Водородный двигатель для автомобиля, как избавиться от нефтяной зависимости
Запасы нефти подходят к концу, что вынуждает человечество искать альтернативные источники энергии, способные заменить «черное золото». Одним из решений является применение водородного двигателя, отличающегося меньшей токсичностью и большим КПД. Главное то, что запас сырья для производства горючего почти неограничен.
Когда появился водородный двигатель? В чем особенности его устройства, и каков принцип действия? Где применяется такая технология? Реально ли сделать такой мотор своими руками? Эти и другие вопросы рассмотрим ниже.
Когда появился водородный двигатель, основные компании, ведущие его разработку
Интерес к применению водорода появился еще в 70-х годах в период острого дефицита топлива. Первым современным разработчиком, который представил двигатель для автомобиля работающий на водороде, стал концерн Toyota. Именно он в 1997 году выставил на всеобщее обозрение внедорожник FCHV, который так и не пошел в серийное производство.
Несмотря на первую неудачу, многие компании продолжают исследования и даже производство таких автомобилей. Наибольших успехов добились концерны Тойота, Хендай и Хонда. Разработки ведут и другие компании — Фольксваген, Дженерал Моторз, БМВ, Ниссан, Форд.
В 2016 году появился первый поезд на водородном топливе, являющийся детищем немецкой компании Alstom. Планируется, что новый состав Coranda iLint начнет движение в конце 2017 года по маршруту из Букстехуде в Куксхавен (Нижняя Саксония).
В будущем планируется заменить такими поездами 4000 дизельных составов Германии, перемещающихся по участкам дорог без электрификации.
Интерес к покупке Coranda iLint уже проявила Норвегия, Дания и другие страны.
Особенности водорода как топлива для двигателя
В ДВС бензин смешивается с воздухом, после чего подается в цилиндры и сгорает, в результате чего происходит перемещение поршней и движение транспортного средства.
Применение водорода в виде топлива имеет ряд нюансов:
- После сжигания топливной смеси на выходе образуется только пар.
- Реакция воспламенения происходит быстрее, чем в случае с дизельным топливом или бензином.
- Благодаря детонационной устойчивости, удается поднять степень сжатия.
- Теплоотдача водорода на 250% выше, чем у топливно-воздушной смеси.
- Водород — летучий газ, поэтому он попадает в мельчайшие зазоры и полости. По этой причине немногие металлы способны перенести его разрушительное влияние.
- Хранение такого топлива происходит в жидкой или сжатой форме. В случае пробоя бака водород испаряется.
- Нижний уровень пропорции газа для вхождения в реакцию с кислородом составляет 4%. Благодаря этой особенности, удается настроить режимы работы мотора путем дозирования консистенции.
С учетом перечисленных нюансов применять H2 в чистом виде для двигателя внутреннего сгорания нельзя. Требуется внесение конструктивных изменений в ДВС и установка дополнительного оборудования.
Устройство водородного двигателя
Автомобили с двигателем работающем на водороде делятся на несколько групп:
- Машины с 2-мя энергоносителями. Они обладают экономичным мотором, способным работать на чистом водороде или бензиновой смеси. КПД двигателя такого типа достигает 90-95 процентов. Для сравнения дизельный мотор имеет коэффициент полезного действия на уровне 50%, а обычный ДВС — 35%. Такие транспортные средства соответствуют стандарту Евро-4.
- Автомобиль со встроенным электродвигателем, питающим водородный элемент на борту транспортного средства. Сегодня удалось создать моторы, имеющие КПД от 75% и более.
- Обычные транспортные средства, работающие на чистом водороде или топливно-воздушной смеси. Особенность таких двигателей заключается в чистом выхлопе и увеличении КПД еще на 20%.
Они обладают экономичным мотором, способным работать на чистом водороде или бензиновой смеси. КПД двигателя такого типа достигает 90-95 процентов. Для сравнения дизельный мотор имеет коэффициент полезного действия на уровне 50%, а обычный ДВС — 35%. Такие транспортные средства соответствуют стандарту Евро-4.Как отмечалось выше, конструкция мотора, работающего на H2, почти не отличается от ДВС за исключением некоторых аспектов.
Главной особенностью является способ подачи горючего в камеру сгорания и его воспламенения. Что касается преобразования полученной энергии в движение КШМ, процесс аналогичен.
Принцип работы
Принцип работы водородных двигателей стоит рассмотреть применительно к двум видам таких установок:
- Моторы внутреннего сгорания;
- Двигатели на водородных элементах.
Водородные моторы внутреннего сгорания
В ДВС из-за того, что горение бензиновой смеси осуществляется медленнее, топливо попадает в камеру сгорания раньше достижения поршнем своей верхней точки.
В водородном двигателе, благодаря мгновенному воспламенению газа, удается сместить время впрыска до момента, пока поршень начнет возвратное движение. При этом для нормальной работы мотора достаточно небольшого давления в топливной системе (до 4-х атмосфер).
В оптимальных условиях водородный мотор способен работать с питающей системой закрытого вида. Это значит, что в процессе образования смеси атмосферный воздух не применяется.
После завершения такта сжатия в цилиндре остается пар, который направляется в радиатор, конденсируется и становится водой.
Реализация варианта возможна в случае, если на машине смонтирован электролизер — устройство, обеспечивающее отделение водорода от H2O для последующей реакции с O2.
Воплотить в реальность описанную систему пока не удается, ведь для нормальной работы двигателя и снижения силы трения применяется масло.
Последнее испаряется и является частью отработавших газов. Так что применение атмосферного воздуха при работе водородного двигателя пока необходимо.
Двигатели на водородных элементах
Принцип действия таких устройств построен на протекании химических реакций. Кожух элемента имеет мембрану (проводит только протоны) и электродную камеру (в ней находится катод и анод).
В анодную секцию подается H2, а в катодную камеру — O2. На электроды наносится специальное напыление, выполняющее функцию катализатора (как правило, платина).
Под действием каталитического вещества происходит потеря водородом электронов. Далее протоны подводятся через мембрану к катоду, и под влиянием катализатора формируется вода.
Из анодной камеры электроны выходят в электрическую цепь, подключенную к мотору. Так формируется ток для питания двигателя.
Где использовались водородные топливные элементы?
Особенность топливных элементов водородного типа —способность производить энергию для электрического мотора.
Как результат, система заменяет ДВС или становится источником бортового питания на транспортном средстве.
Впервые топливные элементы были использованы в 1959 году компанией из США.
Если говорить в целом, топливные элементы применяются:
- НА АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТЕ. В отличие от КПД стандартного двигателя, они показывают лучшие результаты. На испытании первого автобуса топливные элементы показали КПД в 57%. Сегодня такие устройства тестируются многими производителями автомобилей — Хонда, Форд, Ниссан, Фольксваген и другими.
- НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ. На современном этапе больше 60% транспорта на ж/д — тепловозы. Сегодня водородные поезда разрабатываются во многих странах — Японии, Дании, США и Германии.
- НА МОРСКОМ ТРАНСПОРТЕ. Водородные топливные элементы наиболее востребованы на подводных лодках. Активные работы в этом направлении ведутся в Германии и Испании, а в роли заказчиков выступают другие страны, среди которых Италия, Греция, Израиль.
- В АВИАЦИИ. Первые самолеты на водородном двигателе появились еще в 80-х годах прошлого века. На современном этапе новый вид топлива применяется для создания беспилотных летательных аппаратов (в том числе вертолетов).
Также водородные топливные элементы нашли применение на вилочных погрузчиках, велосипедах, скутерах, мотоциклах, тракторах, автомобилях для гольфа и другой технике.
Преимущества и недостатки
Чтобы понять особенности и перспективы водородного двигателя в автомобиле, стоит знать его плюсы и минусы. Рассмотрим их подробнее.
Плюсы:
- ЭКОЛОГИЧНОСТЬ. Внедрение водородного двигателя — возможность забыть о проблеме загрязнения окружающей среды. При глобальном переходе на этот вид топлива удастся снизить парниковый эффект и, возможно, спасти планету. Экологичность новых разработок подтверждена компанией Тойота. Работники концерна доказали, что выхлоп из машины безопасен для здоровья. Более того, выходящую воду можно пить, ведь она дистиллирована и очищена от примесей.
- ОПЫТ РАЗРАБОТОК. Известно, что водородный двигатель создан давно, поэтому с его применением на автомобилях проблем быть не должно. Если углубится в историю, первое подобие мотора на водороде в начале XIX века удалось создать Франсуа Исаак де Ривазу — конструктору из Франции. Кроме того, в период блокады Ленинграда на новый вид топлива было переведено почти 500 машин.
- ДОСТУПНОСТЬ. Не менее важный фактор в пользу H2 — отсутствие дефицита. При желании этот вид топлива можно получать даже из сточных вод.
- ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ В РАЗНЫХ СИЛОВЫХ УСТАНОВКАХ. Существует мнение, что водород используется только в ДВС. Это не так. Новая технология задействована при создании топливного элемента, с помощью которого удается получить электрический ток и запитать электромотор транспортного средства. Преимущества заключаются в безопасности и отсутствии ископаемых элементов, что исключает загрязнение окружающей среды. На современном этапе такая схема считается наиболее безопасной и пользуется наибольшим спросом у разработчиков.
Также к плюсам стоит отнести:
- Минимальный уровень шума;
- Улучшение мощности, приемистости и других параметров двигателя;
- Большой запас хода;
- Низкий расход горючего;
- Простота обслуживания;
- Высокий потенциал применения в виде альтернативного топлива.
Недостатки водородного двигателя:
- СЛОЖНОСТЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ H2 ИЗ ВОДЫ. Как отмечалось, данный газ считается наиболее распространенным элементом на планете, но в чистом виде его почти нет. Этот газ имеет минимальный вес, поэтому он поднимается и удерживается в верхних слоях атмосферы. Атомы H2 быстро связываются с другими элементами, в результате чего образуется вода, метан и другие вещества. Вот почему для применения водорода его необходимо извлечь, а для этого требуются большие объемы энергии. На текущий момент такое производство нерентабельно, что тормозит процесс внедрения водородных двигателей. По приблизительным расчетам цена литра, сжиженного H2 равна от 2 до 8 евро. Итоговые расходы во многом зависят от способа добычи топлива.
- ОТСУТСТВИЕ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА ЗАПРАВОК. Не меньшая проблема — дефицит АЗС, готовых заправлять машины водородным топливом. Проблема заключается в высокой стоимости оборудования для таких автозаправочных станций (если сравнивать с обычной АЗС). Сегодня разработано множество проектов станций для заправок водородом — от крупных до небольших заправок, но из-за дороговизны и отсутствия массового применения водородных двигателей на автомобилях процесс внедрения идеи может растянуться на десятилетия.
- НЕОБХОДИМА ДОРОГОСТОЯЩАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ ДВС. Как отмечалось, водородное топливо теоретически может использоваться для заправки ДВС. Но для применения H2 в качестве основного топлива требуются конструктивные изменения. Если ничего не менять, мощность мотора падает на 20-35%, а ресурс силового узла значительно снижается. Но и это не главный недостаток. Опасность в том, что такой механизм проработает недолго и быстро выйдет из строя. Сгорая, водородная смесь выделяет большее тепло, что приводит к перегреву поршневой и клапанной системы, а мотор работает в режиме повышенных нагрузок. Кроме того, высокие температуры негативно влияют на материалы, из которых сделан силовой узел, и смазывающие вещества. В результате рабочие элементы двигателя быстро износятся. Это значит, что без модернизации ДВС применение H2 невозможно.
- ДОРОГОВИЗНА МАТЕРИАЛОВ. Главным «камнем преткновения» в вопросе развития водородных технологий является высокая стоимость материалов. В качестве катализатора используется платина, цена которой для рядового автовладельца очень высока. Проще потратить деньги и подарить дорогое кольцо жене, чем отдавать их для установки новой детали. Надежда остается на ученых, которые ищут альтернативы для дорогостоящего катализатора. Проводятся тестирования элементов, способных заменить драгоценный металл.
Итоговые расходы во многом зависят от способа добычи топлива.
Сгорая, водородная смесь выделяет большее тепло, что приводит к перегреву поршневой и клапанной системы, а мотор работает в режиме повышенных нагрузок. Кроме того, высокие температуры негативно влияют на материалы, из которых сделан силовой узел, и смазывающие вещества. В результате рабочие элементы двигателя быстро износятся. Это значит, что без модернизации ДВС применение H2 невозможно.Кроме уже рассмотренных выше, стоит выделить еще ряд недостатков:
- Опасность пожара или взрыва.
- Риски для планеты, ведь увеличение объема водорода может привести к непоправимым последствиям для озонового слоя.
- Увеличение веса машины из-за применения мощных АКБ и преобразователей.
- Наличие проблем с хранением водородного топлива — под высоким давлением или в сжиженном виде. Исследователи еще не пришли к единому выводу, какой из вариантов лучше.
Опасность водородного топлива
В рассмотренных выше недостатках упоминалось об опасности применения водородного топлива для двигателя. Это главный минус новой технологии.
В сочетании с окислителем (кислородом) возрастает риск воспламенения водорода или даже взрыва. Проведенные исследования показали, что для воспламенения H2 достаточно 1/10 части энергии, необходимой для зажигания бензиновой смеси. Другими словами, для вспыхивания водорода хватит и статической искры.
Еще одна опасность заключается в невидимости водородного пламени. При горении вещества огонь почти незаметен, что усложняет процесс борьбы с ним.
Кроме того, чрезмерное количество H2 приводит к появлению удушья.
Опасность в том, что распознать данный газ крайне сложно, ведь у него нет запаха и он полностью невидим для человеческого глаза.
Кроме того, сжиженный H2 имеет низкую температуру, поэтому в случае утечки с открытыми частями тела высок риск серьезного обморожения. Находится данный газ должен в специальных хранилищах.
Из рассмотренного выше напрашивается вывод, то водородный двигатель опасен, и использовать его крайне рискованно.
На самом деле, газообразный водород имеет небольшой вес и в случае утечки он рассеивается в воздухе. Это значит, что риск его воспламенения минимален.
В случае с удушьем такая ситуация возможна, но только при нахождении в замкнутом помещении. В ином случае утечка водородного топлива опасности для жизни не несет. В оправдание стоит отметить, что выхлопные газы ДВС (а именно угарный газ) также несут смертельный риск.
Современные автомобили с водородными двигателями
Возможность применения двигателей на водородном топливе заинтересовала многих производителей.
В результате в автомобильной индустрии появляется все больше машин, работающих на данном газе.
К наиболее востребованным моделям стоит отнести:
- Компания Тойота выпустила автомобиль Fuel Cell Sedan. Для устранения проблем с дефицитом пространства в салоне и багажном отсеке емкости с водородным топливом размещены на полу транспортного средства. Fuel Cell Sedan предназначен для перевозки людей, а его стоимость составляет 67.5 тысяч долларов.
- Концерн БМВ представил свой вариант автомобиля Hydrogen Новая модель протестирована известными деятелями культуры, бизнесменами, политиками и другими популярными личностями. Испытания показали, что переход на новое топливо не влияет на комфортабельность, безопасность и динамику транспортного средства. При необходимости виды горючего можно переключать с одного на другой. Скорость Hydrogen7 — до 229 км/час.
- Honda Clarity — автомобиль от концерна Хонда, который поражает запасом хода. Он составляет 589 км, чем не может похвастаться ни одно транспортное средство с низким уровнем выбросов. На дозаправку уходит от трех до пяти минут.
- «Монстр» от Дженерал Моторс показан в октябре 2016 года. Особенность автомобиля заключается в невероятной надежности, что подтверждено проведенными исследованиями армией США. Во время испытаний транспортное средство прошло больше 3 миллионов километров.
- Концерн Тойота выпустил на рынок водородную модель Mirai. Продажи начались еще в 2014 году на территории Японии, а в США — с октября 2015 года. Время на заправку Mirai составляет пять минут, а запас хода на одной заправке 502 км. ФОТО 21 22 Недавно представители концерна заявили, что планируют внедрять данную технологию не только в легковой транспорт, но и в вилочные погрузчики и даже грузовики. 18 колесный грузовик уже тестируется в Лос-Анжелесе.
- Производитель Лексус планирует свой вариант автомобиля с водородным двигателем в 2020 году, поэтому о транспортном средстве известно мало подробностей.
- Компания Ауди представила концепт H-tron Quattro в Детройте. По заверению производителя машина может проехать на одном баке около 600 км, а набрать скорость до 100 км/час удается за 7,1 секунду. Машина имеет «виртуальную» кабину, заменяющую стандартную приборную панель.
- БМВ в сотрудничестве с Тойотой планирует выпуск своего водородного транспортного средства к 2020 году. Производитель заверяет, что запас хода новой модели составляет больше 480 км, а дозаправка будет занимать до 5 минут.
- В 2013 году в компании Форд заявили, что активное производство водородных двигателей начнется уже к концу 2017 года при сотрудничестве с Ниссан и Мерседес-Бенц. Но реализовать задуманное на практике пока не удается — работники концерна находятся на этапе разработки.
- Мерседес-Бенц на Франкфуртском автосалоне представил внедорожник GLC, который появится на рынке в конце 2019 года. Авто комплектуется аккумулятором на 9,3 кВт*ч, а запас хода составляет 436 км. Максимальная скорость ограничивается электроникой на уровне 159 км/час.
- Nikola Motor представила грузовой автомобиль с водородным двигателем, имеющий запас хода от 1287 до 1931 км. Стоимость нового автомобиля составит 5-7 тысяч долларов за аренду в месяц. Выпуск планируется начать с 2020 года.
- Производитель Хендай создал новую линейку Tucson. На сегодняшний день произведено и реализовано 140 машин. Бренд Hyundai Genesis представил свой автомобиль с водородным двигателем GV Впервые транспортное средство было представлено в Нью-Йорке, но его производство пока не планируется.
- Великобритания тоже не отстает в плане новых технологий. В стране уже можно арендовать водородный автомобиль Riversimple Rasa на три или шесть месяцев. Машина весит чуть больше 500 кг и способна проехать на одной заправке около 500 км.
- Дизайнерский дом Pininfarina создал машину на водородном топливе h3 Speed. Особенность авто заключается в способности ускорятся до сотни всего за 3,4 секунды, а максимальная скорость — 300 км/час. Время на заправку составляет всего три минуты. Стоимость новой модели достигает 2,5 млн. долларов.
На дозаправку уходит от трех до пяти минут.
По заверению производителя машина может проехать на одном баке около 600 км, а набрать скорость до 100 км/час удается за 7,1 секунду. Машина имеет «виртуальную» кабину, заменяющую стандартную приборную панель.Трудности в эксплуатации водородных ДВС
Главным препятствием для внедрения новой технологии является чрезмерные расходы на получение водородного топлива, а также на приобретение комплектующих материалов.
Возникают проблемы и с хранением H2. Так, для удерживания газа в требуемом состоянии требуется температура на уровне -253 градусов Цельсия.
Простейший способ получения водорода — электролиз воды. Если производство H2 требуется в промышленных масштабах, не обойтись без высоких энергетических затрат.
Чтобы повысить рентабельность производства, требуется применение возможностей ядерной энергетики. Чтобы избежать рисков, ученые пытаются найти альтернативы такому варианту.
Перемещение и хранение требует применения дорогих материалов и механизмов высокого качества.
Нельзя забывать и о других сложностях, с которыми приходится сталкиваться в процессе эксплуатации:
- Взрывоопасность. При утечке газа в закрытом помещении и наличии небольшой энергии для протекания реакции возможен взрыв. Если воздух чрезмерно нагрет, это только усугубляет ситуацию. Высокая проникаемость H2 приводит к тому, что газ попадает в выхлопной коллектор. Вот почему применение роторного мотора считается более предпочтительным.
- При хранении водорода применяются емкости, имеющей большой объем, а также системы, исключающие улетучивание газа. Кроме того, используются устройства, исключающие механическое повреждение емкостей. Если для грузовых машин, водного или пассажирского транспорта эта особенность не имеет большого значения, легковая машина теряет ценные кубометры.
- При больших нагрузках и высокой температуре H2 провоцирует разрушение элементов ЦПГ (цилиндропоршневой группы) и смазки в двигателе. Использование специальных сплавов и смазочных материалов приводит к повышению стоимости производства водородных двигателей.
Вот почему применение роторного мотора считается более предпочтительным.Будущее водородных двигателей
Применение H2 открывает большие перспективы и не только в автомобильной сфере. Водородные двигатели активно применяются на ж/д транспорте, на самолетах и вертолетах. Также они устанавливаются на вспомогательной технике.
Интерес к разработке таких моторов проявляют многие концерны, о которых уже упоминалось выше — Тойота, БМВ, Фольксваген, Дженерал Моторс и другие.
Уже сегодня на дорогах встречаются реальные автомобили, которые работают на водороде. Многие из них рассмотрены выше — БМВ 750i Hydrogen, Хонда FSX, Тойота Mirai и другие.
К работе подключились почти все крупные концерны, которые пытаются найти свою нишу на рынке.
Главным недостатком остается высокая цена H2, нехватка АЗС, а также дефицит квалифицированных работников, способных обслуживать такую технику. Если имеющиеся проблемы удастся решить, машины с водородными двигателями обязательно появятся на наших дорогах.
Конкурирующие технологии
Внимание к моторам на водороде развеивается по той причине, что у технологии имеются конкуренты.
Вот только некоторые из них:
- ГИБРИДНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА — автомобили, способные работать от нескольких источников энергии. Многие концерны объединяют обычный двигатель внутреннего сгорания и электрический мотор. Еще один вариант гибридной машины — совмещение ДВС, а также силового узла, использующего в качестве топлива сжатый воздух.
- ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АВТОМОБИЛИ (ЭЛЕКТРОМОБИЛИ) — транспортные средства, которые приводятся в движение с помощью одного или группы электрических моторов, питающихся от АКБ или топливных элементов. В таких машинах ДВС не применяется. Электромобили не стоит путать с авто, имеющими электрическую подачу, а также с электрическим общественным транспортом (троллейбусами и трамваями).
- АВТОМОБИЛИ НА ЖИДКОМ АЗОТЕ. Источником энергии, как уже понятно по названию, является жидкий азот (находится в специальных емкостях). Мотор работает следующим образом. Топливо нагревается в специальном механизме, после чего испаряется и преобразуется в газ высокого давления. Далее оно направляется в мотор, где действует на ротор или поршень, передавая таким способом имеющуюся энергию. Машины на жидком азоте были представлены публике, но на современном этапе они не получили широкого применения. Один из таких автомобилей «сыграл» в фильме «Жидкий воздух» в 1902 году. Разработчики уверяют, что такое транспортное средство способно проехать больше 100 км на одном баке.
- АВТОМОБИЛЬ НА СЖАТОМ ВОЗДУХЕ. Особенность транспортного средства заключается в применении пневмодвигателя, благодаря которому и перемещается транспортное средство. Специальный привод называется пневматическим. Вместо топливовоздушной смеси источником энергии является сжатый воздух. Как отмечалось выше, такая технология входит в состав гибридных машин.
Еще один вариант гибридной машины — совмещение ДВС, а также силового узла, использующего в качестве топлива сжатый воздух.
Один из таких автомобилей «сыграл» в фильме «Жидкий воздух» в 1902 году. Разработчики уверяют, что такое транспортное средство способно проехать больше 100 км на одном баке.Можно ли сделать своими руками?
Технология работы двигателя на газ известна давно, и многие концерны достигли успехов в вопросе внедрения водородных двигателей. Над совершенствованием классического ДВС задумались и народные умельцы.
Суть заключается в подаче в камеру сгорания специального газа. Такое устройство носит название системы Брауна. При этом бензин также подается в двигатель, но смешивается с газом, что обеспечивает лучшее горение.
В результате появляется водяной пар, очищающий клапана и поршни двигателя от нагара, улучшающий характеристики мотора и повышающий его ресурс.
Чтобы своими руками разложить воду на газ, требуется катализатор, дистиллят, электроды и электричество.
Конструкция собирается из подручных материалов. Допускается применение одной банки, но лучше использовать шесть.
После вырезаются пластинки и объединяются по принципу крест-накрест. Далее они обматываются проволокой и крепятся на крышке. Важно, чтобы электроды не замыкались между собой.
На последнем этапе банки заполняются электролитом и катализатором. Такая схема может работать на любом автомобиле.
Если же говорить о полноценном водородном двигателе, то в гаражных условиях сделать его конечно же не получится из-за сложности технологии.
голос
Рейтинг статьи
Управление двигателем постоянного тока — схема и важные нюансы
Двигатель постоянного тока способствует превращению энергии постоянного тока в работу механического типа.
На сегодняшний день практичное управление двигателем постоянного тока осуществляется не только в соответствии с традиционными схемами, но также согласно достаточно оригинальным или малоизвестным схемотехническим решениям.
Схема управления двигателем постоянного тока
Самым простым способом регулировки скорости двигательного вращения является применение модуляции (РWМ) широтно-импульсного типа, или ШИМ.Данный способ базируется на подаче питающего напряжения на движок в форме импульсов со стабильной частотой следования, но изменением длительности.
Вся ШИМ-сигнальная система имеет очень важный критерий, представленный коэффициентом стандартного заполнения (Duty сyсlе).
Такая величина соответствуют соотношению импульсной длительности к его периоду:
D = (t/Т) × 100 %
Для самой простой схемы реализации управления ДПТ характерно наличие полевой транзисторной части с подачей на затвор ШИМ-сигнальной системы. В подобной схеме транзистор представляет особый электронный ключ, которым один из двигательных выводов коммутируется на землю.
В этом случае открытие полупроводникового триода осуществляется именно на момент импульсной длительности.
Конструкция двигателя постоянного тока
При низкой частоте и в условиях незначительного коэффициента ШИМ-сигнала преобразующее устройство срабатывает рывками. Высокая частота РWМ, составляющая несколько сотен Герц, способствует непрерывному вращению мотора, а скорость вращательного движения в этом случае изменяется строго пропорционально коэффициенту заполняемости.
Известно множество схематичных решений, генерирующих ШИМ-сигнал, но к числу наиболее простых относится «схема таймера 555», нуждающаяся в минимальном количестве компонентов и не требующая особой настройки.
Управление двигателем при помощи биполярного транзистора
Использование биполярного транзистора в качестве надежного переключателя — один из способов управления двигателем. Выбор пассивного элемента электрической цепи, или R, предполагает протекание тока, не превышающего показатели максимальных токовых величин в микроконтроллере.
Полупроводниковый триод должен иметь соответствующий коллекторный ток и оптимальные максимальные значения, а также выделяемую мощность:
P = Uкэ × Iк .
Одной из проблем, возникающих в процессе использования биполярных полупроводниковых триодов, является избыточный базовый ток.
Схема управления
Как правило, токовое соотношение на выходном сигнале и входном транзисторе составляет 100 hfe. Функционирование элемента в условиях насыщения вызывает сильное снижение коэффициента.
Оптимальным вариантом является транзисторное комбинирование, или высокоэффективный транзистор Дарлингтона, который характеризуется высокими показателями токового усиления и незначительной скоростью работы.
Индуктивные нагрузки
При выборе индуктивной нагрузки, представленной двигателем, решение проблемы режима плавного управления мощностными показателями мотора не всегда дается легко, что зависит от нескольких факторов, представленных:
- мощностными показателями движка;
- инерционностью нагрузочного уровня вала;
- реактивными обмоточными показателями;
- активными обмоточными показателями.
Управление двигателями постоянного тока
Оптимальным вариантом для решения практически всех перечисленных выше проблем является использование частотных инверторов.
Индуктивный тип схемы для управления двигателем ПТ не отличается особой сложностью по сравнению с частотным управлением, а также способен обеспечивать вполне приемлемую результативность.
Аспекты проблем при управлении двигателем ПТ
Качественное управление нагрузкой не требует в некоторых случаях потенциометра, а может быть задействовано на использовании микроконтроллера.
Наиболее важные проблемы управления представлены:
- обязательным присутствием гальванической развязки;
- плавным управлением мощностными показателями;
- отсутствием старт-стопного типа управления;
- контролированием перехода Zеrо — Сrоss;
- некоторыми особенностями подбора RC-фильтра snubbеr сглаживающего типа.
Важно помнить, что данная схемотехника отличается незначительной сложностью, при которой инициализация микроконтроллера требует достаточного количества времени, что обусловлено конкретно решаемыми задачами при нахождении выходных сигналов в третьем состоянии.
Управление при помощи MOSFET транзистора
МОSFЕТ (mеtаl-охidе-sеmiсоnduсtоr fiеld еffесt trаnsistоr) — полевые полупроводниковые триоды или метал-окисел-полупроводники p-канального типа открываются на затворе отрицательным напряжением по отношению к источнику. Диод паразитного типа в канальной структуре анода подсоединяется к части стока, а катод соединяется с истоком.
Классическая схема включения MOSFET в ключевом режиме
Такой тип канала, как правило, подсоединяется таким образом, чтобы на сток приходились наиболее отрицательные показатели напряжения по сравнению с истоком.
MOSFET-транзисторы высокой степени мощности достаточно популярны, что обусловлено исключительно высокой переключательной скоростью в условиях низкого уровня мощности управления, прикладываемой к затвору.
Управление при помощи реле
Процесс управления достаточно мощным двигателем ПТ осуществляется посредством реле-модуля спаренного типа. Процесс подключения мотора к реле предполагает обязательный учет наличия трех выходных отверстий:
- NО (Nоrmаlly ореn) — нормально-разомкнутого типа;
- СОМ (Соmmоn) — общего типа;
- NС (Nоrmаlly сlоsеd) — нормально-замкнутого типа.
Управление направлением вращения двигателя постоянного тока
Контактная группа устройства, преобразующего любой вид энергии в работу механического типа, подсоединяется к общим релейным контактам (СОМ). «Плюс» элемента питания подключается к контактам нормально-разомкнутого реле (NО), а «минус» фиксируется на контактной группе реле нормально-замкнутого типа (NС).
Реализация полного мостоуправления двигателя осуществляется при включении и выключении реле соответствующим образом.
При помощи H-моста
Управление двигателем посредством H-моста с управляющими логическими сигналами на входах и вращением в две стороны осуществляется несколькими вариантами Н-мостов:
- двойным H-мостом, собранным на маломощной микросхеме. Минусы данного варианта представлены слишком малой мощностью и необходимостью подключения вывода Е на питании к «плюсу»;
- одиночным Н-мостом, собранным на микросхеме, что обеспечивает подачу единички на два входа и может стать причиной торможения работы двигателя.
Транзисторный Н-мост
Самым простым вариантом станет сборка Н-моста на МОSFЕT-транзисторах. Именно этот способ сочетает в себе легкость выполнения и достаточные показатели мощности, но не предполагает одновременную подачу на две единицы.
Известно множество вариантов микросхем, используемых для управления двигателем, включая ТLЕ4205 и L298D, а также стандартные электромагнитные реле, но перечисленные выше способы относятся к категории самых доступных.
Управление шаговым двигателем
Для управления двигателем шагового типа необходима подача постоянного напряжения на обмоточную часть с соблюдением максимально точной последовательности, благодаря чему обеспечивается точность угла осевого поворота.
При наличии постоянных магнитов
Шаговые двигатели, имеющие постоянные магниты, чаще всего применяются в бытовых приборах, но могут встречаться в устройствах промышленного типа. Доступные по стоимости двигатели обладают низким крутящим моментом и низкой скоростью вращения, благодаря чему прекрасно подходят для компьютеров.
Управление шаговым двигателем
Изготовление двигателей шагового типа на основе постоянных магнитов не отличается сложностью и экономически целесообразно только при больших объемах производства, а ограниченность использования обусловлена относительной инертностью и неприемлемостью применения в условиях точного временного позиционирования.
При наличии переменного магнитного сопротивления
Шагового типа двигатели, имеющие переменное магнитное сопротивление в условиях отсутствия стабильного магнита, характеризуются свободным роторным вращением без крутящего вращения остаточного типа. Такие двигатели, как правило, устанавливаются в компактных агрегатах, включая системы микро-позиционирования. Основные достоинства такой схемы представлены чувствительностью к токовой полярности.
Гибридный вариант
Гибридного типа двигатели в настоящее время относятся к категории наиболее популярных агрегатов в сфере промышленности.Вариант характеризуется очень удачным сочетанием принципа работы моторов с переменными и постоянными магнитами.
Значительное количество двигателей гибридного типа отличается классическим двухфазным строением.
Заключение
Необходимость выполнять изменение полярности напряжения может возникать в процессе управления двигателем или при использовании схемы мостового преобразователя напряжения. В этом случае ключи чаще всего представлены реле, полевыми и биполярными транзисторами, а также H-мостами, встраиваемыми в микросхему.
Управление асинхронным двигателем. Наиболее популярные схемы.
Здравствуйте, дорогие читатели! Сегодня поговорим про управление асинхронным двигателем, а так же рассмотрим три простые схемы, которые применяются наиболее часто.
Все электрические принципиальные схемы станков, установок и машин содержат определенный набор типовых блоков и узлов, которые комбинируются между собой определенным образом.
В релейно-контакторных схемах главными элементами управления двигателями являются электромагнитные пускатели и реле.
Наиболее часто в качестве привода в станках и установках применяются трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели просты в устройстве, обслуживании и ремонте. Они удовлетворяют большинству требований к электроприводу станков. Главными недостатками асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются большие пусковые токи (в 5-7 раз больше номинального) и невозможность простыми методами плавно изменять скорость вращения двигателей.
С появлением и активным внедрением в схемы электроустановок преобразователей частоты такие двигатели начали активно вытеснять другие типы двигателей (асинхронные с фазным ротором и двигатели постоянного тока) из электроприводов, где требовалось ограничивать пусковые токи и плавно регулировать скорость вращения в процессе работы.
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
Одной из преимуществ использования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором является простота их включения в сеть.
Достаточно подать на статор двигателя трехфазное напряжение и двигатель сразу запускается. В самом простом варианте для включения можно использовать трехфазный рубильник или пакетный выключатель. Но эти аппараты при своей простоте и надежности являются аппаратами ручного управления.
В схемах же станков и установок часто должна быть предусмотрена работа того или иного двигателя в автоматическом цикле, обеспечиваться очередность включения нескольких двигателей, автоматическое изменение направления вращения ротора двигателя (реверс) и т.д.
Обеспечить все эти функции с аппаратами ручного управления невозможно, хотя в ряде старых металлорежущих станков тот же реверс и переключение числа пар полюсов для изменения скорости вращения ротора двигателя очень часто выполняется с помощью пакетных переключателей. Рубильники и пакетные выключатели в схемах часто используются как вводные устройства, подающие напряжение на схему станка. Все же операции управления двигателями выполняются электромагнитными пускателями.
Включение двигателя через электромагнитный пускатель обеспечивает кроме всех удобств при управлении еще и нулевую защиту. Что это такое будет рассказано ниже.
Электромагнитный пускатель
Наиболее часто в станках, установках и машинах применяются три электрические схемы:
схема управления нереверсивным двигателем с использованием одного электромагнитного пускателя и двух кнопок «пуск» и «стоп»,
схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок.
схема управления реверсивным двигателем с использованием двух пускателей (или одного реверсивного пускателя) и трех кнопок, в двух из которых используются спаренные контакты.
Разберем принцип работы всех этих схем.
1. Управление асинхронным двигателем с помощью одного магнитного пускателя
Схема показана на рисунке.
Управление асинхронным двигателем с помощью магнитного пускателя
При нажатии на кнопку SB2 «Пуск» катушка пускателя попадает под напряжение 220 В, т.к. она оказывается включенной между фазой С и нулем (N). Подвижная часть пускателя притягивается к неподвижной, замыкая при этом свои контакты. Силовые контакты пускателя подают напряжение на двигатель, а блокировочный замыкается параллельно кнопке «Пуск». Благодаря этому при отпускании кнопки катушка пускателя не теряет питание, т.к. ток в этом случае идет через блокировочный контакт.
Если бы блокировочный контакт не был бы подключен параллельно кнопки (по какой-либо причине отсутствовал), то при отпускании кнопки «Пуск» катушка теряет питание и силовые контакты пускателя размыкаются в цепи двигателя, после чего он отключается. Такой режим работы называют «толчковым». Применяется он в некоторых установках, например в схемах кран-балок.
Остановка работающего двигателя после запуска в схеме с блокировочным контактом выполняется с помощью кнопки SB1 «Стоп».
При этом, кнопка создает разрыв в цепи, магнитный пускатель теряет питание и своими силовыми контактами отключает двигатель от питающей сети.
В случае исчезновения напряжения по какой-либо причине магнитный пускатель также отключается, т.к. это равносильно нажатию на кнопку «Стоп» и созданию разрыва цепи. Двигатель останавливается и повторный запуск его при наличии напряжения возможен только при нажатии на кнопку SB2 «Пуск». Таким образом, магнитный пускатель обеспечивает т.н. «нулевую защиту». Если бы он в цепи отсутствовал и двигатель управлялся рубильником или пакетным выключателем, то при возврате напряжения двигатель запускался бы автоматически, что несет серьезную опасность для обслуживающего персонала.
2. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей
Схема работает аналогично предыдущей. Изменение направления вращения (реверс) ротор двигателя меняет при изменении порядка чередования фаз на его статоре.
При включении пускателя КМ1 на двигатель приходят фазы — A, B, С, а при включении пускателя KM2 — порядок фаз меняется на С, B, A.
Схема показана на рис. 2.
Управление асинхронным двигателем с помощью двух магнитных пускателей
Включение двигателя на вращение в одну сторону осуществляется кнопкой SB2 и электромагнитным пускателем KM1. При необходимости смены направления вращения необходимо нажать на кнопку SB1 «Стоп», двигатель остановится и после этого при нажатии на кнопку SB3 двигатель начинает вращаться в другую сторону. В этой схеме для смены направления вращения ротора необходимо промежуточное нажатие на кнопку «Стоп».
Кроме этого, в схеме обязательно использование в цепях каждого из пускателей нормально-закрытых (размыкающих) контактов для обеспечения защиты от одновременного нажатия двух кнопок «Пуск» SB2 — SB3, что приведет к короткому замыканию в цепях питания двигателя.:format(png):watermark(f693094f17c1cb1.s.siteapi.org/watermark/60z39x8hadc0g4sccsk84ggkkg44ok,-1,-1,0,15,none)/f693094f17c1cb1.s.siteapi.org/img/f005b325f810cb27c2905ba5fcd276ec8ddb5262.jpg)
Дополнительные контакты в цепях пускателей не дают пускателям включится одновременно, т.к. какой-либо из пускателей при нажатии на обе кнопки «Пуск» включиться на секунду раньше и разомкнет свой контакт в цепи другого пускателя.
Необходимость в создании такой блокировки требует использования пускателей с большим количеством контактов или пускателей с контактными приставками, что удорожает и усложняет электрическую схему.
3. Схема управления реверсивным двигателем с помощью двух магнитных пускателей и трех кнопок (две из которых имеют контакты с механической связью)
Схема показана на рисунке.
Управление асинхронным двигателем с помощью двух магнитных пускателей и трех кнопок (две из которых имеют контакты с механической связью)
Отличие этой схемы от предыдущей в том, что в цепи каждого пускателя кроме общей кнопки SB1 «Стоп»включены по 2 контакта кнопок SB2 и SB3, причем в цепи КМ1 кнопка SB2 имеет нормально-открытый контакт (замыкающий), а SB3 — нормально-закрытый (размыкающий) контакт, в цепи КМ3 — кнопка SB2 имеет нормально-закрытый контакт (размыкающий), а SB3 — нормально-открытый.
При нажатии каждой из кнопок цепь одного из пускателей замыкается, а цепь другого одновременно при этом размыкается.
Такое использование кнопок позволяет отказаться от использования дополнительных контактов для защиты от одновременного включения двух пускателей (такой режим при этой схеме невозможен) и дает возможность выполнять реверс без промежуточного нажатия на кнопку «Стоп», что очень удобно. Кнопка «Стоп» нужна для окончательной остановки двигателя.
Приведенные в статье схемы являются упрощенными. В них отсутствуют аппараты защиты (автоматические выключатели, тепловые реле), элементы сигнализации. Такие схемы также часто дополняются различными контактами реле, выключателей, переключателей и датчиков. Также возможно питание катушки электромагнитного пускателя напряжение 380 В. В этом случае он подключается от двух любых фаз, например, от А и B. Возможно использование понижающего трансформатора для понижения напряжения в схеме управления.
В этом случае используются электромагнитные пускатели с катушками на напряжение 110, 48, 36 или 24 В.
Смотрите также по этой теме:
Короткозамкнутый и фазный ротор. В чем различие?
Асинхронный двигатель. Устройство и принцип работы.
Как работает электродвигатель. Преимущества и недостатки разных видов.
Асинхронный двигатель. Устройство и принцип работы.
Принцип работы электродвигателя. Простыми словами о сложном.
Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!
[wysija_form id=»1″]
Что такое навесное оборудование для двигателя и что входит в перечень
Двигатель без навесного оборудования не будет полноценно работать. К навесным агрегатам относятся электрооборудование, датчики, системы впуска, выпуска и охлаждения, а также насос гидроусилителя руля и компрессор кондиционера. Навесное на двигатель связано с другими системами автомобиля, они в совокупности обеспечивают нормальный режим работы машины.
Электрооборудование
На схеме двигателя для автомобилей видно, что навесное состоит из связки узлов и агрегатов, которые присоединены к мотору. В сборе с навесным оборудованием мотор работает в обычном режиме. Важнейшим из узлов в этом списке является электрооборудование – оно снабжает электроэнергией систему зажигания, бортовую электронику, заряжает аккумулятор.
Генератор
Генератор подает электричество для устройства зажигания, датчиков, бортового оборудования, он же заряжает аккумулятор. Данный узел крепится к двигателю при помощи кронштейнов. Вращение происходит от шкива коленвала благодаря приводному ремню.
После зарядки приборов генератор понижает расход тока и продолжает работать в обычном режиме.
Если в машине включены одновременно обогреватель, фары, датчики, потребляемое электричество может превысить то, которое вырабатывает генератор, тогда дополнительная нагрузка быстро разрядит аккумулятор.
Вращательные движения совершаются за счет силы трения и сцепления. Генератор прикреплен к блоку болтами, для этого часто используют регулировочную планку, чтобы достигнуть нужной фиксации и натяжки.
Компоненты генератора:
- статор;
- ротор;
- две крышки – передняя расположена со стороны привода, задняя находится над контактными кольцами;
- регулятор;
- диодный мост;
- подшипник.
Устройство крепится к двигателю болтами, расположенными на кронштейнах.
Важно!Генератор имеет вентиляционные окна, через которые вентилятор выдувает воздух.
Стартер
Стартер – это электрический двигатель, который запускает мотор, коленвал и маховик. При запуске системы зажигания зубцы соединяются с венцом маховика, мотор запускается.
Стартер находится сзади мотора, установлен продольно, присоединен к блоку цилиндров болтами. В корпусе располагаются 4 магнитных сердечника, их называют статором электродвигателя.
Главным узлом стартера является якорь – вал с прессованным сердечником, сделанный из специальной стали. В пазах стоят рамки, вращающиеся вокруг полюсов магнита. Рамки соприкасаются с коллектором, от него отходят 4 щетки – 2 положительные и 2 отрицательные.
Компоненты стартера:
- щеткодержатель, щетки;
- вал;
- статор;
- электромагнит;
- сердечник;
- вилка;
- бендикс;
- корпус.
В крышке сзади расположены держатели с пружинами, которые давят на щетки, прижимая их к коллектору, они соприкасаются. В задней части стартера стоит опорный подшипник. На корпусе имеется входной контакт, к нему подключена клемма (+) аккумулятора. Ток идет по якорным рамкам, попадает на отрицательные щетки, соединенные с клеммой (-). Появляется магнитное поле, происходит вращение якоря.
Датчики и их виды
Датчики используют во всех системах машины. Они измеряют температуру, давление масла, топлива, воздуха и охлаждающей смеси. Приборы способны преобразовывать механику в ток.
Датчик давления масла
Прибор преобразует механические движения в электросигнал, воспринимаемый блоком управления. Устанавливают датчик вблизи масляного насоса – вкручивают в блок цилиндров в нижней части двигателя. Без подачи масла трение происходит «всухую», от этого детали перегреваются и изнашиваются очень быстро.
В датчике находится чувствительный элемент – металлическая мембрана. Она оснащена резистором, изменяющим сопротивление при деформации. Измерительная схема преобразует сопротивление в ток, который передается по проводам.
Важно!Низкое или высокое давление указывает на неполадки в двигателе или на неисправность масляного насоса. При высоком давлении возможно, что засорился масляный канал или редукционный клапан, а при низком, скорее всего, ослаблена пружина или износился сам насос.
Датчик детонации
В двигателе внутреннего сгорания может возникнуть металлический стук – это явление называют детонацией. Во время работы двигателя датчик контролирует степень детонации. Прибор установлен на блоке цилиндров мотора, служит для увеличения его мощности и экономии топлива.
Датчик состоит из пьезоэлектрической пластины, на концах которой появляется напряжение. Оно зависит от амплитуды и частоты колебаний пластинки. Если напряжение возрастает выше положенного уровня, электронный блок корректирует работу системы зажигания, уменьшая угол опережения.
Датчик положения коленвала
Это электромагнитный клапан, который отслеживает рабочее положение коленвала и частоту его вращения, обеспечивает деятельность систем силового агрегата: зажигание в бензиновом моторе и впрыскивание топлива в инжекторах.
Устройство состоит из датчика положения и задающего диска. Располагают датчик в алюминиевом корпусе, который с помощью кронштейна крепится возле синхродиска, устанавливают прибор со стороны маховика.
Датчик массового расхода воздуха
ДМРВ – устройство, предназначенное для контроля объема воздуха, поступающего в цилиндры. Оно передает данные системе регулировки впрыскивания бензина. Если не будет хватать воздуха при сгорании топлива, то оно сгорит не полностью, произойдет грязный выхлоп. Если воздуха будет больше нормы, мотор не разовьет нужную мощность.
При нажатии на педаль газа датчик регулирует подачу воздуха, дроссельная заслонка открывается. Топливо поступает в камеры сгорания, двигатель работает быстрее.
Система впуска
Впускная система обеспечивает подачу воздуха в мотор и служит для формирования топливной смеси. Впускной механизм взаимодействует с системой циркуляции газов, системой впрыскивания и вакуумным усилителем тормозов. Совместное действие этих систем обеспечивает управление мотором.
Составляющие системы впуска:
com/embed/QVJ_Nr7zMmE?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»/>
- Воздухозаборник берет воздух из атмосферы.
- Воздушный фильтр очищает поступающий воздух. Его делают из бумаги, размещая ее в отдельном корпусе. У элемента ограниченный срок действия, его периодически меняют.
- Впускной коллектор перемещает поток воздуха в цилиндры мотора, возникает разрежение. Коллектор используют для привода впускных заслонок и при работе вакуумного усилителя тормозов.
- Для распределения топлива имеется топливная рампа, по ней бензин попадает в форсунки, которые крепятся к впускному коллектору.
- Топливный насос высокого давления предназначен для подачи определенного количества топлива, его устанавливают на мотор. Насос приводят в движение через ремень при помощи шестеренчатой передачи.
- Турбина или приводной компрессор подает сжатый воздух в цилиндры мотора. При этом сгорает смесь, повышается КПД. Устанавливают турбину на коллекторе или двигателе.
При этом сгорает смесь, повышается КПД. Устанавливают турбину на коллекторе или двигателе.Для увеличения мощности в системе впуска, улучшения наполнения воздухом цилиндров применяют турбонаддув. Все составляющие впускной системы соединены патрубками.
Система выпуска
К навесному оборудованию системы выпуска автомобиля ВАЗ относится коллектор, присоединенный к ГБЦ. Элемент необходим для вывода газов из цилиндров в выхлопную трубу. Устройство находится на головке блока цилиндров и обеспечивает продувание и наполнение камеры сгорания. К нему на выходе крепится труба выпуска. Прокладка, установленная между головкой блока и выпускной трубой, предотвращает поступление выхлопа под капот.
Бывает цельный и трубчатый коллектор выпуска. В первом короткие каналы объединены в общую камеру, его делают из жаропрочного чугуна. Цельный коллектор низкоэффективный, но прост в изготовлении. Трубчатые коллекторы производят из нержавеющей стали.
Система охлаждения
Предназначена для охлаждения деталей и узлов двигателя. В систему входят термостат, радиатор, вентилятор, насос водяной и шланги для соединения. После включения мотора жидкость начинает движение по малому кругу, перемещается по рубашке охлаждения и головке цилиндров, через байпасные трубки поступает снова в насос. Параллельно она циркулирует в теплообменнике отопителя. При поднятии температуры выше нормы открывается термостат. Основной клапан отправляет влагу в радиатор, где она охлаждается воздухом. Если жидкость не остыла, дополнительно включается вентилятор, смесь продолжает циркулировать.
youtube.com/embed/J0NhT4Kub7o?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»/>
Помпу устанавливают в торцевой части блока двигателя. Насос обеспечивает движение жидкости для охлаждения системы.
Когда повышается температура, термостат открывает большой контур охлаждения. Прибор прогревает двигатель, поддерживает постоянный температурный режим. Устройство находится на цилиндрах под корпусом.
Важно!Без охладительной системы выйдут из строя все системы двигателя.
Другие системы
К навесному оборудованию относятся компрессор кондиционера и насос гидроусилителя руля. Насос беспрерывно работает, чтобы не допустить перепадов давления жидкости. А без компрессора перестанет работать охладительная система двигателя.
Насос гидроусилителя руля
Насос поддерживает давление жидкости. Устройство запускается от коленвала при помощи шестеренчатой или ременной передачи и работает беспрерывно, пока не выключен мотор.
Когда машина едет прямо и не поворачивает, жидкость перемещается по малому кругу – от насоса в распределитель, затем в расширительный бачок. Когда золотниковый клапан закрыт, система работает в обычном режиме. Если руль повернут, открывается клапан на распределителе и жидкость попадает в силовой цилиндр.
Уменьшить изнашивание деталей помогает гидравлическая жидкость. При правильной эксплуатации насос может прослужить 8-10 лет. Насосы бывают одноконтурные и двухконтурные, у последних производительность выше.
Компрессор кондиционера
Устройство обеспечивает циркуляцию фреона в кондиционере, сжимает вещество и перегоняет его через радиатор, где оно охлаждается. Расположен компрессор в наружном блоке сплит-системы, состоит из механической части (вал, верхний и нижний фланец, цилиндр, ротор) и электродвигателя.
Ротор располагается на валу с электрическим двигателем, он приводит в движение механизм. Затем засасывает фреон, сжимает его, нагнетает хладагент под давлением радиатора.
Основная цель навесных систем – запуск силового агрегата и обеспечение его коммуникациями. Без навесного оборудования не будет полноценно функционировать двигатель и другие системы автомобиля. За оборудованием нужно постоянно следить, вовремя устранять неполадки, чтобы навесные агрегаты двигателя прослужили не один год.
Motor-Circuit
Реставрация Mechaniker chop shop Werkstatt Set 4 Figuren Figur 1:24 Американская диорама
inkl. 19% MwSt.,
zzgl. Versandkosten
Lieferzeit: Länderspezifisch
McLaren F1 GTR Kurzheck 24h Le Mans 1995 Harrods # 51 Bell 1:18 Minichamps
inkl. 19% MwSt.,
zzgl. Versandkosten
Lieferzeit: Länderspezifisch
McLaren F1 GTR Langheck 24h Le Mans # 43 1997 Fina Ravaglia 1:18 Minichamps
inkl.19% MwSt.,
zzgl. Versandkosten
Lieferzeit: Länderspezifisch
1:18 McLaren MP4-12C 2011 оранжевый литой под давлением лимитированный AUTOart OVP NEU
inkl.
19% MwSt.,
zzgl. Versandkosten
Lieferzeit: länderspezifisch
1:18 Liberty Walk LB-Works Lamborghini Aventador weiss AUTOart OVP NEU
inkl. 19% MwSt.,
zzgl. Versandkosten
Lieferzeit: länderspezifisch
1.18 BMW 3.0 CSL Faltz-Alpina Melitta TW-EM Zandvoort 1975 Grohs Minichamps
inkl. 19% MwSt.,
zzgl. Versandkosten
Lieferzeit: länderspezifisch
BMW 3.5 CSL # 44 24 часа Ле-Ман 1976 Джастис Белин 1:18 Minichamps
inkl. 19% MwSt.,
zzgl. Versandkosten
Lieferzeit: länderspezifisch
BMW 3.5 CSL Зепп Манхальтер Победитель № 5 Гавипров 1977 1:18 Minichamps
inkl.19% MwSt.,
zzgl. Versandkosten
Lieferzeit: länderspezifisch
BMW 3.5 CSL # 3 4th 6h Silverstone 1976 de Fierlant Grohs 1:18 Minichamps
inkl.
19% MwSt.,
zzgl. Versandkosten
Lieferzeit: länderspezifisch
BMW 3.5 CSL Hermetite 24H Le Mans Walkinshaw Fitzpatrick 1976 1:18 Minichamps
inkl. 19% MwSt.,
zzgl. Versandkosten
Lieferzeit: länderspezifisch
BMW 3.5 CSL 6h Watkins Glen # 5 Miller Cowart Kendall 1979 1:18 Minichamps
inkl. 19% MwSt.,
zzgl. Versandkosten
Lieferzeit: länderspezifisch
BMW 3.0 CSL # 4 Победитель ETCC Zandvoort 1979 Finotto Facetti 1:18 Minichamps
inkl. 19% MwSt.,
zzgl. Versandkosten
Lieferzeit: länderspezifisch
BMW 3.5 CSL 1000 Nürburgring 1976 # 9 Grohs Fierlant Alpina Faltz 1:18 Minichamps
inkl.19% MwSt.,
zzgl. Versandkosten
Lieferzeit: länderspezifisch
BMW 3.5 CSL 1000 Nürburgring 1976 # 9 Grohs Fierlant Alpina Faltz 1:18 Minichamps
inkl.
19% MwSt.,
zzgl. Versandkosten
Lieferzeit: länderspezifisch
Схема контроллера скорости двигателя беговой дорожки
В этом посте мы обсуждаем простую, точную схему контроллера скорости двигателя беговой дорожки с высоким крутящим моментом, которую можно эффективно установить в аналогичные устройства для получения функции регулирования скорости с ШИМ-управлением.Идея была предложена г-ном Самуэлем.
Технические характеристики
У меня беговая дорожка полностью вышла из строя … она была импортирована из Китая, и похоже, что они не могут помочь после переговоров с ними .. гарантия предоставляется только в их x-try .
Итак, я спрашиваю, как бы вы помогли мне в разработке источника питания, который также будет контролировать скорость и изменение направления движения беговой дорожки. Я и навсегда буду рада твоей работе.
Если посмотреть на технические характеристики устройства, то переключающие реле указаны с номиналом 10 А.
У меня тоже был вид на мотор, и на нем было написано 180Volts.
Это информация, которую я получил, сэр. У них также было предупреждение о том, что T.Mill не следует непрерывно запускать более 2 часов. Надеюсь, я отдал все самое лучшее. Спасибо, сэр. Оставайтесь счастливыми сейчас и навсегда! лучшие моменты!
Дизайн
Вот простая схема контроллера скорости двигателя на основе ШИМ, которую можно использовать для управления скоростью беговой дорожки от нуля до максимума.
Схема также обеспечивает мгновенную двунаправленную остановку и реверсирование вращения двигателя одним щелчком данного переключателя.
Другой интересной особенностью этой схемы является ее способность поддерживать и уравновешивать оптимальный крутящий момент даже на более низких скоростях, обеспечивая непрерывную работу двигателя, не останавливая его при экстремально низких скоростях.
Схема предлагаемого контроллера скорости двигателя беговой дорожки может быть понята с помощью следующих пунктов:
Здесь две микросхемы 555 сконфигурированы как генератор / оптимизатор ШИМ для получения необходимого управления скоростью подключенного двигателя.
Работа цепи
IC1 работает как генератор частоты и настроен на около 80 Гц, любое другое значение также подойдет и в любом случае не является критическим.
Вышеупомянутая частота с контакта № 3 IC1 подается на контакт № 2 IC2, который подключен как стандартный моностабильный. IC2 реагирует и начинает колебаться на этой частоте, вызывая эквивалентную частоту треугольной волны на своем выводе 2/6.
Вышеупомянутые треугольные волны мгновенно сравниваются по установленному потенциалу на выводе # 5 IC2, создавая эквивалентный уровень прерывистой ШИМ на его выводе # 3
Предустановка или потенциометр, расположенный на выводе # 5 IC2, формирует сеть делителя потенциала для выбираемой фиксации любого напряжения от нуля до максимального напряжения питания на выводе 5 IC2.Этот уровень напрямую транслируется через оптимизированные ШИМ на выводе №3 той же ИС, как описано выше.
ШИМ подаются на два набора вентилей НЕ через тумблер SPDT.
Блоки НЕ, которые действуют как инверторы, обеспечивают возможность мгновенного переключения направления вращения двигателей простым щелчком переключателя SPDT.
Результирующие ШИМ от выбранных вентилей НЕ наконец достигают транзисторной мостовой сети, которая удерживает двигатель между ними для реализации всех указанных выше функций.
Эти транзисторы должны быть рассчитаны в соответствии со спецификациями двигателя, и напряжение на этом мосту также должно соответствовать требованиям двигателя.
Как справедливо предположил один из преданных читателей этого блога, г-н Иван, двигателем беговой дорожки 180 В можно легко управлять с помощью концепции прерывания фазы сети, которая обычно встроена во все коммерческие диммерные переключатели для регулирования скорости домашнего вентилятора.
Видеоклип:
Если вы не хотите иметь функцию обратного прямого вращения, вы можете значительно упростить приведенную выше конструкцию, полностью исключив нижнюю часть схемы, как показано ниже:
ПОЖАЛУЙСТА, ДОБАВИТЬ 1K НА КОНТАКТЕ 5 IC2 И ЛИНИИ ЗАЗЕМЛЕНИЯ, ИЛИ ПАРАЛЛЕЛЬНО С C3, ИНАЧЕ ПРЕДНАЗНАЧЕННОЕ УПРАВЛЕНИЕ МОЩНОСТЬЮ НЕ БУДЕТ РАБОТАТЬ должным образом Потенциал 10K может использоваться для управления скоростью, а 220 мкФ определяет функцию плавного пуска.
Увеличение значения 220 мкФ увеличивает эффект плавного пуска и наоборот.
Использование цепи прерывателя фазы диммера
Ниже показана модифицированная схема переключателя диммера, которая может эффективно использоваться для регулирования двигателя беговой дорожки 180 В от нуля до максимального значения:
MOSFET переключает индуктивные нагрузки ОБЩЕСТВЕННЫЙN-канальный МОП-транзистор переключает индуктивную нагрузку как с диодом, так и без него, чтобы уловить скачок напряжения. от CircuitLab
|
обновлено 8 июня 2017 г. диод лететь обратно индуктивный mosfet мотор мощность реле | |
ИК-тахометр ОБЩЕСТВЕННЫЙИнфракрасный тахометр, используемый для измерения скорости вентилятора путем прерывания работы Arduino.Цель — синхронизировать двух болельщиков. по RBClarke | обновлено 10 марта 2016 г. мотор фотодиод | |
Motor_Drive ОБЩЕСТВЕННЫЙ Схема для управления двигателем постоянного тока малой мощности (обозначена буквой M). автор: Circuit_Sandbox | обновлено 29 декабря 2012 г. буфер Округ Колумбия цифровой горшок мотор транзистор | |
мотор и датчик температуры arduino ОБЩЕСТВЕННЫЙавтор: MrPickle | обновлено 14 декабря 2012 г. ардуино Округ Колумбия Двигатель постоянного тока DC-мотор-датчик-Arduino мотор датчик | |
ШИМ-управление двигателем ОБЩЕСТВЕННЫЙ от Phozz
|
обновлено 19 июля 2012 г. 555 контроль поклонник мотор ШИМ скорость | |
Драйвер двигателя трехфазного осциллятора ОБЩЕСТВЕННЫЙпо jhonalvez | обновлено 18 мая 2012 г. 3 фазы ac Водитель мотор осциллятор ШИМ | |
Копия контроллера двигателя danielfiction`s 555 (большой ток двигателя) ОБЩЕСТВЕННЫЙ по jhonalvez
|
обновлено 18 мая 2012 г. мотор ШИМ | |
HS-HBridge ОБЩЕСТВЕННЫЙЭто контроллер мотора с ч-мостом на 24 напряжения, он выполняет высокоскоростное переключение (возможно, высокое) для управления ШИМ и в пределах защиты мертвой зоны…. автор: sean_robot | обновлено 14 мая 2012 г. h-мост мотор | |
сервоусилитель 2 ОБЩЕСТВЕННЫЙ Расширение сервоусилителя 1. |
На самом деле схема потребляет слишком большой ток от цифрового потенциометра (который становится очень горячим и перестает работать должным образом).
