Электродвигатель с медным ротором

Электродвигатель с медным ротором

Безусловно самой затратной частью электромобиля является батарея!
И как рассказывалось в прошлой статье от емкости батареи зависит дальность пробега, но
и от КПД двигателя и расходуемой им энергии на 1 км тоже зависит многое!
Что касается стоимости то дуэт двигателя и контроллера занимает вторую строчку по стоимости после батареи!

На каких двигателях вообще можно ездить?
П сути их 3 типа!
1. Двигатель постоянного тока смешанного, последовательного или параллельного возбуждения(DC);
2. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами или еще их называют без щеточными (BLDC);
3. Двигатели переменного тока асинхронные с медным или алюминиевым короткозамкнутым ротором (АС);

Самым бюджетным комплектом из этой тройки является 1 вариант. Как правило он состоит из б/у или нового тягового двигателя от погрузчика "Балканкар" болгарского производства или хорошо зарекомендовавших себя двигателей марки ДС-3,6 и ДС-6,3. Многие конверсии авто начинались с того, что человеку подворачивался такой двигатель, а вместе с ним мысль перейти на электротягу. Цена такого двигателя в зависимости от состояния может быть разной но в среднем это около 400 у.е. Есть американские монстры такие как Varp и Advanced по цене от 700 у.е. и выше! Контрллер к нему подобрать не трудно, многие дерзают паять их дома. Из широко используемых у нас это Kelly, Комета и так называемый Контроллер от "Романтика" (Юрия Логвина, Романтик — никнейм на электромобилном форуме), Цена таких контроллеров тоже не высока от 300 до 500 у.е. Для американских монстров Varp и Advanced контроллер выской мощности может стоить и до 2000 у.е. Плюсами двигательной установки с двигателем постоянного тока последовательного возбуждения о которых шла речь выше, несомненно являются цена и высокая перегрузочная способность, т.е. при номинальной мощности в 3,6 кВт двигатель может выдать при необходимости в 3-5 раз больше! В зависимости от мощности используемого контроллера. Минус отсутствие либо сложность организации процесса рекуперации (свойство двигателя становится генератором и заряжать батарею во время торможения или движения под гору) относительно низкий КПД 75-85% на номинальных оборотах. Двигатели с параллельным возбуждением среди самоделок получили меньшее распространение, но ими комплектовались серийные электромобили Рено и Ситроен Саксо. Эти машины можно относительно недорого купить на вторичном рынке в Германии, останется только укомплектовать батареей.

2-й вариант Дороже предыдущего как правило продается парой двигатель+контроллер, (в среднем около 1,5 тыс. у.е.) обладает высоким КПД более 90%, но имеет низкую перегрузочную способность, если взять минимальную расчетную мощность 6 кВт на 1т снаряженной массы, то для 1 варианта достаточно мощности 3,6 кВт для варианта 2 — 10-12 кВт. Рекуперация на таком комплекте организовывается без проблем и чаще всего присутствует как стандартная опция контроллера.

3-й вариант самый дорогостоящий! Самый прогрессивный! Имеет один минус — Цена! Но сколько плюсов?!
Достаточно сказать, что асинхронным двигателем с медным ротором оборудован автомобиль Tesla model S!
Но не все так грустно! Для конверсии можно использовать обычный общепромышленный асинхронный двигатель, скажем АИР112MB8! Но обмотки статора нужно будет перемотать специальным образом. Тип такой обмотки называется "Славянка" такое название ей дали ее разработчики, наши с вами соотечественники. Этот тип обмотки позволяет получить из обычного асинхронника отличный тяговый мотор, с расходом энергии на км на 30-40% ниже чем на двигателях постоянного тока! Это значит что с одной и той же батареей на асинхроннике со "Славянкой" ваш пробег будет больше. Диапазон оборотов до 6000 и выше. Контроллер для такого двигателя стоит от 1,5 до 2,5 тыс. у.е. можно найти на торговых площадках за 700-1000 у.е. б/у. в основном это Сurtis. Сейчас активно ведется разработка такого контроллера Российскими учеными-энтузиастами! Возможно к весне будут готовы первые мелкосерийные образцы. Они будут дешевле.

Читайте также:  Скрытая прокладка кабеля пуэ

Если вы хотите не дорого электрифицировать авто до 800 кг, ищите двиг от погрузчика! Масса двигателя должна быть не менее 40-50 кг! Это важно! Двигатель в 30 кг мощностью 6 кВт не будет обладать нужным крутящим моментом и будет греться до критических 110 градусов! Также на шилде двигателя может быть указан режим его работы — S1, S2, S3, S4. Вам нужен S1 или S2. Обороты двигателя для конверсии с КПП должны быть сопоставимы с ДВСными, т.е. не менее 1800 оборотов. Их число можно поднять увеличив напряжение с номинальных, скажем 48В до 72В. Уже под найденный двигатель подбирайте контроллер!

Если вы хотите получить компактный двигатель с рекуперацией и не дорого, возьмите комплект бесколлекторный двигатель плюс контроллер! Лучше брать комплект т.к. это упростит монтаж и будет гарантировать совместимость контроллера и двигателя и их оптимальность работы.

Если вы решили подойти к конверсии всерьез и хотите получить авто с отличными характеристиками с рекуперацией и максимальной скоростью за 100 км, то ваш выбор в пользу асинхронника со "Славянкой"!
Такую конверсию лучше начать с поиска и покупки именно контроллера! И уже под контроллер и его характеристики подбирать двигатель.

Навигация

Популярно

Технология изготовления обмоток роторов. Общие сведения.

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутой обмоткой являются самыми распространенными. В двигателях до 400 кВт короткозамкнутую обмотку изготовляют заливкой ротора алюминием (рис. 141а), а в двигателях большей мощности — из медных стержней с медными замыкающими кольцами сваркой (рис. 141б).

Заливка ротора алюминием — наиболее прогрессивный технологический процесс, который позволяет получить обмотку, состоящую из стержней в пазу и замыкающих колец, расположенных на торцах сердечника. Заливка, выполняемая при любой форме паза, обеспечивает хороший контакт между стержнями и кольцами. Вместе с кольцами отливают вентиляционные лопатки, которые отводят теплоту от колец и стержней.

В электрических машинах с радиальной вентиляцией лопатки работают как вентиляторы, обеспечивая охлаждение. В некоторых конструкциях роторов на лопатках или кольцах во время балансировки крепят грузы для устранения неуравновешенности роторов.

Применяя для заливки сплавы с различным удельным сопротивлением, можно изготовлять электрические машины с различными характеристиками, например для двигателей с повышенным скольжением применяют алюминиевые сплавы с большим удельным сопротивлением.

Технологический процесс заливки роторов алюминием является сложным, поскольку форма алюминиевой обмотки не удовлетворяет требованиям литейного производства. В соединении стержней и колец имеются резкие переходы от тонких стержней к толстым кольцам. В местах резких переходов могут наблюдаться обрывы стержней при остывании металла. Масса сердечника ротора в несколько раз больше массы алюминия, и для того, чтобы алюминий равномерно распределился по всей форме паза, сердечник во многих случаях необходимо нагревать до 350 — 500°С. Это усложняет и удорожает заливку. При остывании алюминий дает усадку до 2%, поэтому требуется организация направленного остывания от периферии к литниковой системе.

Для заливки обмотки роторов применяют первичный алюминий марок А5, Аб, А7. Литники, прибыли, пресс-остатки, стружку и бракованные отливки нельзя использовать повторно для заливки обмотки, поскольку алюминий уже имеет загрязнения, которые резко ухудшат характеристики электродвигателя.

При расплавлении алюминий не должен загрязняться посторонними примесями, сильно окисляться и насыщаться газами, чтобы электропроводность его не отличалась от электропроводности первичного чушкового алюминия (35*10-10 Ом/м). Расплавленный алюминий имеет склонность к активному окислению, а оксидная пленка, обладая электроизоляционными свойствами и опадая в пазы и короткозамыкающие кольца, может привести к обрывам стержней, неполной заливке, образованию трещин. Алюминий следует расплавлять в печах, исключающих его насыщение примесями. С этой целью используют чаще графитовые тигли.

Важное значение имеет температура заливаемого алюминия. Чем больше температура его нагрева, тем выше текучесть, следовательно, лучше заполняется форма. Однако при повышении температуры алюминий окисляется более интенсивно, а образующиеся при этом оксидные пленки уменьшают электропроводность алюминия и могут вызвать трещины и разрывы стержней. При небольшом нагреве алюминия его жидкотекучесть становится меньше, следовательно, возникает опасность затвердевания алюминия раньше, чем он полностью заполнит форму.

Для повышения, кпд и снижения превышений температуры электродвигателя большое значение имеет контактное переходное сопротивление между стержнями и сердечником ротора, зависящее от способа и режима заливки. Существует несколько способов заливки роторов, алюминием. Выбор способа заливки зависит от объема выпускаемых машин, имеющегося оборудования и опыта работы предприятия.

Заливка алюминия под высоким давлением на специальных литейных машинах — наиболее производительный способ. Этим способом заливают 95% роторов (диаметром 200 — 250 мм) электрических машин малой и средней мощности массового и крупносерийного производства. При заливке роторов больших диаметров на существующем оборудовании из-за значительного объема заливаемого металла не обеспечивается требуемое качество их обмоток. Создание больших и сложных литейных машин нецелесообразно, вследствие малых программ выпуска изделий. В этих случаях используют следующие способы заливки: под низким давлением, статический, вибрационный или центробежный. Для каждого способа существуют свои рекомендации при выборе конструкции ротора и режимов заливки.

Для роторов электрических машин большой мощности применяют обмотки с медными стержнями и замыкающими кольцами. При этом пусковые обмотки изготовляют из медных сплавов с повышенным сопротивлением. Они более трудоемки и менее надежны в эксплуатации, особенно в тяжелых условиях работы с частыми пусками.

Ротор асинхронной машины можно изготовить из массивной стальной поковки без пазов и без обмотки. В этом случае роль обмотки играет сам массивный ротор, в котором вращающееся магнитное поле будет индуктировать токи.

Активное r2 и индуктивное сопротивления массивного ротора ввиду сильно выраженного поверхностного эффекта значительно зависят от скольжения. Так, в случае f1 = 50 Гц при пуске (S = 1) эквивалентная глубина проникновения токов в роторе составляет только 3 мм, при S = 0,02 – около 20 мм, при S = 0,001 – около 100 мм [1]. Поэтому при пуске сопротивление r2 весьма велико и мало, а с уменьшением скольжения сопротивление r2 уменьшается, а – увеличивается.

В результате сильного проявления поверхностного эффекта пусковой момент двигателя с массивным ротором достаточно велик (рис. 12.6).

Рис. 12.6. Механическая характеристика асинхронного двигателя с массивным ротором

Однако двигатели средней и малой мощности с массивными роторами при f1 = 50 Гц имеют низкие кпд и коэффициент мощности.

Массивный ротор имеет большое преимущество в прочности. В связи с этим асинхронные двигатели с массивным ротором применяются для высоких скоростей вращения. Так, при частоте f1 = 1000 Гц и при числе пар полюсов р = 1 частота вращения магнитного поля.

. (12.3)

Также двигатели применяются в различных установках специального характера, например, в гироскопических навигационных устройствах, и питаются токами повышенной частоты (4001000 Гц).

С целью улучшения рабочих характеристик иногда внешнюю поверхность массивного стального ротора покрывают медью, применяют медные кольца, прикрепленные к торцевым поверхностям массивного ротора. Иногда на цилиндрической поверхности ротора выполняют пазы, но без укладки в них обмотки.

Двигатель Шраге-Рихтера.

В основе конструкции лежит система преобразования ЭДС частоты сети, в ЭДС частоты скольжения. Что бы все это было более понятно, показываем на примере. Чугунная мощная станина статора регулируемого электродвигателя имеет ввод питания 220/380 вольт в зависимости от конкретного назначения. Мне встречался двигатель выпуска 1947г с питанием 3х220в. В данном случае электродвигатель работает от питания 380в. Питание подается на ротор двигателя через контактные кольца. Обмотка выполнена таким же образом, как и в асинхронных двигателях с фазным ротором и является первичной.

Поверх этой обмотки располагается коллекторная обмотка, предназначенная для регулирования скорости вращения электродвигателя, которая соединена с вторичной обмоткой расположенной в статоре через щеточный механизм. Коллекторный узел регулируемого электродвигателя состоит из двух одинаковых щеточных механизмов, к оному из них подключаются начала обмоток статора, а к другому концы этих обмоток.

Щеточные механизмы способны изменять свое положение относительно друг друга и имеют постоянный контакт с коллектором ротора.

Изменяя положение щеток, добиваются разных скоростей вращения ротора электродвигателя. В момент, когда щетки каждой из фаз находятся на одной линии относительно друг друга и находятся на одной коллекторной ламели, электродвигатель работает как обычный асинхронник. ЭДС в обмотке статора и ротора равны и никакого сдвига частоты не происходит. Если же сдвиг щеток происходит в направлении вычитания ЭДС положение 1. ЭДС статора и ротора направлены встречно друг другу скорость вращения уменьшается пропорционально разности ЭДС. Положение 3 характерно для увеличения скорости вращения. Здесь ЭДС ротора и статора суммируются, и двигатель работает с частотой выше синхронной.

Диапазон регулирования скорости такого электродвигателя примерно равен 1 : 3 что значительно уступает показателям двигателей постоянного тока. Сложность и трудоемкость исполнения обмоток ротора и щеточного механизма двигателей такой конструкции, послужили препятствием для массового производства и применения их в промышлености. Такие двигатели применялись в полиграфической промышленности, в системе протяжки печатных машин и некоторых других отраслях. Наша отечественная промышленность такие двигатели вроде не выпускала. Неисправность состоит в межвитковом замыкании коллекторной обмотки и выгорание изоляции коллектора. Ремонт данного электродвигателя нецелесообразен в виду его значительной стоимости. Рекомендовано заменить данный двигатель, на аналогичный двигатель постоянного тока соответствующего номинала.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector