НАМІ-0189Е показано на рис. 3.6.
Мал. 3.6. Схема електроприводу з перемиканням секцій батареї та регулюванням по збудженню
Тяговий двигун М живиться від двох блоків тягової батареї GB1 і GB2, які включаються до його ланцюга або паралельно, або послідовно за допомогою контакторів КБ. У якірному ланцюзі двигуна, крім того, знаходяться пускові резистори R1 і R2, контактором КШ, що шунтуються. Струм збудження двигуна регулюється тиристорним імпульсним перетворювачем, що містить основний тиристор V2 і комутуючий - V3. Реверс двигуна здійснюється контактором КР, що перемикає полярність напруги на обмотці збудження ВВ. Режими роботи електроприводу задаються спеціальним командоконтролером. Цей апарат, керований водієм, містить перемикачі режимів, а також індуктивний задатчик, положення якого визначає за допомогою блоку управління Б величину струму збудження. У свою чергу, струм збудження двигуна визначає величину струму якоря
(3.3)
а також динамічний момент на валу двигуна
У режимах роботи двигуна Мдин = 0 і з виразу (3.4) випливає, що струм збудження визначає частоту обертання згідно з формулою
(3.5)
де UП - напруга живлення ланцюга якоря двигуна; причому
№1 - коли КБ вимкнено
№2 - коли КБ увімкнено
За допомогою блоку керування БО негативними зворотними зв'язкамипо струму батареї та напрямку на обмотці збудження двигуна здійснюється стабілізація заданих значень струму збудження та струму батареї, а тим самим і режимів руху відповідно до виразів (3.4) та (3.5).
При торканні електромобіля блоки батареї з'єднані паралельно, включенням контактора починається пуск двигуна на першій реостатній ступені через резистор RI. Порушення двигуна встановлюється у своїй близьким до максимального. Подальше натискання на педаль ходу і вплив цим на командоконтроллер при розгоні викликає включення другого реостатного ступеня шляхом підключення паралельно резистори RI резистора #2 через тиристор VI. При зниженні пускового струму включається контактор КШ та закорочує пускові реостати. Тиристор VI при цьому повертається у відключений стан. Подальше управління здійснюється зміною струму збудження. При досягненні швидкості 30 км/год командо-контролер здійснюється перемикання блоків батареї на послідовне з'єднання і продовжується управління за допомогою зміни струму збудження.
Рекуперативне гальмування настає зі збільшенням струму збудження та зростання через це ЕРС двигуна. Через діод V починає протікати струм заряду батареї при послідовному з'єднанні блоків, так і при паралельному. Діапазон можливого генераторного рекуперативного гальмування Др залежить від використовуваного ослаблення потоку збудження двигуна і може бути визначений з наступної залежності.
Прогрес не стоїть на місці і все рухається вперед та розвивається. Це стосується і систем електроприводів. Поява частотно-регульованих електроприводів та різних способівуправління ними вносить свої корективи у рівень розвитку цих устройств. І це призвело до того, що асинхронний електропривод поступово починає замінювати машини постійного струму. тягових системах– електропоїзди, тролейбуси, магістральні електровози. Не виняток і автомобільна техніка.
Сучасні реалії такі, що експлуатація та обслуговування приводів постійного струму в екскаваторах та великовантажних самоскидах пов'язана з цілим рядом незручностей, але сучасний розвиток науки, а також наявність необхідної елементної бази значно полегшило вирішення цього завдання. Саме тому у 2005 році конструктори Силових машин» розпочали створення нової лінійки електроприводів – асинхронних (частотних). Вони розробляються спеціально для ВАТ «БЕЛАЗ» навантажувачів і кар'єрних самоскидів, а також потужних екскаваторів, що випускаються заводами «Уралмаш» та «Іжорські заводи».
Тяговий асинхронний електропривод
Система асинхронний двигун– перетворювач частоти на сьогоднішній день, мабуть, найскладніша із систем електроприводів. В основі асинхронного тягового приводу лежить векторне управління. Також необхідно забезпечити багаторівневу систему захистів та сигналізацій для безпечної роботисистем, і, відповідно системи програмного забезпеченнята візуалізації для забезпечення можливості моніторингу та налаштувань системи.
Але крім значного ускладнення системи керування тяговим асинхронним електроприводом він має значні переваги, порівняно зі старими системами постійного струму, які використовувалися в кар'єрних самоскидахВАТ «БІЛАЗ»:
- Відсутність колекторно-щіткового вузла, властивого системі , що значно зменшує витрати на експлуатацію.
- Крім того, тяговий електродвигунрозташований так, що електрику необхідно буквально протискуватися до нього, що також висуває особливі вимоги до обслуговуючого персоналу.
- При незадовільному стані колектора можуть знадобитися складніші ремонтні роботи– а це простий та збитки. У асинхронної машиниколектора просто нема.
- Працюючи на постійному струмі перемикання між тяговим і гальмівним режимом здійснювалося механічно – з допомогою контакторів. У системі з АТ перемикання виробляються силовими вентилями за допомогою алгоритмів управління ПЧ.
Вартість. За та проти
Вартість тягового асинхронного електроприводудосить висока і це відлякує. Але крім витрат на придбання, монтаж та пусконалагодження існують витрати і на експлуатацію. За рахунок того, що щітково-колекторний вузол у АТ із КЗ ротором
відсутня, то значно знижуються витрати на експлуатацію. Адже основним слабким місцеммашин постійного струму є колекторний вузол, який необхідно періодично чистити, змінювати щітки, а іноді і сам колектор. Також асинхронники менші за габаритними розмірами, ніж ДПТ. Перетворювачі частоти обладнані пристроями діагностики та сигналізації, що допомагає знаходити та усувати несправності. Також при виході з ладу якогось елемента достатньо замінити комірку або силовий модульпристрої, і він готовий до роботи.
Допоміжним електроустаткуваннямназивають групу допоміжних приладів та апаратів, що забезпечують опалення та вентиляцію кабіни та кузова, очищення скла кабіни та фар, звукову сигналізацію, радіоприйом та інші допоміжні функції.
Тенденції розвитку різних системавтомобіля, пов'язані з підвищенням економічності, надійності, комфорту та безпеки руху, призводять до того, що роль електрообладнання, зокрема електроприводу допоміжних систем, неухильно зростає. Якщо 25...30 років тому на серійних автомобілівпрактично не зустрічалося механізмів з електроприводом, нині навіть на вантажних автомобілях встановлюється мінімум 3...4 електродвигуна, але в легкових - 5...8 і більше, залежно від класу.
Електроприводомназивається електромеханічна система, що складається з електродвигуна (або декількох електродвигунів), передавального механізму до робочій машиніта всієї апаратури для керування електродвигуном. Основними пристроями автомобіля, де знаходить застосування електропривод, є опалювачі та вентилятори салону, передпускові підігрівачі, скло- та фароочисники, механізми підйому стекал, антен, переміщення сидінь та ін.
Тривалість роботи та її характер визначають робочий режим приводу. Для електроприводу прийнято розрізняти три основні режими роботи: тривалий, короткочасний та повторно-короткочасний.
Тривалий режимхарактеризується такою тривалістю, при якій за час роботи електродвигуна його температура досягає значення, що встановилося. Як приклад механізмів із тривалим режимом роботи можна назвати опалювачі та вентилятори салону автомобіля.
Короткочасний режиммає відносно короткий робочий період і температура двигуна не встигає досягти встановленого значення. А перерва в роботі виконавчого механізму достатня для того, щоб двигун встигав охолонути до температури довкілля. Такий режим роботи характерний на самих різних пристроївкороткочасної дії: підйому скла, приводу антен, переміщення сидінь та ін.
Повторно-короткочасний режимхарактеризується робочим періодом, який чергується з паузами (зупинка або холостий хід), причому в жодний з періодів роботи температура двигуна не досягає встановленого значення, а під час зняття навантаження двигун не встигає охолонути до температури навколишнього середовища. Прикладом пристроїв автомобіля, що працюють в такому режимі, можуть бути склоочисники (на відповідних режимах), склоомивачі та ін.
Характерною рисоюдля повторно-короткочасного режиму є відношення робочої частини періоду Т"до всього періоду Т. Цей показник називається відносною тривалістю роботи ПРабо відносною тривалістю включення ПВ,вимірюваними у відсотках.
Вимоги до електродвигунів, що встановлюються в тому чи іншому вузлі автомобіля, відрізняються особливою специфікою і обумовлені режимами роботи цього вузла. При виборі типу двигуна необхідно зіставити умови роботи приводу з особливостями механічних характеристик різних видівелектродвигунів. Прийнято розрізняти природну та штучну механічні характеристики двигуна. Перша відповідає номінальним умовам його включення, нормальній схемі з'єднань та відсутності будь-яких додаткових елементів у ланцюгах двигуна. Штучні характеристики виходять при зміні напруги на двигуні, включенні додаткових елементів ланцюга двигуна і з'єднанні цих ланцюгів за спеціальними схемами.
Одним із найбільш перспективних напрямків у розвитку електроприводу допоміжних систем автомобіля є створення електродвигунів потужністю до 100 Вт із збудженням від постійних магнітів.
Застосування постійних магнітівдозволяє значною мірою підвищити техніко-економічні показники електродвигунів: зменшити масу, габаритні розміри, підвищити ККД До переваг слід віднести відсутність обмоток збудження, що полегшує внутрішні з'єднання, підвищує надійність електродвигунів. Крім того, завдяки незалежному збудженню, всі електродвигуни з постійними магнітами можуть бути реверсивними.
Типова конструкція електродвигуна з постійними магнітами, що застосовується в обігрівачах, показано на рис.7.1 .
Постійні магніти 4 закріплені в корпусі 3 за допомогою двох сталевих плоских пружин 6 , прикріплені до корпусу. Якір 7 електродвигуна обертається у двох самовстановлюваних підшипниках ковзання 5 . Графітні щітки 2 притискаються пружинами до колектора 1, виконаному зі смуги міді та профрезерованому на окремі ламелі.
Принцип дії електричних машин із постійними магнітами аналогічний загальновідомому принципу дії машин з електромагнітним збудженням- В електродвигуні взаємодія полів якоря і статора створює крутний момент. Джерело магнітного потоку в таких електродвигунах – постійний магніт. Характеристикою магніту є крива його розмагнічування (частина петлі гістерези, що лежить у II квадранті), представлена на рис. 7.2. Властивості матеріалу визначаються значеннями залишкової індукції У rта коерцитивної сили Hс. Корисний потік, що віддається магнітом у зовнішній ланцюг, не є постійним, а залежить від сумарного впливу зовнішніх факторів, що розмагнічують.
Як видно із рис. 7.2, робоча точка магніту поза системою електродвигуна N, робоча точка у зборі з корпусом Мта робоча точка магніту в електродвигуні у зборі Дорізні. Причому для більшості магнітних матеріалів процес розмагнічування магніту незворотний, тому що повернення з точки з меншою індукцією в точку з більшою індукцією (наприклад, при розбиранні та збиранні електродвигуна) відбувається по кривим повернення, що не збігається з кривою розмагнічування.
У зв'язку з цим важливою перевагоюоксидно-барієвих магнітів, що використовуються в автотракторній промисловості, є не тільки їх відносна дешевизна, але й збіг у певних межах (до точки перегину) кривих повернення і розмагнічування. Якщо вплив зовнішніх факторів, що розмагнічують, таке, що робоча точка магніту переміщається за коліно, то повернення в точку Довже неможливий і робочою точкою у зібраній системі буде вже точка До 1 з меншою індукцією. Тому при розрахунку електродвигунів із постійними магнітами дуже важливий правильний вибіробсягу магніту, що забезпечує не тільки робочий режим роботи електродвигуна, але і стабільність робочої точки при впливі максимально можливих факторів, що розмагнічують.
Електродвигуни передпускових підігрівачів.Передпускові нагрівачі використовуються для забезпечення надійного пуску ДВЗ при низьких температурах. Призначення електродвигунів цього типу - подача повітря підтримки горіння в бензинових підігрівачах, подача повітря, палива і забезпечення циркуляції рідини в дизелях.
Особливістю режиму роботи є те, що за таких температур необхідно розвивати великий пусковий момент і функціонувати нетривалий час. Для забезпечення цих вимог електродвигуни передпускових підігрівачів виконуються з послідовною обмоткою та працюють у короткочасному та повторно-короткочасному режимах. Залежно від температурних умов електродвигуни мають різну тривалість включення: -5...-10 0 З трохи більше 20 хв; -10...-25 0 З трохи більше 30 хв; -25...-50 0 З трохи більше 50 хв.
Знайдені широке застосуванняв передпускових підігрівачівелектродвигуни МЕ252 (24В) та 32.3730 (12В) мають номінальну потужність 180 Вт та частоту обертання 6500 хв -1 .
Електродвигуни для приводу вентиляційних та опалювальних установок.Вентиляційні та опалювальні установки призначені для обігріву та вентиляції салонів легкових автомобілів, автобусів, кабін вантажних автомобілівта тракторів. Дія їх заснована на використанні тепла двигуна внутрішнього згоряння, А продуктивність значною мірою залежить від характеристик електроприводу. Всі електродвигуни такого призначення є двигунами тривалого режиму роботи, що експлуатуються при температурі навколишнього середовища -40...+70°С. Залежно від компонування на автомобілі опалювальної та вентиляційної установки електродвигуни мають різний напрямок обертання. Ці електродвигуни одно- або двошвидкісні в основному із збудженням від постійних магнітів. Двошвидкісні електродвигуни забезпечують два режими роботи опалювальної установки. Частковий режим роботи (режим нижчої швидкості, а отже, і нижчої продуктивності) забезпечується за рахунок додаткової обмотки збудження.
На рис. 7.3 показано пристрій електродвигуна із збудженням від постійних магнітів для обігрівачів. Він складається: 1 та 5 – підшипник ковзання; 2 – постійний магніт; 3 – щіткотримач; 4 – щітка; 6 – колектор; 7 – траверса; 8 – кришка; 9 – кріпильна пластина; 10 – пружина; 11 - якір; 12 – корпус. Постійні магніти 2 закріплені на корпусі 12 пружинами 10. Кришка 8 прикріплена до корпусу гвинтами, які повертаються до кріпильних пластин. 9, розташовані у пазах корпусу. У корпусі та кришці встановлені підшипники 7 і 5 в яких обертається вал якоря 11. Усі щіткотримачі 3 знаходяться на траверсі 7 із ізоляційного матеріалу.
Траверса закріплена на кришці 8. Щітки 4, по яких струм підводиться до колектора 6, розміщені у щіткотримачах 3 коробчастого типу. Колектори, так само, як і в електродвигунах з електромагнітним збудженням штампуються з мідної стрічки з подальшим опресуванням пластмасою або з труби з поздовжніми пазами на внутрішній поверхні.
Кришки та корпус виготовлені з листової сталі. У електродвигунів склоомивача кришка і корпус можуть бути виконані з пластмаси.
Крім опалювальних установок, що використовують тепло ДВЗ, знаходять застосування опалювальні установкинезалежної дії. У цих установках електродвигун, що має два виходи валу, обертає два вентилятори, один направляє холодне повітря в теплообмінник, а потім в опалювальне приміщення, інший подає повітря в камеру горіння.
Електродвигуни обігрівачів, що застосовуються на ряді моделей легкових і вантажних автомобілів, мають номінальну потужність 25...35 Вт і номінальну частоту обертання 2500...3000 хв -1 .
Електродвигуни для приводу склоочисних установок.До електродвигунів, що використовуються для приводу склоочисників, висуваються вимоги забезпечення жорсткої механічної характеристики, можливості регулювання частоти обертання при різних навантаженнях, підвищеного пускового моменту. Це пов'язано зі специфікою роботи склоочисників - надійного та якісного очищення поверхні вітрового скла у різних кліматичних умовах.
Для забезпечення необхідної жорсткості механічної характеристики використовуються двигуни з збудженням від постійних магнітів, з паралельним і змішаним збудженням, а збільшення моменту і зниження частоти обертання використовується спеціальний редуктор. У деяких електродвигунах редуктор виконаний як складова частинаелектродвигуна. У цьому випадку електродвигун називають моторедуктором. Зміна швидкості електродвигунів з електромагнітним збудженням досягається зміною струму збудження паралельної обмотці. В електродвигунах із збудженням від постійних магнітів зміна частоти обертання якоря досягається встановленням додаткової щітки та організацією переривчастого режимуроботи.
На рис. 7.4 наведено принципову схему електроприводу склоочисника СЛ136 з електродвигуном на постійних магнітах. Режим переривчастої роботи склоочисника здійснюється включенням перемикача 1 встановище III. В цьому випадку в ланцюг якоря 4 електродвигуна включається реле 7. Реле має нагрівальну спіраль. 8, яка нагріває біметалічну пластину 9. У міру нагрівання біметалічна пластина згинається і контакти 10 розмикаються, відключаючи живлення реле 11, контакти 12 якого переривають харчування якірного ланцюга електродвигуна. Після того, як пластина 9 охолоне і замкнуться контакти 10, реле 11 спрацює і на електродвигун знову подаватиметься харчування. Цикл роботи склоочисника повторюється 7-19 разів на хвилину.
Режим малої швидкостіздійснюється шляхом увімкнення перемикача 1 встановище II. При цьому харчування на якір 4 електродвигуна подається через додаткову щітку 3, встановлену під кутом до основних щіток. У цьому режимі струм проходить тільки в частині обмотки якоря 4, що є причиною зменшення частоти обертання якоря і моменту, що обертає. Режим великої швидкості склоочисника відбувається при встановленні перемикача 1 встановище I. При цьому живлення електродвигуна здійснюється через основні щітки і струм проходить по всій обмотці якоря. При встановленні перемикача 1 у становище IVхарчування подається на якорі 4 і 2 електродвигунів склоочисника та омивача вітрового скла та відбувається їх одночасна робота. Після вимкнення склоочисника (положення перемикача 0) електродвигун залишається включеним під напругу до моменту підходу кулачка б до рухомого контакту 5. У цей момент кулачок розімкне ланцюг і двигун зупиниться. Вимкнення електродвигуна в певний момент необхідне для укладання щіток склоочисника в початкове положення. У ланцюг якоря 4 електродвигуна включений термобіметалічний запобіжник 13, який призначений для обмеження сили струму в ланцюзі при перевантаженні.
Робота склоочисника при дощі, що мчить, або слабкому снігу ускладнюється тим, що на вітрове склопотрапляє мало вологи. З цієї причини збільшуються тертя та знос щіток, а також витрата енергії на очищення скла, що може спричинити перегрів приводного двигуна. Періодичність включення на один-два такти і вимкнення, що здійснюється водієм вручну, незручно, та й небезпечно, оскільки увага водія на короткий час відволікається від керування автомобілем.
Для організації короткочасного включення склоочисника система управління електродвигуном може доповнюватися електронним регулятором тактів, який через певні проміжки часу автоматично вимикає електродвигун склоочисника на один-два такти. Інтервал між зупинками склоочисника може змінюватись у межах 2...30 с. Більшість моделей електродвигунів склоочисників мають номінальну потужність 12...15 Вт та номінальну частоту обертання 2000...3000 хв-1.
У сучасних автомобіляхнабули поширення скло-омивачі переднього склата фароочисники з електричним приводом. Електродвигуни змивачів та фароочисників працюють у повторно-короткочасному режимі та виконуються із збудженням від постійних магнітів, мають невелику номінальну потужність (2,5...10 Вт).
Крім перерахованих призначень, електродвигуни використовуються для приводу різних механізмів: підйому скла дверей і перегородок, переміщення сидінь, приводу антен та ін. Для забезпечення великого пускового моменту ці електродвигуни мають послідовне збудження, використовуються в короткочасному та повторно короткочасному режимах роботи.
У процесі роботи електродвигуни повинні забезпечувати зміну напрямку обертання, тобто бути реверсивними. Для цього в них є дві обмотки збудження, поперемінне включення яких забезпечує різні напрямки обертання. Конструктивно електродвигуни цього призначення виконані в одній геометричній базі та за магнітною системою уніфіковані з електродвигунами обігрівачів потужністю 25 Вт.
Електропривод з кожним роком знаходить дедалі більше застосування на автомобілях. Вимоги до електродвигунів постійно зростають, і це пов'язано з підвищенням якості різних систем автомобіля, безпеки руху, зниженням рівня радіоперешкод, токсичністю, підвищенням технологічності виготовлення. Виконання цих вимог зумовило перехід від електродвигунів із електромагнітним збудженням до електродвигунів із збудженням від постійних магнітів. У цьому маса електродвигунів знизилася, а ККД збільшився приблизно 1,5 разу. Їхній термін служби досягає 250...300 тис. км пробігу.
Електродвигуни опалювальних, вентиляційних та склоочисних пристроїв розробляються на базі чотирьох типорозмірів анізотропних магнітів. Це дозволяє скоротити кількість типів електродвигунів, що випускаються, і провести їх уніфікацію.
Іншим напрямком є застосування у конструкціях електродвигунів ефективних фільтрів радіоперешкод. Для електродвигунів потужністю до 100 Вт фільтри уніфікуватимуться стосовно кожної бази електродвигуна і виконуватимуться вбудованими. Для перспективних електродвигунів потужністю 100...300 Вт розробляються фільтри із застосуванням конденсаторів - прохідних чи блокувальних великих ємностей. У разі неможливості забезпечення вимог щодо рівня радіоперешкод за рахунок вбудованих фільтрів намічаються застосування виносних фільтрів та екранування електродвигунів.
У більш віддаленій перспективі передбачається використовувати безконтактні двигунипостійного струму. Ці двигуни постачаються статичними напівпровідниковими комутаторами, що заміщають механічний комутатор-колектор, і вбудованими датчиками положення ротора. Відсутність щітково-колекторного вузла дозволяє збільшити ресурс електродвигуна до 5 тис. год і більше, значно підвищити його надійність та знизити рівень радіоперешкод.
Проводяться роботи зі створення електродвигунів з обмеженими осьовими розмірами, що необхідно, наприклад, для приводу вентилятора охолодження ДВЗ. У цьому напрямку пошук ведеться шляхом створення двигунів з торцевим колектором, який розташовують спільно зі щітками всередині порожнього якоря, або з дисковими якорями, виконаними зі штампованою або друкованою обмоткою.
Мають своє продовження розробки спеціальних електродвигунів, зокрема герметизованих електродвигунів передпускових підігрівачів, що необхідно для підвищення надійності та застосування на спеціальних автомобілях.
Тенденції розвитку різних систем автомобіля, пов'язані з підвищенням економічності, надійності, комфорту та безпеки руху, призводять до того, що роль електроустаткування, зокрема електроприводу допоміжних систем, неухильно зростає. В даний час навіть на вантажних автомобілях встановлюється щонайменше 3-4 електродвигуни, а на легкових - 5 і більше, залежно від класу.
Електроприводомназивається електромеханічна система, що складається з електродвигуна (або кількох електродвигунів), передавального механізму до робочої машини та всієї апаратури для керування електродвигуном. Основними пристроями автомобіля, де знаходить застосування електропривод, є опалювачі та вентилятори салону, передпускові підігрівачі, скло- та фароочисники, механізми підйому скла, антен, переміщення сидінь та ін.
Вимоги до електродвигунів, що встановлюються в тому чи іншому вузлі автомобіля, обумовлені режимами роботи цього вузла. При виборі типу двигуна необхідно зіставити умови роботи приводу з особливостями механічних характеристик різних видів електродвигунів. Прийнято розрізняти природну та штучну механічні характеристики двигуна. Перша відповідає номінальним умовам його включення, нормальній схемі з'єднань та відсутності будь-яких додаткових елементів у ланцюгах двигуна. Штучні характеристики виходять при зміні напруги на двигуні, включенні додаткових елементів ланцюга двигуна і з'єднанні цих ланцюгів за спеціальними схемами.
Структурна схема електронної системиуправління підвіскою
Одним із найбільш перспективних напрямків у розвитку електроприводу допоміжних систем автомобіля є створення електродвигунів потужністю до 100Вт із збудженням від
постійних магнітів. Застосування постійних магнітів дозволяє значною мірою підвищити техніко-економічні показники електродвигунів: зменшити масу, габаритні розміри підвищити ККД. До переваг слід віднести відсутність обмотки збудження, що полегшує внутрішні з'єднання, підвищує надійність електродвигунів. Крім того, завдяки незалежному збудженню всі електродвигуни з постійними магнітами можуть бути реверсивними.
Принцип дії електричних машин з постійними магнітами аналогічний загальновідомому принципу дії машин з електромагнітним збудженням - в електродвигуні взаємодія полів якоря і статора створює момент, що обертає. Джерело магнітного потоку в таких електродвигунах – постійний магніт. Корисний потік, що віддається магнітом у зовнішній ланцюг, не є постійним, а залежить від сумарного впливу зовнішніх факторів, що розмагнічують. Магнітні потоки магніту поза системою електродвигуна та в електродвигуні в зборі різні. Причому для більшості магнітних матеріалів процес розмагнічування магніту незворотний, тому що повернення з точки з меншою індукцією в точку з більшою індукцією (наприклад при розбиранні та збиранні електродвигуна) відбувається по кривим повернення, що не збігається з кривою розмагнічування (явище гістерезису). Тому при складанні електродвигуна магнітний потік магніту стає меншим, ніж він був перед розбиранням електродвигуна.
У зв'язку з цією важливою перевагою оксидно-барієвих магнітів, що використовуються в автотракторній промисловості, є не тільки їх відносна дешевизна, а й збіг у певних межах кривих повернення і розмагнічування. Але навіть у них при сильному впливі, що розмагнічує, магнітний потік магніту після зняття розмагнічують впливів стає менше. Тому при розрахунку електродвигунів з постійними магнітами дуже важливий правильний вибір об'єму магніту, що забезпечує не тільки робочий режим електродвигуна, а й стабільність робочої точки при дії максимально можливих факторів, що розмагнічують.
Електродвигуни передпускових підігрівачів.Передпускові підігрівачі використовуються для забезпечення надійного пуску ДВЗ при низьких температурах.
Особливістю режиму роботи є те, що за таких температур необхідно розвивати великий пусковий момент і функціонувати нетривалий час. Для забезпечення цих вимог електродвигуни передпускових підігрівачів виконуються з послідовною обмоткою та працюють у короткочасному та повторно-короткочасному режимах. Залежно від температурних умов електродвигуни мають різну тривалість включення: при мінус 5...мінус 10 "З не більше 20 хв; при мінус 10...мінус 2.5 °С не більше 30 хв; при мінус 25...мінус 50 ° З трохи більше 50 хв.
Номінальна потужність більшості електродвигунів у передпускових підігрівачах становить 180 Вт, частота їхнього обертання дорівнює 6500 хв" 1 .
Електродвигуни для приводу вентиляційних та опалювальних установок.Вентиляційні та опалювальні установки призначені для обігріву та вентиляції салонів легкових автомобілів, автобусів, кабін вантажних автомобілів та тракторів. Дія їх ґрунтується на використанні тепла двигуна внутрішнього згоряння, а продуктивність значною мірою залежить від характеристик електроприводу. Всі електродвигуни такого призначення є двигунами тривалого режиму роботи, що експлуатуються при температурі навколишнього середовища мінус 40...+70 °С. Залежно від компонування на автомобілі опалювальної та вентиляційної установок електродвигуни мають різний напрямок обертання. Ці електродвигуни одно- або двошвидкісні в основному, із збудженням від постійних магнітів. Двошвидкісні електродвигуни забезпечують два режими роботи опалювальної установки. Частковий режим роботи (режим нижчої швидкості, А отже, і нижчої продуктивності) забезпечується за рахунок додаткової обмотки збудження.
Крім опалювальних установок, що використовують тепло ДВЗ, знаходять застосування опалювальних установок незалежної дії. У цих установках електродвигун, що має два вихідні вали, приводить у обертання два вентилятори, один направляє холодне повітряв теплообмінник, а потім в приміщення, що опалюється, інший подає повітря в камеру горіння.
Електродвигуни обігрівачів, що застосовуються на ряді моделей легкових і вантажних автомобілів, мають номінальну потужність 25-35 Вт і номінальну частоту обертання 2500-3000 хв 1 .
Електродвигуни для приводу склоочисних установок.До електродвигунів, що використовуються для приводу склоочисників, висуваються вимоги забезпечення жорсткої механічної характеристики, можливості регулювання частоти обертання при різних навантаженнях, підвищеного пускового моменту. Це пов'язано зі специфікою роботи склоочисників - надійного та якісного очищення поверхні вітрового скла у різних кліматичних умовах.
Для забезпечення необхідної жорсткості механічної характеристики використовуються двигуни з збудженням від постійних магнітів, двигуни з паралельним і змішаним збудженням, а збільшення моменту і зниження частоти обертання використовується спеціальний редуктор. У деяких електродвигунах редуктор виконаний як складова частина електродвигуна. У цьому випадку електродвигун називають моторедуктором. Зміна швидкості електродвигунів з електромагнітним збудженням досягається зміною струму збудження паралельної обмотці. У електродвигунах із збудженням від постійних магнітів зміна частоти обертання якоря досягається встановленням додаткової щітки.
На рис. 8.2 наведено принципову схему електроприводу склоочисника СЛ136 з електродвигуном на постійних магнітах. Режим переривчастої роботи склоочисника здійснюється включенням перемикача 5Ау становище III. У цьому випадку ланцюг якоря 3 склоочисника електродвигуна є наступним: «+» акумуляторної батареї GВ -термобіметалічний перетворювач 6 - перемикач SА(конт. 5, 6) - контакти K1:1 - SА(конт. 1, 2) – якір – «маса». Паралельно якір через контакти К1:1до акумуляторної батареї підключається чутливий елемент (нагрівальна спіраль) електротеплового реле КК1.Через певний час нагрівання чутливого елемента призводить до розмикання контактів електротеплового реле. КК1:1.Це викликає розмикання ланцюга живлення обмотки реле К1.Це реле вимикається. Його контакти К1:1розмикаються, а контакти К1:2стають замкнутими. Завдяки контактам реле К1:2та контактам кінцевого вимикача 80 електродвигун залишається підключеним до акумуляторної батареї до тих пір, поки щітки склоочисника не займуть вихідне положення. У момент укладання щіток кулачок 4 розмикає контакти 80, внаслідок чого електродвигун зупиняється. Чергове включення електродвигуна відбудеться, коли чутливий елемент електротеплового реле КК1охолоне і це реле знову відключиться. Цикл роботи склоочисника повторюється 7-19 разів на хвилину. Режим малої швидкості забезпечується шляхом включення перемикача в положення І. При цьому живлення якоря електродвигуна 3 здійснюється через додаткову щітку 2, встановлену під кутом до основних щіток. У цьому режимі струм проходить тільки в частині обмотки якоря 3. що є причиною зменшення частоти обертання якоря. Режим великої швидкостісклоочисника відбувається при встановленні перемикача ЗАу положення I. При цьому живлення електродвигуна здійснюється через основні щітки і струм проходить по всій обмотці якоря. При встановленні перемикача ЗАположення IV напруга подається на якорі 3 і 1 електродвигунів склоочисника і омивача вітрового скла і відбувається їх одночасна робота.
Мал. 8.2. Принципова схемаелектроприводу склоочисника:
1 - якір електродвигуна омивача; 2 – додаткова щітка;
3 - якір електродвигуна склоочисника; 4 – кулачок;
5 – реле часу; б - термобіметалічний запобіжник
Після вимкнення склоочисника (положення перемикача «О»-)завдяки кінцевому вимикачу 50 електродвигун залишається включеним до моменту укладання щіток у вихідне положення. У цей момент кулачок 4 розімкне ланцюг і двигун зупиниться. У ланцюг якоря 3 електродвигуна включений термобіметалічний запобіжник 6, який призначений для обмеження сили струму ланцюга при перевантаженні.
Робота склоочисника при дощі, що мрячить, або слабкому снігу ускладнюється тим, що на вітрове скло потрапляє мало вологи. З цієї причини збільшуються тертя та знос щіток, а також витрата енергії на очищення скла, що може спричинити перегрів приводного двигуна. Періодичність включення на один - два такти та вимикання, що здійснюється водієм вручну, незручні, та й небезпечні, оскільки увага водія на короткий час відволікається від керування автомобілем. Тому для організації короткочасного включення склоочисника система управління електродвигуном доповнюється електронним регулятором тактів, який через певні проміжки часу автоматично вимикає електродвигун склоочисника на один - два такти. Інтервал між зупинками склоочисника може змінюватись у межах 2-30 с. Більшість моделей електродвигунів склоочисників мають номінальну потужність 12-15 Вт та номінальну частоту обертання 2000-3000 хв" 1 .
У сучасних автомобілях набули поширення склоомивачі переднього скла та фароочисники з електричним приводом. Електродвигуни омивачів та фароочисників працюють у повторно-короткочасному режимі та виконуються із збудженням від постійних магнітів, мають невелику номінальну потужність (2,5-10 Вт).
Крім перерахованих призначень, електродвигуни використовуються для приводу різних механізмів: підйому скла дверей і перегородок, переміщення сидінь, приводу антен та ін. Для забезпечення великого пускового моменту ці електродвигуни
У двадцять першому столітті, схоже, здійсниться мрія людства. Електричні автомобілі ще не витіснили техніку на вуглеводневих видах палива, але поступово з'являються досконаліші моделі. За Останніми рокамибагато автовиробників запропонували на суд експертної спільноти свої розробки електрокарів.
Дехто пішов у серійне виробництвоі встигли завоювати визнання у аматорів та професіоналів. У топ-10 найкращих електрокарів сучасності увійшли такі моделі.
Chevy Volt
Достатньо відомим автомобілем, В якому використовується електропривод, є Chevy Volt. Це не чистий електрокар, у ньому поряд із електромотором є газовий силовий агрегат. Автомобіль призначений для пересування міськими вулицями. Місткість акумуляторної батареї дозволяє проїхати без зупинок 61 км. Volt ОГЛЯД Chevrolet ОГЛЯД:Chevrolet Spark EV
Нещодавно на автомобільному ринкуз'явився доступний за ціною і простий за конструкцією електрокар Chevrolet Spark EV. Модель виробляється у двох виконаннях: з електромотором та гібридна версія. Вартість цієї моделі становить 26 тис. доларів. Тривалість поїздки електроприводом обмежується відміткою 132 км. Chevrolet Spark EV 2016 - Full review:Ford Fusion Energi
Вже близько п'яти років їздить дорогами різних країнгібридний автомобіль Ford Fusion Energi. Він став результатом тісної співпраці автовиробника та розробника електрокарів. Як джерела живлення виступають літій-іонні батареї та газові балони. Запасу ємності акумулятора вистачає на пробіг лише 33 км. Ford Fusion Energi Plug In Hybrid:Ford Focus Electric
Результатом програми електризації компанії Fordстав автомобіль Focus Electric. Машина стала модернізацією популярного авто, в який було впроваджено акумуляторна батареята гібридний силовий агрегат. Електромобіль чудово підходить для їзди містом. На електротязі машина може пройти 121 км. Тест-драйв Форд Фокус Електра:Fiat 500e
Особливе місце серед електричних автомобілівзаймає новинка із Італії Fiat 500e. Малолітражка чудово почувається за умов обмеженого міського простору. Вона укомплектована найновішим електромотором, має елегантний зовнішній вигляд. Салон автомобіля не лише комфортний для їзди, а й безпечний. Fiat 500e Test Drive Review:Honda Accord Plug-In
Визнаним лідером серед автомобілів із гібридним силовим агрегатомє Honda Accord Plug-In. Достатньо трохи покататися на цій машині, щоб відчути всю красу автомобілів з електроприводом. Honda Accord Plug-In добре зарекомендувала себе не лише у мегаполісах, а й на заміських автотрасах. Honda Accord Plug In Hybrid відеопрезентація:Porsche Panamera S Hybrid E
Розробкою гібридних автомобілівзаймається і знаменита компанія Porsche. Представлена автомобілістам версія Panamera S Hybrid E має відмінні технічними характеристикамихоча електрична частина вважається слабким місцем в машині. На відміну від багатьох електричних конкурентів Panamera S Hybrid E має виключно привабливий дизайн. Porsche Panamera S e-Hybrid: Green Speed - XCAR:BMW i3
Успішною баварською розробкою став електромобіль BMW i3. Автомобіль вийшов настільки сучасним, що нагадує болід з фантастичного фільму. У машини дизайн, що запам'ятовується, а пробіг на електричному приводіскладає 160 км. BMW i3 - Великий тест-драйв(відеоверсія):Tesla Model S
Найбільших досягнень у галузі виготовлення електричних автомобілів досягла компанія Tesla. Розробка Model S є екологічно чистою моделлю в кузові седан. Дещо відлякує потенційних покупців вартість електрокара, яка досягає 70 тис. доларів. Зате Tesla Model S може пройти без додаткового заряджання акумулятора 426 км. Tesla Model S - Великий тест-драйв (відеоверсія):Tesla Model X
Найрозкішнішим електромобілем в даний час вважається Tesla Model X. Завдяки інноваційним розробкам винахідником з Tesla Motorsвдалося отримати чистий автомобіль, що здатний подолати 414 км. Однак придбати це диво інженерної думки можуть лише багаті люди. Є кілька модифікацій, що відрізняються комплектацією.- Комплектація 70D коштуватиме покупцю 80 тис. доларів. Завдяки потужному акумулятору (70 кВт·год) Тесла може проїхати 345 км.
- Комплектація 90D оцінюється у 132 тис. доларів. Машина оснащується акумулятором 90 кВт·год, він забезпечує пробіг 414 км.
- Придбати Tesla Model X у комплектації P90D можна за 140 тисяч доларів. Потужність акумулятора (90 кВт·год) розподіляється на дві осі, забезпечуючи чудову динаміку розгону (3,8 с до 96 км/год). Без заряджання машина може подолати 402 км.
- габаритний акумулятор займає багато місця в авто;
- взимку погіршуються властивості батареї;
- термін служби акумуляторів обмежується 2-3 роками;
- для обігріву салону потрібна додаткова енергія.
