14Май

Вариатор принцип работы видео: особенности и правила эксплуатации (не стоит сильно нагружать, буксировать и ездить по бездорожью) — Рамблер/авто

Содержание

Как устроен вариатор — ДРАЙВ

  • Войти
  • Регистрация
  • Забыли пароль?
  • user
  • Выход
Найти ДРАЙВ
  • Наши
    тест-драйвы
  • Наши
    видео
  • Цены и
    комплектации
  • Сообщество
    DRIVE2
  • Новости
  • Наши тест-драйвы
  • Наши видео
  • Поиск по сайту
  • Полная версия сайта
  • Войти
  • Выйти
  • Acura
  • Alfa Romeo
  • Aston Martin
  • Audi
  • Bentley
  • Bilenkin Classic Cars
  • BMW
  • Brilliance
  • Cadillac
  • Changan
  • Chery
  • CheryExeed
  • Chevrolet
  • Chrysler
  • Citroen
  • Daewoo
  • Datsun
  • Dodge
  • Dongfeng
  • DS
  • FAW
  • Ferrari
  • FIAT
  • Ford
  • Foton
  • GAC
  • Geely
  • Genesis
  • Great Wall
  • Haima
  • Haval
  • Hawtai
  • Honda
  • Hummer
  • Hyundai
  • Infiniti
  • Isuzu
  • JAC
  • Jaguar
  • Jeep
  • KIA
  • Lada
  • Lamborghini
  • Land Rover
  • Lexus
  • Lifan
  • Maserati
  • Mazda
  • Mercedes-Benz
  • MINI
  • Mitsubishi
  • Nissan
  • Opel
  • Peugeot
  • Porsche
  • Ravon
  • Renault
  • Rolls-Royce
  • Saab
  • SEAT
  • Skoda
  • Smart
  • SsangYong
  • Subaru
  • Suzuki
  • Tesla
  • Toyota
  • Volkswagen
  • Volvo
  • Zotye
  • УАЗ
  • Kunst!
  • Тесты шин
  • Шпионерия
  • Автомобизнес
  • Техника
  • Наши дороги
  • Гостиная
  • Автоспорт
  • Авторские колонки
  • Acura
  • Alfa Romeo
  • Aston Martin
  • Audi
  • Bentley
  • BCC
  • BMW
  • Brilliance
  • Cadillac
  • Changan
  • Chery
  • CheryExeed
  • Chevrolet
  • Chrysler
  • Citroen
  • Daewoo
  • Datsun
  • Dodge
  • Dongfeng
  • DS
  • FAW
  • Ferrari
  • FIAT
  • Ford
  • Foton
  • GAC
  • Geely
  • Genesis
  • Great Wall
  • Haima
  • Haval
  • Hawtai
  • Honda
  • Hummer
  • Hyundai
  • Infiniti
  • Isuzu
  • JAC
  • Jaguar
  • Jeep
  • KIA
  • Lada
  • Lamborghini
  • Land Rover
  • Lexus
  • Lifan
  • Maserati
  • Mazda
  • Mercedes-Benz
  • MINI
  • Mitsubishi
  • Nissan
  • Opel
  • Peugeot
  • Porsche
  • Ravon
  • Renault
  • Rolls-Royce
  • Saab
  • SEAT
  • Skoda
  • Smart
  • SsangYong
  • Subaru
  • Suzuki
  • Tesla
  • Toyota
  • Volkswagen
  • Volvo
  • Zotye
  • УАЗ

Как работает вариатор, принцип работы, недостатки, ремонт

Рядовой автовладелец хорошо знаком с механической и автоматической коробками передач и многие из автовладельцев даже знают, принцип работы этих трансмиссий. Однако, существует еще и, так называемый, вариатор бесступенчатый, который автопроизводители позиционируют, как эффективное и мощное трансмиссионное устройство, созданное в результате новых технологий. В этой статье и поговорим о том, как работает вариатор, его принципе работы, недостатках и ремонте.

Содержание статьи:

Примечательно, что первый вариатор был запатентован более ста лет назад, а историки вообще утверждают, что аналог самого первого вариатора был придуман Леонардо да Винчи в 1490 году.

Как бы там ни было, данный тип трансмиссии стал серийно устанавливаться на голландские автомобили DAF в 1950 году, но только сейчас вариаторы получили всемирное признание и стали активно внедряться в легковую автопромышленность.

Что представляет из себя вариатор

Вариатор представляет собой коробку передач, принцип работы которой заключается в плавном и непрерывном изменении передаточного числа между коленчатым валом двигателя и приводами колес.

Как таковые переключения и фиксация скоростей, которые присущи автоматической коробке передач, отсутствуют, а наблюдается только постоянное и плавное изменение передаточного числа при разгоне и замедлении. При этом исключаются толчки, когда автомобиль трогается с места или разгоняется. Для водителя всё происходит непривычно плавно.

Автомобиль, на котором установлен вариатор, практически ничем не отличается от автомобиля с АКПП. В нем есть коробка передач, две педали и рычаг переключения. Всё как обычно, и управление аналогичное, но вариатор функционирует совершенно по-иному.

Итак, как работает вариатор

Рассмотрим, как работает вариатор. В автомобильной индустрии наиболее распространенными видами являются клиноременные и тороидальные механизмы. Первый вариант отличается массовым производством, второй встречается гораздо реже.

Вариатор клиноременной имеет в своей конструкции два раздвижных шкива. Между ними натянут ремень. При движении шкивы то сближаются, то удаляются друг от друга. Двигаются они, благодаря специальному гидравлическому приводу, который управляется электроникой. Водителю достаточно выбрать определенный режим езды, например, обычный, и электроника моментально настроит работу вариатора.

Сечение ремня трапециевидное или клинообразное. При вращении он вклинивается в ведущий или ведомый шкив. Соприкосновение с ними происходит боковыми сторонами ремня. Даже при износе боковин ремня сцепка со шкивами не становится меньше, так как он еще сильнее входит в них.

Нагрузка на данный элемент огромна, поэтому ремни для вариаторов изготавливают из металла. Чаще всего ремень выполнен в виде стальной ленты с определенным покрытием или представлен в виде набора тросов, которые имеют сложное сечение. На тросы нанизано большое количество поперечных стальных пластинок из тонкого металла. Форма данных пластинок трапециевидная, их края соприкасаются со шкивами. При сжатии такой ремень становится еще жестче, что позволяет передавать ему сжимающее усилие.

При движении автомобиля это выглядит примерно так: коленвал двигателя вращает ведущий шкив, части которого плавно сжимаются. Подобное сжатие придает ремню клиновидную форму и выталкивает его подальше от центра.

В это время ведомый шкив начинает разжиматься, ремень утопает в нем и приближается к центру. Всё это влечет изменение передаточного числа.

как работает вариатор

Тороидальный вариатор в своей конструкции имеет соосные сферические валы и зажатые в них ролики. Ведущий вал соединен с двигателем, а ведомый с карданом. Сферические валы вращаются в разные стороны. Ролики меняют свое положение, а значит, и радиусы.

Как следствие, изменяется передаточное число. Блок управления “руководит” гидроприводом и ролики перемещаются относительно сферы вплоть до микрон. Всё это способствует тому, что число передач становится бесконечным. Одним словом, вариаций не счесть.

Между поверхностью сферы и роликами создается усилие, нередко достигающее десяти тонн. Несмотря на то, что для изготовления данных элементов используют самые прочные и лучшие материалы, именно в этих местах чаще всего происходит износ вариатора.

Примечательно, что двигатель на автомобиле с вариаторной коробкой передач всё время остается на одних и тех же оборотах. К примеру, при наборе скорости, обороты соответствуют максимальному крутящему моменту и остаются неизменными, что дает высокий темп разгона, ведь времени на переключения скоростей, как это происходит на обычном автомобиле, совсем не тратится.

Неизменные обороты минимизируют нагрузку на силовой агрегат, а это увеличивает сроки его службы. В то же время вариатор можно настроить так, что будет наблюдаться постепенный рост оборотов мотора.

Преимущества и недостатки вариатора

Преимущества вариатора неоспоримы:

  • простая конструкция;
  • плавность разгона;
  • увеличение ресурса двигателя;
  • существенная экономия топлива.

Впрочем, данный тип трансмиссии не лишен недостатков:

  • плохая переносимость повышенных нагрузок;
  • некоторые ограничения в буксировке;
  • быстрый износ при езде по бездорожью;
  • сложный ремонт.

Обслуживание и ремонт вариаторной коробки передач

Основным элементом вариатора считается ремень, его меняют каждые 150 000 км. Масло в трансмиссии необходимо обновлять каждые 50 000 км. Также функциональность вариатора напрямую зависит от электронной системы управления.

ЕЩЁ

Мнения по обслуживанию вариаторов разняться. Можно встретить заверения, что их ремонт прост и стоит недорого. Если сравнивать с АКПП, то это так, но с другой стороны не каждый автосервис имеет квалифицированного специалиста, способного качественно провести ремонт и профилактическое обслуживание вариатора.

Но то обстоятельство, что автомобили с данным типом трансмиссии становятся все более востребованными и распространенными, неизбежно приведет к тому, что в недалеком будущем ремонт станет быстрым и доступным для любого автовладельца.

Видео, как работает вариатор

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Сохранить

Принцип работы вариатора на автомобиле видео

Вариатором называют несложный механизм, с помощью которого происходит плавное изменение передаточного числа в силовых установках. Свое применение это устройство нашло на скутерах, катерах, а также постепенно переходит на автомобильную промышленность. Многие водители до сих пор не знают, как работает это устройство. Сегодня мы заполним этот пробел в знаниях, а также полностью раскроем принцип работы вариатора.

Как работает вариатор

Прежде чем вникать в то, на чем основана работа вариатора, необходимо узнать, из каких частей он состоит. Для начала нужно рассмотреть гидравлический трансформатор. Это устройство играет роль сцепления и предназначено для плавной передачи вращающего момента от коленчатого вала двигателя к трансмиссии. Гидротрансформатор состоит из двух деталей с лопастями, находящихся в специальной жидкости и закрытых герметично. Суть его работы заключается в том же самом, что и у гидромуфты – передача вращающего момента от одной турбины к другой посредством перемещения жидкости. Благодаря этому не сложному механизму автомобиль начинает движение плавно и без рывков.
Теперь к главному – устройству самого вариатора.

Говоря простым языком – все его компоненты позволяют плавно изменить передаточное число.

Он состоит из двух шкивов, между которыми осуществляется механическая связь через ременную передачу. Главной особенностью этих шкивов является то, что они могут изменять свои рабочие размеры. Проще говоря, один из них увеличивается, а другой уменьшается.

Все эти изменения происходят благодаря увеличению оборотов и нагрузки. А за сам процесс контролируется при помощи датчиков, а также электронного блока управления. Таким образом, как только мы нажимаем на газ, машина начинает разгон, но без набора оборотов, так как наравне с этим происходит изменение размера шкивов. Данный процесс практически не заметен, но автомобиль очень стремительно набирает скорость.
Помимо ремня, в данной системе может применяться цепь, которая позволяет выдерживать большие нагрузки.

Однако ее недостатком можно назвать повышенный уровень шума, из-за чего цепь не приобрела популярность. Тем не менее, цепь позволяет добиваться огромного КПД, что повышает ее значимость. Изначально, цепной механизм был применен на всем известных автомобилях Audi.

Еще один вид вариатора – это тороидный. Здесь не нашли своего применения ни ремень, ни цепь. Вместо них тут применяются конусообразные шкивы, а также специальные ролики между ними. Суть заключается в следующем – ролики могут менять свое угловое положение, в зависимости от оборотов, а значит, по-разному соприкасаются с дисками. Все это способствует изменению передаточного отношения.

 


Для управления шкивами и роликами применяется комплект специальных датчиков. Одни из них измеряют частоту вращения шкивов, а другие – колес. На основе полученных данных делаются выводы о наиболее рациональном передаточном числе, в связи с чем, исполнительные механизмы меняют размер шкива к нужным размерам.

Как и у всех остальных видов трансмиссий, вариатор имеет дифференциал, который обеспечивает распределение нагрузки между колесами на одной оси. Кроме того, разработчики создали отдельную шестерню для задней передачи, что позволяет сделать невозможное при такой конструкции – обратное вращение.

Весь механизм вариатора герметично закрывается металлическим корпусом, а также заполняется специальным маслом. Оно же выполняет охлаждающие функции. Вариатор имеет очень компактный механизм, что увеличивает свободное пространство под капотом.

Вот так работает вариатор. Как видите, ничего сложного в этой конструкции нет. Полученные знания помогут вам в дальнейшем диагностировать различные неисправности системы. Желаем удачи на дорогах!

Посмотрите! Мы подготовили для Вас видео по теме:

Читайте так же

что это такое, принцип работы и устройство

Трансмиссия в автомобиле обеспечивает возможность изменения крутящего момента и передачу его на ведущие колеса. И одним из основных ее элементов является коробка передач. Причем данный узел, используемый на авто, бывает нескольких типов – механическая, автоматическая, роботизированная, вариаторная. Что касается последней, то появился такой тип КПП не так уж и давно, но при этом активно завоевывает популярность. Далее мы разберемся, что такое вариаторная коробка передач, как она работает, чем хороша и какие у нее минусы.

Вариатор (также известный как Continuously variable transmission или CVT) — далеко не новый тип трансмиссии на автомобилях. Первая такая коробка появилась в 1959 году, но из-за невозможности в то время решить некоторые технические проблемы, распространения данная КПП на автотранспорте не получила, зато она оказалась неплохим вариантом для мототехники, в частности – скутеров. Вторая попытка использовать вариаторную коробку на авто была в 1984 году. И так постепенно данный тип КПП заинтересовал автопроизводителей и все чаще его стали использовать.

Принцип работы вариаторной коробки передач

Главная особенность этой коробки – плавная бесступенчатая смена передаточного числа. То есть, если в других типах повышение или понижение числа выполняется на заданные значения, так называемые ступени, то в вариаторе их нет. Благодаря этому она способна более точно производить передачу усилия от силовой установки к ведущим колесам.

На автомобилях распространение получило два типа вариаторных КПП – клиноременные и тороидные, при этом первые более распространены.

Работа клиноременного вариатора построена на передаче передаточного числа при помощи специального ремня, установленного между двумя шкивами. Первый шкив является ведущим и связан он с силовой установкой, а второй – ведомый, обеспечивающий дальнейшую передачу усилия на колеса.

Схематичное изображение работы вариаторной коробки передач

Изменение числа производится за счет меняющегося диаметра шкивов. Для этого каждый из шкивов сделан разборным и состоит он из двух половин конической формы, которые посажены на вал. Схождение-расхождение этих половин позволяет менять диаметр в точке контакта шкива с ремнем.

Работает все так: при начале движения должно обеспечиваться максимальное тяговое усилие. Для этого половины ведущего шкива разводятся, а поскольку форма их коническая, то в точке контакта диаметр шкива будет минимально возможным. Половины ведомого же наоборот – сведены, что обеспечивает в месте взаимодействия ремня со шкивом максимальный диаметр. В результате для того, чтобы ведомый шкив сделал один оборот, ведущему необходимо их сделать несколько. Но при этом и нагрузка на двигатель минимальна.

Анимация илюстрирующая принцип работы вариаторной коробки передач

По мере набора скорости передаточное число должно меняться в меньшую сторону, что обеспечивает снижение тягового усилия, но повышает скорость вращения на ведомом валу. Для этого половины ведущего шкива начинают сходиться, что приводит к увеличению диаметра в точке контакта, а ведомого – расходиться.

При максимальном диаметре ведущего шкива и минимальном – ведомого, за один оборот первого, второй сделает их несколько, поэтому скорость вращения – максимальная, но и нагрузка на двигатель больше. Таким образом, за счет изменения диаметров достигается бесступенчатая смена передаточного числа.

В тороидном типе вариатора конструкция несколько иная. У него передача усилия выполняется роликами, зажатыми между валами, имеющими тороидную форму и расположенными на одной оси.

Nissan Motors Extroid CVT — Тороидный тип вариатора

Изменение передаточного числа обеспечивается за счет смены положения роликов. Максимальное тяговое усилие обеспечивается в положении роликов, когда они повернуты в сторону ведомого вала. За счет тороидной формы валов, у ведущего в точке контакта с роликом диаметр будет минимальным, а у ведомого – максимальный.

Для уменьшения передаточного числа и увеличения скорости вращения, ролики поворачиваются в сторону ведущего вала, при этом диаметры в точках контакта изменяются.

Устройство вариаторной коробки передач

Поскольку клиноременные вариаторы более распространены, то дальше и будем рассматривать их конструкцию. Такая коробка передач состоит их нескольких основных составных частей. И первая из них – сцепление, без которого не обойтись, поскольку оно обеспечивает возможность отключения силовой установки от трансмиссии.

Наибольшее распространение на вариаторных коробках получило гидротрансформаторное сцепление, которое также используется и на автоматических и роботизированных коробках. Но некоторые автопроизводители используют и другие типы сцепления — центробежное, электромагнитное или многодисковое «мокрое».

Вариаторная коробка в разрезе.

Основной составляющей КПП является сам вариатор, и главным элементом в нем считается ремень, поскольку именно он обеспечивает передачу. Хотя и ремнем его можно назвать лишь условно. А все потом, что состоит он из металлических лент, соединенных между собой особыми фасонными частями, имеющими форму бабочки и придающих ремню клиновидную форму. Рабочей частью у него являются боковые поверхности, которые контактируют с поверхностями половин шкивов и обеспечивают передачу вращения за счет сил трения. 

Некоторые производители вместо ремня используют цепь, при этом сама коробка с таким элементом привода называется клиноцепной. Особенностью цепи является то, что она состоит из большого количества звеньев, что обеспечивает малый радиус изгиба. Рабочая поверхность у нее – торцевая.

Поскольку все элементы вариатора работают под значительными нагрузками, то изготавливаются они из высокопрочной стали, что позволяет значительно повысить ресурс коробки.

В разных конструкциях вариаторов перемещение половин шкивов по валам обеспечивается за счет усилий, которые создаются пружинами, жидкостью или за счет центробежной силы.

Еще один вариатор в разрезе (реальное фото).

Одной из основных проблем вариатора – отсутствие реверсного вращения ведомого вала. Поэтому, чтобы решить ее и обеспечить автомобилю возможность движения задним ходом, в конструкцию коробки включена планетарная передача, позволяющая менять направление вращения. Но при этом наличие такого механизма значительно усложняет конструкцию коробки, но и без него не обойтись.

Последней составной частью вариатора является механизм управления. На данном типе коробки передач используется электронное управление, которое полностью контролирует работу вариатора, обеспечивает синхронное изменение диаметров на шкивах, включает и отключает сцепление и планетарный редуктор.

Управление же коробкой осуществляется селектором, которым задаются режимы работы, аналогичные автоматической коробке. То есть, водитель задает режим, а электронный механизм управления выполняется его на вариаторе.

Видео о вариаторной коробке переключения передач

Плюсы и минусы вариаторной коробки передач

Плюсами вариаторной коробки передач являются:
  • Плавность набора скорости, отсутствие рывков;
  • Более интенсивный разгон;
  • Легкость управления;
  • Топливная экономичность;
Но есть у такого типа трансмиссии и свои минусы:
  • Сложность и дороговизна ремонта;
  • Невозможность работы с двигателями большой мощности;
  • Чувствительность к условиям эксплуатации;
  • Надобность в постоянном контроле и своевременной замене смазочных материалов.

Похожие публикации

Принцип работы вариатора

Принцип работы вариатора

Вариатор

Вариатор — это бесступенчатая трансмиссия с внешним управлением, которая позволяет автоматически плавно изменять передаточное число, выбирая наиболее оптимальное согласно внешней нагрузке и оборотам двигателя, тем самым давая возможность максимально эффективно использовать его мощность.

В технике существует множество различных конструкций такого типа, но на автомобиле получили распространение два вида вариаторов: клиноременной и тороидный.

Клиноременный вариатор как тип трансмиссии известен давно.

Его главные детали — два раздвижных шкива и соединяющий их ремень, в сечении имеющий трапецеидальную форму.

Если половинки ведущего шкива сдвинуть, они вытолкнут ремень, словно попавший между ними клин (отсюда и название "клиноременный"), наружу — радиус шкива, по которому работает ремень увеличится, следовательно, увеличится и передаточное отношение.

А если половинки ведомого шкива, наоборот, раздвинуть, то ремень провалится внутрь и будет работать по меньшему радиусу — передаточное отношение уменьшится.

Если оба шкива будут в промежуточном положении, то передача станет прямой.

Вариаторная КП — это вариация «автоматики».

Однако её устройство и принцип работы имеют существенные отличия от классической АКПП.

Это бесступенчатая трансмиссия, в состав которой входят:

собственно вариатор;

узел, осуществляющий разъединение двигателя с вариатором;

система управления;механизм заднего хода.

Вариаторная КП может быть двух типов:

клиноременного;

тороидного.

Принцип работы основан на том, что два раздвижных шкива (ведущий и ведомый), соединённых металлическим ремнём, автоматически меняют свой диаметр, изменяя при этом передаточное число.

Запускается вариатор с помощью рычага селектора.

Режимы передач идентичны с АКПП.

Позитивные стороны вариатора перед другими КП:

эффективность при использовании мощности мотора;

высокая экономия топлива;комфортность управления и самого движения;плавность хода авто;

ровный разгон и оперативный набор скорости;

малая нагрузка на мотор;

экологичность;

высокий КПД.

Устройство и принцип работы вариатора

Клиноременной вариатор состоит из нескольких (как правило, одной- двух) ременных передач, где шкивы образованы коническими дисками, за счет сдвигания и раздвигания которых изменяются диаметр шкивов и, соответственно, передаточное число. Разные фирмы разработали каждая свою конструкцию клиноременного вариатора, так на Audi в трансмиссии Multitronic вместо ремня применяют цепь, а Honda ставит набранный из металлических пластин ремень, но принцип от этого не меняется.

Для трогания автомобиля с места используются обычное сцепление или небольшой гидротрансформатор, который вскоре после начала движения блокируется. Управление дисками шкивов осуществляет электронная система из сервоприводов, блока управления и датчиков.

Начнем с самого простого. Почему клиновидный ремень? Ремень в разрезе имеет трапециевидную форму и "вклинивается" в шкив только своими боковыми поверхностями. При износе этих поверхностей, благодаря своей форме, он врезается глубже в шкив и все равно остается в хорошей сцепке с ним. Как изменяется передаточное число? Устройство ведущего шкива (ведущий шкив вращается коленвалом) таково, что его щеки при воздействии центробежных сил плавно сжимаются и выталкивают клиновидный ремень все дальше и дальше от центра шкива. Ведомый же шкив при этом наоборот, разжимается, и ремень на нем плавно утопает все ближе и ближе к центру шкива. Чем больше обороты двигателя — тем больше сжимается ведущий шкив и разжимается ведомый, тем самым меняя передаточное число от коленвала к заднему колесу. Этот процесс хорошо виден на рисунках, прикрепленных к посту.

Иначе устроен тороидный вариатор, который состоит из соосных дисков и роликов, передающих момент от одного диска к другому. Для изменения передаточного числа меняются положение роликов и их радиусы, по которым ролики обкатывают диски. И поскольку все усилие сосредоточено в пятне контакта, то для поворота роликов должны использоваться особые устройства, способные преодолевать силу прижатия ролика к диску. Так в ниссановском вариаторе Extroid применена специальная система, где управляемый электроникой прецизионный гидравлический механизм перемещает обоймы с роликами вверх или вниз на микроскопическую величину, а далее, из-за возникшего сдвига относительно оси дисков, ролик поворачивается сам.

Между прочим, принцип устройства под названием “вариатор” не нов — мысли о бесступенчатой трансмиссии стали посещать конструкторов практически сразу с началом применения поршневых ДВС на транспорте. Современное же развитие электроники и технологии материалов дало возможности усовершенствовать (остающиеся, однако, в принципе своем неизменными) конструкции вариаторов, и сейчас наблюдается, по-видимому, начало самого широкого распространения таких трансмиссий на автотранспорте.

Тем не менее вариаторы пока что не избавились от некоторых своих весьма существенных проблем. Так, очевидно, что самыми конструктивно слабыми местами существующих сегодня автомобильных вариаторов являются: для клиноременного эти самые ремни, а для тороидного — пятно контакта диска и ролика, где сила давления достигает 10 тонн. Поэтому здесь применяются специальные высокотехнологичные материалы, что делает надежность вариаторов достаточно высокой, близкой к надежности гидромеханических “автоматов”, но все же из-за нагрузок на ремень или пятно контакта вариаторы пока не могут “тянуть грузы”, а также работать с двигателями большой мощности.

На сегодняшний день рекордом для клиноременного вариатора оказывается 220 л.с. и 300 Нм, которые развивает V-образный 6-цилиндровый мотор Audi A6, “воспринятый” трансмиссией Multitronic, а для тороидного — “переваренный” Extroid (3-литровый двигатель Nissan Gloria и Cedric), развивающий 240 л.с. и 310 Нм.

Однако если для грузовиков вариаторы до сих пор непригодны, то для легковых автомобилей весьма приемлемы, и здесь у бесступенчатых трансмиссий, очевидно, большое будущее, тем более что и технологии материалов не стоят на месте.

Конструкция устройства,или принцип карандашей

Для того чтобы в полном объеме устроить обзор вариатор, стоит запомнить, что существует три его вида – клиноременной, тороидальный и цепной. Принцип работы каждого одинаков, конструкция разная.

Принцип карандашей, или как работает вариатор

Итак, есть два вала – ведущий и ведомый. Первый вал идет от мотора, второй вал идет к колесам. Когда двигатель не работает, передаточный ремень находится в положении, максимально приближенным к ведущему шкиву и максимально отдаленным от ведомого.  

Когда двигатель работает на малых оборотах, картина немного меняется. Ремень отходит от ведущего вала и приближается к ведомому.

Когда двигатель работает на средних оборотах, ремень находится приблизительно на одинаковом расстоянии от валов. Когда двигатель работает на полной мощности, картина полностью противоположна первой. Ремень утоплен в шкив ведомого вала, но полностью вытолкнут от шкива ведущего вала.

Клиноременной вариатор

Особенность, как всегда, заложена в названии. Сверху уже было упоминание о том, что основой вариатора есть валы со шкивами – ведущий и ведомый. А вот соединяет их и передает нужную информацию от одного к другому клиновидный ремень. Так как перед этим ремнем стоят особые задачи и нагрузки на него огромные, состав его особенный. Это смесь резины и ткани, делающая ремень невероятно прочным, намного прочнее того ремня генератора.

Почему ременной, разобрались. Теперь остался вопрос, почему клин. Так вот, форма ремня трапециевидная. Дело в том, что к шкиву он прижимается боками, как бы образуя клин. Несомненно, это место наибольшего трения, ремень изнашивается, истончается и трескается в этих местах. Но это не повод его тут же сменить. Ремень еще больше утопится в шкив и качество сцепки между ним и шкивом не пострадает. Необходимую жесткость обеспечивают стальные пластины, которые покрывают среднюю часть.

Тороидный вариатор

Все то же самое, только без ремня. Его функции выполняют диски. Или ролики, как вариант названия. Есть еще совсем простое название – колеса. Это все сопряжено с внешним видом. Вместо ведущего и ведомого вала в тороидном вариаторе используются диски. У дисков есть две оси вращения – горизонтальная и вертикальная. В зависимости от положения ролика ведущего диска, его отзеркаливает ролик ведомого диска. Примерно этот процесс изображен на картинке ниже.

Недостатки и преимущества вариатора

К вышесказанному о вариаторах стоит прибавить самое главное – в чем их суть и зачем устанавливать их вместо привычных механических коробок передач и автоматических. Весь фокус в приставке «бесступенчатая трансмиссия». Вариатор не требует переключения передач вручную, справляясь с этим самостоятельно, при этом не чувствуется характерных рывков при трогании с места или переключение с первой скорости на вторую. Многим водителям это не нравится, ведь это практически отобранное удовольствие управления. Повинуясь запросам потребителей, современные вариаторы настраиваются таким образом, что двигатель по звуку работает, как и раньше, набирая обороты перед переключением скоростей.

Типы вариаторов

Передача вращающего момента в вариаторах происходит за счет сил трения - независимо от типа конструкции, регулирование передаточного отношения, как правило осуществляется путем переноса точек контакта элементов передачи.

Рассмотрим несколько основных конструктивных схем вариаторов.

Лобовой вариатор

Принципиальная схема вариатора с перекрещивающимися валами (или лобового) показана на рисунке.

Ось ведомого вала перпендикулярна оси ведущего. На ведущем валу закреплен диск. Каток с фрикционными накладками установлен на шлицах ведомого вала. Получается, что каток может линейно перемещаться вдоль оси ведомого вала. Если каток вариатора прижат диску то вращение будет передаваться от ведущего вала к ведомому. Причем соотношение скоростей в вращающих моментов будет зависеть от расположения точки касания.

Чем ближе эта точка к центру тем медленнее будет вращаться выходной вал, и тем выше будет вращающий момент на нем.

n1*X=n2r

  • где n1 - частота вращения ведущего вала
  • n2 - частота вращения ведомого вала
  • X - расстояния от центра ведущего диска до точки касания
  • r - радиус ведомого катка

Передаточное отношение вариатора (отношение, угловых скоростей, частот вращения, моментов) можно вычислить по формуле:

i=n1/n2=r/x

Диапазон регулирования лобового вариатора определяется минимальным и максимальным значением Х:

D=imax/imin=Xmax/Xmin

Представленная конструкция вариатора позволяет реализовать изменять и направление вращения ведомого вала. Если точку касания диска переместить в противоположную сторону от центра ведущего диска, то направление вращения ведомого вала изменится.

Вариатор с раздвижными конусами

Вариаторы этого типа получили широкое применяют в трансмиссиях автомобилей, мотоциклов, станков. Устройство вариатора с раздвижными конусами показано на рисунке.

Валы установлены в корпусе на подшипниках. Оси вращения ведущего и ведомого валов расположены параллельно.

На ведомом и ведущем валу расположены конические диски, которые могут перемещаться вдоль осей вращения.

Между дисками зажат стальное или армированное резиновый ремень. При вращении ведущего вала, вращение через ремень передается ведущему валу.

Получается, что диски образуют два шкива, между которыми расположен ремень, благодаря конструкции рабочий диаметр шкивов может изменяться, а значит будет меняться и передаточное отношение.

Отношение частот вращения валов вариатора будет зависеть от расположения точек касания дисков и конуса.

Чем дальше точка касания от оси вращения ведущего вала, и чем ближе к оси вращения ведомого, тем выше будет частота вращения ведомого вала.

Передаточное отношения вариатора с раздвижными конусам можно вычислить по формуле:

i=n1/n2=X2/X1

Диапазон регулирования можно вычислить, используя зависимость:

D=imax/imin=(Xmax/Xmin)2

Вариатор с постоянными конусами и промежуточным диском

Устройство вариатора показано на рисунке.

На ведомом и ведущем валу вариатора закреплены конические барабаны, между которыми, на оси расположен каток. С помощью винта каток может перемещаться по оси. Пружина позволяет обеспечить надежное прижатие барабанов и катка.

Передаточное отношение вариатора будет зависеть от расположения точки касания катка и барабанов:

i=n1/n2=X2/X1

Диапазон регулирования будут определяться как:

D=imax/imin=(Xmax/Xmin)2

Торовый вариатор

Конструкция торового вариатора показана на рисунке.

На валах расположены торовые чашки со сферическими поверхностями. Между чашечками установлены ролики, через которые вращающий момент передается от ведомого вала к ведущему.

Регулирование передаточного отношения осуществляется за счет изменения угла наклона роликов. Если ролики перпендикулярны дискам, то передаточное число будет равно 1.

Двухступенчатые вариаторы

Для диапазонов регулирования выше 10 рекомендуется применять двухступенчатые вариаторы, содержащие две фрикционные передачи. Разработаны конструкции с регулированием двух и четырех шкивов. В зависимости от способа перемещения дисков различают:

  • вариаторы с принудительным перемещением двух дисков на ведущем и ведомом валах или на промежуточном валу и с двумя плавающими дисками;
  • с принудительным перемещением двух дисков и с двумя подгруженными дисками;
  • с принудительным перемещением четырех дисков.

КПД двухступенчатых вариаторов с плавающими дисками не составляет 60-85%. Применение схемы с четырьмя принудительно перемещаемыми дисками позволяет повысить КПД вариатора.

Применение вариаторов

Вариаторы используют в качестве бесступенчатой трансмиссии:

  • автомобилей;
  • сельскохозяйственных машин;
  • волочильных станков;
  • прессов;
  • прокатных станов;
  • токарно-винторезных станков;
  • фрезерных станков;
  • текстильных и других станков с намоточными устройствами.

Ресурс ремня вариатора

При работе вариатора в ремне возникают циклически изменяющиеся напряжения. Под действием циклического деформирования в элементах ремня необратимые возникают усталостные изменения - появляются микротрещины, надрывы, которые в итоге приводят к разрыву ремня.

Для повышения надежности работы вариатора для производства ремней используются современные износостойкие полимеры, композиционные материалы, применяется армирование, также разрабатываются конструкции с металлическими "цепными" ремнями.

Масло для вариатора

Правильное подобранное масло позволяет значительно повысить ресурс и надежность вариатора.

Масло, залитое в вариатор должно обеспечивать следующие функции:

  • смазывание поверхостей подвижных деталей;
  • отвод тепла от нагретых элементов;
  • удаление мелких частиц износа из зоны контакта трущихся деталей;
  • предотвращении коррозии металлических поверхностей;
  • сохранять характеристики в широком диапазоне рабочих температур.

Получается, что с одной стороны масло должно смазывать подвижные детали, с другой - не допускается проскальзывания ремня. Добиться этого помогает специальное масло низкой вязкости с присадками, отличающееся, от того, что заливают в в редукторы, коробки передач и т.д.

Важным фактротом надежности вариатора является и своевременная замена масла. На современных автомобилях масло в вариаторе рекомендуется менять не реже, чем каждые 30 тысяч километров пробега.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Как устроен вариатор на автомобиле: Принцип работы Плюсы Минусы

Изначальный вариант трансмиссии в автомобилях — это механическая коробка передач. И за столь долгое время существования уже все водители к ней привыкли и даже приспособились. Теперь же в связи с активным развитием автомобильной промышленности появляются другие механизмы, которые призваны облегчить вождение и внести толику обновленного комфорта. Одним из таких узлов является вариатор. Можно даже уточнить, что это разновидность автоматической трансмиссии (АКПП). Но как устроен вариатор на автомобиле, из чего он состоит и как работает? Но главное — в чем его отличие от традиционного узла трансмиссии? И что это такое?

Все эти и другие сопутствующие вопросы достойны внимания и хорошего разбора. Собственно этим сейчас и займемся.

Главная отличительная особенность

Чем автомат отличается от вариатора? Начнем, пожалуй, с упоминания главной характеристики, которая отличает этот механизм от механической и автоматической коробки. МКПП, как правило, обладает шестью скоростями (5 в прямом и 1 в обратном направлении).

У автоматической коробки их насчитывается до 8, а то и 9. Что касается вариатора, то их бесчисленное множество, что обусловлено устройством этого механизма. Его даже можно считать альтернативой АКПП. Чтобы в точности понять, как устроена эта коробка, стоит описать принцип работы силового агрегата.

У всех привычных для нас трансмиссионных агрегатов (и МКПП, и АКПП) имеется один существенный минус — это фиксированные передаточные числа. И порой того, что имеется, не хватает.

Даже передвигаясь по ровной дорожной поверхности, машине приходится сопротивляться силе инерции. По достижении баланса между оборотами и передаточным отношением она начинает разгоняться. Затем передача понижается, а для ее повышения требуется большее количество ступеней, но в обычных КП их численность ограничена.

Вдобавок каждый раз, когда водитель переключается с одной передачи на другую, возникает рывок, что опять-таки обусловлено технологическими особенностями механизма. А значит, пора искать другие решения. Поэтому появилась идея заменить ступени трансмиссии рациональным вариантом. Так и родилась вариаторная коробка передач.

Изменение крутящего момента происходит постепенно, то есть не так как в других механизмах. Присутствие этого агрегата ощущается так, словно машину приводит в движение не ДВС, а мощный электродвигатель. Причем автомобиль набирает скорость плавно и бесшумно. И если сравнивать традиционный порядок переключения передач с его рассматриваемым аналогом, разгоняется машина заметно быстрее.

Вдобавок машинами, оснащенными вариаторными коробками, намного проще управлять. Даже автолюбитель в отсутствии опыта найдет общий язык с такой машиной, так как трансмиссия никак не реагирует на стиль вождения и не глохнет.

Осознанный выбор брендов мирового масштаба

Именитые производители уже признали аналог автоматической трансмиссии надежным и уже даже стали изготавливать их. А чтобы не было путаницы в этой массе механизмов, каждая компания нарекла продукцию фирменным именем:

  • Subaru — бесступенчатый вариант в лице «Lineartronic».
  • Honda производит «Multimatic».
  • Mercedes-Benz — «Autotronic».
  • Audi — «Multitronic».
  • Toyota — «Multidrive».
  • Nissan — изготавливает две разновидности:
  • Ford — как и у бренда выше, у этой известной фирмы тоже собственная линейка, состоящая из двух моделей:
    • «Ecotronic».
    • «Durashift CVT».

Как проверить при покупке автомобиля вариатор в нем или автомат? Чтобы потенциальные владельцы понимали, какое именно перед ними транспортное средство (с АКПП или альтернативной ее версией), оно обозначается дополнительным индексом CVT в названии. Полностью аббревиатура расшифровывается так: постоянно изменяющаяся трансмиссия или оригинальный вариант — Continuously Variable Transmission.

Разновидности

Есть несколько типов, каждый из которых обладает технологическими особенностями:

  • клиноременной;
  • клиноцепной;
  • тороидный.

Из всех трех вариаций именно клиноременной механизм встречается намного чаще, нежели другие представленные аналоги. Таким вариантом снащены 95% машин из общей численности транспортных средств с подобного рода трансмиссией.

Клиноременный агрегат

Как правило, здесь фигурирует одна передача, в редких случаях их две. Устройство вариатора автомобиля включает два шкива:

  • ведущий;
  • ведомый.

Они оба соединены клиновидным ремнем. Изначально он изготавливался из армированной резины, однако позднее она была заменена стальными пластинами. Такой ремень уже обеспечивает передачу крутящего момента больших значений, и у него меньший радиус изгиба. Вдобавок такой вариант отличается долговечностью.

Конструкция самих шкивов тоже оригинальная — это две конусовидные половины, имеющие уклон в сторону оси вала. Пока задействован вариатор, эти части время от времени то сближаются, то отдаляются.

Принцип работы

Принцип работы вариатора тоже основан на «ступенях», но здесь они создаются программно. К примеру, в тех ситуациях, когда необходима тяга, а не скорость — преодоление снежного покрова или слишком грязного участка дороги.

Как мы помним, шкивы то сходятся, то расходятся. При их раздвижении ремень лента уходит внутрь, а в ходе сближения он принимает форму клина. Это оказывает влияние на передаточное число. При схождении шкивов оно увеличивается, а когда они удаляются — уменьшается.

Но что руководит подвижными элементами? За это обычно отвечают пружины и центробежная сила, которая создается при помощи гидравлического привода, а он находится под контролем электроники. Именно она задает все необходимые условия, столь нужные для эффективной работы CVT в автомобиле. Благодаря этому увеличивается ресурс, и снижается расход топлива.

Клиноцепной вариант

Здесь уже ремень заменен цепью, а само звено при этом образовано множеством пластин, скрепляющихся цилиндрическими осями. Такой подход обеспечил снижение радиуса изгиба. Для изготовления цепи используется высокопрочная сталь. Когда задействован вариатор на машине этот элемент находится в тесном контакте со шкивами и принимает на себя колоссальные нагрузки. В результате повышается температура до больших значений, и возникает необходимость в охлаждении важных деталей.

Клиноцепной агрегат способен выдать самый большой КПД, если сравнивать с прочими аналогами. Но это приводит к росту конечной стоимости его и автомобиля в частности. Впервые такая конструкция была разработана производителем Audi.

Тороидный механизм

О том, что такое вариатор, мы имеем представление из описанных выше примеров. Но что представляет собой этот зверь? Здесь устройство еще изысканнее — ремня и цепи здесь не найти. Но также есть два диска:

  • ведущий;
  • ведомый.

Также присутствуют ролики, которые способны изменить положение, исходя из конкретной ситуации. Иными словами именно с их помощью меняется передаточное число. Ролики меняют положение путем воздействия на них специальных устройств. Также они осуществляют регулировку силы их прижатия к дискам. Каждый производитель применяет собственные разработки. Nissan это гидравлический механизм, который находится под управлением электроники.

Принцип действия

Когда ролики обращены к ведомому диску обеспечивается максимальная тяга. Что это дает? Обеспечивается следующее:

  • Минимальный контакт между роликами и ведущим диском.
  • Максимальное пятно контакта роликов и ведомого вала.

В случае набора скорости необходима обратная последовательность — передаточное отношение нужно снизить, а обороты наоборот — повысить. Следовательно, противоположным образом изменяется и площадь контакта роликов с дисками.

Сильные стороны

Какие же преимущества есть у этого трансмиссионного узла? На автомобиле с бесступенчатой трансмиссией передвигаться в разы удобнее, если сравнивать с прочими коробками. Также имеются другие не менее существенные преимущества:

  1. Машина двигается плавно и без рывков даже когда быстро разгоняется или тормозит.
  2. Обеспечение стабильности показателей в ходе продолжительного движения транспортного средства.
  3. Нагрузка на ДВС распределяется оптимальным образом.
  4. Из плюса, приведенного выше, вытекает еще одно полезное качество — это способствует экономному расходу топлива.
  5. Количество вредных веществ газа выхлопной системы гораздо ниже, нежели у машин с АКПП или МКПП.
  6. Наличие альтернативной коробки позволяет исключить пробуксовку колес. Соответственно повышается уровень безопасности езды по обледенелому покрытию.
  7. Благодаря электронному управлению работой силового агрегата увеличивается ресурс трансмиссии, что позволяет снизить количество неисправностей.

К тому же любой автомобиль не издает такого шума, какой можно услышать от транспорта, оснащенного ступенчатой коробкой.

Ряд недостатков альтернативной АКПП

У любой коробки передач плюсы и минусы обусловлены особенностями технологического исполнения. И со временем положительных сторон в результате эволюции механизма появляется больше. К сожалению, у любой технологической разработки присутствуют некоторые недоработки, чего просто не избежать.

Механизм CVT не является исключением, и он пока еще проходит этап всеобщего «тестирования» усилиями рядовых автолюбителей. И судя по некоторым отзывам, новая альтернатива пока еще не столь популярна, хоть обладает рядом неоценимых достоинств. Да, существующие недостатки производители стараются устранить, но пока имеем то, что имеем:

  1. На мощные машины такую трансмиссию нельзя ставить, правда есть исключения.
  2. Ремонт обходится очень дорого, да и не каждый автосервис возьмется за такую работу. Сложно найти мастера, который отлично разбирается в столь сложном механизме.
  3. Еще одно отличие автомата от вариатора в том, что его работоспособность находится в прямой зависимости от показаний сенсоров. А их очень много и стоит хотя бы одному выйти из строя, как вся система начинает функционировать неправильным образом.
  4. Чем плох еще этот агрегат? Как и АКПП его тоже следует «заправлять» специальной жидкостью. Только ее стоимость намного выше, нежели у трансмиссионного масла к обычным автоматическим коробкам. Также необходимо регулярно контролировать уровень жидкости.
  5. Механизм подвергается колоссальным нагрузкам.
  6. Вариатор на машине плох еще тем, что на нее накладывается ряд ограничений касательно использования прицепов и возможности буксировки.

В последнее время многие производители стараются увеличить количество ступеней в АКПП. На данный момент их пока не более 9, но вероятно в будущем их численность перевалит далеко за 10. Такая мера вполне объяснима — нужно обеспечить экономный расход топлива и улучшить динамику разгона.

Любого автолюбителя рано или поздно заинтересует вопрос, можно ли буксировать автомобиль с вариатором? Тут все зависит от ситуации, но во избежание серьезных проблем, лучше отказать в этой просьбе, иначе все может обернуться дорогостоящим ремонтом.

Поведение автомобиля

Исходя из выбранной программы, агрегат сам подбирает нужное передаточное число при разгоне. В этом ему активно помогает электроника. Тот водитель, кто решил пересесть с машины, где привычная трансмиссия (МКПП или АКПП) на транспорт, оснащенный CVT, почувствует существенную разницу в ходе его разгона.

Нажатие педали газа сопровождается переводом мотора в режим высоких оборотов. Он остается так работать в течение всего периода, пока машина разгоняется. При этом можно услышать характерный рев мотора. Только темп разгона в этом случае намного выше, нежели у прочих аналогов трансмиссии.

В некоторых случаях к узлу применяют другие настройки и тогда ощущения будут иными — будет чувствоваться рост оборотов ДВС. Подъем в гору или торможение не переключает вариатор на высокую передачу, даже если сильнее надавить на педаль акселератора. Его шкивы примут то положение, когда обеспечивается максимальный крутящий момент с целью увеличения тяги.

У некоторых моделей есть возможность задать определенное количество «воображаемых» ступеней и альтернативная коробка будет самостоятельно переключаться между ними, исходя из ситуаций. То есть получается своего рода имитация работы АКПП. При этом включать нужную передачу может и сам водитель.

Какой вариант лучше?

Автомат или CVT — вот в чем вопрос? Сегодня автомобили с уже привычной АКПП видишь в разы чаще, нежели транспорт, оборудованный вариатором. Правда в его защиту играет то, что разработка пока еще считается новой, которая продолжает изучаться. Производители будут вносить исправления в целях повысить качество и сделать эксплуатацию транспортного средства еще комфортнее.

Стоит учесть, что автоматическая коробка пригодна для установки на мощные автомобили. Но с точки зрения экономии расхода топлива, то здесь победу одерживает CVT. Но что лучше в итоге? Тут все зависит от множества факторов и прежде всего, будущему владельцу стоит выделить для себя приоритеты:

  • Тем, кому по душе плавная езда без рывков, стоит склонить чашу весов в сторону CVT.
  • Любителям скоростной езды, а также тем, кому приходится сталкиваться необходимостью буксировки или частого пользования прицепом, стоит присматриваться к АКПП.

В защиту классической автоматической коробки передач стоит привести весомый аргумент — меньшие расходы на содержание трансмиссии. Опять-таки однозначного мнения по поводу того, какой трансмиссионный узел лучше, нет. Здесь свои сторонники и противники и поэтому каждому автолюбителю предстоит сделать собственный выбор на основе полученной информации и с учетом плюсов и минусов.

Также читайте:

Битва двух ЛЕГЕНД Мерседес или БМВ: Что лучше?

Система полного привода 4MATIC Как работает?

Тюнинг Ателье Brabus История Компании Двигатели

9 вещей которые должен знать каждый владелец Mercedes-Benz

Топ 10 сканеров для Mercedes-Benz

Учебник 011. Принцип работы OTDR

Импульсные рефлектометры OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) работают по схожему принципу, который используется в рефлектометрах для тестирования электрических кабелей. Рефлектометр подает мощный световой импульс в оптическое волокно, а электрический рефлектометр передает мощный зондирующий импульс в электрический кабель. В то же время он измеряет мощность и время задержки импульса, которые возвращаются обратно в рефлектометр.Разница между электрическим OTDR заключается в том, что металлический проводник возвращает только импульсы, которые отражаются от сильных неоднородностей в кабеле, то есть от места деформации кабеля, тогда как обратные импульсы оптического волокна являются не только местами больших неровностей, но и за счет рассеяния эффекта Рэлея. Рэлеевское рассеяние возникает из-за изменений показателя преломления оптического волокна при его растяжении во время производства. Такие неоднородности, возникающие при изготовлении оптического волокна, чрезвычайно малы, но имеют некоторое влияние на рассеяние светового луча, который рассеивается этими неоднородностями, во всех направлениях, в том числе обратно в OTDR.

Прохождение светового луча от оптического волокна OTDR

За счет эффекта рэлеевского рассеяния возможно определение информации о длине оптического кабеля, распределении неотражающих неоднородностей, среднем километрическом затухании по всей длине кабеля, а также при локальной сварке оптоволоконного кабеля.

Коэффициент рэлеевского рассеяния - очень малая величина, поэтому в OTDR используются фотоприемники с высокой чувствительностью до -70 дБ.

Конструкция OTDR

OTDR Строительство

Современные OTDR часто имеют модульную конструкцию, поскольку для качественного измерения одномодового и многомодового волокна требуются соответствующие оптические излучатели. Обычно OTDR состоит из двух основных модулей:

  • Базовый модуль - отвечает за измерения после обработки и отображение формы сигнала на экране осциллографа, а также за установку параметров измерения и т. Д.
  • Сменный оптический модуль - отвечает за измерение и оцифровку первичной трассы.

В рефлектометре используются лазерные излучатели с высоким уровнем мощности до 1000 мВт. Лазерный передатчик посылает импульсы в оптическое волокно, которые отражаются обратно в съемный оптический модуль оптического разъема, к которому было подключено оптическое волокно. Внутри установлен модуль оптической связи, который действует как фильтр, чтобы обратное излучение не попадало на излучатель OTDR.После того, как модуль преобразует оптический сигнал в электрический и проведет первичную обработку, данные трассировки передаются в базовый блок, который производит окончательную обработку и отображение информации на экране OTDR.

Также, в зависимости от модели, рефлектометры могут иметь внутренние и внешние накопители для хранения рефлектометров, интерфейсы для подключения к ПК, дополнительное программное обеспечение и т. Д.

Пошаговое руководство по работе с ODME и принципу его работы

Некоторое время назад я написал небольшой пост об ODME, но он будет более подробным.Все больше и больше компаний уделяют внимание сохранению окружающей среды. Нефтяная компания не стремится сотрудничать с компаниями, которые не принимают во внимание экологические аспекты в своей повседневной работе.

Пока так, что в настоящее время недостаточно просто выполнять требования закона. Все хотят, чтобы мы выходили за рамки требований законодательства.

ODME - одно из устройств, обеспечивающих соблюдение экологических требований на борту судов.

Но задержания по-прежнему происходят из-за несоблюдения ODME.Иногда такое несоблюдение является преднамеренным, но во многих случаях непреднамеренным. Компания должна сосредоточиться на развитии культуры безопасности, которая поможет предотвратить умышленное несоблюдение требований.

Но доскональное знание оборудования, такого как ODME, - единственный способ избежать непреднамеренного несоответствия. Это руководство может помочь нам лучше узнать ODME, узнав о нем больше.

Для чего нужен ODME?

Что ж, если вы это читаете, то, скорее всего, знаете, для чего нужен ODME. Но давайте все же спросим об этом.Зачем нам ODME? Разве мы не можем просто запретить выбрасывать масляную смесь за борт и высаживать ее баржей.

Мы заботимся об окружающей среде, но есть предприятия, которые нужно поддерживать. Судовладельцы будут утверждать, что им должно быть разрешено сбрасывать водную часть нефтесодержащей смеси в море?

ODME обеспечивает баланс между «не выбрасывать нефть в море» и «снижением эксплуатационных расходов» для судовладельцев.

Но иногда мы забываем, что цель ODME - удалить воду из помоев, а не столько нефти, сколько разрешено.

Как это делает ODME?

В общих чертах ODME управляет работой этих двух клапанов, показанных на диаграмме ниже.

Эти два клапана никогда не будут открываться или закрываться вместе. Если один открыт, другой будет в закрытом положении.

Нам известно, что правило 34 Приложения I к Marpol перечисляет условия, при которых нефтесодержащие смеси могут сбрасываться в море.

Когда условия номер 4 и 5 удовлетворены, ODME откроет забортный клапан, чтобы разрешить сброс нефтяной воды.Каждый раз, когда мы превышаем любое из этих двух условий, ODME закроет забортный клапан и откроет отстойный клапан.

Теперь для выполнения этой задачи ODME необходимо измерить

  • Мгновенная скорость сброса для обеспечения того, чтобы она не превышала 30 л / нм
  • Общее количество выгружено, чтобы убедиться, что оно не превышает требуемого

Итак, давайте посмотрим, какие компоненты помогают ODME измерять эти вещи.

Какие все компоненты делают ODME

Если вы помните, формула для мгновенной скорости разряда -

.

Теперь, если ODME необходимо измерить IRD, ему обязательно потребуются значения содержания масла в PPM и скорости потока.Скорость соединения обычно указывается либо из журнала, либо из GPS.

Все эти значения передаются в вычислительный блок ODME. Вычислительный блок выполняет все математические вычисления для получения требуемых значений. В большинстве случаев вы найдете вычислительный блок в диспетчерской. Теперь посмотрим, как и откуда вычислительный блок получает эти значения

Расход

Вычислительный блок

ODME получает расход от расходомера. Небольшая пробоотборная линия проходит от основной линии, проходит через расходомер и возвращается к основной линии.Расходомер рассчитывает расход в м3 / ч и передает это значение в вычислительный блок через сигнальный кабель.

Измерение PPM

Измерительная ячейка - это компонент, который измеряет количество масла (в ppm) в воде. Измерительная ячейка находится в шкафу «Блок анализа». В большинстве случаев вы найдете «Блок анализа» в бювете.

Принцип измерения основан на том факте, что разные жидкости имеют разные характеристики светорассеяния.Основываясь на диаграмме светорассеяния масла, измерительная ячейка определяет содержание масла.

Проба воды пропускается через трубку из кварцевого стекла. А содержание масла определяется путем последовательного пропускания этой пробы воды в разные детекторы.

Но для измерения PPM в пробе воды проба сбросной воды должна пройти через измерительную ячейку. Эту работу выполняет пробоотборный насос.

Насос для отбора проб отбирает пробу из нагнетательной линии перед выпускными клапанами.Этот образец отправляется в измерительную ячейку (в блоке анализа) для измерения содержания масла, а затем отправляется обратно в ту же линию нагнетания.

Важно, чтобы насос для отбора проб не работал всухую или с избыточным давлением нагнетания. Чтобы избежать этой ситуации, внутри анализатора установлен датчик давления. Этот датчик давления измеряет давление на входе и выходе насоса для отбора проб.

Измерительная ячейка всегда должна получать непрерывный поток пробы, чтобы анализировать самую свежую пробу.Датчик давления также исключает возможность работы ODME при закрытых пробоотборных клапанах.

Измерительную ячейку необходимо регулярно чистить во время работы. Это сделано во избежание отложения масляных следов вокруг измерительной ячейки, которые могут давать неверные показания. Для очистки измерительной ячейки ODME выполняет цикл очистки с заранее заданным интервалом во время работы. Цикл очистки включает промывание ячейки пресной водой.

Линия очистки и линии отбора проб в измерительные ячейки разделены пневматическими клапанами.Таким образом, при запуске цикла очистки происходит следующее:

  • Пневматический клапан линии пресной воды в измерительную ячейку открывается
  • Пневматический клапан линии отбора проб в измерительную ячейку закрывается.
  • Если ODME имеет приспособление для впрыска моющего средства, необходимое количество моющего средства будет впрыснуто во время цикла очистки

Нам необходимо убедиться, что резервуары для моющего средства не пустые, и мы используем только моющее средство, рекомендованное производителем.

Итак, есть три дополнительные строки, которые вы найдете в блоке анализа для цикла очистки.

  • Линия пресной воды для очистки измерительной ячейки
  • Воздуховод для управления пневмоклапанами
  • Линия чистящего раствора для лучшей очистки измерительной ячейки

Блок анализа отправляет значения данных, такие как давление и содержание масла, в вычислительный блок в CCR. В зависимости от марки блок анализа отправляет эти значения либо непосредственно в вычислительный блок, либо через блок преобразования.

Если установлен преобразователь, он может выполнять дополнительные задачи, например контролировать цикл очистки.

Вычислительный блок вычисляет IRD на основе всех этих значений, переданных ему. Если IRD меньше 30 л / миля, он дает команду блоку электромагнитного клапана открыть забортный клапан и закрыть обратный клапан рециркуляции. Когда IRD становится больше 30 л / миля, он закрывает забортный клапан.

Вычислительный блок также вычисляет количество фактической нефти, сброшенной в море.Требование состоит в том, что мы не можем выгружать более 1/30000 от общего количества перевозимого груза. Прежде чем мы запустим ODME, нам нужно вычислить и передать это максимально допустимое значение в ODME. Об этом мы поговорим позже в этом посте.

Но, как видите, постепенно мы создали базовую линейную диаграмму ODME. Теперь, если вы можете извлечь линейную диаграмму ODME на своем судне, проверьте, можете ли вы относиться к ней. Я наугад взял линейную диаграмму одного из производителей, чтобы посмотреть, сможем ли мы идентифицировать части и линию ODME? Я мог бы, вы также можете идентифицировать себя на изображении ниже?

Если бы вы могли, очень хорошо.Но если вам все еще нужны ответы, вот они на изображении ниже

Теперь, когда мы ясно понимаем, из чего состоит ODME и какие компоненты ODME, давайте посмотрим, как старший офицер должен управлять ODME.

Работа ODME

Как мы знаем, ODME требуется в соответствии с Приложением I Marpol, которое касается аспектов загрязнения, связанных с нефтяными грузами. Теперь за 10 шагов давайте посмотрим, как нам следует использовать ODME.

Предположим, мы находимся на танкере-продукте дедвейтом 45000 тонн, который только что выгружал нефтеналивной груз объемом 29000 тонн (30000 м3 при 15 ° C).Этот танкер должен очистить эти танки, в которых находился общий нефтяной груз в 29000 тонн. Как продолжить очистку и слив помои с помощью ODME?

Шаг 1: Установите общее количество масла в ODME

Marpol установила предел общего количества масла, которое мы можем слить в промывочную воду. Этот лимит составляет 1/30000 от общего количества перевозимого груза. Итак, в нашем примере с танкером-продуктовозом рассчитаем

Всего грузов, перевезенных в очищаемых танках: 30000 м3 при 15 ° C

Общее количество сливаемого масла из мойки = 1 м3 (1000 литров)

Установите общий предел масла в 1000 литров в ODME.Продемонстрируем это в ODME make Rivertrace engineering.

Чтобы установить общий предел масла, перейдите к разделу «Разлив масла» в разделе «Выбор режима», нажав кнопку ввода (центральная).

В разделе «Настройка сброса масла» перейдите к «пределу срабатывания сигнализации» и нажмите «Ввод».

Установите новое значение с помощью стрелок вверх и вниз и нажмите ввод.

Он попросит подтвердить, что мы и сделаем, и теперь мы установили максимальный предел слива масла.

2.Разрешить минимум 36 часов для оседания

Мы будем мыть цистерны и собирать отстой в отстойную цистерну. Но прежде чем мы сможем откачивать нефтесодержащую воду через ODME, нам нужно дать время отстоя как минимум 36 часов. Это время отстаивания обеспечивает полное отделение масла от воды.

Мы можем возразить, что если наш расход ограничен 30 л / мор. Мили, то какая разница со временем установления? Но факт в том, что даже когда мы можем использовать ODME для сброса нефтесодержащей воды, мы должны обеспечить минимальное содержание масла в воде.

3) Проверьте все остальные условия в Приложении I Marpol, Reg 34

Мы должны убедиться, что другие условия, связанные с движением судна, минимальной скоростью и удаленностью от ближайшего берега, соответствуют требованиям.

4) Подготовить ODME к работе

После того, как мы будем удовлетворены всеми условиями, мы можем подготовиться к началу сброса шламов за борт.

Мы уже обсуждали, какие компоненты присутствуют в ODME и каковы их функции. Итак, мы знаем, что нам нужно сделать, чтобы настроить ODME для работы.Конечно, на разных судах все может немного отличаться, но большинство вещей будет общим. Мы должны проверить и найти каждый элемент, упомянутый в руководстве. Вот краткое изложение некоторых общих элементов, которые необходимо проверить перед работой ODME

.
  • Проверить, открыты ли впускной и выпускной клапаны расходомера
  • Проверить, есть ли подача пресной воды и все ли клапаны открыты
  • Проверить, открыты ли впускной и выпускной клапаны пробоотборной линии
  • Проверить, есть ли подача воздуха для пневматических клапанов.
  • Проверить наличие чистящего раствора в емкости
  • Проверить, включено ли питание преобразователя
  • Проверьте и проверните рукой вал пробоотборного насоса, чтобы убедиться, что он движется свободно

Также проверьте и убедитесь, что все значения указаны в автоматическом, а не в ручном режиме. Эти значения для проверки относятся к расходу, скорости и частям в минуту.

5) Запустить грузовой насос в режиме рециркуляции

После того, как мы настроили ODME, мы можем запустить насос отстойного резервуара, содержащего нефтесодержащую воду, в режиме рециркуляции.Теперь, даже когда он работает в режиме рециркуляции, а забортный клапан закрыт, на некоторых устройствах вы можете проверить IRD на экране CCR ODME. Если вы видите какие-то странные клапаны, например высокое содержание PPM масла в пробе, остановите насос и

  • либо запустить цикл очистки вручную, если эта функция присутствует в ODME
  • или Очистите измерительную ячейку вручную с помощью инструмента производителя, как описано в руководстве ODME

6) Пуск за борт

После того, как все вышеперечисленные шаги выполнены и проверены, мы можем запустить ODME, чтобы начать сброс за борт.

7) Монитор во время всей операции сброса за борт

Теперь, если все в порядке, внимательно следите за

Сбрасываемая вода не оставляет видимого блеска на поверхности моря. Помните, что вам не нужен фонарик, чтобы увидеть это. Выполнять сброс за борт необходимо только в светлое время суток.

Проверяйте и отслеживайте значения масла в воде (PPM) и IRD. Если IRD близок к 30 л / миля, вы не хотите, чтобы он пересек 30 л / миля и остановил операцию.В этом случае вы можете уменьшить скорость насоса, чтобы уменьшить расход. При уменьшении расхода уменьшается и IRD.

Контролируйте уровень поверхности раздела масло-вода с помощью ленты MMC или UTI. Это важно, потому что мы серьезно относимся к окружающей среде. Мы хотим остановить выброс за борт за несколько сантиметров до того, как мы достигнем поверхности масла. Это показывает нашу серьезность к сохранению окружающей среды. Это также показывает, что нашей целью было не слить столько нефти, сколько мы можем, а было слить как можно больше чистой воды.

Более того, мы не хотим портить нашу систему ODME, позволяя маслу проникать в систему.

8) Остановить сброс за борт

ODME остановится автоматически, когда IRD превысит 30 л / м.миль или если мы превысим предел общего сброса масла. Но мы должны быть готовы остановить ODME и вручную. Мы должны остановить сброс за борт вручную, если произойдет одно из следующих событий

  • Мы достигли уровня интерфейса
  • Быстрое увеличение PPM.Мы можем продолжить, если уверены, что граница раздела нефть-вода еще очень далеко.
  • Мы видим масляный блеск на поверхности моря

9) Не запускайте ODME несколько раз

Если ODME останавливается автоматически из-за того, что IRD превышает 30L / NM, мы не должны запускать ODME снова. Некоторые люди снова запускают ODME, чтобы проверить, могут ли они по-прежнему уменьшить количество на борту. Даже когда вы можете утверждать, что делаете это через ODME, вы на самом деле ненамеренно осуждаете МАРПОЛ.Многие суда были задержаны Парижским меморандумом о взаимопонимании за неоднократные попытки запустить ODME. Задержание имеет логику и следующие причины

  • При нескольких пусках оператор пытается выбросить за борт как можно больше масла
  • После автоматической остановки ODME оператору необходимо подождать еще 24 часа для стабилизации, чтобы снова запустить ODME. Это связано с тем, что, если уровень смеси масло / вода будет очень низким, при рециркуляции она будет взбалтываться. Теперь, чтобы вода отделилась от масла, нам нужно подождать 24 часа.

Но если ODME остановился из-за какой-либо ошибки, когда уровень воды все еще был высоким, нет необходимости ждать еще 24 часа для установления времени.

9) Выполните цикл очистки

Каждый раз, когда ODME останавливается, запускается цикл очистки. Но если он не запускается автоматически, мы можем запустить цикл очистки вручную.

10) Закройте все клапаны и систему

После завершения операции ODME мы можем закрыть все клапаны и подачу электроэнергии.Затем мы можем сделать запись в журнале нефтяных операций по этой операции.

Заключение

Было зафиксировано множество задержаний и сотни наблюдений за неправильным использованием ODME. Эти задержания также включают умышленное неправильное функционирование ODME.

Было немного случаев, когда моряки обходили ODME, даже когда ODME находился в отличной форме и работал. Это произошло потому, что моряки иногда считают, что такое оборудование, как ODME, сложно в эксплуатации.

Но если мы хорошо знаем наше оборудование, оно не только будет казаться простым в эксплуатации, но и будет работать безупречно.

Разработка графенового транзистора с новым принципом действия

Схематическое изображение прототипа графенового транзистора.

Исследователи AIST разработали графеновый транзистор с новым принципом действия. В разработанном транзисторе два электрода и два верхних затвора помещены на графен, а графен между верхними затворами облучается пучком ионов гелия для введения кристаллических дефектов.Смещения затвора применяются к двум верхним затворам независимо, что позволяет эффективно управлять плотностями носителей в областях графена с верхним затвором. Отношение включения / выключения электрического тока примерно на четыре порядка величины было продемонстрировано при 200 К (примерно -73 ° C). Кроме того, его полярность транзистора может управляться электрически и инвертироваться, что до сих пор было невозможно для транзисторов. Эта технология может использоваться в традиционной технологии производства интегральных схем на основе кремния, и ожидается, что она внесет свой вклад в реализацию электроники со сверхнизким энергопотреблением за счет снижения рабочего напряжения в будущем.

Подробная информация об этой технологии была представлена ​​на Международной конференции по электронным устройствам 2012 года (IEDM 2012), проходившей в Сан-Франциско, США, с 10 по 12 декабря 2012 года.

В последние годы рост энергопотребления, связанный с распространением мобильных информационных терминалов и развитием ИТ-устройств, стал проблемой. Общественный спрос на сокращение мощности, потребляемой электронными информационными устройствами, растет.Хотя попытки уменьшить мощность, потребляемую крупномасштабными интегральными схемами (БИС), были продвинуты, считается, что обычная структура транзистора имеет внутренние ограничения. Между тем подвижность электронов графена, которая представляет собой легкость движения электронов, по крайней мере в 100 раз больше, чем у кремния. Также ожидается, что графен может быть использован для решения проблемы ограничений, присущих кремнию и другим материалам. Таким образом, графен может устранить препятствие на пути снижения мощности, потребляемой БИС, и ожидается, что графен будет использоваться в качестве материала для транзисторов со сверхнизким энергопотреблением посткремниевой эпохи, в которых используются новые функциональные атомные элементы. фильмы.

Рисунок 1: Принципы работы нового графенового транзистора и обычных транзисторов.

Однако, когда графен используется в переключающем транзисторе, электрический ток не может быть прерван в достаточной степени, потому что графен не имеет запрещенной зоны. Кроме того, хотя существует технология формирования запрещенной зоны, подвижность электронов уменьшается, когда формируется запрещенная зона, необходимая для переключения. Следовательно, требуется графеновый транзистор с новым принципом работы, который может эффективно выполнять операцию переключения с небольшой шириной запрещенной зоны.

Принцип работы недавно разработанного графенового транзистора показан на рисунках 1 (a) - 1 (c). Чтобы создать транспортный зазор в графене канала между двумя верхними затворами, был использован гелиевый ионный микроскоп для облучения ионов гелия с плотностью 6,9 · 10 15 ионов / см 2 для введения кристаллических дефектов. Энергетическая зона графена по обеим сторонам канала может модулироваться электростатическим контролем путем приложения смещений к верхним затворам. Полярность носителей в графене может быть изменена между n-типом и p-типом, в зависимости от полярности смещений, приложенных к верхним затворам.Когда полярности на обеих сторонах канала различаются, транзистор находится в выключенном состоянии (рис. 1 (b)). Когда полярность одинакова, транзистор находится во включенном состоянии (рис. 1 (c)). Когда обычный транзистор (рис. 1 (d) - 1 (f)) находится в выключенном состоянии, транспортировка носителей блокируется барьером, сформированным на стороне истока или стока канала, имеющего транспортный зазор. Однако, как показано на рис. 1 (е), ток утечки транзистора в выключенном состоянии велик, потому что образуется только небольшой барьер.Между тем, как показано на рис. 1 (b), транспортный зазор в разработанном транзисторе работает как барьер, больший, чем у обычных транзисторов (рис. 1 (e)), и блокирует перенос заряда. В результате можно получить лучшее выключенное состояние по сравнению с обычными транзисторами.

Рисунок 3: Отношение включения / выключения электрического тока нового графенового транзистора.

В разработанном транзисторе длина канала, в котором подвижность обычно ухудшается, может быть уменьшена до длины, меньшей, чем у обычных транзисторов.Кроме того, поскольку разработанный транзистор может достигать эффективного выключенного состояния с небольшим транспортным зазором, транспортный зазор может быть меньше, чем у обычных устройств. Благодаря этим свойствам включение / выключение транзистора может выполняться быстрее, чем с обычными транзисторами, и, таким образом, считается, что БИС с более низким энергопотреблением может быть реализована за счет снижения рабочего напряжения схемы. Кроме того, транзисторы могут быть изготовлены с использованием традиционной технологии изготовления кремниевых интегральных схем, такой как литография, осаждение и легирование, а также могут быть легко произведены в масштабе пластины.

Чтобы продемонстрировать работу транзистора по новому принципу работы, транзистор был изготовлен путем формирования электродов истока и стока и пары верхних затворов на однослойном графене, изолированном от графита. Соответствующая доза ионов гелия была приложена между верхними затворами для создания канала, облученного ионами гелия (рис.2, синяя пунктирная линия), а внешний ненужный графен облучали большой дозой ионов гелия, чтобы сделать его изолятором (рис. 2, красная пунктирная линия). В результате канал транзистора имеет длину 20 нм и ширину 30 нм.

Рисунок 4: Демонстрация работы транзистора, в котором полярность транзистора была электрически инвертирована. VtgD - это напряжение затвора со стороны стока.

Включение / выключение изготовленного транзистора выполнялось при низкой температуре 200 К (примерно -73 ° С).К клеммам истока и стока были приложены смещения -100 мВ и +100 мВ соответственно. Смещение затвора затвора на стороне стока было зафиксировано на уровне -2 В, а смещение затвора на стороне истока было изменено от -4 В до +4 В, и был измерен электрический ток, протекающий между электродами истока и стока. Отношение включения / выключения составляло приблизительно четыре порядка величины (рис. 3).

В разработанном транзисторе состояние включения или выключения регулируется в зависимости от того, одинаковы ли полярности напряжений, приложенных к двум верхним затворам, или нет.Следовательно, фиксируя смещение одного затвора и изменяя его полярность, можно контролировать, будет ли работа транзистора с помощью качания напряжения другого затвора n-типом или p-типом. В данном эксперименте напряжения -100 мВ и +100 мВ подавались на выводы истока и стока соответственно. Связь между током исток-сток и смещением затвора на стороне истока, когда напряжение затвора на стороне стока, V tgD , зафиксировано как положительное (рис. 4 (а)), показано на рис. . 4 (б).Логарифмический график тех же данных показан на рис. 4 (c). Здесь, когда напряжение затвора на стороне истока отрицательное, транзистор выключен, а когда оно положительное, транзистор включен. Таким образом, он работает как транзистор n-типа. Между тем, соотношение между током исток-сток и смещением затвора на стороне истока, когда напряжение затвора на стороне стока отрицательное (рис. 4 (d)), показано на рис. 4 (е) и 4 ( е). В этом случае, когда напряжение затвора истока отрицательное, транзистор включен, а когда положительный, транзистор выключен.Таким образом, он работает как транзистор p-типа. Другими словами, было фактически продемонстрировано, что полярность одиночного транзистора может быть изменена электростатическим контролем.

Полярность транзисторов обычных кремниевых транзисторов определяется типом иона для легирования, поэтому изменить полярность после формирования цепи невозможно. Однако, поскольку полярность разработанного транзистора может регулироваться электростатически, можно реализовать интегральную схему, структура схемы которой может быть электрически изменена.

Исследователи стремятся реализовать работу CMOS, в которой полярность транзисторов может быть изменена с помощью электрического управления. Они также стремятся создать прототип устройства с использованием крупномасштабной пластины с графеном, синтезированной методом химического осаждения из паровой фазы. В то же время будут предприняты усилия по получению графена более высокого качества, чтобы улучшить соотношение включения / выключения электрического тока при комнатной температуре и подвижности носителей.


Транзистор на основе графена рассматривается как кандидат на пост-CMOS-технологию
Предоставлено Передовая промышленная наука и технологии

Ссылка : Разработка графенового транзистора с новым принципом действия (19 февраля 2013 г.) получено 19 декабря 2020 с https: // физ.org / news / 2013-02-graphene-transistor-Princip.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Принцип работы.История - Скачать PDF бесплатно

1 История Принцип действия В 1839 году Эдмон Беккерель случайно обнаружил фотоэлектрический эффект, когда работал над физикой твердого тела. В 1878 году Адам и Дэй представили доклад о фотоэлектрическом эффекте. В 1883 году Фкситц изготовил первый тонкопленочный солнечный элемент.В 1941 году Оль изготовил кремниевый фотоэлемент, но это было очень неэффективно. В 1954 году лаборатории Белла Шопена, Фуллера и Пирсона изготовили фотоэлемент с КПД 6%. В 1958 году фотоэлемент использовался в качестве резервного источника питания на спутнике Авангард-1. Это продлило срок службы спутника примерно на 6 лет.

2 Фотоэлемент Фотоэлемент - это основное устройство, преобразующее солнечное излучение в электричество.Он состоит из очень толстого кристалла n-типа, покрытого тонким слоем n-типа, подверженного воздействию солнечного света, как показано на следующем рисунке: Стекло Солнечный свет np Контакт Антибликовое покрытие Базовая металлизация НАГРУЗКА p-типа n-типа VI Сопротивление нагрузки R

3 Фотоэлемент-1 Фотоэлемент может быть круглой или квадратной формы. Ячейки расположены в рамке, образуя модуль.Модули, собранные вместе, образуют панель. Панели образуют массив. Каждая фотоэлектрическая ячейка рассчитана на вольт и ток 30 мА / см2.

4 Photovoltaic Cell-2 В зависимости от производственного процесса они классифицируются как: Поликристаллические: эффективность 12%. Аморфный: КПД 6-8%. Срок службы кристаллических ячеек составляет 25 лет, а аморфных - 5 лет.Фотоэлектрический модуль Фотоэлектрическая панель Array

5 Photovoltaic Cell-3 Эквивалентная схема фотоэлемента: Il Id Ish Rshunt I

6 Фотоэлемент-4 Ток Ток Напряжение Источник постоянного напряжения Напряжение Источник постоянного тока Ток Напряжение Характеристики фотоэлемента

7 Фотоэлемент-5 Символ фотоэлемента: I + V _

8 PV-модуль I-V Характеристики Терминология: Солнечный элемент: самый маленький базовый фотоэлектрический прибор, вырабатывающий электричество при воздействии света.Фотоэлектрический модуль: последовательно или параллельно соединенные солнечные элементы (обычно номинальной мощностью 36 Вт). Фотоэлектрическая матрица: последовательно и параллельно соединенные фотоэлектрические модули (обычно состоящие из 5 модулей). Солнечный элемент подает различное количество тока в зависимости от облучения (или инсоляции) элемента, температуры элемента и того, где на кривой вольт-амперной характеристики элемент работает.

9 Вольт-амперные характеристики фотоэлектрического модуля-1 Фотоэлемент ведет себя по-разному в зависимости от размера / типа подключенной к нему нагрузки.Такое поведение называется «характеристиками» фотоэлемента. Характеристики фотоэлемента описываются уровнями тока и напряжения при подключении различных нагрузок. Когда элемент не подключен к какой-либо нагрузке, ток не течет, и напряжение на фотоэлектрической ячейке достигает своего максимума. Это называется напряжением холостого хода. Когда нагрузка подключена к фотоэлементу, ток течет по цепи, и напряжение падает. Ток максимален, когда две клеммы напрямую соединены друг с другом и напряжение равно нулю.Ток в этом случае называется током короткого замыкания.

10 I-V-характеристики фотоэлектрического модуля-2 Экспериментальная установка Есть два способа измерения характеристик фотоэлектрического модуля: записывая каждую рабочую точку на характеристиках путем изменения сопротивления нагрузки. Схема показана на рис. 1. Подача переменного сигнала (синусоидального) на ячейку и наблюдение за характеристиками в режиме XY осциллографа.Одним из требований второго метода является то, что переменный источник должен иметь возможность погружения.

11 ВАХ-3 фотоэлектрического модуля Недостатком этой схемы является подача отрицательного напряжения на элемент. Ячейка защищена встречно-параллельным диодом, и если приложить большое отрицательное напряжение, диод может выйти из строя, что приведет к выходу из строя и солнечного элемента.Эта обратная пробойная область работы наблюдалась на телескопе.

12 фотоэлектрических модулей, вольт-амперные характеристики-4 D1 Напряжение R2 500E, 1125 Вт S3 Фотоэлектрический модуль 44 Вт R4 10 кОм, 1 Вт D2 A K R1 0,5E, ток 10 Вт Рис. 1: Конфигурация схемы для измерения дискретных точек на фотоэлектрических характеристиках. Ссылка

13 Характеристики I-V фотоэлектрического модуля-5 1 T2 230 В / 18 В T1 1 5 Напряжение D1 230 В переменного тока R4 10K, 1 Вт Фотоэлектрический модуль 44 Вт S3 A ​​K D2 R1 0.5E, 10 Вт Ref Current Рис. 2: Конфигурация схемы для измерения фотоэлектрических характеристик на осциллографе (недостаток работы диодов D1 и D2 в режиме обратного смещения, приводящего к большому обратному току).

14 Характеристики фотоэлектрического модуля IV-6 230 В / 18 В D1 230 В переменного тока 1 3 T2 2 T D3 R2 22E, 10 Вт R3 100E, 1 Вт Q1 2N3055 Напряжение R4 10 кОм, 1 Вт Фотоэлектрический модуль 44 Вт AK S3 D2 R1 0.5E, 10 Вт опорный ток Рис 3 : Экспериментальная установка для измерения характеристик фотоэлектрических модулей.

15 Характеристики фотоэлектрического модуля IV-7 Формы сигналов: Ниже приведены характеристики IV фотоэлектрического модуля, снятые в разные периоды времени дня с экспериментальной установкой, показанной на рис. 3 Характеристики фотоэлектрического модуля IV (Дата - 22.05.03 Тим-10: 15 AM) Напряжение (вольт)

16 Формы сигналов: I-V характеристики фотоэлектрического модуля-8 IV характеристики фотоэлектрического модуля (дата - 22.05.03 Тим - 12:15) Напряжение (вольт)

17 Характеристики I-V фотоэлектрического модуля-9 Формы сигналов: Характеристики фотоэлектрического модуля IV (Дата - 22.05.03, время - 13:30) Напряжение (вольт)

18 I-V характеристики фотоэлектрического модуля-10 Формы сигналов: IV характеристики фотоэлектрического модуля (Дата - 22.05.03, время - 14:45) Напряжение (вольт)

19 Характеристики I-V фотоэлектрического модуля-11 Формы сигналов: Характеристики фотоэлектрического модуля IV (Дата - 22.05.03, время - 16:30) Напряжение (вольт)

20 Характеристики фотоэлектрического модуля IV-12 Характеристики фотоэлектрического модуля, измеренные с помощью экспериментальной установки, показанной на рис. Характеристики фотоэлектрического модуля (Дата - 22.05.03, время - 10:30 утра) `Напряжение (вольт) Характеристики фотоэлектрического модуля IV, измеренные для установка, показанная на рис.

21 ВАХ-характеристики фотоэлектрического модуля-13 Выводы: Мощность фотоэлектрического модуля зависит от солнечного излучения и нагрузки (рабочей точки).Поэтому очень важно, чтобы фотоэлектрическая система работала на максимальной мощности. Ток короткого замыкания фотоэлектрического модуля прямо пропорционален инсоляции. Солнечный элемент работает в двух регионах: постоянное напряжение и постоянный ток. Таким образом, его можно смоделировать, как показано на рис. Rs Isc D1 Rp Модель солнечного элемента

22 PV-модуль I-V Характеристики-14 Сопротивление R p определяет наклон характеристик в области постоянного тока. Сопротивление R s определяет крутизну характеристики в области постоянного напряжения.Характеристики фотоэлектрического модуля IV (Дата - 22.05.03 Тим - 10:15) Напряжение (вольт)

23 Характеристики фотоэлектрического модуля IV-15 Характеристики фотоэлектрического модуля, измеренные при R1 = 3,5 E на рис. 3. Наблюдается уменьшение по наклону в области постоянного напряжения характеристик. На рисунке также наблюдается эффект нижних частот (гистерезис). Это связано с разными характеристиками переключения во время включения и выключения транзистора.

24 концепции фотоэлементов Существует несколько математических моделей, представляющих фотоэлементы.Одна из простейших моделей, которая представляет фотоэлектрическую ячейку для удовлетворения, показана на следующем рисунке: Rs IRP + V - RLIDI Rp I ph

25 Концепции фотоэлектрических элементов-1 Применение закона Кирхгофа к узлу, где I ph, диод, R p и R s пересекаются, мы получаем следующее уравнение: Мы получаем следующее выражение для фотоэлектрического тока из приведенного выше уравнения: IIII Rp D ph + + = Rp D ph IIII = + + = ps T so ph RRIVVRIVIII 1 exp

26 где, I ph = ток изоляции I = ток элемента I o = ток обратного насыщения V = напряжение элемента R s = последовательное сопротивление R p = параллельное сопротивление VT = тепловое напряжение = KT / q K = постоянная Больцмана T = температура в Кельвинах q = заряд электрона. Фотоэлектрические элементы. Концепции-2

27. ФЭ-элементы. Концепции-3. VI-характеристики элемента будут выглядеть, как показано на следующем рисунке: Ток (А) I SC I mp V напряжение (В) V mp V OC

28 ФЭ-элементы концепции-4 Давайте попробуем внимательно посмотреть на характеристическую кривую и определить две точки.Первый - это ток короткого замыкания I SC, а второй - напряжение холостого хода V OC. Ток короткого замыкания - это ток, при котором напряжение ячейки равно нулю. Подставляя V = 0 в уравнение 3, мы получаем следующее выражение для тока короткого замыкания: I SC Rs I SC = I ph I o exp 1 VT I SC R p R s

29 Концепции фотоэлектрических элементов-5 Мы видим, что для данной температуры I o и VT являются константами, поэтому второй член почти постоянный, а третий член также является константой.Это означает, что ток короткого замыкания I SC зависит от тока инсоляции I ph. Математически мы можем записать: I SC α I ph Напряжение холостого хода - это напряжение, при котором ток элемента равен нулю. Выражение для напряжения холостого хода можно получить, подставив I = 0 в уравнение 3 и упростив. Мы получаем следующее выражение: V OC I ph V OC = VT ln + 1 I o I o R p

30 PV Cell Concept-6 Снова мы видим из приведенного выше выражения, что V OC является функцией натурального логарифма I ph. .V OC увеличивается с увеличением I ph. На следующем рисунке показано поведение I SC и V OC в зависимости от уровня инсоляции: I Более низкая освещенность снижает ток V OC медленно падает с более низкой освещенностью V

31 Эффективность ячейки Эффективность ячейки определяется как отношение пиковой мощности для ввода солнечной энергии. Он задается как: η = V mp I (кВт / м 2 I mp) A (м 2), где A - площадь ячейки, а I - инсоляция.

32 Качество ячейки У каждой ячейки есть продолжительность жизни.Со временем качество сотовой связи ухудшается. Следовательно, очень важно периодически проверять качество, чтобы его можно было выбросить, когда качество упадет ниже определенного уровня. Чтобы рассчитать качество ячейки, давайте рассмотрим V-I характеристики ячейки, показанные ранее. На рисунке у нас было еще два члена, I mp и V mp.

33 Качество ячейки-1 Это ток при максимальной мощности и напряжение при максимальной мощности. Теперь, зная все четыре величины, V OC, I SC, V mp и I mp, качество ячейки, называемое коэффициентом заполнения (FF), можно рассчитать следующим образом: FF = В идеале коэффициент заполнения должен составлять 1 или 100%.Однако фактическое значение FF составляет около 0,8 или 80%. График зависимости FF от инсоляции дает оценку качества фотоэлемента. V V mp OC I I mp SC

34 Качество ячейки-2 Rse Rsh R серия R шунт Ток Ток Напряжение Напряжение

35 Качество ячейки-3 Для определения качества солнечной панели используется коэффициент заполнения. Он определяется как (V mp * I mp) / (V oc * I sc). У хорошей панели коэффициент заполнения находится в диапазоне 0.От 7 до 0,8. для плохой панели он может составлять всего 0,4. V mp, I mp, V oc, I sc определены, как показано на рисунке. Коэффициент заполнения в зависимости от инсоляции показан на рисунке 2. Isc Vmp, коэффициент заполнения импульсным током Voc Voltage Insolation

36 Последовательная и параллельная комбинация ячеек Последовательно соединенных ячеек Когда две идентичные ячейки соединены последовательно, ток короткого замыкания система останется такой же, но напряжение холостого хода будет вдвое больше, чем показано на следующем рисунке: + II 1 V OC1 - + I 2 + V OC2 - - VV OC1 V OC1 + V OC2

37 Последовательная и параллельная комбинация Cell-1 Из приведенных выше рисунков видно, что если ячейки идентичны, мы можем записать следующие соотношения I 1 = I 2 = IV OC1 + V OC2 = 2V OC К сожалению, в реальности получить две идентичные ячейки очень сложно. .Следовательно, нам необходимо проанализировать ситуацию более внимательно. Пусть I SC1 - ток короткого замыкания, V OC1 - напряжение холостого хода первого элемента, а I SC2 и V OC2 - ток короткого замыкания и напряжение холостого хода второго элемента.

38 Последовательная и параллельная комбинация ячеек-2 Когда мы соединяем их последовательно, мы получаем следующие характеристики VI: I 1 / RLI SC2 I SC I SC1 V OC1 V OC2 V OC1 + V OC2 V

39 Последовательный и параллельный Комбинация ячеек-3 Из характеристик VI видно, что когда мы соединяем две разнородные ячейки последовательно, их напряжения холостого хода складываются, но общий ток короткого замыкания принимает значение между I SC1 и I SC2, показанное красной кривой.Слева от рабочей точки более слабая ячейка будет вести себя как раковина. Следовательно, если диод подключен параллельно, более слабая ячейка обходится, как только ток превышает ток короткого замыкания более слабой ячейки. Вся система будет выглядеть так, как если бы одна ячейка была подключена через нагрузку. Диод называется последовательным защитным диодом.

40 последовательных и параллельных комбинаций ячеек - 4 ячеек параллельно Когда две ячейки подключены параллельно, как показано на следующем рисунке.Напряжение холостого хода системы останется таким же, как напряжение холостого хода одиночного элемента. Но ток короткого замыкания системы будет вдвое больше, чем у одиночного элемента. I SC1 + I SC2 + I SC1 + I SC2 + V OC II SC1 + I SC2 V OC1 V OC2 RLI SC1 V OC V

41 Последовательная и параллельная комбинация ячеек-4 Из приведенных выше рисунков видно, что если ячейки идентичны, мы можем записать следующие отношения: I SC1 + I SC2 = 2I SC V OC1 = V OC2 = V OC Однако мы редко находим две идентичные ячейки.Следовательно, давайте посмотрим, что произойдет, если две разнородные ячейки подключены параллельно. Характеристики VI я бы выглядел так, как показано на следующем рисунке: I SC1 + I SC2 I SC2 1 / RLI SC1 V OC1 VV OC2 V

42 Последовательная и параллельная комбинация ячеек-5 Из приведенного выше рисунка мы можем сделать вывод, что, когда две разнородные ячейки соединены параллельно, токи короткого замыкания складываются, но напряжение холостого хода находится между V OC1 и V OC2, обозначенным V OC.Это напряжение фактически относится к отрицательному току более слабой ячейки. Это приводит к уменьшению чистого тока вне системы. Этой ситуации можно избежать, добавив диод последовательно к каждой ячейке, как показано ранее. Как только ячейка работает справа от рабочей точки, диод более слабой ячейки смещается в обратном направлении, отсекая его от системы и, следовательно, следует характеристической кривой более сильной ячейки.

43 Точка максимальной мощности В предыдущем разделе мы видели, что качество ячейки можно определить, если нам известно напряжение холостого хода.ток короткого замыкания и напряжение в точке максимальной мощности и ток в точке максимальной мощности. Как получить последние два очка? Это двухэтапная процедура. Первый шаг - построить график зависимости напряжения от мощности ячейки. Мощность рассчитывается путем умножения напряжения в ячейке на соответствующий ток в ячейке. На графике определяется точка максимальной мощности и отмечается соответствующее напряжение.

44 Точка максимальной мощности-1 Второй шаг - перейти к ВАХ ячейки и определить ток, соответствующий напряжению в точке максимальной мощности.Этот ток называется током при максимальной мощности. Эти точки показаны на следующем рисунке: I / P Линия нагрузки I SC I mp 1 / R o Рабочая точка IV График P m PV График V mp V OC V

45 Точка максимальной мощности-2 Точка, в которой I mp и V mp meet - точка максимальной мощности. Это точка, в которой от фотоэлемента доступна максимальная мощность. Если линия нагрузки точно пересекает эту точку, то на эту нагрузку может передаваться максимальная мощность.Значение сопротивления нагрузки может быть выражено следующим образом: R = mp V I mp mp

46 Понижающий преобразователь Это преобразователь, выходное напряжение которого меньше входного напряжения, а выходной ток больше входного тока. Принципиальная схема показана на следующем рисунке. Коэффициент преобразования определяется следующим выражением: V V o in = I I in o = D Где D - рабочий цикл. Это выражение дает нам следующие соотношения: V in = V o D

47 Понижающий преобразователь-1 Vin S1 L1 1 2 Vo V1 S2 C1 R1 I in = I o D Зная V in и I in, мы можем найти входное сопротивление преобразователя.Это определяется выражением R V (V D) (V I) in o o o in = = = = 2 I in I od D, где R o - выходное сопротивление или сопротивление нагрузки преобразователя. R D o 2

48 Повышающий преобразователь Это преобразователь, выходное напряжение которого больше входного напряжения, а выходной ток меньше входного тока. Принципиальная схема показана на следующем рисунке. Vin L1 1 2 S2 Vo V1 S1 C1 R1

49 Повышающий преобразователь Коэффициент преобразования определяется следующим выражением: V V o in = I I in o = 1 1 D Где D - рабочий цикл.Это выражение дает нам следующие соотношения: I in Vin = Vo (1 D) I o = 1 D Зная V in и I in, мы можем найти входное сопротивление преобразователя. Это определяется как R in = VI in in = V (1 D) (I (1 D)) oo V = I oo 2 2 (1 D) = R (1 D) Здесь R in изменяется от R o до 0. поскольку D изменяется от 0 до 1 соответственно. o

50 Понижающий-повышающий преобразователь Как видно из названия, это комбинация понижающего преобразователя и повышающего преобразователя. Принципиальная схема показана на следующем рисунке: Vin Vo V1 S1 1 L1 S2 C1 R1 2

51 Понижающий-повышающий преобразователь Здесь выходное напряжение может быть увеличено или уменьшено относительно входного напряжения путем изменения рабочего цикла.Это видно из коэффициента преобразования, который определяется следующим выражением: Vo I in D = = V I 1 D in o Где D - рабочий цикл. Это выражение дает следующие соотношения: V I in in = = V I o o 1 1 D D D D Зная V in и I in, мы можем найти входное сопротивление преобразователя. Это определяется как

52 R в понижающем-повышающем преобразователе-1 = V in Vo = = R 2 o IIDD 2 in o () 2 1 D (1 D) 2 Здесь R in изменяется от 0, поскольку D изменяется от От 0 до 1 соответственно.Теперь давайте посмотрим, как эти преобразователи входят в картину PV. Ранее мы видели, что максимальная мощность может быть передана на нагрузку, если линия нагрузки лежит в точке, соответствующей V m и I m на характеристиках V-I фотоэлемента / модуля / панели. На этом этапе нам нужно знать, что всегда существует промежуточная подсистема, которая связывает фотоэлектрический элемент / модуль и нагрузку, как показано на следующем рисунке:

53 Buck-Boost Converter-2 R в интерфейсном блоке Load Ro Эта подсистема служит в качестве баланс системы, которая контролирует всю фотоэлектрическую систему.Преобразователь постоянного тока в постоянный может быть одной из таких подсистем. До сих пор мы видели три разных типа преобразователей и их входное сопротивление R в зависимости от сопротивления нагрузки и рабочего цикла.

54 Понижающий-повышающий преобразователь-3 Для фотоэлемента / модуля преобразователь действует как нагрузка, и поэтому нас интересует входное сопротивление преобразователя. Если мы видим, что R in преобразователя лежит в точке V mp -I mp, максимальная мощность может быть передана преобразователю и, в свою очередь, нагрузке.Давайте посмотрим на диапазон значений R для разных преобразователей, как показано на следующих рисунках: Понижающий преобразователь: IR in = R o При D = 1 1 / R in R in = V At D = 0

55 Понижающий-повышающий преобразователь -4 Повышающий преобразователь: R in = 0 При D = 1 1 / Rin R in = Ro At D = 0 В

56 Понижающий-повышающий преобразователь-5 Понижающий-повышающий преобразователь: I Rin = 0 При D = 1 1 / Rin R in = At ​​D = 0 В

57 Пример преобразователя постоянного тока постоянного тока: в нашем предыдущем обсуждении мы видели различные типы преобразователей постоянного тока постоянного тока, такие как понижающие, повышающие и понижающие повышающие преобразователи. Мы также видели диапазон работы в сочетании с характеристиками фотоэлемента / модуля.Выбор типа преобразователя, который будет использоваться для приложения, будет зависеть от рабочей точки нагрузки. Однако мы увидели, что диапазон действия понижающего повышающего преобразователя охватывает все характеристики V-I фотоэлемента / модуля, и, следовательно, это безопасный преобразователь, который можно выбрать для любого приложения.

58 Пример преобразователя постоянного тока в постоянный ток: -1 На следующем рисунке представлена ​​общая блок-схема всей системы, включающей преобразователь постоянного тока в постоянный: Фотоэлектрический модуль постоянного тока C Параметр управления нагрузкой преобразователя D (рабочий цикл)

59 Пример постоянного тока Преобразователь постоянного тока: -2 Конденсатор подключен на выходе фотоэлектрического модуля для устранения любых присутствующих пульсаций или шума.Обычно для работы выбирается конденсатор большой емкости. Конденсатор также обеспечивает постоянное напряжение на входе преобразователя постоянного тока. Ранее мы видели, что коэффициент преобразования любого преобразователя является функцией рабочего цикла и, следовательно, становится параметром управления преобразователя. Давайте подробно рассмотрим преобразователь Buck Boost, так как это наиболее универсальный преобразователь, который можно использовать в любом приложении и для любой рабочей точки.

60 Пример DC DC преобразователя: -3 Принципиальная схема понижающего - повышающего преобразователя показана на следующем рисунке: Q1 D1 2 - V1 L1 C1 R1 Vo Q 1 и D 1 - два переключателя, которые разомкнуты. один за раз.

61 Пример преобразователя постоянного тока: -4 Чтобы вывести выражение для коэффициента преобразования, мы можем применить любой из следующих принципов в условиях установившегося состояния: Баланс вольт-секунд на катушке индуктивности L1. Баланс ампер-секунд на конденсаторе C1. Если получается один из двух вышеупомянутых, балансировка мощности по всей цепи. То есть, предполагая нулевые потери в цепи, входная мощность = выходная мощность. Применим к индуктору вольт-секундный баланс. Напряжение на катушке индуктивности для Q1-ON, D1-OFF и для Q1-OFF, D1-ON, при условии незначительной пульсации, показано на следующем рисунке:

62 Пример преобразователя постоянного тока: -5 В L Q1-ON D1-OFF Q1-OFF D1-ON V1 -Vo DT (1-D) TT t Применяя баланс вольт-секунд, мы получаем: V DT + [V (1 D) T] 0 1 o = 1 D = V (1 D ) V o V o D = = M (D) = коэффициент преобразования V 1 D 1

63 Пример коэффициента преобразования DC DC Converter-6 можно также получить, используя баланс ампер-секунд.Мы видим, что коэффициент преобразования является функцией рабочего цикла D. Давайте устроим эксперимент, чтобы увидеть взаимосвязь между рабочим циклом и характеристиками панели. Давайте воспользуемся преобразователем Buck-Boost для передачи постоянного напряжения панели на нагрузку. Давайте использовать TL494 SMPS для контроля рабочего цикла. Чтобы построить понижающий-повышающий преобразователь, нам потребуются следующие детали:

64 Пример преобразователя постоянного тока: -7 Транзистор pnp для активного переключения TIP127.Диод пассивного переключения IN4007. Два резистора для смещения транзистора. Нагрузочный резистор 10 Ом и 100 Ом. Два конденсатора, один на выходе фотоэлектрического модуля и один в составе преобразователя 1000 мкФ. Резистор и конденсатор для изменения рабочего цикла, подключаемые к TL494 извне. Резистор номиналом 1 кОм, подключенный к выводу управления выдержкой времени (DT) TL494. Источник питания 5 В подключен к клемме VCC TL494.

65 Пример DC DC Converter-8 Необходимо разработать компоненты смещения и рабочего цикла.Как только стоимость всех компонентов известна и закуплена, их можно смонтировать, как показано на следующем рисунке: R1 Q1 TIP127 D1 2 C1 R2 L1 C2 R3 1 0 V C1 C2 VCC 9 10 IN1 + IN1- IN2 + IN E1 E2 CT RT VREF COMP DTC OC GND U1 7 TL494 C3 R5 R4

66 Пример преобразователя постоянного тока: -9 Процедура проведения эксперимента следующая. После настройки схемы R3 = 10 Ом, токи и напряжения модулей измеряются для различных рабочих циклов.Рабочий цикл может быть установлен путем изменения значений C T и R T, подключенных к P в числах 5 и 6 TL494. По показаниям модуля V и модуля I мощность модуля и R in для преобразователя могут быть рассчитаны для каждого рабочего цикла. Из графика P-V и графика I-V модуля можно найти несколько параметров, таких как P mp, I mp, V mp и D mp. Мы также можем проверить, что рассчитанное R in равно R в выражении, которое мы вывели ранее для повышающего преобразователя, которое определяется следующим образом: (1 D) R in R = o 2 D 2

67 Пример DC DC Converter : -10 Значения могут быть сведены в таблицу, как показано в следующей таблице: R3 DI mod V mod 0.1 P mod = I mod V mod R in = V модуль I модуль R in R (1 D) = o 2 D Ω Эксперимент повторяется с заменой значения R3 на 100 Ом.

68 Отслеживание точки максимальной мощности На экспериментальной установке мы видели, как определить точку максимальной мощности для данной нагрузки, физически изменяя рабочий цикл, который управлял преобразователем постоянного тока. Из точки максимальной мощности мы могли найти значения I mp, V mp и D mp. В реальных жизненных ситуациях требуется система, которая автоматически устанавливает значение D равным D mp, чтобы на нагрузку могла передаваться максимальная мощность.Это называется отслеживанием точки максимальной мощности или MPPT. Сила тока панели напрямую зависит от инсоляции. Это означает, что характеристики V-I панели будут меняться при изменении инсоляции.

69 Отслеживание точки максимальной мощности-1 I 1 / R O1 I SC1 1 / R O2 I SC2 P mp1 D mp1 P mp2 D mp2 V OC1 V OC2 V

70 Отслеживание точки максимальной мощности-2 На рисунке I SC1 , V OC1 и P mp1 - ток короткого замыкания, напряжение холостого хода и точка максимальной мощности модуля в момент 1.1 / R o1 - наклон линии нагрузки, которая сокращает V-I характеристики модуля, соответствующего P mp1. на нагрузку передается максимальная мощность. I SC2, V OC2 и P mp2 - это ток короткого замыкания, напряжение холостого хода и точка максимальной мощности той же панели при пониженной инсоляции, которую мы называем моментом 2. Теперь 1 / R o2 - это наклон линии нагрузки, которая пересекает характеристическая кривая, соответствующая P mp2.

71 Отслеживание точки максимальной мощности-3, мы знаем, что R o1 изменилось.это фактическая нагрузка, и этого не может быть, нам нужно преобразовать нагрузку R o1 в R o2 так, чтобы на нее могла быть передана максимальная мощность. Это достигается путем изменения значения D mp, который управляет схемой стабилизатора мощности. Схема стабилизатора мощности может быть преобразователем постоянного тока любого типа. Ранее мы видели, что фактическая нагрузка подключена к выходу преобразователя, и существует связь между входным сопротивлением и выходным сопротивлением преобразователя.

72 Отслеживание точки максимальной мощности-4 Мы также знаем, что входное сопротивление преобразователя такое же, как выходное сопротивление фотоэлемента / модуля.мы можем иметь взаимосвязь между выходным сопротивлением фотоэлемента / модуля и фактической нагрузкой. Для передачи максимальной мощности с использованием повышающего преобразователя, мы можем иметь следующее соотношение: R out (модуль) = R o (нагрузка) () 1 DD mp 2 mp 2

73 Отслеживание точки максимальной мощности-5 Поскольку R o (нагрузка ) не может быть изменено, величина правой стороны может быть согласована с R out (модуль) путем изменения значения D mp через сеть обратной связи, как показано на следующей блок-схеме: v Понижающий-повышающий преобразователь стабилизатора мощности R Нагрузка i D mp

74 Отслеживание точки максимальной мощности-6 Следовательно, система отслеживания точки максимальной мощности отслеживает точку максимальной мощности фотоэлектрического элемента / модуля и регулирует D mp из сети обратной связи на основе напряжения и тока фотоэлектрического модуля в соответствии с нагрузкой.Рассмотрим пример зарядки аккумулятора (нагрузки) с помощью фотоэлектрического модуля. Ниже приведены шаги, которые необходимо выполнить перед подключением нагрузки к модулю. Получить V-I характеристики источника (фотоэлектрического модуля). Получите ВАХ нагрузки (аккумулятора). Проверить на пересечение характеристик и устойчивости. Это будет рабочая точка.

75 Отслеживание точки максимальной мощности-7 В этом примере давайте попробуем зарядить батарею 24 В с помощью фотоэлектрического модуля, имеющего V OC 20 В, как показано на следующей блок-схеме: Аккумулятор, 24 В

76 Отслеживание точки максимальной мощности -8 Следуя вышеупомянутым шагам, давайте получим характеристики VI нагрузки и источника и наложим их друг на друга.Ниже приведены характеристики: IA 1 / R o (модуль) P mp B 1 / R нагрузка CV mp = 16 VV OC = 20 VVB = 24 VV

77 Отслеживание точки максимальной мощности-9 На рисунке видно, что VI характеристики фотоэлектрического модуля и нагрузки (батареи) не пересекаются ни в одной точке. Следовательно, нам нужна схема стабилизатора мощности, чтобы соответствовать нагрузкам. Поскольку нам нужно зарядить 24-вольтовую батарею, а от фотоэлектрического модуля у нас есть только V mp 16 В, мы можем использовать либо повышающий преобразователь, либо понижающий-повышающий преобразователь.В идеале ВАХ батареи должны быть вертикальной линией, указывающей на источник постоянного напряжения. Однако мы видим уклон. Это связано с внутренним сопротивлением аккумулятора.

78 Отслеживание точки максимальной мощности-10 Таким образом, аккумулятор можно смоделировать как источник напряжения, последовательно соединенный с сопротивлением, как показано на следующем рисунке: rb VB В характеристиках VI мы также замечаем три важных точки, отмеченные как A, B и C.

79 Отслеживание точки максимальной мощности-11 A представляет точку пиковой мощности (V mp, I mp), B представляет рабочую точку батареи, а C представляет точку пересечения линии нагрузки с характеристиками VI PV модуль.Мы знаем, что максимальная мощность не может быть передана на нагрузку, поскольку линия нагрузки не проходит через точку пиковой мощности (A). Однако эту нагрузочную линию можно преобразовать, изменяя рабочий цикл D преобразователя таким образом, чтобы он соответствовал выходному сопротивлению фотоэлектрического модуля в соответствии с приведенным ранее соотношением.

80 Алгоритмы для MPPT Мы видели, что любой фотоэлектрический модуль будет иметь точку максимальной мощности для данной инсоляции. Если линия нагрузки пересекает в этой точке, максимальная мощность будет передана на нагрузку.При изменении инсоляции изменяется и точка максимальной мощности. Поскольку линия нагрузки не изменяется, она не проходит через точку максимальной мощности и, следовательно, максимальная мощность не может передаваться на нагрузку. Для достижения передачи максимальной мощности требуется, чтобы нагрузка соответствовала точке максимальной мощности.

81 Алгоритмы для MPPT-1 Это достигается переводом фактической точки линии нагрузки в точку максимальной мощности путем изменения рабочего цикла, регулируемого следующим соотношением в случае повышающего преобразователя: R out (модуль) = R o ( Load) () 1 DD mp 2 mp 2 Отслеживание точки максимальной мощности может быть достигнуто несколькими способами.

82 Алгоритмы для MPPT-2 Один из более простых способов, основанный на эталонной ячейке, показан на следующей блок-схеме: Короткое замыкание эталонной ячейки KV OC V * mp e V module + - Control _ + Нагрузка преобразователя постоянного тока

83 Алгоритмы для MPPT-3 Первый шаг - определить K = (V mp / V OC), где 0

84 Алгоритмы для MPPT-4 В зависимости от значения D модуль V будет меняться.Когда модуль V совпадает с V mp эталонной ячейки, мы знаем, что на нагрузку передается максимальная мощность. В этот момент сигнал ошибки равен нулю, и значение D остается неизменным, пока сигнал ошибки остается нулевым. Управление работает следующим образом: если модуль V превышает значение V mp, ошибка становится отрицательной. Это заставит блок управления генерировать импульсы с большим значением D. Этот модуль автоматически уменьшает V, чтобы он соответствовал V mp. если модуль V уменьшается ниже V mp, мы получаем положительную ошибку.

85 Алгоритм-метод 2 на основе эталонной ячейки Второй метод, основанный на алгоритме на основе эталонной ячейки, заключается в определении K как отношения тока в точке максимальной мощности к току короткого замыкания модуля, определяемого следующим образом: K = II mp SC Это более постоянный, чем отношение напряжения в точке максимальной мощности к напряжению холостого хода модуля, поскольку ток модуля линейно связан с инсоляцией.

86 Алгоритм-метод 2 на основе эталонной ячейки Следующая блок-схема описывает алгоритм: + _ KV α I SC V α I mp * I модуль + _ Контроллер Модулятор Эталонный модуль Фактическая нагрузка стабилизатора мощности модуля D

87 Алгоритм на основе эталонной ячейки -метод 2 ток от опорной ячейки преобразуется в пропорциональное напряжение через ОУ и подают в соответствующий умножитель.Эта величина умножается на K, что дает I mp. Это сравнивается с током от фактического модуля. Если токи совпадают, то модуль выдает максимальную мощность на нагрузку. Если токи не совпадают, генерируется сигнал ошибки. Полярность сигнала будет зависеть от того, был ли ток модуля больше I mp или меньше I mp. Допустим, ток модуля меньше, чем I mp *, тогда полученная ошибка будет положительной.

88 Алгоритм-метод 2 на основе эталонных ячеек Затем контроллер увеличивает рабочий цикл прямоугольных импульсов, выходящих из модулятора в схему стабилизатора мощности.Это приведет к увеличению тока модуля до тех пор, пока он не будет соответствовать I mp * и ошибка не станет нулевой. Совершенно противоположное происходит, если ток модуля был больше, чем I mp *, что первоначально приводило к отрицательному сигналу ошибки. Тогда контроллер уменьшит рабочий цикл, который используется в качестве блока управления для схемы стабилизатора мощности. Ток модуля уменьшается до тех пор, пока он не совпадет с I mp *, и в этот момент на нагрузку передается максимальная мощность.

89 Алгоритм-метод 2 на основе эталонных ячеек Одна вещь, которую мы должны помнить, это то, что на выходе операционного усилителя и умножителя оба напряжения, но пропорциональны току короткого замыкания и току в точке максимальной мощности соответственно.Это были алгоритмы на основе опорных ячеек. Давайте посмотрим на некоторые алгоритмы, основанные на нереференсных ячейках. На следующей блок-схеме показан один из таких алгоритмов.

90 Алгоритм-метод на основе эталонной ячейки 3 Q DC-DC преобразователь Нагрузка S Модулятор V α V модуль V OC * KV mp * Контроллер CV α V модуль

91 Алгоритм-метод на основе эталонной ячейки 3 Измеряющие напряжения должны быть подключены к напряжение на клеммах модуля.В течение периода, когда необходимо определять напряжение холостого хода, S замыкается, а Q размыкается. Это отключит стабилизатор питания и нагрузку от модуля. Напряжение конденсатора повысится до Voc. Тогда S открыт, а Q закрыт для нормальной работы модуля и нагрузки. Следует отметить, что рабочий цикл для переключения S должен быть очень малым, т.е. менее 1%, чтобы это не повлияло на нормальную работу.

92 Алгоритм-метод на основе эталонной ячейки 3 Алгоритм работает следующим образом.Поскольку эталонной ячейки нет, и нам все же нужно иметь значение V mp для сравнения, нам нужно измерить V OC той же ячейки. Это делается с помощью переключателя S. При измерении V OC нам нужно отключить остальную схему. Это делается с помощью активного переключателя Q. Сначала Q открывается, а S на короткое время замыкается. Конденсатор C заряжается до напряжения, которое пропорционально V OC. Теперь Q закрыт, а S открыт. Измеряется напряжение V, пропорциональное напряжению модуля.Это напряжение сравнивается с V mp *.

93 Алгоритм-метод на основе эталонной ячейки 3 Если эти два напряжения совпадают, максимальная мощность передается на нагрузку через преобразователь постоянного тока в постоянный. Если напряжения не совпадают, генерируется сигнал ошибки. В зависимости от полярности сигнала ошибки рабочий цикл увеличивается или уменьшается таким образом, чтобы напряжения совпадали. Этот метод намного более точен, чем два предыдущих метода, поскольку мы измеряем напряжение холостого хода модуля, который мы используем в приложении, и, следовательно, сравниваем напряжение при максимальной мощности с напряжением модуля.Небольшая цена, которую мы платим за повышение точности, - это потери мощности в переключателях.

94 Алгоритм-метод на основе эталонных ячеек 4 На следующей блок-схеме показан улучшенный алгоритм по сравнению с предыдущим. У нас нет переключателей в этом методе и, следовательно, нет потерь из-за переключателей. Этот метод основан на характеристиках P-V модуля. Мы знаем, что значение мощности увеличивается с увеличением напряжения до точки, которую мы называем точкой максимальной мощности.Мощность выше этой точки уменьшается с увеличением напряжения модуля. В области, где мощность прямо пропорциональна напряжению, мощность и напряжение имеют одинаковую фазу, а в области, где мощность обратно пропорциональна напряжению, они находятся в противоположной фазе.

95 Алгоритм-метод на основе эталонной ячейки 4 Этот факт используется в алгоритме отслеживания точки максимальной мощности модуля. Характеристики P-V, показанные на следующем рисунке, объясняют логику.PP и V в фазе Уменьшение DP mp P и V вне фазы Увеличение DV

96 Алгоритм-метод на основе эталонной ячейки 4 Следующая блок-схема объясняет алгоритм отслеживания точки максимальной мощности: Модуль V Нагрузка постоянного тока - Модуль преобразователя постоянного тока I Модулятор V модуль P модуль Блок постоянного тока ZCD Фазовый детектор + V CC Блок постоянного тока ZCD - V CC

97 Метод алгоритма на основе эталонной ячейки 4 На базу транзистора подается прямоугольный импульс.Напряжение, пропорциональное напряжению модуля, подается в умножитель. Это напряжение имеет обе составляющие постоянного тока модуля, по которым проходит прямоугольный импульс переменного тока. Ток от модуля также подается в умножитель. Выход умножителя - это мощность P модуля. Этот сигнал также имеет прямоугольный импульс переменного тока, переходящий в значение постоянного тока.

98 Алгоритм-метод на основе эталонной ячейки 4 Следует отметить, что рабочий цикл для переключения S должен быть очень малым i.е. менее 1%, так что это не влияет на нормальную работу. Он поступает на детектор перехода через нуль (ZCD). Выходной сигнал детектора - либо + V CC, в зависимости от импульса. или V CC. Если импульс положительный, выход ZCD будет + V CC, а если импульс отрицательный, выход ZCD будет V CC. Он поступает на фазовый детектор как один из входов.

99 Алгоритм-метод на основе эталонной ячейки 4 Следующая блок-схема объясняет работу ZCD: + Vcc dcblock ZCD -Vcc Напряжение от модуля подается на другой блок постоянного тока.Выходной сигнал - прямоугольный импульс переменного тока. Это подается в ZCD. Как и в предыдущем случае, на выходе может быть + V CC или V CC.

Метод-алгоритм на основе 100 эталонных ячеек 4 Это второй вход для фазового детектора. Фазовый детектор сравнивает фазы сигнала питания и сигнала напряжения. Если фазы обоих сигналов питания и напряжения совпадают по фазе, выход фазового детектора равен + V CC, а если фазы противоположны друг другу, выход фазового детектора равен V CC.Сигнал с фазового детектора поступает на интегратор, а затем на модулятор для изменения рабочего цикла D. Он подается на преобразователь постоянного тока в постоянный.

101 Алгоритм-метод на основе эталонной ячейки 4 Значение D уменьшается, если фазы питания и напряжения совпадают, а значение P увеличивается, а V находится в противоположных фазах. Как только значение D изменяется, линия нагрузки изменяется, и если она совпадает с линией нагрузки модуля в точке максимальной мощности, то максимальная мощность передается на нагрузку.

102 Алгоритм-метод на основе эталонной ячейки 5 Этот метод основан на предыдущем, где мы использовали характеристики PV. Здесь вместо того, чтобы сравнивать фазу мощности с фазой напряжения, мы собираемся сравнить два уровня мощности. Источник для двух уровней одинаковый, мощность модуля. Однако эта мощность проходит через две разные RC-сети, заставляя их отвечать на двух разных уровнях. Если мы назовем один уровень P медленным, а другой уровень P быстрым, мы сможем получить алгоритм, который сравнивает эти два уровня мощности и изменяет рабочий цикл преобразователя постоянного тока.

103 Алгоритм-метод на основе эталонной ячейки 5 Алгоритм показан на следующей блок-схеме. Модуль V DC-DC преобразователь Нагрузка D Модулятор V d Средний модуль I P Большой RC P медленный VQ Маленький RC P быстрый переключатель FF

104 Алгоритм-метод на основе эталонной ячейки 5 Напряжение и ток модуля подаются на умножитель, в результате чего мощность модуля. Эта мощность подается через две разные RC-сети, одна из которых имеет малое значение RC, обеспечивающее более быстрый отклик, а вторая - с большими значениями RC, обеспечивающими более медленный отклик.Назовем более быструю мощность отклика P быстрой, а более медленную мощность отклика P медленной соответственно. Эти два значения подаются на дифференциальный усилитель, причем вход усилителя (P медленный P быстрый).

105 Алгоритм-метод 5 на основе эталонных ячеек Чтобы лучше понять алгоритм, давайте еще раз посмотрим на PV-характеристики модуля, показанного на следующем рисунке: PP mp P медленный P быстрый V

106 Алгоритм-метод на основе эталонных ячеек 5 Слева от точки пиковой мощности, когда напряжение увеличивается, а значение D уменьшается.будут два значения мощности: P быстрое и P медленное. P fast будет более высоким значением по сравнению с P медленным. Разница будет отрицательной. При дальнейшем увеличении напряжения значение P быстро увеличивается, пока не достигнет P mp, а затем начинает уменьшаться после этой точки. Достигнута точка, в которой P медленный будет иметь более высокое значение по сравнению с P быстро. Чистая разница на этом этапе будет положительной. Это вызовет срабатывание триггера с положительным фронтом, изменяющего его выходное состояние.

107 Алгоритм-метод на основе эталонной ячейки 5 Если выход изначально был высоким, он перешел бы в низкое состояние, уменьшая среднее значение триггера. Это изменяет выходной сигнал модулятора, что приводит к увеличению рабочего цикла D. Увеличение значения D приведет к уменьшению напряжения, уменьшив мощность. Опять же, значение P fast будет выше, чем P slow, и чистый вход дифференциального усилителя будет отрицательным значением. В этот момент и P fast, и P slow находятся справа от точки P mp.

108 Алгоритм-метод на основе эталонных ячеек 5 Когда P fast переходит влево от P mp, достигается точка, когда значение Pslow будет выше, чем Pfast, что приводит к чистому положительному значению, запускающему триггер. Выход триггера теперь переходит в высокое состояние, увеличивая среднее значение. Это уменьшает рабочий цикл. Это увеличение и уменьшение значения D продолжается до тех пор, пока P быстро и P медленно не сойдутся друг с другом вокруг точки P mp. В этот момент максимальная мощность от солнечного модуля передается на нагрузку.

109 Алгоритм-метод 5 на основе эталонной ячейки Формы волн на выходе каждого каскада показаны на следующих рисунках: P медленный -P быстрый Trigger QV d DD

110 Накопление энергии Мы увидели, как можно генерировать фотоэлектрическую энергию и передано в нагрузку. Мы также увидели, как отслеживать точку максимальной мощности солнечного модуля, чтобы максимальная мощность могла передаваться на нагрузку. Доступность фотоэлектрической энергии зависит от наличия источника - Солнца.Это означает, что любое приложение, основанное на фотоэлектрической энергии, можно использовать только при наличии солнечного света, если только мы не можем хранить солнечную энергию в какой-либо форме, а затем использовать ее при отсутствии солнечного света.

111 Накопитель энергии-1 В следующей таблице представлен список запоминающих устройств, механизм накопления, механизм высвобождения и их эффективность: Sl. Нет устройства хранения Механизм хранения Механизм высвобождения Эффективность 1 Аккумулятор Электрохимия Электрохимия 2 Потенциал поднимаемой воды / жидкости 3 Сжатый воздух / жидкость 4 Инерции Маховиковые насосы постоянного, переменного тока, центробежные Воздушные компрессоры Двигатели переменного тока, постоянного тока; Пружины Водяная турбина, генератор переменного тока, генератор постоянного тока Газовая турбина, генератор переменного тока, генератор постоянного тока Генератор переменного тока, постоянного тока 70% 80% 70% 70% -80%

112 Накопитель энергии-2 Размеры батареи: Размер батареи классифицируется с точки зрения заряда он держит.Накопленная энергия в батарее выражается следующим выражением (Ватт-час) и Втч-чардж = = В-Ач. Поскольку напряжение в батарее почти постоянно, ампер-час используется в качестве основной единицы при классификации батареи. О батарее нужно знать два термина: Глубина разряда (DOD): Глубина снятия заряда. Состояние заряда (SOC): это количество оставшегося заряда в аккумуляторе.

113 Energy Storage-3 Мы должны знать допустимый DOD для любой батареи, так как существует большая вероятность вывести батарею из строя навсегда, если она разряжена до уровня ниже DOD, указанного для батареи.На следующем рисунке поясняется значение термина «глубина разряда»: Эталонная энергия 100%, заряд 100% DOD x%

114 Накопитель энергии-4 Любая аккумуляторная батарея заряжается на 100% впервые. При использовании аккумулятора после первоначальной зарядки необходимо знать рейтинг DOD аккумулятора, чтобы он не разряжался ниже этого уровня. Рейтинг батареи DOD зависит от типа батареи. Ниже приведены обычно используемые типы батарей: SLI battery: это аббревиатура от Starter, Lighting, Ignition.По самому названию мы можем сказать, что они, должно быть, были разработаны для использования в автомобилях. Это батареи с регулируемым клапаном. У них очень высокая плотность мощности, но низкая плотность энергии.

115 Energy Storage-5 Трубчатая батарея: это батареи глубокого разряда, имеющие DOD 80%. У них очень низкая плотность мощности, но очень высокая плотность энергии. Эти батареи можно использовать в течение более длительного периода, поскольку глубина разряда может достигать 80%. Емкость аккумулятора: Емкость аккумулятора дает емкость аккумулятора.Фактическая мощность измеряется в ватт-часах (Вт-ч). Поскольку напряжение на батарее обычно постоянное, коммерчески емкость указывается в ампер-часах (Ач).

116 Energy Storage-6 Обычно батареи маркируются как C 10, C 5, C 2, C 1 или C 0,5. Индексы 10 или 0,5 указывают скорость заряда / разряда. Обычно емкость батареи обозначается обозначением C x, где x - скорость заряда / разряда. Количество потребляемого тока можно рассчитать, разделив C на x.Следующий пример поясняет терминологию. Если у нас есть батарея, обозначенная C 10, имеющая емкость 40 Ач, то (40/10) = 4 А тока можно получить от такой батареи в течение 10 часов.

117 Energy Storage-7 На следующем графике поясняется использование батареи. C 40 Ач 1,5 A C / x 4A 8 A I разряжается Пока мы потребляем ток C / x от батареи C x, мы не причиняем вреда батарее. Емкость аккумулятора остается постоянной.Но если потребляемый ток больше, чем C / x ампер, мы видим снижение емкости батареи.

118 Energy Storage-8 Срок службы батареи: Срок службы аккумуляторной батареи выражается в количестве циклов. Один цикл равен одной зарядке и одной разрядке. Если аккумулятор имеет срок службы 1000 циклов, это означает, что аккумулятор можно заряжать 1000 раз и разряжать 1000 раз. Через 1000 раз, что бы вы ни делали, батарея не заряжается.

119 Energy Storage-9 Контроллер заряда: Чтобы понять потребность в контроллере заряда, давайте вернемся к предыдущему разделу, где мы обсуждали емкость аккумулятора. Это важная мера батареи. В зависимости от требований к нагрузке мы выбираем аккумулятор. У каждой батареи есть глубина разряда (DOD), и в зависимости от типа батареи DOD может быть мелкой или глубокой. Для большинства наших приложений мы можем предположить, что DOD составляет около 40%.Емкость батареи в ватт-часах получается делением требуемой ватт-часа на значение DOD.

120 Energy Storage-10 DOD Wh / η B Батарея должна быть рассчитана на это. Как мы видели в предыдущем разделе, коммерчески емкость батареи выражается в Ahrs и равна: Wh required BC η = Ahrs DOD V Bno min al

121 Приложения НАСОС: Давайте рассмотрим следующее приложение, в котором двигатель постоянного тока подключен к фотоэлектрической панели с одной стороны, а некоторая нагрузка, например, насос, с другой стороны, как показано на следующем рисунке: ia Ra La 1 2 Rf Vf + Va + eb Lf 1 2 T GY - - w

122 Приложения-1 R a представляет сопротивление якоря двигателя.L a представляет собой индуктивность якоря двигателя. e b - обратная ЭДС, развиваемая в двигателе. V a - это напряжение, развиваемое на якоре двигателя. L f - индуктивность катушки возбуждения. R f - сопротивление катушки возбуждения. V f - источник напряжения для катушки возбуждения. Катушка возбуждения используется для возбуждения двигателя, что приводит к постоянному магнитному потоку. T представляет крутящий момент, развиваемый двигателем, а ω - угловая скорость вала, соединенного с насосом.

123 Applications-2 Двигатель постоянного тока работает как Гиратор.Чтобы понять концепцию гиратора, сначала нам нужно понять концепцию трансформатора. Если мы назовем напряжение усилием, а ток - потоком, то в трансформаторе усилие на первичной стороне связано с усилием на вторичной стороне, кратным константе, зависящей от коэффициента трансформации трансформатора. Точно так же поток на первичной стороне связан с потоком на вторичной стороне как кратное константе, опять же, в зависимости от отношения витков. Если мы назовем первичную сторону входом, а вторичную сторону выходом, то мы увидим, что входные усилия связаны с выходными усилиями, а входные потоки связаны с выходными потоками.

124 Applications-3 Это концепция трансформатора. В гираторе отношения другие. Усилие на входной стороне связано с потоком на выходной стороне, а усилие на выходной стороне связано с потоком на входной стороне. рассмотрим двигатель постоянного тока. Для двигателя постоянного тока e b - входное усилие, I a - входной поток, T - выходное усилие и ω - выходной поток. давайте посмотрим на некоторые отношения для двигателя постоянного тока. Первое соотношение задается следующим образом: T T d αφ = K I a d I a, где K - константа, пропорциональная постоянному потоку.

125 Applications-4 Здесь T d - выходное усилие, а I a - входной поток. Мы видим перекрестные отношения. Давайте посмотрим на второе соотношение: ϖα e φ b ϖ = e b K, где K - постоянная величина, пропорциональная постоянному потоку. Здесь e b - входное усилие, а ω - выходной поток. Мы снова видим перекрестные отношения. Следовательно, мы можем видеть, что двигатель постоянного тока является гиратором. Для приведенной выше схемы мы можем записать следующее соотношение: v = i R + a a a e b

126 Applications-5 v a - это напряжение на фотоэлектрической панели, а i a - это ток от панели.Подставляя уравнения (2) и (4) в уравнение (5), мы получаем следующее выражение: v a Td = Ra + K K ϖ Здесь T d - момент нагрузки, требуемый на валу двигателя. Из уравнения (2) это зависит от тока панели. Соответствующее необходимое напряжение панели может быть получено из характеристик VI панели, как показано на следующем рисунке:

127 Applications-6 Характеристики VI I iava Из уравнения (4) мы видели, что угловая скорость вала связана с на заднюю ЭДС, развитую в двигателе.Переставив уравнение (5), мы можем записать выражение для e b как: e b = v a i a R a V

128 Applications-7 Здесь мы можем увидеть взаимосвязь между e b и v a. Уравнение (4) дает важную взаимосвязь между e b и ω, которая определяет e b, необходимое для желаемой скорости двигателя. Из уравнений (4) и (7) мы могли бы узнать v a, необходимое для желаемой скорости двигателя. Из приведенного выше обсуждения ясно, что двигатель постоянного тока принимает электрический вход и выдает механический выход.Этот выход можно использовать для привода нагрузки, например насоса. Следовательно, в общей картине нам необходимо сопоставить характеристики фотоэлектрической панели, обеспечивающей электрический ввод, с характеристиками нагрузки, которая приводится в действие механическим выходом. Параметры, описывающие характеристики панели, - это напряжение и сила тока.

129 Applications-8 Параметры, описывающие характеристики нагрузки, - это крутящий момент и угловая скорость или скорость.На следующем рисунке показано, как мы сопоставляем характеристики источника и нагрузки. I PV Панель ω V Нагрузка T

130 Приложения-9 Мы видим характеристики нагрузки в третьем квадранте как функцию крутящего момента (T) и скорости (ω). Эта характеристика переводится во второй квадрант с помощью уравнения (2), которое связывает крутящий момент с током. Эта характеристика накладывается на характеристики фотоэлектрической панели для согласования, как показано на следующем рисунке: I 1 / R a Запуск i a Требуемая минимальная изоляция V

Принцип работы

- перевод на немецкий - примеры английский

Эти примеры могут содержать грубые слова на основании вашего поиска.

Эти примеры могут содержать разговорные слова, основанные на вашем поиске.

На рисунке 1 показан принцип действия сканирующего туннельного микроскопа .

Abbildung 1 veranschaulicht das Funktionsprinzip des Rastertunnelmikroskops grafisch.

Запатентованный принцип действия обеспечивает значительно больший расход при заметно меньших затратах.

Das patentierte Funktionsprinzip ermöglicht einen wesentlich höheren Durchfluss bei gleichzeitig markant tieferen Kosten.

Принцип действия идентичен поворотному рычагу.

Базовый принцип действия машущего крыла уже был открыт Отто Лилиенталем (1889).

Das grundsätzliche Arbeitsprinzip eines Schlagflügels hat bereits Отто Лилиенталь (1889) erkannt.

Структура и принцип действия органических светодиодов OLED состоит как минимум из четырех слоев.

Aufbau und Funktionsweise einer OLED Organische LEDs улучшает качество окружающей среды.

Принцип действия напоминает назальный спрей.

Принцип действия сканирующих устройств сопоставим с принципом действия радара.

Das Funktionsprinzip der tastenden Geräte ist mit dem eines Radars vergleichbar.

Подметально-уборочная машина подходит для всех тракторов благодаря простому принципу действия .

Die Kehrmaschine Maschine eignet sich für all Traktoren aufgrund seiner einfachen Funktionsprinzip .

Однако основной принцип работы всегда один и тот же.

На видео показана конструкция и принцип действия MESA, сверхпроводящего ускорителя с рекуперацией энергии в Майнце.

Die Animation veranschaulicht Bauweise und Funktionsprinzip von MESA, dem "Mainz Energy Reining Superconducting Accelerator".

Принцип действия схематично изображен на левой стороне.

Его простой принцип работы Модульная конструкция позволяет чрезвычайно просто развертывать его в новых или существующих приложениях.

Sein einfaches Funktionsprinzip mit seinen modularen Aufbau lassen für den Einsatz in neuen oder bestehenden Anwendungen sehr einfach.

Принцип работы адиабатического Гибридные охладители JAEGGI могут работать как в сухом, так и во влажном состоянии.

Adiabatisches Funktionsprinzip JAEGGI Hybridkühler können trocken und nass betrieben werden.

Давайте сначала узнаем о принципе действия .

Принцип действия J-PIPE основан на сообщающихся сосудах.

Das Funktionsprinzip der J-PIPE basiert dabei auf dem der kommunizierenden Röhren.

Довольно простой принцип действия , зарекомендовавший себя даже в экстремальных ситуациях.

Ein genial einfaches Funktionsprinzip , das sich auch in Extremsituationen bewährt.

Все электрогидравлические подруливающие устройства ELDRO характеризуются высочайшей эксплуатационной безопасностью и долговечностью благодаря износостойкому принципу действия .

Alle elektrohydraulischen Hubgeräte ELDRO zeichnet höchste Betriebssicherheit und Langlebigkeit durch das verschleißfreie Arbeitsprinzip aus.

Простой принцип действия превалировал.

Сегодня Европарламент продемонстрировал и кое-что еще; а именно, что солидарность в Европейском Союзе жива и действует принцип .

Das Europäische Parlament zeigte heute auch noch eines, nämlich dass die Solidarität in der Europäischen Union lebendig und ein Arbeitsprinzip ist.

Но теперь, околдованные иудействующими, они были готовы принять соблюдение закона в качестве принципа действия своей духовной жизни.

Aber jetzt, verzaubert von den Judenmachern, waren sie bereit Gesetzeswerke als das Funktionsprinzip ihres geistigen Lebens einzuführen.

принцип действия - испанский перевод - Linguee

T h e принцип действия o f t he датчик давления [...]

основан на изгибе мембраны в водонепроницаемой камере при контакте

[...]

, с расходом которого требуется измерить давление.

deltaohm.com.br

E l Principio d e funcionamiento del sens or de presin [...]

se basa en la flexin de unambrana en un contenedor hermtico en

[...]

contacto con el flujo del cual se desea medir la presin.

deltaohm.com.br

Скорость, в том числе на апелляционном уровне и на

[...] стадия исполнения, является k e y принцип действия o f t he 1980 Hague [...]

Конвенция.

hcch.net

La velocidad, включая nivel de apelacin y en la fase

[...] de eje cu cin, es un Principal operativo c lave del C onvenio [...]

de La Haya de 1980.

hcch.net

C PP ' s принцип действия o f p артикуляция обеспечена [...]

, что большая часть сальвадорского общества прямо или косвенно составляет

[...]

участвуют в восстановлении своей страны, и в частности в отношении выбора проектов, проектирования, реализации и мониторинга.

unesdoc.unesco.org

G ra cias a l Principio operativo d e p artic ip acin [...]

de la CPP, una gran parte de la sociedad salvadorea Participa directa o

[...]

Indirectamente en la reconstruccin de su pas, en особым уважением к селекционному процессу proyectos y su concpcin, ejecucin y seguimiento.

unesdoc.unesco.org

T h i s принцип действия r e qu горит чрезвычайно [...]

короткое время реверсирования сжатого воздуха.

johnson-pump.com

E s te Principio de operacin req ui ere un [...]

tiempo de retroceso del aire comprimido sumamente corto.

johnson-pump.com

Их конструкция a n d принцип действия c o rr соответствует [...]

, что для пневматического привода Тип 3271 (подробности см. В Типовом листе T 8310 EN).

samson.de

Tiene el

[...] mismo m ontaj e y funcionamiento que el a cc ionamiento [...]

neumtico Tipo 3271 (подробные сведения в ходовой части T 8310 ES).

samson.de

Мощность и скорость

[...] проверенный rota ti n g принцип действия i s i mpressive.

kavocanada.com

El acreditado mtodo r ot ativ o convnce p or s u Potencia y su [...]

rapidez.

kavocanada.com

Анализ t h e принцип действия f o r ксеноновые фары.

alecop.com

A n lisi s d el Principio de fu ncionamiento d e los faros xenn.

alecop.com

Несмотря на многолетний рост, PR-электроника в

- это урезанная и современная организация. [...] в соответствии с t h e принцип действия .

prelectronics.com

A pesar de los muchos aos de crecimiento, PR electronics A / S tiene

[...]

una ptima y moderna organacin y una estructura organtiva

[...] Centrada en l a funcin d e cada uno de [...]

Sus департаментов.

prelectronics.es

Впервые t h e принцип действия a n d , таким образом, преимущества индуктивного [...] Датчики

также могут использоваться для обеспечения безопасности.

ifmefector.net

Por prime ra vez, el Principio act ivo y l as ventajas d e los detectores ind uc tivos [...]

tambin son плитки для лас aplicaciones de seguridad.

ifmefector.net

Essen ti a l принцип действия , h ow всегда, должно быть, что [...]

отвечаем.

daccess-ods.un.org

Sin e mbarg o, el Principio Operativo fun dam ental d ebe ser [...]

el de dar respuesta.

daccess-ods.un.org

T h e принцип действия i s t he то же, что и для [...]

3D-сенсор.

ifmefector.net

E l Principio de funcionamiento e s el m ismo que [...]

датчик 3D.

ifmefector.net

В дополнение к потреблению энергии, которое на

[...]

синхронных серводвигателей - это уже

[...] оптимизирован за счет t he i r принцип действия , t he транспортировка [...]

энергии торможения является ключевым моментом.

sew-eurodrive.co.uk

Junto con el consumo

[...] energtico en s, que en Principio ya est muy o ptimizado [...]

en los servomotores sncronos, se le da Prioridad

[...]

al uso de la energa de frenado.

sew-eurodrive.es

Сегодня Европарламент продемонстрировал еще кое-что; именно эта солидарность в Европе

[...] Union is alive d a n принцип действия .

europarl.europa.eu

Hoy el Parlamento Europeo ha demostrado tambin otra cosa: que la solidaridad en la Unin

[...] Europea est v iva y es u n Principio operativo .

europarl.europa.eu

Это машина

[...] характеризуется si mp l e принцип действия , d es зажигается для [...]

проверка бытовых и промышленных стоков.

lenntech.com

Es una maquina que se

[...] caract er iza p or su operacin se nci lla, d is eado [...]

Para cribado de efluentes civiles e Industriales.

lenntech.es

Из уважения к

[...] this human-s ca l e принцип действия , o ur клиент [...] Сервисная команда

стремится обеспечить простоту

[...]

отвечает на ваши вопросы и всегда под рукой, чтобы поддержать ваши усилия по созданию каталога.

us.pageondemand.com

R es petan do est e Principio, nue str o ser vi cio de [...]

atencin al cliente se dedica a proporcionar respuestas claras a sus problemticas

[...]

y le respalda diariamente en la developracin de sus catlogos.

es.pageondemand.com

Это насосная техника GEHO APEXS -

[...] названо в честь t h e принцип действия f o r Давление в кольцевом пространстве [...]

Обменная система - двухкамерная,

[...]

Шланговый мембранный насос одностороннего действия с приводом от полнопоточного гидравлического привода.

weirminerals.com

La tecnologa de esta bomba GEHO APEXS -que recibi

[...] el nomb re por el Principio operativo d el siste ma de intercambio [...]

de presin anular- radica

[...]

en que es una bomba de diafragma con manguera de accin simple y doble cmara con transmisin hidrulica de flujo complete.

es.weirminerals.com

Предлагает множество вариантов применения для струйной очистки и обработки деталей. Майор

[...] Преимущества

: Компактность и простота

[...] конструкция, колодец пр ов e n принцип действия , h ig h очистка [...] Вместимость

, плавное переворачивание до полной

[...]

обнажает все поверхности заготовки, надежное удаление абразива из внутренних проходов.

disagroup.com

Sus caractersticas Principalales, сын: Diseo

[...] sencillo y compa ct o, funcionamiento co nt rastado, gran [...]

capidad de limpieza, cuidadoso volteo

[...]

пьез для полного раскрытия поверхностей и устранения действующего вещества абразивного цвета внутри.

disagroup.com

Благодаря давлению le s s принцип действия , s en ситивные бутылки [...]

также обращаются с обнадеживающей мягкостью.

krones.cn

E l Principio de tra bajo sin presi n permite tr abaja r ... con botellas []

sensibles tambin en un sistema pulmn de forma segura y protectora.

krones.cn

T h e принцип действия o n w hich топливные элементы [...]

является противоположностью электролитической реакции; кислород и водород

[...]

объединяются в воду с производством электроэнергии и отпуском тепла.

abengoa.es

E l Principio d e f uncionamiento en e l que se [...]

basan las pilas de combustible es el converso al de la reaccin electroltica;

[...]

oxgeno e hidrgeno se combinan para formar agua, con produccin de energa elctrica и desprendimiento de calor.

abengoa.es

Они компактные и простые

[...]

дизайн. Другие выдающиеся характеристики

[...] are его колодец пр ov e n принцип действия a n d мягкое переворачивание [...]

частей, чтобы полностью обнажить все поверхности

[...]

заготовки на струйку.

disagroup.com

Otras caractersticas

[...] desta ca bles son s u Principio d e funcionamiento pro ba do y el [...]

volteo cuidadoso de las piezas para la

[...]

всего экспозиции тода суперфики пьезы аль-хаз де проекцин.

дезагруппировать.com

Ядро

[...] элемент t he i r принцип действия i s a резка [...] Барабан

с режущими инструментами.

wirtgen.de

La ese nc ia de es te Principio es un tamb or de corte [...]

equipado con picas.

wirtgen.de

Репо rt ' s принцип работы o f d прогрессивная пропорциональность, [...]

, который призывает более крупные государства-члены принимать меньше членов Европарламента

[...]

, чем позволяет строго пропорциональное распределение, я согласен.

europarl.europa.eu

Estoy d e acuerd o con e l принципиальный io operativo de pr oporc io nalidad [...]

Decciente del informe, que Requiere que los Estados miembros

[...]

de Mayor tamao acepten un nmero menor de diputados al PE que el que permissionira una distribucin proporcional estricta.

europarl.europa.eu

T h e принцип действия i s d отличается от классического [...]

автоматический регулятор напряжения серводвигателя.

centro-descargas.salicru.com

E l Principio de funcionamiento es dis ti nto del [...]

Автоматическое регулирование напряжения серводвигателя.

centro-descargas.salicru.com

Если уровень вакуума падает ниже требуемого диапазона, создание вакуума составляет

. [...] активирована автоматика ll y ( принцип действия o f v переключатель вакуума для VADMI

xdki.festo.com

Si el vaco es inferior al valor ajustado previamente, se pone en

[...] funcionamiento automtica me nte el exp ulso r (funcionamiento de e xpulsores VADMI

xdki.festo.com

Этот контроль

[...] соответствует t h e принцип действия n o w универсально [...]

используется производителем автомобилей премиум-класса для

[...]

управление навигационными устройствами и аналогичными компонентами, управляемыми через меню.

deutz-fahr.com

Este control co rr espo nde al Principio de fun cion am iento que [...]

основной фабрики по производству автомобилей, действующей в настоящее время

[...]

для управления устройствами наведения и компонентов, аналогичных Accionados por mens.

deutz-fahr.com

T h i s принцип действия i s t HUS не может [...]

справляется с ограничениями по времени, налагаемыми передачами в реальном времени.