Двигатель ем драйв принцип работы: Двигатель ем драйв принцип работы. Em Drive

Содержание

какой двигатель наиболее эффективный? – Богдан-Авто

21 июня15.11.2019

Post Views: 21 027

В настоящее время существует большое количество двигателей и альтернативных приводов. Предложение различных моторных решений для автомобилей часто вызывает у клиентов вопрос: какой же двигатель работает наиболее эффективно? Эксперты издания futurezone.de пришли к выводу, что самым высоким коэффициентом полезного действия (КПД) обладает электродвигатель. Для «зеленого» привода он составляет до 99%, а это означает, что 99% вырабатываемой электрической энергии преобразовывается в кинетическую энергию движения. Сегодня мы рассмотрим, чем отличаются наиболее известные типы двигателей и сравним их преимущества и недостатки.

Интересно, что принцип работы электродвигателя был открыт еще в 1830-х годах, за несколько десятилетий до появления двигателя внутреннего сгорания. На сегодняшний день существуют различные типы электродвигателей, которые работают на постоянном или переменном токе. В качестве топлива используется электричество, которое обеспечивает бортовая аккумуляторная батарея. Сегодня в основном применяются литий-ионные аккумуляторы благодаря хорошим характеристикам и длительному сроку службы. Несмотря на то, что многие модели электромобилей обладают пока еще низким запасом хода, а для зарядки потребуется в общей сложности несколько часов, электродвигатели обладают явными преимуществами. Во-первых, они не загрязняют окружающую среду, так как выбросы равны нулю. Во-вторых, в отличие от двигателей внутреннего сгорания, электромотор имеет меньше деталей, которые подлежат износу, а это означает, что Вас ожидает меньше расходов на ремонт и обслуживание. В дополнение к этому, электромотор предлагает отличную динамику, так как максимальный крутящий момент уже доступен на низких оборотах двигателя.

С точки зрения эксплуатационных характеристик, близкими по духу чистым электромобилям являются электромобили на водородных двигателях. Данный тип привода использует топливный элемент для производства электроэнергии из газообразного водорода и кислорода. При этом из выхлопной трубы выделяется только вода. Помимо экологического аспекта, водородный двигатель имеет практические преимущества по сравнению с электромотором. Автомобили на водороде быстро заправляются и не нуждаются в длительной зарядке, а также обладают более широким запасом хода при меньшем весе по сравнению с электромобилями, оснащенными тяжелыми аккумуляторными батареями.

Менее эффективными, чем электродвигатели, но более экономичными по сравнению с двигателями внутреннего сгорания являются гибриды. В автомобилях с гибридным приводом применяются как двигатели внутреннего сгорания, так и электромоторы, что позволяет использовать преимущества обеих систем. В таких моделях аккумулятор для электродвигателя обычно заряжается во время движения от двигателя внутреннего сгорания или от восстановления энергии торможения. Более низкий расход топлива обеспечивается в основном при движении в городе, так как в большинстве случаев система автоматически переключается на электропривод при низких скоростях, таких как остановка и движение в пробках. Во время путешествий на дальние расстояния гибридные приводы практически не экономят топливо. При этом гибриды стоят на порядок выше, чем автомобили с двигателями внутреннего сгорания.

Если сравнивать линейку классических двигателей внутреннего сгорания, то Вашим фаворитом легко может стать газ. Во-первых, двигатель, работающий на природном газе, более экологически чистый, чем бензиновый или дизельный мотор. Сжигание природного газа, который в принципе состоит из метана, является относительно чистым, а это означает, что при этом не образуется сажа и значительно снижается количество других загрязняющих веществ. Во-вторых, двигатель, работающий на газе, до 10% более эффективный, чем бензиновый. Помимо этого, цена на газ существенно ниже по сравнению со стоимостью бензина или дизельного топлива. Но при всех плюсах Вы должны учитывать, что за авто на газе Вам придется заплатить дополнительные тысячи евро, и к тому же газ предлагается не на каждой АЗС.

Выбирая дизельный двигатель, клиенты сознательно платят более высокую стоимость за автомобиль с целью сэкономить в будущем на затратах на топливо, так как главный плюс дизеля – это более низкий расход топлива. В дизельных моторах воздух всасывается в камеру цилиндра, где он смешивается с дизельным топливом путем прямого впрыска. Дизельно-воздушная смесь воспламеняется самостоятельно, поэтому дизельный двигатель не нуждается в свечах зажигания. При этом давление сжатия составляет от 30 до 50 бар, а температура на 700-900 градусов Цельсия выше, чем у бензинового двигателя. Учитывая данные значения, дизель должен иметь более устойчивую конструкцию и соответственно больше весить. Тем не менее, дизель имеет более высокую плотность энергии и КПД дизеля составляет около 33%, в результате чего снижается расход топлива.

Бензиновый двигатель обладает наименьшим КПД среди двигателей – 25%. Это означает, что 75% энергии, получаемой при сжигании бензина, преобразуется в тепло, и только 25% в движение. Но сегодня многие бензиновые двигатели оснащаются системой непосредственного впрыска, а также турбонаддувом. Данные технологии позволяют увеличить производительность мотора, а также снизить вредные выбросы. Не смотря на более низкую эффективность, бензиновый двигатель обладает другими полезными характеристиками. По сравнению с дизелем, у бензина более низкие выбросы оксида азота. Помимо этого, бензиновый двигатель дает широкий диапазон оборотов, что идеально подходит для спортивного вождения. Именно по этой причине мотоциклы ездят исключительно на бензине. В дополнение, автомобили с бензиновым двигателем являются самыми доступными по стоимости на рынке.

Модель авто	Тип двигателя	Расход топлива в смешанном цикле (л / 100 км)
Subaru
Subaru XV	Бензин	7
Subaru Outback	Бензин	7,3
Subaru Forester	Бензин	7,2
Hyundai
Hyundai i30	Бензин/ Дизель	6 / 5,3
Hyundai i10	Бензин	4
Elantra	Бензин	6,6
Creta	Бензин	7
Santa Fe New	Бензин/ Дизель	7,1 / 5,2
Tucson	Бензин/ Дизель	7,9/ 5,3
Accent	Бензин	5,7
Grand Santa Fe	Турбодизель	7,8
Ioniq Electric	Электро	0
Ioniq Hybrid	Гибрид	3,4
Grandeur	Бензин	9,1
Great Wall
Wingle 5	Дизель	7,4
Wingle 6	Бензин/ Дизель	11,2 / 8,6
HAVAL
HAVAL h3	Бензин	6,7
HAVAL H6	Бензин	8,5
HAVAL H9	Бензин/ Дизель	10,9 / 9,1
JAC
JAC S2	Бензин	6,5
JAC S3	Бензин	5,6
JAC iEV 7S	Электро	0

За всю историю производства автомобилей было разработано много разновидностей моторов, которые должны были приводить в движение машину. На сегодняшний день большинству автолюбителей знакомы только два типа моторов – электрический и двигатель внутреннего сгорания.

Однако среди модификаций, работающих на основе воспламенения топливно-воздушной смеси, есть много разновидностей. Одна их таких модификаций называется оппозитный двигатель. Рассмотрим, в чем его особенность, какие типы данной конфигурации бывают, а также в чем их плюсы и минусы.

В таких моторах имеется два газораспределительных механизма, но они синхронизированы одним приводным ремнем (или цепью, в зависимости от модели). Оппозитники могут работать, как на дизтопливе, так и на бензине (принцип зажигания смеси отличается так же, как в обычных моторах).

Особенностью такой модификации является центральное расположение кривошипно-шатунного механизма. Это позволяет равномерно распределить массу двигателя, что максимально снижает вибрации в результате работы агрегата.

Воздух поступает в цилиндр благодаря турбонаддуву, как и в случае с ОРОС. Такие моторы низкооборотные, но очень мощные. На 2000 об/мин. агрегат выдает целых 700 л.с. Одним из недостатков таких модификаций – достаточно большой объем (в некоторых моделях он достигает 13 литров).

Правильная эксплуатация и своевременное обслуживание увеличивает интервал между капитальным ремонтом до 1 млн. км. пробега (по сравнению с привычными двигателями). Но хозяева бывают разными, поэтому ресурс может быть еще больше;

Из-за особенности конструкции плоский мотор может расходовать больше масла. Однако, смотря с чем сравнивать. Есть рядные двигатели, которые настолько «прожорливые», что лучше рассмотреть компактный, но более дорогостоящий вариант;
Трудности с обслуживанием обусловлены малым количеством профессионалов, разбирающихся в таких моторах. Некоторые утверждают, что оппозитные моторы очень неудобные в обслуживании. В некоторых случаях это действительно так – мотор нужно снимать, чтобы заменить свечи и т.д. Но это зависит от модели;

Как уже было сказано, один из минусов плоских двигателей – сложности в ремонте и обслуживании. Однако это касается не всех оппозитников. Больше сложностей с шестицилиндровыми модификациями. Что касается 2-х и 4-цилиндровых аналогов, то сложности касаются только особенностей конструкции (свечи чаще находятся в труднодоступном месте, нередко для их замены нужно вынимать весь мотор).

Если владелец авто с оппозитным двигателем – новичок, то в любом случае для обслуживания следует обратиться в сервисный центр. При неправильных манипуляциях можно легко нарушить настройки газораспределительного механизма.

Еще одной особенностью обслуживания таких моторов является обязательная процедура раскоксовки цилиндров, поршней и клапанов. При отсутствии на этих элементах нагара можно увеличить срок службы ДВС. Лучше всего эту операцию выполнить осенью, чтобы мотор легче работал в зимний период.

Что касается серьезного ремонта, то самым большим минусом является крайне высокая стоимость «капиталки». Она настолько высока, что проще купить новый (или б/у, но с достаточным запасом рабочего ресурса) мотор, чем ремонтировать вышедший из строя.

Учитывая перечисленные особенности оппозитного двигателя, у тех, кто оказался перед выбором: стоит покупать машину с таким мотором или нет, теперь больше информации, чтобы определить, в чем придется пойти на компромисс. А в случае с оппозитниками единственный компромисс – это финансовый вопрос.

Одной из удобных функций многих современных автомобилей является возможность дистанционного запуска двигателя. Независимо от того, установлена она как заводская опция или приобретена дополнительно, система позволяет водителю запускать мотор автомобиля с помощью пульта управления, представленного обычно в форме электронного брелока.

Зимой не придется выходить на улицу, чтобы перед поездкой прогреть автомобиль. Не нужно будет тратить время на очищение стекол от снега. На прогретом автомобиле снег удаляется сам, а подтаявший лед без труда очищается щетками стеклоочистителя. Спустя некоторое время водитель спокойно садится в прогретый до комфортной температуры салон и отправляется в путь.
Удобства автозапуска можно оценить не только в холодное время года, но и летом. Система дистанционного запуска двигателя позволяет как предварительно нагревать, так и охлаждать салон автомобиля, включая систему кондиционирования.
Поддержание заряженной аккумуляторной батареи – еще одна полезная функция системы. В автомобиле, длительно находящемся без движения, подсаживается аккумулятор. Воспользовавшись системой, можно периодически запускать автомобиль для подзарядки батареи. Функция актуальна для водителей, которые пользуются автомобилем нерегулярно.

Система дистанционного запуска заключена в компактный пластиковый корпус. В нем находится электронная плата, которая после подключения к автомобилю соединяется с группой датчиков. При помощи комплекта проводов блок автозапуска подсоединяется к штатной электропроводке автомобиля. Модуль системы легко подключается к любому виду мотора (дизельному и бензиновому, атмосферному и турбированному) и КП (автоматической, механической, роботизированной или вариатору).

Режимы работы настраивать и выбирать можно на брелоке системы, в приложении смартфона либо с компьютера или опция активизируется нажатием кнопок на брелоке ключа зажигания. Радиус действия системы определяется конструктивными особенностями системы и производителем.

Автозапуск основывается на принципе электропередачи сигнала от реле управления к системе зажигания двигателя. Чтобы запустить систему, автовладелец нажимает соответствующую кнопку на брелоке или использует мобильное приложение на смартфоне для активизации. После того как сигнал поступит на модуль, блок управления подает питание на электросеть зажигания, имитируя наличие ключа зажигания в замке. Затем бензонасос создает давление топлива в топливной раме и при достижении необходимых значений система подключает к работе стартер.

Для функционирования системы достаточно, чтобы автомобиль находился в зоне действия брелока сигнализации. Двигатель запускается самостоятельно, просто при нажатии кнопки брелока или при помощи мобильного приложения.

Различают множество электронных систем, которые комплектуются опцией автозапуска. Если ранее это была простейшая схема – по команде с брелока, то теперь можно выбрать комбинированные варианты, получая максимум комфорта в эксплуатации.

Наиболее безопасная и оптимальная схема. Функционирует тогда, когда владелец автомобиля находится на небольшом расстоянии от автомобиля, в пределах 400 метров. С помощью специального брелока или приложения на смартфоне владелец самостоятельно контролирует запуск. Мотор начинает работу, только получив команду.
Когда включение двигателя программируется в зависимости от ситуации. При нахождении автомобиля на достаточном расстоянии, систему можно настроить на определенные условия – старт в заданное время; запуск при снижении уровня заряда аккумуляторной батареи; при понижении температуры мотора до определенных значений. Запрограммировать автозапуск двигателя можно также с помощью мобильного приложения в смартфоне, а также с любого планшета, компьютера через web-интерфейс.

Включив удаленно мотор при минусовых температурах, можно быстро очистить лобовое стекло от наледи и снега, улучшить обзор для водителя. Это касается и оптики, благодаря которой автомобиль может обозначить себя при плохих погодных условиях.
Прогрев автомобиля перед поездкой также полезен для мотора. Перед тем как система климат-контроля автомобиля начнет нагнетать теплый воздух, двигатель должен сначала прогреться. Поскольку автомобиль в течение нескольких минут работает на холостом ходу, прежде чем начать движение, моторное масло становится менее вязким и обеспечивает лучшую смазку деталей мотора. Этот период прогрева особенно полезен для легковых автомобилей с дизельными двигателями.

Несмотря на все преимущества и широкую востребованность устройства, некоторые автовладельцы считают, что система удаленного запуска снижает уровень безопасности автомобиля, т. е. обладает низкими противоугонными характеристиками. Специалисты по установке автосигнализаций утверждают, что грамотно установленная и правильно настроенная система прекрасно справляется с охранными функциями.

При автозапуске багажник, капот и двери остаются под охраной. При их открытии мотор будет заблокирован и заглохнет, а сирена и сигналы на брелоке сообщат владельцу о потенциальной опасности. Даже при запущенном двигателе у системы достаточно степеней защиты от несанкционированного движения.

Чтобы воспользоваться системой дистанционного пуска, необходимо поставить рычаг коробки передач в нейтральное положение, включить стояночный тормоз, выйти из автомобиля, включить систему сигнализации и активировать функцию автозапуска. Ошибка многих водителей заключается в том, что они, покидая автомобиль на стоянке, оставляют передачу включенной. В этом случае модуль запуска функционировать не будет. Для решения этой проблемы разработчики установили на устройство дополнительный функционал – двигатель автомобиля не удастся заглушить, пока механическая коробка передач не окажется в положении N – нейтральном.

Перед тем как воспользоваться системой дистанционного запуска, водитель должен оставить автомобиль с автоматической коробкой передач в режиме Parking. После этого следует заглушить автомобиль, выйти из него, активировать сигнализацию и опцию автозапуска. При ином положении селектора выбора передач функцию удаленного запуска активировать не получится.

Установка системы дистанционного запуска обеспечивает безопасность, комфорт и удобство в любую погоду. Используя возможности дополнительных опций, можно управлять автомобилем в любом удобном для себя формате. Система дистанционного запуска автомобиля, установленная в официальном сервисном центре, гарантированно защитит ваш автомобиль и создаст комфортные условия для его эксплуатации.

В основном на сервисных центрах Volkswagen устанавливаются сигнализации с автозапуском «STARLINE». Есть много разновидностей, но чаще всего это модели «STARLINE А93» и «STARLINE S96». Это полноценные охранные комплексы с возможностью заводить автомобиль дистанционно.

Основные различия между ними заключаются в том, что «STARLINE А93» — это сигнализация с автозапуском. Управление происходит с помощью брелока (есть ограничение по дальности управления). А «STARLINE S96» — сигнализация с телематикой. Управление происходит с помощью мобильного телефона (телефон служит своеобразным брелоком и нет ограничения дальности управления).

Прогресс не стоит на месте, то и дело внедряются новые разработки, благодаря которым техника становится лучше и совершеннее. Так, на смену классических электрических двигателей постепенно приходят бесщеточные (вентильные). Стоит подробнее рассказать о том, по какому принципу они работают, чем отличаются от обычных и в чем их превосходят.

В бесщеточном двигателе щеточно-коллекторный узел заменен полупроводниковым коммутатором. Он работает за счет электрических приводов, которые создают магнитное вращающееся поле. Это конструкция нового типа, в которой обмотки на статоре или элементах ротора нет. Разработка такого двигателя – результат использования материалов с большой коэрцитивной силой и уровнем магнитного насыщения, позволяющим получить сильное магнитное поле.

Отсутствие обмотки ротора и механических коммутационных элементов – те технические решения, которые позволяют создавать надежные двигатели по доступной цене. Эти решения существенно упрощают сам процесс их изготовления.

Бесщеточный двигатель может работать как на переменном, так и на непрерывном токе. В случае с непрерывным током он похож на коллекторный двигатель, но у последнего более сложная конструкция, так как основа непременно содержит электронный коммутатор.

Бесщеточный двигатель имеет функционал щеточного, но превосходит его по ряду параметров. Единственным его недостатком можно назвать то, что по стоимости он пока превосходит аналоги с классическим мотором, но этот момент в полной мере компенсируется большим перечнем достоинств устройства. Основные преимущества механизма:

Вентильные двигатели постоянного тока, как правило, применяются для оборудования с мощностью не выше 5 кВт. Для оборудования мощнее использовать такие двигатели нецелесообразно. Постоянные магниты в бесщеточных моторах очень чувствительны к воздействию мощных полей и высоких температур, что нехарактерно для щеточных и индукционных аналогов.

Бесщеточные двигатели надежны и хорошо управляемы, поэтому они используются повсеместно, как для мелких механизмов, так и для крупных. Они применяются в автомобильных приводах, электрических мотоциклах, компьютерах, электроинструменте, бытовой технике. Двигатели очень востребованы в промышленности, авиационной технике. Благодаря отсутствию коллекторного узла такие двигатели можно использовать даже в опасных условиях, местах с повышенным уровнем влажности.

Компания Metabo летом 2019 года презентовала широкой аудитории инновационную для отечественного рынка серию отбойных молотков и сетевых перфораторов SDS-Max. Устройства этой линейки оснащены бесщеточными двигателями, что выгодно отличает их от большинства аналогов. В сетевом инструменте такие двигатели пока применяются не слишком часто, особенно если инструмент очень мощный.

Высокая надежность. Инструмент с вентильным двигателем имеет более длительный срок эксплуатации, чем обычный, и не нуждается в частом обслуживании. В нем не нужно будет менять щетки, поэтому расходы на ремонт и обслуживания будут существенно снижены. По технике с высоким уровнем вибрации, как отбойные молотки и перфораторы, преимущество отсутствия щеток в двигателе особенно заметно. Из-за колебаний, однозначно возникающих при долблении и бурении, срок службы щеток в разы сокращается. Бесщеточным перфораторам и отбойным молоткам Metabo это не грозит.

Частоту вращения мотора легко регулировать и поддерживать на необходимом уровне, даже при увеличении нагрузки, перепадах напряжения, ухудшении формы напряжения. Бесщеточные перфораторы и отбойные молотки Metabo будут высокопроизводительны даже при эксплуатации в сложных условиях.

Бесщеточные двигатели обладают массой преимуществ, потому сфера их применения необычайно широка, они используются даже в космической промышленности и ракетостроении. Работающие на таких моторах механизмы с каждым днем становятся популярнее в самых разных сферах.

Если маркировка бензина на заправке не говорит вам ничего, кроме его «номера», или если вы считаете, что «чем больше цифра, тем лучше бензин», пришла пора избавиться от этих заблуждений. Сегодня мы выясним, что означает число в маркировке бензина, разберемся с его качеством, а также узнаем, лучше ли станет машине, если вы будете заливать более дорогое топливо.

Базовый принцип работы мотора прост: в цилиндр подается бензин и воздух, поршень движется вверх, примерно в момент его достижения верхней точки свеча зажигания поджигает топливную смесь, и сгорающее топливо толкает поршень вниз. В этом процессе важно, чтобы топливо начинало гореть вовремя – тогда, когда его поджигает свеча зажигания. Если же топливо вспыхивает самопроизвольно раньше времени, когда поршень еще идет вверх, это вредит мотору, разрушая его. Поэтому одна из характеристик любого бензина – это детонационная стойкость, то есть его свойство противостоять самопроизвольному воспламенению. И эта детонационная стойкость зависит от октанового числа бензина, которое указано в его маркировке: например, АИ-95 имеет октановое число 95.

Нет, разное октановое число не значит, что 95 бензин лучше 92: они просто разные и созданы для разных моторов. Одни имеют более низкую степень сжатия, и риск возникновения детонации в них ниже. Поэтому для них подходит более низкооктановый сорт – АИ-92. В других моторах степень сжатия выше, или топливная смесь может быть больше обогащена кислородом благодаря турбине, которая попутно повышает итоговую компрессию в цилиндре, и в результате риск возникновения детонации тоже растет, поэтому таким двигателям требуется более высокооктановое топливо, чтобы ее избежать.

Так что думать, что «95 бензин лучше 92» так же логично, как считать, что «абсент лучше водки, потому что в нем 70 градусов против 40». Качество бензина его октановым числом не определяется: содержание серы, марганца, смол и других примесей устанавливается не маркой бензина, а техническим регламентом. Так что не стоит полагать, что «95 бензин чище и качественнее 92»: качество обоих соответствует современным требованиям к топливу и соответствует актуальным нормам Евро.

Еще одно заблуждение, связанное с бензином – мнение о том, что чем выше октановое число, тем полезнее бензин для машины. В нем есть толика правды, но в целом привычка некоторых владельцев старых машин «побаловать их после зарплаты», залив АИ-98, лишена смысла.

Конечно на деле процессы, происходящие в двигателе, сложнее, чем просто «топливо впрыскивается, сгорает и выбрасывается», но если не углубляться в нюансы, можно выделить ключевой факт: в условиях обедненной смеси высокооктановый бензин горит несколько дольше, догорает позже заданного момента и тем самым вызывает повышение температуры в цилиндре и перегрев прилегающих деталей – в частности, клапанов. Проще говоря, если вы заливаете в машину с простеньким атмосферным мотором с низкой степенью сжатия 98 бензин и ездите в спокойном ритме, вы делаете мотору только хуже – его применение оправдано исключительно при желании «погонять», когда на высоких оборотах топливовоздушная смесь имеет оптимальный состав, и высокооктановый бензин действительно приносит пользу, выделяя больше энергии при сгорании.

А вот для моторов с высокой степенью сжатия или оснащенных турбиной логика «чем выше октановое число – тем лучше» вполне оправдана: и степень сжатия, и количество подаваемого в цилиндры воздуха в них достаточны для оптимального сгорания высокооктанового бензина, и повышение детонационной стойкости идет только на пользу. При этом понижение октанового числа наоборот, негативно отражается на работе мотора и его ресурсе: повышается вероятность детонации, которая постепенно разрушает двигатель.

Кратко выводы можно сформулировать так: машин с атмосферными моторами с низкой степенью сжатия применение 98 бензина оправдано только при очень активной езде, а в остальных случаях может даже навредить, а двигателям с высокой степенью сжатия или турбиной вреден бензин с октановым числом ниже того, что рекомендовано производителем. То есть к примеру, вазовской «семерке», чей мотор имеет степень сжатия 8,5, высокооктановый бензин особой пользы не принесет, а вот лить в 1,2 TSI с турбиной и степенью сжатия 10,5 простецкий АИ-92 точно не стоит, в то время как АИ-98 ему вовсе не повредит.

Еще одна сложность для неопытных автовладельцев – разные методики определения октанового числа и, соответственно, различающиеся обозначения подходящего для автомобиля бензина. Проблема здесь, как правило, сводится к различию между европейской и американской системами.

Если говорить кратко, то системы маркировки топлива по октановому числу различаются: в Европе оно маркируется по исследовательскому методу, а в США, Канаде, Бразилии и некоторых других странах – по «антидетонационному индексу». Собственно, наша аббревиатура АИ как раз обозначает «автомобильный» бензин по «исследовательскому» методу. А вот AKI означает «anti-knock index», то есть тот самый «антидетонационный индекс», который является средним арифметическим между двумя результатами разных методов определения октанового числа (исследовательского и моторного), и его значение получается ниже, чем у чистого исследовательского метода. То есть, AKI 91 – это вовсе не то же самое, что АИ-92.

Примерное соответствие нашего АИ и зарубежного AKI такое: AKI 87 – это АИ-92, AKI 91 – это АИ-95, а AKI 93 – это уже АИ-98. Так что, покупая подержанную машину, обратите внимание на то, что написано на крышке бензобака и в инструкции по эксплуатации, чтобы не ошибиться в выборе топлива.

Ну и, пожалуй, последний вопрос связан с тем, стоит ли переплачивать за «фирменный» бензин на крупных заправках. Здесь стоит понимать, чем обусловлено повышение цены: это тоже не абстрактное «повышение качества», а прежде всего добавление моющих присадок. Присадки эти влияют не на качество работы бензина в двигателе, а на его условную «чистоту для мотора», предотвращая образование отложений в топливной системе. Но учитывая, что бензин и сам по себе довольно чист и является отличным растворителем, эти условные отложения не забьют топливную систему за месяц или год. Так что использование фирменных бензинов с моющими присадками имеет смысл, но совершенно не обязательно и не дает сиюминутного эффекта, обладая профилактическим действием.

Клапанный механизм – это основной исполнительный компонент ГРМ (газораспределительный механизм) современного двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Именно этот узел отвечает за безупречно точную работу мотора и обеспечивает в процессе работы:

Клапаны – ключевые детали механизма, которые должны гарантировать полную герметизацию камеры сгорания при воспламенении в ней топлива. Во время работы мотора они испытывают постоянно высокую нагрузку. Вот почему к процессу их изготовления, а также особенностям конструкции, регулировкам и непосредственно самой работе клапанов ДВС предъявляются жесткие требования.

Для нормальной работы двигателя в конструкции газораспределительного механизма предусмотрена установка двух типов клапанов: впускных и выпускных. Первые отвечают за пропуск в камеру сгорания топливовоздушной смеси, вторые – за отвод отработанных газов.

Эксперты MotorPage.Ru обращают внимание автовладельцев на тот факт, что именно сопряжение «седло-клапан» при работе мотора подвергается самой высокой степени воздействия экстремальных температур и разнонаправленным (вверх, вниз, в стороны) механическим нагрузкам.

Кроме того, из-за скоростной работы образуется недостаточное количество смазки. В результате – интенсивный износ и необходимость проведения ремонта двигателя, замены и установки новых деталей ГРМ с последующей регулировкой зазоров.

В процессе работы двигателя основание выпускного клапана нагревается до высоких температур. У бензиновых моторов этот параметр достигает 800 — 900°С, у дизельных силовых агрегатов – 500 — 700°С. Впускные работают при температуре порядка 300°С.

К впускным клапанам требования не столь жесткие, поскольку в процессе работы двигателя они охлаждаются свежей топливовоздушной смесью. Для изготовления стержней используются низколегированные марки сплавов с повышенными параметрами прочности, а тарелки делают из жаропрочных сталей.

Нередко в процессе работы пружины ломаются, испытывая повышенные нагрузки, зачастую это происходит по причине вхождения ее в резонанс. Как отмечают эксперты Моторпейдж, риск подобных неисправностей гораздо ниже при использовании пружин с переменным шагом витков. Также достаточно эффективны конические или двойные (усиленные) модели.

Пружины для клапанов изготавливают из специальной легированной стальной проволоки. Ее закаляют и подвергают отпуску (технологические операции, используемые в металлургическом производстве). Защиту от коррозии обеспечивает дополнительная обработка оксидом цинка или кадмия.

Втулки. Обеспечивают отвод излишков тепловой энергии от стержня клапана, а также его перемещение в заданной (возвратно-поступательной) плоскости. Эти направляющие элементы системы постоянно омываются раскаленными парами и отработанными выхлопными газами. Функционируют также в условиях экстремальных температур.

Потому к материалу изготовления втулок тоже предъявляются высокие требования – хорошая износоустойчивость, стойкость к максимально допустимым температурам и трению. Данным запросам соответствуют некоторые виды чугуна, алюминиевая бронза, высокопрочная керамика. Именно эти материалы и используются для производства втулок.

В этом руководстве обсуждается основной принцип работы частотно-регулируемого привода (ЧРП) и то, как установка частотно-регулируемых приводов в соответствующих приложениях может сэкономить энергию, снизить затраты и увеличить размер прибыли.

Обзор технологии
Электрический двигатель переменного тока работает с фиксированной скоростью и идеально подходит для приложений, где требуется постоянная выходная скорость. Однако примерно в половине всех применений двигателей требуется какая-либо переменная скорость, и это включает в себя такие процессы, как перемещение воздуха и жидкостей (вентиляторы и насосы), намоточные барабаны и прецизионные инструменты.

Исторически сложилось так, что в приложениях, требующих точного контроля скорости, таких как барабаны для намотки бумаги, для регулирования скорости машины использовались дорогие двигатели постоянного тока (DC) или гидравлические муфты, тогда как в других приложениях процессы контролировались открытием и закрытием заслонок и клапанов или изменением выходной мощности. скорости с шестернями, шкивами и подобными устройствами, в то время как двигатель работает на постоянной скорости.

В 1980-х и 1990-х годах на рынке электроэнергии начали появляться частотно-регулируемые приводы, предлагающие альтернативный метод управления. Преобразователь частоты, также называемый преобразователем частоты, привод с регулируемой скоростью, основной принцип работы которого заключается в регулировании подачи электроэнергии на двигатель переменного тока с соответствующим изменением частоты и напряжения в скорости двигателя и выходном крутящем моменте.

Технология частотно-регулируемых приводов в настоящее время является зрелой и широко применяется в двигателях переменного тока; Преобразователи частоты чрезвычайно универсальны и обеспечивают высокую степень управления двигателем, при котором скорость двигателя может точно изменяться от нуля до 100 % номинальной скорости, а крутящий момент также регулируется в соответствии с потребностями.

Доступны различные варианты для различных применений; основные конструкции частотно-регулируемых приводов используются в простых приложениях, таких как управление вентиляторами и насосами, тогда как более сложные версии могут использоваться для очень точного управления скоростью и крутящим моментом, например, в нескольких намоточных устройствах или в приложениях для формовки материалов.

Мощность преобразователя частоты варьируется от 0,2 кВт до нескольких МВт; они обычно доступны как автономные устройства и подключаются к источнику питания двигателя, однако в некоторых конструкциях двигателей меньшего размера, обычно менее 15 кВт, частотно-регулируемый привод может быть встроен в двигатель и доступен как интегрированный двигательный привод.

Во многих случаях управление переменной скоростью может привести к существенному снижению затрат на электроэнергию. Использование частотно-регулируемых приводов особенно эффективно в вентиляторах и насосах, где они могут использоваться для замены традиционных методов регулирования мощности; здесь существует экспоненциальная зависимость между скоростью машины (и выходом) и используемой энергией.

Хотя существует ряд вариаций конструкции частотно-регулируемого привода; все они предлагают одну и ту же базовую функциональность, заключающуюся в преобразовании входящего электрического питания с фиксированной частотой и напряжением в переменную частоту и переменное напряжение, которые выводятся на двигатель с соответствующим изменением скорости и крутящего момента двигателя. Скорость двигателя может варьироваться от нуля до 100–120 % от его полной номинальной скорости, в то время как на пониженной скорости может быть достигнут до 150 % номинального крутящего момента. Двигатель может работать в любом направлении.

Выпрямитель : принцип работы выпрямителя заключается в преобразовании входящего переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Доступны различные конструкции, которые выбираются в соответствии с требуемой производительностью частотно-регулируемого привода. Конструкция выпрямителя будет влиять на степень индуцирования электрических гармоник в подающем питании. Он также может контролировать направление потока энергии.
Промежуточная цепь : выпрямленный источник постоянного тока затем кондиционируется в промежуточной цепи, обычно с помощью комбинации катушек индуктивности и конденсаторов. В большинстве частотно-регулируемых приводов, представленных в настоящее время на рынке, используется звено постоянного тока с фиксированным напряжением.
Инвертор : инвертор преобразует выпрямленный и кондиционированный постоянный ток обратно в источник переменного тока с переменной частотой и напряжением. Обычно это достигается путем генерации высокочастотного сигнала с широтно-импульсной модуляцией переменной частоты и эффективного напряжения. Полупроводниковые переключатели используются для создания выхода; Доступны различные типы, наиболее распространенным из которых является биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT).
Блок управления : блок управления управляет всей работой частотно-регулируемого привода; он отслеживает и управляет выпрямителем, промежуточной цепью и инвертором для получения правильного выходного сигнала в ответ на внешний управляющий сигнал.

Частотно-регулируемые приводы обычно имеют КПД 92–98 %, при этом потери 2–8 % обусловлены дополнительным рассеиванием тепла, вызванным высокочастотным электрическим переключением, и дополнительной мощностью, требуемой электронными компонентами.

Установка частотно-регулируемых приводов
Электрически частотно-регулируемый привод устанавливается последовательно между сетью электропитания и двигателем. Большие частотно-регулируемые приводы могут вносить электрические «загрязнения» в виде гармоник в электропитание, что может нанести ущерб другому оборудованию; в Китае правила ограничивают количество гармоник, разрешенных в сети; в зависимости от местных условий установщик должен рассмотреть вопрос об установке электрических фильтров или указать тип выпрямителя, чтобы обеспечить соответствие требованиям.

Большинство частотно-регулируемых приводов обладают вычислительным интеллектом и могут работать с различными системами управления и датчиками. Базовый частотно-регулируемый привод сможет управлять выходной мощностью двигателей в ответ на управляющий сигнал для достижения требуемых условий работы. В самых простых случаях преобразователь частоты подключается к преобразователю, например датчику давления или расхода, а затем программируется на поддержание заданного значения (уставки).

С другой стороны, усовершенствованные частотно-регулируемые приводы могут выполнять сложные задачи управления технологическими процессами; они могут быть подключены к ряду датчиков, реализовывать блокировки и другие функции управления, а также взаимодействовать с современными компьютерными сетями, предоставляя рабочие данные в реальном времени.

Преобразователи частоты, будучи электронным оборудованием, подвержены повреждениям из-за проникновения пыли и влаги или недостаточного охлаждения. Они должны располагаться рядом с двигателем в надлежащим образом вентилируемых корпусах или удаленно в надлежащим образом защищенной зоне. Большие ЧРП могут генерировать много тепла, и это необходимо удалить, иначе устройство в конечном итоге перегреется и выйдет из строя.

Шаг 1 : Разработайте понимание рассматриваемого процесса и того, как работа системы двигателя соответствует его требованиям. Определите, в какой степени спрос является переменным и может ли спрос быть уменьшен. Задокументируйте профиль нагрузки и установите, насколько ее можно уменьшить.

Шаг 2 : Определите тип нагрузки, будь то переменный крутящий момент, постоянный крутящий момент или постоянная мощность. Определите, можно ли реализовать в системе управление частотно-регулируемым приводом или более подходящим будет другое решение.

Шаг 3 : Ищите возможности максимизировать эффективность существующей системы за счет малозатратных мер. Мало пользы от установки частотно-регулируемого привода в систему с низкой эффективностью, которую можно улучшить с помощью других недорогих средств. Оцените состояние и работу системы и определите возможности экономичного энергосбережения, которые могут быть реализованы до установки частотно-регулируемого привода. Это может включать в себя техническое обслуживание оборудования или снижение спроса и отключение. Некоторые из этих улучшений могут быть реализованы с помощью действий, предпринятых внутри компании, в то время как для других действий может потребоваться поддержка специалиста со стороны производителя или агента.

Шаг 4 : Мониторинг существующего энергопотребления и оценка потенциала энергосбережения. Если возможно, отслеживайте энергопотребление в течение, скажем, одной недели, чтобы получить базовый уровень, по которому можно измерить любые улучшения в энергоэффективности. При необходимости обратитесь за помощью к специалисту. Получите котировки от производителей и убедитесь, что экономия и окупаемость инвестиций являются удовлетворительными.

Шаг 5 : Приняв во внимание пункты, описанные в разделе «Практические соображения», установите преобразователь частоты и соответствующие элементы управления. Убедитесь, что установщик полностью проинструктирован до начала работы, и что система правильно введена в эксплуатацию, а экономия продемонстрирована до подписания.

Шаг 6 : Продолжайте управлять своими системами для повышения энергоэффективности. Внедрите политики, системы и процедуры, чтобы обеспечить правильное обслуживание и эффективную работу систем, а также сохранение экономии в будущем.

Ввод в эксплуатацию преобразователя частоты
Преобразователь частоты должен быть правильно установлен и введен в эксплуатацию, если он хочет правильно работать и обеспечивать запланированную экономию энергии. К сожалению, нередко можно найти установки, в которых двигатель постоянно работает на полной скорости, но никто об этом не знает. Обратите внимание на следующее до, во время и после установки:

Важность технического обслуживания
После того, как частотно-регулируемый привод был установлен и работал исправно, экономия энергии может быть сохранена или улучшена за счет регулярного технического обслуживания.

Вопреки распространенному мнению, что электронное оборудование не требует регулярного обслуживания, оно имеет решающее значение для обеспечения максимальной эффективности работы частотно-регулируемого привода. Распространенными причинами потерь энергии на плохо обслуживаемых ЧРП являются:

Недостаточное охлаждение, что приводит к повышенному потреблению энергии. Повышение температуры увеличивает электрическое сопротивление, автоматически вызывая увеличение тока для компенсации. Этот повышенный ток соответствует повышенному энергопотреблению. Перегрев частотно-регулируемых приводов может привести к отказу оборудования.

Простои производства или поломки оборудования неизменно влекут за собой затраты, поэтому рекомендуется систематический план технического обслуживания частотно-регулируемых приводов и оборудования, чтобы снизить вероятность отказа оборудования. Профилактическое обслуживание всегда дешевле, чем устранение неисправностей и непредвиденных поломок.

Производитель частотно-регулируемого привода может также порекомендовать график замены деталей, чтобы он работал нормально, например, ежегодную замену воздушного фильтра или каждые четыре года замену любых уплотнений охлаждающего насоса. Хорошим способом поддержания частотно-регулируемого привода в хорошем рабочем состоянии является заключение контракта на техническое обслуживание с производителем ЧРП.

Факт : частотно-регулируемые приводы не так дороги, как вы думаете. Установка одного из них на средний двигатель может стоить около 650 долларов, включая установку. Если учесть, что один средний двигатель (2,2 кВт) может потреблять электроэнергии на сумму более 500 долларов в год, частотно-регулируемый привод стоит вложений и может иметь период окупаемости менее двух лет.

Для большинства людей автомобиль — это вещь, которую они наполняют бензином, который перемещает их из точки А в точку Б. Но задумывались ли вы когда-нибудь, как это на самом деле сделать что? Что заставляет его двигаться? Если вы еще не выбрали электромобиль в качестве своего ежедневного водителя, волшебство как сводится к двигателю внутреннего сгорания — той штуке, которая шумит под капотом. Но как именно работает двигатель?

В частности, двигатель внутреннего сгорания является тепловым двигателем, поскольку он преобразует энергию тепла от сжигания бензина в механическую работу или крутящий момент. Этот крутящий момент передается на колеса, чтобы заставить автомобиль двигаться. И если вы не водите старый двухтактный Saab (который звучит как старая цепная пила и извергает маслянистый дым из выхлопа), ваш двигатель работает по одним и тем же основным принципам, независимо от того, управляете ли вы Ford или Ferrari.

В двигателях есть поршни, которые перемещаются вверх и вниз внутри металлических трубок, называемых цилиндрами. Представьте, что вы едете на велосипеде: ваши ноги двигаются вверх и вниз, чтобы крутить педали. Поршни соединены через шатуны (они похожи на ваши голени) с коленчатым валом, и они двигаются вверх и вниз, вращая коленчатый вал двигателя, точно так же, как ваши ноги вращают велосипед, который, в свою очередь, приводит в движение ведущее колесо велосипеда или ведущие колеса автомобиля. . В зависимости от автомобиля в его двигателе обычно имеется от двух до двенадцати цилиндров, в каждом из которых поршень движется вверх и вниз.

То, что заставляет эти поршни двигаться вверх и вниз, — это тысячи крошечных контролируемых взрывов, происходящих каждую минуту, вызванных смешиванием топлива с кислородом и воспламенением смеси. Каждый раз, когда воспламеняется топливо, называется тактом сгорания или рабочим ходом. Тепло и расширяющиеся газы от этого мини-взрыва толкают поршень в цилиндре вниз.

Почти все современные двигатели внутреннего сгорания (для простоты мы сосредоточимся здесь на бензиновых силовых установках) четырехтактные. Помимо такта сгорания, который толкает поршень вниз от верхней части цилиндра, есть еще три такта: впуск, сжатие и выпуск.

Двигателям нужен воздух (а именно кислород) для сжигания топлива. Во время такта впуска клапаны открываются, позволяя поршню действовать как шприц, когда он движется вниз, всасывая окружающий воздух через систему впуска двигателя. Когда поршень достигает нижней точки своего хода, впускные клапаны закрываются, эффективно герметизируя цилиндр для такта сжатия, который происходит в направлении, противоположном такту впуска. Движение поршня вверх сжимает всасываемый заряд.

В самых современных двигателях бензин впрыскивается непосредственно в цилиндры в начале такта сжатия. (Другие двигатели предварительно смешивают воздух и топливо во время такта впуска.) В любом случае, непосредственно перед тем, как поршень достигает верхней точки своего хода, известной как верхняя мертвая точка, свечи зажигания воспламеняют смесь воздуха и топлива.

Возникающее в результате расширение горячих горючих газов толкает поршень в противоположном направлении (вниз) во время такта сгорания. Это удар, который заставляет колеса вашего автомобиля вращаться, как если бы вы нажимали на педали велосипеда. Когда такт сгорания достигает нижней мертвой точки, выпускные клапаны открываются, чтобы позволить продуктам сгорания откачиваться из двигателя (как шприц, выталкивающий воздух), когда поршень снова поднимается. Когда выхлоп выбрасывается — он проходит через выхлопную систему автомобиля, прежде чем выйти из задней части автомобиля — выпускные клапаны закрываются в верхней мертвой точке, и весь процесс начинается сначала.

В многоцилиндровом автомобильном двигателе такты отдельных цилиндров смещены относительно друг друга и расположены на равном расстоянии друг от друга, чтобы такты сгорания не происходили одновременно и чтобы двигатель был как можно более сбалансированным и плавным.

Но не все двигатели одинаковы. Они бывают разных форм и размеров. В большинстве автомобильных двигателей цилиндры располагаются по прямой линии, например, в рядном четырехцилиндровом двигателе, или объединяют два ряда рядных цилиндров в V-образную форму, как в V-6 или V-8. Двигатели также классифицируются по их размеру или рабочему объему, который представляет собой совокупный объем цилиндров двигателя.

Конечно, среди представленных на рынке двигателей внутреннего сгорания существуют исключения и незначительные различия. Например, двигатели с циклом Аткинсона изменяют фазы газораспределения, чтобы сделать двигатель более эффективным, но менее мощным. Турбокомпрессор и наддув, сгруппированные вместе в рамках вариантов принудительной индукции, закачивают в двигатель дополнительный воздух, что увеличивает доступный кислород и, следовательно, количество топлива, которое можно сжечь, что приводит к увеличению мощности, когда вы этого хотите, и большей эффективности, когда вы этого не делаете. не нужна власть. Все это дизельные двигатели делают без свечей зажигания. Но независимо от двигателя, если он относится к типу двигателей внутреннего сгорания, основы его работы остаются неизменными. И теперь вы их знаете.

Преобразователь: Схема для замены коммерческого источника переменного тока на постоянный ток
Сглаживающая схема: Цепь для сглаживания пульсаций, входящая в состав постоянного тока
Преобразователь: Цепь для преобразования постоянного тока в переменный с переменной частотой
Цепь управления: Цепь для основного управления инверторной частью

Способ создания постоянного тока из переменного (коммерческого) источника питания
Преобразователь — это устройство для создания постоянного тока из источника переменного тока. См. основной принцип с однофазным переменным током в качестве простейшего примера. На рис. 3 показан пример метода преобразования переменного тока в постоянный с использованием резистора в качестве нагрузки вместо сглаживающего конденсатора.

Форма сигнала входного тока при использовании конденсатора в качестве нагрузки
Принцип выпрямления объясняется резистором. Однако сглаживающая способность или фактически используется для нагрузки. Если используется сглаживающий конденсатор, формы сигналов входного тока становятся не синусоидальными, а искаженными, как показано на рис. 7, поскольку переменное напряжение течет только тогда, когда оно превосходит постоянное напряжение.

Цепь управления пусковым током
Основной принцип выпрямления объясняется с помощью резистора. Однако фактически для нагрузки используется сглаживающий конденсатор. Конденсатор имеет свойство накапливать электричество. В момент подачи напряжения протекает большой пусковой ток для зарядки конденсатора.

Чтобы предотвратить повреждение выпрямительных диодов из-за большого пускового тока, выполните принудительное последовательное подключение конденсаторов примерно на 0,05 секунды после включения питания, чтобы контролировать значение пускового тока. После этого закоротите оба конца этих резисторов с помощью магнитного переключателя, чтобы настроить схему с обходом резистора.

Принцип работы инвертора
Метод создания переменного тока из постоянного тока
Инвертор — это устройство для создания переменного тока из источника постоянного тока. См. основной принцип с однофазным постоянным током в качестве простейшего примера. На рис. 10 показан пример метода преобразования постоянного тока в переменный с использованием лампы в качестве нагрузки вместо двигателя.

Когда четыре переключателя, от S1 до S4, подключены к источнику питания постоянного тока, S1 и S4, а также S2 и S4 соответственно соединены в пары, и пары попеременно включаются и выключаются, переменный ток течет как показано на рис. 11.

Метод изменения частоты
Частота изменяется за счет изменения периода включения и выключения переключателей с S1 по S4. Например, если включить выключатели S1 и S4 на 0,5 секунды, а S2 и S3 на 0,5 секунды и повторить эту операцию, то создастся переменный ток с одним чередованием в секунду, т. е. переменный ток с частотой 1[Гц]. .

Метод изменения напряжения
Напряжение изменяется путем включения и выключения переключателей с более коротким периодом. Например, если переключатели S1 и S4 включены на половину периода, выходное напряжение равно E/2, что составляет половину напряжения постоянного тока E. Чтобы получить более высокое напряжение, включите его на более длительный период. Чтобы получить более низкое напряжение, включите на более короткий период.

Этот метод управления обычно используется и называется ШИМ (широтно-импульсная модуляция), поскольку он управляет шириной импульса. Частота, используемая для определения времени ширины импульса, называется несущей частотой.

Для получения трехфазного переменного тока подключите выключатели от S1 до S6 к цепи и одновременно включите/выключите все шесть переключателей в сроки, указанные на рис. 17. Если порядок включения/выключения шести переключателей изменен , порядок фаз изменяется между U-V, V-W и W-U, и направление вращения может быть изменено.

Характеристика V/F
Изменение скорости двигателя возможно путем изменения частоты, как показано в следующей формуле. При изменении выходной частоты частотно-регулируемого привода необходимо изменить выходное напряжение.

Соотношение между магнитным потоком (Φ), напряжением, подаваемым на двигатель (В), и частотой (F) выражается как Φ=V/F. Если напряжение фиксировано (например, 200 В) и уменьшается только частота, повышенный магнитный поток (Φ) вызывает магнитное насыщение железного сердечника, а затем повышенный ток вызывает перегрев и перегорание.

Изменение напряжения, подаваемого на двигатель (V), и частоты (F) при неизменном соотношении позволяет поддерживать постоянный выходной крутящий момент двигателя даже при изменении скорости двигателя. По этим двум причинам выходное напряжение должно поддерживаться на низком уровне, когда выходная частота преобразователя частоты низкая, и на высоком, когда частота высока.

Регенеративный тормоз
Когда скорость двигателя превышает выходную частоту частотно-регулируемого привода (команда скорости от частотно-регулируемого привода), например, в ситуации, когда лифт падает, двигатель работает как генератор, а выработанное электричество (энергия) возвращается к частотно-регулируемому приводу. Этот статус называется регенерацией.

Когда электричество возвращается к преобразователю частоты, напряжение постоянного тока преобразователя частоты (рис. 19 E1) увеличивается. Если это постоянное напряжение превышает определенное заданное значение (370 В постоянного тока для класса 200 В), выпрямительные диоды или IGBT части преобразователя частоты повреждаются. Чтобы предотвратить это, вставьте резистор и силовой конденсатор переключающего элемента последовательно в цепь постоянного напряжения (между P и N), как показано на рис. 19.. Это предотвращает повышение напряжения постоянного тока за счет включения силового транзистора для потребления тока в виде тепла, когда напряжение постоянного тока превышает определенное заданное значение. См. рис. 20. Этот резистор называется рекуперативным тормозным резистором, а этот силовой конденсатор — регенеративным тормозным конденсатором.

Для преобразователя частоты большой мощности, которому требуется большой рекуперативный тормозной резистор, используется система возврата мощности, которая возвращает регенеративную энергию на сторону источника питания, чтобы предотвратить влияние на атмосферу.

Управление
Разница между ЧРП общего назначения и векторным ЧРП
Хотя одна и та же главная схема используется между частотно-регулируемым приводом общего назначения (VFD) и векторным частотно-регулируемым приводом, в общих чертах существуют следующие различия в соответствии с используемой схемой управления или наличием/отсутствием энкодера, что зависит от применяемый мотор.

	ЧРП общего назначения	Вектор ЧРП
Выход	от 100 Вт до 560 кВт	от 1,5 до 250 кВт
Передаточное число коробки передач (прибл.)	от 1:10 до 1:20 до 200	от 1:1000 до 1:1500
Процент колебания скорости (%)	от 3 до 4 % (1 % или менее для усовершенствованного векторного управления магнитным потоком и реального бездатчикового векторного управления)	0,03 % (колебание нагрузки от 0 до 100 %)
Частотная характеристика	Низкая от 1 до 19 Гц	от 30 до 125 Гц
Указания по начальной/конечной частоте	прибл. 15 раз/мин.	прибл. 100 раз/мин.
Точность позиционирования	прибл. от 1 до 5 мм	прибл. от 10 мкм до 100 мкм
Характеристики крутящего момента	Постоянный крутящий момент (крутящий момент уменьшается для базовой частоты или выше)	Постоянный крутящий момент (от 0 до номинальной скорости)
Используемый двигатель	Двигатель общего назначения (асинхронный двигатель)	Специальный двигатель (двигатель с энкодером)

Метод управления
Существует три основных метода управления частотно-регулируемым приводом: управление скоростью для управления скоростью двигателя в основном с помощью аналогового напряжения, управление положением для управления скоростью вращения двигателя с помощью простых концевых выключателей, высокоточного энкодера и т. д. и управление крутящим моментом для управления ток, поступающий в двигатель при постоянном значении крутящего момента.

Подробный отчет приведен ниже.
Регулятор скорости
1) Управление без обратной связи
Этот метод управления не использует обратную связь по скорости, как это принято в частотно-регулируемых приводах общего назначения.

Система команд представляет собой аналоговую команду напряжения, которая используется во многих приложениях, таких как управление скоростью конвейера, регулирование скорости вращения вентилятора, регулирование расхода насоса и т. д. Проскальзывание при номинальном крутящем моменте зависит от характеристик двигателя. Происходит приблизительно от 3 до 5% колебаний скорости. Современные частотно-регулируемые приводы устойчивы к температурным дрейфам для цифрового управления, что позволяет устанавливать данные скорости внутри и для цифровой команды (последовательность импульсов, параллельные данные и связь). Кроме того, частотно-регулируемые приводы с усовершенствованным векторным управлением магнитным потоком или реальным бездатчиковым векторным управлением доступны с колебаниями скорости 1% или менее.

2) Управление с обратной связью
Чтобы обеспечить изменение скорости двигателя, необходимо установить энкодер для определения фактической скорости и передачи ее обратно в схему управления. Этот метод называется замкнутым контуром управления.

Для определения скорости используются ТГ (тахогенератор), энкодер и т.д. Кодировщики в основном используются в наши дни. Для управления по замкнутому контуру также используется аналоговое напряжение или ток для задания скорости. Тем не менее, ввод последовательности импульсов или использование цифрового входа позволяет осуществлять высокоточное управление скоростью в режиме вытягивания или в режиме непрерывного управления скоростью.

Управление положением
Управление положением позволяет не только управлять скоростью двигателя, но и управлять остановкой в целевом положении остановки. Существует множество методов управления, от простого метода остановки в заданном положении путем преобразования сигналов внешнего датчика в стоп-сигнал до метода выполнения высокоточного позиционирования с помощью энкодера, установленного на двигателе, и расширенного метода выполнения позиционирование на постоянно меняющиеся целевые позиции остановки путем отслеживания или синхронизации.

1) Управление без обратной связи
Это управление используется для приложений, которые не требуют высокой точности для остановки. Двигатель замедляется до остановки по сигналам концевых выключателей, установленных перед целевым положением остановки для команды замедления. Это самый простой и разумный метод, хотя колебания точек замедления влияют на точность положения остановки.

2) Полузамкнутый контур управления
Энкодер, установленный на двигателе, обеспечивает обратную связь. Например, двигатель с векторным управлением работает для подачи команды на векторный частотно-регулируемый привод, когда обратная связь закольцована. В этот момент вычисляется команда скорости, чтобы обнулить разницу между величиной входной команды и величиной обратной связи для вращения двигателя.

3) Полностью замкнутый контур управления
Это управление осуществляется по обратной связи от линейной шкалы или энкодера, установленного на стороне машины. Установка линейной шкалы или энкодера на последней кромке станка обеспечивает высокую точность позиционирования без люфтов или механических системных ошибок. Вместо этого требуется повысить жесткость машины. Этот контроль иногда используется для станков, часть которых требует контроля высокой точности.

Контроль крутящего момента
Управление крутящим моментом указывает на управление выходным крутящим моментом (током) двигателя, и его следует отличать от ограничения крутящего момента. Однако оба они доступны в зависимости от приложения. Следует выбрать наиболее подходящий метод. Управление крутящим моментом выполняет управление крутящим моментом (током) в зависимости от значения команды крутящего момента. Таким образом, скорость автоматически увеличивается, когда крутящий момент нагрузки меньше, и уменьшается, когда он больше. Если крутящий момент нагрузки равен значению команды крутящего момента, оба значения крутящего момента уравновешиваются, и скорость становится равной нулю. То есть двигатель останавливается. Короче говоря, работает тот же принцип, что и в перетягивании каната.

С другой стороны, ограничение крутящего момента используется, когда машина может быть повреждена из-за ненужного крутящего момента для управления положением или скоростью, когда останов выполняется нажатием на машину или когда выполняется механическая блокировка. Для управления крутящим моментом необходимо обнаруживать и контролировать ток, протекающий в двигателе. Следовательно, управление крутящим моментом может поддерживаться векторным частотно-регулируемым приводом или частотно-регулируемым приводом реального бездатчикового векторного управления, которые выполняют определение тока.

1) Управление без обратной связи
Это управление используется для приложений, не требующих высокой точности крутящего момента, таких как ось размотки или намотки. Аналоговая команда обычно используется для команды крутящего момента. Для этого контроля необходимо учитывать, что точность крутящего момента (температурный дрейф) меняется в зависимости от температуры и машины имеют потери.

2) Управление с обратной связью
Это управление используется для приложений, требующих высокой точности натяжения, таких как ось размотки или намотки (для бумаги, пленки и т. д.). Этот элемент управления возвращает натяжение, приложенное к фактическим продуктам, на устройство контроля натяжения.

Основная функция привода с регулируемой скоростью (ЧРП) заключается в управлении потоком энергии от сети к процессу. Приводы с регулируемой скоростью располагаются между источником электропитания и двигателем. Энергия от источника электропитания поступает в привод, который затем регулирует мощность, подаваемую на двигатель.

Внутри привода входная мощность проходит через выпрямитель, который преобразует поступающую мощность переменного тока в мощность постоянного тока. Энергия постоянного тока подается на конденсаторы внутри привода. Это делается для сглаживания формы электрического сигнала, что обеспечивает чистый источник питания для следующего шага. Затем энергия поступает от конденсаторов к инвертору, который изменяет мощность постоянного тока на выходную мощность переменного тока, которая поступает на двигатель.

Этот шаг позволяет приводу регулировать частоту и напряжение, подаваемое на двигатель, в зависимости от текущих требований процесса. Это означает, что вы запускаете свои двигатели переменного тока со скоростью или с крутящим моментом в зависимости от потребности. Вот почему вы можете сэкономить большие суммы денег, используя приводы переменного тока.

Помимо экономии энергии приводы с регулируемой скоростью также помогают снизить расходы на техническое обслуживание, количество отходов и даже уровень окружающего шума. Они также являются отличным способом помочь в достижении ваших экологических целей.

Почти 70 процентов всего промышленного потребления электроэнергии идет на питание электродвигателей. Эти двигатели являются рабочими лошадками бизнеса, от насосов, перекачивающих жидкости, до вентиляторов, перекачивающих воздух, до компрессоров, конвейеров и любого типа машин, работа которых зависит от силы вращения.

Именно эти двигатели помогут вам снизить энергопотребление и выбросы CO2 или даже найти более энергоэффективные решения для ваших клиентов. Насосы, вентиляторы и компрессоры часто работают с постоянной скоростью, при этом управление расходом и назначением осуществляется путем ручного открытия и закрытия клапанов в трубопроводах. Обычно это делает процесс запуска очень трудоемким, поскольку, например, запуск насосной станции может занять у одного человека до часа. Затраты на рабочую силу складываются из того, что персоналу иногда приходится преодолевать большие расстояния до удаленных объектов. На некоторых объектах этот процесс автоматизирован, но потребление энергии низкое.

Есть более энергоэффективная альтернатива. Запуск этих приложений с приводами с регулируемой скоростью приводит к мгновенной экономии энергопотребления, а также обеспечивает долгосрочные конкурентные преимущества. Любой процесс, в котором используются электродвигатели, может обеспечить значительную экономию денежных средств и эксплуатационные преимущества за счет использования приводов с регулируемой скоростью. Возможно, вы захотите внимательно изучить свои собственные операции и процессы, независимо от того, насколько они велики или малы, чтобы увидеть, где целевое использование приводов с регулируемой скоростью может помочь вам быстро окупить финансовые затраты и получить долгосрочные конкурентные преимущества.

3. Преобразование постоянного тока в переменный переменный
Преобразователь частоты вычисляет требуемое напряжение и ток двигателя. Затем мощность постоянного тока подается в инвертор, производящий мощность переменного тока с точным напряжением и током, которые необходимы.

4. Вычислите и повторите
Преобразователь частоты непрерывно рассчитывает и регулирует частоту и напряжение, обеспечивая только ту мощность (скорость и крутящий момент), которая необходима двигателю. Так вы сможете сэкономить большое количество энергии.

Все эти двигатели работают на электричестве. Чтобы выполнять свою работу по обеспечению крутящего момента и скорости, им требуется соответствующее количество электроэнергии. Все эти двигатели потребляют электроэнергию для обеспечения необходимого крутящего момента или скорости. Если этот крутящий момент или скорость слишком высоки или слишком низки, механические элементы управления будут использоваться для замедления переключения или управления мощностью. Результатом является неэффективность с большим количеством потраченных впустую материалов и энергии. Скорость двигателя должна точно соответствовать требованиям процесса. Без лучшего способа контроля скорости много энергии тратится впустую, а это не очень хорошо для чьего-либо бизнеса.

При использовании привода с переменной скоростью контролируется либо крутящий момент, либо скорость, и мы говорим об «управлении крутящим моментом» или «управлении скоростью». Когда преобразователь частоты работает в режиме управления крутящим моментом, скорость определяется нагрузкой. Аналогично, при работе в режиме управления скоростью крутящий момент определяется нагрузкой.

Экономия на счетах за электроэнергию
Приводы с регулируемой скоростью потребляют только необходимое количество энергии за счет работы двигателей с частичной нагрузкой, что может привести к снижению энергопотребления приводной системы до 50 %
Экономия капитальных затрат
Немедленное снижение потребления электроэнергии обеспечивает быструю финансовую окупаемость инвестиций в преобразователь частоты в насосах и вентиляторах даже в течение нескольких месяцев после установки
Экономия затрат на техническое обслуживание и запасные части
с приводами нагрузка на механическое оборудование во время запуска и эксплуатации может быть сведена к минимуму, обеспечивая более длительный срок службы оборудования

Этот тип ценных преимуществ может быть достигнут не только в крупных промышленных предприятиях, но и в небольших установках. Вы можете оценить свою потенциальную экономию энергии и затрат, полученную за счет управления низковольтным приводом переменного тока с регулируемой скоростью по сравнению с традиционными методами, такими как дроссели и клапаны, с помощью нашего бесплатного калькулятора энергосбережения для компрессоров, вентиляторов и насосов.

«Одним из наших самых больших накладных расходов являются затраты на электроэнергию для перекачки воды. Мы знали, что нам нужно снизить потребление электроэнергии, и АББ предложила решение, которое мы сочли привлекательным, основанное на сочетании приводов, двигателей и цифровых инструментов. Затем мы вместе работали над их систематической реализацией».

Осмар Квалхато Младший, супервайзер по управлению энергопотреблением в Saneago
Прочитать всю историю болезни »

Преобразователи частоты АББ регулируют скорость электродвигателей в соответствии с поставленной задачей, экономя энергию и повышая производительность на промышленных предприятиях, в магазинах, офисах и домах по всему миру.

Компания АББ является ведущим мировым поставщиком низковольтных приводов переменного и постоянного тока, а также высокомощных приводов среднего напряжения с ассортиментом приводных систем, охватывающим широкий диапазон мощностей от 100 Вт до 100 мегаватт.

Приводы АББ используются для повышения энергоэффективности в большинстве отраслей и приложений, от однофазных жилых и коммерческих зданий до огромных систем полностью электрических приводов, которые питают целые заводы по сжижению природного газа, и гигантских безредукторных приводов мельниц, которые измельчают руду и минералы в более мелкие штук на рудниках и обогатительных фабриках.

«Когда я впервые начал работать с частотно-регулируемыми приводами, они вообще не могли работать с какой-либо точностью, — говорит Рубин Ортис, менеджер по развитию бизнеса по ЧРП в Mitsubishi Electric (Вернон-Хиллз, Иллинойс). «Теперь вы можете почти заменить сервопривод, если это не высокоточное приложение».

Было время, когда двигатели с постоянными магнитами и сервоприводы были единственной возможностью для точного движения. Сегодня приводы с регулируемой скоростью (ЧРП) используются с асинхронными двигателями переменного тока и, да, с двигателями с постоянными магнитами, для достижения высокоточного движения. Правильно подобранные и сконфигурированные оси движения на основе частотно-регулируемых приводов могут быть очень эффективными решениями для приложений, чувствительных к стоимости, с более щадящими техническими характеристиками.

Стандартные приводы генерируют сигнал на частоте сети переменного тока – 60 Гц, в США. Когда стандартный привод используется для работы асинхронного двигателя переменного тока, двигатель работает на максимальной скорости. Чтобы двигатель работал на более низкой скорости, привод должен подавать низкочастотный сигнал. ЧРП могут изменять частоту сигнала, управляющего двигателем. Таким образом, они обеспечивают средства для регулировки выходной скорости, крутящего момента и мощности двигателя.

ЧРП с ШИМ состоит из трех основных компонентов: блока преобразования переменного тока в постоянный (выпрямитель), блока фильтрации (шина постоянного тока) и блока преобразования постоянного тока в переменный, в котором происходит частотная модуляция (инвертор, см. рис. 1). . Выпрямитель генерирует псевдопульсации постоянного тока, которые удаляются блоком фильтрации. В инверторе массив биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) разделяет сигнал на прямоугольные волны напряжения, которые объединяются для синтеза сигнала переменного тока заданной частоты.

ЧРП включает в себя встроенный микропроцессор, управляемый специальной прошивкой. ЧРП для управления движением также включают в себя высокоскоростные порты ввода/вывода для обратной связи, встроенные средства подключения, такие как MODBUS, CC link и Ethernet/IP. Микропроцессор дает частотно-регулируемому приводу возможность выполнять простое движение по одной оси или даже по архитектуре ведущий-ведомый. Для более сложных операций требуется ПЛК или специальный контроллер движения.

ЧРП в действии
Первоначальный вариант использования частотно-регулируемых приводов заключался в обеспечении энергосбережения и увеличении срока службы асинхронных двигателей переменного тока с фиксированной скоростью, используемых для вращающихся устройств, таких как вентиляторы, насосы и воздуходувки. В то время подход к достижению переменных скоростей или объемов заключался в том, чтобы запустить двигатель на максимальной скорости и использовать механические средства, такие как дроссели, клапаны, кулачки и шестерни, для регулировки конечных результатов. Такой подход тратит энергию впустую, увеличивает износ двигателя, усложняет процесс, увеличивает объем технического обслуживания и количество точек отказа. VFD обеспечивают альтернативу.

ЧРП позволяют пользователям напрямую регулировать скорость двигателя, снижая энергопотребление, износ двигателя, время обслуживания и время простоя. ЧРП просты в развертывании, надежны и при правильном выборе размера и размера обеспечивают быструю окупаемость инвестиций.

Вольт на Герц ( V/f )
Регулирование вольт на частоту, иногда называемое регулированием вольт на герц, представляет собой скалярный метод управления, который дает приводу команду обеспечить заданную частоту, соответствующую требуемой скорости. Асинхронные двигатели переменного тока зависят от тока в обмотках статора для создания распределения магнитного поля. Обмотки действуют как индуктор. Мы можем выразить индуктивное сопротивление X _L часть импеданса, как

Уменьшение частоты при сохранении напряжения увеличивает потребляемый ток. Это может увеличить крутящий момент, но также может вызвать перегорание обмоток. V/f VFD включают ограничители напряжения, которые поддерживают заданное отношение напряжения к частоте.

V/f ЧРП обычно используются для работы с переменной скоростью насосов, вентиляторов, воздуходувок и конвейеров. В этих приложениях воздух и несколько оборотов в минуту не будут иметь значения. Приводы очень недорогие и не требуют обратной связи. Обычно они не требуют настройки. Их не следует использовать на низких скоростях или в приложениях, требующих полного крутящего момента при нулевой скорости.

V/f с энкодером
Обратите внимание, что в базовом управлении V/f система работает без обратной связи. Привод передает команды, но не имеет средств подтверждения того, что двигатель работает в соответствии с командой или вращается ли вообще вал двигателя. Более требовательные приложения могут выиграть от добавления внешнего энкодера для контроля вала двигателя.

Замкнутая обратная связь значительно повышает производительность: ЧРП V/f могут обеспечивать регулировку скорости порядка нескольких сотых процента от максимальной частоты. Как и версия без обратной связи, они не могут использоваться для управления крутящим моментом или положением. Общие области применения включают станки, шпиндели, рольганги и другие поперечные каретки.

Векторное управление с обратной связью
Векторное управление или ориентированное на поле управление — это схема управления, способная обеспечить высокую точность позиционирования. Векторное управление основано на том, что асинхронные двигатели работают на двух токах: потокообразующем токе в обмотках статора, который индуцирует магнитные поля в роторе, и моментообразующем токе в обмотках ротора, индуцируемом статором. Преобразователь частоты с векторным управлением поддерживает эти два тока в противофазе на 90°, чтобы максимизировать крутящий момент. Двигатель работает аналогично двигателю постоянного тока, в котором щетки действуют механически, чтобы максимизировать крутящий момент.

Асинхронные двигатели переменного тока не содержат магнитов. Вместо этого магнитное поле статора индуцирует магнитное поле в роторе. Поле ротора всегда следует за полем статора, которое последовательно перемещается от катушки к катушке. Эта задержка известна как проскальзывание и приводит к асинхронной работе. В результате скольжения фактическая скорость асинхронного двигателя переменного тока ниже его номинальной скорости. Например, двигатель, рассчитанный на 1800 об/мин, может работать со скоростью 1750 об/мин. Проскальзывание увеличивается с увеличением крутящего момента. В результате проскальзывания асинхронные двигатели переменного тока, работающие в разомкнутом контуре, даже при использовании с ЧРП не могут обеспечивать точное движение. Были разработаны компенсационные схемы, которые значительно улучшают ситуацию, но проблема остается.

Решение заключается в использовании внешней обратной связи (см. рис. 2). Вход датчика позволяет системе управления точно позиционировать даже при проскальзывании. «Дело не в том, что скольжения нет, а в том, что вы считаете импульсы», — говорит Крейг Далквист, инженер по приложениям, Lenze Americas (Аксбридж, Массачусетс). «Если вы идете на один дюйм, система говорит, что мне нужно пройти один дюйм, а у меня так много импульсов на дюйм. Его не беспокоит, сколько синусоидальных волн он посылает двигателю и сколько проскальзывает. Это не волнует. Он просто идет, пока не достигнет нужного количества счетов».

ЧРП, работающие с векторным управлением с обратной связью, обладают очень высокой точностью и повторяемостью. Приложения включают автоматизированные вилочные погрузчики, устройства для хранения и извлечения, подъемники, интеллектуальные конвейеры, укладчики на поддоны, грузовые лифты и т. п. (см. рис. 3).

Когда выбирать ЧРП
ЧРП эффективны для приложений с ограниченным бюджетом, требующих лишь умеренной точности позиционирования и разрешения. «Когда вам нужна точность от 0,5 мм до 2 мм, обычно работают частотно-регулируемые приводы», — говорит Далквист. «Когда вы достигнете точности около 0,1 мм или 0,01 мм, тогда мы перейдем к сервоприводу».

«Сервопривод — это просто более точный тип управления, — говорит Ортиз. «Точность частотно-регулируемого привода составляет примерно 1,5° по сравнению с 0,05° для сервопривода. Если вам нужен действительно высокоточный тип управления, сервопривод по-прежнему остается лучшим решением, но если клиенту нужен только базовый тип движения, то ЧРП может справиться с этой задачей».

Векторное управление без датчиков
Термин «бессенсорное векторное управление» является неправильным. Схема получила свое название из-за того, что привод работает без внешней обратной связи. Вместо этого он получает входные данные от датчиков тока внутри двигателя. Данные объединяются с математической моделью для создания адаптивного наблюдателя магнитного потока для отслеживания движения двигателя.

Хотя частотно-регулируемые приводы с бездатчиковым векторным управлением могут использоваться с асинхронными двигателями переменного тока, на практике они используются с двигателями постоянного тока с постоянными магнитами. Синхронное поведение двигателя с постоянными магнитами позволяет достичь хорошей точности позиционирования и повторяемости, а также жесткого контроля скорости.

Хотя запуск двигателя постоянного тока с постоянными магнитами в разомкнутом контуре с частотно-регулируемым приводом, а не в замкнутом контуре с сервоприводом может показаться странным, для этого может быть несколько веских причин. Предполагая, что частотно-регулируемый привод может обеспечить соответствующую производительность для приложения, конструкция устраняет стоимость и сложность кодера/резольвера и кабелей, которые к нему прилагаются. Система имеет меньше точек отказа и меньше обслуживания. Поскольку двигатель постоянного тока с постоянными магнитами является синхронным, нет проблем с проскальзыванием и, следовательно, нет необходимости в обратной связи.

Альтернативы частотно-регулируемых приводов
Как всегда, есть компромиссы. Асинхронные двигатели переменного тока больше при той же мощности. В них больше меди, для большего веса. Точно так же ЧРП больше, чем сервоприводы. В результате получается система с гораздо более высокой инерцией, которая ограничивает ускорение и замедление, которых может достичь система.

Также важно помнить, что, хотя частотно-регулируемые приводы не требуют тех же уровней программирования, что и сервоприводы, они требуют довольно детальной настройки. Как правило, описанные выше типы приложений требуют инженера со значительным опытом работы с частотно-регулируемыми приводами. «Существует множество параметров, особенно при точном контроле, — говорит Ортиз. «Для установки и программирования, вероятно, потребуется специалист среднего и высокого уровня, знающий частотно-регулируемые приводы. Тем не менее, когда дело доходит до программирования сервопривода, требуется гораздо больше, чем программирование частотно-регулируемого привода. С VFD вы, вероятно, могли бы делать все на клавиатуре».

Для успеха требуется правильный выбор двигателя и частотно-регулируемого привода. ЧРП разработаны и настроены для конкретных схем управления. Совместно с поставщиком убедитесь, что выбранный частотно-регулируемый привод соответствует двигателю и может выполнять схему управления для приложения.

В частности, при низких скоростях важно выбирать двигатели с инверторным режимом работы. Асинхронные двигатели обычно охлаждаются вентиляторами, соединенными с валом двигателя. На малых оборотах охлаждение недостаточное. Двигатели инверторного типа рассчитаны на более высокие температуры. Они включают в себя лучшую изоляцию и активное управление температурой, например, внешние вентиляторы или даже водяное охлаждение. В инверторных двигателях ротор оптимизирован для внутренних датчиков. Это позволяет датчикам работать более эффективно при бессенсорном векторном управлении.

Расширенные возможности скорости и положения частотно-регулируемых приводов при определенной степени сложности. В результате пользователи иногда недооценивают то, что требуется для установки и комиссионных сборов оси. «Это не так просто, как подключить двигатель с постоянными магнитами к трехфазному выходу в частотно-регулируемом приводе, дать ему команду запуска и скорость, и все готово», — говорит Ортис. «У вас должен быть правильный энкодер. У вас должна быть правильная дополнительная карта на частотно-регулируемом приводе, чтобы общаться с энкодером, убедитесь, что проводка правильная».

«Технология прошла долгий путь, — говорит Джефф Пейн, менеджер по продуктам группы приводов и двигателей компании AutomationDirect (Камминг, Джорджия). «Это действительно удивительно, как много вы можете сделать, особенно если у вас есть система, в которой привод и двигатель представляют собой согласованную пару. Если они могут говорить, и вы можете получить обратную связь, тогда вы действительно можете повысить свою производительность. Не только в крутящем моменте, но и в позиционировании».

Конечным результатом является то, что частотно-регулируемые приводы можно рассматривать для общего проекта автоматизации. «Существует множество приложений, в которых традиционно использовались сервосистемы, которые теперь могут выполняться с помощью частотно-регулируемых приводов с асинхронными двигателями переменного тока», — говорит Далквист. «Если люди готовы рассмотреть новый способ, они могут снизить стоимость своей машины и стать более конкурентоспособными или заработать больше денег. Все дело в том, чтобы сделать что-то более экономичным».

Технология привода постоянного тока эффективна, надежна, экономична, удобна для оператора и относительно проста в реализации. Привод постоянного тока имеет много преимуществ по сравнению с приводами переменного тока, особенно для рекуперативных и мощных приложений. Приводы постоянного тока широко используются в промышленных приводах для обеспечения очень точного управления.

Конечно, частотно-регулируемые приводы (VFD) и двигатели переменного тока в настоящее время являются альтернативой приводам и двигателям постоянного тока, но существует множество других приложений, в которых широко используются приводы постоянного тока, включая краны и подъемники, лифты, шпиндельные приводы, намоточные машины, бумагу. производственных машин, дробилок и т. д. благодаря преимуществам приводов постоянного тока.

Привод постоянного тока представляет собой систему управления скоростью двигателя постоянного тока, которая подает напряжение на двигатель для работы с заданной скоростью. Ранее переменное напряжение постоянного тока для регулирования скорости промышленного двигателя постоянного тока генерировалось генератором постоянного тока.

При использовании асинхронного двигателя генератор постоянного тока приводился в движение с фиксированной скоростью, а за счет изменения поля генератора генерировалось переменное напряжение. Вскоре после этого установка Уорда Леонарда была заменена ртутным дуговым выпрямителем, а затем тиристорными преобразователями. В настоящее время семейство тиристорных устройств широко используется для управления скоростью двигателя постоянного тока.

Вход привода постоянного тока: Некоторые приводы постоянного тока на тиристорах работают от однофазного питания и используют четыре тиристора для двухполупериодного выпрямления. Для более крупных двигателей требуется трехфазное питание, потому что формы сигналов намного более плавные. В таких случаях для двухполупериодного выпрямления необходимо шесть тиристоров.

Мост выпрямителя: Силовой компонент управляемого привода постоянного тока представляет собой двухполупериодный мостовой выпрямитель, который может питаться от трехфазного или однофазного источника питания. Как было сказано выше, количество тиристоров может меняться в зависимости от напряжения питания.

Мост с шестью тиристорами (в случае трехфазного преобразователя) преобразует поступающее питание переменного тока в питание постоянного тока якоря двигателя. Управление углом открытия этих тиристоров изменяет напряжение на двигателе.

Блок питания возбуждения: Мощность, подаваемая на обмотку возбуждения, намного ниже мощности якоря, поэтому чаще всего используется однофазное питание. Для питания обмотки возбуждения двигателя используется отдельный тиристорный мост или диодный выпрямитель.

Блок питания возбуждения предназначен для подачи постоянного напряжения на обмотку возбуждения для создания постоянного поля или потока в двигателе. В некоторых случаях этот блок снабжен тиристорами для уменьшения напряжения, подаваемого на поле, чтобы контролировать скорость двигателя выше базовой скорости.

Блок регулирования скорости : Он сравнивает инструкции оператора (заданная скорость) с сигналами обратной связи и отправляет соответствующие сигналы в схему зажигания. В аналоговых приводах этот блок регулятора состоит из регуляторов напряжения и тока. Регулятор напряжения принимает ошибку скорости в качестве входных данных и выдает выходное напряжение, которое затем подается на регулятор тока.

Затем регулятор тока подает требуемый ток зажигания в цепь зажигания. Если требуется большая скорость, дополнительный ток вызывается регулятором напряжения, и, следовательно, тиристоры проводят большее количество периодов. Как правило, это регулирование (как напряжения, так и тока) осуществляется с помощью пропорционально-интегрально-дифференциальных регуляторов.

В двигателях постоянного тока скорость пропорциональна напряжению якоря и обратно пропорциональна току возбуждения. Кроме того, ток якоря пропорционален крутящему моменту двигателя. Следовательно, за счет увеличения или уменьшения приложенного напряжения изменяется скорость двигателя. Однако это возможно до номинального напряжения. Если требуется скорость, превышающая базовую скорость, необходимо уменьшить ток возбуждения двигателя.

При уменьшении тока возбуждения поток в двигателе уменьшается. Уменьшение тока возбуждения уменьшает противо-ЭДС якоря. Чем меньше ЭДС якоря, тем больше протекает ток якоря. Кроме того, этот ток якоря увеличивает крутящий момент двигателя и, следовательно, скорость. Это два основных принципа, используемых в приводах постоянного тока для управления скоростью двигателя.

В приводах постоянного тока с управлением якорем блок привода обеспечивает номинальный ток и крутящий момент на любой скорости от нуля до основания двигателя. Изменяя напряжение якоря, можно получить переменную скорость, как показано на рисунке.

Как правило, в этих приводах постоянного тока предусмотрено фиксированное внешнее питание. Поскольку крутящий момент является постоянным (что описывает тип нагрузки) во всем диапазоне скоростей, выходная мощность двигателя пропорциональна скорости (HP = T × N / 525). Характеристики двигателя этого привода показаны ниже.

В случае приводов с управлением якорем и полем напряжение якоря на двигателе регулируется для работы с постоянным крутящим моментом и переменной мощностью до базовой скорости двигателя. А для работы на указанной выше базовой скорости привод переключается в режим управления полем для работы с постоянной мощностью и пониженным крутящим моментом до максимальной скорости, как показано на рисунке ниже. В этом случае уменьшение тока возбуждения увеличивает скорость двигателя до максимальной скорости, как показано на рисунке.

В настоящее время цифровые схемы заменили аналоговые схемы систем электроприводов во всех формах промышленного управления. Цифровые контроллеры обеспечивают большую гибкость для обеспечения точного управления, самонастройки и простоты взаимодействия с хост-компьютерами и другими приводами. Однако базовое понимание аналоговой версии привода постоянного тока облегчает понимание его цифрового эквивалента. Давайте посмотрим на оба этих привода постоянного тока.

Стандартный аналоговый привод постоянного тока с управлением скоростью и током показан на рисунке ниже. Целью этой системы является обеспечение контроля скорости, и, следовательно, задание скорости становится входом для системы, а скорость двигателя является выходом системы, который измеряется тахометром.

Работа этого привода происходит следующим образом; считать, что двигатель работает с заданной скоростью. Теперь опорный сигнал скорости несколько превышает фактическую скорость. Таким образом, на левом суммирующем стыке будет сигнал ошибки скорости, как показано на рисунке. Эта ошибка скорости указывает на требуемое ускорение двигателя, что означает крутящий момент и, следовательно, больший ток.

Ошибка усиливается регулятором скорости (который, по сути, является усилителем ошибки скорости), и его выходной сигнал подается в качестве текущего входного задания для внутренней системы управления. По мере увеличения опорного тока внутренний регулятор тока подает на двигатель больший ток, тем самым обеспечивается дополнительный крутящий момент.

Внутренний контур тока отвечает за поддержание ошибки нулевого тока между фактическим током двигателя и опорным сигналом тока, что означает, что фактический ток двигателя следует за опорным током. Усиленный сигнал ошибки тока от контроллера тока управляет углом открытия моста и, следовательно, выходным напряжением преобразователя. Обратная связь по току осуществляется либо трансформатором постоянного тока, либо трансформатором переменного тока (с выпрямителем) в основных линиях питания.

Вся эта операция выполняется усилителем ошибки тока с высоким коэффициентом усиления. В большинстве случаев этот усилитель представляет собой схему типа пропорционально-интегрального управления (ПИ), которая поддерживает фактический и желаемый токи точно равными в установившихся условиях. Этот регулятор тока также ограничивает ток через двигатель, учитывая минимальный и максимальный токи двигателя.

Внешний контур обеспечивает управление скоростью путем сравнения фактической скорости, полученной тахогенератором постоянного тока, с желаемой или требуемой скоростью из задания скорости. Эти два входа подаются на усилитель ошибки скорости, а затем результирующая ошибка усиливается и подается на вход регулятора тока.

Усилитель скорости выдает выходной ток, пропорциональный ошибке скорости. Для этого усилителя также используется ПИ-регулирование (с использованием аналоговой электроники) для достижения нулевой погрешности в установившемся режиме. Благодаря этому фактическая скорость двигателя поддерживается точно на эталонной скорости для всех нагрузок.

С развитием цифрового управления приводы постоянного тока становятся более гибкими и быстрыми (благодаря меньшему времени отклика) по сравнению с аналоговыми приводами. Схематическое устройство цифрового привода постоянного тока показано на рисунке ниже; конечно она аналогична аналоговой схеме, но здесь аналоговая схема (аналоговые усилители) заменена цифровой схемой.

Сигнал задания скорости, подаваемый на вход привода, по сравнению со скоростью обратной связи в суммирующей цепи. Если на выходе схемы суммирования есть положительная ошибка, это указывает на то, что требуется увеличение скорости, а если она генерирует отрицательную ошибку, это указывает на то, что требуется снижение скорости (поскольку двигатель работает на более высокой скорости, чем желаемая).

Ошибка скорости передается контроллеру скорости в микропроцессор, который определяет выходное напряжение для работы двигателя на желаемой скорости. В то же время контроллер тока в микропроцессоре определяет сигналы запуска тринисторов в мостовом преобразователе. Затем SCR преобразуют трехфазное питание в питание постоянного тока в зависимости от желаемой скорости.

Этот привод может работать в разомкнутом контуре без какой-либо обратной связи и обеспечивает регулирование скорости на уровне 5-8%. Однако во многих приложениях требуется регулирование скорости менее 5%. В таких случаях блок измерения/масштабирования скорости переключается на цепь измерения обратной связи ЭДС.

Эта цепь обратной связи измеряет напряжение якоря, масштабирует его пропорционально выходному напряжению (функция масштабирования в микропроцессоре) и подает на суммирующую схему. Далее он преобразуется в сигнал ошибки скорости в регуляторе скорости.

Если требуется регулировка скорости менее 1%, используется обратная связь от тахометра-генератора. Таким образом, схема измерения/масштабирования скорости затем переключается на обратную связь тахометра. Эта обратная связь обеспечивает очень точное управление по сравнению с обратной связью по ЭДС.

Также для управления полем (скорости выше номинальной) этот привод включает в себя отдельный возбудитель возбуждения. Регулятор тока возбуждения в микропроцессоре определяет напряжение на обмотках возбуждения, принимая опорный сигнал потока/поля от оператора. Этот регулятор обеспечивает сигналы запуска, необходимые блоку преобразователя возбуждения для создания требуемого напряжения постоянного тока, пропорционального скорости.

Кремниевые управляемые выпрямители (SCR) — это широко используемые тиристоры для больших приводов двигателей постоянного тока в преобразователях мощности. SCR проводит, когда небольшое напряжение подается на его клемму затвора. Его проводимость продолжается до начала отрицательного цикла, и он автоматически выключается, как только напряжение на SCR достигает естественного нуля до следующего стробируемого сигнала.

Как обсуждалось ранее, некоторые приводы постоянного тока SCR питаются от однофазной сети переменного тока и используют четыре SCR в виде моста для выпрямления постоянного тока. В случае мощных приводов постоянного тока для выпрямления постоянного тока используется трехфазное питание с шестью тиристорами.

В случае работы привода постоянного тока в четырех квадрантах (движение вперед, торможение вперед, движение назад и торможение назад) используется мостовой выпрямитель, состоящий из 12 тиристоров с трехфазным входным питанием. Во время работы в каждом квадранте тиристоры запускаются с фазовым углом, чтобы обеспечить требуемое напряжение постоянного тока для двигателя.

Подключение SCR (для работы привода в четырех квадрантах) от входящего трехфазного источника переменного тока к выходу постоянного тока показано на рисунке ниже. При этом моторный SCR-мост и регенерационный SCR-мост достигают четырехквадрантной работы привода, получая соответствующие стробирующие сигналы от (аналогового или цифрового) контроллера.

Если тиристоры затворены с фазовым углом, равным нулю градусов, то привод работает как выпрямитель, который подает на двигатель полностью выпрямленный номинальный источник постоянного тока, а изменяемый угол открытия тиристоров подается на переменный источник постоянного тока. двигатель.

Форма волны выходного напряжения постоянного тока по отношению к форме волны переменного тока для вышеуказанной схемы показана ниже. Это среднее выходное напряжение постоянного тока получено для 40 ⁰ , 32 ⁰ и 24 ⁰ фазовых углов зажигания. Таким образом, средний выходной сигнал управляется изменением углов фазы зажигания по отношению к тиристорам.

Поскольку для обмотки возбуждения также требуется регулируемый источник постоянного тока, в преобразователе моста возбуждения используются только четыре тиристора. Это связано с тем, что поле никогда не требует отрицательного тока и, следовательно, не требуется другой набор тиристоров, которые использовались в якоре для реверсирования двигателя.

В современных приводах постоянного тока тиристоры полностью заменены полевыми МОП-транзисторами и IGBT для достижения высокой скорости переключения, чтобы исключить искажения входной мощности переменного тока и токов во время переключения. Следовательно, привод становится более эффективным и точным.

Как указано в статье приводов переменного тока , приводы постоянного тока также доступны в виде модульных блоков, которые состоят из аналоговых и цифровых входов/выходов, многофункциональных клавиатур, удаленных панелей оператора в дополнение к возможностям программирования и настройки программного обеспечения от различных производителей, таких как как ABB, Siemens, Rockwell Automation, Emerson и т. д. Они могут быть подключены к другим приводам или хост-компьютеру через кабели связи.

Программирование макросов этих приводов позволяет реализовать любую структуру управления для приложения. Они также способны принимать сигналы дистанционного управления от удаленных программируемых логических контроллеров через системы связи полевой шины.

какой двигатель наиболее эффективный? – Богдан-Авто

Электро

Водород

Гибрид

Газ

Дизель

Бензин

Виды двигателей, которыми оборудованы автомобили дилерской сети «Богдан-Авто Холдинг»

Оппозитный двигатель: типы, устройство и принцип работы

Что такое оппозитный двигатель

Принцип работы оппозитного двигателя и его устройство

Основные типы оппозитных двигателей

Боксер

ОРОС

5ТДФ

Плюсы оппозитного двигателя

Минусы оппозитного двигателя

Сложности при ремонте и обслуживании оппозитного двигателя

Вопросы и ответы:

Дистанционный запуск двигателя автомобиля, как работает автозапуск двигателя

Назначение системы дистанционного запуска

Устройство системы

Принцип работы автозапуска

Разновидности системы

Преимущества и недостатки системы

Выдумка или правда?

Механизм использования автозапуска на МКПП

Механизм использования автозапуска на АКПП

Установка

Более подробную информацию можно узнать у наших специалистов по телефону +375 29 781 20 20

Почему бесщеточные электродвигатели набирают популярность?

Принцип работы бесщеточного двигателя

Характерные особенности и преимущества бесщеточных двигателей

Сферы применения бесщеточных двигателей

Metabo выходит на новый уровень, внедряя бесщеточные двигатели в свою технику

Чем отличается АИ-92 от АИ-95, и лучше ли заливать АИ-98

Новые статьи

Популярные тест-драйвы

Клапаны двигателя: конструктивные особенности и назначение

Общее устройство

Конструктивные особенности

Требования к изготовлению пружин и втулок

Принцип работы частотно-регулируемого привода

Вот как работает двигатель вашего автомобиля

Лучшие

Откуда берется мощность двигателя

Четыре такта четырехтактного двигателя

Различные типы двигателей

Пришло время устроить генеральную уборку? Try the Meguiar’s Products We Use on Our Fleet

Meguiar’s Ultimate Wash & Wax

Meguiar’s Ultimate Quik Detailer

Meguiar’s Water Magnet Microfiber Towel

Meguiar’s Ultimate Interior Detailer

Основы частотно-регулируемого привода (принцип работы)

Что такое привод с регулируемой скоростью

Поделиться этой страницей

В чем разница между приводом с регулируемой скоростью, приводом с регулируемой частотой и приводом переменного тока?

Использование преобразователей частоты для управления двигателями может привести к значительной экономии

Как приводы с регулируемой скоростью регулируют мощность, чтобы скорость двигателя соответствовала требованиям процесса?

Посмотреть анимацию

Какие преимущества вы можете получить от приводов с регулируемой скоростью?

Почему следует использовать привод с регулируемой скоростью?

4 причины инвестировать

Преобразователи частоты АББ

частотно-регулируемых приводов: лучшее решение для управления движением

Что такое привод постоянного тока? Работа и типы приводов постоянного тока