Фазорезка принцип работы - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Фазорезка принцип работы

SanReno › Блог › Фазорегулятор

И так фазорегулятор что это за «зверь» такой?

В результате чего такой механизм дает следующие приемущетва:

Уменьшение выбрососв СО2
Увеличение крутящего момента во всех диапазонах работы мотора
Увеличение выходной мощности
Экономию топлива
Снижение шумов и вибраций при работе мотора.
Устройство фазорегулятора на примере Renault мотор F4P :

Двигатель Renault F4P оборудован одним фазорегулятором, установленный в шкиве впускного вала. В фазорегулятор подается масло посредством электромагнитного клаппана установленного на крышке головки блока цилиндров. Расположение клаппана указано на рисунке.

Обороты работы двигателя выше 1500 об/мин
Давление во впускном трубопроводе выше 500 бар
Температура охлаждающей жидкости выше 30 градусов.

Многие мировые производители используют данную систему на своих автомобилях. В их число входят Opel, Renault, Nissan и другие. . Такие системы ставят на моторы как бензиновые так и дизельные. На последних такая система используется для снижения вибраций и шумов при работе двигателя на всех оборотах.

Так какие же симптомы выхода фазорегулятора из строя?

Основными признаками выхода из строя фазорегулятора являются:

Затруднённый пуск двигателя,
Посторонний шум при работе двигателя,
Повышенный расход топлива,
Снижение приемистости мотора.
При запуске двигателя на холодную слышен металлический треск. Это связано с тем, что клаппан не успевает накачать масло в фазорегулятор.
При запуске двигатель некоторое время работает, потом глохнет. Данный симптом связан с засорением сетки, которая находится в электромагнитном клаппане. В «САНРЕНО» механики смогут проверить наличие загрязнений в сетке клаппана и при необходимости дадут рекомендацию к чистке. Стоимость работ по очистке сеточки клаппана 420 рублей.
Так же при неисправности фазорегулятора появляется Ошибка двигателя. Что бы ее прочитать необходим специальный прибор, который есть у диагностов в нашем сервисном центре. Чтение ошибок двигателя 700 рублей.

Причины выхода из строя фазорегулятора:

Одной из основных причин выхода из строя фазорегулятора является масляное голодание, это возникает либо из-за недостаточного уровня масла ДВС или из-за засорения сеточки электромагнитного клаппана, который непосредственно регулирует количество масла и его давление. В нашем сервисном центре «САНРЕНО» мастера с удовольствием проверят уровень масла в двигателе и при необходимости предложат его долить. Стоимость 1 литра масла рекомендованного Renault 350 рублей.

Еще одна не маловажная причина, это использование масла с характеристиками отличных от требуемых в спецификации мотора. Иными словами необходимо использовать масло рекомендованное заводом изготовителем для данного типа автомобилей с учетом климатических особенностей.
В «САНРЕНО» Вам всегда предложат масло с учетом спецификаций мотора и иными требованиями.

Еще одной причиной выхода из строя фазорегулятора является несвоевременная замена масла в двигателе. Это приводит к увеличению отложений в масляных каналах и на сеточку электромагнитного клаппана, это в свою очередь приводит к масляному голоданию фазорегулятора и быстрому выходу его из строя. В «САНРЕНО» Вам предложат заменить масло на рекомендованное заводом изготовителем. Стоимость Замены масла ДВС в «САНРЕНО» 420 рублей. Стоимость масла ДВС 350 рублей за 1 литр.

В связи с этим необходимо проверять и если нужно менять ремень ГРМ стоимость работы входит в замену фазорегулятора. Стоимость нового оригинального комплекта ГРМ 6000 руб. Дополнительно при замене ГРМ используются новые заглушки распределительных валов. Стоимость комплекта заглушек 700 рублей.

В нашем сервисном центре мастер обязательно проверит состояние водяного насоса на наличие течи, шума подшипника и люфта. При необходимости даст рекомендацию к его замене стоимость работы при снятом ремне ГРМ 700 рублей. Стоимость нового насоса 2600 рублей.
Мастера в «САНРЕНО» проверят сальники распределительных валов и сальник коленчатого вала передний на наличие подтеков масла и при необходимости дадут рекомендации по их замене. Стоимость работ по замене сальников при снятом ремне ГРМ: сальник коленвала передний 350 рублей, сальники распределительных валов 350 рублей за каждый сальник.

Так же при замене фазорегулятора в нашем сервисном центре обязательно проверят электромагнитный клапан, который отвечает за подачу масла. Проверят его работоспособность, а так же на наличие отложений и при необходимости дадут рекомендации к замене данной детали. Стоимость работы 350 рублей. Стоимость нового клапана 6980 рублей.

В данном комплексе работ нашими мастерами будет проверено состояние ремня привода дополнительных агрегатов и его роликов, будет дана оценка состояния данных деталей и при необходимости их замена. Замена ремня дополнительных агрегатов будет бесплатной при замене ремня ГРМ. Стоимость нового ремня 850 рублей. Замена ролика дополнительного ремня будет стоить 280 рублей. Стоимость нового ролика 3500 рублей.

Сервисный центр САНРЕНО предоставляет гарантию на все выполненные работы 3 месяца.

Наши Менеджеры с удовольствием ответят на все интересующие Вас вопросы, а так же предложат Вам лучший вариант по запасным частям.

Что такое фазорегулятор?

  • Файлы
  • Двигатель

Общее описание фазорегулятора

В современных европейских и японских двигателях применяются различные элетрогидравлические системы, позволяющие менять коэффициент наполнения цилиндров за счет изменения перекрытия клапанов. Благодаря регулируемым фазам газораспределения можно влиять на количество свежего заряда и на долю остаточных отработавших газов. В зависимости от частоты вращения коленвала и степени открытия дроссельной заслонки поведение поступающего в цилиндр заряда и выход из него отработавших газов сильно меняются. При установке постоянных фаз газораспределения газообмен возможно оптимизировать лишь для определенного диапазона частот вращения. Регулируемые фазы газораспределения позволяют вносить корректировки с учетов изменения частоты вращения коленвала и различного наполнения цилиндров смесью.

Все это в результате дает следующие преимущества:

– увеличение выходной мощности мотора
– получение лучших показателей крутящего момента в более широком диапазоне оборотов
– снижение выбросов СО
– экономию расхода топлива
– снижение шумности работы двигателя

В обычном двигателе коленчатый и распределительные валы жестко связаны друг с другом механически (ремнем ГРМ или цепью)

В двигателях с фазорегулятором, можно добиться регулирования положения распредвала и коленвала, для изменения перекрытия клапанов.
Поворот распределительного вала осуществляется с помощью электрического или электрогидравлического привода. Простые устройства могут устанавливать вал только в одном из двух положений. Более сложные фазорегуляторы позволяют плавно регулировать распредвал относительно коленвала.

В современных двигателях открытие впускного клапана происходит в среднем за 10-35 градусов до прихода поршня в в.м.т., а закрытие через 40-85 градусов после н.м.т. Выпускной клапан закрывается через 10-30 градусов после прохода в.м.т. Но данные цифры могут быть изменены как в большую, так и в меньшую сторону.

Для получения максимальной мощности нужно обеспечить максимальные значения углов опережения открытия и запаздывания закрытия впускных клапанов. На высоких оборотах двигателя наполнения цилиндра происходит благодаря инерции газового потока при еще открытом впускном клапане во время подъема поршня. И на низких оборотах двигателя большое значение запаздывания закрытия впускного клапана вызывает частичное вытеснение из цилиндра заполнившей его свежей рабочей смеси, что приводит к значительному уменьшению крутящего момента мотора.

Описание устройства фазорегулятора на примере Renault F4P

Рассмотрим устройство и принцип действия фазорегулятора на примере двигателя Renault F4P (1.8 л.)

Фазорегулятор двигателя Renault F4P

1. Крыльчатка
2. Лопатка
3. распределительный вал
4. Цилиндр с камерами
5. Зубчатый шкив
6. Блокирующий плунжер
7. Отверстие для подъема плунжера

Двигатель Renault F4P оборудован одним фазорегулятором, установленным в зубчатом шкиве впускного распредвала.

Шкив состоит из двух частей: крыльчатки с лопатками (крепится на распредвалу) и цилиндра с камерами (крепится на зубчатом шкиве распредвала). При определенных условиях электронный электронный блок управления (эбу) дает команду на электромагнитный клапан. Открытый клапан обеспечивает подачу масла под давлением по центральному каналу распредвала.

Масло поступает через центральное отверстие крыльчатки и отверстие для подъема плунжера. Под воздействием давления масла плунжер смещается вверх и освобождает крыльчатку, в результате чего под действием давления масла лопатки крыльчатки и фазорегулятор поворачиваются в направлении максимального запаздывания закрытия впускных клапанов.

При снятии управляющего напряжения на электромагнитном клапане лопатки крыльчатки возвращаются в исходное положение под действием вращения двигателя, после чего плунжер блокирует всю систему в положении минимального запаздывания впускных клапанов.

Читайте также:  Можно ли на старую отмостку положить новую?

Электромагнитные управляющие клапаны обеспечивают подачу масла под давлением к фазорегуляторам распредвала. При перекрещении подачи управдяющего напряжения на электромагнитные клапаны от ЭБУ фазорегуляторы возвращают распредвалы в положение минимального запаздывания впускных клапанов, обеспечивая максимальный эффект крутящего момента на низких оборотах.

На моделях с двигателем F4P фазорегулятор распределительного вала действует при соблюдении следующих условий:

– частота вращения коленвала выше 1500 оборотов в минуту
– давление во впускном трубопроводе выше 500 мбар
– температура антифриза выше 30 градусов

Управление фазами перекрытия клапанов осуществляется ЭБУ на основе сигналов датчиков положения коленвала и распредвала, температуры охлаждающей жидкости и скорости автомобиля. Диапазон регулирования угла поворота распредвала в режиме холостого хода лежит в интервале от +5 до -5, а врежиме резкого увеличения оборотов 0-30 градусов. При этом отношение включенного состояния клапана фазорегулятора составляет 0-2% и 0-60% соответственно.

Сколько стоит Фазорегулятор на Renault

По карте Renault-Drive вы можете купить запчасти со скидкой в емех, экзист, автодоке и других магазинах-партнерах.

Сравнение цен в интернет магазинах на фазорегулятор (на конец марта 2015 года)

exist emex autodoc
артикулрозница по картерозница по картерозница по карте
Шестерня фазорегулятора для двигателя 1,6 K4MОригинал Рено 77014785055856 55515790 55725820 5628
Шестерня фазорегулятора для двигателя 2,0 F4RОригинал Рено 82007826719650 91468909 70389680 9510

Диагностика и симптомы неисправного фазорегулятора

Звук неисправного фазорегулятора

Зная принцип действия и диапазон регулирования, можно диагностировать клапаны фазорегулятора по нескольким параметрам. Для этого необходим сканер, осциллограф и измиритель разрежения. ЭБУ не всегда выдает ошибку при неисправности или подклинивании клапана фазорегулятора.

При заклинивании управляющего электромагнитного клапана в открытом положении или фазорегулятора в положении максимального опережения открытия впускных клапанов, двигатель неустойчиво работает на холостом ходу, давление во впускном трубопроводе слишком высокое (выше 360 мбар).
На осциллограмме представлены зависимости угла поворота распредвала и от рабочего цикла клапана фазорегулятора. Отчетливо видно, как от подклинивающего плунжера клапана дестабилизируется угол поворота распределительного вала. Отсюда неустойчивая работа двигателя на холостом ходу и в режиме переменных нагрузок (2000-2500 оборотом в мин.)

В некоторых случаях при полностью заклинившем клапане фазорегулятора двигатель вообще не будет работать на холостом ходу.

Практика показывает, что заклинивание клапанов чаще всего вызвано наличием загрязнений в системе смазки двигателя. В качестве рекомендации можно посоветовать чаще менять масло в двигателе, особенно в условиях суровой городской эксплуатации.

Диагностика неисправного фазорегулятора в “домашних условиях”

При появлении симптомов неисправного фазорегулятора (звук, работа двигателя)
После поездки поставьте автомобиль правым боков на высокий бордюр и попробуйте запустить двигатель часа через два.

Если треск появился – скорее всего это фазорегулятор и его нужно менять.

Для точного “диагноза” рекомендуем обратится в сервис.

Также для демонстрации дилеру или в сервисе проблемы можно использовать запись видеокамеры.

Если машина не на гарантии – то фазорегулятор необходимо менять за свой счет. При неисправном фазорегуляторе можно ездить некоторое время, но рано или поздно его придется менять, по скольку двигатель перестанет заводиться.

Замена фазорегулятора достаточно дорогая процедура. Стоимость запчасти 5 000 – 8 000 рублей + замена ремня ГРМ + возможно масла и помпы.

В статье использованы материалы Megane2.ru и в частности М. Комарова (Можайск)

Стоимость запчастей Renault вы можете просчитать у наших партнёров (экзист, емех.ru и другие) со скидкой по карте Renault-Drive

Если у Вас есть, что добавить к статье, или Вы хотите поделиться своим опытом на данную тему — пожалуйста, оставьте комментарий

Если Вы являетесь автором отчета о ремонте, доработке автомобиля Renault или рекомендуете материал для Базы знаний Renault-Drive — пожалуйста, сообщите нам об этом

Если данная статья вам понравилась или помогла — не забывайте поделиться ссылкой на неё со своими друзьями в соц сетях:

Зачем менять фазы газораспределения

Задача механизма газораспределения — обеспечить наивысшую эффективность наполнения и очистки цилиндра во время работы двигателя. От того, насколько грамотно подобраны фазы газораспределения, зависит экономичность мотора, мощность и развиваемый момент.

Качество работы двигателя — его КПД, мощность, крутящий момент и экономичность зависят от многих факторов, в том числе и от фаз газораспределения, то есть от своевременности открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов.
В обычном четырёхтактном двигателе внутреннего сгорания клапаны приводятся в действие кулачками распределительного вала. Профиль этих кулачков определяет момент и продолжительность открытия (то есть ширину фаз), а также величину хода клапанов.

В большинстве современных двигателей фазы меняться не могут. И работа таких двигателей не отличается высокой эффективностью. Дело в том, что характер поведения газов (горючей смеси и выхлопа) в цилиндре, а также во впускном и выпускном трактах меняется в зависимости от режимов работы двигателя. Постоянно изменяется скорость течения, возникают различного рода колебания упругой газовой среды, которые приводят к полезным резонансным или, наоборот, паразитным застойным явлениям. этого скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы.

Фазы газораспределения в поршневых двигателях внутреннего сгорания — это моменты открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов (окон). Фазы газораспределения обычно выражаются в градусах поворота коленчатого вала и отмечаются по отношению к начальным или конечным моментам соответствующих тактов.

Так, например, для работы на холостом ходу уместны узкие фазы газораспределения с поздним открытием и ранним закрытием клапанов без перекрытия фаз (время, когда впускной и выпускной клапаны открыты одновременно). Почему? Потому что так удаётся исключить заброс выхлопных газов во впускной коллектор и выброс части горючей смеси в выхлопную трубу.

Тюнеры часто мудрят со сдвигом фаз при помощи таких сборных звёздочек. Заменив штатный распредвал на «спортивный» с другими фазами, можно добиться существенной прибавки мощности.

При работе на максимальной мощности ситуация сильно меняется. С повышением оборотов время открытия клапанов закономерно сокращается, но для обеспечения высоких крутящего момента и мощности через цилиндры необходимо прогнать куда больший объём газов, нежели на холостом ходу. Как решить столь непростую задачу? Открывать клапаны чуть раньше и увеличивать продолжительность их открытия, иными словами, сделать фазы максимально широкими. При этом для лучшей продувки цилиндров фазу перекрытия обычно делают тем шире, чем выше обороты.

Хондовская VTEC (Variable Valve Timing and Electronic Control) так же, как и тойотовская (Variable Valve Timing with intelligence), позволяет плавно изменять фазы газораспределения фазовращателем с гидравлическим управлением. Это достигается путём поворота распределительного вала впускных клапанов относительно вала выпускных клапанов в диапазоне ° (по углу поворота коленчатого вала).

Так что при разработке и доводке двигателей конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований и идти на сложные компромиссы. Посудите сами. С одними и теми же фиксированными фазами двигатель должен обладать неплохой тягой на низких и средних оборотах, приемлемой мощностью — на высоких. И плюс ко всему устойчиво работать на холостом ходу, быть максимально экономичным и экологичным. Вот так задачка!

Но конструкторы такие задачи уже давно щёлкают как семечки и способны при помощи сдвига и изменения ширины фаз газораспределения менять характеристики двигателя до неузнаваемости. Поднять момент? Пожалуйста. Повысить мощность? Не вопрос. Снизить расход? Не проблема. Правда, подчас получается так, что при улучшении одних показателей приходится жертвовать другими.

Doppel-VANOS (Doppel Variable Nockenwellen Steuerung) от BMW умеет двигать фазы плавно от начального до конечного значения. При помощи гидравлики система заведует как процессами впуска, так и выпуска.

А что если научить газораспределительный механизм подстраиваться под различные режимы работы двигателя? Запросто. Благо способов для этого придумана масса. Один из них — применение фазовращателя — специальной муфты, которая способна под действием управляющей электроники и гидравлики поворачивать распределительный вал на определённый угол относительно его первоначального положения. Наиболее часто такая система устанавливается на впуске. С повышением оборотов муфта проворачивает вал по ходу вращения, что ведёт за собой более раннее открытие впускных клапанов и как следствие — лучшее наполнение цилиндров на высоких оборотах.

Механизм газораспределения «шестёрки» FSI от Audi приводится цепями со стороны маховика. У каждого распределительного вала свой фазовращатель.

Но неуёмные инженеры не остановились на этом и разработали ряд систем, способных не только двигать фазы, но и расширять или сужать их. В зависимости от конструкции это может достигаться несколькими способами. Например, в тойотовской системе после достижении определённых оборотов (6000 об/мин) вместо обычного кулачка в работу начинает вступать дополнительный — с изменённым профилем. Профиль этого кулачка задаёт иной закон движения клапана, более широкие фазы и, кстати, обеспечивает больший ход. При раскрутке коленчатого вала до максимальных оборотов (около 8500 об/мин) на частоте вращения в об/мин у двигателя словно открывается второе дыхание, которое способно придать автомобилю резкий и мощный подхват при ускорении.

Система Valvetronic позволила отказаться от дроссельной заслонки, система меняет и степень открытия клапанов и фазы. Применяется она на моторах BMW с 2001 года. Ход клапана меняется при помощи электродвигателя и сложной кинематической схемы и пределах мм.

Изменять момент и продолжительность открытия — это замечательно. А что если попробовать изменять высоту подъёма? Ведь такой подход позволяет избавиться от дроссельной заслонки и переложить процесс управления режимами работы двигателем на газораспределительный механизм (ГРМ).

Аналогичная система от немецкой компании Mahle.

Чем вредна заслонка? Она ухудшает наполнение цилиндров на низких и средних оборотах. Ведь во впускном тракте под прикрытым дросселем при работе двигателя создаётся сильное разрежение. К чему оно приводит? К большой инертности разреженной газовой среды (топливовоздушной смеси), ухудшению качества наполнения цилиндра свежим зарядом, снижению отдачи и уменьшению скорости отклика на нажатие педали газа.

Система Variable Valve Event and Lift System (VEL), разработанная Ниссаном, напоминает баварский Valvetronic. Специальный эксцентрик, который приводится от электродвигателя, смещает точку опоры коромысла, и за счёт этого изменяет ход клапана. Высота подъёма варьируется в пределах мм.

Поэтому идеальным вариантом было бы открывать впускной клапан только на время, необходимое для достижения нужного наполнения цилиндра горючей смесью. Ответ инженеров — механическая система управления подъёмом впускных клапанов. В таких системах высота подъёма и, соответственно, продолжительность фазы впуска изменяются в зависимости от нажатия на педаль газа. По разным данным, экономия от применения системы бездроссельного управления может составлять от 8% до 15%, прирост мощности и момента в пределах %. Но и это не последний рубеж.

Так работает «трёхступенчатый» (Intelligent Variable Valve Timing and Lift Electronic Control). На низкой частоте вращения топливо экономится благодаря тому, что половина впускных клапанов практически дезактивирована. При переходе на средние обороты ранее «дремавшие» клапаны включаются в работу, но их амплитуда не максимальна. На мощностных режимах впускные клапаны начинают работать от единственного центрального кулачка. Он обеспечивает максимальный подъём клапанов, кроме того, его профиль специально заточен под мощностные режимы. Управление режимами осуществляется гидравликой и электроникой.

Несмотря на то что количество и размеры клапанов приблизились к максимально возможным, эффективность наполнения и очищения цилиндров можно сделать ещё выше. За счёт чего? За счёт скорости открытия клапанов. Правда, механический привод здесь сдаёт позиции электромагнитному.

Осенью 2007 года Toyota запустит в производство моторы с газораспределительным механизмом Valvematic, который будет изменять не только фазы газораспределения, но и высоту подъёма впускных клапанов. Не секрет, что многие производители достаточно давно применяют подобные системы. Но Toyota в серию такую систему запускает впервые. Мощность двухлитрового атмосферника , благодаря новому газораспределительному механизму, удалось поднять со 152 до 158 сил, а момент — с 194 до 196 Нм.

В чём ещё плюс электромагнитного привода? В том, что закон (ускорение в каждый момент времени) подъёма клапана можно довести до идеала, а продолжительность открытия клапанов позволяется менять в очень широких пределах. Электроника согласно прописанной программе время от времени ненужные клапаны может не открывать, а цилиндры отключать вовсе. Зачем? В целях экономии, например, на холостом ходу, при движении в установившемся режиме или при торможении двигателем. Да что режимы — прямо во время работы электромагнитный ГРМ способен превратить обычный четырёхтактный мотор в шеститактный. Интересно, скоро ли появятся такие системы на конвейере?

А это схема работы механизма , предложенная компанией Toyota. Здесь высота подъёма и продолжительность открытия обоих впускных клапанов изменяются скачкообразно. При работе двигателя на частотах вращения коленчатого вала до 6000 об/мин высота подъёма и продолжительность открытия обоих клапанов задаются кулачком (1), который через рокер (5) воздействует на оба клапана. На оборотах выше 6000 закон движения клапанов задаётся более высоким кулачком (2). Чтобы ввести его в строй, нужно переместить сухарь (3) вправо (сухарь перемещается под давлением масла, которое в нужный момент повышается в управляющей магистрали). После того как сухарь переместился вправо, кулачок (2) через шток (4), который до этого времени свободно качался, начинает воздействовать на клапаны через рокер.

Опытный образец четырёхцилиндрового мотора с электромагнитным приводом клапанов и непосредственным впрыском был создан компанией BMW. Здесь количество воздуха, поступающего в цилиндр, регулируется продолжительностью открытия клапана, ход при этом не регулируется. Якорь подпружиненного клапана помещён между двумя мощными электромагнитами, которые призваны удерживать его только в крайних положениях. Чтобы предотвратить ударные нагрузки, каждый раз при приближении к крайнему положению клапан тормозится. Положение и скорость перемещения клапана фиксируются специальным датчиком.

Пожалуй, дальнейшее увеличение эффективности работы мотора за счёт ГРМ уже невозможно. Выжать ещё больше мощности и момента с того же объёма при меньшем расходе можно будет только с применением иных средств. Например, комбинированного наддува или конструкций, изменяющих степень сжатия, других видов топлива. Но это — уже совсем другой разговор.

Частотный преобразователь – виды, принцип действия, схемы подключения

Ротор любого электродвигателя приводится в движение под действием сил, вызванных вращающимся электромагнитным полем внутри обмотки статора. Скорость его оборотов обычно определяется промышленной частотой электрической сети.

Ее стандартная величина в 50 герц подразумевает совершение пятидесяти периодов колебаний в течение одной секунды. За одну минуту их число возрастает в 60 раз и составляет 50х60=3000 оборотов. Такое же число раз проворачивается ротор под воздействием приложенного электромагнитного поля.

Если изменять величину частоты сети, приложенной к статору, то можно регулировать скорость вращения ротора и подключенного к нему привода. Этот принцип заложен в основу управления электродвигателями.

Виды частотных преобразователей

По конструкции частотные преобразователи бывают:

1. индукционного типа;

Асинхронные электродвигатели, выполненные по схеме с фазным ротором и запущенные в режим генератора, являются представителями первого вида. Они при работе обладают низким КПД и отмечаются маленькой эффективностью. Поэтому они не нашли широкого применения в производстве и используются крайне редко.

Способ электронного преобразования частоты позволяет плавно регулировать обороты как асинхронных, так и синхронных машин. При этом может быть реализован один из двух принципов управления:

1. по заранее заданной характеристике зависимости скорости вращения от частоты (V/f);

2. метод векторного управления.

Первый способ является наиболее простым и менее совершенным, а второй используется для точного регулирования скоростей вращения ответственного промышленного оборудования.

Особенности векторного управления частотным преобразованием

Отличием этого способа является взаимодействие, влияние устройства управления преобразователя на «пространственный вектор» магнитного потока, вращающийся с частотой поля ротора.

Алгоритмы для работы преобразователей по этому принципу создаются двумя способами:

1. бессенсорного управления;

Первый метод основан на назначении определенной зависимости чередования последовательностей широтно-импульсной модуляции (ШИМ) инвертора для заранее подготовленных алгоритмов. При этом амплитуда и частота напряжения на выходе преобразователя регулируются по скольжению и нагрузочному току, но без использования обратных связей по скорости вращения ротора.

Этим способом пользуются при управлении несколькими электродвигателями, подключенными параллельно к преобразователю частоты. Потокорегулирование подразумевает контроль рабочих токов внутри двигателя с разложением их на активную и реактивную составляющие и внесение корректив в работу преобразователя для выставления амплитуды, частоты и угла для векторов выходного напряжения.

Это позволяет повысить точность работы двигателя и увеличить границы его регулирования. Применение потокорегулирования расширяет возможности приводов, работающих на малых оборотах с большими динамическими нагрузками, такими как подъемные крановые устройства или намоточные промышленные станки.

Использование векторной технологии позволяет применять динамическую регулировку вращающихся моментов к трехфазным асинхронным двигателям.

Принципиальную упрощенную электрическую схему асинхронного двигателя можно представить следующим видом.

На обмотки статора, обладающие активным R1 и индуктивным X1 сопротивлениями, приложено напряжение u1. Оно, преодолевая сопротивление воздушного зазора Хв, трансформируется в обмотку ротора, вызывая в ней ток, который преодолевает ее сопротивление.

Векторная диаграмма схемы замещения

Ее построение помогает понять происходящие процессы внутри асинхронного двигателя.

Энергия тока статора разделяется на две части:

iµ — потокообразующую долю;

iw — моментообразующую составляющую.

При этом ротор обладает активным сопротивлением R2/s, зависящим от скольжения.

Для бессенсорного управления измеряются:

По их значениям рассчитывают:

iµ — потокообразующую составляющую тока;

iw — моментообразующую величину.

В алгоритм расчета уже заложили электронную эквивалентную схему асинхронного двигателя с регуляторами тока, в которой учтены условия насыщения электромагнитного поля и потерь магнитной энергии в стали.

Обе этих составляющих векторов тока, отличающиеся по углу и амплитуде, вращаются совместно с системой координат ротора и пересчитываются в стационарную систему ориентации по статору.

По этому принципу подстраиваются параметры частотного преобразователя под нагрузку асинхронного двигателя.

Принцип работы частотного преобразователя

В основу этого устройства, которое еще называют инвертором, заложено двойное изменение формы сигнала питающей электрической сети.

Вначале промышленное напряжение подается на силовой выпрямительный блок с мощными диодами, которые убирают синусоидальные гармоники, но оставляют пульсации сигнала. Для их ликвидации предусмотрена батарея конденсаторов с индуктивностью (LC-фильтр), обеспечивающая стабильную, сглаженную форму выпрямленному напряжению.

Затем сигнал поступает на вход преобразователя частоты, который представляет собой мостовую трехфазную схему из шести силовых транзисторов серии IGBT или MOSFET с диодами защиты от пробоя напряжений обратной полярности. Используемые ранее для этих целей тиристоры не обладают достаточным быстродействием и работают с большими помехами.

Для включения режима «торможения» двигателя в схему может быть установлен управляемый транзистор с мощным резистором, рассеивающим энергию. Такой прием позволяет убирать генерируемое двигателем напряжение для защиты конденсаторов фильтра от перезарядки и выхода из строя.

Способ векторного управления частотой преобразователя позволяет создавать схемы, осуществляющие автоматическое регулирование сигнала системами САР. Для этого используется система управления:

2. ШИМ (широтного импульсного моделирования).

Метод амплитудного регулирования основан на изменении входного напряжения, а ШИМ — алгоритма переключений силовых транзисторов при неизменном напряжении входа.

При ШИМ регулировании создается период модуляции сигнала, когда обмотка статора подключается по строгой очередности к положительным и отрицательным выводам выпрямителя.

Поскольку частота такта генератора довольно высокая, то в обмотке электродвигателя, обладающего индуктивным сопротивлением, происходит их сглаживание до синусоиды нормального вида.

Способы ШИМ управления позволяют максимально исключить потери энергии и обеспечивают высокий КПД преобразования за счет одновременного управления частотой и амплитудой. Они стали доступны благодаря развитию технологий управления силовыми запираемыми тиристорами серии GTO или биполярных марок транзисторов IGBT, обладающих изолированным затвором.

Принципы их включения для управления трехфазным двигателем показаны на картинке.

Каждый из шести IGBT-транзисторов подключается по встречно-параллельной схеме к своему диоду обратного тока. При этом через силовую цепь каждого транзистора проходит активный ток асинхронного двигателя, а его реактивная составляющая направляется через диоды.

Для ликвидации влияния внешних электрических помех на работу инвертора и двигателя в конструкцию схемы преобразователя частоты может включаться помехозащитный фильтр, ликвидирующий:

наводимые работающим оборудованием электрические разряды.

Их возникновение сигнализирует контроллер, а для уменьшения воздействия используется экранированная проводка между двигателем и выходными клеммами инвертора.

С целью улучшения точности работы асинхронных двигателей в схему управления частотных преобразователей включают:

ввода связи с расширенными возможностями интерфейса;

информационный Led-дисплей, отображающий основные выходные параметры;

тормозной прерыватель и встроенный ЭМС фильтр;

систему охлаждения схемы, основанную на обдуве вентиляторами повышенного ресурса;

функцию прогрева двигателя посредством постоянного тока и некоторые другие возможности.

Эксплуатационные схемы подключения

Частотные преобразователи создаются для работы с однофазными или трехфазными сетями. Однако, если есть промышленные источники постоянного тока с напряжением 220 вольт, то от них тоже можно запитывать инверторы.

Трехфазные модели рассчитываются на напряжение сети 380 вольт и выдают его на электродвигатель. Однофазные же инверторы питаются от 220 вольт и на выходе выдают три разнесенных по времени фазы.

Схема подключения частотного преобразователя к двигателю может быть выполнена по схемам:

Обмотки двигателя собираются в «звезду» для преобразователя, запитанного от трехфазной сети 380 вольт.

По схеме «треугольник» собирают обмотки двигателя, когда питающий его преобразователь подключен к однофазной сети 220 вольт.

Выбирая способ подключения электрического двигателя к преобразователю частоты надо обращать внимание на соотношение мощностей, которые может создать работающий двигатель на всех режимах, включая медленный, нагруженный запуск, с возможностями инвертора.

Нельзя постоянно перегружать частотный преобразователь, а небольшой запас его выходной мощности обеспечит ему длительную и безаварийную работу.

Индукционный регулятор напряжения и фазорегулятор

РЕФЕРАТ

Тема: “АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ”

РАЗРАБОТАЛ: студент группы 3РЭС

• Асинхронные машины специального назначения

Индукционный регулятор напряжения и фазорегулятор

Индукционный регулятор напряжения (ИР) представляет собой асинхронную машину с фазным ротором, предназначенную для плавного регулиро­вания напряжения. Рассмотрим работу трехфазного ИР, получившего преимущественное применение. Ротор ИР заторможен посредством червячной пере­дачи, которая не только удерживает его в заданном положении, но и позволяет плавно поворачивать его относительно статора. Обмотки статора и ротора в ИР имеют автотрансформаторную связь (рис. 17.1, а), поэтому ИР иногда называют поворотным авто­трансформатором.

Напряжение сети U1подводится к обмотке ротора, при этом ротор создает вращающееся магнитное поле, наводящее в обмотке ротора ЭДС = – , а в об­мотке статора — ЭДС (рис. 17.2, а).

Фазовый сдвиг этих ЭДС относительно друг друга зависит от взаимного пространственного по­ложения осей обмоток статора и ротора, определяе­мого углом α. При α = 0 оси обмоток совпадают, вращающееся поле одновременно сцепляется с обеими обмотками и ЭДС и совпадают по фазе (при этом и находятся в противофазе). При α = 180 эл. град ЭДС и окажутся в про­тивофазе ( и совпадают по фазе). Если пре­небречь внутренними падениями напряжения, то напряжение на выходе ИР определяется геометриче­ской суммой:

= ­­+ (17.1)

При повороте ротора концы векторов и описывают окружность (рис. 17.2, б), при этом изменяется от = при α = 0 до = + при α = 180 эл. град (рис. 17.2, в). Поворот ротора осуществляется либо вручную штурвалом, либо дистанционно включением исполнительного двигателя.

ИР применяются во всех случаях, где необходима плавная ре­гулировка напряжения, например в лабораторных исследованиях.

Фазорегулятор (ФР). Предназначен для изменения фазы вто­ричного напряжения относительно первичного при неизменном вторичном напряжении. В отличие от ИР об­мотки ротора и статора ФР электрически не соединены друг с дру­гом, т. е. имеют транс­форматорную связь (см. рис. 17.1, б),поэтому ФР иногда называют поворотным транс­форматором.

Изменение фазы вторичного напряже­ния осуществляется поворотом ротора от­носительно статора. Первичной обмоткой в ФР обычно является обмотка статора. Фазорегуляторы приме­няются в устройствах автоматики (для фазового управления) и измерительной технике

( для проверки ваттметров и счетчиков).

Рис. 17.1. Схемы соединения индукционного

регулятора напряжения (а) и фазорегулятора (б)

Читайте далее: Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector