Silniki prądu przemiennego o dużej prędkości. Firmy „VIK”: Szybkie asynchroniczne silniki elektryczne CPLS (unikające silnika prądu stałego). Różne typy silników elektrycznych wysokiego napięcia

9000 obr/min

Mówi się, że jest to najfajniejszy samochód w historii Lexusa. I że jego następca musi przeskoczyć dach, by nie zawstydzić spuścizny. Podobno dźwięk jego silnika można usłyszeć zamiast muzyki i rozpoznać błyskawicznie, nawet z odległości kilometra. Ci entuzjastyczni fanatycy odnoszą się do LFA, pierwszego pełnoprawnego supersamochodu Lexusa.

Dynamika Lexusa LFA może nie należy do najwybitniejszych: przyspieszenie do 100 km/h – w 3,7 sekundy, prędkość maksymalna – 326 km/h. Ale podczas swojego krótkiego życia samochód ustanowił wiele rekordów na torach (na przykład na torze Nurburgring) i „pchnął” wielu znanych rywali w bitwach drag. Ale jasne życie LFA było krótkie: w ciągu dwóch lat wyprodukowano tylko 500 samochodów. Nic dziwnego, że fani są tak podekscytowani sequelem ...

Auto zostało zbudowane według znanych kanonów: więcej aluminium (35%), więcej węgla (65%)... Ale ręcznie montowany vigatel okazał się wyjątkowy. Współtworzony z Yamahą silnik V10 o pojemności 4,8 litra i niezwykłym kącie pochylenia wynoszącym 72 stopnie był bardziej kompaktowy niż zwykły V8 i ważył mniej niż typowy V6. Kute tłoki, tytanowe korbowody, zawory i tłumik, oddzielna przepustnica na cylinder, 560 KM. - i "sufit" 9000 obr/min! Co więcej, japońscy inżynierowie również osobno dostroili „głos” silnika, tak aby przypominał samochody Formuły 1. I okazało się: na wysokich obrotach LFA krzyczy w czysto schematyczny sposób!

Porsche 911 (991) GT3

Porsche 918 Spyder

9000 obr/min

9150 obr/min

W dużej rodzinie Porsche znajdziesz kilka modeli, których silniki wydają się być napędzane własną prędkością. Pierwszym z nich jest 911 (991) GT3, produkowane od 2013 roku. Sześciocylindrowy „przeciwstawny” o pojemności 3,8 litra wytwarza 475 KM. i obraca się z prędkością do 9000 obr./min - dzięki niemal nieważkim korbowodom z tytanu i kutym tłokom. Tylko z powodu niskiej jakości śrub tych samych korbowodów 785 samochodów zostało objętych odwołalną firmą. Ale każda chmura ma srebrną podszewkę: firma nie zawracała sobie głowy wymianą śrub - i po prostu włożyła nowe silniki do samochodów sportowych!

Od listopada 2013 r. do czerwca 2015 r. Porsche produkowało 918 Spyder w nakładzie 918 w cenie poniżej miliona euro za sztukę. Ale jak wiadomo firma nie miała problemów ze sprzedażą.

Drugi model, nazwany 918 Spyder, to już hybryda, trzysilnikowa i jeszcze bardziej szalona. „Sercem” większości Porsche w historii jest atmosferyczny V8 o pojemności 4,6 litra, powrocie 608 koni mechanicznych i „odcięciu” przy 9150 obr./min! A każda oś tutaj dodatkowo obraca swój własny silnik elektryczny. W sumie wyszło 887 KM. i 1280 Nm trakcji (to więcej niż mocniejszy LaFerrari), przyspieszenie do 100 km/hw 2,5 sekundy i prędkość maksymalna 351 km/h. No cóż - minuta niepohamowanych przechwałek: sami mogliśmy doświadczyć potencjału tego potwora! możesz przeczytać wersję tekstową jazdy testowej, a poniżej zamieściliśmy wideo z AutoVestey dla telewizji.

Ferrari LaFerrari

9250 obr/min

Legendarne już LaFerrari zdecydowanie zasługuje na miano najbardziej szalonego Ferrari. Najpotężniejszy. Najbardziej zaawansowany. I pierwszy model hybrydowy w historii firmy. Z takiego bluźnierstwa (aby zamienić moc czystej energii atmosferycznego silnika spalinowego na skrzyżowanie bogini z elektrycznym wózkiem golfowym!) sam Enzo Ferrari musiał przewrócić się w swojej trumnie. W tym samym czasie LaFerrari połączyło trudne do dopasowania.

Tylko 499 szczęśliwych ludzi było w stanie kupić LaFerrari, dając za to ponad milion dolarów.

Prawie wszystkie wyrzeźbione z włókna węglowego i wyposażone w karbonowo-ceramiczne hamulce okazały się przewiewne – zaledwie 1,2 tony suchej masy. Aktywna aerodynamika, aktywne zawieszenie, aktywny tylny „dyferencjał” ... I więcej niż aktywny silnik o mocy 800 koni mechanicznych, zdolny do rozpędzania się do 9250 obr./min. Ale to nie jest jakiś silnik z krzywką, ale mocny wolnossący V12 o pojemności 6,2 litra! Plus 163-konny silnik elektryczny wbudowany w 7-biegowy „robot”. Na wyjeździe – 350 km/h „prędkość maksymalna” i przyspieszenie do 100 km/h w około 2,5 sekundy. A LaFerrari nie tylko jeździ szaleńczo, ale nadal brzmi tak szalenie, jak powinno Ferrari. Gdyby stary Enzo słuchał i próbował, przebaczyłby i stałby się dumny...

10 000 obr/min

Honda zjadła psa na „skrętnych” silnikach - dzięki swojemu motocyklowemu dziedzictwu! Wielu zapewne pamięta szalonego roadstera S2000 z 2-litrowym „ssącym”, który produkował 240 KM. i obracał się do prawie 9000 obr./min. Ale kto pamięta ideologicznego przodka tego samochodu?

Honda S800 była produkowana od 1966 do 1970 roku, wyprodukowała 11 536 sztuk.

Nazywał się S800. Lekki, zgrabny, sportowy dwumiejscowy samochód w nadwoziu roadstera lub coupe. Cztery cylindry, pojemność skokowa zaledwie 0,8 litra. Silnik wytwarzał tylko 70 KM, ale po pierwsze, dzięki niemu S800 stał się pierwszą „Hondą”, która rozpędzała się do 160 km/h. I w tym czasie był to najszybszy samochód produkcyjny na świecie z silnikiem do 1 litra. A sam silnik przyspieszył do 10 000 obr./min, a nawet z takim dźwiękiem! Jak na ironię, wczesne modele S800 nadal łączyły w tamtych latach wysoce zaawansowane niezależne zawieszenie koła – oraz napęd łańcuchowy tylnych kół napędowych. Również dziedzictwo motocyklowe ...

W przypadku silników elektrycznych nie ma liniowej zależności między mocą, prędkością i zużyciem napięcia. Zastanów się, w jakich branżach są używane i czym różnią się silniki elektryczne wysokiego napięcia, silniki o dużej prędkości i silniki dużej mocy.

Różne typy silników elektrycznych wysokiego napięcia

Silniki elektryczne wysokiego napięcia to silniki synchroniczne i asynchroniczne o napięciach 3000, 6000, 6300, 6600 i 10000 V. Silniki te znajdują zastosowanie głównie w przemyśle: hutniczym, wydobywczym, maszynowym, chemicznym. Takie silniki elektryczne znajdują zastosowanie w instalacjach, oddymiaczach, młynach, młynach, ekranach, wentylatorach itp.

Silniki trójfazowe są przeznaczone do pracy na prądzie przemiennym o częstotliwości 50 (60) Hz. Aby zapewnić niezawodne działanie, stosuje się uzwojenie stojana typu „Monolit” lub „Monolit-2” o klasie odporności cieplnej co najmniej „B”. Obudowa silnika jest wzmocniona, co z kolei zmniejsza poziom hałasu i wibracji. Wskaźniki jednostkowego zużycia materiałów i energii są w optymalnym stosunku. Silniki elektryczne wysokiego napięcia charakteryzują się również zwiększoną odpornością na zużycie.

Do napędu przeznaczone są następujące silniki elektryczne:

  • mechanizmy niewymagające regulacji prędkości - serie A4, A4 12 i 13, DAZO4, DAZO4-12, DAZO4-13, AOD, AOVM, AOM, DAV;
  • mechanizmy z ciężkimi warunkami rozruchu - seria 2AOD;
  • pionowe pompy hydrauliczne - seria DVAN.

Szybkoobrotowe silniki elektryczne i ich cechy

W przeciwieństwie do silników elektrycznych wysokiego napięcia, silniki wysokoobrotowe to takie, których liczba obrotów wynosi 50 obr/s lub 3000 obr/min. Mają mniejszą wagę, wymiary, a nawet koszt niż wolniejsze odpowiedniki o tej samej mocy.

Do zastosowania silników o częstotliwości do 9000 obr/min konieczne jest zastosowanie mechanizmu o dużym przełożeniu, w szczególności mechanizmu z przekładnią falową. Charakteryzuje się prostotą, wysoką niezawodnością, dokładnością i kompaktowością.

Pole zastosowań silników szybkoobrotowych jest bardzo szerokie. Obejmuje to silniki elektryczne do ręcznych grawerek, wiertarki i silniki dla przemysłu motoryzacyjnego i lotniczego.

Mocne silniki elektryczne

W przypadku konwencjonalnych trójfazowych silników elektrycznych moc znamionowa waha się od 120 W-315 kW. Jednak, jak pokazuje praktyka, im mocniejszy silnik elektryczny, tym większa wysokość osi wału. Dlatego silniki elektryczne powyżej 11 kW są uważane za mocne. Obszary zastosowania są również dość szerokie. W szczególności dźwigowych i hutniczych. W zespołach pompowych stosowane są również silniki elektryczne dużej mocy.

W życiu codziennym media, w każdej produkcji, silniki elektryczne są integralną częścią: pompy, klimatyzatory, wentylatory itp. Dlatego ważne jest, aby znać typy najpopularniejszych silników elektrycznych.

Silnik elektryczny to maszyna, która zamienia energię elektryczną na energię mechaniczną. Powoduje to wytwarzanie ciepła, co jest efektem ubocznym.

Wideo: Klasyfikacja silników elektrycznych

Wszystkie silniki elektryczne można podzielić na dwie duże grupy:

  • Silniki prądu stałego
  • Silniki prądu przemiennego.

Silniki prądu przemiennego nazywane są silnikami prądu przemiennego, które występują w dwóch wersjach:

  • Synchroniczny- to takie, w których wirnik i pole magnetyczne napięcia zasilającego obracają się synchronicznie.
  • Asynchroniczny... Mają inną prędkość wirnika niż częstotliwość wytwarzana przez napięcie zasilania pola magnetycznego. Są wielofazowe, a także jedno-, dwu- i trójfazowe.
  • Silniki krokowe różnią się tym, że mają skończoną liczbę pozycji wirnika. Ustalenie danej pozycji wirnika następuje poprzez doprowadzenie zasilania do określonego uzwojenia. Usuwając napięcie z jednego uzwojenia i przenosząc je na drugie, następuje przejście do innej pozycji.

Silniki prądu stałego obejmują te, które są zasilane prądem stałym. W zależności od tego, czy posiadają jednostkę szczotko-zbieracza, dzielą się na:


Kolektor również, w zależności od rodzaju wzbudzenia, jest kilku typów:

  • Z wzbudzeniem magnesem trwałym.
  • Z równoległym połączeniem uzwojenia połączenia i twornika.
  • Z szeregowym połączeniem twornika i uzwojeń.
  • Z mieszaną ich mieszanką.

Sekcyjny silnik prądu stałego. Kolektor szczotkowy - prawy

Jakie silniki elektryczne znajdują się w grupie „Silniki prądu stałego”

Jak już wspomniano, silniki prądu stałego tworzą grupę obejmującą silniki kolektorowe oraz silniki bezszczotkowe, które wykonane są w postaci układu zamkniętego, zawierającego czujnik położenia wirnika, układ sterowania oraz półprzewodnikową przetwornicę mocy. Zasada działania bezszczotkowych silników elektrycznych jest podobna do zasady działania silników asynchronicznych. Są instalowane w urządzeniach gospodarstwa domowego, takich jak wentylatory.

Co to jest silnik kolektora

Długość silnika prądu stałego zależy od klasy. Na przykład, jeśli mówimy o silniku klasy 400, to jego długość wyniesie 40 mm. Różnica między silnikami elektrycznymi kolektora a odpowiednikami bezszczotkowymi polega na łatwości produkcji i eksploatacji, dlatego jego koszt będzie niższy. Ich cechą jest obecność jednostki zbierającej szczotki, za pomocą której łańcuch wirnika jest połączony z łańcuchami znajdującymi się w nieruchomej części silnika. Składa się ze styków umieszczonych na wirniku - kolektora i dociskanych do niego szczotek, znajdujących się na zewnątrz wirnika.

Wirnik

Te silniki elektryczne są stosowane w zabawkach sterowanych radiowo: poprzez przyłożenie napięcia do styków takiego silnika ze źródła prądu stałego (tego samego akumulatora) wałek jest wprawiany w ruch. A żeby zmienić jego kierunek obrotu, wystarczy zmienić polaryzację dostarczanego napięcia zasilającego. Niska waga i rozmiar, niska cena oraz możliwość odnowienia mechanizmu szczotko-zbieracza sprawiają, że te silniki elektryczne są najczęściej używane w modelach budżetowych, mimo że są znacznie gorsze pod względem niezawodności od bezszczotkowego, ponieważ nie wyklucza się łuku, tj nadmierne nagrzewanie się ruchomych styków i ich szybkie zużycie pod wpływem kurzu, brudu lub wilgoci.

Silnik komutatorowy jest zwykle oznaczony liczbą obrotów: im niższa, tym wyższa prędkość obrotowa wału. Jest nawiasem mówiąc bardzo płynnie regulowany. Ale istnieją silniki o dużej prędkości tego typu, które nie są gorsze od silników bezszczotkowych.

Zalety i wady silników bezszczotkowych

W przeciwieństwie do opisanych, w tych silnikach elektrycznych częścią ruchomą jest stojan z magnesem trwałym (obudowa), a wirnik z uzwojeniem trójfazowym jest nieruchomy.

Wady tych silników prądu stałego to mniej płynna regulacja prędkości obrotowej wału, ale są one w stanie uzyskać maksymalną prędkość w ułamku sekundy.

Bezszczotkowy silnik elektryczny jest umieszczony w zamkniętej obudowie, dzięki czemu jest bardziej niezawodny w niekorzystnych warunkach pracy, tj. nie boi się kurzu i wilgoci. Ponadto jego niezawodność zwiększa brak szczotek, podobnie jak prędkość, z jaką obraca się wał. Jednocześnie konstrukcja silnika jest bardziej złożona, dlatego nie może być tania. Jego koszt w porównaniu z kolektorem jest dwukrotnie wyższy.

Tak więc silnik kolektora AC i DC jest wszechstronny, niezawodny, ale droższy. Jest lżejszy i mniejszy niż silnik prądu przemiennego o tej samej mocy.

Ponieważ silniki prądu przemiennego zasilane z 50 Hz (zasilanie przemysłowe) nie pozwalają na uzyskanie wysokich częstotliwości (powyżej 3000 obr/min), w razie potrzeby stosuje się silnik komutatorowy.

Tymczasem jego zasoby są mniejsze niż w przypadku silników indukcyjnych prądu przemiennego, co zależy od stanu łożysk i izolacji uzwojeń.

Jak działa silnik synchroniczny

Maszyny synchroniczne są często używane jako generatory. Pracuje synchronicznie z częstotliwością sieci, jest więc elektronicznym analogiem silnika kolektora prądu stałego z falownikiem i czujnikiem położenia wirnika.

Synchroniczna struktura silnika

Nieruchomości

Te silniki nie są mechanizmami samorozruchowymi, ale wymagają działania zewnętrznego w celu zwiększenia prędkości. Znaleźli zastosowanie w sprężarkach, pompach, walcarkach i podobnych urządzeniach, których prędkość robocza nie przekracza pięciuset obrotów na minutę, ale wymagany jest wzrost mocy. Są dość duże, mają „przyzwoitą” wagę i wysoką cenę.

Istnieje kilka sposobów na uruchomienie silnika synchronicznego:

  • Korzystanie z zewnętrznego źródła prądu.
  • Początek jest asynchroniczny.

W pierwszym przypadku za pomocą silnika pomocniczego, którym może być silnik elektryczny prądu stałego lub indukcyjny silnik trójfazowy. Początkowo do silnika nie jest dostarczany prąd stały. Zaczyna się obracać, osiągając prędkość bliską prędkości synchronicznej. W tej chwili dostarczany jest prąd stały. Po zamknięciu pola magnetycznego połączenie z silnikiem pomocniczym zostaje przerwane.

W drugiej wersji konieczne jest zainstalowanie w nabiegunnikach wirnika dodatkowego zwartego uzwojenia, przez które wirujące pole magnetyczne indukuje w nim prądy. Wchodząc w interakcję z polem stojana, obracają wirnik. Dopóki nie osiągnie prędkości synchronicznej. Od tego momentu moment obrotowy i pole elektromagnetyczne maleją, pole magnetyczne jest zamknięte, zmniejszając moment obrotowy do zera.

Te silniki elektryczne są mniej wrażliwe niż silniki asynchroniczne na wahania napięcia, mają wysoką zdolność przeciążania i utrzymują stałą prędkość przy dowolnym obciążeniu wału.

Silnik elektryczny jednofazowy: urządzenie i zasada działania

Wykorzystując tylko jedno uzwojenie (fazę) stojana po uruchomieniu i niewymagający prywatnego przekształtnika, silnik elektryczny pracujący z jednofazowej sieci prądu przemiennego jest asynchroniczny lub jednofazowy.

Jednofazowy silnik elektryczny ma część obrotową - wirnik i część stacjonarną - stojan, który wytwarza pole magnetyczne niezbędne do obracania się wirnika.

Z dwóch uzwojeń umieszczonych w rdzeniu stojana względem siebie pod kątem 90 stopni, robocze zajmuje 2/3 szczelin. Kolejne uzwojenie, które zajmuje 1/3 szczelin, nazywa się rozruchem (pomocniczym).

Wirnik jest również zwartym uzwojeniem. Jego pręty wykonane z aluminium lub miedzi są zamknięte na końcach pierścieniem, a przestrzeń między nimi wypełniona jest stopem aluminium. Wirnik może być wykonany w postaci wydrążonego cylindra ferromagnetycznego lub niemagnetycznego.

Jednofazowy silnik elektryczny, którego moc może wynosić od kilkudziesięciu watów do kilkudziesięciu kilowatów, jest stosowany w sprzęcie gospodarstwa domowego, montowanym w maszynach do obróbki drewna, na przenośnikach, w sprężarkach i pompach. Ich zaletą jest możliwość zastosowania w pomieszczeniach, w których nie ma sieci trójfazowej. Z założenia nie różnią się zbytnio od trójfazowych asynchronicznych silników elektrycznych.

wysoka prędkość

silnikiLSMV

oszczędzanie energii

Silniki LSRPM

na wysokie temperatury LS, FLS

silniki odporne na korozję FLS

Szybkoobrotowe silniki asynchroniczne serii CPLS


Silniki CPLS firmy są specjalnie zaprojektowane do zastosowań wymagających szerokiego zakresu regulacji prędkości oraz rygorystycznych wymagań dotyczących masy i rozmiaru.

Te asynchroniczne silniki klatkowe są dobrze przystosowane do osłabiania pola, zapewniając najszerszy możliwy zakres prędkości, na jaki pozwala ich konstrukcja mechaniczna.

Dane techniczne:

ü Zakres mocy: 8,5 - 400 kW;

ü Prędkość obrotowa: 112 - 132 wymiary do 8000 obr/min; 160-200 rozmiar do 6000 obr/min;

ü Stopień ochrony: IP23, IP54;

ü Klasa izolacji: F, H;

ü Typ chłodzenia: IC06, IC17, IC37;

ü Opcje dodatkowe: czujniki sprzężenia zwrotnego, czujniki temperatury PTC, przystawka odbioru mocy, przesmarowane łożyska, hamulec, wentylator osiowy wymuszony. Specjalne wały i kołnierze do silników elektrycznych mogą być produkowane na zamówienie.


Pod względem funkcjonalności maszyny te można porównać zarówno do silników prądu stałego, jak i silników bezszczotkowych. Zredukowany moment bezwładności wirnika zapewnia silnikom doskonałą dynamikę.

Zasilany przez przetwornice częstotliwości przykłada moment nominalny (Mn) w punkcie obliczeniowym (n1) i porównuje je z wykresami.

Rys. 1 Wykres zależności momentu znamionowego ( Mn) na prędkość obrotową ( n1)

do silników elektrycznych CPLS 112M, CPLS 112L, CPLS 132S, CPLS 132M, CPLS132L,

CPLS 160S, CPLS 160M, CPLS 160L, CPLS 200S, CPLS 200M, CPLS200L

Zastosowania: kontrola urządzeń nawijających i odwijających, przemysł metalurgiczny, przemysł opakowaniowy, przemysł poligraficzny, produkcja kabli, sprzęt do wytłaczania itp.