Мотор это: Недопустимое название — Викисловарь

alexxlabОпубликовано

Содержание

Мотор — что это такое

Двигатель — это сердце автомобиля!

Двигатель или мотор представляет собой устройство, которое преобразовывает энергию топлива в механическую.  

Так же как и нашему сердцу нужна кровь, мотору нужно топливо в виде топливо-воздушной смеси, которую обеспечивает топливная система.  

Что важнее кузов или мотор сказать сложно. Одно без другого — просто груда металла.

 

Мотор — важнейшим компонент автомобиля, который приводит его в движение. Механическая энергия, которую он производит, передается при помощи трансмиссии на колеса. Ее конструкция вкупе с конструкцией мотора называют силовой установкой.

 

Основные виды мотора:

  • электродвигатели,
  • внутреннего сгорания, или ДВС,
  • гибридные, комбинированные двигатели.

Безусловно, самым популярным и распространенным из них является ДВС, который работает благодаря топливу.

 

В свою очередь, среди ДВС выделяют следующие типы:

  • роторно-поршневой,
  • поршневой мотор,
  • газотурбинный

 

Большинство автомобилей оснащены поршневыми ДВС, работающие при помощи дизельного топлива, бензина или природного газа. Таким двигателям требуется система смазки и система охлаждения. Для каждого конкретного двигателя требуется определенное моторное масло с заданными параметрами, по научному — допусками.

В последнее время также наблюдается тенденция востребованности электродвигателей, т.к. он экономичен и экологичен.

Работает такой двигатель за счет электроэнергии, но есть у этих устройств и недостаток — маленькая емкость батареи.

Гибридные моторы — новейшая разработка. Она состоит из ДВС и электродвигателя. Оба компоненты связываются друг с другом генератором, а энергия передается параллельно или последовательно на колеса.

 

Назад

МОТОР — это… Что такое МОТОР?

  • мотор — МОТОР, а, м. 1. Машина, автомобиль. Поймать мотор. Купить мотор. 2. Сердце. мотор шалит. мотор сдает …   Словарь русского арго

  • мотор — авто, моторчик, двигатель, движок, сердце Словарь русских синонимов. мотор 1. см. двигатель. 2. см. автомобиль …   Словарь синонимов

  • МОТОР — МОТОР, мотора, муж. (лат. motor тот, кто двигает). 1. Двигатель (преим. внутреннего сгорания или электрический). Пустить в ход мотор. 2. Экипаж, вагон, снабженный таким двигателем (автомобиль, моторный вагон трамвая в отличие от прицепного;… …   Толковый словарь Ушакова

  • МОТОР — МОТОиРА межрайонный отдел технического осмотра и регистрации автомототранспортных средств; межрайонный отдел технического осмотра и регистрации автотранспорта авто, техн., транспорт МОТОР Источник: http://gibdd.kirov.ru/News.files/PressReliz… …   Словарь сокращений и аббревиатур

  • МОТОР — МОТОР, см. ДВИГАТЕЛЬ …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • МОТОР — МОТОР, а, муж. Двигатель (преимущ. внутреннего сгорания или электрический). Запустить, остановить м. | прил. моторный, ая, ое. Моторное топливо. Моторная лодка (с мотором). Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • Мотор — (от латинского motor приводящий в движение) механизм, преобразующий различные виды энергии в механическую энергию вращения вала. В авиации термин «М.» применяется наряду с термином «двигатель», но охватывает более узкий класс объектов, не… …   Энциклопедия техники

  • мотор — 1) двигло; 2) любой вид авто. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 …   Автомобильный словарь

  • МОТОР — двигатель, использующий тепловую, электрическую или гидравлическую энергию …   Большая политехническая энциклопедия

  • мотор — I. МОТОР I а, м. moteur m. Побудительная причина, двигательная сила. Называя водопад властелином влаги, я его лицетворю, забывая этимологию его, и говорю о том незримом moteur, побудителе водяной суматохи. 28. 8. 1825. П.А. Вяземский Пушкину. //… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

    • Мотор — это… Что такое Мотор?

    Дви́гатель — устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую. Этот термин используется с конца XIX в. наряду со словом «мотор», которым с середины ХХ века чаще называют электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания (ДВС).

    Двигатели подразделяют на первичные и вторичные. К первичным относят непосредственно преобразующие природные энергетические ресурсы в механическую работу, а ко вторичным — преобразующие энергию, выработанную или накопленную другими источниками.

    К первичным двигателям (ПД) относятся ветряное колесо, использующее силу ветра, водяное колесо и гиревой механизм — их приводит в действие сила гравитации (падающая вода и сила притяжения), тепловые двигатели — в них химическая энергия топлива или атомная энергия преобразуются в другие виды энергии. Ко вторичным двигателям (ВД) относятся электродвигатель (электромотор), пневмодвигатель, гидродвигатель (гидромотор), а также экзотический двигатель созданный в 2007 году работающий от лазерного луча [1] Первыми ПД стали парус и водяное колесо. Парусом пользуются уже более 7 тысяч лет. Водяное колесо — норию широко применяли для оросительных систем в странах Древнего мира: Египте, Китае, Индии. Водяное и ветряное колёса широко использовались в Европе средних веков как основная энергетическая база мануфактурного производства.

    История создания

    В середине XVII в. были сделаны первые попытки перехода к машинному производству, потребовавшие создания двигателей, не зависящих от местных источников энергии (воды, ветра и пр.). Первым двигателем, в котором использовалось тепловая энергия химического топлива стала пароатмосферная машина, изготовленная по проектам французского физика Дени Папена и английского механика Томаса Севери. Эта машина была лишена возможности непосредственно служить механическим приводом, к ней «прилагалось в комплект» водяное мельничное колесо (по-современному говоря, водяная турбина), которое вращала вода, выжимаемая паром из котла паровой машины в резервуар водонапорной башни. Котел то подогревался паром, то охлаждался водой: машина действовала периодически. В 1763 году русский механик Иван Иванович Ползунов изготовил по собственному проекту стационарную паровую машину непрерывного действия. В ней были сдвоены два цилиндра, поочерёдно заполнявшиеся паром, и также подающими воду на башню, но — постоянно. К 1784 году английский механик Джеймс Уатт создал более совершенную паровую машину, названную универсальным паровым двигателем. Уатт с детства работал подручным на машине конструкции Севери. В его задачу входило постоянно переключать краны подачи пара и воды на котел. Эта история описана тут — однообразная работа изрядно надоела изобретателю и побудила изобрести как поршень двойного хода, так и автоматическую клапанную коробку (потом и центробежный предохранитель). В машине был предусмотрен в цилиндре жесткий поршень, по обе стороны которого поочередно подавался пар. Все происходило в автоматическом режиме и непрерывно. Поршень вращал через кривошипно—шатунную систему маховик, обеспечивающий плавность хода. Паровая машина могла теперь стать приводом различных механизмов и перестала быть привязана к водонапорной башне. Элементы, придуманные Уаттом входили в той или иной форме во все паровые машины. Паровые машины совершенствовали и применяли для решения различных технических задач: привода станков, судов, экипажей для перевозки людей по дорогам, локомотивов на железных дорогах. К 1880 году суммарная мощность всех работавших паровых машин превысила 26 млн кВт (35 млн л.с.).

    В 1816 шотландец Роберт Стирлинг предложил двигатель внешнего сгорания, называемый сейчас его именем Двигатель Стирлинга. В этом двигателе рабочее тело (воздух или иной газ) заключен в герметичный объем. Здесь осуществлен цикл по типу цикла Севери («до-Уаттовского»), но нагрев рабочего тела и его охлаждение производятся в различных объемах машины и сквозь стенки рабочих камер. Природа нагревателя и охладителя для цикла не имеют значения, а потому он может работать даже в космосе и от любого источника тепла. КПД созданных сейчас стирлингов невелик.

    Во второй половине XIX века создали паровую турбину. В 1889 году шведский инженер Карл Густав де Лаваль предложил использовать расширяющееся сопло и быстроходную турбину (до 32000 об/мин), а, независимо от него, еще в 1884 году англичанин Чарлз Алджернон Парсонс изобрел первую пригодную для промышленного применения реактивную турбину (более тихоходную), способную вращать судовой винт. Паровые турбины стали применять на морских судах, а с начала ХХ века на электростанциях. В 60-х годах XX века их мощность превысила 1000 МВт в одном агрегате.

    Схема работы 4-тактного двигателя внутреннего сгорания

    Проект первого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) принадлежит известному изобретателю часового анкера Христиану Гюйгенсу и предложен еще в XVII веке. Интересно, что в качестве топлива предполагалось использовать порох, а сама идея была подсказана артиллерийским орудием. Все попытки Дениса Папена (упомянутого выше, как создатель первой паровой машины) построить машину на таком принципе, успехом не увенчались. Первый надёжно работавший ДВС сконструировал в 1860 году французский инженер Эжен Ленуар. Двигатель Ленуара работал на газовом топливе. Спустя 16 лет немецкий конструктор Николас Отто создал более совершенный 4-тактный газовый двигатель. В этом же 1876 году шотландский инженер Дугальд Кларк испытал первый удачный 2-тактный двигатель. Совершенствованием ДВС занимались многие инженеры и механики. Так, в 1883 году немецкий инженер Карл Бенц изготовил использованный им в дальнейшем 2-тактный ДВС. В 1897 году его соотечественник и тоже инженер Рудольф Дизель предложил ДВС с воспламенением рабочей смеси в цилиндре от сжатия воздуха, названный впоследствии дизелем.

    В ХХ веке ДВС стал основным двигателем в автомобильном транспорте. В 70-х годах почти 80 % суммарной мощности всех существовавших ДВС приходилось на транспортные машины (автомобили, трактора и пр.). Параллельно шло совершенствование гидротурбин, применявшихся на гидроэлектростанциях. Их мощность в 70-х годах XX века превысила 600 МВт.

    В первой половине ХХ века. создали новые типы первичных двигателей: газовые турбины, реактивные двигатели, а в 50-х и ядерные силовые установки. Процесс совершенствования и изобретения первичных двигателей продолжается.

    В 1834 году русский учёный Борис Семёнович Якоби (так писалось его имя в русской транскрипции) создал первый пригодный для практического использования электродвигатель постоянного тока. В 1888 году сербский студент и будущий великий изобретатель Никола Тесла высказал принцип построения двухфазных двигателей переменного тока, а год спустя русский инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский создал первый в мире 3-фазный асинхронный электродвигатель, ставший наиболее распространённой электрической машиной.

    Пневмодвигатели и гидромашины

    Пневмодвигатели и гидромашины, соответственно, работают от сетей (баллонов) высокого давления воздуха или жидкости преобразуя гидравлическую (пневматическую) энергию насосов. Их широко применяют в качестве исполнительных механизмов в различных устройствах и системах. Так, созданы пневмолокомотивы (особенно пригодны для работ во взрывоопасных условиях, например в шахтах, где тепловые двигатели не применишь), с помощью гидромашин осуществляется привод гусениц в некоторых типах тракторов и танков, перемещение рабочих органов бульдозеров и экскаваторов. Все разнообразнее конструкции экологически чистых городских автомобилях на пневмоприводах, предлагаемых инженерами разных стран. Вторичные двигатели играют большую роль в технике, однако их мощность относительно невелика. Их также широко применяют и в миниатюрных и сверхминиатюрных устройствах.

    Классификация

    Двигатели могут использовать следующие типы источников энергии:

    • электрические;
    • электростатические;
    • химические;
    • ядерные;
    • гравитационные.
    • лазерные

    Получаемую энергию двигатели могут преобразовывать к следующим типам движения:

    • вращательное движение твёрдых тел;
    • поступательное движение твёрдых тел;
    • возвратно-поступательное движение твёрдых тел;
    • движение реактивной струи;
    • другие виды движения.

    Электродвигатели, обеспечивающие поступательное и/или возвратно-поступательное движение твёрдого тела;

    • линейные;
    • индукционные;
    • пьезоэлектрические.

    Некоторые типы электроракетных двигателей:

    • ионные двигатели;
    • стационарные плазменные двигатели;
    • двигатели с анодным слоем;
    • радиоионизационные двигатели;
    • коллоидные двигатели;
    • электромагнитные двигатели;
    • другие.

    Двигатели внешнего сгорания — класс двигателей, где источник тепла или процесс сгорания топлива отделены от рабочего тела:

    Двигатели внутреннего сгорания:

    Воздушно-реактивные двигатели:

    Ракетные двигатели:

    Категория «Двигатели» в патентоведении одна из наиболее активно пополняемых. В год по всему миру подаётся от 20 до 50 заявок в этом классе. Часть из них отличаются принципиальной новизной, часть — новым соотношением известных элементов. Новых агрегатов, к сожалению реально создаётся на порядки меньше.

    Это интересно

    • Существует принципиально новый двигатель — центробежный, он работает за счёт преобразования энергии вращающихся масс. Точнее за счёт использования эффекта гироскопа, сопротивляясь смещению наклона своей оси две противоположно вращающиеся массы (если они своими осями вращения направлены к центру вокруг которого смещаются усилием) создают тягу равную энергии приложенной для их смещения, не считая потерь на трение.

    См. также

    Wikimedia Foundation. 2010.

    MOTOR — Перевод на русский

    So it’s different from the motor prosthetics where you’re communicating from the brain to a device.

    Это отличается от моторного протеза, в котором общение происходит от мозга к прибору.

    I mean, here we’re blowing wings off but the wing motor keeps all the way down.

    Мы взрываем крылья, а мышцы крыльев продолжают работать.

    This is Motor Ritz Towers in Manhattan in the 30s, where you drove up to your front door, if you had the guts.

    Это башни Мотор Ритц на Манхэттене 30-х, вы подъезжали к входной двери, если кишка не была тонка.

    (Laughter) This was something in the complex sensory-motor action of brushing her teeth was triggering orgasm.

    Он проверил, нет ли чего-нибудь эдакого в её зубной пасте.

    What we do is make a very simple electric motor.

    Еще мы делаем очень простой электрический мотор.

    I literally grew up with the Ford Motor Company.

    Я буквально рос вместе с Ford Motor Company.

    His visual-motor coordination is quite poor, but you get a general sense of what are the regions that he’s trying to trace out.

    Его зрительная координация очень слаба, но вы можете видеть, какие именно области он пытается распознать.

    Now this is the simplest motor on Earth.

    Это самый простой мотор на планете.

    The wing motor is very resilient.

    Мышцы крыльев очень надёжны.

    Что такое BLDC-мотор

    BLDC двигатель, он же вентильный двигатель — это бесколлекторный синхронный двигатель постоянного тока на постоянных магнитах. Функцию коллектора в данном случае выполняет электронный контроллер, как если бы двигатель был коллекторный — контроллер переключает обмотки в зависимости от положения ротора с магнитами, определяемого датчиками Холла, установленными в мотор. Если двигатель застопорить, то контроллер будет подавать ток в те две фазы, которые должны его стронуть в нужную сторону. Контроллер не будет переключать фазы, пока ротор стоит. Дополнительно в отличие от механических коллекторов,это обеспечивает работу большого количества магнитных пар,чем может быть обеспечен значительно больший момент.

    По сути, BLDC – это коллекторный двигатель с «электронным коллектором», но лишенный его недостатков в виде механического износа щеток и постоянного обслуживания щеточного узла для удаления нагара и загрязнений.

    «Вентильный электродвигатель» — это наше, советское название. В зарубежной литературе они называются по другому. Общие аббревиатуры для обозначения синхронных бесколлектроных электродвигателей постоянного тока — это BLDC или PMSM:

    1. BLDC — Brushless DC electric motor (бесколлекторный электродвигатель постоянного тока).
    2. PMSM — Permanent Magnet Synchronous Motor (синхронный двигатель с постоянными магнитами).

    Конструкция: 

    В роторе двигателя размещаются постоянные магниты, создающие магнитное поле, которые чередуются + — + -… В зависимости от количества магнитов, двигатель имеет соответствующее количество полюсов. Роторы линейки Golden Motor 3-5-10-20кВт имеют 8 магнитов, т.е. 4 пары магнитов. 

    Статор сделан из электротехнической стали и медной обмотки, уложенной в пазы сердечника. Количество обмоток определяет количество фаз двигателя. Для вращения необходимы 3 фазы. Обычно ВД трёхфазные, в Golden Motor в т.ч.

    BLDC двигатель так же имеет более высокие эксплуатационные характеристики по сравнению с асинхронными двигателями. Он обладает лучшей удельной мощностью (мощность на килограмм массы), лучшим КПД, особенно на низких оборотах и на старте, более простое управление (асинхронным двигателям требуется чистый синус).

    Каждому мотору нужен свой управляющий контроллер. 

    Ниже представлено видео, объясняющая принцип действия:

     

    Выбираем электросистему — AC или DC?

    Какой мотор выбрать при заказе электрического транспортного средства — AC или DC?

    В привычном нам мире двигателей внутреннего сгорания существует многообразие типов: рядные, V-образные, оппозитные, роторные и т.д. И до сих пор не выбран единственный, «лучший» тип двигателя. Разные типы двигателей существуют для удовлетворения различных потребностей, таких как цена или производительность. Это также применимо и к электромоторам.
    При выборе гольфкара, электробуса или электрогрузовика одним из важнейших технических параметров является тип и мощность мотора. И если с мощностью все понятно – она должна быть достаточной для решения поставленных перед гольфкаром задач, то с типом мотора менее очевидно. На рынке представлены 2 типа – DC моторы (щеточно-коллекторные моторы постоянного тока) и AC моторы (синхронные моторы переменного тока). Иногда можно встретить бесщеточные BLDC моторы, либо асинхронные AC моторы, но это скорее экзотика в случае с низкоскоростным электротранспортом, поэтому не будем добавлять их к сравнению.

    DC моторы


    Многие производители ЭТС, в том числе и американские, до сих пор предлагают технику с щеточными DC моторами, обычно — в самых недорогих конфигурациях. Попробуем понять стоит ли на этом сэкономить.

    Сильные стороны моторов:
    • Щеточные DC моторы с последовательным возбуждением обмоток обладают большим крутящим моментом на старте и низких оборотах.
    • DC моторы относительно компактны и обладают небольшой массой
    • DC мотор прост в управлении, для него требуется более дешевый контроллер

    А вот слабые стороны щеточных DC моторов:
    • DC-мотор обладает щеточно-коллекторным узлом, который подвержен повышенному износу графитовых щеток и коллектора. Буквально – щетки истираются о коллектор, со временем они требуют замены и имеют свойство ломаться.
    • DC-моторы, для долгой службы, необходимо оборудовать устройством плавного пуска мотора, дабы уберечь обмотки ротора от сгорания при пусковом токе
    • Обмотки на статорах постоянного тока выделяют много тепла, которое требует сложных технологий для рассеивания, включая оребрение статора, охлаждение маслом и т.д.
    • Крутящий момент DC-мотора снижается с ростом оборотов

    AC моторы


    AC мотор – изобретение гениального Николы Тесла. На данный момент электромоторы переменного тока потребляют 50% электроэнергии в мире, 90% электромоторов в промышленности – переменного тока. Секрет успеха – простота конструкции: статор, подключенный к 3-фазам, и ротор на подшипниках. Однако на электротранспорте AC моторы получили распространение только в последние 10 лет, давайте разберемся почему.

    Чем хороши AC моторы:
    • Высокая надежность за счет отсутствия трущихся деталей (щеток и коллектора)
    • Более дешевое и редкое техническое обслуживание
    • Рекуперативное торможение — накопить энергию от торможения двигателем так же легко, как и потратить энергию при ускорении. Некоторые системы DC также могут это сделать, но они не делают этого так же хорошо, и это всегда делает их более сложными и дорогими.
    • В силу того, что АС контроллеры более сложные, у них шире функционал программирования, а значит у производителя и пользователей больше возможностей настройки электромобиля.
    Минус один – для управления АС мотором электромобиля требуется современный цифровой контроллер-инвертор. Стоимость такого контроллера выше на несколько сотен $, чем у контроллера DC мотора.

    Резюмируем:

    При эксплуатации AC мотор предпочтительнее. Единственная причина, по которой двигатели переменного тока не вытеснили DC моторы окончательно — это более высокая стоимость приобретения. Однако, надежность и эффективность техники наших клиентов для нас в приоритете. Поэтому мы в MassEV предлагаем к продаже гольфкары, электробусы, электрогрузовики и другую технику с AC моторами, но по цене версий с DC моторами.

    Как подобрать лодочный мотор

    Любой заядлый рыбак или просто любитель водных перемещений на плавательном средстве, скорее всего, задавался следующим вопросом: «Как выбрать мотор для лодки?» Это, действительно, весьма сложная тема, особенно для неопытных в таких делах людей. Однако, данная статья создана специально для разрешения большинства вопросов, которые возникают при выборе мотора.

    Прежде всего, следует чётко понимать отличие перемещения по воде и твёрдой поверхности. Когда человек едет на машине, он может быть уверен в том, что, увеличивая обороты двигателя, а, следовательно, и затрачиваемую мощность, он повышает свою скорость. При этом зависимость абсолютно прямо пропорциональная. То есть, если на одном показателе мощности машина развивает двадцать километров в час, то на другой, вдвое большей, показатель достигнет сорока. Соответственно, троекратное повышение мощности даст скорость шестьдесят километров в час. На воде всё абсолютно иначе. Причиной тому служит сила трения о поверхность, которая значительно изменяется на различных скоростях. Так, при движении по асфальту, последний остаётся твёрдым и не изменяет своей формы. Вода же расступается под действием днища лодки, что приводит к образованию волны.

    Таким образом, начиная подбирать лодочный мотор, следует знать скоростное предназначение своего плавательного средства. Есть лодки, которые предназначены для скольжения по воде. Они идеально предназначены для движения на большой скорости (для глиссера). Однако, на низких они расходуют большее количество топлива. Есть лодки, которые имеют конструкцию и форму, позволяющую идеально маневрировать и перемещаться на низких скоростях, однако, для скольжения они приспособлены мало. Плавательное средство, которое имеете Вы, скорее всего, имеет универсальную форму.

    Самый первый вопрос, который возникает при выборе лодочного мотора — это вопрос о том, какая у него должна быть мощность. Считается, что оптимальным будет показатель в 35 лошадиных сил на одну тонну массы. Однако, при подсчёте веса лодки, следует учитывать не только саму конструкцию, но и дополнительную нагрузку. Обычно, в стандартном плавательном средстве может находиться от одного до четырёх человек. Кроме того, стоит учесть массу сумок, самого двигателя, вёсел и других предметов, которые находятся на лодке. В итоге, можно получить прибавку к общему весу вплоть до полутонны. Профессионалы советуют выбирать двигатель несколько мощнее, чем требуется. Это требуется для преодоления дополнительных сил, действующих на лодку, таких как встречное течение и ветер.

    В категории маломощных двигателей (до 30 лошадиных сил), с большим отрывом идёт продукция марки Honda. Эта японская фирма вот уже много лет производит одни из самых высококачественных двигателей в мире. Кроме того, они имеют целый ряд преимуществ:

    1. Автоматическая муфта сцепления, позволяющая провести плавное ускорение.
    2. Использование системы глушения звука, разработанная специалистами компании Honda, уменьшает неприятные ощущения вследствие длительного пребывания в непосредственной близости от работающего двигателя вызывает.
    3. Возможность управления одной рукой.

    Маломощный двигатель вполне может быть выбран по весьма доступной цене.

    Немаловажное значение, при выборе мотора лодки, играет способ её управления. Среди основных можно выделить два – румпельное и дистанционное. Есть ещё парусное и вёсельное, но они нас не интересуют. Румпелем называют специальный рычаг, которым можно осуществлять поворот баллера. Эта ось, в свою очередь, крутит перо руля. Таким образом осуществляется задание направления движения лодкой. Румпельное управление оптимально подходит для небольших лодок с моторами невысокой мощности. Установка такой системы на крупное плавательное средство, способное развивать значительную скорость, чревато потерей управления. Именно по этой причине для данного вида лодок широкое применение получили другие технологии осуществления корректировки движения. Дистанционное управление осуществляется не румпелем, а специальным рулём в передней части плавательного средства. Это диктуется не только удобством, но и техникой безопасности. Его установка оправдана в следующих случаях:

    1. Скорость движения лодки более 80-90 км/ч;
    2. Мощность двигателя более 50 лошадиных сил;
    3. Масса плавательного средства более одной тонны. При этом сюда входит вес пассажиров и груза, перевозимого лодкой.

    Помимо руля, осуществляющего управление пером, устанавливаются дистанционные рычаги газа и реверса.

    Если с рекомендациями к установке на суда с малой и высокой мощностью все более или менее понятно, то затруднения в выборе системы управления, чаще всего, возникают у плавательных средств, имеющих средние параметры. В данном случае следует опираться на следующие показатели:

    1. Опыт управления на той или иной системе.
    2. Бюджет. Не всегда можно позволить себе установку дистанционного управления, однако, в интернете можно найти способы её самостоятельно изготовления. Настоятельно не рекомендуется этим заниматься без должного опыта.
    3. Скорости, на которых будет происходить передвижение на лодке. То есть, если мотор может развить 90 км/ч, а Вы не собираетесь передвигаться быстрее 40, то возможна установка румпельной системы.

    Все двигатели могут иметь две системы запуска: ручную и электрическую. В первом случае придётся потянуть за специальный шнур, который начнёт обороты двигателя. Данный тип запуска отличает высокая надёжность и низкая стоимость такого мотора. Всё это делает его оптимальным для бюджетного варианта. Электрозапуск же гораздо быстрее и удобнее. С ним можно осуществить комфортное передвижение.

    Прежде, чем рассмотреть следующую характеристику, следует дать определение нескольким терминам.

    Дейдвуд – это часть судна, расположенная близко к корме. Через специальную трубку в него выводится наружу гребной вал. Под его длиной обычно понимают длину ноги.

    Длина ноги – это термин, который относится к мотору. Он считается по расстоянию от места крепления двигателя к лодке и началом крепления винта.

    Всего бывает три маркировки длины ноги мотора:

    1. короткий S
    2. длинный L
    3. ультрадлинный X

    От этого параметра зависит эффективность работы двигателя. Если длина ноги невелика – то винт может цеплять воздух и толкающее усилие снижается. Это приводит к уменьшению скорости при прежнем потреблении топлива. Если винт расположить слишком низко, толкающее усилие, так же, пропадёт.

    Постоянное пребывание любого плавательного средства в воде отрицательно сказывается на его сроках эксплуатации и скоростных качествах. Чтобы сохранить изделие в хорошем состоянии необходимо хранить его в сухом месте. Для извлечения лодок из воды используются специальные электрические подъёмники. Их стоимость относительно велика, однако они позволяют увеличить срок службы плавательного средства.

    Выбор мотора для лодки – это сложная процедура. Но её облегчению способствует точное осознание целей, для которых необходимо это оборудование. Если Вы новичок и имеете стандартную лодку на двоих-троих человек, то оптимальным выбором будет маломощный мотор фирмы Honda с коротким размером ноги и румпельным управлением.

    Электродвигатель — Технический центр Эдисона

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

    Выше: Первый мотор Davenport

    1.) История и изобретатели:

    1834 — Томас Дэвенпорт из Вермонта разработал первый настоящий электродвигатель («настоящее» значение достаточно мощный, чтобы выполнить задачу) хотя Джозеф Генри и Майкл Фарадей создал ранние устройства движения с использованием электромагнитных полей. Ранние «моторы» создавали вращающиеся диски или рычаги, которые качался взад и вперед. Эти устройства не могли сделать никакой работы для человечества. но были важны для того, чтобы проложить путь к лучшим двигателям в будущем.Различные двигатели Давенпорта были возможность запускать модельную тележку по круговой колее и другие задачи. Позже тележка оказалась первым важным приложением. электроэнергии (это была не лампочка). Рудиментарный полноразмерные электрические тележки были наконец построены через 30 лет после смерти Давенпорта в 1850-х годах.

    Влияние электромотора на мир перед лампочками:
    Тележки и подключенные энергосистемы стоили очень дорого. строили, но перевозили миллионы людей на работу в 1880-е годы.До рост электросети в 1890-х гг. большинство людей (средний и низкие классы) даже в городах не было электрического света в дом.

    Только в 1873 году электродвигатель наконец добился коммерческого успеха. С 1830-х годов тысячи инженеров-новаторов улучшили двигатели и создали много вариаций. См. Другие страницы для получения более подробной информации об огромной истории электродвигателя.

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

    2.) Как работают моторы

    Электродвигатели могут работать от переменного (AC) или постоянного (DC) тока. Двигатели постоянного тока были разработаны первыми и имеют определенные преимущества и недостатки. Каждый тип мотора работает по-разному, но все они используют силу электромагнитного поля. Мы поговорим об основных принципах электромагнитных полей. в двигателях, прежде чем вы сможете перейти к различным типам двигателей.

    переменного тока электродвигатели используют вторичную и первичную обмотку (магнит), первичную подключен к сети переменного тока (или непосредственно к генератору) и находится под напряжением. Вторичный получает энергию от первичной обмотки, не касаясь ее напрямую. Это делается с помощью сложные явления, известные как индукция.

    Справа: инженер работает над кастомными модификациями дрона-октокоптера.Восемь крошечных DC двигатели создают достаточно мощности, чтобы поднять килограммы полезной нагрузки. Более новые конструкции двигателей, подобные этому, используют редкоземельные металлы в статоре для создания более сильных магнитных полей в небольших и легких пакеты.

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

    2.a) Детали электродвигателя:

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

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

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

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

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

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

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

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

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


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

    3.) Типы электродвигателей переменного тока

    Двигатели переменного тока:

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


    См. Нашу страницу, посвященную асинхронным двигателям, здесь>

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

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

    Недостатки:
    — Щетки со временем изнашиваются

    Использует: приборы, ручной электроинструмент

    Посмотреть видео ниже:


    3.в) синхронный Моторы (Selsyn Motor)

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

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


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

    Этот мотор одинарный фазный двигатель переменного тока.Имеет только одну катушку с поворотным валом. в центре, отставание потока, проходящего вокруг катушки, вызывает сила магнита, чтобы двигаться по катушке. Это получает центральный вал с вращением вторичной обмотки.

    Цилиндр изготовлен из стали и имеет медные стержни, встроенные по длине в цилиндр поверхность.


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

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

    Посмотреть видео ниже:


    4.) Двигатели постоянного тока (DC):

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

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


    Матовый Двигатели постоянного тока:

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

    Первые моторы использовались на уличных железных дорогах.

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

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

    Бесщеточный Двигатели постоянного тока:

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

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

    4.b) ЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА:

    4.b.1) DC Шунтирующий двигатель

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

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

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

    Сила катушки шунтирующего поля определяет скорость и крутящий момент двигателя.

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

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

    Посмотреть видео ниже, демонстрирующее действие параллельного двигателя постоянного тока !:

    4.б.2) DC двигатель с последовательным заводом

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

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

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

    Подробнее о двигателе с последовательным заводом:
    , статья 1
    Артикул 2

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

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

    Видео с демонстрацией примеры мотора-блинчика:

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

    Недостатки:
    плоская форма не подходит для всех приложений

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

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

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

    Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

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

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

    Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

    4.б.6) Отдельно возбужденный (сепекс)

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

    Этот двигатель — щеточный двигатель постоянного тока. который имеет более широкие кривые крутящего момента, чем двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой.

    Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

    4.c) Бесщеточные двигатели постоянного тока:

    4.c.1) Шаговый Мотор

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

    Посмотреть видео шагового двигателя в действии ниже:

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

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

    Узнайте больше об этом типе двигателя здесь.

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


    Связанные темы: Электродвигатель

    | Encyclopedia.com

    Двигатель постоянного тока

    Типы двигателей постоянного тока

    Двигатели переменного тока

    Принципы работы трехфазного двигателя

    Ресурсы

    Электродвигатель — это машина, используемая для преобразования электрической энергии в механическую.Электродвигатели важны для современной жизни, они используются в пылесосах, посудомоечных машинах, компьютерных принтерах, факсах, водяных насосах, производстве, автомобилях (как обычных, так и гибридных), станках, печатных станках, системах метро и т. Д.

    Основные физические принципы работы электродвигателя известны как закон Ампера и закон Фарадея. Первая гласит, что электрический проводник, находящийся в магнитном поле, будет испытывать силу, если любой ток, протекающий через проводник, имеет компонент, расположенный под прямым углом к ​​этому полю.Изменение направления тока или магнитного поля приведет к возникновению силы, действующей в противоположном направлении. Второй принцип гласит, что если проводник перемещается через магнитное поле, то любой компонент движения, перпендикулярный этому полю, будет создавать разность потенциалов между концами проводника.

    Электродвигатель состоит из двух основных элементов. Первый, статический компонент, который состоит из магнитных материалов и электрических проводников для создания магнитных полей желаемой формы, известен как статор .Второй, который также сделан из магнитных и электрических проводников для создания определенных магнитных полей, которые взаимодействуют с полями, создаваемыми статором, известен как ротор . Ротор содержит движущийся компонент двигателя, имеющий вращающийся вал для соединения с приводимой в действие машиной и некоторые средства поддержания электрического контакта между ротором и корпусом двигателя (обычно угольные щетки, прижатые к контактным кольцам). Во время работы электрический ток, подаваемый на двигатель, используется для создания магнитных полей как в роторе, так и в статоре.Эти поля сталкиваются друг с другом, в результате чего ротор испытывает крутящий момент и, следовательно, вращается.

    Электродвигатели делятся на две большие категории, в зависимости от типа применяемой электроэнергии: двигатели постоянного (DC) и переменного тока (AC).

    Первый электродвигатель постоянного тока был продемонстрирован Майклом Фарадеем в Англии в 1821 году. Поскольку единственными доступными электрическими источниками были электродвигатели постоянного тока, первые коммерчески доступные электродвигатели были электродвигателями постоянного тока, которые стали популярными в 1880-х годах.Эти двигатели использовались как для маломощных, так и для больших мощностей, таких как электрические уличные железные дороги. Только в 1890-х годах, когда появилась электроэнергия переменного тока, двигатель переменного тока был разработан, в первую очередь, корпорациями Westinghouse и General Electric. В течение этого десятилетия было решено большинство проблем, связанных с однофазными и многофазными двигателями переменного тока. Следовательно, все основные характеристики электродвигателей были разработаны к 1900 году.

    Работа двигателя постоянного тока зависит от взаимодействия полюсов статора с частью ротора или якоря.Статор содержит четное количество полюсов переменной магнитной полярности, каждый полюс состоит из электромагнита, образованного из обмотки полюса, намотанной на сердечник полюса. Когда через обмотку протекает постоянный ток, создается магнитное поле. Якорь также содержит обмотку, в которой ток течет в указанном направлении. Этот ток якоря взаимодействует с магнитным полем в соответствии с законом Ампера, создавая крутящий момент, который поворачивает якорь.

    Если бы обмотки якоря вращались вокруг следующего полюса противоположной полярности, крутящий момент работал бы в противоположном направлении, останавливая якорь.Чтобы предотвратить это, ротор содержит коммутатор, который изменяет направление тока якоря для каждого полюсного наконечника, мимо которого вращается якорь, таким образом гарантируя, что все обмотки, проходящие, например, через полюс северной полярности, будут иметь ток, протекающий в в том же направлении, в то время как обмотки, проходящие через южные полюса, будут иметь противоположный ток, чтобы создать крутящий момент в том же направлении, что и крутящий момент, создаваемый северными полюсами. Коммутатор обычно состоит из разъемного контактного кольца, по которому движутся щетки, протекающие по постоянному току.

    Вращение обмоток якоря через поле статора создает на якоре напряжение, известное как противо-ЭДС (электродвижущая сила), поскольку оно противодействует приложенному напряжению: это следствие закона Фарадея. Величина противо-ЭДС зависит от напряженности магнитного поля и скорости вращения якоря. При первоначальном включении двигателя постоянного тока нет противодействия ЭДС, и якорь начинает вращаться. Счетчик ЭДС увеличивается с вращением.Действующее напряжение на обмотках якоря — это приложенное напряжение за вычетом противо-ЭДС.

    Двигатели постоянного тока встречаются чаще, чем мы думаем. Автомобиль может иметь до 20 двигателей постоянного тока для привода вентиляторов, сидений и окон. Они бывают трех разных типов, классифицируемых в зависимости от используемой электрической схемы. В параллельном двигателе якорь и обмотка возбуждения соединены параллельно, поэтому токи через каждую из них относительно независимы. Ток через обмотку возбуждения можно регулировать с помощью реостата возбуждения (переменного резистора), что позволяет изменять скорость двигателя в широких пределах в широком диапазоне условий нагрузки.Этот тип двигателя используется для привода станков или вентиляторов, для которых требуется широкий диапазон скоростей.

    В последовательном двигателе обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря, что приводит к очень высокому пусковому моменту, поскольку как ток якоря, так и напряженность поля максимальны. Однако, как только якорь начинает вращаться, противо-ЭДС снижает ток в цепи, тем самым уменьшая напряженность поля. Серийный двигатель используется там, где требуется большой пусковой крутящий момент, например, в автомобильных стартерах, кранах и подъемниках.

    Составной двигатель представляет собой комбинацию последовательного и параллельного двигателей с параллельными и последовательными обмотками возбуждения. Этот тип двигателя имеет высокий пусковой момент и способность изменять скорость и используется в ситуациях, требующих обоих этих свойств, таких как пробивные прессы, конвейеры и лифты.

    Двигатели

    переменного тока встречаются гораздо чаще, чем двигатели постоянного тока, потому что почти все системы электроснабжения работают с переменным током. Существует три основных типа двигателей: многофазные асинхронные, многофазные синхронные и однофазные.Поскольку трехфазные источники питания являются наиболее распространенными многофазными источниками, большинство многофазных двигателей работают от трехфазных. Трехфазные источники питания широко используются в коммерческих и промышленных условиях, тогда как однофазные источники питания почти всегда используются в домашних условиях.

    Основное различие между двигателями переменного и постоянного тока заключается в том, что магнитное поле, создаваемое статором, вращается в корпусе переменного тока. Через клеммы вводятся три электрические фазы, каждая фаза питает отдельный полюс поля. Когда каждая фаза достигает своего максимального тока, магнитное поле на этом полюсе достигает максимального значения.По мере уменьшения тока уменьшается и магнитное поле. Поскольку каждая фаза достигает своего максимума в разное время в пределах цикла тока, тот полюс поля, магнитное поле которого является наибольшим, постоянно изменяется между тремя полюсами, в результате чего магнитное поле, видимое ротором, вращается. Скорость вращения магнитного поля, известная как синхронная скорость, зависит от частоты источника питания и количества полюсов, создаваемых обмоткой статора. Для стандартного источника питания 60 Гц, используемого в США, максимальная синхронная скорость составляет 3 600 об / мин.

    В трехфазном асинхронном двигателе обмотки ротора не подключены к источнику питания, а

    Ключевые термины

    AC — Переменный ток, при котором ток, проходящий по цепи, меняет направление потока через равные промежутки времени.

    DC— Постоянный ток, при котором ток в цепи примерно постоянен во времени.

    Ротор — Та часть электродвигателя, которая может свободно вращаться, включая вал, якорь и связь с машиной.

    Статор — Та часть электродвигателя, которая не может вращаться, включая катушки возбуждения.

    Крутящий момент — Способность или сила, необходимые для поворота или скручивания вала или другого объекта.

    — это, по сути, короткие замыкания. Самый распространенный тип обмотки ротора, обмотка с короткозамкнутым ротором, очень похожа на ходовое колесо, используемое в клетках для домашних песчанок. Когда двигатель первоначально включен, а ротор неподвижен, проводники ротора испытывают изменяющееся магнитное поле, перемещающееся с синхронной скоростью.Согласно закону Фарадея, эта ситуация приводит к индукции токов вокруг обмоток ротора; величина этого тока зависит от импеданса обмоток ротора. Поскольку условия для работы двигателя теперь выполнены, то есть токопроводящие проводники находятся в магнитном поле, ротор испытывает крутящий момент и начинает вращаться. Ротор никогда не может вращаться с синхронной скоростью, потому что не будет относительного движения между магнитным полем и обмотками ротора, и ток не может быть индуцирован.Асинхронный двигатель имеет высокий пусковой момент.

    В двигателях с короткозамкнутым ротором скорость двигателя определяется нагрузкой, которую он передает, и числом полюсов, создающих магнитное поле в статоре. Если некоторые полюса включаются или выключаются, скорость двигателя можно регулировать с приращением. В двигателях с фазным ротором сопротивление обмоток ротора может быть изменено извне, что изменяет ток в обмотках и, таким образом, обеспечивает непрерывное регулирование скорости.

    Трехфазные синхронные двигатели сильно отличаются от асинхронных двигателей.В синхронном двигателе ротор использует катушку под напряжением постоянного тока для создания постоянного магнитного поля. После того, как ротор приближается к синхронной скорости двигателя, северный (южный) полюс магнита ротора блокируется с южным (северным) полюсом вращающегося поля статора, и ротор вращается с синхронной скоростью. Ротор синхронного двигателя обычно включает в себя обмотку с короткозамкнутым ротором, которая используется для запуска вращения двигателя до подачи питания на катушку постоянного тока. Беличья клетка не действует на синхронных скоростях по причине, описанной выше.

    Однофазные асинхронные двигатели и синхронные двигатели, используемые в большинстве бытовых ситуаций, работают по принципам, аналогичным принципам, описанным для трехфазных двигателей. Однако для создания пусковых моментов необходимо внести различные модификации, поскольку одна фаза не будет генерировать только вращающееся магнитное поле. Следовательно, в асинхронных двигателях используются конструкции с разделенной фазой, конденсаторным пуском или с экранированными полюсами. Небольшие синхронные однофазные двигатели, используемые для таймеров, часов, магнитофонов и т. П., Основаны на конструкциях с реактивным сопротивлением или гистерезисом.

    КНИГИ

    Красильщик. Катушки силы тока: как они сделаны и как используются: с описанием электрического света, электрических звонков, электродвигателей, телефона, микрофона и фонографа . Бостон: Adamant Media Corporation, 2005.

    Эмади, Али. Энергоэффективные электродвигатели . Нью-Йорк: CRC, 2004.

    Hughes, Austin. Электродвигатели и приводы . Оксфорд, Великобритания: Newnes, 2005.

    Иэн А. Макинтайр

    Как работает двигатель электромобиля — Easy Electric Life

    Что такое электродвигатель?

    Двигатель электромобиля работает с использованием физического процесса, разработанного в конце 19 века.Он заключается в использовании тока для создания магнитного поля в неподвижной части машины («статоре»), смещение которого приводит в движение вращающуюся часть («ротор»). Мы более подробно рассмотрим эти две части и многое другое ниже.

    Принцип электродвигателя

    В чем разница между двигателем и двигателем? Эти два слова часто используются как синонимы. Поэтому важно различать их с самого начала. Несмотря на то, что в настоящее время термин «двигатель» используется как почти синоним, в автомобильной промышленности термин «двигатель» относится к машине, которая преобразует энергию в механическую энергию (и, следовательно, в движение), в то время как «двигатель» делает то же самое, но специально использует тепловую энергию. энергия.Поэтому, говоря о преобразовании тепловой энергии в механическую, мы имеем в виду горение, а не электрическое.

    Другими словами, двигатель — это тип двигателя. Но мотор — это не обязательно двигатель. В случае с электромобилями, поскольку механическая энергия создается из электричества, мы используем слово «двигатель» для описания устройства, которое заставляет электромобиль двигаться (также известного как тяга).

    Как двигатель электромобиля работает внутри электромобиля?

    Теперь, когда мы знаем, что мы говорим о двигателях, а не двигателях, как двигатель работает внутри электромобиля?

    В наши дни электродвигатели можно встретить во многих бытовых устройствах.Те, которые используют двигатели постоянного тока (DC), имеют довольно простые функции. Двигатель подключен непосредственно к источнику энергии, и его скорость вращения напрямую зависит от силы тока. Хотя эти электродвигатели просты в производстве, они не соответствуют требованиям к мощности, надежности или размеру электромобиля, хотя вы можете обнаружить, что они приводят в действие дворники, окна и другие более мелкие механизмы внутри автомобиля.

    Статор и ротор

    Если вы хотите понять, как работает электромобиль, вам необходимо ознакомиться с физическими элементами его электродвигателя.И он начинается с понимания принципов работы двух его основных частей: статора и ротора. Разницу между ними легко запомнить: статор неподвижен, а ротор вращается. В двигателе статор использует энергию для создания магнитного поля, которое затем вращает ротор.

    Итак, как работает двигатель, когда дело доходит до привода электромобиля ? Для этого мы должны обратиться к двигателям переменного тока (AC), которые требуют использования схемы преобразования для преобразования постоянного тока (DC), подаваемого батареей.Давайте подробнее рассмотрим два разных вида тока.

    Питание электромобиля: переменный ток и постоянный ток

    Прежде всего, если вы хотите понять, как работает мотор электромобиля, вам необходимо знать разницу между переменным и постоянным током (электронными токами).

    Электричество движется по проводнику двумя путями. Переменный ток (AC) описывает электрический ток, при котором электроны периодически меняют направление. Постоянный ток (DC), как следует из названия, течет в одном направлении.

    Аккумулятор в электромобиле работает от постоянного тока. Но когда дело доходит до главного двигателя электромобиля (который обеспечивает тягу к транспортному средству), эта энергия постоянного тока должна быть преобразована в переменный ток через инвертор.

    Итак, что происходит, когда эта энергия достигает двигателя? Это зависит от того, используется ли в автомобиле синхронный или асинхронный двигатель.

    Типы электродвигателей

    В автомобильной промышленности существуют два типа двигателей переменного тока: синхронные и асинхронные.Когда дело доходит до электромобиля, у синхронных и асинхронных двигателей есть свои сильные стороны — один не обязательно «лучше» другого.

    Синхронные и асинхронные двигатели

    Асинхронный двигатель, также называемый асинхронным двигателем, основан на статоре с электрическим приводом для создания вращающегося магнитного поля. Это влечет ротор в бесконечную погоню, как если бы он безуспешно пытался догнать магнитное поле. Асинхронный двигатель часто используется в электромобилях, которые в основном используются для движения на повышенных скоростях в течение длительных периодов времени.

    В синхронном двигателе ротор сам действует как электромагнит, активно участвуя в создании магнитного поля. Таким образом, его скорость вращения прямо пропорциональна частоте тока, который питает двигатель. Это делает синхронный двигатель идеальным для городского движения, которое обычно требует регулярной остановки и запуска на низких скоростях.

    И синхронные, и асинхронные двигатели работают в обратном порядке, что означает, что они могут преобразовывать механическую энергию в электричество во время замедления.Это принцип рекуперативного торможения , который происходит от генератора переменного тока.

    Части электродвигателей

    Давайте теперь подробнее рассмотрим некоторые из различных частей двигателя электромобиля: от магнитов электродвигателей или синхронных двигателей с внешним возбуждением (EESM) до силового агрегата в целом.

    Постоянные магниты

    В некоторых синхронных двигателях в качестве ротора используется двигатель с постоянными магнитами. Эти постоянные магниты встроены в стальной ротор, создавая постоянное магнитное поле.Преимущество постоянного электромотора в том, что он работает без источника питания, но требует использования металлов или сплавов, таких как неодим или диспрозий. Эти «редкоземельные элементы» являются ферромагнитными, что означает, что они могут быть намагничены, чтобы стать постоянными магнитами. Они используются в различных промышленных целях: от ветряных генераторов, аккумуляторных инструментов и наушников до велосипедных динамо-машин и… тяговых двигателей для некоторых электромобилей!

    Проблема в том, что цены на эти «редкие земли» очень волатильны.Несмотря на свое название, на самом деле они не обязательно такие редкие, но встречаются почти исключительно в Китае, который, следовательно, имеет квазимонополию на их производство, продажу и распространение. Это объясняет, почему производители упорно трудятся над поиском альтернативных решений для двигателей электромобилей.

    Синхронные двигатели с внешним возбуждением

    Одно из этих решений, используемое Renault для New ZOE, включает изготовление магнита электродвигателя из медной катушки. Это требует более сложного производственного процесса, но позволяет избежать проблем с питанием при сохранении отличного соотношения между массой двигателя и передаваемым крутящим моментом.

    Гийом Фори, руководитель отдела проектирования завода Renault Cléon во Франции, дает представление о сложности и изобретательности двигателя New ZOE: «Производство EESM требует специальных процессов намотки катушек и пропитки. Ограничения ожидаемых характеристик продукта, цель снижения отношения веса к мощности и высокая скорость производства требуют от нас эффективного использования самых современных технологий для выполнения этих процессов ».

    Электрическая трансмиссия

    В электромобиле двигатель, состоящий из ротора и статора, является частью более крупного блока, электрической трансмиссии , ансамбля, который заставляет электродвигатель работать.

    Также в этом устройстве Power Electronic Controller (PEC) объединяет всю силовую электронику, отвечающую за управление питанием двигателя и зарядку аккумулятора. Наконец, он включает в себя редукторный двигатель, часть, отвечающую за регулировку крутящего момента и скорости вращения, передаваемых двигателем на колеса.

    Вместе эти элементы обеспечивают плавную и эффективную работу электродвигателя. И результат? Ваш электромобиль бесшумный, надежный, на дешевле и приятно водить!

    Авторские права: Pagecran

    Читайте также

    Электромобиль

    Различные способы хранения энергии

    10 июня 2021

    Посмотреть больше

    Электромобиль

    Все, что нужно знать о подключаемом гибридном автомобиле

    10 июня 2021

    Посмотреть больше

    Электромобиль

    Все, что нужно знать о зарядке гибридного автомобиля

    09 июня 2021

    Посмотреть больше

    Что такое электродвигатель? Определение и типы

    Определение : Электродвигатель — это электромеханическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую.Другими словами, устройство, создающее вращающую силу, называется двигателем. Принцип работы электродвигателя в основном зависит от взаимодействия магнитного и электрического поля. Электродвигатели в основном подразделяются на два типа. Это двигатель переменного тока и двигатель постоянного тока. Двигатель переменного тока принимает переменный ток в качестве входа, тогда как двигатель постоянного тока принимает постоянный ток.

    Типы электродвигателей

    Классификация электродвигателя показана на рисунке ниже.

    Двигатель переменного тока

    Двигатель переменного тока преобразует переменный ток в механическую энергию. Он подразделяется на три типа; это асинхронный двигатель, синхронный двигатель, линейный двигатель. Подробное описание двигателя приведено ниже.

    1. Асинхронный двигатель

    Машина, которая никогда не работает с синхронной скоростью, называется асинхронным или асинхронным двигателем. Этот двигатель использует явление электромагнитной индукции для преобразования электроэнергии в механическую.По конструкции ротора различают два типа асинхронных двигателей. А именно асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и асинхронный двигатель с фазной обмоткой.

    • Ротор с короткозамкнутым ротором — Двигатель, который состоит из ротора с короткозамкнутым ротором, известен как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Ротор с короткозамкнутым ротором снижает гудение и магнитную блокировку ротора.
    • Ротор с фазовой обмоткой — Этот ротор также известен как ротор с контактным кольцом, а двигатель, использующий этот тип ротора, известен как ротор с фазовой обмоткой.

    По фазам асинхронный двигатель подразделяется на два типа. Это однофазный асинхронный двигатель и трехфазный асинхронный двигатель.

    • Однофазный асинхронный двигатель — Машина, которая преобразует электрическую мощность однофазного переменного тока в механическую с помощью явления электромагнитной индукции, известна как однофазный асинхронный двигатель.
    • T Трехфазный асинхронный двигатель — Двигатель, который преобразует трехфазную электрическую мощность переменного тока в механическую энергию, такой тип двигателя известен как трехфазный асинхронный двигатель.

    2. Линейный двигатель

    Двигатель, который создает линейную силу вместо силы вращения, известен как линейный двигатель. Этот двигатель имеет развернутые ротор и статор. Такой тип двигателя используется в раздвижных дверях и в приводах.

    3. Синхронный двигатель

    Машина, которая преобразует переменный ток в механическую энергию с заданной частотой, известна как синхронный двигатель. В синхронном двигателе скорость двигателя синхронизирована с частотой питающего тока.

    Синхронная скорость измеряется относительно вращения магнитного поля и зависит от частоты и полюсов двигателя. Синхронный двигатель подразделяется на два типа: реактивный и гистерезисный.

    • Реактивный двигатель — Двигатель, процесс пуска которого аналогичен асинхронному двигателю и который работает как синхронный двигатель, известен как реактивный двигатель.
    • Двигатель с гистерезисом — Двигатель с гистерезисом представляет собой тип синхронного двигателя, который имеет равномерный воздушный зазор и не имеет системы возбуждения постоянным током.Крутящий момент в двигателе создается гистерезисом и вихревым током двигателя.

    Двигатель постоянного тока

    Машина, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую, известна как двигатель постоянного тока. Его работа зависит от основного принципа: когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует сила и возникает крутящий момент. Электродвигатели постоянного тока подразделяются на два типа: электродвигатели с самовозбуждением и электродвигатели с независимым возбуждением.

    1. Двигатель с автономным возбуждением

    Двигатель, в котором обмотка постоянного тока возбуждается отдельным источником постоянного тока, известен как двигатель постоянного тока с отдельным возбуждением.С помощью отдельного источника обмотка якоря двигателя возбуждается и создает магнитный поток.

    2. Двигатель с самовозбуждением

    По подключению обмотки возбуждения электродвигатели постоянного тока с самовозбуждением подразделяются на три типа. Это двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой, шунтирующий двигатель и двигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой.

    • Шунтирующий двигатель — Двигатель, в котором обмотка возбуждения расположена параллельно якорю, такой тип двигателя известен как параллельный двигатель.
    • Двигатель серии — В этом двигателе обмотка возбуждения соединена последовательно с якорем двигателя.
    • Двигатель с комбинированной обмоткой — Двигатель постоянного тока, который имеет как параллельное, так и последовательное соединение обмотки возбуждения, известен как комбинированный ротор. Двигатель с комбинированной обмоткой подразделяется на двигатели с коротким и длинным шунтом.
      • Короткий шунтирующий двигатель — Если шунтирующая обмотка возбуждения параллельна только якорю двигателя, а не последовательному полю, то это известно как короткое шунтирующее соединение двигателя.
      • Длинный шунтирующий двигатель — Если шунтирующая обмотка возбуждения параллельна якорю и последовательной обмотке возбуждения, то двигатель известен как длинный шунтирующий двигатель.

    Помимо вышеупомянутых двигателей, существуют различные другие типы специальных машин, которые имеют дополнительные функции, такие как шаговый двигатель, серводвигатель переменного и постоянного тока и т. Д.

    Двигатели постоянного тока и шаговые двигатели, используемые в качестве приводов

    Электрические двигатели постоянного тока — это исполнительные механизмы непрерывного действия, которые преобразуют электрическую энергию в механическую. Двигатель постоянного тока достигает этого за счет непрерывного углового вращения, которое можно использовать для вращения насосов, вентиляторов, компрессоров, колес и т. Д.

    Наряду с обычными роторными двигателями постоянного тока доступны также линейные двигатели, которые способны производить непрерывное движение гильзы. В основном доступны три типа обычных электродвигателей: двигатели переменного тока, двигатели постоянного тока и шаговые двигатели.

    Типичный малый двигатель постоянного тока

    Асинхронные двигатели обычно используются в мощных одно- или многофазных промышленных системах, где постоянный крутящий момент и скорость требуются для управления большими нагрузками, такими как вентиляторы или насосы.

    В этом руководстве по электродвигателям мы рассмотрим только простые легкие двигатели постоянного тока и Шаговые двигатели , которые используются во многих различных типах электронных схем, схем позиционного управления, микропроцессоров, PIC и роботизированных схем.

    Базовый двигатель постоянного тока

    Электродвигатель постоянного тока или электродвигатель постоянного тока , чтобы дать ему свое полное название, является наиболее часто используемым приводом для обеспечения непрерывного движения, скорость вращения которого можно легко контролировать, что делает их идеальными для использования в таких приложениях, как регулирование скорости, требуется сервоуправление и / или позиционирование.Двигатель постоянного тока состоит из двух частей: «статора», который является неподвижной частью, и «ротора», который является вращающейся частью. В результате существует три основных типа двигателей постоянного тока.

    • Матовый двигатель — Этот тип двигателя создает магнитное поле в намотанном роторе (часть, которая вращается), пропуская электрический ток через коллектор и узел угольной щетки, отсюда и термин «щеточный». Магнитное поле статора (неподвижной части) создается либо с помощью намотанной обмотки возбуждения статора, либо с помощью постоянных магнитов.Обычно щеточные электродвигатели постоянного тока дешевы, компактны и просты в управлении.
    • Бесщеточный двигатель — Этот тип двигателя создает магнитное поле в роторе с помощью прикрепленных к нему постоянных магнитов, а коммутация осуществляется электронным способом. Как правило, они меньше, но дороже обычных щеточных двигателей постоянного тока, поскольку в статоре используются переключатели с эффектом Холла для обеспечения требуемой последовательности вращения поля статора, но они имеют лучшие характеристики крутящего момента / скорости, более эффективны и имеют более длительный срок службы. чем эквивалентные матовые типы.
      • Серводвигатель
    • — Этот тип двигателя в основном представляет собой щеточный двигатель постоянного тока с некоторой формой позиционного управления с обратной связью, подключенной к валу ротора. Они подключаются и управляются контроллером типа PWM и в основном используются в системах позиционного управления и радиоуправляемых моделях.

    Нормальные двигатели постоянного тока имеют почти линейные характеристики: их скорость вращения определяется приложенным напряжением постоянного тока, а их выходной крутящий момент определяется током, протекающим через обмотки двигателя.Скорость вращения любого двигателя постоянного тока может варьироваться от нескольких оборотов в минуту (об / мин) до многих тысяч оборотов в минуту, что делает их пригодными для применения в электронике, автомобилестроении или робототехнике. Соединяя их с коробками передач или зубчатыми передачами, их выходная скорость может быть уменьшена, в то же время увеличивая выходной крутящий момент двигателя на высокой скорости.

    «Матовый» электродвигатель постоянного тока

    Обычный щеточный двигатель постоянного тока состоит в основном из двух частей: неподвижного корпуса двигателя, называемого статором , и внутренней части, которая вращается, вызывая движение, называемое ротором или «якорем» для машин постоянного тока.

    Двигатель с обмоткой статора представляет собой цепь электромагнита, которая состоит из электрических катушек, соединенных вместе в круговой конфигурации для получения необходимого северного полюса, затем южного полюса, затем северного полюса и т. Д., Типа стационарной системы магнитного поля для вращения, в отличие от машин переменного тока. поле статора которого постоянно вращается с приложенной частотой. Ток, протекающий в этих катушках возбуждения, известен как ток возбуждения двигателя.

    Эти электромагнитные катушки, образующие поле статора, могут быть электрически соединены последовательно, параллельно или оба вместе (составные) с якорем двигателя.В двигателе постоянного тока с последовательной обмоткой обмотки возбуждения статора серии соединены с якорем. Аналогичным образом, обмотки возбуждения статора двигателя постоянного тока с параллельной обмоткой соединены параллельно с якорем, как показано.

    Серия

    и двигатель постоянного тока с параллельным подключением

    Ротор или якорь машины постоянного тока состоит из токоведущих проводов, соединенных вместе на одном конце с электрически изолированными медными сегментами, называемыми коммутатором .Коммутатор позволяет выполнять электрическое соединение через угольные щетки (отсюда и название «щеточный» двигатель) к внешнему источнику питания во время вращения якоря.

    Магнитное поле, устанавливаемое ротором, пытается выровняться со стационарным полем статора, заставляя ротор вращаться вокруг своей оси, но не может выровняться из-за задержек коммутации. Скорость вращения двигателя зависит от силы магнитного поля ротора, и чем больше напряжения приложено к двигателю, тем быстрее будет вращаться ротор.Изменяя это приложенное напряжение постоянного тока, можно также изменять скорость вращения двигателя.

    Обычный (щеточный) двигатель постоянного тока

    Щеточный электродвигатель постоянного тока с постоянным магнитом (PMDC), как правило, намного меньше и дешевле, чем его аналогичные аналоги электродвигателей постоянного тока с обмоткой статора, поскольку они не имеют обмотки возбуждения. В двигателях постоянного тока с постоянными магнитами (PMDC) эти катушки возбуждения заменены сильными редкоземельными магнитами (например, самарий-коболт или неодим-железо-бор), которые имеют очень сильные магнитные поля.

    Использование постоянных магнитов дает двигателю постоянного тока гораздо лучшую линейную характеристику скорости / крутящего момента, чем у эквивалентных двигателей с обмоткой, из-за постоянного, а иногда и очень сильного магнитного поля, что делает их более подходящими для использования в моделях, робототехнике и сервоприводах.

    Хотя щеточные электродвигатели постоянного тока очень эффективны и дешевы, проблемы, связанные с щеточными электродвигателями постоянного тока, заключаются в том, что в условиях большой нагрузки между двумя поверхностями коллектора и угольных щеток возникает искрение, что приводит к самогенерированию тепла, короткому сроку службы и электрическому шуму из-за искрение, которое может повредить любое полупроводниковое переключающее устройство, такое как полевой МОП-транзистор или транзистор.Чтобы преодолеть эти недостатки, были разработаны бесщеточные двигатели постоянного тока .

    Бесщеточный двигатель постоянного тока

    Бесщеточный двигатель постоянного тока (BDCM) очень похож на двигатель постоянного тока с постоянным магнитом, но не имеет щеток, которые необходимо заменить или изнашивать из-за искрения коллектора. Поэтому в роторе выделяется мало тепла, что увеличивает срок службы двигателей. Конструкция бесщеточного двигателя устраняет необходимость в щетках за счет использования более сложной схемы привода, в которой магнитное поле ротора представляет собой постоянный магнит, который всегда синхронизирован с полем статора, что позволяет более точно регулировать скорость и крутящий момент.

    Тогда конструкция бесщеточного двигателя постоянного тока очень похожа на двигатель переменного тока, что делает его истинным синхронным двигателем, но одним недостатком является то, что он более дорогой, чем конструкция эквивалентного «щеточного» двигателя.

    Управление бесщеточными двигателями постоянного тока сильно отличается от обычного щеточного двигателя постоянного тока, поскольку этот тип двигателя включает в себя некоторые средства для определения углового положения роторов (или магнитных полюсов), необходимых для создания сигналов обратной связи, необходимых для управления полупроводником. коммутационные устройства.Наиболее распространенным датчиком положения / полюса является «датчик эффекта Холла», но в некоторых двигателях также используются оптические датчики.

    Используя датчики на эффекте Холла, полярность электромагнитов переключается схемой управления двигателем. Затем двигатель можно легко синхронизировать с цифровым тактовым сигналом, обеспечивая точное управление скоростью. Бесщеточные двигатели постоянного тока могут иметь внешний ротор с постоянными магнитами и статор внутреннего электромагнита или внутренний ротор с постоянными магнитами и статор внешнего электромагнита.

    Преимущества бесщеточного двигателя постоянного тока по сравнению с его «щеточным» собратом — это более высокий КПД, высокая надежность, низкий электрический шум, хорошее управление скоростью и, что более важно, отсутствие щеток или коммутатора, которые изнашиваются, обеспечивая гораздо более высокую скорость. Однако их недостаток в том, что они более дорогие и их сложнее контролировать.

    Серводвигатель постоянного тока

    Серводвигатели постоянного тока используются в приложениях с замкнутым контуром, где положение выходного вала двигателя передается обратно в схему управления двигателем.Типичные устройства позиционной «обратной связи» включают резольверы, энкодеры и потенциометры, которые используются в моделях радиоуправления, таких как самолеты, лодки и т. Д.

    Серводвигатель обычно включает в себя встроенный редуктор для снижения скорости и способен напрямую передавать высокие крутящие моменты. Выходной вал серводвигателя не вращается свободно, как валы двигателей постоянного тока, из-за присоединенной коробки передач и устройств обратной связи.

    Блок-схема серводвигателя постоянного тока

    Серводвигатель состоит из двигателя постоянного тока, редуктора, устройства обратной связи по положению и некоторой формы коррекции ошибок.Скорость или положение регулируются в зависимости от входного сигнала положения или опорного сигнала, подаваемого на устройство.

    Серводвигатель с дистанционным управлением

    Усилитель обнаружения ошибок смотрит на этот входной сигнал и сравнивает его с сигналом обратной связи от выходного вала двигателя и определяет, находится ли выходной вал двигателя в состоянии ошибки, и, если да, контроллер вносит соответствующие корректировки, либо ускоряя двигатель, либо замедляя это. Эта реакция на устройство обратной связи по положению означает, что серводвигатель работает в «замкнутой системе».

    Помимо крупных промышленных приложений, серводвигатели также используются в небольших моделях дистанционного управления и робототехнике, при этом большинство серводвигателей могут вращаться примерно на 180 градусов в обоих направлениях, что делает их идеальными для точного углового позиционирования. Однако эти сервоприводы RC-типа не могут постоянно вращаться с высокой скоростью, как обычные двигатели постоянного тока, если не были внесены специальные изменения.

    Серводвигатель состоит из нескольких устройств в одном корпусе, двигателя, коробки передач, устройства обратной связи и коррекции ошибок для управления положением, направлением или скоростью.Они широко используются в робототехнике и небольших моделях, поскольку ими легко управлять с помощью всего трех проводов: Power , Ground и Signal Control .

    Коммутация и управление двигателями постоянного тока

    Малые двигатели постоянного тока могут быть включены или выключены с помощью переключателей, реле, транзисторов или цепей MOSFET, причем простейшей формой управления двигателем является «линейное» управление. Этот тип схемы использует биполярный транзистор в качестве переключателя (транзистор Дарлингтона также может использоваться, если требуется более высокий номинальный ток) для управления двигателем от одного источника питания.

    Изменяя величину базового тока, протекающего через транзистор, можно управлять скоростью двигателя, например, если транзистор включен «наполовину», то только половина напряжения питания поступает на двигатель. Если транзистор включен «полностью» (насыщен), то все напряжение питания поступает на двигатель, и он вращается быстрее. Затем для этого линейного типа управления мощность постоянно подается на двигатель, как показано ниже.

    Контроль скорости двигателя

    Простая схема переключения выше показывает схему для однонаправленной (только в одном направлении) цепи управления скоростью двигателя.Поскольку скорость вращения двигателя постоянного тока пропорциональна напряжению на его выводах, мы можем регулировать это напряжение на выводах с помощью транзистора.

    Два транзистора соединены как пара Дарлингтона для управления основным током якоря двигателя. Потенциометр 5 кОм используется для управления величиной базового возбуждения первого контрольного транзистора TR 1 , который, в свою очередь, управляет главным переключающим транзистором TR 2 , позволяя изменять напряжение постоянного тока двигателя от нуля до Vcc. например от 9 до 12 вольт.

    Дополнительные диоды маховика подключаются к переключающему транзистору TR 2 и клеммам двигателя для защиты от любой обратной ЭДС, генерируемой двигателем при его вращении. Регулируемый потенциометр может быть заменен сигналом непрерывной логической «1» или логического «0», подаваемым непосредственно на вход схемы для переключения двигателя «полностью ВКЛЮЧЕНО» (насыщение) или «полностью ВЫКЛЮЧЕНО» (отключение) соответственно. от порта микроконтроллера или ПОС.

    Помимо этого базового управления скоростью, та же схема может также использоваться для управления скоростью вращения двигателей.Путем многократного переключения тока двигателя в положение «ВКЛ» и «ВЫКЛ» с достаточно высокой частотой, скорость двигателя можно изменять между неподвижным (0 об / мин) и полной скоростью (100%), изменяя отношение метки к промежутку его поставка. Это достигается изменением пропорции времени «ВКЛ» (t ON ) к времени «ВЫКЛ» (t OFF ), и это может быть достигнуто с помощью процесса, известного как широтно-импульсная модуляция.

    Регулировка скорости по ширине импульса

    Ранее мы говорили, что скорость вращения двигателя постоянного тока прямо пропорциональна среднему (среднему) значению напряжения на его клеммах, и чем выше это значение, вплоть до максимально допустимого напряжения двигателя, тем быстрее двигатель будет вращаться.Другими словами, больше напряжения — больше скорость. Изменяя соотношение между временем включения (t ON ) и длительностью времени выключения (t OFF ), называемое «Коэффициент заполнения», «Соотношение метки / пространства» или «Рабочий цикл», среднее значение напряжения двигателя и, следовательно, его скорость вращения можно изменять. Для простых униполярных приводов коэффициент заполнения β имеет следующий вид:

    .

    , а среднее выходное напряжение постоянного тока, подаваемое на двигатель, определяется как: Vmean = β x Vsupply. Затем, изменяя ширину импульса a, можно управлять напряжением двигателя и, следовательно, мощностью, подаваемой на двигатель, и этот тип управления называется широтно-импульсной модуляцией или PWM .

    Другим способом управления скоростью вращения двигателя является изменение частоты (и, следовательно, периода времени управляющего напряжения), при этом продолжительности включения и выключения остаются постоянными. Этот тип управления называется частотно-импульсной модуляцией или PFM .

    При частотно-импульсной модуляции напряжение двигателя регулируется путем подачи импульсов переменной частоты, например, с низкой частотой или с очень небольшим количеством импульсов, среднее напряжение, подаваемое на двигатель, низкое, и поэтому скорость двигателя низкая.При более высокой частоте или при большом количестве импульсов среднее напряжение на клеммах двигателя увеличивается, а также увеличивается скорость двигателя.

    Затем транзисторы можно использовать для управления мощностью, подаваемой на двигатель постоянного тока, с режимом работы либо «Линейный» (изменение напряжения двигателя), либо «Широтно-импульсная модуляция» (изменение ширины импульса), либо «Импульсный». Частотная модуляция »(изменение частоты импульса).

    Изменение направления двигателя постоянного тока

    Хотя управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью одного транзистора имеет много преимуществ, оно также имеет один главный недостаток: направление вращения всегда одно и то же, это «однонаправленная» схема.Во многих приложениях нам нужно управлять двигателем в обоих направлениях — вперед и назад.

    Для управления направлением двигателя постоянного тока полярность мощности постоянного тока, подаваемой на соединения двигателя, должна быть изменена на обратную, позволяя его валу вращаться в противоположном направлении. Один очень простой и дешевый способ управлять направлением вращения двигателя постоянного тока — использовать различные переключатели, расположенные следующим образом:

    Управление направлением двигателя постоянного тока

    В первой цепи используется одинарный двухполюсный двухпозиционный переключатель (DPDT) для управления полярностью соединений двигателей.При переключении контактов питание на клеммы двигателя меняется на противоположное, и двигатель меняет направление. Вторая схема немного сложнее и использует четыре однополюсных однонаправленных переключателя (SPST), расположенных по схеме «H».

    Механические переключатели расположены в парах переключения и должны работать в определенной комбинации, чтобы приводить в действие или останавливать двигатель постоянного тока. Например, комбинация переключателей A + D управляет вращением вперед, а переключатели B + C управляют вращением назад, как показано.Комбинации переключателей A + B или C + D закорачивают клеммы двигателя, вызывая его быстрое торможение. Однако использование переключателей таким образом сопряжено с опасностями, поскольку рабочие переключатели A + C или B + D вместе вызвали бы короткое замыкание источника питания.

    Хотя две приведенные выше схемы будут очень хорошо работать для большинства небольших двигателей постоянного тока, действительно ли мы хотим использовать различные комбинации механических переключателей только для изменения направления двигателя, НЕТ !. Мы могли бы изменить ручные переключатели для набора электромеханических реле и иметь одну кнопку или переключатель прямого / обратного хода или даже использовать четырехконтактный твердотельный двусторонний переключатель CMOS 4066B.

    Но еще один очень хороший способ достижения двунаправленного управления двигателем (а также его скоростью) — это подключить двигатель к схеме типа Н-мост на транзисторе , как показано ниже.

    Базовая двунаправленная H-мостовая схема

    Н-мостовая схема выше названа так потому, что базовая конфигурация четырех переключателей, либо электромеханических реле, либо транзисторов, напоминает конфигурацию буквы «H» с двигателем, расположенным на центральной планке.H-мост на транзисторах или полевых МОП-транзисторах, вероятно, является одним из наиболее часто используемых типов двунаправленных схем управления двигателем постоянного тока. Он использует «комплементарные пары транзисторов» как NPN, так и PNP в каждой ветви, при этом транзисторы переключаются попарно для управления двигателем.

    Управляющий вход A управляет двигателем в одном направлении, т. Е. Вращением вперед, в то время как вход B управляет двигателем в другом направлении, т. Е. Вращением в обратном направлении. Затем переключение транзисторов в положение «ВКЛ» или «ВЫКЛ» в их «диагональных парах» приводит к направленному управлению двигателем.

    Например, когда транзистор TR1 находится в состоянии «ВКЛ», а транзистор TR2 в состоянии «ВЫКЛ», точка A подключена к напряжению питания (+ Vcc), и если транзистор TR3 находится в состоянии «ВЫКЛ», а транзистор TR4 «ВКЛ», точка B. до 0 вольт (GND). Затем двигатель будет вращаться в одном направлении, соответствующем положительной клемме A двигателя и отрицательной клемме B двигателя.

    Если состояния переключения меняются местами, так что TR1 находится в положении «ВЫКЛ», TR2 в положении «ВКЛ», TR3 в положении «ВКЛ», а TR4 в положении «ВЫКЛ», ток двигателя теперь будет течь в противоположном направлении, заставляя двигатель вращаться в противоположное направление.

    Затем, применяя противоположные логические уровни «1» или «0» ко входам A и B, можно управлять направлением вращения двигателей следующим образом.

    Таблица истинности H-моста

    Вход A Вход B Функция двигателя
    TR1 и TR4 TR2 и TR3
    0 0 Двигатель остановлен (ВЫКЛ)
    1 0 Двигатель вращается вперед
    0 1 Мотор вращается в обратном направлении
    1 1 НЕ РАЗРЕШЕНО

    Важно, чтобы никакая другая комбинация входов не была разрешена, поскольку это может вызвать короткое замыкание источника питания, т. Е. Оба транзистора, TR1 и TR2, включатся одновременно (предохранитель = взрыв!).

    Как и в случае однонаправленного управления двигателем постоянного тока, как показано выше, скорость вращения двигателя также можно контролировать с помощью широтно-импульсной модуляции или ШИМ. Затем, комбинируя переключение H-моста с ШИМ-управлением, можно точно контролировать как направление, так и скорость двигателя.

    Коммерческие готовые микросхемы декодеров, такие как SN754410 Quad Half H-Bridge IC или L298N с 2 H-мостами, доступны со всеми необходимыми встроенными логическими схемами управления и безопасности, специально разработаны для управления двигателем с двухсторонним H-мостом. схемы.

    Шаговый двигатель постоянного тока

    Как и двигатель постоянного тока, описанный выше, шаговые двигатели также являются электромеханическими приводами, которые преобразуют импульсный цифровой входной сигнал в дискретное (инкрементное) механическое движение, широко используются в промышленных системах управления. Шаговый двигатель — это тип синхронного бесщеточного двигателя, в котором он не имеет якоря с коллектором и угольными щетками, но имеет ротор, состоящий из многих, некоторые типы имеют сотни постоянных магнитных зубцов и статор с отдельными обмотками.

    Шаговый двигатель

    Как следует из названия, шаговый двигатель не вращается непрерывно, как обычный двигатель постоянного тока, а движется дискретными «шагами» или «приращениями», причем угол каждого вращательного движения или шага зависит от количества полюсов статора и зубья ротора шагового двигателя.

    Поскольку шаговые двигатели работают с дискретным шагом, их можно легко повернуть на конечную долю оборота за один раз, например, 1,8, 3,6, 7,5 градуса и т. Д.Так, например, предположим, что шаговый двигатель совершает один полный оборот (360 o ровно за 100 шагов.

    Тогда угол шага двигателя определяется как 360 градусов / 100 шагов = 3,6 градуса на шаг. Это значение обычно известно как шаговые двигатели , Угол шага .

    Существует три основных типа шаговых двигателей: с переменным сопротивлением , с постоянным магнитом и гибридный (своего рода комбинация обоих). Шаговый двигатель особенно хорошо подходит для приложений, требующих точного позиционирования и повторяемости с быстрой реакцией на запуск, остановку, реверсирование и контроль скорости, а еще одной ключевой особенностью шагового двигателя является его способность удерживать нагрузку стабильно, когда это необходимо. позиция достигнута.

    Обычно шаговые двигатели имеют внутренний ротор с большим количеством «зубцов» постоянного магнита с рядом «зубцов» электромагнита, установленных на статоре. Электромагниты статоров поляризованы и деполяризованы последовательно, заставляя ротор вращаться на один «шаг» за раз.

    Современные многополюсные шаговые двигатели с несколькими зубьями способны обеспечивать точность менее 0,9 градуса на шаг (400 импульсов на оборот) и в основном используются для высокоточных систем позиционирования, подобных тем, которые используются для магнитных головок в дисководах гибких / жестких дисков. , принтеры / плоттеры или роботизированные приложения.Наиболее часто используемый шаговый двигатель — это шаговый двигатель с 200 шагами на оборот. Он имеет ротор с 50 зубьями, 4-фазный статор и угол шага 1,8 градуса (360 градусов / (50 × 4)).

    Конструкция и управление шаговым двигателем

    В нашем простом примере шагового двигателя с регулируемым сопротивлением, приведенном выше, двигатель состоит из центрального ротора, окруженного четырьмя катушками электромагнитного поля, обозначенными A, B, C и D. Все катушки с одной и той же буквой соединены вместе, так что подача питания, скажем, катушки, помеченные буквой A, заставят магнитный ротор выровняться с этим набором катушек.

    Подавая мощность на каждый набор катушек по очереди, ротор можно заставить вращаться или «шагать» из одного положения в другое на угол, определяемый его конструкцией угла шага, и при последовательном включении катушек ротор будет производить вращательное движение.

    Драйвер шагового двигателя управляет как углом шага, так и скоростью двигателя, запитывая катушки возбуждения в заданной последовательности, например, «ADCB, ADCB, ADCB, A…» и т. Д., Ротор будет вращаться в одном направлении (вперед) и при изменении последовательности импульсов на «ABCD, ABCD, ABCD, A…» и т. д. ротор будет вращаться в противоположном направлении (в обратном направлении).

    Итак, в нашем простом примере, приведенном выше, шаговый двигатель имеет четыре катушки, что делает его четырехфазным двигателем с числом полюсов на статоре, равным восьми (2 x 4), которые разнесены с интервалом 45 градусов. На роторе шесть зубцов, разнесенных на 60 градусов.

    Тогда есть 24 возможных положения (6 зубцов x 4 витка) или «ступенек» для того, чтобы ротор совершил один полный оборот. Следовательно, указанный выше угол ступени задается как: 360 o /24 = 15 o .

    Очевидно, что чем больше зубцов ротора и / или обмоток статора, тем лучше управляемость и уменьшится угол шага. Также при соединении электрических катушек двигателя в различных конфигурациях возможны углы полного, половинного и микрошага. Однако для достижения микрошагового режима шаговый двигатель должен приводиться в действие (квази) синусоидальным током, реализация которого требует больших затрат.

    Также можно управлять скоростью вращения шагового двигателя, изменяя временную задержку между цифровыми импульсами, подаваемыми на катушки (частоту), чем больше задержка, тем меньше скорость на один полный оборот.Подавая на двигатель фиксированное количество импульсов, вал двигателя будет вращаться на заданный угол.

    Преимущество использования импульсов с задержкой по времени состоит в том, что нет необходимости в какой-либо форме дополнительной обратной связи, поскольку при подсчете количества импульсов, подаваемых на двигатель, будет точно известно конечное положение ротора. Эта реакция на заданное количество входных цифровых импульсов позволяет шаговому двигателю работать в «системе разомкнутого контура», что упрощает и удешевляет управление.

    Например, предположим, что шаговый двигатель, представленный выше, имеет угол шага 3,6 градуса на шаг. Чтобы повернуть двигатель на угол, скажем, 216 градусов, а затем снова остановиться в требуемом положении, потребуется всего: 216 градусов / (3,6 градуса / шаг) = 80 импульсов, приложенных к катушкам статора.

    Существует множество ИС контроллеров шаговых двигателей, которые могут управлять скоростью шага, скоростью вращения и направлением двигателей. Одной из таких микросхем контроллера является SAA1027, которая имеет все необходимые встроенные счетчики и преобразователи кода и может автоматически управлять 4 полностью управляемыми мостовыми выходами на двигатель в правильной последовательности.

    Направление вращения также можно выбрать вместе с пошаговым режимом или непрерывным (бесступенчатым) вращением в выбранном направлении, но это накладывает некоторую нагрузку на контроллер. При использовании 8-битного цифрового контроллера также возможно 256 микрошагов на шаг

    SAA1027 Микросхема управления шаговым двигателем

    В этом руководстве о поворотных приводах мы рассмотрели щеточный и бесщеточный двигатель постоянного тока , серводвигатель постоянного тока и шаговый двигатель в качестве электромеханического привода, который можно использовать в качестве выходного устройства для позиционного управления или регулирования скорости. .

    В следующем руководстве по устройствам ввода / вывода мы продолжим рассмотрение устройств вывода, называемых приводами , и, в частности, одного устройства, которое снова преобразует электрический сигнал в звуковые волны с помощью электромагнетизма. Тип устройства вывода, который мы рассмотрим в следующем уроке, — это громкоговоритель.

    Что такое бесщеточные двигатели постоянного тока

    Понимание принципа и применения высокоэффективных двигателей: 1 из 3

    Двигатель преобразует подаваемую электрическую энергию в механическую.Обычно используются различные типы двигателей. Среди них бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) отличаются высоким КПД и отличной управляемостью и широко используются во многих приложениях. Двигатель BLDC имеет преимущества в энергосбережении по сравнению с двигателями других типов.

    Двигатели силовые агрегаты

    Когда инженеры сталкиваются с проблемой проектирования электрического оборудования для выполнения механических задач, они могут подумать о том, как электрические сигналы преобразуются в энергию.Таким образом, исполнительные механизмы и двигатели относятся к устройствам, преобразующим электрические сигналы в движение. Двигатели обменивают электрическую энергию на механическую.

    Самый простой тип двигателя — щеточный двигатель постоянного тока. В этом типе двигателя электрический ток проходит через катушки, которые расположены в фиксированном магнитном поле. Ток создает магнитные поля в катушках; это заставляет узел катушки вращаться, поскольку каждая катушка отталкивается от аналогичного полюса и тянется к противоположному полюсу фиксированного поля.Чтобы поддерживать вращение, необходимо постоянно реверсировать ток — так, чтобы полярность катушки постоянно менялась, заставляя катушки продолжать «преследовать» разные фиксированные полюса. Питание катушек подается через неподвижные токопроводящие щетки, которые контактируют с вращающимся коммутатором; именно вращение коммутатора вызывает изменение направления тока в катушках. Коммутатор и щетки являются ключевыми компонентами, отличающими щеточный двигатель постоянного тока от других типов двигателей. На рисунке 1 показан общий принцип работы щеточного двигателя.

    Рисунок 1: Работа щеточного двигателя постоянного тока.

    Неподвижные щетки подают электроэнергию на вращающийся коммутатор. Когда коммутатор вращается, он постоянно меняет направление тока в катушках, меняя полярность катушек, чтобы катушки сохраняли правое вращение. Коммутатор вращается, потому что он прикреплен к ротору, на котором установлены катушки.

    Общие типы двигателей

    Двигатели

    различаются по типу мощности (переменного или постоянного тока) и способу создания вращения (рисунок 2).Ниже мы кратко рассмотрим особенности и способы использования каждого типа.

    Рисунок 2: Различные типы двигателей

    Электродвигатели постоянного тока

    с щеткой, отличающиеся простой конструкцией и легким управлением, широко используются для открывания и закрывания лотков для дисков. В автомобилях они часто используются для втягивания, выдвижения и установки боковых окон с электроприводом. Низкая стоимость этих двигателей делает их пригодными для множества применений. Однако одним из недостатков является то, что щетки и коммутаторы имеют тенденцию к относительно быстрому износу в результате их постоянного контакта, что требует частой замены и периодического обслуживания.

    Шаговый двигатель приводится в действие импульсами; он поворачивается на определенный угол (шаг) с каждым импульсом. Поскольку вращение точно контролируется количеством полученных импульсов, эти двигатели широко используются для выполнения позиционных регулировок. Они часто используются, например, для управления подачей бумаги в факсимильных аппаратах и ​​принтерах, поскольку эти устройства подают бумагу с фиксированными шагами, которые легко коррелируют с количеством импульсов. Паузу также можно легко контролировать, поскольку вращение двигателя мгновенно прекращается при прерывании импульсного сигнала.

    У синхронных двигателей вращение синхронно с частотой питающего тока. Эти двигатели часто используются для привода вращающихся противней в микроволновых печах; редукторы в моторном блоке можно использовать для получения подходящей скорости вращения для нагрева пищи. Скорость вращения асинхронных двигателей также зависит от частоты; но движение не синхронное. В прошлом эти двигатели часто использовались в электрических вентиляторах и стиральных машинах.

    Обычно используются различные типы двигателей.На этом занятии мы рассмотрим преимущества и применение бесщеточных двигателей постоянного тока.

    Почему двигатели BLDC вращаются?

    Как следует из названия, в бесщеточных двигателях постоянного тока щетки не используются. В щеточных двигателях щетки подают ток через коммутатор в катушки на роторе. Так как же бесщеточный двигатель передает ток на катушки ротора? Это не так — потому что катушки не расположены на роторе. Вместо этого ротор представляет собой постоянный магнит; Катушки не вращаются, а вместо этого фиксируются на статоре.Поскольку катушки не двигаются, нет необходимости в щетках и коммутаторе. (См. Рисунок 3.)

    В щеточном двигателе вращение достигается за счет управления магнитными полями, создаваемыми катушками на роторе, в то время как магнитное поле, создаваемое неподвижными магнитами, остается фиксированным. Чтобы изменить скорость вращения, вы меняете напряжение на катушках. В двигателе BLDC вращается постоянный магнит; вращение достигается за счет изменения направления магнитных полей, создаваемых окружающими неподвижными катушками.Чтобы контролировать вращение, вы регулируете величину и направление тока в этих катушках.

    Рисунок 3: Двигатель BLDC.

    Поскольку ротор представляет собой постоянный магнит, ему не нужен ток, что устраняет необходимость в щетках и коммутаторе. Ток в неподвижных катушках контролируется извне.

    Преимущества двигателей BLDC

    Двигатель BLDC с тремя катушками на статоре будет иметь шесть электрических проводов (по два на каждую катушку), отходящих от этих катушек.В большинстве вариантов реализации три из этих проводов будут соединены внутри, а три оставшихся провода отходят от корпуса двигателя (в отличие от двух проводов, отходящих от щеточного двигателя, описанного ранее). Электропроводка в корпусе двигателя BLDC более сложна, чем просто соединение положительной и отрицательной клемм силового элемента; мы более подробно рассмотрим, как работают эти двигатели, во второй части этой серии. В заключение мы рассмотрим преимущества двигателей BLDC.

    Одним из больших преимуществ является эффективность, так как эти двигатели могут непрерывно управлять с максимальной силой вращения (крутящим моментом).Щеточные двигатели, напротив, достигают максимального крутящего момента только в определенных точках вращения. Для того, чтобы щеточный двигатель обеспечивал такой же крутящий момент, как и бесщеточная модель, необходимо использовать более крупные магниты. Вот почему даже небольшие двигатели BLDC могут обеспечивать значительную мощность.

    Второе большое преимущество — связанное с первым — это управляемость. Двигателями BLDC можно управлять с помощью механизмов обратной связи, чтобы обеспечить точный требуемый крутящий момент и скорость вращения. Прецизионное управление, в свою очередь, снижает потребление энергии и тепловыделение, а в случаях, когда двигатели питаются от батареи, увеличивает срок ее службы.

    Двигатели

    BLDC также отличаются высокой прочностью и низким уровнем электрического шума благодаря отсутствию щеток. В щеточных двигателях щетки и коллектор изнашиваются в результате постоянного движущегося контакта, а также образуют искры в местах контакта. Электрический шум, в частности, является результатом сильных искр, которые, как правило, возникают в областях, где щетки проходят через зазоры в коммутаторе. Вот почему двигатели BLDC часто считаются предпочтительными в приложениях, где важно избегать электрических шумов.

    Идеальное применение для двигателей BLDC

    Мы убедились, что двигатели BLDC обладают высокой эффективностью и управляемостью, а также имеют длительный срок службы. Так для чего они нужны? Благодаря своей эффективности и долговечности они широко используются в устройствах, которые работают непрерывно. Они давно используются в стиральных машинах, кондиционерах и другой бытовой электронике; а в последнее время они появляются в вентиляторах, где их высокая эффективность способствовала значительному снижению энергопотребления.

    Они также используются для привода вакуумных машин. В одном случае изменение программы управления привело к значительному скачку скорости вращения — пример превосходной управляемости, обеспечиваемой этими двигателями.

    Двигатели

    BLDC также используются для вращения жестких дисков, где их надежность обеспечивает надежную работу приводов в течение длительного времени, а их энергоэффективность способствует снижению потребления энергии в области, где это становится все более важным.

    На пути к более широкому использованию в будущем

    Мы можем ожидать, что в будущем двигатели BLDC будут использоваться в более широком диапазоне приложений.Например, они, вероятно, будут широко использоваться для управления сервисными роботами — небольшими роботами, которые предоставляют услуги не только в производстве, но и в других областях. Можно подумать, что шаговые двигатели больше подходят для этого типа приложений, где для точного управления позиционированием можно использовать импульсы. Но двигатели BLDC лучше подходят для управления силой. А с шаговым двигателем, чтобы удерживать такую ​​конструкцию, как рука робота, потребуется относительно большой и непрерывный ток. Для двигателя BLDC все, что потребуется, — это ток, пропорциональный внешней силе, что обеспечивает более энергоэффективное управление.Двигатели BLDC могут также заменить простые щеточные двигатели постоянного тока в тележках для гольфа и мобильных тележках. Помимо большей эффективности, двигатели BLDC также могут обеспечивать более точное управление, что, в свою очередь, может еще больше продлить срок службы батарей.

    Двигатели

    BLDC также идеально подходят для дронов. Их способность обеспечивать точное управление делает их особенно подходящими для многороторных беспилотных летательных аппаратов, где положение беспилотника регулируется путем точного управления скоростью вращения каждого ротора.

    На этом занятии мы увидели, как двигатели BLDC обеспечивают превосходную эффективность, управляемость и долговечность.Но тщательный и надлежащий контроль необходим для полного использования потенциала этих двигателей. На следующем занятии мы рассмотрим, как работают эти двигатели.

    Список модулей

    1. Что такое бесщеточные двигатели постоянного тока
    2. Управление двигателями BLDC
    3. Решения Renesas для управления двигателями BLDC
    Электродвигатели

    — крутящий момент в зависимости от мощности и частоты вращения

    • Работа является результатом силы, действующей на некотором расстоянии.Работа измеряется в джоулях (Нм) или фут-фунтах.
    • Крутящий момент — это сила вращения, создаваемая коленчатым валом двигателя. Чем больший крутящий момент производит двигатель, тем выше его способность выполнять работу. Поскольку крутящий момент является вектором, действующим в определенном направлении, его обычно определяют в единицах Нм или фунт-фут.
    • Мощность — это скорость выполнения работы — работа за заданный промежуток времени. Мощность измеряется в ваттах (Дж / с) или лошадиных силах.

    Обратите внимание, что движущая сила электродвигателя составляет крутящего момента, — не лошадиных сил.Крутящий момент — это крутящая сила, которая заставляет двигатель работать, и крутящий момент активен от 0% до 100% рабочей скорости.

    Мощность, производимая двигателем, зависит от скорости двигателя и составляет

    • ноль при 0% скорости и
    • обычно на максимальной скорости при рабочей скорости

    Примечание ! — полный крутящий момент с нулевой скорости является большим преимуществом для электромобилей.

    Для полного стола — поворот экрана!

    (фунт на дюйм)
    85
    85 14,2 1,5 6,010 9000 9000 5 410404
    85
    85

    05

    9000 5 142

    6 103 913

    6 9000 9 0005 210 9000 9000 675 9000 900325 0525 0566058 051
    Мощность Скорость двигателя (об / мин)
    3450 2000 1750 1000 500

    9046
    9046 9308
    (фунт на дюйм)
    		(фунт на фут)
    		(Нм) (фунт на 8 дюйм )

    f футов)

    		(Нм) (фунт f дюйм) (фунт f фут) (фунт на фут) (Нм) (фунт на дюйм)
    46 908    		 (фунт на футов) (Нм)
    1 0.75 18 1,5 2,1 32 2,6 3,6 36 3,0 4,1 63 5,3 7,1 126 10,5 1,1 27 2,3 3,1 47 3,9 5,3 54 4,5 6,1 95 7.9 10,7 189 15,8 21,4
    2 1,5 37 3,0 4,1 63 5,3 7,1 72 7,1 72 900 126 10,5 14,2 252 21,0 28,5
    3 2,2 55 4,6 6,2 95 7.9 10,7 108 9,0 12 189 15,8 21,4 378 31,5 42,7
    5 3,7 7 158 13,1 18 180 15 20 315 26,3 36 630 52,5 71
    7.5 5,6 137 11 15 236 20 27 270 23 31 473 39 53 945 79
    10 7,5 183 15 21 315 26 36 360 30 41 630 53 10510 71 120005 142
    15 11 274 23 31 473 39 53 540 45 61 945 79 158214
    20 15 365 30 630 53 71 720 60 81 1260 105 142 2521 210 285
    1 1 38 52 788 66 89 900 75 102 1576 131 178 3151 263 356
    548 46 62 945 79 107 1080 90 122 1891 158 214 3781 315 30731 61 83 1260 105 1441 120 163 2521 210 285 5042 420 570
    50 37 913 131 178 1801 150 204 3151 263 356 6302 525 712
    60 45 91 1891 158214 2161 180 244 3781 315 427 7563 630 855
    70
    70 145 2206 184 249 2521 285 4412 368 499 8823735 997
    80 60 1461 122 165 2521 9005 282 165 2521 900 2881 240 326 5042 420 570 10084 840 1140
    90 67 1644 137 186 321 3241 270 366 5672 473 641 11344 945 1282
    100 75 1827 263 356 3601300 407 6302 525 712 12605 1050 1425
    125 93 2283 190 258 3939 3939 450 509 7878 657 891 15756 1313 1781
    150 112 2740 228 310 47274

    05 395 228

    		310 47274

    0

    		 450 611 9454788 1069 18907 1576 2137
    175 131 3197 266 361

    05 266

    		361

    05

    		6302525712 1 1029 919 1247 22058 1838 2494
    200 149 3654 304 413 6302 525 7 814 12605 1050 1425 25210 2101 2850
    225 168 4110 343 465 70901 465 70901 465 70901 465 70901 916 14180 1182 1603 28361 2363 3206
    250 187 4567 381 788 381 51678 750 1018 15756 90 010 1313 1781 31512 2626 3562
    275 205 5024 419 568 419 568 722 722 17332 1444 1959 34663 2889 3918
    300 224 5480 457 620 9454000 620 9454000 1221 18907 1576 2137 37814 3151 4275
    350 261 6394 533 723 533 723 1050 1425 22058 1838 2494 44117 3676 4987
    400 298 7307 609 826 14 12605 1050 1200 25210 2101 2850 50419 4202 5699
    450 336 8221 685 929 14180 929 14180 1832 28361 2363 3206 56722 4727 6412
    550 410 10047 837 11360 09 837 1136 1651 2239 34663 2889 3918 69326 5777 7837
    600 448 10961 913 1239 18907 18907 150005 2443 37814 3151 4275 75629 6302 8549

    Мощность, скорость и крутящий момент электродвигателя Уравнения

    Крутящий момент в британских единицах T можно рассчитать как

    8

    дюйм-фунтов = P л.с. 63025 / n (1)

    , где

    T дюйм-фунт = крутящий момент ( фунтов на )

    P л.с. двигатель (л.с.)

    n = число оборотов в минуту (об / мин)

    Альтернативно

    T фут-фунт = P л.с. 5252 / n (1b)

    где

    T фут-фунт фунт-сила 909 45 фут 909

    Крутящий момент в единицах СИ можно рассчитать как

    T Нм = P W 9.549 / n (2)

    где

    T Нм = крутящий момент (Нм)

    P W = мощность (Вт)

    n = обороты в минуту (об / мин)

    Электродвигатель — зависимость крутящего момента от мощности и скорости

    мощность (кВт)

    скорость (об / мин)

    Электродвигатель — мощность от крутящего момента и скорости

    крутящий момент (Нм)

    скорость (об / мин)

    Электродвигатель — Зависимость скоростиМощность и крутящий момент

    мощность (кВт)

    крутящий момент (Нм)

    Пример — крутящий момент электродвигателя

    крутящий момент, передаваемый электродвигателем мощностью 0,75 кВт (750 Вт) при скорости 2000 об / мин можно рассчитать как

    T = ( 750 Вт ) 9,549 / (2000 об / мин)

    = 3,6 (Н · м)

    — 9014 Крутящий момент Пример от электродвигателя

    Крутящий момент, передаваемый от электродвигателя мощностью 100 л.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *