Если подумать, любой генератор можно разбить на две независимые составляющие: двигатель внутреннего сгорания и генератор переменного тока. Именно их специфика, дизайн и технические параметры определяют размер миниэлектростанции, шум, который она издает, и, конечно, цену устройства.
Большинство людей полагает , что ведущую роль в этом дуэте играет именно двигатель, который задает вращение, необходимое для получения электрической энергии. На самом же деле, исполнение альтернатора (прибора, переводящего механическую энергию в электрическую) является куда более важным фактором.
Для того, чтобы определиться, какой именно генератор приобретать, следует понять, в чем же принципиальное отличие их исполнений. Также следует учесть следующие факторы: понимание целей применения бензинового генератора и вопрос стоимости. Рассмотрим принцип работы каждого альтернатора по отдельности.
Обычные генераторы переменного тока состоят из набора медных катушек.
Эта конструкция генерирует достаточно грубый электрический сигнал.
Для работы генератора необходимо, чтобы двигатель работал на максимальной частоте оборотов,
независимо от нагрузки в сети. Соответственно, затрачивая постоянное количество топлива и производя определенный уровень шума. Электрический ток, производимый генератором, не так чист, как того требуют обычно производители техники. Поэтому обычные генераторы не рекомендуется использовать для питания точной электроники. Плюсами же стандартных генераторов, несомненно, является их доступность в любом сегменте мощности и относительная стоимость. Такие производители, как Honda и Europower, выпускают огромный ассортимент стандартных генераторов под любые нужды.
Инверторные генераторы, в свою очередь, используют другой тип альтернатора
и вырабатывают очень чистый переменный ток. А инверторная технология способствует уменьшению веса и размеров генератора. Более того, она позволяет двигателю работать на разных частотах, уменьшая потребление топлива и издаваемый шум.
Инверторный генератор, подключенный к вашему компьютеру, позволит вам продолжать работу даже при потере напряжения в вашей сети. Отличными представителями этой ветки генераторов можно назвать Honda EU 20i и Europower EPSi2000 . Производимая мощность в 2 кВА позволит обеспечить электроэнергией даже 2 компьютера сразу в случае неполадок на линии.
Минусы инверторных генераторов по сравнению со стандартными так же очевидны: их высокая относительная стоимость и отсутствие моделей с мощностью выше 7 кВА. С этой стороны можно сказать, что идеальным вариантом для обеспечения, например, загородного дома энергией, будет являться комбинирование источников резервного питания. Для обычных потребителей можно поставить стандартную высокомощную модель, которая сможет питать все приборы в помещениях, например, Europower EPS12000E с технологией шумоподавления. А для особо требовательных электронных систем всегда можно иметь про запас компактный генератор инверторного типа.
honda-electric.ru
Трехфазный бесколлекторный двигатель. Прямой привод
Главная | Виды электродвигателей стиральных машин | Трёхфазный бесколлекторный двигательСама идея конечно не новая, ведь за основу взят шаговый двигатель, который уже давно получил распространение во многих электротехнических устройствах. А вот первое применение его в конструкции стиральной машины в качестве привода барабана, принадлежит корейскому концерну LG. С середины 2005 года, компания LG начала активно продвигать свою продукцию, заявляя о 10-ти летней гарантии на двигатель для стиральных машин с прямым приводом.
Сегодня, помимо LG, компании Samsung, Haier и Whirpool в ряде моделей стиральных машин стали применять подобные двигатели. Забегая вперёд, можно сказать, что компания LG не просчиталась и двигатель для прямого привода барабана действительно довольно надёжный и имеет преимущество по сравнению с более традиционным и распространённым коллекторным двигателем.
Как устроен двигатель стиральной машины с прямым приводом и принцип его работы, мы рассмотрим в этой статье.
Такой двигатель состоит из ротора с постоянными магнитами и статора с обмотками. Различают два вида подобных двигателей:Inrunner, у которых магниты ротора находятся внутри статора с обмотками, и Outrunner, у которых магниты расположены снаружи и вращаются вокруг неподвижного статора с обмотками. В стиральных машинах с прямым приводом применяется Outrunner тип двигателя.
В этой статье мы ознакомим Вас с устройством двигателя от стиральной машины LG.
Рис.2 Ротор двигателя стиральной машины LG с прямым приводом | Ротор BLDC - вращающаяся часть двигателя (Рис.2) По форме напоминает чашу, к внутренней стороне которой специальным клеем крепятся магниты прямоугольной формы. Магниты всегда имеют чётное количество и установлены с чередованием полюсов. В нашем случае установлено 12 магнитов, размер которых зависит от геометрии двигателя и характеристик мотора. Чем сильнее применяемые магниты, тем выше момент силы, развиваемый двигателем на валу. В центре ротора есть специальное посадочное отверстие с насечками, что позволяет, при помощи болта или гайки, закрепить ротор напрямую к валу барабана. С внешней стороны ротора, продавлено 10 щелей образующих на обратной его стороне небольшие лопасти для охлаждения обмоток статора. |
Рис.3 Статор двигателя стиральной машины LG с прямым приводом | Статор BLDC - неподвижная часть двигателя и крепится к задней части бака стиральной машины (Рис.3) Статор состоит из нескольких листов магнитопроводящей стали заключённый в пластиковый каркас, который служит изолятором. В целом, каркас статора напоминает круг с прямоугольными зубьями. На каждый зуб статора наматывается катушка.Обмотка трёхфазного бесколлекторного двигателя изготовлена из медной проволоки толщиной 1 мм. Классическая обмотка выполняется одним проводом для одной фазы, то есть все обмотки на зубьях одной фазы соединены последовательно. В данном случае статор имеет 36 зубьев - это значит по 12 зубьев на одну фазу. Сопротивление обмотки каждой фазы порядка 10 Ом.Как известно, в трёхфазных двигателях, обмотки соединяют по схеме звезда или треугольник.В нашем случае, обмотки статора соединены по схеме звезда, т.е. концы фаз имеют общую точку (Рис.4) |
 Рис.4 Соединение обмоток по схеме "звезда" |  Рис.5 Воздействие магнитных сил на ротор |  Рис.6 Распределение магнитных сил в обмотке с несколькими зубьями |
Рис.7 Трёхфазный двигатель постоянного тока (BLDC) стиральной машины LG (общий вид) Для контроля положения ротора применяется датчик работающий на эффекте Холла. Датчик реагирует на магнитное поле и поэтому его располагают на статоре таким образом, чтобы магниты ротора воздействовали на него. Управление двигателем с прямым приводом построено на инверторе напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Инвертор - (от лат. inverto — поворачивать, переворачивать) - элемент вычислительной схемы, осуществляющий определённые преобразования сигнала изменяемой амплитуды и частоты. К примеру, в инверторе, сетевое напряжение 220 вольт с частотой 50 Гц, преобразуется в постоянное напряжение, а параметры питания обмоток статора двигателя могут колебаться от 0 до 120 вольт с частотой до 300 Гц.
Двигатель постоянного тока имеет три вывода (т.е. три фазы), на которые в разный момент времени подаётся "+" и "-" питания. Это реализуется при помощи IGBT (биполярных транзисторов с изолированным затвором) представляющие электронные силовые ключи, включённые по мостовой схеме (Рис.8)
Рис.8 Условная схема силовой части инвертора и обмоток двигателя подключённых по схеме "звезда" Замыкая ключ SW1 подаётся «+» на фазу V, а замыкая SW6 подаётся «-» на фазу U. Таким образом, ток потечет от «+» выпрямителя через фазы V и U. Для обеспечения обратного направления, открывается SW5 и SW2. В этом случае ток потечет от «+» выпрямителя через фазы U и V в обратном направлении. При работе двигателя одновременно должен быть открыт только один верхний и один нижний ключ.При включении ключей, как показано выше, на двигатель подается полное напряжение питания. При этом двигатель развивает максимальные обороты (мощность). Чтобы обеспечить управление двигателем, нужно регулировать напряжение питания двигателя. Изменение действующего напряжения осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Дадим определение этим терминам: Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) - это управление средним значением напряжения на нагрузке путём изменения скважности импульсов, управляющих ключом. А скважность - это отношение периода следования (повторения) сигнала к длительности (широте) его импульса.
На (Рис.9) представлен график, иллюстрирующий применение трёхуровневой ШИМ для управления электродвигателем, которая используется в приводах асинхронных электродвигателей с переменной частотой. Напряжение от ШИ-модулятора, подаваемое на обмотку двигателя показано в виде прямоугольных импульсов. Пунктирной линией грубо изображён магнитный поток в статоре двигателя. Магнитный поток имеет приблизительно синусоидальную форму, благодаря соответствующему закону ШИМ.Поэтому, ключи открыты не все время, а открываются, и закрываются с фиксированной частой, но изменяемой скважностью. Таким образом, изменяется действующее напряжение от нулевого до напряжения питания.
Назревает вопрос: зачем нужно менять скважность, зачем эта частота и для чего это всё нужно? Дело в том, что слишком малая частота может быть не эффективной или не обеспечивать необходимой плавности регулирования оборотов двигателя.
Рис.9 График иллюстрирующий напряжение от ШИ-модулятора, подаваемое на обмотку двигателя.
Например: если ротор двигателя имеет два полюса, то при одном полном обороте магнитного поля на статоре, ротор совершает один полный реальный оборот.При 4 полюсах, чтобы повернуть вал двигателя на один полный оборот потребуется два оборота магнитного поля на статоре. Чем больше количество полюсов ротора, тем больше потребуется электрических оборотов для вращения вала двигателя на один оборот.
В нашем случае, имеется 12 магнитов на роторе. Для того, чтобы провернуть ротор на один оборот, потребуется 12/2=6 электрических оборотов поля. Поэтому, учитывая особенность конструкции двигателя и инверторную систему управления, для питания фаз двигателя необходима электрическая частота значительно выше 50Гц.
Чтобы добиться управления оборотами двигателя нужно наложить сигнал ШИМ, на сигналы, подаваемые на ключи. Для этого, микроконтроллер электронного блока управления, программно формирует ШИМ для каждого из ключей (IGBT). В программу контроллера, производитель закладывает определённый алгоритм и все данные для управления конкретным двигателем.
Мы пояснили немного суть системы управления двигателем, а вот детальный обзор устройства и принцип работы инверторного блока управления - очень объёмный материал и в рамках данной статьи мы рассматривать не будем.
Уязвимая деталь, пожалуй только датчик Холла. При возникновении его неисправности, отсутствует сигнал положения ротора, что приводит к некорректной работе системы питания фаз двигателя. В этом случае можно наблюдать, как ротор двигателя стопорится и издаёт дребезжащий металлический звук. В стиральных машинах LG, эта проблема зачастую сопровождается кодом неисправности "SE" на модуле интерфейса.
В отличие от коллекторного двигателя, запустить и проверить трёхфазный двигатель напрямую вне стиральной машины без каких-либо специальных приспособлений не получится, поскольку статор крепится к баку, а ротор к валу барабана стиральной машины. Поэтому, при наличии обычного цифрового мультиметра, можно проверить только сопротивление обмоток фаз статора. В связи с этим, на практике, при диагностировании неисправности, проблемную деталь двигателя или модуль управления, выявляют путём замены детали на заведомо исправную.
К преимуществу двигателей BLDC стоит отнести:
К недостаткам двигателя BLDC относятся:
Справедливости ради, стоит отметить, что двигатель стиральной машины LG с прямым приводом не идеально бесшумный. В момент пуска двигателя, из-за взаимодействия магнитных полей статора с магнитами ротора, возникают колебания последнего, сопровождающиеся характерным металлическим звоном. По мере увеличения оборотов ротора, звук становится более мягким, но всё-равно своеобразным и характерным для всех стиральных машин LG с прямым приводом барабана.
Материал подготовлен сервисной службой "Аквалюкс"При создании статьи, часть материалов заимствованна с сайтов: www.avislab.com и wikipedia
www.a-qualux.ru
Инверторными генераторами называют автономные источники питания, вырабатывающие высококачественную электроэнергию. В основном такие приборы используются как временные либо постоянные (при недлинных промежутках непрерывной работы) источники электропитания для особо чувствительных инструментов.
Основные объекты, где эксплуатируются данные электроагрегаты – школы, больницы и иные учреждения, где недопустимы даже малейшие скачки напряжения.
Не стоит приобретать инверторный генератор, принцип работы которого неясен для пользователя. То же относится и к другим приборам.
В основе инверторного электроагрегата лежит соответствующий блок. Этот блок состоит из микропроцессора, выпрямителя и преобразователей.
Принцип работы инверторного генератора состоит в следующем:
Подобное устройство инверторного генератора позволяет получать на выходе очень стабильное напряжение и подключать любые чувствительные приборы. Функционирование прибора происходит в автоматическом режиме.
Благодаря постоянному контролю над уровнем топлива, масла и частотой вращения двигателя, затраты на дозаправку миниэлектростанции снижаются вдвое.Встроенная система воздушного охлаждения защищает электрогенераторы от перегрева.
При падении нагрузки ниже минимума, агрегат автоматически переходит в экономный режим. Таким образом, снижается износ электрогенератора и увеличивается срок эксплуатации.
Классический электрогенератор представляет собой устройство, использующее в качестве главного источника энергии топливо на основе углеводородов. Получаемая энергия превращается в электроэнергию и отправляется конечному потребителю.
Качество электрической энергии, вырабатываемой обычным электрогенератором, зависит от стабильного функционирования двигателя. Скорость его вращения должна быть постоянна. Потому, с изменением режима работы эффективность электрогенератора может заметно снизиться. К примеру, когда агрегат на 7кВт используется исключительно для просмотра телепередач или для того, чтобы запитать 60-ваттную лампу.
Обычный генератор всегда работает при одной скорости вращения двигателя. Инверторный генератор может изменять скорость вращения двигателя в зависимости от текущих потребностей.
Инверторный электрогенератор не передает электроэнергию потребителю напрямую. Он ее собирает, накапливает в специальной встроенной емкости (аккумуляторной батарее). Вначале производится высокочастотный переменный ток, затем он преобразуется в постоянный ток и заполняет батареи.
Далее происходит обратная трансформация в переменный ток, передаваемый потребителю.
Таким образом, в электроагрегатах данного типа исходящий ток создается с двойного преобразования. В процессе преобразования оптимизируются его рабочие характеристики. В этом и состоит главное отличие инверторного генератора от обычного.
Главное отличие инверторного генератора от обычного – качество выдаваемого напряжения и возможность варьирования нагрузок. Нет необходимости в постоянных оборотах двигателя, потому при малой нагрузке возможен меньший расход топлива. Особенно это ощутимо при небольшой загруженности агрегата.
В сравнении с аналогами, конструкция инвертора очень компактна. Это происходит благодаря возможности эксплуатации двигателя меньших параметров и габаритов. Еще одно существенное преимущество таких агрегатов – минимальный уровень шума.
Среди преимуществ стоит отметить и компактные габариты инверторов, а также малый вес. Это достигается за счет переноса ротора на вал двигателя. Такие миниэлектростанции идеальны для краткосрочных выездов на природу, а также для проведения срочных работ на строительных площадках.
Некоторые инверторы имеют дополнительные функции. К примеру, в ряде моделей имеется две розетки, благодаря чему можно независимо запитать два прибора.
Недостатки
Основным недостатком инверторного электрогенератора является высокая цена. Она намного превышает стоимость стандартных электрогенераторов, будь то бензиновые или дизельные.
Еще один недостаток – встроенная батарея. Она имеет очень ограниченную емкость и не подлежит самостоятельной замене.
Этот недостаток состоит в том, что недолгое подключение мощных электроприборов (таких, как СВЧ) или длительная работа маломощных устройств, таких, как электрические лампы или телевизор, возможна, только если в генераторе имеется батарея подходящей емкости. Если мощность приборов превышает емкость аккумулятора, инвертор будет постоянно отключаться для зарядки батареи.
Главным достоинством стандартных электрогенераторов в сравнении с инверторами является обширный спектр рабочих мощностей.
Максимальная мощность инверторного агрегата ограничена объемом батареи и не превышает 6 кВт. Максимальная мощность обычного генератора ограничена лишь мощностью двигателя. К примеру, мощность некоторых моделей дизельных миниэлектростанций превышает 100 кВт.
Кроме этого обычные миниэлектростанции отличает высочайшая долговечность и надежность при использовании на всю заявленную мощность. Единственным условием в данном случае является тщательное и своевременное проведение технического обслуживания. В случае же с инверторами лучше, чтобы суммарная мощность приборов была несколько меньше максимальной мощности генератора.
Повышение качества электроэнергии ведет к снижению количества. Не существует инверторных электрогенераторов, мощность которых превышает 6 кВт. Если общая мощность подключаемых в сеть электроприборов больше либо равна этой цифре, бесперебойная подача электроэнергии не гарантируется.
Однако если необходимо обеспечение полностью бесперебойного электропитания маломощных устройств при низком уровне шума и мобильности генератора, оптимальным вариантом будет именно инверторный агрегат. Благодаря компактным размерам и небольшому весу, электроагрегат может работать даже в самых труднодоступных местах, где не так легко установить обычную систему.
К инверторным агрегатам можно подключать высокочувствительные приборы, такие, как компьютеры или бытовая техника. Он способен регулировать расходуемый ресурс в зависимости от текущей нагрузки, что ведет к значительной экономии топлива. Инвертор – идеальное решение для частного дома и дачи.
genport.ru
