««Электромашина» создала второй мощный двигатель для трамвая» в блоге «Перспективные разработки, НИОКРы, изобретения»

63

Перспективные разработки, НИОКРы, изобретения

 © rostec.ru

Научно-производственное объединение «Электромашина» концерна «Уралвагонзавод» произвело установочную партию двигателей для трамвая «Витязь-М». Усовершенствованная силовая установка для низкопольного трамвая успешно прошла ходовые испытания. Тяговый асинхронный двигатель ТАЭД72 полностью соответствует техническим требованиям заказчика.

В июне 2020 года «Электромашина» подписала техническое задание на разработку и производство двигателя для трамвая со 100% низким уровнем пола с «ПК Транспортные системы». Уже в апреле 2021 года в рамках этого сотрудничества челябинское предприятие поставило установочную партию из шести двигателей мощностью 72 кВт для трамвая «Витязь-М». Первоначально двигатели прошли испытания в составе трамвайной тележки в Твери, а затем были установлены на трехсекционный трамвайный вагон и прошли ходовые испытания в составе вагона на заводской линии ООО «ПК Транспортные системы» в Санкт-Петербурге.

«Ходовые испытания проходили в течение восьми часов. Самое интересное и показательное было то, что для имитации аварийного режима движения трамвайного вагона из шести двигателей было подключено всего два. И на двух двигателях трамвай многократно проходил циклы „разгон-выбег-торможение“ на линии длиной около 1 километра. Двигатели ТАЭД72 показали достойные характеристики. Затем все шесть изделий прошли скоростные и динамические испытания и подтвердили полное соответствие всем техническим требованиям», — рассказал заместитель главного конструктора по гражданской тематике НПО «Электромашина» Максим Гильметдинов.

В конце сентября вагон уехал в Москву. Там он будет проходить девятимесячные ходовые эксплуатационные испытания, по результатам которых будет составлен акт о дальнейшем серийном производстве этих вагонов с использованием двигателей «Электромашины».

Первое поколение тяговых асинхронных двигателей «Электромашины» ЭДБТ1 было мощностью 62 киловатта. За год конструкторы создали новую линейку двигателей практически в тех же габаритах, но мощнее на 10 кВт.

Мощность удалось увеличить за счет ряда усовершенствований. Унификация между двумя двигателями составляет 50-60%. Материалы и комплектующие, применявшиеся при производстве первой линейки двигателей, использовались и для второй. Совпадают и некоторые циклы производства. Эта универсальность позволяет эффективно производить оба двигателя.

«Было важно личное присутствие на данных испытаниях. Сформировать положительный имидж предприятия и учесть все моменты, которые могли бы появиться в ходе испытаний. Связь с потребителем очень важна, она дает возможность совершенствовать изделия, — рассказал заместитель главного конструктора по гражданской тематике НПО „Электромашина“ Максим Гильметдинов. — Поставка надежного двигателя с соответствующими характеристиками откроет „Электромашине“ возможность дальнейшего сотрудничества с „ПК Транспортные системы“ в плане новых разработок в сфере производства общественного транспорта».

Источник: https://rostec.ru/news/elektromashi…y-moshchnyy-dvigatel-dlya-tramvaya/

Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,

18.

Классификация электродвигателей, обратимость электромашин

Электродвигатели:

1. Двигатель постоянного тока (ДПТ).

2. Бесколлекторный двигатель постоянного тока.

3. Асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором (squirrel-cage induction motor).

4. Синхронный двигатель.

По закону сохранения энергии в рассматриваемом идеальном случае подводимая электрическая мощность в установившемся режиме работы равна выходной механической мощности:

P = U ∙ I = M ∙ ω, где ω – угловая частота вращения якоря, M – момент на валу.

Способность двигателя постоянного тока создавать электродвижущую силу используют для ее работы в качестве электрического генератора, а не только электродвигателя. Это соответствует общему принципу

обратимости электрических машин.

Первым был создан электродвигатель постоянного тока, в то время основным источником электроэнергии были гальванические батареи. Российский ученый немецкого происхождения Якоби первым построил практическую конструкцию такого двигателя в 1840 г. и установил его на лодку для привода гребного винта. Эта конструкция совершенствовалась, и получила вид, приведенный на рисунке. На валу 1, который вращается в подшипниках 3, закреплен цилиндрический якорь 2 (ротор) из магнитного материала, на его поверхности в продольных пазах помещены проводники обмотки. На рисунке они представлены упрощенно в виде рамки провода, по которой идет ток I, на виде слева (расположенном справа на рисунке) этот ток изображен как “+”, уходящий от нас, и как “∙”, приходящий к нам. Если вращать ротор внешней силой по часовой стрелке со скоростью v проводника рамки, то проводник пересекает магнитный поток Ф. Магнитный поток создается электромагнитом статора 4 посредством обмоток 5, называемых обмотками возбуждения. По закону электромагнитной индукции, открытой Фарадеем в 1831 г., и известному правилу «правой руки», в проводе создается электродвижущая сила Е, создающая ток, имеющий направление, показанное на рисунке.

При этом по правилу «левой руки» этот ток одновременно создает силу F, направленную противоположно скорости v.

Если использовать данную машину как двигатель, то нужно создать с помощью внешнего источника напряжения U ток I в рамке провода, при этом создается сила F, которая поворачивает ротор и одновременно вал против часовой стрелки. Однако здесь возникает серьезная задача подвода электрического тока от неподвижного источника и проводов к вращающейся рамке. С этой целью пришлось установить для рамки два скользящих контакта, установленных на цилиндрическом коллекторе 6, а внешние проводники тока подключить к двум щеткам 7, прижатым к этим скользящим контактам. Токопроводящая рамка уходит из под щеток по мере поворота, но на ее место становится новая рамка и т.д. Можно сказать, что якорь сам себя гонит, подключая с помощью коллектора и щеток все новые рамки обмотки. Он ускоряет вращение, стремясь уравновесить приложенное извне напряжение U посредством создаваемой противо э.

д.с. Е. Барабан коллектора полностью занят на все 360 ⁰ контактами (ламелями) рамок обмотки якоря.

В идеальном случае для простоты не будем учитывать потери энергии на электрическом сопротивлении обмоток, коллектора со щетками и т.д. Тогда работа рассмотренного электродвигателя характеризуется зависимостями:

U = Е = k ∙ B ∙ l ∙ R ∙ ω (1)

где:

U – напряжение на щетках двигателя, подводимое извне,

Е – противо э.д.с., создаваемая в обмотке якоря по закону электромагнитной индукции от движения проводника в магнитном поле,

k – постоянный коэффициент, характеризующий данный электродвигатель, учитывающий, например, количество витков обмоток,

B — значение индукции магнитного поля в зазоре между статором и якорем,

l — длина обмотки, якоря,

R – радиус обмотки якоря,

ω – угловая частота вращения якоря.

M = k ∙ I ∙ B ∙ l ∙ R (2)

где: M – момент на валу, I – ток якоря.

К ее достоинствам относится возможность достаточно просто изменять частоту вращения вала ω в зависимости от подаваемого напряжения U или индукции в зазоре B, которую можно изменять, изменяя ток возбуждения электромагнитов статора. Это вытекает из (1), из (2) следует, что можно изменять момент на валу М с помощью изменения тока I или индукции B. Это позволяет успешно их применять там, где нужен плавный запуск и регулирование частоты вращения (например, транспорт: трамвай, метро, лифт), где нужна большая частота вращения (электроинструмент: дрели, дисковые пилы и т.д.).

Разница между синхронным и асинхронным двигателем (со сравнительной таблицей)

Разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем объясняется с учетом таких факторов, как его тип, скольжение, потребность в дополнительном источнике питания, потребность в контактном кольце и щетках, их стоимость, эффективность, коэффициент мощности, ток питания, скорость, самозапуск.

, влияние на крутящий момент из-за изменения напряжения, их рабочей скорости и различных применений как синхронного, так и асинхронного двигателя.

Разница между синхронным и асинхронным двигателем поясняется ниже в табличной форме.

ОСНОВА	СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ	АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Определение	Синхронный двигатель – это машина, у которой скорость вращения ротора и скорость магнитного поля статора равны. N= NS = 120f/P	Асинхронный двигатель – это машина, ротор которой вращается со скоростью меньше синхронной. Н < НЗ
Тип	Бесщеточный двигатель, двигатель с переменным сопротивлением, реактивный двигатель с переключателем и двигатель с гистерезисом являются синхронными двигателями.	Асинхронный двигатель переменного тока известен как асинхронный двигатель.
Скольжение	Без скольжения. Значение скольжения равно нулю.	Имеют скольжение, поэтому значение скольжения не равно нулю.
Дополнительный источник питания	Требуется дополнительный источник питания постоянного тока для первоначального вращения ротора, близкого к синхронной скорости.	Не требует дополнительного пускового источника.
Контактное кольцо и щетки	Требуются контактное кольцо и щетки	Контактное кольцо и щетки не требуются.
Стоимость	Синхронный двигатель дороже асинхронного	Менее дорогой
Эффективность	Эффективность выше, чем у асинхронного двигателя.	Менее эффективный
Коэффициент мощности	Путем изменения возбуждения коэффициент мощности можно отрегулировать соответственно как отстающий, опережающий или равный единице.	Асинхронный двигатель работает только с отстающим коэффициентом мощности.
Источник тока	Ток подается на ротор синхронного двигателя	Ротор асинхронного двигателя не требует тока.
Скорость	Скорость двигателя не зависит от изменения нагрузки. Это постоянно.	Скорость асинхронного двигателя уменьшается с увеличением нагрузки.
Самозапуск	Синхронный двигатель не самозапускающийся	Самозапускающийся
Влияние на крутящий момент	Изменение приложенного напряжения не влияет на крутящий момент синхронного двигателя	Изменение приложенного напряжения влияет на крутящий момент асинхронного двигателя
Рабочая скорость	Работают плавно и относительно хорошо при низкой скорости, ниже 300 об/мин.	Двигатель со скоростью выше 600 об/мин работает отлично.
Применение	Синхронные двигатели используются на электростанциях, в обрабатывающей промышленности и т. д. Они также используются в качестве регуляторов напряжения.	Используется в центробежных насосах и вентиляторах, воздуходувках, бумажных и текстильных фабриках, компрессорах и лифтах. и т. д.

Синхронный двигатель — двигатель, работающий на синхронной скорости, т. е. скорость вращения ротора равна скорости статора двигателя. Отсюда следует соотношение N = N _S = 120f/P, где N — скорость вращения ротора, а Ns — синхронная скорость.

Асинхронный двигатель представляет собой асинхронный двигатель переменного тока. Ротор асинхронного двигателя вращается со скоростью, меньшей скорости синхронного, т.е. N < N _S

1. Синхронным двигателем называется машина, у которой скорость вращения ротора и скорость магнитного поля статора равны. Асинхронный двигатель – это машина, ротор которой вращается со скоростью меньше синхронной.
2. Бесщеточный двигатель, двигатель с переменным сопротивлением, реактивный двигатель с переключателем и двигатель с гистерезисом являются синхронным двигателем. Асинхронный двигатель переменного тока известен как асинхронный двигатель.
3. Синхронный двигатель не имеет скольжения. Значение скольжения равно нулю. Асинхронный двигатель имеет скольжение, поэтому величина скольжения не равна нулю.
4. Синхронному двигателю требуется дополнительный источник питания постоянного тока для первоначального вращения ротора, близкого к синхронной скорости. Асинхронный двигатель не требует дополнительного пускового источника.
Для синхронного двигателя требуются контактное кольцо и щетки
5. , тогда как для асинхронного двигателя контактное кольцо и щетки не требуются. Только для асинхронного двигателя с обмоткой требуется как контактное кольцо, так и щетки.
6. Синхронный двигатель дороже асинхронного двигателя.
7. КПД синхронного двигателя выше, чем у асинхронного двигателя.
8. Путем изменения возбуждения коэффициент мощности синхронного двигателя можно отрегулировать соответственно как отстающий, опережающий или единичный, тогда как асинхронный двигатель работает только с отстающим коэффициентом мощности.
9. На ротор синхронного двигателя подается ток. Ротор асинхронного двигателя не требует тока.
10. Скорость синхронного двигателя не зависит от изменения нагрузки. Это постоянно. Скорость асинхронного двигателя уменьшается с увеличением нагрузки.
11. Синхронный двигатель не запускается самостоятельно, тогда как асинхронный запускается самостоятельно.
12. Изменение приложенного напряжения не влияет на крутящий момент синхронного двигателя, но влияет на крутящий момент асинхронного двигателя.
13. Синхронный двигатель работает плавно и относительно хорошо на низких скоростях ниже 300 об/мин, тогда как при скорости выше 600 об/мин Асинхронный двигатель работает превосходно. Асинхронные двигатели используются в центробежных насосах и вентиляторах, воздуходувках, бумажных и текстильных фабриках, компрессорах и лифтах. и т. д.
14. Различные области применения синхронного двигателя заключаются в том, что он используется на электростанциях, в обрабатывающей промышленности и т. д. Он также используется в качестве регулятора напряжения.

Таким образом, синхронный двигатель отличается от асинхронного двигателя.

▷ Синхронные и асинхронные двигатели – где их использовать?

Многие люди часто путаются в понятиях «синхронный» и «асинхронный двигатель» и в том, каково их применение. Именно поэтому один из новых членов сообщества электротехники написал эту статью. Проверьте это ниже:

Следующая информация касается общих принципов работы синхронных и асинхронных двигателей, их преимуществ, где они обычно используются и чего можно достичь, используя каждый из этих двигателей.

Давайте сначала сосредоточимся на принципах их работы…

Синхронные и асинхронные двигатели – принципы работы

Синхронные двигатели

Это типичный электродвигатель переменного тока, способный развивать синхронную скорость. В этих двигателях и статор, и ротор вращаются с одинаковой скоростью, что обеспечивает синхронизацию. Основной принцип работы заключается в том, что когда двигатель подключен к сети, электричество поступает в обмотки статора, создавая вращающееся электромагнитное поле. Это, в свою очередь, индуцируется в обмотках ротора, который затем начинает вращаться.

Внешний источник постоянного тока необходим для синхронизации направления вращения ротора и положения статора. В результате этой блокировки двигатель должен либо работать синхронно, либо не работать вообще.

Асинхронные двигатели

Принцип работы асинхронных двигателей почти такой же, как у синхронных двигателей, за исключением того, что к ним не подключен внешний возбудитель. Проще говоря, асинхронные двигатели, также известные как асинхронные двигатели, также работают по принципу электромагнитной индукции, в котором ротор не получает электроэнергию за счет проводимости, как в случае двигателей постоянного тока.

Единственная загвоздка здесь в том, что для возбуждения ротора в асинхронных двигателях не подключено внешнее устройство, и, следовательно, скорость ротора зависит от переменной магнитной индукции. Это изменяющееся электромагнитное поле заставляет ротор вращаться со скоростью ниже скорости магнитного поля статора. Поскольку скорость ротора и скорость магнитного поля статора различаются, эти двигатели известны как асинхронные двигатели. Разница в скорости известна как «скольжение».

Синхронные и асинхронные двигатели – преимущества и недостатки

1. Синхронный двигатель работает с постоянной скоростью на заданной частоте независимо от нагрузки. Но скорость асинхронного двигателя уменьшается с увеличением нагрузки.
2. Синхронный двигатель может работать в широком диапазоне коэффициентов мощности, как с отставанием, так и с опережением, тогда как асинхронный двигатель всегда работает с отстающим коэффициентом мощности, который может быть очень низким при уменьшении нагрузки.
3. Синхронный двигатель не запускается самостоятельно, тогда как асинхронный двигатель может запускаться самостоятельно.
4. На крутящий момент синхронного двигателя изменения напряжения не влияют так сильно, как на асинхронный двигатель.
5. Для запуска синхронного двигателя требуется внешнее возбуждение постоянного тока, но для работы асинхронного двигателя внешнее возбуждение не требуется.
6. Синхронные двигатели обычно дороги и сложны по сравнению с асинхронными двигателями, которые менее дороги и удобны в использовании.
7. Синхронные двигатели особенно хороши для низкоскоростных приводов (ниже 300 об/мин), поскольку их коэффициент мощности всегда можно отрегулировать до 1,0, и они очень эффективны. С другой стороны, асинхронные двигатели отлично подходят для скоростей выше 600 об/мин.
8. В отличие от асинхронных двигателей, синхронные двигатели могут работать на сверхнизких скоростях с помощью мощных электронных преобразователей, которые генерируют очень низкие частоты. Их можно использовать для привода дробилок, вращающихся печей и шаровых мельниц с регулируемой скоростью.

Синхронные и асинхронные двигатели. Применение

Применение синхронных двигателей

1. Они обычно используются на электростанциях для достижения соответствующего коэффициента мощности. Они работают параллельно шинам и часто подвергаются внешнему перевозбуждению для достижения желаемого коэффициента мощности.
2. Они также используются в обрабатывающей промышленности, где используется большое количество асинхронных двигателей и трансформаторов для преодоления запаздывания коэффициента мощности.
3. Используется на электростанциях для выработки электроэнергии с заданной частотой.
4. Используется для управления напряжением путем изменения его возбуждения в линиях передачи.

Применение асинхронных двигателей

Более 90% двигателей, используемых в мире, являются асинхронными двигателями, и они широко применяются во многих областях. Некоторые из них:

1. Центробежные вентиляторы, воздуходувки и насосы
2. Компрессоры
3. Конвейеры
4. Подъемники и краны большой грузоподъемности
5. Токарные станки
6. Нефтяные, текстильные и бумажные фабрики и т. д.

Заключение

В заключение следует отметить, что синхронные двигатели используются только тогда, когда от машины требуется работа на низкой или сверхнизкой скорости, а также при требуемых коэффициентах мощности (как с опережением, так и с отставанием).