Схема мотора: Принцип работы и устройство двигателя

19.08.1970 alexxlab 0 Comments

Содержание

Двигатели. Рядный? V-образный? «Оппозит»? — ДРАЙВ

В начале XX века, когда конструкторская мысль бушевала вовсю, двигатель рабочим объёмом 10 л мог быть как одноцилиндровым, так, к примеру, и рядной «восьмёркой». Тогда никого особо не удивляли установленная на автомобиле рядная «шестёрка» объёмом 23 л или семицилиндровый звездообразный мотор с аэроплана…

Однако рост мощностей, оборотов и ожесточенная борьба за снижение себестоимости всё расставили по местам. Простейший одноцилиндровый мотор для автомобилестроителей остался в далёком прошлом. Средний объём цилиндра двигателя обычного автомобиля сейчас — от трёхсот до шестисот кубических сантиметров. Литровая мощность — от 35 л.с./л для безнаддувного дизеля до 100 л.с./л для форсированного бензинового «атмосферника». Для серийных двигателей это оптимум, выходить за рамки которого просто невыгодно.

Очень маленькие цилиндры часто встречаются на японских микролитражках: например, объём рядной «четвёрки» у Subaru R1 — всего 658 см³. Из «европейцев» отличился трёхцилиндровый дизельный Smart — 799 «кубиков». Есть цилиндры-напёрстки и у «корейцев»: трехцилиндровый Matiz — это 796 «кубиков», а четырёхцилиндровый — 995. «Четвёркой» объёмом 1086 см³ оснащаются Hyundai i10 и Kia Picanto. На другом полюсе — конечно же «американцы». Объём V-образной «восьмёрки» купе Chevrolet Corvette Z06 составляет 7011 см³. Хотя японцы, например, оснащали внедорожник Nissan Patrol предыдущего поколения рядной «шестёркой» TB48DE объёмом 4758 «кубиков».

Сегодня двигатель мощностью 100 л.с. в большинстве случаев окажется четырёхцилиндровым, у 200-сильного будет четыре, пять или шесть цилиндров, у 300-сильного — восемь… Но как эти цилиндры расположить? Иными словами — по какой схеме строить многоцилиндровый двигатель?

Простота хуже компактности

О чём болит голова у конструктора? Во-первых, о том, как упростить конструкцию двигателя, чтобы он был дешевле в производстве и легче в обслуживании. Самый простой двигатель — рядный (мы будем обозначать такие моторы индексами R2, R3, R4 и т. д.). Располагаем в ряд нужное количество цилиндров — получаем необходимый рабочий объём.

Двигатель R3 (А). Угол между кривошипами — 120°.
Добиться равномерности вспышек в двухцилиндровом двигателе (В) можно только при двухтактном цикле.
А такой мотор (C), например, стоит на «Оке». Поршни движутся синфазно.

Двух- и трёхцилиндровые двигатели встречаются на автомобилях нечасто, хотя мода на «двухгоршковые» моторчики набирает обороты. Тому способствуют продвинутые системы смесеобразования и применение турбонаддува (как, например, на 85-сильной двухцилиндровой турбоверсии хэтчбека Fiat 500). А вот рядная «четвёрка» попала в самый массовый диапазон рабочего объёма легковых автомобилей — от 1,0 до 2,4 л.

В современных четырёхтактных двухцилиндровых двигателях, вроде турбомотора Фиата 500, проблему вибраций отчасти решает балансирный вал.

Пятицилиндровые рядные моторы появились на серийных автомобилях сравнительно недавно — в середине 70-х годов. Первым был Mercedes-Benz со своими дизельными «пятёрками» — они появились в 1974 году (на модели 300D с кузовом W123). Через два года увидел свет пятицилиндровый двухлитровый бензиновый двигатель Audi. А в конце 80-х годов такие моторы сделали Volvo и FIAT.

Рядные «шестёрки», до недавнего времени столь популярные в Европе, нынче во мгновение ока стали вымирающим видом. А про рядную «восьмёрку» и говорить нечего — с ней практически распрощались еще в 30-х годах. Почему?

Ответ прост. С ростом числа цилиндров двигатель становится длиннее, и это создаёт массу неудобств при компоновке. Например, втиснуть поперёк моторного отсека переднеприводного автомобиля рядную «шестёрку» удавалось в считанных случаях — можно припомнить лишь английский Austin Maxi 2200 середины 60-х годов (тогда конструкторам пришлось спрятать коробку передач под двигателем) и Volvo S80 с суперкомпактной коробкой передач.

Два мотора R3, составленные друг за другом, дают великолепный результат — абсолютно уравновешенную рядную «шестёрку».

Как укоротить рядный мотор? Его можно «распилить» пополам, поставить две половинки рядом друг с другом и заставить работать на один коленвал. Такие моторы, у которых цилиндры расположены в виде латинской буквы V, вдвое короче рядных — наибольшее распространение получили двигатели с углом развала блока 60° и 90°. А V-образный мотор с углом развала блока 180°, в котором цилиндры расположены друг против друга, называют оппозитным (или «боксером» — обозначения В2, В4, В6 и т. д. происходят именно от слова boxer).

Такие моторы сложнее рядных — например, у них две головки цилиндров (каждая со своей прокладкой и коллекторами), больше распредвалов, сложнее схема их привода. А оппозитные двигатели ещё и занимают много места в ширину. Поэтому из компоновочных соображений они применяются довольно редко — производителей «боксеров» можно пересчитать по пальцам.

А как сделать V-образный двигатель еще компактнее? Одно из простых, на первый взгляд, решений — установить угол развала блока менее 60°. Действительно, такие моторы были, но редко — можно вспомнить, например, автомобили Lancia Fulvia 70-х годов с моторами V4, угол развала блока которых составлял 23°. Почему же этим не пользовались все? Дело в том, что перед конструктором двигателя всегда стоит ещё одна проблема — вибрации.

О силах и моментах

Вообще без вибраций поршневой двигатель внутреннего сгорания работать не может — так уж он устроен. Но бороться с ними нужно, и не только для повышения комфорта пассажиров. Сильные неуравновешенные вибрации могут вызвать разрушения деталей мотора — со всеми вылетающими и выпадающими оттуда последствиями…

Отчего возникают вибрации? Во-первых, в некоторых схемах двигателей вспышки в цилиндрах происходят неравномерно. Таких схем конструкторы по возможности избегают или стараются делать массивней маховик — это помогает сгладить пульсации крутящего момента. Во-вторых, при движении поршней вверх-вниз они то разгоняются, то замедляются, из-за чего возникают силы инерции — сродни тем силам, что заставляют пассажиров автомобиля кланяться при торможении или вдавливают их в спинки сидений при разгоне. В-третьих, шатун в двигателе движется вовсе не вверх-вниз, а совершает сложное движение. Да и возвратно-поступательное перемещение поршня от верхней мёртвой точки к нижней тоже нельзя описать простой синусоидой.

Силы инерции от двух масс, вращающихся на одном валу поодаль друг от друга, создают свободный момент.
В простейшем моторе есть свободные силы инерции, но нет моментов. Цилиндр-то один.

Поэтому среди сил инерции появляются составляющие с удвоенной, утроенной, учетверённой частотой вращения коленвала… Этими так называемыми силами инерции высших порядков, как правило, пренебрегают — они по сравнению с основной силой инерции (которой присвоили первый порядок) очень малы. Исключение составляют силы инерции второго порядка, с которыми приходится считаться. Плюс к этому, пары сил, приложенные на определённом расстоянии, образуют моменты — так происходит, когда в соседних цилиндрах силы инерции направлены в разные стороны.

Что сделать для того, чтобы уравновесить силы и моменты? Во-первых, можно выбрать схему мотора, в которой цилиндры и кривошипы коленчатого вала расположены таким образом, что силы и моменты взаимно уравновесят друг друга — всегда будут равны и направлены в противоположные стороны.

Яркий представитель вымершего племени автомобилей с рядной «восьмёркой» — модель 1930-х годов Alfa Romeo 8C.

А если ни одна из уравновешенных схем не подходит — например, из компоновочных соображений? Тогда можно попытаться по-другому расположить шейки коленвала и применить всякого рода противовесы, создающие силы и моменты, равные по величине, но противоположные по направлению основным уравновешиваемым силам. Иногда это можно сделать, разместив противовесы на коленчатом валу мотора. А иногда — на дополнительных валах, которые называют балансирными валами противовращения. Называются они так потому, что крутятся в другую сторону, нежели коленвал. Но это усложняет и удорожает двигатель.

Чтобы облегчить описание степени уравновешенности разных двигателей, мы подготовили сводную таблицу. Зелёным в ней выделены самоуравновешенные силы и моменты, а красным — свободные (те, что не уравновешены и вырываются на свободу — через опоры силового агрегата проходят на кузов автомобиля).

Степень уравновешенности (зелёная ячейка — уравновешенные силы или моменты, красная — свободные)
	1	R2	R2*	V2	B2	R3	R4	V4	B4	R5	VR5	R6	V6	VR6	B6	R8	V8	B8	V10	V12	B12
Силы инерции первого порядка
Силы инерции второго порядка
Центробежные силы**
Моменты от сил инерции первого порядка
Моменты от сил инерции второго порядка
Моменты от центробежных сил
* Поршни в противофазе.
** Уравновешиваются противовесами на коленчатом вале.

Что же получается? Из распространённых типов двигателей абсолютно уравновешенных всего два — это рядная и оппозитная «шестёрки». Теперь понимаете, почему BMW и Porsche так крепко держатся за такие моторы? Ну а о причинах, по которым от них отказываются остальные, мы уже упоминали. Теперь рассмотрим поподробнее остальные схемы.

Шестицилиндровый «оппозитник» водяного охлаждения Porsche. С левой и правой сторон блока в целях экономии стоят одинаковые головки, поэтому цепные приводы распредвалов пришлось устраивать и спереди, и сзади.

Уравновешенные и не очень

Из двухцилиндровых двигателей на автомобилях нынче применяется только один — двухцилиндровый рядный мотор с коленчатым валом, у которого кривошипы направлены в одну сторону (такой, например, стоял на отечественной «Оке»). Как видно, этот двигатель по степени уравновешенности похож на одноцилиндровый, поскольку оба поршня движутся вверх и вниз одновременно, в фазе. Для того чтобы уравновесить свободные силы инерции первого порядка, в моторе «Оки» слева и справа от коленвала применялись два вала с противовесами. А как же быть с силами второго порядка? Для того чтобы с ними справиться, пришлось бы добавить ещё два балансирных вала, что на двухцилиндровом моторе, изначально предназначенном для маленьких и дешёвых автомобилей, было бы совершенно неуместным.

Впрочем, это ещё ничего — много двухцилиндровых моторов выпускалось вообще без балансирных валов. Так было, например, на малышках Fiat 500 образца 1957 года. Да, вибрации были, их старались погасить подвеской силового агрегата… Но мотор зато получался простым и дешёвым! Дешевизна двухцилиндровых двигателей соблазняет разработчиков и сегодня: не зря же эту схему использовали создатели самого доступного автомобиля планеты, индийского хэтчбека Tata Nano.

Машин с оппозитной «двойкой» — по экономическим и компоновочным соображениям — было немного. Можно упомянуть, например, французский Citroen 2CV.

Двухцилиндровый двигатель, у которого кривошипы направлены в разные стороны (под углом 180°), можно встретить сегодня только на мотоциклах. Поскольку поршни в нём всегда движутся в противофазе, то он уравновешен лучше. Однако равномерного чередования вспышек в цилиндрах можно добиться только на двухтактных моторах — такие двигатели устанавливались на довоенные DKW и их прямых наследников, пластиковые гэдээровские Трабанты. По причине простоты и дешевизны никаких балансирных валов на них тоже не было, а с возникающими вибрациями просто мирились.

Автомобиль с двухцилиндровым V-образным мотором припоминается только один — отечественный НАМИ-1. А до наших дней этот тип двигателя дожил только на мотоциклах — вспомните американский Harley Davidson и его японских последователей с их V-образными «двойками» во всей хромированной красе. Такой мотор можно уравновесить практически полностью с помощью противовесов на коленчатом валу, но достичь равномерного чередования вспышек невозможно. Хорошо, что байкеры особого внимания на вибрации не обращают…

НАМИ-1 — прототип 1927 года.

Трёхцилиндровый двигатель уравновешен хуже, чем рядная «четвёрка», и поэтому производители трёхцилиндровых моторов — например, Subaru и Daihatsu — стараются оснащать их балансирными валами. В своё время опелевские двигателисты решили отказаться от балансирного вала, разрабатывая трёхцилиндровый мотор семейства Ecotec для Корсы второго поколения — в целях удешевления и уменьшения механических потерь. И трёхцилиндровая Corsa после дебюта в 1996-м была раскритикована немецкими автожурналистами: «По городу на переменных режимах ездить совершенно невозможно».

В самой популярной среди двигателистов рядной «четвёрке» остаётся свободной сила инерции второго порядка. Её можно уравновесить только балансирным валом, вращающимся с удвоенной скоростью. (Вы не забыли — сила инерции второго порядка действует с удвоенной частотой?) А для компенсации момента от балансирного вала придётся ставить ещё один, вращающийся в противоположную сторону. Дорого? Безусловно. Однако моторы с балансирными валами можно встретить на автомобилях Mitsubishi, Saab, Ford, Fiat и самых разных марок концерна Volkswagen.

Пример рядной «четвёрки» с балансирными валами — двухлитровый двигатель Audi. Валы располагаются по обе стороны от коленвала и с удвоенной скоростью вращаются в противоположные стороны. Здесь балансирные валы расположены снизу и соединены зубчатой передачей, а раньше (как, например, на приведённом на картинке внизу двигателе Saab 2.3) их располагали сверху и у каждого был свой шкив цепного привода.

Кстати, оппозитная «четвёрка» уравновешена лучше, чем рядная, — здесь есть только момент от сил инерции второго порядка, который стремится развернуть двигатель вокруг вертикальной оси. Однако и «оппозитник» воздушного охлаждения легендарного «Жука», и знаменитые «боксеры» Subaru обходились и обходятся без балансирных валов.

Subaru из компоновочных соображений предпочитает рядной «четвёрке» оппозитную. Что до вибраций, то силы инерции второго порядка у «боксера» уравновешены, но момент от них всё же остаётся свободным.

У рядных «пятёрок» с уравновешенностью дела обстоят не очень. Силы инерции компенсируются, но вот моменты от этих сил… Во время работы двигателя по блоку постоянно «пробегает» волна изгибающего момента, поэтому блок должен быть весьма жёстким. Однако и Mercedes-Benz, и Audi, и Volvo борются с вибрациями, дорабатывая подвеску силового агрегата или применяя специальные противовесы (как у наддувной «пятёрки» 2.5 TFSI на Audi TT RS). И только фиатовские мотористы применяли балансирный вал, который полностью уравновешивал все моменты.

На картинке FIAT JTD от хэтчбека Croma — потомок пятицилиндрового турбодизеля Fiat TD 125 объёмом 2387 см³, образованного путём добавления одного цилиндра к 1,9-литровой «четвёрке» TD 100. Балансирный вал — слева, в нижней части картера.
Под каким углом расположить кривошипы коленвала рядной «пятёрки»? 360° делим на пять… Правильно — 72°!

Кстати, практически все «пятёрки» образованы путём прибавления ещё одного цилиндра к четырёхцилиндровому двигателю — как кубики в конструкторе. Делают это для того, чтобы с минимальными производственными и конструкторскими затратами получить более мощные моторы. При этом всю начинку, включая поршни, шатуны, клапаны и т. д., можно взять от «четвёрки». Понадобятся иные блок и головка цилиндров и, само собой, коленчатый вал, кривошипы которого должны быть расположены под углом в 72°.

О шестицилиндровых моторах — мечте с точки зрения уравновешенности — мы уже упоминали. А вот в моторах V6, которые вытесняют рядные «шестёрки», ситуация с уравновешенностью такая же, как у «трёшки», то есть не ахти. Поэтому, например, балансирным валом в развале блока цилиндров был оснащён самый первый двигатель V6 фирмы Mercedes-Benz — заслуженный М112 с тремя клапанами на цилиндр. У трёхлитровой «шестёрки» концерна PSA вал находился в одной из головок блока. На других моторах того времени инженеры пытались не усложнять конструкцию и старались свести уровень вибраций к минимуму за счёт усовершенствованной подвески силового агрегата и хитроумного смещённого расположения шатунных шеек коленчатого вала (как, например, на Audi V6).

В моторе V6 с углом развала блока 90° сдвоенные кривошипы расположены под углом 120°. А в моторах с развалом 60° каждый шатун приходится устанавливать на своём кривошипе.
Для уравновешивания свободного момента от сил второго порядка мотору V6 90° необходим один балансирный вал (показан стрелкой). В двигателе Citroen 3.0 V6 он был установлен в одной из головок блока.

У новейших мерседесовских двигателей V6 угол развала блока сократился до 60°, в результате чего необходимость в балансирном вале отпала.

Добавим сюда ещё одно замечание — в моторах V6 с развалом в 90° не обеспечивается равномерное чередование вспышек в цилиндрах. Возникающая неравномерность хода может компенсироваться за счёт утяжелённого маховика, но лишь отчасти. Вот вам и ещё один источник вибраций…

Двигатели V8 с углом развала цилиндров в 90° и коленвалом, кривошипы которых располагаются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, весьма неплохо уравновешены. В таком моторе можно обеспечить равномерное чередование вспышек, что тоже работает на плавность хода. Остаются неуравновешенными два момента, которые можно полностью утихомирить с помощью двух противовесов на коленчатом валу — на щеках крайних цилиндров. Понимаете, почему американцы раньше других прочувствовали всю прелесть V-образных моторов? Вибрации и тряски в своих автомобилях они очень не любят…

Двигатель V8: и развал блока, и угол между кривошипами — 90°.

Напоследок можно поговорить о схемах необычных. Сначала вспомнить о моторах V4. Таких было немного — европейский Ford образца 60-х годов (который стоял на автомобилях Ford Taunus, Capri и Saab 96) да чудо-двигатель отечественного «Запорожца». Здесь не обошлось без уравновешивающего вала для момента от сил инерции первого порядка. Впрочем, конструкторы вышеупомянутых автомобилей выбирали эту схему из условий компактности и отчасти экономии, а не за хорошую уравновешенность.

Ford и ЗАЗ выбрали экзотику: мотор V4, в котором и угол развала блока, и угол между кривошипами составляют 90°.
Угол развала цилиндров моторов V2 колеблется от 25° до 90°.

А что насчёт V-образных «десяток»? Как можно видеть, степень уравновешенности таких моторов точно такая же, как и у моторов R5. Впрочем, конструкторы прежних моторов Формулы-1 или монстров Dodge Viper и Dodge RAM, где стоят двигатели V10, о вибрациях думали далеко не в первую очередь.

Как жаль, что Viper и его коллосальный V10 — уже история.

Двигателями V10 отметилась целая череда знаковых машин: BMW M5, Audi S6 и S8, а также RS6 с наддувной «десяткой». Не говоря уже об автомобилях Lamborghini. Наконец, Lexus LFA тоже оснащается двигателем V10.

Ну а прочие схемы легко свести к предыдущим. Например, оппозитная «восьмёрка» (пример применения — гоночные болиды Porsche 917) — это две «четвёрки», работающие на один коленвал. А V-образный и оппозитный двенадцатицилиндровые двигатели можно свести к двум рядным «шестёркам».

VR6, VR5, W12…

Помните, мы упоминали о V-образных моторах с малым углом развала блока — как на Лянчах? Раньше таких схем избегали — уравновесить их сложнее, чем моторы с развалом в 60° или 90°, а выигрыш в компактности тогда ценили не так…

Но теперь ситуация изменилась. Во-первых, повсеместно применяются гидроопоры силового агрегата, которые значительно ослабляют вибрации. Во-вторых, пространство под капотом нынче на вес золота. Ведь кто раньше мог себе представить скромный хэтчбек с 2,8-литровым мотором? А теперь — пожалуйста! Всё началось с Фольксвагена Golf VR6 третьего поколения.

Знаменитый фольксвагеновский двигатель VR6, «V-образно-рядный» мотор (об этом и говорит обозначение VR), стал дальнейшим развитием V-образных двигателей с малым углом развала блока. Цилиндры этого мотора разведены на ещё меньший угол, чем на Лянчах, — всего на 15°. Угол настолько мал, что такой мотор называют ещё «смещённо-рядным». Гениальное решение — «шестёрка» 2.8 компактнее, чем обычный мотор V6, да ещё и имеет одну головку блока! Потом появился двигатель VR5 — это VR6, от которого «отрезали» один цилиндр. После этого мотористы концерна Volkswagen вообще словно с цепи сорвались.

Двигатель VR5 2.3 конструкторы Фольксвагена получили, отняв один цилиндр от мотора VR6. Угол развала компактного блока — 15°, все пять цилиндров укрыты одной головкой блока.

Они придумали суперкомпактный двигатель W12, который дебютировал в 1998 году на концепт-каре W12 Roadster. Это два двигателя VR6, установленные под углом 72° на одном коленвале. Но прежде в серию пошёл мотор W8, которым оснащалась топ-модель седана Passat. Там тоже два мотора VR6, от которых «отрезано» по два цилиндра и которые тоже объединены в одном блоке на одном коленвале. Когда-то в Вольфсбурге подумывали и о восемнадцатицилиндровом двигателе — но в итоге остановились на W16 с четырьмя турбокомпрессорами, который разгоняет Bugatti Veyron до 431 км/ч.

Супермотор W12, показанный на концепте имени себя, приводит в движение представительские модели фирм Audi, Volkswagen и Bentley. На фото хорошо видно шахматное расположение цилиндров пары блоков, объединённых в одной отливке под углом 72°. Длина 420-сильного мотора — всего 51 см, ширина — 70 см.

Почему же таких моторов не было раньше? Взгляните, к примеру, на коленвал двигателя W12 — такое технологу и в страшном сне не приснится! Создателям новых схем должен помогать компьютер. Чтобы просчитать все варианты угла развала блока, расположения шатунных шеек, порядка вспышек в цилиндрах и выбрать самый уравновешенный, без помощи вычислительных мощностей обойтись очень сложно.

Теория и практика

Как видно, при выборе схемы силового агрегата конструкторы ставят во главу угла вовсе не степень уравновешенности. Главное — это удачно вписать в моторный отсек такой двигатель, который будет обладать наилучшим соотношением массы, размеров и мощности. Потом, двигатели сейчас всё чаще строятся по модульному принципу. Говоря упрощённо, на одной поршневой группе можно построить любой мотор — и трёхцилиндровый, и W12. Вслед за Фольксвагеном на модульные конструкции переходит всё больше производителей. Новейшая линейка моторов Mercedes — тому отличное подтверждение.

А вибрации… Во-первых, следует различать теоретическую и действительную уравновешенность двигателя. Если коленчатый вал в сборе с маховиком не отбалансирован, а поршни и шатуны заметно отличаются по массе, то трясти будет даже рядную «шестёрку». А потом, действительная уравновешенность всегда значительно хуже теоретической — по причинам отклонения деталей от номинальных размеров и из-за деформации узлов под нагрузкой. Так что вибрации «прорываются» из двигателя наружу при любой схеме. Поэтому автомобильные инженеры и уделяют такое внимание подвеске силового агрегата. На самом деле конструкция и расположение опор двигателя — не менее важный фактор, чем степень уравновешенности самого мотора…

Материал адаптирован к публикации с разрешения ООО «Газета «Авторевю». Все права на перепечатку принадлежат Авторевю.

Что такое катализатор на автомобиле, зачем он нужен и что будет, если его убрать

Автомобиль в системе выхлопа имеет каталитический нейтрализатор, который часто выходит из строя из-за некачественного топлива. Давайте разберемся, что это такое, для чего нужен и что делать в случае засора.

Что такое катализатор

Катализатор предназначен для очистки вредных выхлопов. Он расположен в системе выпуска, в процессе его работы происходят химические реакции: опасные вещества переходят в безопасные формы, после чего выбрасываются вместе с выхлопом. Пройдя этот путь выхлопные газы становятся чище. И как результат, автомобиль наносит меньший вред окружающей среде.

Схема катализатора

Нейтрализатор работает только после нагрева до 300°C, сразу после запуска двигателя очистка не происходит.

Устройство каталитического нейтрализатора

Основой катализатора являются керамические или металлические соты. В зависимости от модели на стенки сот наносится микрослой из палладия и родия или иридия. Эти металлы обладают высокой химической активностью. Касаясь напыления, часть выхлопа входит с ним в химическую реакцию. Часть элементов, образовавшихся при сгорании топлива, связывается.

Современные катализаторы трехкомпонентные.

Первый элемент связывает оксиды азота.
Второй — удаляет часть несгоревших элементов топлива. В большей части удаляется окись углерода.
Третий элемент — это датчик. Он анализирует газы на выходе из катализатора, данные передаются в бортовой компьютер.

Трехкомпонетные катализаторы

Неисправности катализатора и их причины

Производители пишут, что срок службы нейтрализатора 100–150 тысяч километров. Но на практике проблемы могут возникнуть и при меньшем пробеге, особенно в больших городах, где часто приходится стоять в пробках.

В зависимости от особенностей эксплуатации, замена каталитического нейтрализатора может производиться раз в 3–7 лет.

Основной причиной неисправности становится выгорание слоя металлов, покрывающих соты. Это естественный процесс, в результате которого качество выхлопа ухудшается. Бортовой компьютер показывает горящий «чек», а в некоторых случаях и вообще не позволяет мотору работать, выключая зажигание.

Ускоряет процесс выгорания и некачественное топливо. Зачастую у бензина увеличивают октановое число путем добавки свинца, это усиливает нагрузку на катализатор, уменьшая срок эксплуатации. В ситуации с дизельным топливом выход из строя может ускорить сам владелец, используя в зимнее время добавки-«антигель».

В некоторых случаях причиной поломки может стать неисправный двигатель. При неправильно выставленном зажигании и проблемах в системе питания (последнее особенно актуально для дизельных двигателей) выгорание каталитического слоя ускоряется.

Соты каталитического нейтрализатора

Диагностика автомобильного катализатора

Определить неисправность можно по нескольким признакам:

На панели приборов загорелась лампочка “Check Engine”. Она включается при любых ошибках мотора. В нашем случае, как результат нехарактерных показателей датчика, лямбда-зонд. Точно определить, что причина в катализаторе может диагностика сканером.
Снижение мощности двигателя. При неисправном катализаторе машина начинает троить, дергаться, хуже разгоняется. Причина в снижении пропускной способности каталитического нейтрализатора, связанной с частичным разрушением сот: они запекаются, забивают проход для выхлопных газов. В итоге мотор «задыхается».
Грохот под днищем. Обычно проявляется на высоких оборотах, изредка сразу после запуска. Причина в частичном разрушении керамической конструкции сот. Отпавшие частицы начинают биться о стенки катализатора под воздействием потока газов и центробежных сил.
Недостаточно сильный или ровный напор газов из глушителя. При исправном нейтрализаторе, поднеся руку к выхлопной трубе, можно ощутить слабую пульсацию, она возникает вследствие поочередной работы выпускных клапанов. Если поток ровный или ослабленный, вероятно проблема в разрушенных сотах катализатора.

Каталитический нейтрализатор не выходит из строя резко и неожиданно. Обычно перед отказом начинаются мелкие проблемы из списка выше.

Катализатор в разборе

Оригинал или аналог

Оригинальный катализатор — довольно дорогая вещь. Он не производится в нашей стране, все детали в автомагазинах импортные, поэтому на увеличение цены влияют пошлины.

При этом, в случае использования оригинальной детали, автомобиль сохраняет все режимы работы двигателя. Это положительно сказывается на экологии, а также на ресурсе мотора.

Все описанные ниже способы замены катализатора, носят только ознакомительный характер. Не рекомендуется пользоваться данными методами самостоятельно!

Из-за высокой цены автолюбители ищут альтернативу. Вариантов несколько:

универсальный катализатор;
пламегаситель.

Под универсальным катализатором подразумевается сразу две группы деталей. Первая — катализатор, подходящий под любой автомобиль. Довольно дорогая вещь, но работает безотказно. Второй вариант — блок с сотами. В этом случае в старый катализатор устанавливают новые соты. Недостатком данного варианта считается сложность с выбором сервиса для ремонта, не везде возьмутся за такую работу. Срок службы универсального нейтрализатора 60–90 тысяч километров.

Съём/Установка катализатора

Более дешевый и распространенный способ — пламегаситель. Он может быть готовым, просто предназначенным для установки вместо катализатора. Другой вариант — установка пламегасителя непосредственно в корпус нейтрализатора. Такой способ несколько сложнее, но позволяет скрыть факт замены детали при продаже автомобиля.

Иногда водители просто выбивают соты из корпуса. Способ дешевый, но может привести к увеличению уровня шума и урону экологии.

Особенности удаления катализатора из выхлопной системы

Ниже рассмотрим, какие нюансы удаления катализатора стоит учитывать. В первую очередь, нужно решить, как будет обходиться лямбда-зонд. После удаления нейтрализатора, датчик будет постоянно выдавать ошибку.

Чтобы обойти датчик, обычно делают обманку. Это проставка, которая отдаляет датчик от выхлопных газов, в результате он фиксирует больше кислорода. Обманку вкручивают на место датчика, и уже в нее устанавливают прибор. Такая система работает стабильно, хоть и имеет большое количество минусов.

Любое вмешательство в конструкцию автомобиля приводит к снятию его с гарантии. Подумайте, что будет, если возникнет неисправность двигателя, которая попадает под гарантийный случай.
Невозможность пройти государственный техосмотр. Бортовой компьютер вы обманули, но вот при проверке на стенде, обман вскроется. В итоге, вы получите запрет на эксплуатацию транспортного средства. Со станции СТО, вы поедете уже на эвакуаторе.

Еще можно сделать перепрошивку ЭБУ. В результате система будет считать, имеющиеся показатели за норму. Для такой работы требуются дополнительные знания, а также программное обеспечение.

Предупреждения на приборной панели

При перепрошивке нарушаются нормальные циклы работы мотора. Он начинает работать в неправильном режиме. Это снижает ресурс силового агрегата примерно в два раза. В результате перепрошивка вместо экономии принесет вам только больше расходов.

Заключение

В случае возникновения проблем с катализатором, необходимо его заменить. Оптимальным решением будет установка оригинального нейтрализатора. Все аналоги и обманки могут привести к ускоренному выходу двигателя из строя, сделают невозможным получение диагностической карты, а также создадут дополнительную нагрузку на экологию.

звезда, треугольник, трехфазная сеть 380В, однофазная сеть 220В

Практически ежедневно мы сталкиваемся с одним и тем же вопросом от наших клиентов: «как подключить электродвигатель к сети питания?»

Самый простой и надежный способ – обратиться к нормальному электрику и не экономить на этом, т.к. зачастую, пытаясь сэкономить, приглашают «дядю Васю», или других отзывчивых «специалистов», которые рядом, но на самом деле слабо понимают, что происходит.
В лучшем случае, эти «профи» звонят и спрашивают – правильно ли я подключаю. Тут ещё есть шанс не спалить двигатель. Сразу становится понятна квалификация «электрика», когда задают такие вопросы, от которых можно просто впасть в ступор (так как именно этому и учат электриков).

Например:
— зачем шесть контактов в двигателе?
— а почему контактов всего три?
— что такое «звезда» и «треугольник»?
— а почему, когда я подключаю трехфазный насос и ставлю поплавковый выключатель, который рвёт одну фазу, двигатель не останавливается?
— а как измерить ток в обмотках?
— что такое пускатель?
и т.п.

Если ваш электрик задаёт такие вопросы, то нужно его отправить туда, откуда он пришёл. Иначе всё закончится сгоревшим электродвигателем, потерей денег, времени, дорогостоящим ремонтом. Давайте попробуем разобраться в схемах подключения электродвигателя к электропитанию.
Для начала нужно понимать, что существуют несколько популярных типов сетей переменного тока:

1. Однофазная сеть 220 В,
2. Трехфазная сеть 220 В (обычно используется на кораблях),
3. Трехфазная сеть 220В/380В,
4. Трехфазная сеть 380В/660В.
Есть ещё на напряжение 6000В и некоторые другие редкие, но их рассматривать не будем.

В трёхфазной сети обычно есть 4 провода (3 фазы и ноль). Может быть ещё отдельный провод «земля». Но бывают и без нулевого провода.

Как определить напряжение в вашей сети?
Очень просто. Для этого нужно измерить напряжение между фазами и между нулём и фазой.

В сетях 220/380 В напряжение между фазами (U1, U2 и U3) будет равно 380 В, а напряжение между нолём и фазой (U4, U5 и U6) будет равно 220 В.
В сетях 380/660В напряжение между любыми фазами (U1, U2 и U3) будет равно 660В, а напряжение между нулем и фазой (U4, U5 и U6) будет равно 380 В.

Возможные схемы подключения обмоток электродвигателей

Асинхронные электродвигатели имеют три обмотки, каждая из которых имеет начало и конец и соответствует своей фазе. Системы обозначения обмоток могут быть разными. В современных электродвигателях принята система обозначения обмоток U, V и W, а их выводы обозначают цифрой 1 начало обмотки и цифрой 2 – её конец, то есть обмотка U имеет два вывода: U1 и U2, обмотка V – V1 и V2, а обмотка W – W1 и W2.

Однако до сих пор ещё в эксплуатации находятся старые асинхронные двигатели, сделанные во времена СССР и имеющие старую советскую систему маркировки. В них начала обмоток обозначаются C1, C2, C3, а концы — C4, C5, C6. Значит, первая обмотка имеет выводы C1 и C4, вторая — C2 и C5, а третья — C3 и C6.

Обмотки трёхфазных электродвигателей можно подключать по двум различным схемам: звездой (Y) или треугольником (Δ).

Подключение электродвигателя по схеме звезда

Название схемы подключения обусловлено тем, что при соединении обмоток по данной схеме (см. рисунок справа), визуально это напоминает трёхлучевую звезду.

Как видно из схемы подключения электродвигателя, все три обмотки своим одним концом соединены вместе. При таком подключении (сеть 220/380 В), к каждой обмотке отдельно подходит напряжение 220 В, а к двум обмоткам, соединённым последовательно, – напряжение 380 В.

Основным преимуществом подключения электродвигателя по схеме звезда являются небольшие пусковые токи, так как напряжение питания 380 В (межфазное) потребляют сразу 2 обмотки, в отличие от схемы «треугольник». Но при таком подключении мощность питаемого электродвигателя ограничена (главным образом из экономических соображений): обычно по звезде включают относительно слабые электродвигатели.

Подключение электродвигателя по схеме треугольник

Название этой схемы также идёт от графического изображения (см. правый рисунок):

Как видно из схемы подключения электродвигателя – «треугольник», обмотки подключаются последовательно друг к другу: конец первой обмотки соединяется с началом второй и так далее.

То есть к каждой обмотке будет приложено напряжение 380 В (при использовании сети 220/380 В). В этом случае по обмоткам течёт больший ток, по треугольнику обычно включают двигатели большей мощности, чем при соединении по звезде (от 7,5 кВт и выше).

Подключение электродвигателя к трёхфазной сети на 380 В

Последовательность действий такова:

1. Для начала выясняем, на какое напряжение рассчитана наша сеть.
2. Далее смотрим на табличку, которая есть на электродвигателе, она может выглядеть так (звезда Y /треугольник Δ):

Двигатель для однофазной сети 220В
(~ 1, 220В)

Двигатель для трехфазной сети
220В/380В (220/380, Δ / Y)

Двигатель для трехфазной сети 380В
(~ 3, Y, 380В)

Двигатель для трехфазной сети
(380В / 660В (Δ / Y, 380В / 660В)

3. После идентификации параметров сети и параметров электрического подключения электродвигателя (звезда Y /треугольник Δ), переходим к физическому электрическому подключению электродвигателя.
4. Чтобы включить трёхфазный электродвигатель, нужно одновременно подать напряжение на все 3 фазы.
Достаточно частая причина выхода из строя электродвигателя – работа на двух фазах. Это может произойти из-за неисправного пускателя, или при перекосе фаз (когда напряжение в одной из фаз сильно меньше, чем в двух других).
Есть 2 способа подключения электродвигателя:
— использование автоматического выключателя или автомата защиты электродвигателя

Эти устройства при включении подают напряжение сразу на все 3 фазы. Мы рекомендуем ставить именно автомат защиты электродвигателя серии MS, так как его можно настроить в точности на рабочий ток электродвигателя, и он будет чутко отслеживать его повышение в случае перегрузки. Это устройство в момент пуска даёт возможность некоторое время работать на повышенном (пусковом) токе, не отключая двигатель.
Обычный же автомат защиты требуется ставить с превышением номинального тока электродвигателя, с учётом пускового тока (в 2-3 раза выше номинала).
Такой автомат может отключить двигатель только в случае КЗ или его заклинивания, что часто не обеспечивает нужной защиты.

— использование пускателя

Пускатель представляет собой электромеханический контактор, который замыкает каждую фазу с соответствующей обмоткой электродвигателя.
Привод механизма контактора осуществляется с помощью электромагнита (соленоида).

Устройство электромагнитного пускателя:

Магнитный пускатель устроен достаточно просто и состоит из следующих частей:

(1) Катушка электромагнита
(2) Пружина
(3) Подвижная рама с контактами (4) для подключения питания сети (или обмоток)
(5) Контакты неподвижные для подключения обмоток электродвигателя (сети питания).

При подаче питания на катушку, рама (3) с контактами (4) опускается и замыкает свои контакты на соответствующие неподвижные контакты (5).

Типовая схема подключения электродвигателя с использованием пускателя:

При выборе пускателя следует обращать внимание на напряжение питания катушки магнитного пускателя и покупать его в соответствии с возможностью подключения к конкретной сети (например, если у вас есть только 3 провода и сеть на 380 В, то катушку нужно брать на 380 В, если у вас сеть 220/380 В, то катушка может быть и на 220 В).

5. Проконтролировать, в правильную ли сторону крутится вал.
Если требуется изменить направление вращения вала электродвигателя, то нужно просто поменять местами любые 2 фазы. Это особенно важно при запитывании центробежных электронасосов, имеющих строго определённое направление вращения рабочего колеса

Как подключить поплавковый выключатель к трёхфазному насосу

Из всего вышеописанного становится понятно, что для управления трёхфазным электродвигателем насоса в автоматическом режиме с использованием поплавкового выключателя НЕЛЬЗЯ просто разрывать одну фазу, как это делается с монофазными двигателями в однофазной сети.

Самый простой способ – использовать для автоматизации магнитный пускатель.
В этом случае достаточно поплавковый выключатель встроить последовательно в цепь питания катушки пускателя. При замыкании цепи поплавком будет замыкаться цепь катушки пускателя, и включаться электродвигатель, при размыкании – будет отключаться питание электродвигателя.

Подключение электродвигателя к однофазной сети 220 В

Обычно для подключения к однофазной сети 220В используются специальные двигатели, предназначенные для подключения именно к такой сети, и вопросов с их питанием не возникает, т.к. для этого просто требуется вставить вилку (большинство бытовых насосов оснащены стандартной вилкой Шуко) в розетку

Иногда требуется подключение трехфазного электродвигателя к сети 220 В (если, например, нет возможности провести трехфазную сеть).

Максимально возможная мощность электродвигателя, который можно включить в однофазную сеть 220 В, составляет 2,2 кВт.

Самый простой способ – подключить электродвигатель через частотный преобразователь, рассчитанный на питание от сети 220 В.

Следует помнить, что частотный преобразователь на 220 В, выдает на выходе 3 фазы по 220 В. То есть подключить к нему можно только электродвигатель, который имеет напряжение питания на 220 В трёхфазной сети (обычно это двигатели с шестью контактами в распаячной коробке, обмотки которых можно подключить как по звезде, так и по треугольнику). В данном случае требуется подключение обмоток по треугольнику.

Возможно ещё более простое подключение трехфазного электродвигателя в сеть 220 В с использованием конденсатора, но такое подключение приведёт к потере мощности электродвигателя приблизительно на 30%. Третья обмотка запитывается через конденсатор от любой другой.

Данный тип подключения мы рассматривать не будем, так как нормально с насосами такой способ не работает (либо при старте двигатель не запускается, либо электродвигатель перегревается из-за снижения мощности).

Использование частотного преобразователя

В настоящее время достаточно активно все стали применять частотные преобразователи для управления частотой вращения (оборотами) электродвигателя.

Это позволяет не только экономить электроэнергию (например, при использовании частотного регулирования насосов для подачи воды), но и управлять подачей насосов объёмного типа, превращая их в дозировочные (любые насосы объёмного принципа действия).

Но очень часто при использовании частотных преобразователей не обращают внимания на некоторые нюансы их применения:

— регулировка частоты, без доработки электродвигателя, возможна в пределах регулировки частоты +/- 30% от рабочей (50 Гц),
— при увеличении частоты вращения более 65 Гц требуется замена подшипников на усиленные (сейчас с помощью ЧП возможно поднять частоту тока до 400 Гц, обычные подшипники просто разваливаются на таких скоростях),
— при уменьшении частоты вращения встроенный вентилятор электродвигателя начинает работать неэффективно, что приводит к перегреву обмоток.

Из-за того, что не обращают внимания при проектировании установок на такие «мелочи», очень часто электродвигатели выходят из строя.

Для работы на низкой частоте ОБЯЗАТЕЛЬНО требуется установка дополнительного вентилятора принудительного охлаждения электродвигателя.

Вместо крышки вентилятора устанавливается вентилятор принудительного охлаждения (см. фото). В этом случае, даже при снижении оборотов вала основного двигателя,
дополнительный вентилятор обеспечит надёжное охлаждение электродвигателя.

Мы имеем большой опыт модернизации электродвигателей для работы на низкой частоте.
На фото можно видеть винтовые насосы с дополнительными вентиляторами на электродвигателях.

Данные насосы используются в качестве дозирующих насосов на пищевом производстве.

Надеемся, что данная статья поможет вам правильно подключить электродвигатель к сети самостоятельно (ну или хотя бы понять, что перед вами не электрик, а «специалист широкого профиля»).

Технический директор
ООО «Насосы Ампика»
Моисеев Юрий.

Схемы подключения трехфазного двигателя. К 3-х и 1-о фазной сети

Схемы подключения трехфазного двигателя — двигатели, рассчитанные на работу от трехфазной сети, имеют производительность гораздо выше, чем однофазные моторы на 220 вольт. Поэтому, если в рабочем помещении проведены три фазы переменного тока, то оборудование необходимо монтировать с учетом подключения к трем фазам. В итоге, трехфазный двигатель, подключенный к сети, дает экономию энергии, стабильную эксплуатацию устройства. Не нужно подключать дополнительные элементы для запуска. Единственным условием хорошей работы устройства является безошибочное подключение и монтаж схемы, с соблюдением правил.

Схемы подключения трехфазного двигателя

Из множества созданных схем специалистами для монтажа асинхронного двигателя практически используют два метода:

Схема звезды.
Схема треугольника.

Названия схем даны по методу подключения обмоток в питающую сеть. Чтобы на электродвигателе определить, по какой схеме он подключен, необходимо посмотреть указанные данные на металлической табличке, которая установлена на корпусе двигателя.

Даже на старых образцах моторов можно определить метод соединения статорных обмоток, а также напряжение сети. Эта информация будет верна, если двигатель уже был в эксплуатации, и никаких проблем в работе нет. Но иногда нужно произвести электрические измерения.

Схемы подключения трехфазного двигателя звездой дают возможность плавного запуска мотора, но мощность оказывается меньше номинального значения на 30%. Поэтому по мощности схема треугольника остается в выигрыше. Существует особенность по нагрузке тока. Сила тока резко увеличивается при запуске, это отрицательно сказывается на обмотке статора. Возрастает выделяемое тепло, которое губительно воздействует на изоляцию обмотки. Это приводит к нарушению изоляции, и поломке электродвигателя.

Много европейских устройств, поставленных на отечественный рынок, имеют в комплекте европейские электродвигатели, действующие с напряжением от 400 до 690 В. Такие 3-фазные моторы необходимо монтировать в сеть 380 вольт отечественного напряжения только по треугольной схеме обмоток статора. В противном случае моторы сразу будут выходить из строя. Российские моторы на три фазы подключаются по звезде. Изредка производится монтаж схемы треугольника для получения от двигателя наибольшей мощности, применяемой в специальных видах промышленного оборудования.

Изготовители сегодня дают возможность подключать трехфазные электромоторы по любой схеме. Если в монтажной коробке три конца, то произведена заводская схема звезды. А если есть шесть выводов, то мотор можно подключать по любой схеме. При монтаже по звезде нужно три вывода начал обмоток объединить в один узел. Остальные три вывода подать на фазное питание напряжением 380 вольт. В схеме треугольника концы обмоток соединяют последовательно по порядку между собой. Фазное питание подсоединяется к точкам узлов концов обмоток.

Проверка схемы подключения мотора

Представим худший вариант выполненного подключения обмоток, когда на заводе не обозначены выводы проводов, сборка схемы проведена во внутренней части корпуса мотора, и наружу выведен один кабель. В этом случае необходимо разобрать электродвигатель, снять крышки, разобрать внутреннюю часть, разобраться с проводами.

Метод определения фаз статора

После разъединения выводных концов проводов применяют мультиметр для измерения сопротивления. Один щуп подключают к любому проводу, другой подносят по очереди ко всем выводам проводов, пока не найдется вывод, принадлежащий к обмотке первого провода. Аналогично поступают на остальных выводах. Нужно помнить, что обязательна маркировка проводов, любым способом.

Если в наличии нет мультиметра или другого прибора, то используют самодельные пробники, сделанные из лампочки, проводов и батарейки.

Полярность обмоток

Чтобы найти и определить полярность обмоток, необходимо применить некоторые приемы:

Подключить импульсный постоянный ток.
Подключить переменный источник тока.

Оба способа действуют по принципу подачи напряжения на одну катушку и его трансформации по магнитопроводу сердечника.

Как проверить полярность обмоток батарейкой и тестером

На контакты одной обмотки подключают вольтметр с повышенной чувствительностью, который может отреагировать на импульс. К другой катушке быстро присоединяют напряжение одним полюсом. В момент подключения контролируют отклонение стрелки вольтметра. Если стрелка двигается к плюсу, то полярность совпала с другой обмоткой. При размыкании контакта стрелка пойдет к минусу. Для 3-й обмотки опыт повторяют.

Путем изменения выводов на другую обмотку при включении батарейки определяют, насколько правильно сделана маркировка концов обмоток статора.

Проверка переменным током

Две любые обмотки включают параллельно концами к мультиметру. На третью обмотку включают напряжение. Смотрят, что показывает вольтметр: если полярность обеих обмоток совпадает, то вольтметр покажет величину напряжения, если полярности разные, то покажет ноль.

Полярность 3-й фазы определяют путем переключения вольтметра, изменения положения трансформатора на другую обмотку. Далее, производят контрольные измерения.

Схема звезды

Этот тип схемы подключения трехфазного двигателя образуется путем соединения обмоток в разные цепи, объединенные нейтралью и общей точкой фазы.

Такую схему создают после того, как проверена полярность обмоток статора в электромоторе. Однофазное напряжение на 220В через автомат подают фазу на начала 2-х обмоток. К одной врезают в разрыв конденсаторы: рабочие и пусковые. На третий конец звезды подводят нулевой провод питания.

Величину емкости конденсаторов (рабочих) определяют по эмпирической формуле:

С = (2800 · I) / U

Для схемы запуска емкость повышают в 3 раза. В работе мотора при нагрузке нужно контролировать величину токов обмоток измерениями, корректировать емкость конденсаторов по средней нагрузке привода механизма. В противном случае произойдет, перегрев устройства, пробой изоляции.

Подключение мотора в работу хорошо делать через выключатель ПНВС, как показано на рисунке.

В нем уже сделана пара контактов замыкания, которые вместе подают напряжение на 2 схемы путем кнопки «Пуск». Во время отпускания кнопки цепь разрывается. Такой контакт применяют для запуска цепи. Полное отключение питания делают, нажав на «Стоп».

Схема треугольника

Схемы подключения трехфазного двигателя треугольником является повтором прошлого варианта в запуске, но имеет отличие методом включения обмоток статора.

Токи, проходящие в них, больше значений цепи звезды. Рабочие емкости конденсаторов нуждаются в повышенных номинальных емкостях. Они рассчитываются по формуле:

С = (4800 · I) / U

Правильность выбора емкостей также вычисляют по отношению токов в катушках статора путем измерения с нагрузкой.

Двигатель с магнитным пускателем

Трехфазный электродвигатель работает через магнитный пускатель по аналогичной схеме с автоматическим выключателем. Такая схема имеет дополнительно блок включения и выключения, с кнопками Пуск и Стоп.

Одна фаза, нормально замкнутая, соединенная с мотором, подключается к кнопке Пуск. При ее нажатии контакты замыкаются, ток идет к электромотору. Необходимо учитывать, что при отпускании кнопки Пуск, клеммы разомкнутся, питание отключится. Чтобы такой ситуации не произошло, магнитный пускатель дополнительно оборудуют вспомогательными контактами, которые называют самоподхватом. Они блокируют цепь, не дают ей разорваться при отпущенной кнопке Пуск. Выключить питание можно кнопкой Стоп.

В результате, 3-фазный электромотор можно подключать к сети трехфазного напряжения совершенно разными методами, которые выбираются по модели и типу устройства, условиям эксплуатации.

Подключение мотора от автомата

Общий вариант такой схемы подключения выглядит как на рисунке:

Здесь показан автомат защиты, который выключает напряжение питания электромотора при чрезмерной нагрузке по току, и по короткому замыканию. Автоматический защитный выключатель – это простой 3-полюсный выключатель с тепловой автоматической характеристикой нагруженности.

Для примерного расчета и оценки нужного тока тепловой защиты, необходимо мощность по номиналу двигателя, рассчитанного на работу от трех фаз, увеличить в два раза. Номинальная мощность указывается на металлической табличке на корпусе мотора.

Такие схемы подключения трехфазного двигателя вполне могут работать, если нет других вариантов подключения. Длительность работы нельзя прогнозировать. Это тоже самое, если скрутить алюминиевый провод с медным. Никогда не знаешь, через какое время скрутка сгорит.

При применении схемы подключения трехфазного двигателя нужно аккуратно выбрать ток для автомата, который должен быть на 20% больше тока работы мотора. Свойства тепловой защиты выбрать с запасом, чтобы при запуске не сработала блокировка.

Если для примера, двигатель на 1,5 киловатта, наибольший ток 3 ампера, то автомат нужен минимум на 4 ампера. Преимуществом этой схемы соединения мотора является низкая стоимость, простое исполнение и техобслуживание.

Если электродвигатель в одном числе, и работает полную смену, то есть следующие недостатки:

Нельзя отрегулировать тепловой ток сработки автоматического выключателя. Чтобы защитить электромотор, ток защитного отключения автомата устанавливают на 20% больше рабочего тока по номиналу мотора. Ток электродвигателя нужно через определенное время замерять клещами, настраивать ток тепловой защиты. Но у простого автоматического выключателя нет возможности настроить ток.
Нельзя дистанционно выключить и включить электродвигатель.

Особенности двигателя MPI в автомобилях Volkswagen

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

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

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

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

Особенности двигателя MPI

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

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

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

Преимущества

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

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

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

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

Недостатки

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

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

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

Двигатель электромобиля — принцип работы, устройство, виды

По планам многих автоконцернов – именно за тяговым двигателем для электромобиля – будущее. Так известно, что в плане развития известного гиганта Bentley Motors значится, что к 2030-му году компания полностью трансформируется в производителя электроавтомобилей. На электродвигатели ставки также делают такие известные на весь мир компании, как Nissan, Volvo, Aston Martin.

Тенденции таковы, что в массовом производстве сейчас больше представлены легковые электромобили и городской электротранспорт (согласно планам, в ряде таких стран как, к примеру, Франция и Норвегия в 2025-2030-м гг. автобусы в городах будут полностью заменены на электротранспорт).

Но чувствуется интерес и к установке электромоторов на грузовой транспорт. Особенно электродвигатели интересны производителям городских развозных фургонов, терминальных тягачей и коммунальных грузовиков.

На весь мир уже хорошо известен седельный тягач капотного типа Tesla Semi, в коммунальном хозяйстве США активно не первый год используют мусоровозы PETERBILT на электротяге, в Евросоюзе возрастает интерес к седельному тягачу с электродвигателем Emoss Mobile Systems B.V. и Renault Trucks –развозному автомобилю для продуктов.

На постсоветском пространстве свой коммерческий электротранспорт пока только начинает появляться, но уже активно говорят про грузовик МАЗ-4381Е0 (на грузовике установлен асинхронный тяговый электродвигатель мощностью 70 кВт (95 л.с.), ориентированный на транспортировку грузов в черте города, и электрогрузовик Moskva опытно-конструкторского бюро Drive Electro (главное назначение — доставка товаров в магазины). Не за горами время, когда этот коммерческий транспорт с электромоторами будет активно востребован автопарками, логистическими центрами, предприятиями.

Также, безусловно, давно, как данность мы принимаем, что на электродвигателе работают трамваи, троллейбусы, погрузчики на складах и локомотивы. Трёхфазный асинхронный двигатель помогает двигаться на давно полюбившихся поездах «Ласточка» и «Сапсан».

Принцип работы

Принцип работы двигателя электромобиля основан на преобразовании электроэнергии в механическую энергию вращения. Главные участники преобразования энергии – статор и ротор.

Как работает традиционный электромотор?

Магнитное поле статора действует на обмотку ротора.
Возникает вращающий момент.
Ротор начинает двигаться.

Наглядная схема двигателя электромобиля в системе электропривода представлена ниже:

Важная особенность классического электрокара – отсутствие дифференциала, коробки передач, передаточных устройств с шестеренками. Энергия от электромотора поступает прямо на колеса.

Без коробки передач – и большинство «гибридов» с электродвигателем и ДВС. Исключение – «гибриды» с параллельной схемой передачи на колёса крутящего момента. К ней мы ещё вернёмся в этой статье в разделе, посвящённом гибридным автомобилям.

Принцип работы любого электродвигателя базируется на процессах взаимного притяжения и отталкивания полюсов магнитов на роторе и статоре. Движение осуществляется под действием самого магнитного поля и инерции.

Устройство

Как устроен двигатель электромобиля?

При описании принципа работы электродвигателя, уже было упомянуто, что главные компоненты двигателя электромобиля– ротор и статор.

Ротор – это вращающийся компонент двигателя.
Статор находится в неподвижном состоянии. Он ответственен за создание неподвижного магнитного поля.

Ротор

Классический ротор автомобиля состоит из сердечника, обмотки и вала. У некоторых электродвигателей в состав ротора также входит коллектор.

Сердечник – это металлический стержень, на периферии которого располагается обмотка. Непосредственно через сердечник происходит замыкание магнитной цепи электродвигателя. Сердечник изготавливается из стальных пластин круглой формы. По структуре похож на слоёный пирог. При производстве сердечников используют изолированные листы стали с присадками кремния. В этом случае обеспечены увеличение КПД электродвигателя, наименьшие удельные потери в металле на единицу массы, снижение величины размагничивающих вихревых токов Фуко, которые возникают из-за перемагничивания сердечника. На поверхности сердечника есть продольные пазы. Через них прокладывается обмотка.
Вал – металлический стержень, который непосредственно передаёт вращающий момент. Также изготавливается из электротехнической стали. Служит основой для насаживания сердечника. На концах вала есть резьба, выемки под шестерёнки, подшипники качения, шкивы.
Коллектор – блок, крепящийся на валу. Представляет собой систему медных пластин. Изолирован от вала. Служит выпрямителем переменного тока, переключателем-автоматом направления тока (в зависимости от вида электродвигателя).

Статор (индуктор)

Статор состоит из станины, сердечника и обмотки:

Станина статора – корпус статора. Как правило, корпус бывает алюминиевым или чугунным. Алюминиевые станины популярны у электродвигателей легковых авто, чугунные – у спецтехники, которая вынуждена работать в условиях высокой вибрации. Станина служит базой крепления основных и добавочных полюсов.
Сердечник статора – цилиндр из профилированных стальных листов. Фиксируется винтами внутри станины. Снабжён пазами для обмотки.
Обмотка. Создаёт магнитный поток. При пересечении проводников ротора наводит в них электродвижущую силу.

Виды

Электродвигатели классифицируют по типу питания привода, конструкции щеточно-коллекторного узла, количеству фаз для запитывания:

По типу питания привода. Устройства делятся на моторы переменного и постоянного тока. Двигатели постоянного тока способны обеспечить более точную и плавную регулировку оборотов, высокий КПД. Двигатели переменного тока выручают, когда важна высокая перегрузочная способность. Это удачный вариант для подъёмно-транспортных машин. Впрочем, существуют и универсальные моторы, которые функционируют от переменного и постоянного тока.
По конструкции щеточно-коллекторного узла. Выпускаются бесколлекторные и коллекторные моторы. Бесколлекторный мотор работает за счёт движения ротора с постоянным магнитом. У конструкции нет щеточно-коллекторного узла. Решение обеспечивает достойный крутящий момент, широкий диапазон скоростей и высокий КПД. Важные преимущества бесколлекторного мотора – надёжность, способность к самосинхронизации, возможность подпитываться при переменном напряжении. Ресурс бесколлекторного мотора ограничен исключительно ресурсом подшипников. У коллекторных моторов присутствует щелочно-коллекторный узел. Удобство решения связано с тем, что он может использоваться и в качестве переключателя тока в обмотках, и как извещатель положения ротора, нет необходимости в контролле. Проблема коллекторных моделей – в том, что они зависимы от постоянных магнитов, которые, как известно, со временем, к огромному сожалению, теряют свои свойства.
По количеству фаз для запитывания. В зависимости от того, как запитывается обмотка, электродвигатели бывают однофазными и трёхфазными. В автомобилестроении широкое распространение получили трёхфазные решения, это связано с рядом технических характеристик (мощность, перегрузочная способность, частота вращения на холостом ходу).

Обратите внимание! Работать трёхфазные моторы могут синхронно и асинхронно, а в качестве ротора используются как короткозамкнутые, так и фазные модели. Самый популярный вариант – трехфазные асинхронные моторы с короткозамкнутым ротором. Они стоят на большинстве современных электрокаров.

Асинхронные и синхронные двигатели

Синхронные моторы – двигатели переменного тока, у которых частота вращения ротора идентична частоте вращения магнитного поля (измерение производится в воздушном зазоре). В автомобилестроении синхронные моторы встретить можно нечасто (хотя в мире техники – это, в целом, очень популярное решение – особенно в климатотехнике, насосных системах).

Но есть производители авто, которые при производстве электрокаров предпочитают устанавливать на свои машины именно синхронные двигатели. Яркий пример – концерн Renault. Синхронными двигателями на электромагнитах он оснастил электрокар Renault Zoe. На электромагниты подаётся постоянный ток. Полярность магнитов ротора стабильна. Полярность магнитов статора при этом изменяется и обеспечивает бесперебойное вращение.

Преимущество синхронных двигателей на электромагнитах у авто – максимальная оптимизация рекуперации энергии торможения. И главный «конёк» авто с таким типом электродвигателя – полная безопасность при буксировке.

Гораздо более популярный вариант – асинхронные двигатели. Это двигатели переменного тока, у которых потенциал напряжения – магнитного поля не совпадает с частотой вращения ротора. Типичным 3-фазным асинхронным двигателем оснащены, например, хорошо известные автомобили Tesla S и Tesla Х.

Иногда асинхронные моторы называют индукционными, так как в роторе в соответствие с законом Ленца у них индуцируется электромагнитная сила.

Двигатель-колесо

Обособленно среди электромоторов стоит двигатель-колесо. Особенность двигателя- колеса – ориентир крутящего момента и силы напряжения на конкретное колесо.

Такие решения можно встретить в плагин-гибридных автомобилях («гибридах» с параллельной схемой, при описании устройства гибридных авто ниже по тексту мы остановимся на них подробнее). Работает двигатель-колесо в паре с ДВС.

У первых плагин-гибридных автомобилей с двигателем-колесом агрегат был монтирован в ступицу колеса, а работа осуществлялась исключительно в паре с внутренним зубчатым редуктором.

Некоторые же современные модели моторов, монтируемые внутри колёс, вполне могут работать без зубчатого редуктора. Это увеличивает управляемость, позволяет избежать увеличения удельного веса шасси, уменьшить риски, повышает КПД.

Преимущества и недостатки электродвигателей

Преимуществ у электродвигателей существенно больше, нежели недостатков. Более того, за счёт усовершенствования и конструктивных особенностей самих электроприводов, и инфраструктуры, связанной с зарядкой, многие вещи, которые вчера ещё казались критичными, сегодня теряют свою актуальность.

Преимущества

Не требуется «раскачка». Крутящий момент достигает максимума непосредственно при включении. Именно по этой причине электрический двигатель электромобиля не требует наличия стартеров и сцеплений – неотъемлемых спутников ДВС.
Удобство. Для включения заднего хода (то есть коррекции со стороны вращения мотора) достаточно поменять полярность, сложная коробка передач не требуется.
Высокий КПД. У машин с электродвигателями он достигает 95 %.
Независимость. На любой отметке скорости достигается максимальный показатель крутящего момента.
У мотора – малый вес. Производители могут себе легко позволить создавать компактные автомобили.
Есть все возможности для рекуперации энергии торможения. Если у авто с ДВС кинетическая энергия просто уходит в колодки (и стирает их), то у электромобиля в режиме рекуперации мотор может функционировать как генератор. В режиме генерации электроэнергия просто трансформируется в другую форму и быстро накапливается в АКБ. Особенно решение эффективно для транспортных средств с длинным тормозным путем. На объём генерируемой и накопленной энергии существенно влияет маршрут (рельеф, в частности наличие холмистых участков на дороге и уклон дороги).
Снижение расходов на эксплуатацию машины. Зарядку можно производить от электросети. Это существенно дешевле, нежели использование дизеля, бензина. Выгода очевидна даже по сравнению с бензиновыми авто эконом-класса.
Малый уровень шума.
В большинстве случаев для мотора не требуется принудительное охлаждение.
Экологичность. Использование транспорта с электродвигателем снижает количество выхлопных газов в воздухе.

Недостатки

Долгое время считалось, что самый большой минус использования электродвигателя – его зависимость от аккумуляторов, которые быстро выходят из строя. Теперь это неактуально. Современные батареи электрокаров, представленных в массовом выпуске, гарантируют пробег автомобиля 150-200 тыс. км. Потерял актуальность и тот фактор, что машины с электродвигателем существенно уступают бензиновым по мощности. Электротяга современных электромоторов уже не уступает ДВС.

Поэтому недостатки электродвигателей сейчас правильно свести не к недостаткам конструкции, а к плохо развитой инфраструктуре для того, чтобы подзаряжать электромобили. Если в США, Скандинавии подзарядить электрокар легко, то до недавнего момента даже в Западной и Центральной Европе с инфраструктурой для подзарядки таких машин были проблемы.

В России, Беларуси, Украине, Казахстане, пока, увы, с инфраструктурой ситуация ещё хуже. Хотя, например, в России число заправок для электрокаров с 2018 по 2020 год возросло в 3 раза, но полотно покрытия площадками для зарядки очень неоднородное. В Москве – более плотное, в регионах – слабое. Даже разрыв с такими городами-гигантами как Санкт-Петербург и Челябинск — колоссальный.

Устройство электромобиля

Рассматривая электродвигатель, важно остановиться на устройстве электромобиля в целом, изучение электродвигателя не самого по себе, а как части системы электропривода, где электродвигатель – один из его базовых компонентов, его «сердце». Но «организм», функционирует только тогда, когда в порядке все другие «органы» – части электропривода:

Аккумуляторная батарея.
Бортовое зарядное устройство. Его функция – обеспечение возможности заряжать аккумуляторную батарею от бытовой электрической сети.
Трансмиссия. Распространены трансмиссия с одноступенчатым зубчатым редуктором (чаще всего встречающийся и наиболее простой вариант) и бесступенчатая трансмиссия с гидротрансформатором (для старта с места), плавно изменяющие отношение скоростей вращения и вращающих моментов мотора и ведущих колес транспортного средства во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.
Инвертор. Назначение инвертора – трансформирование высокого напряжения постоянного тока аккумулятора в трехфазное напряжение переменного тока.
Преобразователь постоянного тока. Функция – зарядка дополнительной батареи, которая используется для системы освещения, кондиционирования, аудиосистемы.
Электронная система управления (блок управления). Отвечает за управление функциями, связанными с энергосбережением, безопасностью комфортом. В её «подчинении» – оценка заряда АКБ, оптимизация режимов движения, регулирование тяги, контроль за использованной энергией и за напряжением, управлением ускорением и рекуперативным торможением.

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея (аккумулятор) – один из наиболее дорогих компонентов системы. По своей значимости играет такую же роль, как бензобак для ДВС. Электромобиль движется за счёт электричества, полученного от электросети во время зарядки и хранящегося в АКБ.

При этом важно помнить, что у большинства электромобилей устанавливаются одновременно два аккумулятора: один тяговой – он питает именно мотор и стартерный (как и в машинах с ДВС, он помогает системе освещения, системе подогрева). Эти аккумуляторы разные не только по назначению, но и техническим характеристикам.
Тяговый аккумулятор электрического двигателя электромобиля предназначен для питания мотора, запуска двигателя. У него нет высокого пускового тока, но он заточен на длительную работу, выдерживает большое количество циклов заряда-разряда.

Типичная тяговая АКБ – моноблочная секционная конструкция. Тяговая АКБ состоит из толстых электронных пластин – пористых сепараторов и электролитного вещества.
Самые распространенные аккумуляторы – литий-ионные. У них – наиболее высокая энергетическая плотность, не требуется обслуживание, достаточно низкий саморазряд.

Устройство и особенности гибридных систем

Свои особенности – у гибридных систем. В гибридных системах электродвигатель может рассматриваться и как «партнёр» ДВС, и как допэлемент, помогающий добиться экономии топлива и при этом повышения мощности.

Устройство «гибрида» отличается в зависимости от реализованной схемы передачи на колёса крутящего момента.

Параллельная. Аккумуляторы передают энергию электромотору, бак – топливо для ДВС. Оба агрегата равноправны и способны создать условия для перемещения авто. Но работает такая схема только при наличии коробки передач. Параллельная схема успешно реализована у автомобиля Honda Civic. Нередко гибриды с параллельной схемой выделяют в отдельную группу и называют плагин-гибридными.

Последовательная. Любое действие начинается с включения ДВС. Он же отвечает за последующие действия: поворот генератора для запуска электромотора, зарядку аккумуляторов.

Последовательно-параллельная. Через планетарный редуктор соединены ДВС, электродвигатель и генератор. В зависимости от условий движения может использоваться тяга электродвигателя или ДВС. Режим выбирается программно системой управления транспортного средства. Среди хорошо известных последовательно-параллельных «гибридов» – Toyota Prius, Lexus-RX 400h.

Классический гибридный автомобиль использует интегрированный в трансмиссию электрический мотор-генератор.

При этом для получения электрической тяги у гибридных систем задействованы четыре базовых компонента:

Мотор-генератор. Является обратимой силовой установкой. Может работать в двух режимах: непосредственно тягового мотора и генератора для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи. При работе в режиме мотора возможно создание крутящего момента и мощности, которых хватит для старта и движения автомобиля с выключенным ДВС, при работе устройства в режиме генератора продуцируется высоковольтная электроэнергия.
Высоковольтные силовые кабели. Изолированные электрические кабели большого сечения. Важны для переноса энергии между компонентами высоковольтных электроцепей.
Высоковольтные аккумуляторные батареи. Включенные в последовательную цепь аккумуляторные элементы. Позволяют накопить в батарее большой объём электроэнергии.
Высоковольтный силовой модуль управления для управления потоком электроэнергии для движения транспортного средства на электрической тяге.

Гибридные авто открывают новые эксплуатационные возможности, с одной стороны можно быть максимально экологичным, радоваться комфортной езде и сэкономить на топливе, а с другой стороны, при разряде аккумулятора владелец авто не попадёт впросак, если невозможно подзарядить мотор: в работу вступит ДВС.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях напрямую связаны с тем, насколько активно будет развиваться инфраструктура. Там, где она не обеспечена, использование электрокаров действительно ограничено. Ведь без подзарядки у многих авто – малая дальность пробега.

Впрочем, даже последняя проблема активно решаемая. Немецкие и японские разработчики (компании DBM Energy, Lekker Energie, Japan Electric Vehicle Club) сумели доказать миру: потенциал у электродвигателей, аккумуляторов без подзарядки может достигать 500 -1000 тысяч километров пробега. Правда, пока что 1 000 тысяч км пробега без подзарядки возможны только в теории, а 500-600 уже на практике.

На данный момент доступность такого транспорта – на уровне инженерно-конструкторской работы, экспериментальных выпусков, но есть перспективы что их подхватят автогиганты, и не за горизонтом – серийное производство.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях очень тесно связаны и с политикой отдельных государств. Например, в Норвегии обладатели электромобилей освобождены от уплаты ежегодного налога на транспорт, пользования платными дорогами, паромными переправами и даже большинством парковок. С учётом того, что налоги и тарифы в Скандинавии одни из самых высоких, мотивация приобрести именно авто с электродвигателем, а не ДВС – очень высокая.

Обратите внимание, что на базе LCMS ELECTUDE есть специальный раздел “Электрический привод”, в нём подробно разбираются электродвигатели, виды электропривода, системы зарядки, особенности обслуживания транспорта с электромотором. Кроме комплексных теоретических знаний в обучающих модулях приводятся многочисленные практические примеры.

Yamaha F115 AETL Эл.схема лодочного мотора онлайн [1/1]

WIRING DIAGRAM

F115AET, FL115AET/ F115TR, LF115TR

Black

Brown

Green

Gray

Blue

Light green

Orange

Pink

Purple

Red

Sky blue

White

Yellow

COLOR CODE

B/O

B/R

B/W

B/Y

Br/W

G/R

G/W

G/Y

G/B

L/W

L/Y

P/B

P/G

Black/orange

Black/red

Black/white

Black/yellow

Brown/white

Green/red

Green/white

Green/yellow

Green/black

Blue/white

Blue/yellow

Pink/black

Pink/green

P/W

Pu/B

Pu/G

Pu/R

Pu/Y

R/B

R/Y

W/B

W/R

Pink/white

Purple/black

Purple/green

Purple/red

Purple/yellow

Red/black

Red/yellow

White/black

White/red

R/Y

B/W

L/W

R/Y

W/B

R/Y

R/B

R/Y

B/W

B/Y

BrSb

B/Y

R/Y

B/R

R/Y

B/W

BBr

G/R

G/W

G/R

G/W

Br/W

P/B

O B

L/W

G/WG/R P/WP/B

GyP P/BW

W/B

B B

LgRSb

Lg RSb

W/B

R/B

LgRSb

G/W

P/B

G/R

Lg R

Sb Lg

SbR

LgSb

W/B

W/R

W/B

W/R

R/B

R/Y

B/R

R/Y

B/R

B/Y

B/R

B/W

B/R

B/W

P/W

W/B

W/R

P/W

P/B

L/Y

B/Y

W/BW/R

W/B

W/R

G/B

G/Y

G/R

Pu/R

W/B

P/W

P/B

B/W

Pu/B

B/Y

P/G

L/Y

P/W

Pu/G

Pu/Y

R/Y

B/R

B/Y

L/W

B/Y

R/Y

G/YG/Y

G/B

G/R

R/Y

G/Y

R/Y

G/B

G/R

R/Y

R/YL

L/Y

R/Y

Pu/G

R/Y

Pu/G

R/Y

Pu/Y

R/Y

Pu/Y

R/Y

Pu/B

R/Y

Pu/B

R/Y

Pu/R

R/Y

Pu/R

P/G

FREE

WBRYBr

START

FREE

Sb R

DOWN

FREE

Sb R

DOWN

R/B

•

S3S2

•

R/Y

Injector #4W

Shift position switchX

Injector #3V

Injector #2U

Injector #1T

Intake air

pressure sensor

Throttle position

sensor

Engine cooling

temperature sensor

Ignition coil4

Main switch6Engine

stop switch

Trim sensor7

Starter motor8

Battery9

Power trim and tilt switch0

Tiller handle modelÅ

Trailer switchA

Power trim and

tilt relay

Pulser coil 1G

Lighting coilH

Pulser coil 2I

Oil pressure switchL

Air temperature

sensor

ISCN

Fuel pumpO

Fuse 1

30A

Fuse 2

30A

Fuse 3

20A

Fuse 4

20A

ECMJ

Rectifier/regulatorK

Starter relayC

Diagnosis

connector

Main relayE

Diagnosis lamp

connector

Power trim and

tilt motor

Spark plug

Ответы 0

9 месяцев назад

Ответы 0

3 года назад

Ответы 0

3 месяца назад

На этом сайте используются файлы cookies для улучшения вашего пользовательского интерфейса. Разрешить

Установки и проверки двигателей и защиты электродвигателей

Время чтения: 9 минут.

Защита двигателей и цепей двигателей от перегрузки по току немного отличается от правил для проводов, указанных в Статье 240, потому что двигательные нагрузки имеют характеристики, отличные от характеристик общего освещения и других нагрузок. Цепи двигателя потребляют большой ток при первоначальном запуске, обычно примерно в шесть раз превышающий нормальный ток полной нагрузки (FLA) двигателя. Этот большой ток, потребляемый при запуске, обычно называется «пусковым током», хотя в Кодексе термин «ток заторможенного ротора» (LRA) (см. Рисунок 1).

Рис. 1. Это большое количество тока, потребляемого при запуске, обычно называют «пусковым током», хотя кодовый термин — «ток заторможенного ротора» (LRA)

Безопасная установка электропроводки электродвигателей и цепей двигателей зависит от правильного понимания и применения некоторых основных требований статьи 430 Национального электротехнического кодекса, в частности требований раздела 430-6 для общих установок или проверок двигателей. Вместо тока полной нагрузки, указанного на паспортной табличке, Раздел 430-6 требует, чтобы таблицы в Статье 430 использовались для определения размеров проводов цепи, устройств защиты от короткого замыкания и замыкания на землю, а также номинальных значений тока разъединителей (см. Рисунок 2 ).Фактический ток полной нагрузки для разных двигателей одного размера и типа может отличаться. Таблицы используются для того, чтобы убедиться, что в случае замены двигателя компоненты цепи двигателя также не нуждаются в замене. Это требование применяется к двигателям общего назначения. Правила для моментных двигателей и двигателей с регулируемым напряжением переменного тока различны. Фактический ток на паспортной табличке используется для определения размеров этих компонентов схемы. В этой статье рассматриваются общие области применения двигателей.

Рисунок 2. Вместо тока полной нагрузки, указанного на паспортной табличке, Раздел 430-6 требует, чтобы таблицы в статье 430 использовались для определения размеров проводов цепи, устройств защиты от короткого замыкания и замыкания на землю, а также номинального тока разъединителей.

При установке или проверке цепи двигателя на предмет надлежащей защиты от перегрузки по току обычно лучше всего работает систематический подход. Обычно исследуемые четыре элемента установки включают: (1) размер ответвленной цепи (проводников), (2) защиту от перегрузки, (3) устройство защиты от короткого замыкания и замыкания на землю в ответвленной цепи, и (4) устройство защиты от замыканий на землю. номинальное значение отключения двигателя (см. рисунок 3).Эти четыре элемента являются основными предметами, вызывающими озабоченность при установке или проверке, и, конечно, не являются всеобъемлющими, поскольку установки различаются.

Информация на паспортной табличке двигателя важна. Номинальные значения напряжения и мощности на паспортной табличке необходимы для использования таблиц в статье 430. Номинальная мощность в лошадиных силах при приложенном напряжении используется с соответствующей таблицей для определения номинального тока двигателя при полной нагрузке. Это значение тока полной нагрузки необходимо использовать для определения размеров проводов и устройства защиты от короткого замыкания и замыкания на землю.

Рисунок 3.

Размер проводника ответвительной цепи двигателя

В качестве примера, 115-вольтовый электродвигатель мощностью 1½ лошадиных силы потребляет 20 ампер согласно таблице 430-148. Несмотря на то, что на паспортной табличке двигателя (см. Рисунки 4, 5 и 6) указано, что он потребляет 18,6 ампер при напряжении 115 вольт, значение в таблице 430-148 должно использоваться для определения размеров, как того требует Раздел 430-6 (a).

Следующим элементом схемы двигателя является определение диаметра проводника ответвленной цепи. В части B статьи 430 изложены требования к выбору размеров проводников параллельной цепи для отдельных двигателей и групп двигателей.Это пример с одним двигателем, поэтому, глядя на Раздел 430-22 (a), один двигатель, используемый в непрерывном режиме (три часа или более), должен иметь допустимую нагрузку не менее 125% от полной мощности двигателя. ток нагрузки, как определено в Разделе 430-6 (а) (1). Если взять значение 18,6 ампера и умножить его на 125%, получим значение 23,5 ампера. Минимальный размер проводника для этой цепи двигателя после любых корректировок допустимой нагрузки или поправочных коэффициентов должен быть не менее 23.5 ампер. Согласно Таблице 310-16, Кодекс разрешает использование медных проводов № 12 THWN для этой установки, что позволяет использовать некоторые кабельные сборки, такие как Тип NM и другие с размером № 12, для этого применения. Существуют и другие факторы, которые могут повлиять на размер проводников ответвленной цепи двигателя, такие как падение напряжения на длинных участках и применение коэффициентов регулировки допустимой нагрузки для любого количества токонесущих проводов в одной и той же дорожке качения, или регулировка температуры окружающей среды, или и того, и другого. .

Фото 1. Тепловая защита двигателя

Защита от короткого замыкания и замыкания на землю в ответвленной цепи двигателя

Устройства защиты от короткого замыкания и замыкания на землю должны иметь размеры в соответствии со значениями, приведенными в таблице 430-148. Требования к параметрам устройства защиты от короткого замыкания на землю с параллельной цепью содержатся в части D статьи 430. В разделе 430-51 Кодекса говорится, что эти правила, включенные в часть D, изменяют или дополняют требования статьи 240.Несколько различных типов устройств защиты от короткого замыкания и замыкания на землю могут использоваться для защиты проводников ответвленной цепи двигателя, устройства управления двигателем и двигателя от перегрузки по току из-за короткого замыкания или заземления. Раздел 430-52 (c) требует, чтобы номинал используемого защитного устройства не превышал значения, рассчитанного в соответствии с процентными значениями, приведенными в Таблице 430-152. Таблица 430-152 для однофазного двигателя позволяет получить следующие проценты.

• Предохранитель с временной задержкой 300%
• Двухэлементный предохранитель с выдержкой времени 175%
• Автоматический выключатель с мгновенным срабатыванием 800%
• Автоматический выключатель с обратнозависимой выдержкой времени 250%

В основном это увеличение в процентах позволяет запускать двигатель, не вызывая отключения устройства при заторможенном (пусковом) токе ротора. Если значения, определенные процентным соотношением в Таблице 430-152, не соответствуют стандартным размерам или номиналам предохранителей, нерегулируемых автоматических выключателей или возможным настройкам регулируемых автоматических выключателей, допускается следующий стандартный размер, номинал или возможная настройка.Идея здесь состоит в том, чтобы предоставить устройство, которое обеспечит защиту от короткого замыкания и замыкания на землю и при этом будет достаточно большим, чтобы учесть пусковой ток (ток заторможенного ротора) при запуске двигателя. Если ток заблокированного ротора двигателя все еще достаточно велик для отключения устройства при запуске, процентные значения, приведенные в Таблице 430-152, снова могут быть увеличены до максимальных значений, указанных в Исключении № 2 (a), ( б), (в) и (г).

Рисунок 4.

При использовании плавкого предохранителя без выдержки времени в качестве устройства защиты от короткого замыкания и замыкания на землю для 115-вольтового двигателя мощностью 1,5 лошадиных силы потребовалось бы, чтобы размер устройства был максимальным с использованием значения 18.6 и умножая это значение на 300%, получаем устройство с рейтингом 55,8. Округление до следующего большего стандартного размера, как разрешено Разделом 430-52 (c) (1) Пр. № 1, устройство защиты от короткого замыкания и замыкания на землю может представлять собой предохранитель без выдержки времени на 60 ампер и соответствовать требованиям Раздела 430-52. Это может выглядеть так, как если бы проводники № 12, установленные для проводов ответвительной цепи, были бы незащищенными. Помните, что правила в Части D из 430 изменяют правила из 240 на этом этапе. Не ожидайте, что проводник будет защищен при его максимальной допустимой нагрузке, как это обычно предусмотрено статьей 240.

Существует еще один уровень защиты, который должен быть обеспечен в цепи двигателя, который завершает защиту двигателя и цепи двигателя от перегрузки по току.

Защита двигателя и параллельной цепи от перегрузки

Фото 2. Тепловые нагреватели в пускателе магнитного двигателя

Устройства защиты от перегрузки предназначены для защиты электродвигателей, аппаратуры управления электродвигателями и проводов параллельных цепей электродвигателей от чрезмерного нагрева из-за перегрузок электродвигателя и невозможности его запуска.Перегрузка в цепи электродвигателя — это рабочий ток, который, если он сохраняется в течение достаточного времени, может вызвать повреждение или опасный перегрев устройства. Защита от перегрузки не включает защиту от коротких замыканий или замыканий на землю. Комбинация устройства защиты от перегрузки и устройства защиты от короткого замыкания на землю в ответвленной цепи обеспечивает защиту от перегрузки по току для двигателя и цепи двигателя.

Защита двигателей от перегрузки может иметь несколько различных форм.Если сам двигатель является двигателем с термической защитой, он должен быть помечен словами «Thermally Protected» или сокращенной маркировкой «TP» (см. Фото 1). Если на двигателе нет маркировки, указывающей на то, что он имеет встроенную тепловую защиту, необходимо установить защиту от перегрузки. Предохранители при правильном выборе размера могут служить защитным устройством от перегрузки для двигателя и его цепи. Тепловые нагреватели в магнитном пускателе двигателя — еще один распространенный метод защиты от перегрузки (см. Фото 2).

Рисунок 5.

Часть C статьи 430 определяет требования к защите от перегрузки для двигателей, контроллеров двигателей и проводов параллельных цепей двигателя. Раздел 430-32 (a) требует, чтобы каждый двигатель, работающий в непрерывном режиме (три часа или более) мощностью более 1 лошадиных сил, был защищен устройством защиты от перегрузки, рассчитанное не более чем на следующие проценты от номинальной мощности двигателя, указанной на паспортной табличке. Используя значения, указанные на паспортной табличке двигателя на Рисунке 6, эксплуатационный коэффициент двигателя составляет 1,15. Это размер, который достигается за счет использования значения тока, указанного на паспортной табличке, вместо значения допустимой нагрузки, указанного в таблице.

• Коэффициент полезного действия не менее 1,15 125%
• Двигатель с маркировкой
Превышение температуры не более 40% 125%
• Все остальные двигатели 115%

Изменения этих значений разрешены, если процентное соотношение недостаточно для запуска двигателя или выдерживания нагрузки двигателя (см. Раздел 430-34). Этих значений в Разделе 430-32 (a) обычно достаточно для двигателей общего назначения. Используя значение тока полной нагрузки, указанное на двигателе, в соответствии с требованиями Раздела 430-32 (a) (1), устройство защиты от перегрузки будет рассчитано на 125% от значения 18.6 ампер. Значение 18,6 ампера, умноженное на 125%, дает значение 23,25 ампера. Следует выбрать устройство защиты от перегрузки, не превышающее этого значения. Производитель пускателя двигателя или контроллера двигателя предоставляет таблицу выбора теплового нагревателя с контроллером, чтобы помочь в выборе устройства защиты от перегрузки надлежащего размера.

Рисунок 6.

Раздел 430-40 Кодекса добавляет некоторые дополнительные требования, о которых следует помнить. Устройства защиты от перегрузки для защиты двигателя от перегрузки, как правило, не способны отключать короткие замыкания или замыкания на землю, и поэтому эти устройства защиты от перегрузки должны быть защищены предохранителями или автоматическими выключателями с номинальными характеристиками или настройками в соответствии с Разделом 430-52 или коротким замыканием двигателя. -защитное устройство в соответствии с разделом 430-52.Многие пускатели двигателей и контроллеры, в которых используются устройства тепловой перегрузки, также указывают максимальный номинал предохранителя или автоматического выключателя, чтобы должным образом защитить устройство перегрузки в пределах его возможностей короткого замыкания. Вытащить увеличительное стекло и прочитать крошечный отпечаток на внутренней стороне корпуса пускателя магнитного двигателя имеет решающее значение для обеспечения надлежащей защиты и соблюдения Раздела 110-10.

Средства отключения и контроллер

Разъединение. Номинальные характеристики отключающих средств для общих моторных установок должны соответствовать Части J статьи 430.В основном отключающие средства должны обеспечивать отключение двигателя и контроллера от цепи. Номинальная допустимая нагрузка отключающих средств должна составлять не менее 115% от номинального тока полной нагрузки двигателя согласно соответствующей таблице в статье 430. Разъединяющие средства также должны иметь номинальную мощность в лошадиных силах, по крайней мере, равную номинальной мощности двигателя. двигателем или любого другого типа, перечисленного в Разделе 430-109.

Рисунок 7. Максимальная токовая защита двигателей

Контроллер. Контроллер — это устройство, которое обычно используется для запуска и остановки двигателя путем фактического отключения тока в цепи двигателя. Устройство управления, подключенное к цепи управления двигателем, не является контроллером двигателя. Пускатель двигателя и контактор с надлежащим номиналом (л.с.) — это две формы контроллеров двигателя. Другие устройства также могут служить в качестве контроллеров двигателей. Характеристики контроллера или пускателя двигателя должны соответствовать части G статьи 430. Раздел 430-82 требует, чтобы каждый контроллер был способен запускать и останавливать двигатель, которым он управляет, и иметь возможность прерывания тока заторможенного ротора двигателя. мотор.Раздел 430-83 подробно описывает требуемые характеристики контроллера.

Сводка

Полная максимальная токовая защита для двигателя, параллельной цепи двигателя и устройства управления двигателем обеспечивается комбинацией устройства защиты от короткого замыкания в параллельной цепи двигателя и защиты от замыкания на землю (предохранители, автоматические выключатели или устройства защиты цепи двигателя) в соответствии с с частью D статьи 430, используемым в сочетании с устройством защиты от перегрузки, отвечающим требованиям части C статьи 430 (см. рисунок 7).Раздел 430-55 позволяет использовать одно устройство защиты от короткого замыкания и замыкания на землю для обеспечения комбинированной защиты, когда номинальные характеристики устройства защиты от короткого замыкания и замыкания на землю устанавливаются или рассчитываются таким образом, чтобы также обеспечивать защита от перегрузки в соответствии с номинальными характеристиками или настройками, указанными в разделах 430-32 или 430-34. Кодекс также содержит некоторые ссылки на Пример № D8 в Приложении D, который также может помочь инспектору и установщику более четко понять эти требования для максимальной токовой защиты двигателей и цепей двигателей.

Консультации — Специалист по спецификациям | Основы защиты цепи двигателя

Цели обучения

Узнайте разницу между электрической перегрузкой и перегрузкой по току.
Знайте, как выбрать устройство защиты двигателя от перегрузки.
Просмотрите, как выбрать устройство максимальной токовой защиты от короткого замыкания и замыкания на землю для цепей двигателя
Узнайте, как правильно выбрать сечение проводов для двигателей..

NFPA 70: Статья 430 Национального электрического кодекса охватывает двигатели, включая их защиту от перегрузки, защиту от короткого замыкания и замыкания на землю, проводники, цепи управления, контроллеры, центры управления двигателями, средства отключения, системы привода с регулируемой скоростью (также известные как частотно-регулируемые приводы). ) и заземление. Эта статья основана на выпуске NEC 2017 года.

Часть III статьи 430 касается защиты двигателя и его цепи от перегрузки.Важно защитить электродвигатели, оборудование управления электродвигателями и проводники параллельных цепей электродвигателя от перегрузок электродвигателя и чрезмерного нагрева. Также очень важно, чтобы двигатель мог запускаться и работать по назначению.

NEC заявляет, что положения статьи 430, часть III, не применяются к цепям двигателей с номинальным напряжением более 1000 вольт. В этой статье рассматриваются типичные двигатели с напряжением ниже 1000 вольт.

Перегрузка двигателя в зависимости от перегрузки по току

Важно понимать разницу между перегрузкой и перегрузкой по току.

Перегрузка по току — это когда ток превышает номинальный ток двигателя или допустимую нагрузку на его проводники. Это может быть из-за перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю.

Перегрузка — это когда работа двигателя при превышении его нормальной номинальной полной нагрузки сохраняется в течение достаточно долгого времени, что может вызвать повреждение или перегрев двигателя. Короткое замыкание или замыкание на землю не считается состоянием перегрузки. Защита от перегрузки защищает двигатель от возгорания.

Защита двигателя от перегрузки не предназначена или не может остановить токи короткого замыкания или замыкания на землю.Неисправность не является перегрузкой, как указано в определениях статьи 100 NEC. Однако перегрузка считается перегрузкой по току.

Короткое замыкание — это непреднамеренное электрическое соединение между любыми двумя нормально токоведущими проводниками электрической цепи, например, между фазой и нейтралью или между фазой и фазой.

Замыкание на землю — это непреднамеренное электрически проводящее соединение между незаземленным проводником электрической цепи и обычно не токоведущими проводниками, металлическими дорожками качения или кожухами оборудования или землей.Во время замыкания на землю на металлических частях могут присутствовать опасные напряжения до тех пор, пока не сработает устройство защиты от перегрузки по току, такое как предохранитель или автоматический выключатель.

NEC также заявляет, что положения не требуют защиты двигателя от перегрузки, если потеря мощности может вызвать потенциальную опасность для жизни, например, с пожарным насосом.

Защита двигателя от перегрузки

Ток полной нагрузки двигателя используется для определения защиты от перегрузки. Этот FLA указан на паспортной табличке оборудования.Примеры устройств защиты от перегрузки включают предохранители и автоматические выключатели, а также пускатели двигателей с реле (ами) перегрузки или твердотельный контроллер двигателя / пускатель.

NEC 430.32 состояний для двигателей непрерывного режима с коэффициентом эксплуатации 1,15 или более на паспортной табличке или с превышением температуры на паспортной табличке 40 ° C должно иметь устройство защиты от перегрузки, рассчитанное не более чем на 125% номинального тока двигателя, указанного на паспортной табличке (FLA) .

Двигатели, работающие в непрерывном режиме, обычно имеют продолжительную нагрузку, при которой ток FLA достигается в течение трех часов или более.

Типичной защитой от перегрузки могут быть предохранители или автоматические выключатели, если они применяются должным образом. При выборе устройства защиты от перегрузки, если в результате расчетов получается нестандартный номинальный ток для автоматического выключателя или предохранителя, инженер должен использовать следующий меньший размер. Стандартные размеры предохранителей и автоматических выключателей можно найти в NEC 240,6 (A).

Все остальные двигатели, кроме двигателей с паспортной табличкой 1,15 или более или с превышением температуры на паспортной табличке 40 ° C, должны иметь устройство защиты от перегрузки, рассчитанное не более чем на 115% от FLA двигателя.

Пример расчета размера устройства защиты двигателя от перегрузки:

Паспортная табличка двигателя имеет коэффициент использования 1,15 и номинальный ток 24,5 ампер.

NEC заявляет, что это устройство защиты от перегрузки должно иметь размер не более 125% от FLA двигателя для двигателей с коэффициентом эксплуатации 1,15 или более.

24,5 ампер x 1,25 = 30,625 ампер

Используйте устройство защиты от перегрузки с номиналом 30 ампер, потому что номинальное значение не может превышать 125% от FLA. Это устройство защиты от перегрузки может быть предохранителем или автоматическим выключателем.

Рис. 1: Освещение приемной зоны спортивного института Джеймсон Крейн Университета штата Огайо управляется по отдельной цепи. Предоставлено: Metro CD Engineering

Максимальная токовая защита двигателя

Часть IV статьи 430 NEC перечисляет требования к максимальной токовой защите двигателя. Это включает защиту от короткого замыкания и замыкания на землю для двигателя, оборудования управления двигателем и проводов.

Статья 430.52 устанавливает требование, чтобы устройство защиты от короткого замыкания и замыкания на землю в параллельной цепи двигателя могло выдерживать пусковой ток двигателя.Обычно, когда напряжение сначала подается на асинхронный двигатель, требуется большой пусковой пусковой ток. Когда двигатель начинает достигать номинальной скорости, ток двигателя достигает значения FLA.

В таблице 430.52 NEC приведены максимальные номинальные значения или настройки устройств защиты от короткого замыкания в параллельной цепи двигателя и замыкания на землю. В таблице перечислены типы двигателей (однофазные, многофазные двигатели переменного тока, кроме двигателей с фазным ротором, с короткозамкнутым ротором — кроме энергоэффективных двигателей конструкции B, синхронные, с фазным ротором и постоянного тока / постоянного напряжения).В таблице также указаны для каждого типа двигателя процентное значение тока полной нагрузки для различных устройств защиты от замыканий на землю и защиты от замыканий на землю: плавкие предохранители с немедленной задержкой, двухэлементные предохранители (с выдержкой времени), автоматический выключатель мгновенного срабатывания и автоматический выключатель с обратнозависимой выдержкой времени.

В этом примере расчета показано, как определить размер устройства защиты двигателя от короткого замыкания и замыкания на землю.

Определите размер обратного выключателя и сечение проводника для однофазного двигателя мощностью 5 лошадиных сил, 230 В, с клеммами 75 ° C.

Сначала перейдите к Таблице 430.52 и найдите строку с «однофазными двигателями». Затем перейдите к столбцу «прерыватель с обратнозависимой выдержкой времени». Там вы найдете «250», что означает «250% от тока полной нагрузки».

Инженер-электрик может не иметь доступа к паспортной табличке двигателя на этапе проектирования, чтобы определить FLA для двигателя. Для определения FLA необходимо связаться с производителем. Если FLA по-прежнему недоступен, инженер должен обратиться к таблице 430.248 NEC, в которой указан ток полной нагрузки в амперах для однофазных двигателей.Например: 5 лошадиных сил при 230 вольт — это 28 ампер.

28 ампер x 2,50 (это 250% тока полной нагрузки из таблицы 430.52) = 70 ампер.

Автоматический выключатель на 70 А имеет стандартный размер, поэтому его размер должен соответствовать максимальному устройству защиты от перегрузки по току для этого двигателя мощностью 5 лошадиных сил.

Если расчет для защитного устройства не соответствует стандартному типоразмеру автоматического выключателя, то можно использовать устройство защиты от сверхтока следующего более высокого номинала. Это объяснение содержится в статье 430.52 (C) (1) Исключение 1. Дополнительные исключения см. В этой статье NEC.

Минимальный размер проводов двигателя определяется статьей 430.22. Это означает, что проводники для одного двигателя рассчитаны на ток полной нагрузки не менее 125% от указанного в таблице, а не на ток, указанный на паспортной табличке.

Из таблицы 430.248 используйте значения 28 ампер, полученные выше.

28 ампер x 1,25 (125% от полной нагрузки) = 35 ампер.

Воспользуйтесь таблицей 310.15 (b) (16) NEC, чтобы найти правильный размер проводника для меди, 75 ° C, тип THWN.Для 35 ампер это размер проводника 10 AWG.

Обратите внимание, что максимальная токовая защита устройства составляет 70 ампер, а сечение проводников — # 10 AWG. В этом примере максимальная токовая защита для цепи двигателя может быть больше допустимой допустимой нагрузки проводов. Это то, с чем часто сталкиваются многие инженеры. Идея состоит в том, чтобы сечение проводника соответствовало размеру устройства защиты от сверхтока. NEC позволяет устройству защиты от перегрузки по току превышать номинал проводов, чтобы учесть пусковой ток двигателя.

NEC позволяет использовать одно устройство максимальной токовой защиты от перегрузки двигателя, короткого замыкания в ответвлении двигателя и замыканий на землю. Статья 430.55 «Комбинированная защита от перегрузки по току» гласит, что одиночное устройство защиты от перегрузки по току должно соответствовать требованиям статьи 430.32.

Частотные приводы и системы регулируемых приводов

VFD — это тип системы привода с регулируемой скоростью. ЧРП становятся все более распространенными на коммерческих и промышленных объектах. Частотно-регулируемые приводы могут обеспечить экономию энергии по сравнению с двигателями с постоянной скоростью.

NEC Статья 430 Часть X касается систем привода с регулируемой скоростью. Большинство частотно-регулируемых приводов имеют собственное устройство защиты от перегрузки, короткого замыкания и замыкания на землю.

Если частотно-регулируемый привод не имеет собственного защитного устройства, то для определения номинальных характеристик этих устройств следует использовать NEC 430.32 и 430.52.

Цепь защиты освещения

NEC считает, что освещение является постоянной нагрузкой. Это нагрузка, при которой максимальный ток составляет три часа или более.

Статья 410 NEC касается освещения. Однако в статье 210.19 рассматривается размер световодов, поскольку большинство осветительных приборов работают непрерывно в течение трех часов или более. 210,9 (A) (1) — для ответвленной цепи освещения не более 600 вольт. 210.19 (A) (1) (a) указывает, что когда параллельная цепь обеспечивает постоянную нагрузку, минимальный размер проводника ответвленной цепи должен составлять не менее 125% от продолжительной нагрузки.

Например, инженер-электрик проектирует освещение для нового учреждения спортивной медицины.Инженер определяет количество встраиваемых светодиодных осветительных приборов в зоне приема и ожидания, которые могут быть подключены к автоматическому выключателю на 120 В и 20 А, который не на 100% полностью рассчитан.

Автоматический выключатель со 100% номинальной мощностью может выдерживать ток, указанный в его номинале, для длительных нагрузок. Типичный автоматический выключатель рассчитан на 80% тока, указанного на выключателе для длительных нагрузок. Например, типичный автоматический выключатель на 20 ампер (не полностью рассчитанный на 100%) может выдерживать постоянные нагрузки 16 ампер, что составляет 80% от 20 ампер.

Управление декоративными осветительными приборами должно осуществляться по отдельной цепи (см. Рисунок 1). Осветительные приборы следует оставлять включенными непрерывно примерно на 16 часов каждый день. Каждая встраиваемая банка светильника на открытой офисной территории составляет 28 Вт.

NEC Статья 210.19 (A) (1) (a) гласит, что длительные нагрузки должны иметь размеры проводников параллельной цепи не менее 125% от продолжительной нагрузки. Если ответвленная цепь имеет постоянные нагрузки или любую комбинацию непрерывных и прерывистых нагрузок, минимальный размер проводника ответвленной цепи должен иметь допустимую нагрузку не менее прерывистой нагрузки плюс 125% продолжительной нагрузки.

Расчет: Типовой автоматический выключатель на 20 А рассчитан на 16 А. При постоянной световой нагрузке 16 ампер / 1,25 (125%) = 12,8 ампер. Это означает, что для осветительных нагрузок в этой цепи доступно 12,8 А.

28 Вт необходимо преобразовать в вольт-амперы для этого расчета. Светодиодные источники света обычно имеют коэффициент мощности от 0,65 до 0,95. Для этого расчета мы будем использовать коэффициент мощности 0,85.

28 Вт / 0,85 = 32,9 вольт-ампер; это означает, что на каждый встраиваемый светодиодный светильник используется 32.9 вольт-ампер.

Для определения максимального количества этих светодиодных осветительных приборов, разрешенных в цепи:

120 вольт x 12,8 ампер = 1536 вольт-ампер; это максимально допустимый ток в цепи.

1536 вольт-ампер / 32,9 вольт-ампер = 46,7 светодиодных осветительных приборов; 46 светильников — это максимальное количество встраиваемых светодиодных светильников в этой цепи.

Одна проблема, о которой инженеры-электрики могут не знать, — это пусковой ток для светодиодных источников света.Когда светодиодные источники света включены, может возникнуть большой бросок тока. Этот большой пусковой ток может привести к срабатыванию автоматического выключателя или срабатыванию предохранителя. Инженер должен определить, может ли пусковой ток и его продолжительность отключить автоматический выключатель.

В технических характеристиках светодиодного источника света может быть указано что-то вроде этого: «Для защиты от пускового тока следует использовать плавкий предохранитель с задержкой срабатывания или автоматический выключатель типа C / D». Типичный автоматический выключатель типа C имеет минимальную уставку отключения, в 5-10 раз превышающую номинальный ток.Типичный автоматический выключатель типа D имеет минимальную уставку срабатывания, в 10-20 раз превышающую номинальный ток.

NEC Статья 411 содержит системы освещения низкого напряжения. Это для систем освещения, работающих от напряжения не более 30 вольт переменного тока или 60 вольт постоянного тока. Обычные низковольтные системы включают в себя некоторое освещение дорожек и распространены в коммерческих зданиях, музеях, ландшафтном дизайне и т. Д.

Низковольтные осветительные системы обычно имеют источник питания, осветительные приборы и другое сопутствующее оборудование, такое как дорожка для освещения дорожки.

Статья 411.7 NEC гласит, что низковольтные системы освещения могут питаться от ответвленной цепи с максимальным током 20 А.

Защита электродвигателей и систем освещения входит в компетенцию NEC. Двигатели могут использоваться в системах жизнеобеспечения, таких как лифты, системы дымоудаления и т. Д. Системы освещения могут включать аварийное освещение для выхода людей из здания.

Статья 430 NEC касается двигателей. Инженер-электрик должен правильно рассчитать устройство защиты от перегрузки и устройство защиты от короткого замыкания и замыкания на землю для двигателя.

Статья 410 NEC касается освещения. Освещение считается постоянной нагрузкой, и это необходимо учитывать при проектировании схемы защиты

Основы анализа цепей двигателя

Существует довольно много путаницы по поводу анализа цепей двигателя. Путаница возникает из-за двух проблем:

Само название технологии.
На что способна эта технология.

В этой статье мы сосредоточимся на устранении этой путаницы путем обсуждения возможностей технологии и ее имени.

Одна из основных причин, по которой существует путаница в самом названии этой методологии тестирования, — это распространенное использование трехбуквенных сокращений (TLA) в индустрии мониторинга состояния. У нас есть TLA для всего: CBM (мониторинг на основе состояния), PdM (профилактическое обслуживание), RCA (анализ первопричин), FFT (быстрое преобразование Фурье) и т. Д.

Распространенность TLA создала путаницу в анализе моторных цепей. MCA может означать две разные вещи. Анализ цепи двигателя (MCA) часто и легко путают с анализом тока двигателя (MCA), который является сокращенной версией анализа сигнатуры тока двигателя (MCSA). Это распространенная ошибка, которая способствовала путанице вокруг второй распространенной ошибки. Для баланса в этой статье термин «анализ цепи двигателя» будет называться MCA.

Вторая распространенная ошибка заключается в непонимании возможностей этой технологии для мониторинга и тестирования состояния. Те, кто ошибочно связал MCA с анализом сигнатуры тока двигателя, полагают, что единственный выполняемый тип тестирования — это ток двигателя.

Хотя отчасти это верно, текущий анализ — это лишь часть общей массы испытаний, известной под общим названием MCA. Есть вторая группа людей, которые считают, что MCA относится только к измерению характеристик сопротивления цепи двигателя относительно земли.

Это убеждение также отражает неполное понимание спектра тестов, охватываемых MCA. Хотя MCA включает в себя вышеупомянутые методы тестирования, он также включает в себя гораздо больше.

Прежде чем идти дальше, давайте проясним конечную цель MCA. Цель MCA — убедиться в исправности двигателя. Эта оценка осуществляется путем обнаружения электрического дисбаланса в двигателе и обнаружения ухудшения изоляции.

Неуравновешенность создает паразитные циркулирующие токи в двигателе.Эти циркулирующие токи вызывают чрезмерное нагревание и приводят к ускоренному разрушению изоляции, неэффективной работе и неэффективным методам управления (в некоторых типах двигателей). Ухудшение изоляции приводит к сокращению срока службы двигателя и может привести к небезопасным условиям эксплуатации.

Для начала давайте разделим MCA на две основные категории. Первая категория — это онлайн-тестирование, названное потому, что тесты проводятся, когда двигатель работает в нормальных условиях. Вторая категория — автономное тестирование; испытания проводятся при обесточенном двигателе.

MCA Online можно разделить на две категории — анализ тока и анализ напряжения. Текущий анализ в первую очередь сосредоточен на вращающихся компонентах. Ослабленные или сломанные стержни ротора, трещины на концевых кольцах, эксцентриситет ротора, несоосность и проблемы с муфтой / ремнем — вот некоторые из основных видов отказов, обнаруженных в текущей сигнатуре.

Проблемы качества электроэнергии, такие как вредные гармоники, дисбаланс напряжения и пониженное / повышенное напряжение, относятся к числу проблем, выявленных при анализе напряжения.

MCA offline наиболее известен благодаря измерению сопротивления земли. Но другие измерения позволяют легко обнаружить дефекты цепи двигателя. Измерение электрических характеристик, таких как импеданс, индуктивность и емкость, многое говорит аналитику о состоянии обмоток. Индуктивность — отличный индикатор коротких замыканий между поворотами.

Емкость относительно земли измеряет степень загрязнения обмотки (вода, грязь, пыль и т. Д.). Изменения каждого из них влияют на импеданс (общее сопротивление цепи переменного тока).Эти характеристики измеряются между фазой и фазой и землей и сравниваются друг с другом и с процентным изменением от базовой линии для выявления дефектов цепи двигателя.

Некоторые из тестов могут служить одноразовыми проверками типа «годен / запрещен». Некоторых необходимо отслеживать с течением времени, чтобы понять прогрессирование дефекта. Лучшая стратегия — это тестирование двигателей по установленному графику. Это позволяет правильно отслеживать эти характеристики и дает программе обеспечения надежности наилучшую условную вероятность обнаружения дефектов цепи двигателя.

Все перечисленные режимы отказа вполне реальны и создают незапланированные простои. Комплексная стратегия технического обслуживания электродвигателей с учетом режимов отказа включает в себя все эти методы испытаний.

Сколько вы используете для эффективного и действенного обеспечения производственной мощности вашего предприятия?

Энди Пейдж — директор учебной группы Allied Reliability, которая обеспечивает обучение по таким темам проектирования надежности, как анализ первопричин, техническое обслуживание, ориентированное на надежность, и интегрированный мониторинг состояния.Он проработал 15 лет в сфере технического обслуживания и надежности, занимая ключевые должности в Noranda Aluminium (инженер по техническому обслуживанию) и Martin Marietta Aggregates (менеджер по надежности активов). Энди имеет степень инженера в Tennessee Tech и является сертифицированным специалистом по техническому обслуживанию и надежности (CMRP) Общества специалистов по техническому обслуживанию и надежности (SMRP).

Истинные преимущества анализа цепей двигателя

В сочетании с производительностью и соответствующими затратами на надежность программа анализа цепей двигателя может немедленно оправдать себя.

В последние годы методы контроля затрат на энергию превратились из «зеленого варианта» в стратегию выживания. А в электротехнической промышленности метод с наибольшим потенциалом использует преимущества энергетических стратегий системы электродвигателя.

Системы электродвигателей используют 19% всей энергии в Соединенных Штатах, что составляет 57% всей вырабатываемой электроэнергии. Более 70% электроэнергии, используемой в производстве, и 90% в обрабатывающих отраслях, потребляется системами двигателей.Обнадеживающее внимание уделяется модернизации электродвигателей, применению частотно-регулируемых приводов и другим стратегиям повышения энергоэффективности. Однако двумя областями, о которых часто забывают, являются техническое обслуживание и надежность.

Согласно EPRI, надлежащее обслуживание может повысить эффективность механического оборудования обычно на 10-15%. Организация выступает за последовательно применяемый анализ цепей двигателей (MCA), который может помочь предотвратить отказы двигателей, обеспечить профилактическое обслуживание или замену и повысить энергоэффективность систем двигателей.

MCA позволяет аналитику просматривать простое сопротивление, комплексное сопротивление, индуктивность, фазовый угол, состояние изоляции заземления и другие тесты для определения состояния обмоток электродвигателя. Из соображений безопасности и точности эти показания лучше всего получать при обесточенном оборудовании.

В принципе, цепь электродвигателя представляет собой последовательность простого и сложного сопротивления, индуктивности и результирующих фазовых углов, каждый из которых составляет 120 ° в трехфазной системе ( Рис.1 выше). Когда исходные дефекты или надвигающийся отказ ухудшают 3-фазную обмотку, эти фазовые углы становятся несбалансированными. В собранном электродвигателе литые пустоты или сломанные стержни в роторе, плохой воздушный зазор или изогнутый вал и возникающая в результате взаимная индукция между статором и ротором будут вызывать отклонения.

Способность оборудования MCA считывать взаимную индуктивность между статором и ротором также позволяет аналитику эффективно, быстро и безопасно обнаруживать дефекты в роторе или воздушном зазоре.Большая часть оборудования MCA может работать с двигателями от дробной до более чем 10 000 л.с. и от 12 В до более 13,8 кВ, что дает им широкий диапазон работы. Однако это оборудование не следует путать с измерителями RCL, которые обеспечивают только показания сопротивления, емкости и индукции — обычно с добавлением мегомметра или теста индекса поляризации. Высококачественные устройства MCA доступны менее чем за 10 000 долларов, включая программное обеспечение.

Важное различие между измерителями RCL и MCA — их соответствующие показания импеданса.Несимметрия напряжения и тока обратно пропорциональна в приложениях переменного тока. Это обеспечивает важное различие, так как была проделана большая работа по экономическим последствиям несимметрии напряжения. Используя простое сопротивление, вы можете определить потери I ² R в точке, но вы не сможете определить надежность системы. То же самое и с индуктивностью, которая варьируется в зависимости от конструкции обмотки и положения ротора относительно обмотки. Системы, использующие в качестве основы индуктивность, часто выходят из строя хорошие электродвигатели и обмотки.Чтобы получить истинное состояние обмотки двигателя, вы должны просмотреть все компоненты цепи двигателя, включая сопротивление, импеданс, индуктивность, фазовый угол и сопротивление изоляции.

Энергетический эффект MCA. Электродвигатели работают, когда все три фазы электрически сбалансированы, а другие потери статора, ротора и трения контролируются. Поскольку баланс между фазами меняется, магнитным полям становится труднее вращать ротор, что снижает эффективность двигателя.В крайних случаях магнитные поля начнут мешать друг другу. Этот эффект проявляется в дисбалансе как напряжения, так и импеданса и может повлиять на эффективность, надежность и производительность.

Несимметрия импеданса может значительно повлиять на энергоэффективность, что повлияет на затраты. КПД электродвигателя можно рассчитать с помощью следующего трехступенчатого уравнения:

Часть 1

кВт = л.с. × 0,746 × L × [(1004 ÷ 1) — (100 ÷ E2)]

, где л.с. — мощность в лошадиных силах, L — нагрузка, E1 — новый КПД, а E2 — исходный КПД.

Часть 2

$ кВт / год = $ / кВт × кВт × 12 месяцев / год

Часть 3

$ кВтч / год = $ / кВтч × час / год × кВт

Влияние несимметрии импеданса на КПД можно увидеть в Рис. 2 выше.

Например, электродвигатель мощностью 50 л.с., нагруженный на 85%, который работает с КПД 95% в течение 6000 часов в год, с несимметричным импедансом 3,5%, будет иметь КПД 91%. При средней стоимости энергии 0,06 доллара США / кВтч и средней стоимости потребления 14 долларов США / кВт итоговые затраты на электроэнергию будут следующими:

50 ×.746 × 0,85 × [(100 ÷ 91) — (100 ÷ 95)] = 1,47 кВт

14 долларов США / кВт × 1,47 кВт × 12 = 246,96 долларов США / год

0,06 доллара США / кВт · ч × 6000 ч / год × 1,47 кВт = 529,20 доллара США / год

Годовые затраты на электроэнергию = 776,16 долларов США в год

Ежегодное увеличение затрат на электроэнергию для работы этого двигателя является значительным. Влияние дисбаланса импеданса на заводе становится еще более значительным по мере добавления дополнительных электродвигателей. Наряду со снижением КПД это сказывается на надежности и производительности системы электродвигателя.

Влияние MCA на надежность. В результате несимметрии импеданса рабочая температура электродвигателя будет повышаться, что также создает дополнительные электромеханические нагрузки на обмотку и ротор двигателя.

Важно понимать, что определение асимметрии фаз или потенциального отказа обмотки не позволит вам предсказать отказ электродвигателя. Тестирование может быть отслежено и отслежено, чтобы определить точку, в которой надежность или уверенность в том, что двигатель будет работать, как задумано, будет снижена до точки, когда владелец определит, что двигатель следует отремонтировать или заменить.Эта точка должна быть достаточно терпимой для некритичных двигателей и иметь низкий допуск для критически важного оборудования.

Тот же самый двигатель мощностью 50 л.с. с несимметричным импедансом 3,5% понесет несколько потерь надежности. Убытки увеличатся на 20%. Кроме того, температура внутри двигателя увеличится на 25%. Для двигателя, рассчитанного на температуру окружающей среды 40 ° C, с изоляцией класса F и работающего при температуре окружающей среды 22 ° C, нормальное повышение температуры при нагрузке 85% будет 80 ° C. Увеличение на 25% приведет к повышению новой температуры на 100 ° C — повышение температуры на 20 ° C.Срок службы изоляции уменьшается наполовину на каждые 10 ° C повышения, поэтому повышение температуры на 20 ° C уменьшит потенциальный срок службы электродвигателя до 25% от его первоначального потенциала. Это не включает никакого другого потенциального воздействия на систему изоляции или систему изоляции витков.

Производственный эффект тестирования MCA. Прямое влияние на производство совокупного увеличения затрат на электроэнергию и снижения надежности будет зависеть от того, насколько важен двигатель для работы. Например, главный привод производственной линии будет очень критичным, в то время как установка кондиционирования воздуха может иметь минимальное влияние на производство.

С увеличением вероятности отказа может быть установлена ориентировочная стоимость производства. Эту смету производственных затрат можно определить из расчета 1000 долларов в час, сначала используя график в Рис. 3 , а затем приняв во внимание объем производства, который будет затронут, а также возможное время простоя и время запуска в случае неожиданного отказа двигателя.

Тот же электродвигатель мощностью 50 л.с. с несимметричным импедансом 3,5%, который использовался в нашем предыдущем примере, имел бы 60% вероятность отказа и 600 долларов / 1000 долларов потенциальных производственных потерь.Если этот двигатель оказывает 100% влияние на линию стоимостью 5000 долларов в час с 4-часовым простоем и 1-часовым временем запуска, потенциальные убытки могут составить 15000 долларов.

Собираем все вместе. В примерах в этой статье использовался критический электродвигатель мощностью 50 л.с. с несимметричным импедансом 3,5%. Основываясь на представленных уравнениях, общие потенциальные затраты, связанные с этим дисбалансом импеданса — финансовые и другие — будут:

776,16 долл. США в год в виде увеличения затрат на электроэнергию.
15 000 долл. США потенциальных производственных затрат.
Вероятность отказа двигателя 60%.
И 25% первоначального срока службы изоляции.
На основании этих данных, этот двигатель может быть отремонтирован или заменен во избежание возможных затрат. Если двигатель будет снят и заменен во время следующего останова, затраты, связанные с этим действием, могут быть следующими:
2250 долларов США за замену электродвигателем с КПД 95%.
500 долл. США на замену рабочей силы.
8 995 долл. США на испытательное оборудование MCA.
5 долларов США за тестовую работу — 5 минут при 60 долларах США в час.
Итого: 11 750 долларов США

Простая окупаемость можно получить за восемь или два месяца, если не учитывать стоимость испытательного оборудования.

Как видите, MCA — простой, но мощный инструмент. Диапазон тестирования и потенциальная окупаемость очень короткие.Однако в примере, приведенном в этой статье, представлен только один двигатель на заводе. Если анализ определит, что дополнительные электродвигатели требуют внимания, первоначальная покупка оборудования MCA и реализация программы MCA в сочетании с затратами на энергию и производство являются незамедлительными.

Доктор Пенроуз — генеральный менеджер подразделения All-Test Pro компании BJM Corp. в Олд Сэйбрук, штат Коннектикут.

Что такое анализ цепей двигателя и анализ электрических характеристик?

Двигатели — это наиболее распространенный источник энергии, используемый в насосных системах.Знание состояния двигателя и привода важно на любом предприятии, чтобы поддерживать время безотказной работы и экономить деньги. Многие испытательные инструменты предоставляют только измерения или предупреждения, а не ответы на состояние двигателей. Технологии анализа цепей двигателя (MCA) и анализа электрических сигнатур (ESA) помогают исправности двигателей и приводов, отвечая на вопросы, которые облегчают бремя интерпретации и опыта, необходимого при анализе и интерпретации других методов тестирования.

Что такое технологии MCA и ESA?

MCA — это метод испытания низкого напряжения при обесточивании для оценки состояния двигателя и связанных с ним кабелей.Этот метод может быть запущен из центра управления двигателем (MCC) или непосредственно на двигателе. Преимущество тестирования с помощью MCC заключается в том, что будет оцениваться вся электрическая часть системы двигателя, включая соединения и кабели между контрольной точкой и двигателем. MCA — это метод тестирования двигателей, позволяющий выявить неисправности, которые ранее было трудно или невозможно обнаружить с помощью старых методов.

ИЗОБРАЖЕНИЕ 1: Менее чем за 15 минут на ледовом катке в университете тестируются кабели и двигатель с технологией MCA.Университет сэкономил более 15000 долларов на расходах до планового демонтажа и перемотки двигателя из-за эксплуатационных проблем. Мотор был в идеальном состоянии, тогда как проводку между мотором и ГЦК требовали замены. (Изображения любезно предоставлены All-Test Pro)

Состояние системы изоляции грунтовых стен не позволяет определить состояние системы изоляции обмоток или какие-либо неисправности ротора. MCA может оценить состояние двигателя, когда двигатель отключен от питания.MCA может использоваться для определения состояния изоляции заземляющих стен и обмоток, а также для выявления неисправностей ротора с короткозамкнутым ротором в асинхронных двигателях и кабелях к системе управления.

ESA использует напряжение и ток для оценки всей системы двигателя, когда двигатель находится под напряжением. Качество входящей электроэнергии позволяет обнаруживать неисправности в сети, центре управления или распределения, эксплуатации и окружающей среде. ESA может быстро выявлять неисправности, регистрируя временную форму напряжения и тока двигателя.Технология выполняет быстрое преобразование Фурье (БПФ) этих форм сигналов для выявления механических неисправностей, которые создают периодические нагрузки на двигатель, такие как дисбаланс, несоосность, ослабление, дефекты подшипников, неисправности зубчатых колес, усилия лопастей или лопастей, технологические неисправности (например, кавитация). ) или гидравлических сил в жидкостных или воздушных системах.

ESA также может обнаруживать неисправности в двигателе, такие как статический и динамический эксцентриситет, или любую неисправность ротора с короткозамкнутым ротором. ESA оценивает состояние двигательной системы во время работы.Рекомендуемый график мониторинга варьируется от месяца до года, в зависимости от критичности двигателя и среды, в которой работают двигатели.

Технологии

MCA и ESA дополняют другие технологии тестирования. Вибрация, инфракрасное излучение и ультразвук — все это указывает на потенциальные проблемы. Использование технологии MCA может помочь определить источник проблем в следующем оборудовании:

Двигатели переменного тока (AC) / постоянного тока (DC) независимо от размера, мощности или напряжения
Двигатели тяговые переменного / постоянного тока
генераторы / генераторы
моторы для станков
серводвигатели
Трансформаторы управляющие
Трансформаторы трансмиссионные и распределительные
моторы для станков
коробки передач
насосы и вентиляторы
ленточные системы

Преимущества MCA Технология

MCA используется для входящей и исходящей проверки новых, отремонтированных двигателей (метки двигателей), мониторинга состояния, профилактического обслуживания, прогнозного обслуживания (определение срока службы активов) безопасным и быстрым способом.MCA может быстро обнаруживать деградацию кабеля, изъеденные / размытые контакты, ослабленные соединения, развивающиеся повреждения обмотки, замыкания на землю, загрязнение обмотки и неисправности ротора. Еще одним преимуществом MCA является статическое значение теста (TVS), которое отслеживает двигатель от колыбели до могилы. TVS отслеживает изменения в моторном базисе, которые предупреждают о возможном моторном сбое и связанных с ним развивающихся проблемах.

ИЗОБРАЖЕНИЕ 2: Используемая технология ESA; показано повреждение концевого кольца на роторе

Преимущества ESA Технология

ESA быстро обнаруживает механические проблемы, такие как проблемы статора и ротора (эксцентричность, пустоты литья, трещины или сломанные стержни), балансировка (изогнутые или потрескавшиеся валы и подшипники) и центровка (ремни, вентилятор и насос).ESA включает в себя качество электроэнергии и может использоваться для регистрации энергетических данных, гармонического анализа, построения диаграмм напряжения и тока, просмотра форм сигналов, захвата кривых провалов и выбросов, захвата переходных процессов и захвата событий во время работы двигателя. Дополнительные преимущества включают КПД двигателя, ввод в эксплуатацию, поиск и устранение неисправностей, а также прогнозирование тенденций и анализ.

Затраты возрастают, когда двигатели выходят из строя, что приводит к увеличению количества заменяемых деталей, производственным потерям и потере времени на устранение неисправностей.Хотя поддержание двигателя в аварийном режиме обходится невысоко, стоимость возрастает, когда двигатель выходит из строя, по сравнению с умеренным подходом к техническому обслуживанию и текущим испытаниям. Технологии ESA и MCA могут помочь определить неисправные и хорошие двигатели. Обе технологии представляют собой методы неразрушающего контроля, которые не нагружают двигатель дополнительным напряжением, которое может ухудшить изоляцию, что может привести к ситуации с окончанием срока службы рабочего актива.

Простая схема двигателя постоянного тока | Блог Simply Smarter Circuitry

Путешествие в тысячу миль начинается с одного шага.Этот проект начнется с простой конструкции схемы двигателя постоянного тока, однако вы можете реализовать этот проект в других проектах, таких как робототехника, электромобили, ирригационные системы, умные дома и т. Д.

Тема проекта — День Земли. Мы сделаем ветряную мельницу, чтобы представить идею использования природы для сохранения энергии для улучшения окружающей среды.

Список деталей

Двигатель постоянного тока

Конденсатор 100 пФ

Переключатель ВКЛ / ВЫКЛ

Батарейный отсек

Светодиод (опция)

Картонная коробка для вторичной переработки

Собрать

Сначала вырежьте паз для двигателя постоянного тока.

Затем вырежьте прорезь для переключателя Вкл / Выкл.

Затем вырежьте область для батарейного отсека.

Пришло время соединить все вместе. Конденсатор 101 очень важен для бесперебойной работы двигателя.

Я приложу схему ниже для справки.

Наконец, приклейте все детали на место.

Я использовал запасную трубу как ось для пропеллера ветряка.

Окончательный продукт должен выглядеть так.

Я приложу видео, в котором мы используем его в одной из наших последних серий видео:

Заключение

Схема двигателя постоянного тока проста и понятна и используется для многих приложений, таких как водяные насосы, электромобили, робототехника и т. Д. Кроме того, простота этого проекта идеально подходит для детей, чтобы получить представление о некоторых основах электроники и повеселиться. при этом. Этот же процесс можно воспроизвести для изготовления вертолета, водяной мельницы, электроинструмента и т. Д.Пусть ваше воображение будет пределом!

Engineering Essentials: схемы гидравлических двигателей

Загрузите эту статью в формате .PDF

Привод гидравлического двигателя фиксированного рабочего объема при постоянном давлении обеспечивает привод с постоянным крутящим моментом (слева). Используемый с насосом переменного объема для изменения расхода, мощность двигателя зависит от скорости. Если нагрузка становится чрезмерной, давление повышается для срабатывания реле давления, обесточивая электромагнитный клапан — насос разгружается, гидравлический двигатель останавливается.

На правом чертеже насос фиксированного рабочего объема, питающий двигатель переменного рабочего объема при постоянном давлении, производит привод с постоянной мощностью. Двигатель обеспечивает самую низкую скорость и максимальный крутящий момент при максимальном рабочем объеме. Наибольшая скорость и наименьший крутящий момент достигаются при минимальном смещении.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df281baf6d5f267ee43a7b6» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Hydraulicspneumatics Com Сайты Hydraulicspneumatics com Файлы загружаются Пользовательский встроенный архив Www hydraulicspneumatics com Fpe Images Circuits4 2 «data-embed-src =» https: // img.Hydraulicspneumatics.com/files/base/ebm/hydraulicspneumatics/image/2011/12/hydraulicspneumatics_com_sites_hydraulicspneumatics.com_files_uploads_custom_inline_archive_www.hydraulicspneumatics.com_FPE_images=caploads_custom_inline_archive_www.hydraulicspneumatics.com_FPE_images_current_custom_inline_archive_www.hydraulicspneumatics.com_FPE_images_data_data_000_fp&hl=ru

Торможение

Когда подача насоса прекращается, он продолжает вращаться из-за своей инерции и инерции подключенной нагрузки. В этом случае двигатель действует как насос, и для предотвращения кавитации должен быть доступен источник жидкости.На рисунке (а) ручной клапан допускает движение по инерции, а также нормальное состояние двигателя. Когда золотник клапана поднят, выход насоса приводит в движение гидравлический двигатель. Когда золотник находится по центру, выход насоса и обе стороны жидкостного двигателя соединены с резервуаром, поэтому двигатель останавливается выбегом. Когда золотник клапана опущен, насос разгружается, и двигатель, действующий как насос, проталкивает жидкость через предохранительный клапан, который тормозит его до остановки. Схема (b) показывает тормозной клапан, который является клапаном измененной последовательности. Он обеспечивает тормозное усилие, а также контроль отрицательной рабочей нагрузки.В нормальных условиях давление в системе удерживает тормозной клапан в открытом состоянии для свободного выхода из двигателя. Отрицательная нагрузка снижает давление на входе двигателя, и тормозной клапан закрывается, чтобы дросселировать выпуск двигателя и создать противодавление.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df281baf6d5f267ee43a7b8» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Hydraulicspneumatics Com Сайты Hydraulicspneumatics com Файлы загружаются Пользовательский встроенный архив Www hydraulicspneumatics com Fpe Images Circuits4 3 «data-embed-src =» https: // img.Hydraulicspneumatics.com/files/base/ebm/hydraulicspneumatics/image/2011/12/hydraulicspneumatics_com_sites_hydraulicspneumatics.com_files_uploads_custom_inline_archive_www.hydraulicspneumatics.com3._FPE_fimages_formages_custom_inline_archive_www.hydraulicspneumatics.com3._FPE_fimages_formages_custom_inline_archive_www.

Последовательное соединение (левое)

Последовательное соединение двух гидромоторов уменьшает размер насоса и устраняет необходимость в делителе потока. Размеры трубопроводов также меньше, чем в сопоставимых параллельных цепях, и трубопроводы обычно проще, требуются только одна напорная линия и одна обратная линия.Максимальный крутящий момент на каждом двигателе регулируется предохранительными клапанами. Скорость двигателя A регулируется клапаном управления выпускным потоком. Направление двигателя B регулируется 4-ходовым клапаном, который имеет встроенный 2-ходовой клапан, который выпускает воздух из предохранительного клапана при остановке двигателя. Тогда полное давление в системе доступно на двигателе A.

Параллельное соединение (правое)

Давление насоса может быть ниже в параллельном контуре, потому что в последовательном контуре давление в насосе должно быть суммой падений давления на двигателях.Однако там, где давление двигателя сильно различается, возникает потеря эффективности при питании двигателей, требующих более низкого давления. Эта схема наиболее эффективна, когда нагрузка на каждый двигатель одинакова. Повышение давления на один двигатель снижает эффективность других и может нарушить соотношение скоростей. В параллельных цепях единственный способ увеличить крутящий момент двигателя с самым высоким давлением — это увеличить давление в системе.

% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df281baf6d5f267ee43a7ba» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Hydraulicspneumatics Com Сайты Hydraulicspneumatics com Файлы загружаются Пользовательский встроенный архив Www hydraulicspneumatics com Fpe Images Circuits4 4 «data-embed-src =» https: // img.Hydraulicspneumatics.com/files/base/ebm/hydraulicspneumatics/image/2011/12/hydraulicspneumatics_com_sites_hydraulicspneumatics.com_files_uploads_custom_inline_archive_www.

Схема мотора: Принцип работы и устройство двигателя

Двигатели. Рядный? V-образный? «Оппозит»? — ДРАЙВ

Простота хуже компактности

О силах и моментах

Уравновешенные и не очень

VR6, VR5, W12…

Теория и практика

Что такое катализатор на автомобиле, зачем он нужен и что будет, если его убрать

Что такое катализатор

Устройство каталитического нейтрализатора

Неисправности катализатора и их причины

Диагностика автомобильного катализатора

Оригинал или аналог

Особенности удаления катализатора из выхлопной системы

Заключение

звезда, треугольник, трехфазная сеть 380В, однофазная сеть 220В

Возможные схемы подключения обмоток электродвигателей

Подключение электродвигателя по схеме звезда

Подключение электродвигателя по схеме треугольник

Подключение электродвигателя к трёхфазной сети на 380 В

Как подключить поплавковый выключатель к трёхфазному насосу

Подключение электродвигателя к однофазной сети 220 В

Использование частотного преобразователя

Схемы подключения трехфазного двигателя. К 3-х и 1-о фазной сети

Схемы подключения трехфазного двигателя

Из множества созданных схем специалистами для монтажа асинхронного двигателя практически используют два метода:

Чтобы найти и определить полярность обмоток, необходимо применить некоторые приемы:

Общий вариант такой схемы подключения выглядит как на рисунке:

Если электродвигатель в одном числе, и работает полную смену, то есть следующие недостатки:

Похожие темы:

Особенности двигателя MPI в автомобилях Volkswagen

Особенности двигателя MPI

Преимущества

Недостатки

Двигатель электромобиля — принцип работы, устройство, виды

Принцип работы

Устройство

Ротор

Статор (индуктор)

Виды

Асинхронные и синхронные двигатели

Двигатель-колесо

Преимущества и недостатки электродвигателей

Преимущества

Недостатки

Устройство электромобиля

Аккумуляторная батарея

Устройство и особенности гибридных систем

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях

Yamaha F115 AETL Эл.схема лодочного мотора онлайн [1/1]

Установки и проверки двигателей и защиты электродвигателей

Консультации — Специалист по спецификациям | Основы защиты цепи двигателя

Перегрузка двигателя в зависимости от перегрузки по току

Защита двигателя от перегрузки

Максимальная токовая защита двигателя

Цепь защиты освещения

Основы анализа цепей двигателя

Истинные преимущества анализа цепей двигателя

Что такое анализ цепей двигателя и анализ электрических характеристик?

Простая схема двигателя постоянного тока | Блог Simply Smarter Circuitry

Список деталей

Собрать

Заключение

Engineering Essentials: схемы гидравлических двигателей

Торможение

Последовательное соединение (левое)

Параллельное соединение (правое)

Добавить комментарий Отменить ответ