Холостой ход электродвигателя

Что такое работа двигателя на холостом ходу

Холостым ходом любого двигателя внутреннего сгорания называют такой режим работы, при котором отсутствует передача вращающего момента на требуемый механизм. Данный режим характерен не только для ДВС, он также активно применяется и для многих других видов силовых установок, однако большее распространение получил именно в таких типах двигателей.

Данный режим обеспечивается за счет сцепления, которое может «разрывать» передачу вращающего момент от маховика к первичному валу, а также нейтральное положение рукоятки коробки передач, при котором отсутвует передача момента на приводной или карданный вал.

Работа двигателя на холостом ходу позволяет поддерживать его обороты на требуемом уровне без остановки. Дело в том, что при наличии нагрузки на коленчатом валу, ДВС всегда стремится остановиться, так кислород в этом случае потребляется в малом количестве. Такой режим также позволяет выполнить прогрев мотора, а на инжекторных двигателях создает работу, при которой содержание вредных веществ в выхлопном дыме сводится к минимуму.

Вокруг холостого режима ходит большое количество «легенд». Так, например, многие водители считают режим работы на холостом ходу самым экономичным. Однако это не так, скорее наоборот, холостой ход становится причиной самого максимального потребления топлива. Дело в том, что при полностью закрытой дроссельной заслонке, чтобы двигатель не остановился, система подачи топлива обеспечивает увеличение содержание бензина в камере сгорания, а при открытии дросселя, уровень бензина в смеси снижается, так как потребление кислорода увеличивается. В этом режиме двигатель скорее работает за счет вознкающей инерции после полезного хода поршня. Принято считать, что самым экономичным режимом работы ДВС является тот момент, когда обороты находятся на отметке в 3000 об/мин. В этот момент дроссельная заслонка открывается полностью, а уровень топлива в камере сгорания составляет минимум.

Вот и все, что нужно знать о самых запутанных терминах теории двигателя внутреннего сгорания. Все это относится не только в автомобильным двигателям, ведь такой мотор устанавливается и на мотоциклы, бензопилы, лодки и даже самолеты. 

Одна из естественных характеристик электродвигателя его номинальная эффективная мощность Pном. которая для машин переменного и постоянного тока является механической мощностью на валу.

Это мощность двигателя, с которой он мог бы работать в номинальном режиме — режиме эффективной работы на протяжении длительного времени (не менее нескольких часов). Номинальная мощность измеряется в Вт (кВт) или лошадиных силах (л.с.) и указывается на щитке электрической машины вместе с остальными основными характеристиками.

номинальная мощность электродвигателя

При нагрузках, меньших P_ном. мощность двигателя развивается в полной мере. При загрузке двигателя до номинальной мощности на сравнительно короткий промежуток времени можно считать, что он не используется в полную силу. В такой ситуации бывает целесообразна его кратковременная перегрузка, предел которой определяется перегрузочной мощностью двигателя.

В паспорте электродвигателя заводом-изготовителем всегда указываются номинальные величины мощности P_ном. напряжения U_ном. коэффициента мощности cosϕ_ном. номинальная угловая скорость двигателя ω_ном .

Виды регуляторов холостого хода

По своей сути, регулятор холостого хода, это клапан который открывает или закрывает подачу воздуха в систему, по так называемому, «байпасному каналу». Название происходит от английского bypass – идти в обход. В данном случае, воздух подается в обход дроссельной заслонки. Собственно разновидности РХХ, это различные способы открывания и закрывания такого клапана. Сам клапан представляет собой конусообразную иголку, которая входит в отверстие, перекрывая его, или же напротив выходит из отверстия, соответственно открывая доступ воздуху.

Как выглядит РХХ на Chevrolet Lanos

В современных автомобилях в основном применяются три типа регуляторов холостого хода:

• соленоидный;
• шаговый;
• роторный;

Соленоидные РХХ, имеют достаточно простое устройство и принцип работы. Когда на соленоид подается рабочее напряжение, его сердечник втягивается, тем самым, открывая канал подачи воздуха. При отключении соленоида сердечник возвращается на место, перекрывая bypass канал. Но такие устройства имеют лишь два положения – открыто и закрыто. А потому, для тонкой регулировки подачи воздуха в них используется изменение частоты подачи управляющих импульсов. Сердечник с высокой скоростью двигается вперед и назад, тем самым обеспечивая нужное количество воздуха.

В роторных РХХ для открывания и закрывания клапана применяется   ротор. Для тонкой регулировки подачи воздуха, здесь так же используют частотно-импульсный тип управления. Просто, вместо соленоида клапан приводит в движение, вращающийся ротор.

Ну а шаговый регулятор холостого хода в своей конструкции имеет кольцевой магнит и четыре обмотки. Вот на эти-то обмотки поочередно и подается напряжение, благодаря чему, вращается управляющий ротор. Собственно, шаговый электродвигатель известен давно и широко применяется в различной технике.

В принципе, нельзя однозначно сказать, какой из типов РХХ лучше или хуже. Это часть сложной и вариативной системы, а потому, оценивать стоит именно надежность и эффективность всей системы, а не отдельного ее элемента. 

Проведение — опыт — холостой ход

Проведение опыта холостого хода обязательно для всех прошедших ремонт электродвигателей. Бели обмоточные данные остались неизменными и известна мощность электродвигателя, то производят все указанные ниже измерения и проверки, кроме измерения потерь холостого хода. При изменении скорости вращения, значительном изменении сечения обмоточного провода или изменении материала провода, а также при неизвестной мощности электродвигателя производят измерение потерь холостого хода путем включения одного трехфазного или двух однофазных ваттметров.
 

Проведение опыта холостого хода трансформаторов 3 — 6-го габаритов без внесения поправок на форму кривой напряжения генератора требует применения испытательных генераторов весьма большой мощности. Учитывая указанное при сравнительно небольшом количественном выпуске таких трансформаторов ( в табл. 6 — 3 для них рекомендуются сниженные значения коэффициента k), при которых мощности испытательных генераторов имеют приемлемые значения, требуется внесение поправок на форму их кривых напряжения.
 

Для проведения опытов холостого хода и короткого замыкания трансформаторов согласно программе табл. 5 — 1 целесообразно установить один агрегат с трехфазным синхронным генератором 300 ква, 400 в, 60 гц, а другой агрегат-с синхронным генератором 100 ква на то же напряжение. Первый агрегат может быть использован и для испытания — электрических машин до 1000 кет.
 

При проведении опытов холостого хода и короткого замыкания измеряют три линейных тока и три линейных напряжения, вычисляют среднее их значение, после чего определяют фазные токи / о, / к и напряжения U0 и UK в зависимости от схемы соединения обмотки статора.
 

При проведении опыта холостого хода по второму способу в обмотке якоря всегда остается небольшой ток, связанный с высшими гармоническими ЭДС. Этот ток вызывает погрешности в измерениях, которые не всегда легко оценить.
 

При проведении опыта холостого хода ( рис. 9.13) двигатель работает вхолостую.
 

При проведении опыта холостого хода с активной частью трансформатора, вынутой из бака с маслом, необходимо тщательно соблюдать правила техники безопасности от поражения током и меры противопожарной безопасности.
 

При проведении опыта холостого хода замеряют величины потребляемого тока и расходуемой мощности.
 

При проведении опыта холостого хода по второму способу в обмотке якоря всегда остается небольшой ток, связанный с высшими гармоническими ЭДС. Этот ток вызывает погрешности в измерениях, которые не всегда легко оценить.
 

При проведении опыта холостого хода трансформатора определяют величину потерь в стали и ток холостого хода, а при проведении опыта короткого замыкания — величину потерь в меди.
 

Испытательные стенды для проведения опытов холостого хода, короткого замыкания и для испытания на нагрев должны обеспечивать измерения токов и напряжений в диапазоне, определяемом типами и техническими характеристиками трансформаторов, испытываемых с данного стенда.
 

При любом способе проведения опыта холостого хода измерение потерь очень крупных машин встречает затруднение в том отношении, что трудно добиться устойчивых показаний приборов, по которым производится измерение мощности. Это объясняется тем, что большие маховые массы не могут следовать незначительным колебаниям частоты и напряжения источника питания, в особенности когда таким источником служит сеть большой мощности или другая столь же крупная машина, как и испытываемая. Поэтому приходится долго выжидать момента успокоения приборов, позволяющего взять отсчет, или же, при более или менее регулярных качаниях стрелок, отмечать их средние положения.
 

Примеры схем включения приборов при проведении опыта холостого хода приведены на рис. IX.2. Величины тока и потерь холостого хода не нормируются.
 

Классификация электродвигателей

Главными частями, из которых состоит Электродвигатели

, являются статор и ротор. Ротор — та часть двигателя, которая вращается, а статор — которая остается неподвижной. Принцип работы электродвигателя заключен во взаимодействии вращающегося магнитного поля, создаваемого обмоткой статора и электрического тока, который находится в замкнутой обмотке ротора. Этот процесс инициирует вращение ротора в направлении поля.

Для приведения литра воды в 20 градусов до кипения требуется количество тепла 80 ккал. Необходимая электрическая энергия рассчитывается следующим образом. Если нагреватель имеет мощность 400 Вт, то это необходимое время. Тепловая мощность показывает, сколько тепла в единицу времени, сколько джоулей в секунду генерируется.

Потому что электрическая энергия вырабатывается из первичной энергии, которая также должна быть оплачена. Электрическая энергия также может быть куплена в качестве аккумулятора. Энергия рассчитывается по мощности и времени. Должна быть установлена ​​электрическая мощность. Устройства рассчитаны на электроэнергию.

Основные виды электродвигателей:

• Двигатель переменного тока;
• Двигатель постоянного тока;
• Многофазный двигатель;
• Однофазный двигатель;
• Вентильный двигатель;
• Шаговый двигатель;
• Универсальный коллекторный двигатель.

Если говорить о таких электродвигателях как асинхронные электродвигатели
, то они относятся к виду двигателей переменного тока. Такие двигатели бывают как однофазные электродвигатели
, так и двух- и трехфазные. В асинхронных электродвигателях частота переменного тока в обмотке не совпадает с частотой вращения ротора. Процесс работы асинхронного электродвигателя обеспечивается разницей во времени генерации магнитных полей статора и ротора. Вращение ротора из-за этого задерживается относительно поля статора. Купить электродвигатель асинхронного типа можно для машин, в которых не требуются особые условия работы пускового механизма.

Виды электродвигателей по степени защищенности от внешней среды:

• Взрывозащищенные;
• Защищенные;
• Закрытые.

Взрывозащищенные электродвигатели

имеют прочный корпус, который если случится взрыв двигатели, предотвратит поражение всех других частей механизма и воспрепятствует возникновению пожара.

Защищенные электродвигатели

при эксплуатации закрыты специальными заслонками и сетками, которые защищают механизм от попадания инородных предметов. Используются в среде, где нет повышенной влажности воздуха и примесей газов, пыли, дыма и химических веществ.

Закрытые электродвигатели

имеют специальную оболочку, которая не дает проникать пыли, газам, влаге и другим веществам и элементам, которые способны причинить вред механизму двигателя. Такие электродвигатели бывают герметичными и негерметичными.

Область применения частотных преобразователей достаточно обширна. Они востребованы в станках и электроприводах промышленных механизмов, конвейерах, системах вытяжной вентиляции и так далее. Принцип работы частотника заключается в правиле вычисления угловой скорости вращения вала, которое включает в себя такой фактор как частота питающей сети. Таким образом, меняя частоту питания обмотки электродвигателя, можно регулировать скорость вращения ротора двигателя в прямой зависимости, таким образом уменьшить обороты электродвигателя или повысить их. Эти приборы имеют также название «инверторы», благодаря методу, при помощи которого решается задача одновременного регулирования частоты и напряжения на выходе преобразователя. Все частотные преобразователи в обязательном порядке маркируются табличками, ан которых указаны их характеристики:

• Максимально возможная мощность электродвигателя;
• Напряжение запитывающей сети;
• Количество фаз (однофазный, трехфазный).

Большинство промышленных частотных преобразователей предназначены для работы в трехфазных сетях переменного тока, однако встречаются и другие модели, например частотники для однофазных двигателей.

Применение электродвигателя

Жизнь современного человека тяжело представить без такого механизма как электродвигатель. Оглянитесь вокруг — они получил практически повсеместное распространение. Сегодня они используются не только во всех отраслях промышленности, но и в транспорте, предметах и устройствах, окружающих в повседневной жизни, на работе и дома. Фены, вентиляторы, швейные машины, строительные инструменты — вот далеко не полный перечень устройств, где используются электродвигатели.

Особой надежностью отличаются именно асинхронные электродвигатели, благодаря чему они находят широкое применение в приводах металлообрабатывающих, деревообрабатывающих станков и других промышленных станков, в кузнечных прессах, грузоподъёмных машинах, лифтах, ткацких, швейных и землеройных машинах, промышленных вентиляторах, компрессорах, насосах, центрифугах, бетономешалках. Крановые электродвигатели используются в капитальном, промышленном и гражданском строительстве, в горнодобывающей, металлургической отраслях, энергетике, транспорте.

Метро, трамвай, троллейбус — все эти виды транспорта обязаны своему существованию электродвигателю. Любой офис или жилой дом сегодня невозможно представить без кондиционера или системы очистки воздуха — в них тоже применяются электродвигатели. Функционирование большинства современного оборудования невозможно без электродвигателя, в связи с чем очень многое зависит от качества и надежности этого механизма. Его поломка может привести к очень печальным результатам, вплоть до остановки производства и огромным финансовым убыткам. Следовательно, приобретать электродвигатели можно только у надёжного и проверенного поставщика, который гарантирует качество продукции.

Ограничитель — холостой ход

Ограничитель холостого хода отключает электродвигатель привода главного движения через 2 мин после включения фрикционной муфты.
 

Ограничитель холостого хода отключает электродвигатель привода главного движения через 2 мин после выключения фрикционной муфты.
 

Ограничители холостого хода служат, как известно, для отключения электродвигателей на Межоперационные периоды ( на так называемое вспомогательное время) станков и машин.
 

Ограничитель холостого хода 5 устанавливается соответственно диаметру круговой заготовки минус 10 — 15 мм.
 

При установке ограничителей холостого хода следует учитывать число технологических циклов в I ч с допустимым числом включений, гарантируемым заводом-изготовителем для применяемого типа пусковой аппаратуры. Повторные быстрые включения двигателя не допускаются. Кроме того, частые броски тока при пусках могут свести на нет получаемую экономию от сокращения холостых ходов.
 

Некоторые предприятия изготовляют ограничители холостого хода собственными силами, при этом схемы и конструкции их должны быть согласованы с Госэлектронадзором СССР, ибо уже имели место случаи, когда работа с кустарно изготовленными ограничителями холостого хода сварочных трансформаторов создавала еще большую опасность, чем без них.
 

Следует отметить, что ограничитель холостого хода не является, с точки зрения электробезопасности, универсальным средством зашиты.
 

Зр — показатель эффективности ограничителя холостого хода, численно равный величине № р, отнесенной к единице номинальной мощности двигателя и к единице вспомогательного времени.
 

Руководящие указания по применению ограничителей холостого хода станков.
 

Требования, предъявляемые к конструкции ограничителя холостого хода.
 

Машинные генераторы должны быть снабжены ограничителями холостого хода, отключающими возбуждение генератора во время длительных пауз между рабочими циклами, когда остановка генератора нецелесообразна.
 

Нужно иметь в виду, что ограничители холостых ходов способствуют экономии электроэнергии и повышению средневзвешенного коэфициента мощности короткозамкнутых асинхронных двигателей. В масштабе предприятия в целом экономический эффект, достигаемый применением таких ограничителей хода, достаточно велик для того, чтобы не пренебрегать ими при проектировании новых станков и модернизации имеющихся.
 

Из опыта эксплуатации считается целесообразной установка ограничителей холостого хода при длительности межо перационного времени больше 10 сек.
 

Подключение асинхронного двигателя

Статорная обмотка практически любого такого устройства имеет шесть выводов (из них три – начала и три – концы). В зависимости от того, какова питающая сеть мотора, эти выводы соединяют либо в «звезду», либо в «треугольник». С этой целью корпус каждого мотора имеет коробку, в которой выведены начальные и конечные провода обмоток (они обозначаются, соответственно, С1, С2, С3 и С4, С5, С6).

Подключение звездой

Так называют метод соединения обмоток, при котором все три обмотки имеют одну общую точку (нейтраль). Линейное напряжение такого соединения выше фазного в 1,73 раза. Положительным качеством этого вида соединений считают малые токи пуска, хотя мощностные потери при этом довольно значительны.

Метод соединения в треугольник отличается тем, что при этом методе соединение выполняется таким образом, что конец одной обмотки становится началом следующей.

Подключение треугольником

При этом, соединении фазное и линейное напряжения одинаковы, следовательно, при линейном напряжении в 220 вольт, правильным соединением обмоток будет именно треугольник. Положительной стороной этого соединения является большая мощность, тогда как отрицательной – большие токи пуска.

Для выполнения реверса (смены направления вращения) трехфазного движка асинхронного типа, достаточно поменять местами выводы двух его фаз. На производстве это делается при помощи пары магнитных пускателей с зависимым включением.

Значительные величины токов пуска у асинхронных моторов являются весьма нежелательным явлением, потому как они могут привести к эффекту нехватки напряжения для других видов оборудования, подключенного к той же сети. Это стало причиной того, что подключая и налаживая двигатели этого типа, появляется задача минимизации токов пуска и повышения плавности запуска моторов методом использования специализированного оборудования. Наиболее эффективым типом таких приспособлений считаются софтстартеры и частотные преобразователи. Одним из наиболее ценных их качеств считают то, что они способны поддержать ток запуска мотора довольно долгое время (обычно больше минуты).

Помимо стандартного способа включения моторов асинхронного типа, существуют и методы включения их в питающую сеть, имеющую лишь одну фазу.

Конденсаторный пуск асинхронного двигателя

Для этого, в основном, применяют конденсаторный способ включения. Конденсатор может устанавливаться как один, так и пара (один пусковой, а второй рабочий). Пара кондеров ставится тогда, когда есть надобность в процессе пуска-работы менять емкость, что делают при помощи подключения-отключения одного из кондеров (пускового)

Для этого, как правило, применяются емкости бумажного исполнения, поскольку они не имеют полярности, а при работе на переменном токе это очень важно

Для расчета рабочего конденсатора существует следующая формула:

Пусковой конденсатор должен иметь емкость в пару-тройку раз большую емкости рабочего и рабочее напряжение в полтора раза превышающее напряжение питания.

Пусковой и рабочий конденсаторы соединяют параллельно, причем так, что параллельно пусковому, включено шунтирующее сопротивление и одним концом пусковой кондер включается через ключ. При пуске двигателя ключ замыкают, поднимая ток запуска, затем, размыкают.

Однако, не нужно забывать, что к однофазной сети можно подключить далеко не каждый движок. Кроме того, мощность мотора в таком подключении будет составлять лишь 0.5-0.6 мощности трехфазного включения.

Ток — холостой ход — асинхронный двигатель

Ток холостого хода асинхронных двигателей достигает 20 — 40 % от номинального тока статора ( / 0 0 2 — 0 4 / IH), между тем как у трансформаторов ток / 0 составляет всего 2 5 — 10 % от / IH. Повышенное значение тока холостого хода асинхронной машины обуслоь-лено наличием воздушного зазора между статором и ротором.
 

Ток холостого хода асинхронных двигателей достигает 20 — 40 % от номинального тока статора ( / 0 2 — 0 4 / IH), между тем как у трансформаторов ток / 0 составляет всего 2 5 — 10 % от / IH. Повышенное значение тока холостого хода асинхронной машины обусловлено наличием воздушного зазора между статором и ротором.
 

Почему ток холостого хода асинхронного двигателя составляет 25 — 50 %, а у трансформатора 3 — 10 % от номинального тока.
 

Почему ток холостого хода асинхронного двигателя составляет 25 — 50 %, а трансформатора — 3 — 10 % от номинального тока.
 

Для определения активной составляющей тока холостого хода асинхронного двигателя необходимо предварительно вычислить: вес активной стали статора и магнитные потери в нем-для трехфазного асинхронного двигателя; вес стали статора и ротора и потери в них — для однофазного двигателя с беличьей клеткой и малоинерционного асинхронного двигателя с немагнитным полым ротором.
 

Для определения активной составляющей тока холостого хода асинхронного двигателя необходимо предварительно вычислить: массу активной стали статора и магнитные потери в нем — для трехфазного асинхронного двигателя; массу стали статора и ротора и потери в них — для однофазного двигателя с беличьей клеткой и малоинерционного асинхронного двигателя с немагнитным полым ротором.
 

Из-за большого магнитного сопротивления цепи с двумя воздушными зазорами ток холостого хода асинхронного двигателя значителен и является в основном реактивным током.
 

Сопротивления Rm и Хт намагничивающего контура значительно меньше соответствующих значений для схемы замещения трансформатора, так как ток холостого хода асинхронного двигателя гораздо больше, чем у трансформатора. Если при рассмотрении работы трансформатора часто можно пренебречь намагничивающим контуром, то при рассмотрении работы асинхронного двигателя этого сделать нельзя, так как ошибка может получиться значительной.
 

При повышении частоты и номинальном напряжении ток холостого хода и магнитный поток уменьшаются, а следовательно, снижается и вращающий момент. На рисунке 249 приведен график зависимости тока холостого хода асинхронного двигателя от частоты, который показывает, что уменьшение частоты влечет за собой резкое увеличение тока холостого хода.
 

Ток холостого хода двигателя и потребляемая им реактивная мощность значительно возрастают в случае работы от сети с напряжением выше номинального. Поэтому во время эксплуатации необходимо следить за напряжением цеховых сетей и не допускать отклонения его от номинального. Величина тока холостого хода асинхронного двигателя возрастает также вследствие низкого качества ремонтных работ: неправильное соединение секций обмоток, изменение при перемотке обмоточных данных по сравнению с паспортными и увеличение величины воздушного зазора.
 

Пусковой ток — электродвигатель

Пусковой ток электродвигателя в несколько раз превышает его номинальный ток. Если плавкие вставки предохранителей выбрать точно по номинальному току электродвигателя, то двигатель не удастся включить в работу, так как при его пуске эти плавкие вставки будут перегорать.
 

Пусковые токи электродвигателей, подключенных к магистрали 7, протекая через обмотку токового реле Рг, заставят его сработать и разомкнуть блокировочный контакт Рг, а это не позволит включиться следующим магистралям.
 

Пусковой ток электродвигателя зависит от его типа и берется по заводским данным.
 

Пусковой ток электродвигателя: Апуи — ч ном — 4 5 — 21 5 97 А, где Ki / inyc / / iHOM 4 5 — кратность пускового тока электродвигателя.
 

Пусковой ток электродвигателя в несколько раз превышает его номинальный ток. Если плавкие вставки предохранителей выбрать точно по номинальному току электродвигателя, то двигатель не удастся включить в работу, так как при его пуске эти плавкие вставки будут перегорать.
 

Кратность пускового тока электродвигателей обычно указывается заводом-изготовителем. Для асинхронных электродвигателей с простой беличьей клеткой она составля — ет 4 — 7, возрастая с увеличением номинальной мощности электродвигателей и увеличением их частоты вращения.
 

Кратность пускового тока электродвигателей обычно указывается заводом-изготовителем. Для асинхронных электродвигателей с беличьей клеткой она обычно находится в пределах от 4 до 7, возрастая с увеличением номинальной мощности электродвигателя и увеличением его номинальной частоты вращения.
 

Кратность пускового тока электродвигателей обычно указывается заводом-изготовителем. Для асинхронных электродвигателей с простой беличьей клеткой на роторе она составляет 4 — 7, возрастая с увеличением номинальной мощности электродвигателей и их частоты вращения.
 

Для ограничения пускового тока электродвигателя часто обмотки возбуждения двигателя, включенные треугольником, по достижении нужного числа оборотов с помощью специального переключателя включаются звездой.
 

Периодическая составляющая пускового тока электродвигателя / при неподвижном роторе обычно в 4 — 8 раз превосходит его номинальный ток. В отдельных случаях эта величина бывает больше.
 

Для снижения пусковых токов электродвигателя агрегата в момент восстановления напряжения внешнего источника электроснабжения в схеме устройства ранее предусматривалось подключение батареи конденсаторов типа КБГМП емкостью 200 мкФ параллельно каждой фазе обмотки статора при их соединении треугольником.
 

Для ограничения значительного пускового тока электродвигателей средней и большой мощностей применяется пуск при сниженном напряжении, подводимом к обмоткам статора.