того, чтобы индуцировать необходимое напряжение в проводниках ротора для создания тока ротора, необходимого для момента нагрузки.При полной нагрузке скорость обычно на 0,5–5 процентов ниже полевой скорости (часто называемой синхронной скоростью), причем более высокий процент применяется к двигателям меньшего размера. Эта разница в скорости часто называется скольжением.

Другие синхронные скорости могут быть получены с источником постоянной частоты, построив машину с большим количеством пар магнитных полюсов, в отличие от двухполюсной конструкции, показанной на рисунке. Возможные значения скорости магнитного поля в оборотах в минуту: 120 f / p , где f — частота в герцах (циклов в секунду), а p — количество полюсов (которое должно быть четное число).Данный железный каркас может быть намотан для любого из нескольких возможных количеств пар полюсов с помощью катушек, охватывающих угол приблизительно (360/ p ) °. Крутящий момент, доступный от рамы машины, останется неизменным, поскольку он пропорционален произведению магнитного поля и допустимого тока катушки. Таким образом, номинальная мощность рамы, являющаяся произведением крутящего момента и скорости, будет примерно обратно пропорциональна количеству пар полюсов. Наиболее распространенные синхронные скорости для двигателей с частотой 60 Гц — 1800 и 1200 оборотов в минуту.

Электродвигатель — Технический центр Эдисона

В электродвигатель был впервые разработан в 1830-х годах, через 30 лет после первая батарея. Интересно, что мотор был разработан до появления первых динамо-машина или генератор.

Выше: Первый мотор Davenport

1.) История и изобретатели: 1834 — Томас Дэвенпорт из Вермонта разработал первый настоящий электродвигатель («настоящее» значение достаточно мощный, чтобы выполнить задачу) хотя Джозеф Генри и Майкл Фарадей создал ранние устройства движения с использованием электромагнитных полей. Ранние «моторы» создавали вращающиеся диски или рычаги, которые качался взад и вперед. Эти устройства не могли сделать никакой работы для человечества но были важны для того, чтобы проложить путь к лучшим двигателям в будущем.Различные двигатели Давенпорта были возможность запускать модельную тележку по круговой колее и другие задачи. Позже тележка оказалась первым важным приложением. электроэнергии (это была не лампочка). Рудиментарный полноразмерные электрические тележки были наконец построены через 30 лет после смерти Давенпорта в 1850-х годах. Мировой удар электродвигателя до лампочек: Тележки и подключенные энергосистемы стоили очень дорого. строили, но перевозили миллионы людей на работу в 1880-е годы.До того как рост электросети в 1890-х гг. большинство людей (средний и низкие классы) даже в городах не было электрического света в дом. Только в 1873 году электродвигатель наконец добился коммерческого успеха. С 1830-х годов тысячи инженеров-новаторов улучшили двигатели и создали много вариаций. См. Другие страницы для получения более подробной информации об огромной истории электродвигателя.

Выводы двигателя к генератору:
После слабые электродвигатели были разработаны Фарадеем и Генри, другой пионер по имени Ипполит Пиксии выяснил это, запустив двигатель в обратном направлении он мог создавать импульсы электричества. К 1860-м годам разрабатывались мощные генераторы. Электротехническая промышленность не могла начаться, пока генераторы были разработаны, потому что батареи не были экономичным способом получения энергии потребности общества.Подробнее о генераторах и динамо здесь>

2.) Как работают моторы Электродвигатели могут работать от переменного (AC) или постоянного (DC) тока. Двигатели постоянного тока были разработаны первыми и имеют определенные преимущества и недостатки. Каждый тип мотора работает по-разному, но все они используют силу электромагнитного поля. Мы поговорим об основных принципах электромагнитных полей. в двигателях, прежде чем вы сможете перейти к различным типам двигателей. переменного тока электродвигатели используют вторичную и первичную обмотку (магнит), первичную подключен к сети переменного тока (или непосредственно к генератору) и находится под напряжением. Вторичный получает энергию от первичной обмотки, не касаясь ее напрямую. Это делается с помощью сложные явления, известные как индукция. Справа: инженер работает над кастомными модификациями дрона-октокоптера.Восемь крошечных DC двигатели создают достаточно мощности, чтобы поднимать фунты полезной нагрузки. Более новые конструкции двигателей, подобные этому, используют редкоземельные металлы в статоре для создания более сильных магнитных полей в небольших и легких пакеты.

Выше: универсальный двигатель, обычно используемый в большинстве электроинструментов.Имеет тяжелый плотный ротор.	Выше: асинхронный двигатель может иметь «беличью клетку» или полый вращающийся катушка или тяжелый якорь.

2.a) Детали электродвигателя:

Есть много видов электродвигателей, но в целом они имеют похожие детали. Каждый мотор имеет статор , который может быть постоянным магнитом (как показано в «универсальном двигателе» выше) или намотанными изолированными проводами (электромагнит, как на фото вверху справа).Ротор находится посередине (большую часть времени) и подвержен к магнитному полю создается статором. Ротор вращается, поскольку его полюса притягиваются и отталкиваются полюсами статора. Смотрите наши видео ниже, показывающее, как это работает. В этом видео рассматривается бесщеточный двигатель постоянного тока, у которого ротор находится снаружи, в других двигателях. тот же принцип обратный, с электромагнитами снаружи. Видео (1 минута):

Мощность мотора:
Сила двигателя (крутящий момент) определяется напряжением и длина провода электромагнита в статоре, чем длиннее провод (что означает больше катушек в статоре), тем сильнее магнитное поле.Это означает больше мощности для повернуть ротор. Смотрите наше видео, которое относится как к генераторам, так и к двигателям. Узнать больше.

Арматура — вращающаяся часть двигателя — это раньше называлось ротором, это поддерживает вращающиеся медные катушки. На фото ниже вы не видите катушки, потому что они плотно заправлены в якорь. Гладкий корпус защищает катушки от повреждений.

Статор — Корпус и катушки, составляющие внешнюю часть двигателя. В статор создает стационарное магнитное поле.

Выше: В этом статоре отчетливо видны четыре отдельные катушки (якорь был удалено)

Обмотка или «Катушка» — медные провода, намотанные на сердечник для создания или получить электромагнитную энергию.

Провода, используемые в обмотки ДОЛЖНЫ быть изолированы. На некоторых фото вы увидите, что выглядит как обмотки из голого медного провода, это не так, это просто эмалированная с прозрачным покрытием.

Медь это самый распространенный материал для обмоток. Алюминий также используется но должен быть толще, чтобы нести такую ​​же электрическую безопасно загружать.Медные обмотки позволяют использовать двигатель меньшего размера. Подробнее о меди>

Перегорание мотора, поиск неисправностей:
Если двигатель работает слишком долго или с чрезмерной нагрузки, он может «сгореть». Это означает, что высокая температура вызвала изоляция обмотки может сломаться или оплавиться, а затем обмотки закорочены когда они касаются друг друга, и двигатель выходит из строя. Вы также можете сжечь двигатель, подав на него большее напряжение, чем обмоточные провода рассчитаны на.В этом случае проволока расплавится в самом слабом месте, разорвав соединение. Ты можешь проверьте двигатель, чтобы увидеть, не перегорел ли он таким образом, проверив сопротивление (сопротивление) с помощью мультиметра. Как правило, при проверке двигателя вы должны искать черные метки на обмотках.

Squirrel Cage — вторая катушка в асинхронном двигателе, см. Ниже чтобы увидеть, как это работает
Индукция — генерация электродвижущей силы в замкнутом цепь изменяющимся магнитным потоком через цепь.В сети переменного тока уровень мощности повышается и понижается, это заряжает обмотку на момент создания магнитного поля. Когда мощность падает в цикле магнитное поле не может поддерживаться, и оно схлопывается. Это действие передает мощность через магнетизм на другую обмотку или катушку. УЧИТЬ БОЛЬШЕ об индукции здесь.

3.) Типы электродвигателей переменного тока

Двигатели переменного тока:

3.а) Индукция Двигатель
3.b) Универсальный двигатель (можно использовать постоянный или переменный ток)
3.c) Синхронные двигатели
3.d) Двигатели с экранированными полюсами

См. Нашу страницу, посвященную асинхронным двигателям, здесь>

Это мощный двигатель, который можно использовать с мощность переменного и постоянного тока.

Преимущества :
-Высокий пусковой крутящий момент и небольшой размер (хорошо для общего использования в бытовые электроинструменты)
-Может работать на высоких скоростях (отлично подходит для стиральных машин и электродрелей)

Недостатки:
— Щетки со временем изнашиваются

Использует: приборы, ручной электроинструмент

Посмотреть видео ниже:

3.в) синхронный Моторы (Selsyn Motor)

Этот мотор аналогичен асинхронному двигателю, за исключением того, что он движется с частотой сети.

Мотор Selsyn был разработан в 1925 году и сейчас известен как Synchro. Узнать больше о их здесь .

Преимущества: Обеспечивает постоянную скорость, которая определяется количество полюсов и частота подаваемого переменного тока.
Недостатки: Не может работать с переменным крутящим моментом, этот двигатель будет остановиться или «вытащить» с заданным крутящим моментом.
Использует: часы использует синхронные двигатели для обеспечения точной скорости вращения Руки. Это аналог двигателя , и хотя скорость точная, шаговый двигатель лучше подходит для работы с компьютерами, так как он функционирует на жестких «ступенях» разворота.

Этот мотор одинарный фазный двигатель переменного тока.Имеет только одну катушку с поворотным валом. в центре, отставание потока, проходящего вокруг катушки, вызывает сила магнита, чтобы двигаться по катушке. Это получает центральный вал с вращением вторичной обмотки. Цилиндр изготовлен из стали и имеет медные стержни, встроенные по длине в цилиндр поверхность.

Преимущества: достигает высокого уровня крутящего момента, когда ротор начал быстро вращаться.
Используется в вентиляторах, бытовой технике

Недостатки: медленный запуск, низкий крутящий момент для запуска. Используется в вентиляторах, обратите внимание на медленный старт фанатов.
Этот двигатель также используется для слива стиральных машин, открывашек и прочая бытовая техника.
Другие виды двигателей лучше подходят для более мощных нужд выше 125 Вт.

Посмотреть видео ниже:

4.) Двигатели постоянного тока (DC):

Двигатели постоянного тока были первым видом электродвигателей. Обычно они составляют 75-80% эффективный. Они хорошо работают на регулируемых скоростях и обладают большим крутящим моментом.

4.a) Общая информация
4.b) Щеточные двигатели постоянного тока
4.b.1) Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой
4.b.2) Двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой
4.b.3) Двигатели-блины
4.b.4) Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом
4.b.5) С раздельным возбуждением (Sepex)
4.c) Бесщеточные двигатели постоянного тока
4.c.1) Шаговый двигатель
4.c.2) Двигатели постоянного тока без сердечника / без сердечника

Матовый Двигатели постоянного тока:

Первый DC двигатели использовали щетки для передачи тока на другую сторону двигателя. Кисть названа так потому, что сначала имела форму метлы.Маленькие металлические волокна терлись о вращающуюся часть двигателя. поддерживать постоянный контакт. Проблема с кистями в том, что они изнашиваются со временем из-за механики. Кисти будут создавать искры из-за трения. Парки часто плавили изоляцию и становились причиной коротких замыканий. в арматуре и даже переплавил коммутатор.

Первые моторы использовались на уличных железных дорогах.

Использует сплит кольцевой коммутатор со щетками.
Преимущества:
-Используется во множестве приложений, имеет простой контроль скорости с помощью уровня напряжения для управления.
-Имеет высокий пусковой момент (мощный пуск)
Ограничения: щетки создают трение и искры, это может привести к перегреву устройство и плавить / сжигать щетки, поэтому максимальная скорость вращения ограничено. Искры также вызывают радиочастоты. вмешательство. (RFI)

Есть пять типов двигателей постоянного тока с щетками:
Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой
Двигатель с обмоткой серии постоянного тока
Составной двигатель постоянного тока — комбинированный и дифференциально смешанный
Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом
Двигатель с раздельным возбуждением
Двигатель-блинчик

Бесщеточный Двигатели постоянного тока:

Кисть заменен внешним электрическим выключателем, который синхронизируется с положение двигателя (он изменит полярность по мере необходимости, чтобы сохранить вал двигателя вращается в одном направлении)
— Более эффективен, чем щеточные двигатели
— Используется, когда необходимо точное регулирование скорости (например, в дисководах, ленте машины, электромобили и т. д.)
-Долгий срок службы, так как работает при более низкой температуре и нет щеток изнашиваться.

Типы бесщеточные двигатели постоянного тока:
Шаговый двигатель
Двигатели постоянного тока без сердечника / без сердечника

4.b) ЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА:

4.b.1) DC Шунтирующий двигатель

Шунт постоянного тока Электродвигатель подключен так, что катушка возбуждения подключена параллельно с арматура.Обе обмотки получают одинаковое напряжение. Катушка шунтирующего поля намотан множеством витков тонкой проволоки для создания высокого сопротивления. Этот гарантирует, что катушка возбуждения будет потреблять меньше тока, чем якорь (ротор).

Арматура (видно выше, это длинная толстая вращающаяся цилиндрическая часть) имеет толстую медные провода, чтобы через них проходил большой ток, чтобы завести мотор.

В качестве арматуры витков (см. фото ниже) ток ограничен противоэлектродвижущим сила.

Сила катушки шунтирующего поля определяет скорость и крутящий момент двигателя.

Преимущества: Шунтирующий двигатель постоянного тока регулирует свою скорость. Это означает, что если загрузка При добавлении якоря замедляется, КЭДС уменьшается, в результате чего якорь ток увеличивается. Это приводит к увеличению крутящего момента, что помогает переместить тяжелый груз. При снятии нагрузки якорь ускоряется, CEMF увеличивается, что ограничивает ток, а крутящий момент уменьшается.

Конвейер Лента, пример : Представьте, что конвейерная лента движется с заданной скоростью, затем в пояс входит тяжелая коробка. Этот тип двигателя будет поддерживать движение ремня. с постоянной скоростью независимо от того, сколько коробок движется по ленте.

Посмотреть видео ниже о действии параллельного двигателя постоянного тока !:

4.б.2) DC двигатель с последовательным заводом

Двигатель с серийной обмоткой — это двигатель постоянного тока с самовозбуждением. Обмотка возбуждения подключена внутри последовательно с обмоткой ротора. Таким образом обнажается обмотка возбуждения в статоре. до полного тока, создаваемого обмоткой ротора.

Этот тип двигателя похож на двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой, за исключением того, что обмотки возбуждения сделаны из более толстого провода, поэтому они могут выдерживать более высокие токи.

Применение: Этот тип двигателя используется в промышленности в качестве пускового двигателя из-за большого крутящего момента.

Подробнее о двигателе с последовательным заводом:
Артикул 1
Статья 2

4.b.3) Блин Двигатель постоянного тока (также известный как двигатель с печатным якорем)

Блин мотор — мотор без железа.Большинство двигателей имеют медную обмотку. железный сердечник.

Видео с демонстрацией примеры мотора-блинчика:

Преимущества:
Точное регулирование скорости, плоский профиль, отсутствие зубцов, которые возникают утюгом в электромагните

Недостатки:
плоская форма не подходит для всех приложений

Имеет обмотку в форме плоского эпоксидного диска между двумя магнитами с сильным магнитным потоком.Это полностью без железа, что делает большую эффективность. Используется в сервоприводах, был первым спроектирован как моторы стеклоочистителя и видеоиндустрии, так как он был очень плоским в профиль и имел хороший контроль скорости. Компьютеры и видео / аудио запись всей использованной магнитной ленты, точный и быстрый контроль скорости был нужен, поэтому для этого был разработан мотор-блин. Сегодня это используется во множестве других приложений, включая робототехнику и сервосистемы.

4.b.4) Составной двигатель постоянного тока (накопительный и дифференциально-составной)

Это еще один самовозбуждающийся двигатель с последовательными и шунтирующими катушками возбуждения. Он имеет эффективное регулирование скорости и приличный пусковой крутящий момент.

Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

4.b.5) Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом

Этот тип двигателя хорошо работает на высоких оборотах и ​​может быть очень компактным.
Область применения: компрессоры, другое промышленное применение.

Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

4.б.6) Отдельно возбужденный (сепекс)

SepEx имеет обмотку возбуждения, которая питается отдельно от якоря с прямым текущий сигнал. Полевой магнит также имеет собственный источник постоянного тока. В результате вы увидите это Тип двигателя имеет четыре провода — 2 для возбуждения и 2 для якоря.

Это щеточный двигатель постоянного тока. который имеет более широкие кривые крутящего момента, чем двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением.

Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

4.c) Бесщеточные двигатели постоянного тока:

4.c.1) Шаговый Мотор

Степпер мотор — это тип бесщеточного мотора, который перемещает центральный вал один часть хода за раз.Это делается с помощью зубчатых электромагнитов. вокруг куска железа в форме централизованной шестерни. Есть много видов шаговых двигателей. Они используются в системах, которые перемещают объекты с высокой точностью. положение, как сканер , дисковод и промышленная лазерная резьба устройства .

Посмотреть видео шагового двигателя в действии ниже:

4.в.2) Без сердечника / Двигатели постоянного тока без железа

Медь намотанная или алюминиевый сердечник вращается вокруг магнита без использования железа. Этот делается путем придания цилиндрической формы.
Преимущество: легкий и быстрый запуск вращения (используется в компьютере жестких дисков)
Недостаток: легко перегревается, так как железо обычно работает как радиатор, для охлаждения необходим вентилятор.

Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

Источники:
Документы Джозефа Генри — Смитсоновский институт
Denver Electric Motor Company
Стив Нормандин
Википедия
Томас Давенпорт — доктор Фрэнк Уикс мл.
DIY Электромобиль

Связанные темы: .