Замена двигателей постоянного тока на асинхронные двигатели переменного тока
Промышленные двигатели постоянного тока начали выпускаться в 1860—1870 гг., чему предшествовал 30-летний период их разработки после фундаментальных открытий М. Фарадея (закона электромагнитной индукции и превращения электрической энергии в механическую).
Двигатели постоянного тока широко применяются и в наше время благодаря использованию современных тиристорных преобразователей, которые позволяют осуществлять регулирование скорости данных двигателей путем изменения напряжения на якоре или в обмотках возбуждения. Для расширения диапазона регулирования скорости используются различные сигналы обратной связи (напряжение на якоре, тахогенераторы и т.д.). Однако эксплуатация двигателей постоянного тока влечет за собой ряд значительных неудобств, связанных с конструктивными особенностями машин данного типа, а именно:
1. Сложность конструкции и, как результат, высокая цена 2. Наличие щеточно-коллекторного узла 3. Большая масса 4. Необходимость в периодическом обслуживании
Все эти недостатки требуют существенных затрат при покупке машин постоянного тока и их дальнейшей эксплуатации, а так же они могут значительно снизить надежность и точность систем в целом. Необходимо планировать дополнительные планово-предупредительные работы и останавливать производство для обслуживания щеточно-коллекторных узлов и проводить периодическую продувку машин от пыли.
До недавнего времени внедрение асинхронных двигателей (АД) с короткозамкнутыми роторами в системы, где требуется широкий диапазон регулирования скорости, не представлялось возможным, а для изменения скорости движения приводимых механизмов использовались переключаемые редукторы или вариаторы. Дальнейшим развитием таких систем стало появление асинхронных двигателей с переключением числа полюсов (двух и трех скоростные двигатели), что позволяло ступенчато изменять скорость вращения.
С развитием полупроводниковой электроники (разработка IGBT транзисторов), появилась возможность производства недорогих микропроцессорных преобразователей частоты, с помощью которых стало возможным полноценно управлять скоростью асинхронных двигателей в широком диапазоне регулирования (1:1000). Теперь частота вращения АД не зависит от частоты питающей сети, двигатели можно разгонять выше их номинальной скорости. Так же появилась возможность управления моментом асинхронных двигателей. Системы управления движением с использованием асинхронных двигателей и преобразователей частоты, получаются дешевле и проще подобных систем с двигателями постоянного тока. В качестве датчиков обратной связи широко используются цифровые устройства (энкодеры), которые менее подвержены влиянию электромагнитных помех, чем тахогенераторы, классически используемые с машинами постоянного тока.
Асинхронный двигатель – простая, недорогая, не требующая обслуживания машина. Именно эти аргументы привели к тому, что на многих предприятиях машины постоянного тока с тиристорными преобразователями стали заменять на асинхронные двигатели с системами управления, построенными на преобразователях частоты.
При подборе асинхронного двигателя взамен машины постоянного тока необходимо учитывать разность характеристик этих машин. Подбор двигателя осуществляется по следующим параметрам:
1. По номинальной скорости вращения
Диапазон изменения частоты вращения вала асинхронного двигателя должен быть равен или больше чем у двигателя постоянного тока.
2. По моменту (номинальному, пусковому, максимальному)
Номинальный момент асинхронного двигателя должен быть равен или быть больше исходного при условии длительной работы в заданном диапазоне частот вращения без перегрева. Максимальный и пусковой моменты должны быть равны или быть больше пускового момента определенного для данного механизма.
На рисунке 1 и 2 представлены механические характеристики асинхронного двигателя и двигателя постоянного тока соответственно. Как видно, на малых скоростях асинхронный двигатель имеет момент значительно меньше номинального в отличие от двигателя постоянного тока. Поэтому при замене двигателя постоянного тока необходимо однозначно определить диапазон скорости вращения вала и требуемый момент в этом диапазоне. Как правило, для удовлетворения механических характеристик приводного механизма, приходится ставить асинхронный двигатель большей мощности.
Рис.1 Механическая характеристика асинхронного двигателя
Рис.2 Механическая характеристика двигателя постоянного тока
3. По режиму работы
Нагрев электрической машины зависит от режима ее работы, т.е. от соотношения длительности периодов работы и пауз между ними, или периодов работы с полной или частичной нагрузкой, от частоты включения машины и характера протекания переходных процессов. Подразделяют следующие режимы работы: Продолжительный режим (S1) - режим при котором время работы машины при практически неизменных нагрузке и температуре окружающей среды достаточно для нагрева всех ее частей до практически установившейся температуры. Режим характеризуется неизменными потерями в течение всего времени работы машины.
Кратковременный режим (S2) - режим при котором периоды неизменной нагрузки чередуются с периодами отключения машины, причем за время работы температура частей машины не успевает достигнуть установившегося значения, а за время пауз машина охлаждается до холодного состояния.
Повторно-кратковременный режим (S3-S8) - отличается от кратковременного регламентированными продолжительностью включения под неизменную нагрузку и продолжительностью периодов отключения, причем время работы машины всегда меньше времени, необходимого для нагрева ее частей до установившейся температуры, а время пауз меньше необходимого для остывания машины до практически холодного состояния. Отличие между режимами S3-S8 заключается частотой пусков и продолжительностью включения машины.
4. По условиям эксплуатации
Согласно ГОСТ 17498-87 асинхронный двигатель должен иметь соответствующую степень защиты IPXX, где первый символ X означает степень защиты оболочкой, от проникновения инородных твердых тел, второй символ X означает степень защиты оболочкой от вредных воздействий проникающей воды. Например, IP54 - “Машина не полностью защищена от проникновения внутрь оболочки пыли (однако, пыль не может проникать в количестве, достаточном для нарушения работы изделия) и воды, разбрызгиваемой на оболочку в любом направлении”.
По всем вопросам, касательно данного применения обращайтесь в ООО "Драйвика" по тел. 8 (812) 635 90 30 или Email: [email protected]
www.driveka.ru
Замена двигателя на автомобиле на более мощный или, как его еще называют, engine swap, впервые имела место в тридцатые годы в Америке. Сейчас же этим занимаются везде, и мы разберемся, как это сделать у нас в стране.
В то время на территории США был распространен «сухой закон», и изобретательные бутлегеры, занимающиеся доставкой запрещенного алкоголя, устанавливали под капот своих «железных коней» более мощные двигатели, которые давали возможность без особого труда ускользнуть от полиции. Следующий пик популярности такой замены пришёлся на пятидесятые годы, когда вошли в моду хот-роды, иными словами – старые, раритетные автомобили, на которые устанавливали новые популярные многолитровые движки.
В общем, жители США могли себе позволить такие маневры, так как им не нужна регистрация двигателя при замене. Что же насчет Европы, Японии и России, то здесь данная процедура всегда была более затруднительной и требовала оформления, однако это не помешало обрести популярность engine swap и на этих территориях.
В принципе, данная операция является весьма сложной, не только с позиции бюрократической тяжбы (вы еще раз задумаетесь, когда узнаете, как оформить замену двигателя документально), но и с практической стороны.
Для этого требуются большие материальные вложения и некоторые навыки, особенно, если есть желание сделать все самому. Правда, сейчас все же набирает популярность замена двигателя на другой, оформление 2013 года стало намного проще, но все равно повозиться придется изрядно. Поэтому на такой шаг решаются либо отчаянные фанаты своих автомобилей, либо по вынужденной необходимости, например, из-за повреждения старого агрегата вследствие аварии.
Также иногда моторы выходят из строя и по ряду других причин: неправильный уход или банальный износ, в этом случае его тоже актуально заменить на более мощный агрегат, тем более что можно будет купить двигатель б/у, снятый с разбитого авто, а значит, его себестоимость значительно снижается. При этом такой монтаж обойдется куда дешевле и проще, нежели форсировка мотора либо установка турбонаддува.
Но прежде, чем идти на подобный шаг, следует уточнить все нюансы, особенно, в каких отношениях сейчас замена двигателя и закон. Как упоминалось выше, процедура оформления значительно упростилась, вернее по новому законодательству сотрудники ГАИ не должны сверять номер движка с указанным в документации. А при идентификации авто будет фигурировать только лишь VIN-код и номер кузова. Однако это не дает права однозначно ответить на вопрос, нужно ли регистрировать замену двигателя, из-за ряда подводных камней.
Если рассматривать данную ситуацию с юридической точки зрения, то теперь, меняя один силовой агрегат на другой, в ГАИ ничего оформлять не надо, так как никто на его номер смотреть не будет. Однако в документах указывается марка движка, и на нее-то как раз могут обратить внимание. Поэтому при перестановке мотора на аналогичный никаких вопросов возникнуть не может, но если есть желание поставить совершенно другую модель, тогда стоит ознакомиться с тем, как происходит замена двигателя автомобиля, порядок оформления данной процедуры тоже стоит изучить подробнее.
В принципе, порядок вряд ли будет осложнен чем-то кроме добычи справки НАМИ и регистрацией в ГАИ.
Случается, что делается замена двигателя на менее мощный. Тут уж, рассматривая этот вопрос со стороны налогооблажения, возникают некоторые нюансы, ведь, по сути, для авто с более слабым мотором сумма налога будет более низкой. И без особого внимания со стороны закона к таким операциям существенно снизится приток денежных средств в казну, так что вряд ли это долго останется без изменений. Сейчас такая замена делается довольно часто, ибо налог растет высокими темпами, но все больше автовладельцев понимают, скоро все это начнет преследоваться.
carnovato.ru
Свап «Волги» — отельная тема для автолюбителей. Эти габаритные автомобили уже не выпускаются даже в самых современных кузовах, однако на дорогах их меньше не становится. Тюнинговать эту вместительную и комфортную машину можно сколько угодно: если замена двигателя на Волге сделана качественно, получится настоящий маленький танк.
Тема замены движка на «Волге» очень обсуждаема в Интернете. Поток желающих установить мощный мотор на ГАЗ не иссякает и в мастерских. После свапа кардинально изменяется тяга автомобиля. Более того, установка АКПП в комплекте с двигателем делает езду комфортной и приятной.
На «Волгу» можно установить японские движки 1JZ, 2JZ, 5VZ-FE с 6-ю цилиндрами, но есть и сторонники установки восьмицилиндровых 1UZ-FE, 3 UZ-FE. Двигатели серии JZ могут быть установлены как с коробкой-автомат, так и с механикой. Самый популярный вариант для «Волги» — движок 1 JZ – он весьма экономичен, аккуратно расходует топливо. Ставить его грамотному специалисту относительно несложно: в частности, шланг ГУР у него очень удачно сращивается с «волговским» и по габаритам он отлично помещается в подкапотное пространство.
Работ по переделке для предстоящей замены двигателя в «Волге» будет достаточно много. Для начала мастера заново сваривают крепления двигателя, чтобы он хорошо «встал» под капот по размеру. Крепления для коробки передач тоже видоизменяются. Подушки двигателя подбираются индивидуально. Переносится вакуумный усилитель тормозов для правильной установки ДВС. Устанавливается дополнительный радиатор на охлаждение АКПП. Нужно соединить между собой все воздушные, топливные магистрали. Также удлиняется карданный вал и на него устанавливается хвостовик кардана Toyota вместо «родного». Отдельно ведется работа по электрике, т.к. родную проводку ГАЗа нужно полностью срастить с новым двигателем. Разумеется, существуют отличительные нюансы при работе с конкретным двигателем и конкретной моделью ГАЗа.
Владельцы «Волги» обычно остаются довольны результатом. Автомобиль становится динамичнее, намного устойчивее. До скорости 100 км/ч «Волга» после свапа может разогнаться менее чем за 10 секунд.
Максимальная скорость зависит от модели двигателя, но в среднем такие авто могут спокойно «бежать» 180 км/ч. Японский двигатель продлит жизнь автомобиля и снизит расходы на ремонт.
xn-----6kcbbhhecnfxed8bi1a9f5j.xn--p1ai
Перед выбором схемы подключения однофазного асинхронного двигателя важно определить, сделать ли реверс. Если для полноценной работы вам часто нужно будет менять направление вращения ротора, то целесообразно организовать реверсирование с использованием кнопочного поста. Если одностороннего вращения вам будет достаточно, то подойдет самая простая схема без возможности переключения. Но что делать, если после подсоединения по ней вы решили, что направление нужно все же поменять?
Предположим, что у уже подсоединенного с использованием пускозарядной емкости асинхронного однофазного двигателя изначально вращение вала направлено по часовой стрелке, как на картинке ниже.
Уточним важные моменты:
Ставим перед собой задачу – сделать реверс однофазного двигателя без вскрытия его корпуса так, чтобы ротор начал вращаться в другую сторону (в данном примере против движения стрелки часов). Ее можно решить тремя способами. Рассмотрим их подробнее.
Чтобы изменить направление вращения двигателя, можно только поменять местами начало и конец рабочей (постоянной включенной) обмотки, как это показано на рисунке. Можно подумать, что для этого придется вскрывать корпус, доставать намотку и переворачивать ее. Этого делать не нужно, потому что достаточно поработать с контактами снаружи:
В результате получаем схему, где точки С и D меняются между собой местами. Теперь ротор асинхронного двигателя будет вращаться в другую сторону.
Второй способ организовать реверс асинхронного мотора 220 Вольт – поменять местами начало и конец пусковой обмотки. Делается это по аналогии с первым вариантом:
После описанных выше действий получаем схему, как на рисунке выше: точки А и В поменялись местами, значит ротор стал обращаться в противоположную сторону.
Организовать реверс однофазного мотора 220В теми способами, что описаны выше, можно только при условии, что из корпуса выходят отводки от обеих обмоток со всеми началами и концами: А, В, С и D. Но часто встречаются моторы, в которых производитель намеренно оставил снаружи только 3 контакта. Этим он обезопасил устройство от различных «самоделок». Но все же выход есть.
На рисунке выше изображена схема такого, «проблемного», мотора. У него выходят из корпуса только три провода. Они помечены коричневым, синим и фиолетовым цветами. Зеленая и красная линии, соответствующие концу В пусковой и началу С рабочей намотки, соединены между собой внутри. Доступ к ним без разборки двигателя мы получить не сможем. Поэтому изменить вращение ротора одним из первых двух вариантов не представляется возможным.
В этом случае поступают так:
Посмотрите на рисунок выше. Теперь, если подключить фазу к отводку D, то ротор вращается в одну сторону. Если же фазный провод перекинуть на ветку A, то можно изменить направление вращения в противоположную сторону. Реверс можно осуществлять, вручную разъединяя и соединяя провода. Облегчить работу поможет использование ключа.
Важно! Последний вариант реверсивной схемы подключения асинхронного однофазного мотора неправильный. Его можно использовать, только если соблюдаются условия:
Все эти величины влияют на сопротивление. Оно у обмоток должно быть постоянным. Если вдруг длина или толщина проводов отличаются друг от друга, то после того, как вы организуете реверс, окажется, что сопротивление рабочей намотки станет таким же, как было раньше у пусковой, и наоборот. Это может стать и причиной того, что мотор не сможет запуститься.
Внимание! Даже если длина, толщина и материал обмоток совпадают, работа при измененном направлении вращения ротора не должна быть продолжительной. Это чревато перегревом и выходом из строя двигателя. КПД при этом тоже оставляет желать лучшего.
Осуществить реверс асинхронного мотора 220В просто, если концы обмоток отводятся из корпуса наружу. Сложнее его организовать, когда выводов всего три. Рассмотренный нами третий способ реверсирования подходит только для кратковременного включения двигателя в сеть. Если работа с обратным вращением обещает быть продолжительной, то мы рекомендуем вскрыть коробку для переключения методами, описанными в 1 и 2 варианте: так безопасно для агрегата, и сохраняется КПД.
electricdoma.ru
