Компаний «ВИК»: Высокоскоростные асинхронные электродвигатели CPLS (уход от двигателя постоянного тока). Высокооборотистый электродвигатель Классика от Honda

Высокоскоростные асинхронные электродвигатели серии CPLS

Электродвигатели CPLS производства компании специально разработаны для приложений, требующих широкого диапазонарегулирования скорости вращения и жесткими требованиями к массагабаритным параметрам.

Данные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором хорошо приспособлены для работы в режиме ослабленного поля, обеспечивая максимально широкий диапазон скоростей, который только может позволить их механическая конструкция.

Технические характеристики:

ü Диапазон мощностей: 8,5 - 400 кВт;

ü Скорость вращения: 112 - 132 габарит до 8000 об/мин; 160 -200 габарит до 6000 об/мин;

ü Степень защиты: IP23, IP54;

ü Класс изоляции: F, H;

ü Тип охлаждения: IC06, IC17, IC37;

ü Дополнительные опции: датчики обратной связи, датчики температуры PTC, PTO, подшипники с пополняемой смазкой, тормоз, аксиальный принудительный вентилятор. По требованию могут быть изготовлены специальные валы и фланцы электродвигателей.

По функциональным возможностям эти машины можно сравнить как с электродвигателями постоянного тока, так и с бесколлекторными электродвигателями. Уменьшенный момент инерции ротора обеспечивает двигателям отличные динамические показатели.

Питаемые от частотных преобразователей приложения номинальный момент (Mn) в расчетной точке (n1) и сопоставить их с графиками.

рис.1 График зависимости номинального момента (Mn ) от скорости вращения (n1 )

для электродвигателей CPLS 112M, CPLS 112L, CPLS 132S, CPLS 132M, CPLS132L,

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

Область применения: управление намоточным и размоточным оборудованием, металлургическая промышленность, упаковочная, полиграфическая промышленность, производство кабеля, экструзионное оборудование и т.п

Автомобили с самыми высокооборотистыми моторами в мире. Эти 25 моделей машин ничем не уступают мотоциклам по одному очень своеобразному параметру - скорости вращения коленчатого вала двигателя на максимальных оборотах. Что это за автомобили, которые гарантируют высокие обороты и прекрасное звучание? Да вот же они:

Mazda MX-5

Двигатель MX-5 крутится до головокружительно высоких оборотов. Правда стоит учитывать, что среди конкурентов он наименее шустрый.

131 л. с. при 7.000 об/мин. Двигатель Mazda MX-5 - (4-цилиндровый ряд, 1496 куб. см, 131 л. с.).

Lotus Evora

V6, 3.456 куб. см, 436 л. с.- 7.000 об/мин. Lotus известен высокоскоростными двигателями, не в последнюю очередь из-за истории компании принимавшей участие в гонках Формулы-1.

Renault Clio

Renault Clio 16V Gordini R. S. (четырехцилиндровый рядный, объемом 1998 куб. см и мощностью 201 л. с.). Маленький француз делает 7.100 об/мин.

Porsche 911

Carrera S (991.1, шестицилиндровый «боксер», 3.800 куб. см, 400 л. с.). Благородный спортсмен может вращать коленчатый вал максимум 7.400 раз в минуту.

Даже 3,4-литровый мотор в Cayman R (шестицилиндровый «оппозитник», 3.436 куб. см, 330 л. с.) дошел до планки 7400 об/мин.

McLaren

Битурбированный V8 под капотом 570 S Spider (V8-Biturbo, 3.700 куб. см, 570 л. с.) вращается вплоть до 7500 об/мин.

Ferrari 488

8.000 об/мин на спорткаре Ferrari 488 GTB (V8, 3.902 куб. см, 670 л. с.).

BMW M5

(кузов E60, V10, 4.999 куб. см, 507 л. с.). При 8.250 оборотах в минуту он создает невероятно приятный звук, притягательный и насыщенный.

Audi RS5

RS5 S-Tronic (V8, 4.163 куб. см, 450 л. с.). Высокоскоростные двигатели серии «RS5» обеспечивают колоссальные 8.250 оборотов.

Ford Mustang

В техническом паспорте Shelby GT 350 (V8, 5.163 куб. см, 533 л. с.) стоят головокружительные 8.250 об/мин!

Lamborghini

Сердцебиение у быка частое! (V10, 5.204 куб. см, 610 л. с.) крутится до 8.250 оборотов в минуту.

BMW M3

Drivelogic (V8, 3.999 куб. см, 420 л. с.). Двигатель построенный более пяти лет назад создает значительные 8.300 оборотов.

Honda Civic

Type R (FK 2, рядный четырехцилиндровый, 1.996 куб. см, 310 л. с.). Вращается до 8600 оборотов. Один из самых высоких показателей в своем классе

Audi R8

Audi R8 V10 первого поколения (V10, 5.204 куб. см, 550 л. с.). 5,2-литровый двигатель вращался до 8.700 об/мин. Преемник смог осилить «лишь» 8.500 оборотов.

Porsche 911

Porsche 911 GT3 RS (991-я модель, 6-цилиндровый оппозитный мотор, 3.996 куб. см, 500 л. с.): 8.800 об/мин делают его настоящим королем скорости.

Ferrari

Ferrari F12TDF (V12, 6.262 куб. см, 780 л. с.). Его 6,3-литровый V12 вращается на невероятных 8.900 оборотах. Техника вышла из гонок и перешла в серийное производство.

Honda S2000

(4-цилиндровый рядный, 1.997 куб. см, 241 л. с.). Первое поколение крутилось словно Ferrari - 8.900 об/мин. С 2004 года Honda снизила скорости до 8.200 оборотов.

Ferrari 458

(V8, 4.497 куб. см, 605 л. с.). Итальянец мощностью в 605 лошадиных сил и его 4,5-литровая «восьмерка» способна разогнаться до 9.000 оборотов в минуту!

Lexus

Lexus LFA (V10, 4.805 куб. см, 560 л. с.). Опять же, техника пришли из гонок, а значит японец сможет удивить 9 тыс. обо/мин.

Mazda RX-8

Еще один в лиге «девяти тысяч». Mazda RX-8 (роторно-поршневой мотор, 2 x 654 куб. см, 231 л. с.) - настоящая экзотика в мире гонок. Эластичный и достаточно мощный. А какой звук!

Porsche 911

Porsche 911 GT3 (991.1, шестицилиндровый «боксер», 3.799 куб. см, 475 л. с.): 3,8-литровый «боксер» производит 9.050 оборотов в минуту ровно. Так что он открывает Топ-5.

Porsche 918 Spyder

Еще раз Porsche, на этот раз 918 Spyder (V8 + электродвигатель, 4.593 куб. см, 887 л. с. - общая мощность). Бензиновый двигатель разгоняется до 9.150 оборотов. Электромотор крутиться еще быстрее…

Ferrari LaFerrari

Та же концепция, что у Porsche 918 Spyder, но Ferrari ставит в LaFerrari (V12 + «E»- мотор. 6.262 куб. см, общая мощность 963 л. с.). Его 6,3-литровый V12 вращается до 9.250 Раз в минуту.

Классика от Honda

Если мотоциклист строит родстер, то двигатели с верхней планкой до 9.500 об / мин от мотоцикла он поставить под капот такого автомобиля. Модель S 800 (рядный четырехцилиндровый, 791 куб. см, 67,2 л. с.) стала билетом в Европу для Honda/

Ariel Atom

Atom 500 (V8, 3.000 куб. см, 476 л. с.). Здесь также установлен двигатель, который на самом деле имеет мотоциклетные корни. Агрегат делает до 10.500 оборотов в минуту!

В быту, коммунальном хозяйстве, на любом производстве двигатели электрические являются неотъемлемой составляющей: насосы, кондиционеры, вентиляторы и пр. Поэтому важно знать типы наиболее часто встречающихся электродвигателей.

Электродвигатель является машиной, которая преобразует в механическую энергию электрическую. При этом выделяется тепло, являющееся побочным эффектом.

Видео: Классфикация электродвигателей

Все электродвигатели разделить можно на две большие группы:

• Электродвигатели постоянного тока
• Электродвигатели переменного тока.

Электродвигатели, питание которых осуществляется переменным током, называются двигателями переменного тока, которые имеют две разновидности:

• Синхронные – это те, у которых ротор и магнитное поле питающего напряжения вращаются синхронно.
• Асинхронные . У них отличается частота вращения ротора от частоты, создаваемого питающим напряжением магнитного поля. Бывают они многофазными, а также одно-, двух- и трехфазными.
• Электродвигатели шаговые отличаются тем, что имеют конечное число положений ротора. Фиксирование заданного положения ротора происходит за счет подачи питания на определенную обмотку. Путем снятия напряжения с одной обмотки и передачи его на другую осуществляется переход в другое положение.

К электродвигателям постоянного тока относят те, которые питаются постоянным током. Они, в зависимости от того, имею или нет щёточно-коллекторный узел, подразделяются на:

Коллекторные также, в зависимости от типа возбуждения, бывают нескольких видов:

• С возбуждением постоянными магнитами.
• С параллельным соединением обмоток соединения и якоря.
• С последовательным соединением якоря и обмоток.
• Со смешанным их соединением.

Электродвигатель постоянного тока в разрезе. Коллектор со щетками – справа

Какие электродвигатели входят в группу «электродвигатели постоянного тока»

Как уже говорилось, электродвигатели постоянного тока составляют группу, в которую входят коллекторные электродвигатели и бесколлекторные, которые выполнены в виде замкнутой системы, включающей датчик положения ротора, систему управления и силовой полупроводниковый преобразователь. Принцип работы бесколлекторных электродвигателей аналогичен принципу работы двигателей асинхронных. Устанавливают их в бытовых прибора, например, вентиляторах.

Что собой представляет коллекторный электродвигатель

Длина электродвигателя постоянного тока зависит от класса. Например, если речь идет о двигателе 400 класса, то его длина составит 40 мм. Отличием коллекторных электродвигателей от бесколлектрных собратьев является простота в изготовлении и эксплуатации, следовательно, и стоимость его будет более низкой. Их особенность — наличие щеточно-коллекторного узла, при помощи которого осуществляется соединение цепи ротора с расположенными в неподвижной части мотора цепями. Состоит он из расположенных на роторе контактов – коллектора и прижатых к нему щеток, расположенных вне ротора.

Ротор

Используют эти электродвигатели в радиоуправляемых игрушках: подав на контакты такого двигателя напряжение от источника постоянного тока (той же батарейки), вал приводится в движение. А, чтобы изменить его направление вращения, достаточно изменить полярность, подаваемого напряжения питания. Небольшой вес и размеры, низкая цена и возможность восстановления щеточно-коллекторного механизма делают эти электродвигатели наиболее используемыми в бюджетных моделях, несмотря на то, что он значительно уступает по надежности бесколлекторному, поскольку не исключено искрение, т.е. чрезмерный нагрев подвижных контактов и их быстрый износ при попадании пыли, грязи или влаги.

На коллекторный электродвигатель нанесена, как правило, маркировка, указывающая на число оборотов: чем оно меньше, тем скорость вращения вала больше. Она, к слову, очень плавно регулируется. Но, существуют и двигатели этого типа высокооборотистые, не уступающие бесколлекторным.

Преимущества и недостатки бесколлекторных электродвигателей

В отличие от описанных, у этих электродвигателей подвижной частью является статор с постоянным магнитом (корпус), а ротор с трехфазной обмоткой – неподвижен.

К недостаткам этих двигателей постоянного тока отнести можно менее плавную регулировку скорости вращения вала, но зато они способны за доли секунды набрать максимальные обороты.

Бесколлекторный электродвигатель помещен в закрытый корпус, поэтому он более надежен при неблагоприятных условиях эксплуатации, т.е. ему не страшны пыль и влага. К тому же, его надежность возрастает благодаря отсутствию щеток, как и скорость, с которой вращается вал. При этом, по конструкции мотор более сложен, следовательно, не может быть дешевым. Стоимость его в сравнении с коллекторным, выше в два раза.

Таким образом, коллекторный электродвигатель, работающий на переменном и на постоянном токе, является универсальным, надежным, но более дорогим. Он и легче, и меньше по размерам двигателя переменного тока той же мощности.

Поскольку электродвигатели переменного тока, питающиеся от 50 Гц (питание промышленной сети) не позволяют получать высокие частоты (выше 3000 об/мин), при такой необходимости, используют коллекторный двигатель.

Между тем, его ресурс ниже, чем у асинхронных электродвигателей переменного тока, который зависит от состояния подшипников и изоляции обмоток.

Как работает синхронный электродвигатель

Синхронные машины применяют часто в качестве генераторов. Он синхронно работают с частотой сети, поэтому он с датчиком положения инвертора и ротора, является электронным аналогом коллекторного электродвигателя постоянного тока.

Строение синхронного электродвигателя

Свойства

Эти двигатели не являются механизмами самозапускающимися, а требуют внешнего воздействия для того, чтобы набрать скорость. Применение они нашли в компрессорах, насосах, прокатных станках и подобном оборудовании, рабочая скорость которого не превышает отметки пятьсот оборотов в минуту, но требуется увеличение мощности. Они достаточно большие по габаритам, имеют «приличный» вес и высокую цену.

Запустить синхронный электродвигатель можно несколькими способами:

• Используя внешний источник тока.
• Пуск асинхронный.

В первом случае, с помощью мотора вспомогательного, в качестве которого выступать может электродвигатель постоянного тока или индукционный трехфазный мотор. Изначально ток постоянный на мотор не подается. Он начинает вращаться, достигая близкой к синхронной скорости. В этот момент подается постоянный ток. После замыкания магнитного поля, разрывается связь с вспомогательным двигателем.

Во втором варианте необходима установка в полюсные наконечники ротора дополнительной короткозамкнутой обмотки, пересекая которую магнитное вращающееся поле индуцирует токи в ней. Они, взаимодействуя с полем статора, вращают ротор. Пока он не достигнет синхронной скорости. С этого момента крутящий момент и ЭДС уменьшаются, магнитное поле замыкается, сводя к нулю крутящий момент.

Эти электродвигатели менее чувствительны, чем асинхронные, к колебаниям напряжения, отличаются высокой перегрузочной способностью, сохраняют неизменной скорость при любых нагрузках на валу.

Однофазный электродвигатель: устройство и принцип работы

Использующий после пуска только одну обмотку статора (фазу) и не нуждающийся в частном преобразователе электродвигатель, работающий от электросети однофазного переменного тока, является асинхронным или однофазовым.

Однофазовый электродвигатель имеет вращающуюся часть – ротор и неподвижную – статор, который и создает магнитное поле, необходимое для вращения ротора.

Из двух, расположенных в сердечнике статора друг к другу под углом 90 градусов обмоток, рабочая занимает 2/3 пазов. Другая обмотка, на долю которой приходится 1/3 пазов, называется пусковой (вспомогательной).

Ротор – это тоже короткозамкнутая обмотка. Его стержни из алюминия или меди замкнуты с торцов кольцом, а пространство между ними залито алюминиевым сплавом. Может быть выполнен ротор в виде полого ферромагнитного или немагнитного цилиндра.

Однофазный электродвигатель, мощность которого может быть от десятков ватт до десятка киловатт, применяются в бытовых приборах, устанавливаются в деревообрабатывающих станках, на транспортерах, в компрессорах и насосах. Преимущество их – возможность использования в помещениях, где нет трехфазной сети. По конструкции они не сильно отличаются от электродвигателей асинхронных трехфазного тока.

9000 об/мин

Говорят, это самый крутой автомобиль в истории компании Lexus. И что его преемник обязан прыгнуть выше крыши, чтобы не посрамить наследие. Говорят, звук его мотора можно слушать вместо музыки и узнать мгновенно даже за километр. Эти восторженные фанатские эпитеты - про модель LFA, первый полноценный суперкар от компании Lexus.

Динамика Lexus LFA может и не самая выдающаяся: разгон до 100 км/час - за 3,7 секунды, максимальная скорость - 326 км/час. Но машина за свою короткую жизнь поставила на треках немало рекордов (например, на Нюрбургринге) и "нахлобучивала" в дрэг-битвах немало именитых соперников. Но яркая жизнь LFA была коротка: за два года сделали всего 500 машин. Неудивительно, что поклонники так ждут продолжения...

Машину строили по знакомым канонам: больше алюминия (35%), больше карбона (65%)… А вот собираемый вручную вигатель получился уникальный. Созданный совместно с Yamaha 4,8-литровый V10 с непривычным углом развала цилиндров в 72 градуса был компактнее обычного V8 и весил меньше, чем типичный V6. Кованые поршни, титановые шатуны, клапаны и глушитель, отдельный дроссель на каждый цилиндр, мощность в 560 л.с. - и "потолок" в 9000 об/мин! Причем японские инженеры еще и отдельно настраивали "голос" мотора, чтобы был как у болидов "Формулы-1". И ведь получилось: на высоких оборотах LFA вопит чисто по-формульному!

Porsche 911 (991) GT3

Porsche 918 Spyder

9000 об/мин

9150 об/мин

В большой семье Porsche вы найдете несколько моделей, двигатели которых, кажется, вот-вот пойдут вразнос от их же собственной быстроходности. Первый - это 911 (991) GT3, выпускаемый с 2013 года. Шестицилиндровый "оппозит" объемом 3,8 литра выдает 475 л.с. и раскручивается до 9000 об/мин - спасибо почти невесомым титановым шатунам и кованым поршням. Только как раз из-за низкокачественных болтов этих самых шатунов 785 машин попали под отзывную компанию. Но нет худа без добра: в компании не стали возиться с заменой болтов - и просто поставили на спорткары новые моторы!

С ноября 2013 по июнь 2015 года Porsche выпустила 918 Spyder тиражом 918 штук ценой под миллион евро каждая. Но проблем со сбытом, как вы понимаете, у компании не было.

Вторая модель по имени 918 Spyder - уже гибридная, трехмоторная и еще более сумасшедшая. "Сердце" самого-самого Porsche в истории - атмосферный V8 объемом 4,6 литра, отдачей в 608 лошадиных сил и "отсечкой" на 9150 об/мин! И каждую ось тут еще дополнительно крутит свой электромотор. В сумме получилось 887 л.с. и 1280 Нм тяги (это больше, чем у более мощной LaFerrari), разгон до 100 км/час за 2,5 секунды и максимальная скорость в 351 км/час. Ну а дальше - минутка неудержимого хвастовства: мы сумели сами испытать потенциал этого монстра! можно почитать текстовую версию тест-драйва, а ниже мы выложили видеосюжет АвтоВестей для ТВ.

Ferrari LaFerrari

9250 об/мин

Уже ставшая легендарной LaFerrari точно заслуживает титул безумнейшей Ferrari. Самая мощная. Самая продвинутая. И самая первая гибридная модель в истории компании. От такого кощунства (променять силу чистой энергии атмосферного ДВС на помесь богини с электротележкой для гольфа!) сам Энцо Феррари наверняка в гробу перевернулся. И при этом LaFerrari сочетала в себе трудносочетаемое.

Всего 499 счастливчиков смогли купить LaFerrari, отдав за нее больше миллиона долларов.

Чуть ли не вся вылепленная из углепластика и оснащенная карбон-керамическими тормозами, она получилась воздушно легкой - всего 1,2 тонны сухой массы. Активная аэродинамика, активная подвеска, активный задний "дифф"… И более чем активный 800-сильный мотор, способный раскрутиться до 9250 об/мин. Но это не какой-то там моторчик с кулачок, а здоровенный атмосферный V12 объемом 6,2 литра! Плюс 163-сильный электромотор, встроенный в 7-ступенчатого "робота". На выходе - 350 км/час "максималки" и разгон до 100 км/час примерно за 2,5 секунды. И LaFerrari не только безумно едет, но и все так же безумно звучит, как и положено Ferrari. Если бы старик Энцо послушал и попробовал, он бы простил и возгордился...

10 000 об/мин

Компания Honda собаку съела на "крутильных" моторах - спасибо своему мотоциклетному наследию! Многие наверняка помнят сумасшедший родстер S2000 с 2-литровым "атмосферником", который выдавал 240 л.с. и крутился почти до 9000 об/мин. А вот кто помнит идейного предка этой машины?

Honda S800 выпускали с 1966 по 1970 годы, сделав 11 536 штук.

Его звали S800. Легкая, изящная спортивная двухместка в кузовах родстер или купе. Четыре цилиндра, рабочий объем всего 0,8 литра. Моторчик выдавал всего 70 л.с., но во-первых, с ним S800 стала первой "Хондой", которая разгонялась до 160 км/час. И в то время это был самый быстрый в мире серийный автомобиль с мотором объемом до 1 литра. А сам двигатель разгонялся до 10 000 об/мин, да еще с таким звуком! Забавно, что при этом в ранних S800 все еще сочетались весьма продвинутая в те годы независимая подвеска по кругу - и цепной привод задних ведущих колес. Тоже мотоциклетное наследние…

Когда речь заходит об электродвигателях , не существует линейной зависимости между мощностью, числом оборотов и потребляемого напряжения. Рассмотрим, в каких отраслях применяют и чем различаются высоковольтные электродвигатели, двигатели с высокими оборотами, а также двигатели с большой мощностью.

Разные виды высоковольтных электродвигателей

Высоковольтные электродвигатели – это синхронные и асинхронные двигатели с напряжением 3000, 6000, 6300, 6600 и 10000 В. В основном данные электродвигатели применяются в промышленности: металлургическая, горнодобывающая, станкостроительная, химическая отрасли. Такие электродвигатели применяются в установках, дымососах, мельницах, станах, грохотах, вентиляторах и т.д.

Трехфазные двигатели предназначены для работы от переменного тока с частотой 50 (60) Гц. Для обеспечения надежной работы используют обмотку статора типа "Монолит" или "Монолит-2" с классом нагревостойкости не ниже "В". Корпус электродвигателей усиленный, что, в свою очередь, понижает уровни звука и вибрации. Удельная материалоемкость и энергетические показатели находятся в оптимальном соотношении. Высоковольтные электродвигатели характеризуются также повышенной износостойкостью.

Предназначаются такие электродвигатели для привода:

• механизмов, не требующих регулирования частоты вращения – серии А4, А4 12 и 13, ДАЗО4, ДАЗО4-12, ДАЗО4-13, АОД, АОВМ, АОМ, ДАВ;
• механизмов с тяжелыми условиями пуска - серия 2АОД;
• вертикальных гидравлических насосов – серия ДВАН.

Высокооборотистые электродвигатели и их особенности

В отличие от высоковольтных электродвигателей, высокооборотные – это двигатели, количество оборотов которых равно 50 об/с или 3000 об/мин. Они имеют меньшую массу, габариты и даже стоимость, чем более тихоходные собратья одинаковой мощности.

Для применения двигателей с частой до 9000 об/мин необходимо использовать механизм с большим передаточным числом, в частности, волновой передаточный механизм. Он отличается простотой, высокой надежностью, точностью и компактностью.

Область применения высокооборотных двигателей очень широка. Сюда входят и электродвигатели для ручного гравера, и для сверла бормашины, и двигатели для автомобильной и авиационной промышленности.

Мощные электродвигатели

У обычных трехфазных электродвигателей номинальная мощность колеблется в диапазоне 120 Вт-315 кВт. Однако, как показывает практика, чем мощней электродвигатель, тем больше высота оси вала. Поэтому мощными принято считать электродвигатели больше 11 кВт. Области применения тоже довольно широкие. В частности, краново-металлургическая. Электродвигатели большой мощности также применяются в насосных агрегатах.