Ротор в двигателе: Страница не найдена — Сам электрик

описание, принцип работы в асинхронных электродвигателях, их функции

Электрооборудование

Автор: profelectro

Содержание

Очень многие приборы и устройства, окружающие нас в быту, имеют в своей конструкции двигатель.

Мощные электрические моторы приводят в движение транспортные средства на улицах городов и на железных дорогах, используются в поднятии и перемещении тяжелых грузов.

Из школьных программ мы помним, что электромоторы это устройства для преобразования энергии из одного вида в другой. Чтобы понять, как этот процесс происходит, нужно разобрать электромотор и посмотреть, как он устроен внутри.

В наших статьях мы детально рассказываем о предназначении ротора и статора, о том, как они работают.

Итак, давайте детально разберемся с двумя основными его частями:

Ротор(другое название этой детали – якорь) это подвижная, точнее сказать, вращающаяся деталь электромотора.

Конструкция ротора зависит от типа устройства, в котором он используется. Если это коллекторный агрегат, то ротор производится из следующих частей:

• Сердечник. Эта деталь состоит из пакета металлических пластин. Они переслаиваются диэлектриком или обычной оксидной пленкой. В результате получается «слоеный пирог», основная функция которого – тормозить разгон электронов и предотвращать разогрев ротора. Дело в том, что для приведения мотора во вращение производится перемагничивание сердечника. В результате возникают вихревые токи, или так называемые «токи Фуко», нагревающие ротор и снижающие эффективность работы мотора;

• Обмотки. Сердечник обматывают витками медной проволоки. Каждый проводок покрыт слоем прочного лака. Дополнительно обмотку пропитывают эпоксидными смолами и фиксируют особым лаком. Такая защита предотвращает возможность повреждения обмоток и препятствует возникновению пробоя и образования короткозамкнутых витков, что может нарушить работу двигателя;
• Вал. Это металлический стержень. Своими торцевыми частями он устанавливается в подшипниках качения. Кроме того, на валу может быть резьба, а также имеются профильные углубления для шпонок фиксации шестерен и крепления шкивов, которые приводятся во вращение электромотором;

•  Крыльчатка. Эта деталь устанавливается на валу ротора и служит для охлаждения электромотора во время работы. Благодаря такому приспособлению мотор сам себя охлаждает и нет нужды в использовании других устройств для охлаждения;
• Коллектор. Это деталь цилиндрической формы, наружная стенка которой составлена из медных контактов, так называемых ламелей. Коллектор установлен на валу, снаружи его окружают графитовые щетки. Между ламелями коллектора и щетками устанавливается скользящий контакт.

Отдельно отметим, что,по сути,обмотки ротора являются электромагнитом и не все типы ротора устроены именно таким способом.

Цилиндр статора интегрирован в корпус электромотора. Он является его неподвижной частью. Вместе статор и корпус составляют единый моноблок.

Сердечник статора набран из металлических пластин. Они изолированы одна от другой слоем лака. Назначение такого устройства сердечника – противодействие нагреву вихревыми токами Фуко.

В собранном виде пакет статора впрессовывают в корпус. Сердечник статора формируется витками обмотки.

Их пропивают субстанциями особого состава, защищающего витки от повреждений, и укладывают в специально выточенные во внутренней стенке цилиндра пазы.

Схема подключения статора к электрической сети выглядит следующим образом:

На корпусе двигателя имеется так называемый БРНО, блок расключения начал обмоток. Иначе говоря, это распределительная коробка, внутри которой находятся клеммники.

Конструктивно, они различаются между собой. Устройство клеммников зависит от мощности двигателя и вида работы, которую этот двигатель выполняет. Концевые части всех обмоток подключаются к клеммам БРНО.

От мощности электромотора и его функционального предназначения зависит также и способ подключения обмоток.

Есть два способа подключения. Один это так называемая«Звезда», другой — «Треугольник». От способа подключения зависит то, как будет работать электромотор.

При способе соединении «Звезда»мотор плавно увеличивает обороты, причем быстрый разгон оборотов до максимума невозможен.

А если обмотки соединены треугольником, мотор может сразу развить те обороты, на который он конструктивно рассчитан, но и стартовые токи будут адекватно велики.

Устройство асинхронного двигателя

Особенность работы асинхронного мотора заключается в следующем:на обмотки статора питание подается пошагово. В статоре возникает вращающееся поле. Это магнитное поле вызывает ток индукции в роторной обмотке.

Ротор приходит во вращение и стремится уровнять частоту своего вращения с частотой вращения магнитного поля.

Как только такое происходит, исчезает ток индукции в роторных обмотках и ротор начинает терять обороты. И тут же начинает ускоряться вновь под влиянием опережающей частоты оборотов поля.

Таким образом двигатель стабилизирует свою работу, Именно в этой особенности состоит достоинство асинхронного мотора, которое выделяет его среди других типов электромоторов.

Асинхронные двигатели имеют и некоторые конструктивные особенности. Так, на этих двигателях устанавливают роторы разных конструкций:

• Короткозамкнутый ротор.Сердечник такого ротора набран из металлических пластин, как и обычный тип, но на нем нет медной обмотки.
  На пакете сердечника установлены металлические стержни. Они установлены не параллельно пластинам сердечника, но под некоторым углом. Они так же не касаются один другого, но замкнуты на короткоторцевыми дисками.

• Фазный ротор отличается от короткозамкнутого тем, что у него нет короткозамкнутых стержней, а использованы трехфазные обмотки. Кроме того на роторе такого типа применен не обычный коллектор с ламелями, а особая конструкция, состоящая из трех колец.

В конструктивном смысле такие роторы являются более сложными изделиями и процесс их производства более трудоемок.

Но они не вызывают высокие пусковые токи и их работу можно плавно регулировать.

Похожие публикации:

Как определить обрыв стержней ротора асинхронного двигателя

Содержание

1. Методы диагностики неисправностей асинхронных электродвигателей
2. Неисправности асинхронных электродвигателей
3. Содержание материала
4. Повреждение одного или нескольких стержней беличьей клетки короткозамкнутого ротора.
5. Обрыв одной фазы ротора двигателя с контактными кольцами.
6. Обрыв одной фазы сети, питающей статор.
7. Внутренний обрыв одной фазы обмотки статора.
8. Витковое замыкание в обмотке статора.
9. Витковое и междуфазное замыкание в обмотке ротора двигателя с контактными кольцами.
10. Неисправности щеточного аппарата в двигателях с контактными кольцами.
11. Отклонение напряжения питающей сети от номинального значения.
12. Неравномерный воздушный зазор между активной сталью ротора и статора.
13. Местные перегревы активной стали статора.
14. Повышенная вибрация двигателя.
15. Перегрузка двигателя.
16. Проверка электродвигателей разного вида с помощью мультиметра
17. Какие электродвигатели можно проверить мультиметром
18. Какие неисправности в электродвигателе позволяет выявить мультиметр
19. Проверка на обрыв или целостность обмотки
20. Проверка на короткое замыкание
21. Проверка на межвитковое замыкание
22. Видео

К электрическим неполадкам относятся : внутренние обрывы в обмотке статора или ротора, обрыв в питающей сети, нарушения нормальных соединений в пусковой аппаратуре. При обрыве обмотки статора в нем не будет создаваться вращающееся магнитное поле, а при обрыве в двух фазах ротора в обмотке последнего не будет тока, взаимодействующего с вращающимся полем статора, и двигатель не сможет работать. Если обрыв обмотки произошел во время работы двигателя, он может продолжать работать с номинальным вращающим моментом, но скорость вращения сильно понизится, а сила тока настолько увеличится, что при отсутствии максимальной защиты может перегореть обмотка статора или ротора.

В случае соединения обмоток двигателя в треугольник и обрыва одной из его фаз двигатель начнет разворачиваться, так как его обмотки окажутся соединенными в открытый треугольник, при котором образуется вращающееся магнитное поле, сила тока в фазах будет неравномерной, а скорость вращения — ниже номинальной. При этой неисправности ток в одной из фаз в случае номинальной нагрузки двигателя будет в 1,73 раза больше, чем в двух других. Когда у двигателя выведены все шесть концов его обмоток, обрыв в фазах определяют мегаомметром. Обмотку разъединяют и измеряют сопротивление каждой фазы.

Скорость вращения двигателя при полной нагрузке ниже номинальной может быть из-за пониженного напряжения сети, плохих контактов в обмотке ротора, а также из-за большого сопротивления в цепи ротора у двигателя с фазным ротором. При большом сопротивлении в цепи ротора возрастает скольжение двигателя и уменьшается скорость его вращения.

Сопротивление в цепи ротора увеличивают плохие контакты в щеточном устройстве ротора, пусковом реостате, соединениях обмотки с контактными кольцами, пайках лобовых частей обмотки, а также недостаточное сечение кабелей и проводов между контактными кольцами и пусковым реостатом.

Плохие контакты в обмотке ротора можно выявить, если в статор двигателя подать напряжение, равное 20—25% номинального. Заторможенный ротор медленно поворачивают вручную и проверяют силу тока во всех трех фазах статора. Если ротор исправен, то при всех его положениях сила тока в статоре одинакова, а при обрыве или плохом контакте будет изменяться в зависимости от положения ротора.

Плохие контакты в пайках лобовых частей обмотки фазного ротора определяют методом падения напряжения. Метод основан на увеличении падения напряжения в местах недоброкачественной пайки. При этом замеряют величины падения напряжения во всех местах соединений, после чего результаты измерений сравнивают. Пайки считаются удовлетворительными, если падение напряжения в них превышает падение напряжения в пайках с минимальными показателями не более чем на 10%.

У роторов с глубокими пазами может также происходить разрыв стержней из-за механических перенапряжений материала. Разрыв стержней в пазовой части короткозамкнутого ротора определяют следующим образом. Ротор выдвигают из статора и в зазор между ними забивают несколько деревянных клиньев, чтобы ротор не мог повернуться. К статору подводят пониженное напряжение не более 0,25 U ном. На каждый паз выступающей части ротора поочередно накладывают стальную пластину, которая должна перекрывать два зубца ротора. Если стержни целые, пластина будет притягиваться к ротору и дребезжать. При наличии разрыва притяжение и дребезжание пластины исчезают.

Двигатель разворачивается при разомкнутой цепи фазного ротора. Причина неисправности — короткое замыкание в обмотке ротора. При включении двигатель медленно разворачивается, а его обмотки сильно нагреваются, так как в замкнутых накоротко витках вращающимся полем статора наводится ток большой величины. Короткие замыкания возникают между хомутиками лобовых частей, а также между стержнями при пробое или ослаблении изоляции в обмотке ротора.

Это повреждение определяют тщательным внешним осмотром и измерением сопротивления изоляции обмотки ротора. Если при осмотре не удается обнаружить повреждение, то его определяют по неравномерному нагреву обмотки ротора на ощупь, для чего ротор затормаживают, а к статору подводят пониженное напряжение.

Равномерный нагрев всего двигателя выше допустимой нормы может получиться в результате длительной перегрузки и ухудшения условий охлаждения. Повышенный нагрев вызывает преждевременный износ изоляции обмоток.

При замыканиях в обмотках двигателя вращающимся магнитным полем в короткозамкнутом контуре будет наводиться э. д. с, которая создаст ток большой величины, зависящий от сопротивления замкнутого контура. Поврежденная обмотка может быть найдена по величине измеренного сопротивления, при этом поврежденная фаза будет иметь меньшее сопротивление, чем исправные. Сопротивление измеряют мостом или методом амперметра — вольтметра. Поврежденную фазу можно также определить методом измерения тока в фазах, если к двигателю подвести пониженное напряжение.

При соединении обмоток в звезду ток в поврежденной фазе будет больше, чем в других. Если обмотки соединены в треугольник, линейный ток в двух проводах, к которым присоединена поврежденная фаза, будет больше, чем в третьем проводе. При определении указанного повреждения у двигателя с короткозамкнутым ротором последний может быть заторможенным или вращаться, а у двигателей с фазным ротором обмотка ротора может быть разомкнута. Поврежденные катушки определяют по падению напряжения на их концах: на поврежденных катушках падение напряжения будет меньше, чем на исправных.

Местный нагрев активной стали статора происходит из-за выгорания и оплавления стали при коротких замыканиях в обмотке статора, а также при замыкании листов стали вследствие задевания ротора о статор во время работы двигателя или вследствие разрушения изоляции между отдельными листами стали. Признаками задевания ротора о статор являются дым, искры и запах гари; активная сталь в местах задевания приобретает вид полированной поверхности; появляется гудение, сопровождающееся вибрацией двигателя. Причиной задевания служит нарушение нормального зазора между ротором и статором в результате износа подшипников, неправильной их установки, большого изгиб вала, деформации стали статора или ротора, одностороннего притяжения ротора к статору из-за витковых замыканий в обмотке статора, сильной вибрации ро-тора, который определяют щупом.

Повреждения изоляции обмоток могут произойти от длительного перегрева двигателя, увлажнения и загрязнения обмоток, попадания на них металлической пыли, стружек, а также в результате естественного старения изоляции. Повреждения изоляции могут вызвать замыкания между фазами и витками отдельных катушек обмоток, а также замыкание обмоток на корпус двигателя.

Увлажнение обмоток происходит в случае длительных перерывов в работе двигателя, при непосредственном попадании в него воды или пара в результате хранения двигателя в сыром неотапливаемом помещении и т. д.

Металлическая пыль, попавшая внутрь машины, создает токопроводящие мостики, которые постепенно могут вызвать замыкания между фазами обмоток и на корпус. Необходимо строго соблюдать сроки осмотров и планово-предупредительных ремонтов двигателей.

Сопротивление изоляции обмоток двигателя напряжением до 1000 в не нормируется, изоляция считается удовлетворительной при сопротивлении 1000 ом на 1 в номинального напряжения, но не менее 0,5 Мом при рабочей температуре обмоток.

Замыкание обмотки на корпус двигателя обнаруживают мегаомметром, а место замыкания — способом «прожигания» обмотки или методом питания ее постоянным током.

Способ «прожигания» заключается в том, что один конец поврежденной фазы обмотки присоединяют к сети, а другой — к корпусу. При прохождении тока в месте замыкания обмотки на корпус образуется «прожог», появляются дым и запах горелой изоляции.

Источник

Неисправности асинхронных электродвигателей

2017-06-06

Статьи Комментариев нет

Асинхронные электродвигатели, хотя и являются довольно простыми и надежными механизмами, но в результате неправильной эксплуатации, тяжелых погодных условий и отклонения параметров питающей сети от номинальных могут выходить из строя.

Все неисправности электродвигателей с короткозамкнутым и фазным ротором можно разделить на две основные группы: механические и электрические.

К механическим неисправностям относятся дефекты в корпусе двигателя, крыльчатке вентилятора, ослабление крепления обмоток статора, деформация вала ротора, износ подшипников. Наиболее частое механическое повреждение — это безусловно проблема, связанная с подшипниками. Типичными признаками износа подшипников являются увеличение шума при работе двигателя и возникновение вибрации, вследствии чего двигатель начинает сильнее греться.

К электрическим повреждениям можно отнести межвитковые замыкания, обрыв обмоток, пробой изоляции на корпус, снижение сопротивления изоляции, повреждение изоляции, нарушение контактов и соединений, нарушение межлистовой изоляции магнитопроводов, износ щеток, повреждение контактных колец.

Для электрических замеров понадобятся мультиметр и мегаомметр.

Мультиметром можно определить целостность состояния обмоток статора, напряжение питающей сети, наличие всех трех фаз. Но проверить сопротивление изоляции обмоток им не получится. Для этого необходим мегаомметр. Он измеряет сопротивление, прикладывая к тестируемому объекту повышенное напряжение. По нормам сопротивление изоляции обмоток между собой и относительно корпуса двигателя должно быть не менее 0,5 Мом. Если сопротивление меньше, но не близко к нулю, двигатель можно попробовать просушить. Для этого извлекаем ротор из двигателя и вставляем вместо него мощную лампу накаливания. После просушки снова делаем замеры. Если же сопротивление равно или близко нулю — это уже короткое замыкание, сушка в данном случае не поможет.

Межвитковое замыкание можно примерно определить, замерив омметром сопротивление всех обмоток двигателя. Различия в замерах не должны превышать 2%. Также межвитковое замыкание можно определить с помощью простого металлического шарика — для этого необходимо разобрать двигатель, вытащить ротор и подать на обмотки пониженное напряжение, не более 40В. Кидаем шарик в стартер и он начинает вращаться по кругу внутри стартера. Если шарик прилипает к одному месту, значит в этом месте есть межвитковое замыкание.

Наиболее частые неисправности асинхронных электродвигателей:

Источник

Содержание материала

Повреждение одного или нескольких стержней беличьей клетки короткозамкнутого ротора.

В настоящее время указанная неисправность встречается относительно часто в роторах, залитых алюминием под давлением.
При работе двигателя с поврежденными роторными стержнями скорость вращения ротора с одинаковой нагрузкой будет меньше, чем в таком же двигателе с исправным ротором. В отдельных случаях двигатель с поврежденными стержнями ротора может вообще не развернуться до рабочей скорости вращения ротора даже при малой нагрузке. При значительном количестве поврежденных стержней ротор загруженного двигателя останавливается, двигатель терпит аварию, если он не отключается от сети действием защиты. Во всех случаях двигатель с поврежденными роторными стержнями, работающий под нагрузкой, потребляет из сети повышенный ток и перегревается больше исправного двигателя.
Иногда наблюдается выход из строя роторных стержней, сделанных из латуни или меди. Такие явления чаще всего бывают при внезапном заклинивании приводного механизма или при пуске двигателя, приводящего во вращение неисправные механизмы с большими маховиками.
Если при эксплуатации двигателя появятся признаки неисправности беличьей клетки ротора, необходимо двигатель разобрать и проверить роторные стержни. Рекомендуется проверять целость стержней при профилактических ремонтах двигателя.

Рис. 112. Проверка целости стержней короткозамкнутого ротора:1 — электромагнит переменного тока; 2 — проверяемый ротор; 3 — лист электрокартона со стальными опилками.

Проверять исправность беличьей клетки ротора лучше всего электромагнитом переменного тока и листом электрокартона с чугунными или стальными опилками.
Ротор ставят в раздвижной электромагнит, как показано на рисунке 112.

В обмотку электромагнита включают ток, переменным магнитным потоком наводится э. д. с. во всех роторных стержнях, ток протекает только по целым стержням. На поверхность ротора накладывают лист электрокартона со стальными опилками.
Вдоль целых роторных стержней опилки рассыпаются, на них действует магнитное поле стержней с током. Если стержни поврежденные, опилки не рассыпаются.

Обрыв одной фазы ротора двигателя с контактными кольцами.

При обрыве одной фазы в роторной цепи двигателей с контактными кольцами возникает так называемый эффект Гёргеса — при работе двигателя скорость ротора снижается примерно в два раза, статорный ток резко возрастает до опасных пределов; при пуске двигателя скорость ротора не превышает половины номинальной. Статорный ток большой.
Этот эффект возникает независимо от того, где произошел обрыв: в обмотке ротора, в щеточном аппарате или в реостате. Для выявления неисправности необходимо отсоединить реостат от роторной цепи и поочередно проверить целость цепей ротора, щеточного аппарата и реостата контрольной лампой. Сначала надо проверить целость обмотки ротора, касаясь концами контрольной лампы поочередно первого и второго, второго и третьего, первого и третьего колец.

Рис. 113. Проверка целости обмотки фазового ротора:
1 — ротор; 2 — контактные кольца.

Так же проверяют надежность контактов щеток с кольцами и целость проводников, соединяющих щетки с клеммником ротора, и реостат. Каждая из трех проверок должна быть сделана при всех положениях переключателя реостата. Если проверяемая цепь исправна, лампа горит Схема проверки целости обмотки показана на рисунке 113.

Если обрыв произошел во время работы двигателя и нагрузка его не превышает половины номинальной, двигатель продолжает работать с несколько большим потреблением энергии из сети, скорость его понижается незначительно. При больших нагрузках двигатель останавливается, обмотка выходит из строя, если нет надлежащей защиты. Двигатель после остановки не может быть запущен даже на холостом ходу, так как вместо вращающегося магнитного поля при трех фазах есть пульсирующее магнитное поле. Обрыв одной из фаз питающей сети чаще всего бывает вследствие перегорания одной из плавких вставок, защищающих двигатель. При подозрении на обрыв одной из фаз сети следует двигатель остановить и пустить его вновь на холостом ходу. Если фаза оборвана, двигатель гудит и не разворачивается.
Найти отсутствующую фазу легче токоизмерительными клещами. Для определения такой фазы достаточно двигатель включить на короткое время и быстро измерить ток во всех фазах. В оборванной фазе тока не будет.
Отсутствующие фазы можно проверить и контрольной лампой. Для этого питающие провода отсоединяют от двигателя и ставят под напряжение, трижды подключают один из концов лампы поочередно к каждому проводу, а другой — к корпусу двигателя. На поврежденном проводе лампа гореть не будет. Если трансформатор, питающий данную электроустановку, с изолированной нейтралью, лампу следует включить между линейными проводами первым и вторым, вторым и третьим, первым и третьим. Лампа будет гореть из трех включений только один раз на целых проводах.
При проверках напряжение лампы должно соответствовать

Рис. 114. Работа асинхронного электродвигателя по схеме открытого треугольника. Показания амперметра А2 в 1,73 раза больше показаний амперметров А1 и А3.
напряжению сети: в первом случае фазному, во втором линейному.

При соединении обмотки звездой внутренний обрыв одной фазы дает такие же результаты, как при обрыве одной фазы питающей сети. Соединяя обмотку статора треугольником, внутренний обрыв одной фазы трудно заметить сразу. В этом случае обмотки двух целых фаз двигателя окажутся подключенными к сети по схеме открытого треугольника, как показано на рисунке 114. Током, протекающим по обмотке статора, создается вращающееся магнитное поле, и двигатель хорошо берет с места, развивает нормальную скорость. Во время работы под нагрузкой двигатель потребляет из сети повышенный ток: две фазы статора, оставшиеся в работе, перегреваются. Двигатель потребляет из сети больше энергии, чем в нормальном режиме, и в отдельных случаях может развить момент, близкий к номинальному при сильном перегреве двух работающих фаз. Нередко обмотка двигателя полностью выходит из строя при работе двигателя по схеме открытого треугольника. Указанную неисправность можно определить, измерив линейный ток в фазах работающего двигателя. Ток в одной из фаз при открытом треугольнике примерно в 1,7 раза больше тока двух других фаз.

При таком замыкании двигатель сильно гудит, величина тока во всех фазах неодинакова, если двигатель под нагрузкой, ротор вращается с пониженной скоростью. Через некоторое время после возникновения виткового замыкания двигатель дымит, появляется характерный запах горящей изоляции.

Витковое и междуфазное замыкание в обмотке ротора двигателя с контактными кольцами.

При таком замыкании обмотка ротора перегревается, ток в фазах статора колеблется, обмотка статора нагревается больше обычного, при пуске и работе с сопротивлением роторной цепи обмотка ротора дымит.
Если замкнутых витков много, ротор без нагрузки разворачивается даже при разомкнутых кольцах, а под нагрузкой двигатель долго разворачивается и сильно нагревается.
При междуфазном замыкании в обмотке ротора двигатель разворачивается при разомкнутых кольцах чаще всего до половинной скорости, а по обмотке статора протекает колеблющийся ток, который может быть больше номинального значения.

Неисправности щеточного аппарата в двигателях с контактными кольцами.

Эти неисправности внешне в конечном счете приводят к искрению щеток, иногда происходит пробой изоляции между кольцами в процессе пуска двигателя, так как напряжение между кольцами в этот момент имеет максимальное значение.
При эксплуатации щетки искрят чаще из-за ослабления щеточных пружин. Усилие, с которым пружина прижимает щетку к кольцу, можно определить динамометром. Ориентировочная величина усилия в килограммах должна соответствовать подсчитанной по формуле:
F = 0,255 [кГ],
где 0,25 — удельное давление на меднографитную щетку, кГ/см2;
S — площадь щетки, см2.
Повышенное давление на щетку также вызывает искрение, щетки перегреваются от повышенного трения. При замене сносившихся щеток новыми следует поставить щетки той же марки, в противном случае может появиться искрение. Новые щетки должны свободно двигаться в обойме щеткодержателя. Перед пуском двигателя щетки надо пришлифовать к кольцам.
Контактные кольца должны быть цилиндрическими, без биения. При биении колец щетки перемещаются в обоймах щеткодержателей, если биения нет, щетки неподвижны. Искрение щеток может
быть из-за слабого крепления колеи, из-за неровной контактной поверхности колец.
В процессе работы двигателя щеточный аппарат загрязняется меднографитовой пылью, а иногда и смазкой от ближайшего подшипника. Все это обусловит появление искрения и перекрытия щеточного аппарата дугой.

Отклонение напряжения питающей сети от номинального значения.

Напряжение сельских электрических сетей колеблется в значительных пределах, официально узаконено отклонение напряжения на ±7,5% от номинального. Однако эти отклонения бывают значительно больше. При повышенном напряжении сети активная сталь машины равномерно перегревается даже при отсутствии нагрузки, двигатель потребляет из сети повышенный намагничивающий ток. При значительных повышениях напряжения изоляция обмотки статора разрушается вследствие перегрева ее от высокой температуры активной стали и большой величины намагничивающего тока. Эксплуатировать электродвигатели при повышенных напряжениях не рекомендуется.
При пониженном напряжении сети активная сталь машины не перегревается, а обмотки перегреваются, так как двигатель потребляет повышенный ток при поминальной нагрузке. В случае понижения напряжения необходимо уменьшить нагрузку на двигатель, чтобы он потреблял из сети номинальный ток. При значительных уменьшениях напряжения затрудняется пуск двигателя — резко уменьшается его пусковой момент. При длительных понижениях напряжения сети его следует повысить перестановкой анцапф силового трансформатора. Понижение напряжения возможно также из-за недостаточного сечения линии электропередачи. В этом случае повысить напряжение можно, увеличив сечение линии или заменив марки проводов (например, вместо алюминиевых медные такого же сечения). При замене сечения или марки проводов следует учитывать механическую прочность опор линии электропередач, если новые провода тяжелее старых.

Неравномерный воздушный зазор между активной сталью ротора и статора.

Это может возникнуть вследствие износа замков подшипниковых щитов, слабой посадки подшипников в щиты, прогиба вала и т. д. При неравномерном воздушном зазоре активная сталь вращающегося ротора задевает за активную сталь статора, что вызывает межлистовые замыкания стали. В отдельных случаях обмотки двигателя выходят из строя, так как зубья активной стали статора могут сдвинуться, из-за чего возникнет витковое, или междуфазное, замыкание в обмотке статора. При неравномерном воздушном зазоре некоторые двигатели запускают из какого-нибудь одного определенного положения ротора.

В отдельных случаях эта активная сталь неравномерно нагревается, что вредно отражается на изоляции обмотки. Отдельные места активной стали нагреваются из-за отсутствия изоляции между листами.
Межлистовые замыкания появляются тогда, когда ротор задевает статор или при наличии оплавлений активной стали вследствие витковых или междуфазных замыканий в обмотке статора. Обнаружить межлистовые замыкания можно при разборке двигателя.

Повышенная вибрация двигателя.

В условиях эксплуатации повышенная вибрация двигателя происходит из-за неправильной центровки его с приводным механизмом или ослабления крепления двигателя к фундаментной плите. Значительно реже в двигателе возникает вибрация, потому что не сбалансирован ротор. Эксплуатация двигателя с повышенной вибрацией недопустима.

Перегрузка двигателя.

Если двигатель перегружен, то при номинальном напряжении сети ток в фазах двигателя превышает номинальное значение, скорость ротора несколько ниже паспортной, обмотки двигателя равномерно перегреваются. При значительных перегрузках обмотки выходят из строя в короткий срок. В случае перегрузки двигателя необходимо немедленно уменьшить нагрузку до такой величины, чтобы ток в фазах не превышал паспортного значения.

Источник

Проверка электродвигателей разного вида с помощью мультиметра

Повседневная жизнь человека неразрывно связана с электродвигателями различной конфигурации, на работе которых основано действие различных приборов и оборудования. Таким оборудованием мы пользуемся постоянно и достаточно часто возникают различные неполадки в их работе, что зачастую связано с неисправностью электродвигателя. Для того, чтобы привести прибор в работоспособное состояние нужно знать, каким образом прозвонить электродвигатель. Об этом будет рассказано в данной статье.

Какие электродвигатели можно проверить мультиметром

Если двигатель не имеет очевидных внешних повреждений, то есть вероятность того, что произошел внутренний обрыв цепи или произошло короткое замыкание. Но не все электродвигатели можно просто проверить на эти дефекты мультиметром.

Например, может возникнуть сложности в диагностике электродвигателей постоянного тока, так как их обмотка имеет практически нулевое сопротивление и его можно проверить только косвенным методом по специальной схеме: одновременно снимают показания с амперметра и вольтметра с вычислением результирующего значения сопротивления по закону Ома.

Таким образом проверяют все сопротивления обмоток якоря и замеряют значения между пластинами коллектора. Если сопротивления обмоток якоря различаются, то имеется неполадки, так как в исправной машине эти значения одинаковые. Разность в значениях сопротивления между соседними пластинами коллектора должна быть не больше 10%, тогда двигатель будет считаться исправным (но если в конструкции предусмотрена уравнительная обмотка, то это значение может достигать до 30%).

Электрические машины переменного тока разделяют на:

Все эти типы двигателей доступны для диагностики с помощью измерительных приборов, в том числе с помощью мультиметров. В целом, двигатели переменного тока достаточно надежные машины и неисправности в них возникают достаточно редко, но все же такое случается.

Какие неисправности в электродвигателе позволяет выявить мультиметр

Достаточно часто для проверки электродвигателей переменного тока используется мультиметр – многофункциональный электронный измерительный прибор. Он имеется в наличии практически у каждого домашнего мастера и позволяет выявить некоторые виды неисправностей в электрических приборах, в том числе и в электродвигателях.

Самыми распространенными неисправностями, которые возникают в электрических машинах такого типа являются:

Рассмотрим каждую из этих проблем подробнее и разберем методы выявления таких неисправностей.

Проверка на обрыв или целостность обмотки

Обрыв обмотки достаточно распространенное явление при обнаружении неправильной работы электродвигателя. Обрыв в обмотке может случиться как в статоре, так и в роторе.

Если была оборвана одна фаза в обмотке, соединенной по схеме «звезда» – то ток в ней будет отсутствовать, а в других фазах значения тока будет завышено, двигатель при этом работать не будет. Также может быть обрыв параллельной ветви фазы, что приведет к перегреву исправной ветви фазы.

Если была оборвана одна фаза обмотки (между двумя проводниками), соединенной по схеме «треугольник» — то ток в двух других проводниках будет значительно меньше, чем в третьем проводнике.

Если возник обрыв в обмотке ротора, то будут происходить колебания тока с частотой, равной частоте скольжения и колебания напряжения, при этом проявится гудение и обороты двигателя будут снижены, также возникнет вибрация.

Эти причины указывают на неисправность, но выявить саму неисправность можно при помощи прозвонки и измерения сопротивления каждой обмотки электродвигателя.

В двигателях, рассчитанных на переменное напряжение 220 В, прозваниваются пусковая и рабочая обмотки. Значение сопротивления пусковой обмотки должно быть больше, чем рабочей в 1,5 раза.

В электродвигателях на 380 В, которые подключаются по схемам «звезда» или «треугольник» всю схему необходимо разобрать и проверить каждую обмотку по отдельности. Сопротивление каждой из обмоток такого электродвигателя должно быть одинаковым (с отклонением не более пяти процентов). Но при обрыве дисплей мультиметра будет показывать высокое значение сопротивления, которое стремится к бесконечности.

Проверка на короткое замыкание

Также распространенной неисправностью в электродвигателях является короткое замыкание на корпус. Для выявления этой неисправности (или её отсутствия) совершают следующие действия:

Результатом таких действий при исправном двигателе будет высокое сопротивление (несколько сотен или тысяч мегаом). «Прозвонкой» мультиметра проверить пробой на корпус даже удобнее: нужно осуществить в режиме прозвонки все те же действия, описанные выше и наличие звукового сигнала будет означать нарушение в целостности изоляции обмоток и короткое замыкание на корпус. К слову сказать, данная неисправность не только негативно влияет на работу самого оборудования, но и является опасной для жизни и здоровья человека при отсутствии специальных защитных устройств.

Проверка на межвитковое замыкание

Ещё одним видов неисправностей является межвитковое замыкание – короткое замыкание между разными витками одной катушки двигателя. При такой неполадке мотор будет гудеть и заметно снизится его мощность.

Выявить такую неисправность можно несколькими способами. Например, можно воспользоваться токовыми клещами или мультиметром.

При диагностике с помощью токовых клещей измеряют значения тока каждой из фаз обмотки статора и если значение тока в одной из них будет завышено, то там и находится замыкание.

Источник

Видео

Обрыв стержней ротора асинхронного двигателя.mp4

Правильный прозвон электродвигателя и неисправности ротора / А-лифт

ремонт ротора электродвигателя

ремонт роторов

Прозвонка 3 х фазного электродвигателя на работоспособность

Как проверить электродвигатель?Настоящий прозвон асинхронного электродвигателя!

Отбалансировали небольшой ротор (асинхронного двигателя).

РОТОР НЕ ВСЕГДА ЯКОРЬ или «маленький ликбез благодаря википедической премудрости»

Проверка якоря и статора в домашних условиях

проверка статора на межвитковое замыкание

Асинхронный электродвигатель.

Устройство и принцип действия. – www.motors33.ru

Асинхронный электродвигатель имеет две основные части – статор и ротор. Неподвижная часть двигателя называется статор. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Вращающаяся часть машины называется ротор, в пазах его тоже уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается как можно меньше (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).
В зависимости от конструкции ротора асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами. Наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором, они просты по устройству и удобны в эксплуатации.
Трехфазная обмотка статора помещается в пазы и состоит из ряда катушек, соединенных между собой. Каждая катушка сделана из одного или нескольких витков, изолированных между собой и от стенок паза.

Рис. 1. Различные виды обмотки статора асинхронных электродвигателей

На рис. 1, а) показана обмотка статора асинхронного электродвигателя. У этой обмотки каждая катушка состоит из двух проводников. Обмотка, состоящая из трех катушек, создает магнитное поле с двумя полюсами. За один период трехфазного тока магнитное поле сделает один оборот. При частоте 50 Гц это будет соответствовать 50 об/сек, или 3000 об/мин.
На рис. 1, б) показана обмотка, у которой каждая сторона катушки состоит из двух проводников.
Скорость вращения магнитного поля четырехполюсного статора вдвое меньше скорости вращения поля двухполюсного статора, т. е. 1500 об/мин (при 50 Гц). Обмотка четырехполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу показана на рис. 1, в), а с двумя проводниками на полюс и фазу – на рис. 1, г). Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т. е. 1000 об/мин (при 50 Гц). Обмотка шестиполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу представлена на рис. 1, д). Число всех пазов на статоре равно утроенному произведению числа полюсов статора на число пазов, приходящееся на полюс и фазу.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором является самым распространенным из электрических двигателей, применяемых в промышленности. Рассмотрим его устройство. На неподвижной части двигателя – статоре 1 – размещается трехфазная обмотка 2 (рис. 2), питаемая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выводятся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе электродвигателя.

Рис. 2. Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором
Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе 3 двигателя. Вращающуюся часть двигателя – ротор 4 – собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам

Рис. 3. Короткозамкнутый ротор
а — ротор с короткозамкнутой обмоткой, б — «беличье колесо»,
в — короткозамкнутый ротор, залитый алюминием;
1 — сердечник ротора, 2 — замыкающие кольца, 3 — медные стержни,
4 — вентиляционные лопатки
Таким образом, все стержни оказываются замкнутыми с двух сторон накоротко. Если представить себе отдельно обмотку такого ротора, то она по внешнему виду будет напоминать «беличье колесо». В настоящее время у всех двигателей мощностью до 100 кВт «беличье колесо» делается из алюминия путем заливки его под давлением в пазы ротора. Вал 6 вращается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах 7 и 8. Щиты при помощи болтов крепятся к корпусу двигателя. На один конец вала ротора насаживается шкив для передачи вращения рабочим машинам или станкам.
Устройство статора асинхронного двигателя с фазным ротором и его обмотка не отличаются от устройства статора двигателя с короткозамкнутым ротором. Различие между этими электродвигателями заключается в устройстве ротора.

Рис. 4. Разрез асинхронного двигателя с фазным ротором
1 — вал двигателя, 2 — ротор, 3 — обмотка ротора, 4 — статор, 5 — обмотка статора, 6 — корпус, 7 — подшипниковые крышки, 8 — вентилятор, 9 — контактные кольца
Фазный ротор имеет три фазные обмотки, соединенные между собой звездой (реже треугольником). Концы фазных обмоток ротора присоединяют к трем медным кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным как между собой, так и от стального сердечника ротора, вследствие чего этот двигатель получил также название двигателя с контактными кольцами. Три кольца жестко насажены на вал ротора (через изоляционные прокладки). На кольца накладываются щетки, которые размещены в щеткодержателях, укрепленных на одной из подшипниковых крышек.
Щетки, скользящие по поверхности колец ротора, все время имеют с ними хороший электрический контакт и соединены, таким образом, с обмотками ротора. Щетки соединены с трехфазным реостатом.

Источник: Кузнецов М. И. Основы электротехники. Учебное пособие.
Изд. 10-е, перераб. «Высшая школа», 1970.

Чем роторные двигатели отличаются от обычных двигателей?

Чем роторные двигатели отличаются от обычных двигателей? | Совет вашего механика

Задайте вопрос, получите ответ как можно скорее!

☰

×

ЗАПРОСИТЬ ЦЕНУ

Сэкономьте на ремонте автомобилей

Получить предложение

Большинство автомобилей, которые вы видите на дороге, имеют под капотом традиционный поршневой двигатель. Однако небольшое количество имеют явное отличие: в них используется беспоршневой роторный двигатель или роторный двигатель. Вместо цилиндрических поршней, которые есть в большинстве двигателей, они используют трехсторонние роторы в продолговатом корпусе для создания сгорания.

Что такое роторный двигатель?

Роторный двигатель, с которым знакомо большинство американских потребителей, также называется двигателем Ванкеля, названным в честь немецкого инженера Феликса Ванкеля, который разработал эту конфигурацию в 1960-х годах. Некоторые бренды использовали роторную конфигурацию из-за репутации конструкции, создающей впечатляющую мощность при небольшом рабочем объеме. Благодаря небольшому весу и компактным размерам соотношение мощности к весу является одним из лучших среди двигателей внутреннего сгорания.

Хотя это двигатель внутреннего сгорания, он работает иначе, чем традиционные поршневые двигатели. В типичном поршневом двигателе каждый такт выполняет четыре различных действия: впуск, сжатие, сгорание и выпуск. Роторные двигатели выполняют те же четыре работы, но выполняются они в отдельном секторе корпуса двигателя. По сути, это более эффективный способ завершения четырехтактного процесса; аналогично наличию специального цилиндра внутри одной камеры.

Меньше движущихся частей

В роторном двигателе не так много движущихся компонентов, как в поршневом двигателе. В типичном двигателе внутреннего сгорания имеется более 40 отдельных компонентов, таких как шатуны, распределительный вал, клапаны, коромысла, зубчатый ремень, зубчатые колеса, коленчатый вал и, конечно же, поршни, которые должны работать вместе для четырехтактного двигателя. цикла, чтобы совершить один оборот.

С другой стороны, в типичном двухроторном роторном двигателе имеется только три движущихся части. Два из них — роторы, а третий — выходной вал. Там нет клапанного механизма, как в поршневых двигателях. Ротор улавливает воздушно-топливную смесь, когда она проходит мимо впускного отверстия, затем сжимает ее, когда она проходит мимо зоны сгорания, и позволяет сгоревшей смеси выйти, когда она проходит мимо выпускного отверстия, прежде чем снова начать цикл. Преимущество меньшего количества движущихся частей заключается в том, что меньше изнашиваемых деталей, меньший вес и отсутствие необходимости замены масла.

Более плавное движение

Детали традиционного поршневого двигателя меняют направление при вращении, в то время как детали роторного двигателя постоянно движутся в одном и том же направлении. Они также оснащены противовесами, которые устраняют вибрации, возникающие в поршневых двигателях.

Помогает сделать роторный двигатель более плавным, чем поршневой. Он имеет три оборота на выходном валу за один оборот ротора. Для поршневого двигателя сгорание происходит каждые два оборота и четверть оборота коленчатого вала. Роторы роторного двигателя движутся медленнее, чем поршневого двигателя, что является еще одним фактором, повышающим долговечность.

Известные проблемы

Одним из отрицательных побочных эффектов роторного двигателя является фактический процесс сгорания. В то время как сами двигатели работают более эффективно с точки зрения создания мощности, топливная экономичность не так хороша. Фактически, типичный поршневой двигатель внутреннего сгорания сжигает примерно 80 процентов воздушно-топливной смеси в камере сгорания, в то время как роторный двигатель обычно сжигает только 70 процентов. Кроме того, проблемы с поддержанием герметичности уплотнений делают роторные двигатели склонными к расходу масла. Эти факторы делают их менее эффективными с точки зрения расхода топлива и более загрязняющими окружающую среду.

Более того, хотя роторные двигатели развивают большую мощность при высоких оборотах, они не производят такого большого крутящего момента, как поршневые двигатели, особенно при низких оборотах.

Это делает их хорошим вариантом для гоночной трассы, но менее идеальным для повседневной езды по городу.

Роторные двигатели не используются во многих транспортных средствах, особенно в США, из-за ограничений по выбросам и проблем с надежностью. Однако японский автопроизводитель Mazda добился определенного успеха с двигателем Ванкеля. Их четырехроторный гоночный автомобиль 787 выиграл престижную гонку «24 часа Ле-Мана» в 1991, а спортивные автомобили, такие как RX-7 и RX-8, стали культовыми среди любителей автомобилей. Несмотря на это, Mazda не производит роторные двигатели с 2012 года. Хотя компания утверждает, что они по-прежнему занимаются исследованием и улучшением роторных двигателей, учитывая сегодняшние постоянно ужесточающиеся нормы выбросов, маловероятно, что они вернутся. Автолюбители могут только надеяться, что когда-нибудь в будущем они ощутят плавное вращение и высокую мощность нового автомобиля с роторным двигателем.

---

двигатели

Роторный двигатель

поршень

Заявления, приведенные выше, предназначены только для информационных целей и требуют независимой проверки. Пожалуйста, смотрите наш условия обслуживания для более подробной информации

Отличные оценки авторемонта.

4.2 Средняя оценка

Часы работы

7:00–21:00

7 дней в неделю

Номер телефона

1 (855) 347-2779

Часы работы телефона

Пн — Пт / 6:00 — 17:00 по тихоокеанскому времени

Сб — Вс / 7:00 — 16:00 по тихоокеанскому стандартному времени

Адрес

Мы приедем к вам без дополнительной оплаты

Гарантия

Гарантия 12 месяцев/12 000 миль

Наши сертифицированные выездные механики выполняют более 600 услуг, включая диагностику, тормоза, замену масла, плановые ТО, и приедут к вам со всеми необходимыми запчастями и инструментами.

Получите честное и прозрачное предложение прямо перед бронированием.

Механик со стажем?

Зарабатывайте до

$70/час

Подать заявку

Нужна помощь с вашим автомобилем?

Наши сертифицированные мобильные механики выезжают на дом в более чем 2000 городов США. Быстрые, бесплатные онлайн-расценки на ремонт вашего автомобиля.

ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ

ПОЛУЧИТЬ ЦЕНУ

Статьи по Теме

Каков срок службы датчика положения коленчатого вала?

Датчик положения коленчатого вала контролирует скорость вращения и положение коленчатого вала в двигателе. Он передает эту информацию в систему управления двигателем для контроля опережения зажигания. Датчик положения коленчатого вала используется с…

Как решить проблему с небольшим двигателем

Двигатели небольших автомобилей требуют внимания, если машина не заводится, имеет место потеря мощности, машина глохнет или перегревается, или если машина дает обратный эффект.

Что такое испытание на сжатие?

Проверка компрессии покажет состояние деталей вашего двигателя и потенциально может сэкономить вам деньги при покупке нового двигателя.

Похожие вопросы

не перемещается на диске

Привет. Когда ваш автомобиль попал в аварию, удар заставит его перейти в аварийный режим. В аварийном режиме машина может завестись, но вы не сможете ехать. Это…

тиканье при ускорении

Здравствуйте. Есть несколько возможностей, которые могут быть причиной шума, который вы слышите. Некоторые из возможных причин включают в себя: фрагменты каталитического нейтрализатора могут дребезжать в выхлопе, сломанные дефлекторы в глушителе, болтающаяся заслонка…

У меня V8 4.6 Eddie Bauer Explorer. При трогании с места в конце первой и второй передачи слышен стук.

Шум, который вы можете услышать, является звоном перед зажиганием, вызванным сочетанием обедненной топливно-воздушной смеси и опережающим опережением зажигания. Наиболее распространенная причина этого стука двигателя (https://www.yourmechanic. com/services/engine-is-running-louder-than-normal-inspection). Вы должны сначала иметь…

Просмотрите другой контент

Услуги

Смета

Техническое обслуживание

Наша команда обслуживания доступна 7 дней в неделю, с понедельника по пятницу с 6:00 до 17:00 по тихоокеанскому времени, с субботы по воскресенье с 7:00 до 16:00 по тихоокеанскому стандартному времени.

1 (855) 347-2779 · [email protected]

Читать FAQ

ЗАПРОСИТЬ ЦЕНУ

---

Exotic 12-роторный роторный двигатель достигает 815 фунт-футов при 3300 об/мин Мы показали короткую версию выше, а длинную версию можно найти внизу страницы. Есть работа роторного двигателя во время обкатки и легкой тяги. Как отмечалось ранее, команда работает над полной системой EFI, чтобы обеспечить достаточное количество топлива для 9-цилиндрового двигателя.двигатель 60си. Одного Холли, использованного для стартапа, недостаточно. Последние видео обеспечивают более четкое звучание 12-роторной пули и дают хороший намек на то, что произойдет в ближайшем будущем.

Обновление: на официальной странице 12-роторного роторного двигателя R12 в Facebook только что были опубликованы данные о мощности с первого сеанса динамометрического стенда двигателя, и они, мягко говоря, весьма убедительны. В лучшем случае крутящий момент составил 815 фунт-фут всего при 3200 об/мин. Владелец Тайсон Гэвин говорит в сообщении FB, что его двигатель работал до 7500 об / мин, но только при частичном дросселе, так как получает достаточно топлива и воздуха для 9.60 кубических дюймов смещения было проблемой. Одиночный карбюратор на 1300 кубических футов в минуту в настоящее время является единственным источником индукции, в то время как команда ожидает полной системы EFI. Они попытались добавить еще два карбюратора, но расширение отключило вакуумные сигналы от двигателя. Они даже добавили закись азота, чтобы закачивать больше топлива. Гэвин говорит, что перед продолжением испытаний двигатель будет осмотрен, а затем оснащен системой EFI.

Этот зловеще выглядящий 12-роторный роторный двигатель за последние пару лет несколько раз был замечен публикой, включая PRI, но до недавнего времени не производил много шума.

Тайсон Гэвин, разработчик этого уникального двигателя с тремя рядами цилиндров, разместил на YouTube вышеприведенное видео о запуске двигателя для первоначального набора тестов приспособляемости для проверки на наличие утечек, уплотнений, давления масла и т. д. Следующий шаг — прикрутить его к динамометрическому стенду и сделать рывки, чтобы настроить EFI и искру, а затем пришло время сделать силовые тяги.

Рекордсмен по гонкам на лодках Гэвин начал работу над этой конструкцией двигателя почти пять лет назад, чтобы разработать альтернативу традиционным морским характеристикам.

«Мы достигли предела возможностей большого блока, — говорит Гэвин. «Мы хотели увеличить непрерывную мощность, а не только мощность для дрэг-рейсинга. Роторный двигатель производит больше энергии для своего размера».

Гэвин измерил полностью одетый крупногабаритный Chevy в маринованном виде и пришел к выводу, что 12 роторов аккуратно заполнили бы это пространство. В целом, 12-роторный двигатель имеет длину 30 дюймов, ширину 31 дюйм и высоту 24 дюйма. Общий вес 830 фунтов.

Зубчатая передача включает промежуточную шестерню, позволяющую двум правым рядам вращаться в одном направлении, в то время как верхний левый ряд вращается в противоположных направлениях.

«Мы рассмотрели 100 различных способов [расположения роторов]», — вспоминает он. «Но [дизайн Y] был единственным способом получить 12 роторов в пространстве большого блока».

По сути, есть три группы по четыре ротора. Два верхних ряда помогают приводить в движение нижний ряд, который имеет фактический выходной вал. Три ряда соединены шестернями на задней части блока цилиндров. Один ряд настроен на встречное вращение по отношению к основному ряду, в то время как другой набор шестерен оснащен промежуточной шестерней, поэтому он вращается в том же направлении, что и главный вал.

«Нам нужно было, чтобы один ряд вращался в противоположном направлении, чтобы выпускная сторона совпадала с другой», — говорит Гэвин.

Если выхлопные отверстия направлены в одну сторону, будет легче оснастить двигатель турбонаддувом. Однако для стороны впуска требуется уникальный коллектор с общей камерой и 12 направляющими, которые змеятся вниз к впускным отверстиям. Хотя при начальных испытаниях при запуске используется карбюратор, впуск оснащен отдельными топливными форсунками, расположенными внутри камеры над впускными каналами. Форсунки, а также зажигание с двумя свечами зажигания на ротор будут управляться электронным блоком управления Adaptronic.

Все работы по проектированию и механической обработке выполнялись собственными силами Гэвина и его команды. Размер ротора является единственным общим знаменателем с традиционным роторным двигателем Mazda. С 12 роторами рабочий объем составляет 960 кубических дюймов. После того, как базовая конструкция была определена, команда должна была доработать такие детали, как каналы охлаждающей жидкости, уплотнения и масляные камбузы. Задняя часть двигателя оснащена разболтовкой колокола BBC — опять же, с целью замены больших блоков Chevy, уже установленных на спортивных лодках. Выходной вал имеет такое же расстояние и фланец, что и коленчатый вал BBC. В сумме их всего 19движущиеся части в 12-роторном двигателе, что должно повысить долговечность.

По словам Гэвина, двигатель достаточно универсален, чтобы его можно было использовать на прогулочных судах мощностью около 1400 л. фунтов ускорения), чтобы получить 2400 лошадиных сил в течение примерно 200 часов для игры в покер и других энергичных приключений. Оба этих показателя мощности указаны для топлива с октановым числом 87. Подъем до 25 фунтов наддува на гоночном газе может поднять уровень мощности выше 3600 лошадиных сил. И 50 фунтов наддува могут дать более 5000 лошадиных сил. Для стабильной работы рекомендуемые обороты будут в диапазоне от 8500 до 9.,000 диапазон. Но полнофункциональная драг-версия могла раскручиваться до 14 000 об/мин.

«Эти цифры взяты из версии с 2 роторами, которую мы построили и отремонтировали», — говорит Гэвин. «Мы начнем с двух турбин. Если они не будут подавать достаточно воздуха, мы добавим еще два».

Модульная конструкция двигателя позволяет использовать различные конфигурации, включая дизельную и 6-роторную версии.

Небольшой мощный двигатель | MIT News

Шум, чрезмерная вибрация и относительная неэффективность являются недостатками поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), которые приводят в действие современное оборудование для газонов и садов, такое как воздуходувки и триммеры для газонов.

Но теперь стартап LiquidPiston из Массачусетского технологического института разработал роторный ДВС, который, по его словам, значительно меньше, легче и тише, а также на 20 процентов экономичнее, чем ДВС, используемые во многих таких устройствах с небольшими двигателями.

«Если вы думаете о ручных инструментах — например, о цепной пиле или кусторезе — примерно через полчаса вы больше не хотите их использовать, потому что ваша рука чувствует, что она вот-вот отвалится», — говорит доктор философии Александр Школьник. ’10, президент LiquidPiston и соавтор двигателя. «Наш двигатель вообще не вибрирует и работает намного тише. Это должно быть намного приятнее для пользователя».

Двигатель LiquidPiston объемом 70 кубических сантиметров, X Mini, производит около 3,5 лошадиных сил при 10 000 об/мин; при весе 4 фунта он также примерно на 30 процентов меньше, чем четырехтактные поршневые ДВС объемом 50 кубических сантиметров, которые он стремится заменить. По словам Школьника, когда он полностью завершен, X Mini может производить около 5 лошадиных сил при 15 000 оборотов в минуту и ​​весить 3 фунта.

Двигатель работает по новому высокоэффективному гибридному циклу (HEHC), разработанному Школьником и его отцом-физиком Николаем, который обеспечивает сгорание при постоянном объеме и перерасширение для большего извлечения энергии. По словам Школьника, всего с двумя движущимися частями, ротором и валом, и без тарельчатых клапанов, которые обычно используются в других четырехтактных двигателях внутреннего сгорания для управления подачей топлива, двигатель также имеет сниженные характеристики шума, вибрации и жесткости.

По словам Школьника, первоначальным применением будет ручная садовая и садовая техника. Но двигатель можно масштабировать и модифицировать для других применений, включая мопеды, дроны, морское энергетическое оборудование, робототехнику, расширители диапазона и вспомогательные силовые установки для лодок, самолетов и других транспортных средств. Компания также продемонстрировала проверку концепции высокоэффективных дизельных версий двигателя, включая 70-сильный X1 и 40-сильный X2, для генераторов и других применений. Компания надеется в конечном итоге разработать небольшие дизельные версии двигателя X Mini для военных целей.

«Если вы посмотрите на 3-киловаттный военный генератор, то увидите, что это 270-килограммовая горилла, для передвижения которой требуется пять человек, — говорит Школьник. «Вы можете себе представить, если мы сможем превратить это в 15-фунтовое устройство, это будет довольно революционно для них».

Школьник представил доклад о X2 и X Mini 19 ноября на конференции и выставке технологий малых двигателей Общества автомобильных инженеров 2014 года в Италии.

Обратный двигатель Ванкеля

X Mini представляет собой улучшенную конструкцию и эффективность компактного роторного двигателя Ванкеля, изобретенного в 1950-х годов и используется сегодня в спортивных автомобилях, лодках и некоторых самолетах.

В Ванкеле треугольный ротор со скругленными углами вращается по эксцентричной орбите внутри овальной камеры, при этом каждое вращение производит три рабочих такта, где двигатель создает силу. В X Mini овальный ротор вращается внутри модифицированного закругленного треугольного корпуса.

«Мы перевернули все, что касается традиционного роторного двигателя, и теперь мы можем выполнить этот новый термодинамический цикл [HEHC] и решить все проблемы, которые преследовали традиционный двигатель Ванкеля» для приложений с малыми двигателями, — говорит Школьник.

В двигателе Ванкеля, например, используется длинная камера сгорания (как тонкий полумесяц), что способствует плохой экономии топлива, поскольку пламя не может достичь задних краев камеры и гасится из-за большой площади поверхности камеры. . Камера сгорания X Mini круглее и толще, поэтому пламя охватывает меньшую площадь поверхности.

Впуск воздуха и топлива и выпуск газа в X Mini осуществляются через два порта в роторе, которые открываются или закрываются по мере вращения ротора, что устраняет необходимость в клапанах. Асимметричное расположение этих отверстий несколько задерживает процесс выхлопа при расширении. Это позволяет использовать процесс сверхрасширения HEHC — из термодинамического цикла Аткинсона, используемого в некоторых гибридных автомобилях, — когда газ расширяется в камере до тех пор, пока не исчезнет давление, что дает двигателю больше времени для извлечения энергии из топлива. Эта конструкция также обеспечивает «сгорание постоянного объема» HEHC — из термодинамического цикла Отто, используемого в поршневых двигателях с искровым зажиганием, — где сжатый газ удерживается в камере в течение длительного периода времени, позволяя воздуху и топливу смешиваться и полностью воспламеняться перед расширением. что приводит к увеличению давления расширения и повышению эффективности.

«Сгорание топлива в двигателе занимает много времени, — говорит Школьник. «В большинстве двигателей к тому времени, когда вы сжигаете топливо, вы расширяете газы и теряете эффективность из-за процесса сгорания. Мы продолжаем сжигание, пока ротор находится в верхней части камеры, и форсируем сгорание в этих условиях. Так гораздо эффективнее».

Кроме того, в X Mini были перемещены верхние уплотнения, что привело к снижению расхода масла. У Ванкеля верхушечные уплотнения соединяются с краями треугольного ротора, где они скользят и перемещаются. Их смазывание требует подачи в топливно-воздушную смесь большого количества масла, которое сгорает и вытекает, увеличивая выбросы и расход масла. Однако в X Mini эти уплотнения расположены в корпусе треугольной формы, который остается на месте. «Теперь мы можем подавать небольшое количество масла через стационарный корпус, ровно столько масла, сколько требуется уплотнению, при этом вы не сжигаете масло и не теряете его в окружающую среду», — говорит Школьник.

«Дорожная карта» LiquidPiston

Интерес к робототехнике и искусственному интеллекту привел Школьника в Массачусетский технологический институт в качестве аспиранта в области электротехники и компьютерных наук в 2003 году. В том же году Николай Школьник подал свой первый патент HEHC, и его сын узнал о Конкурс предпринимательства MIT с призовым фондом 50 000 долларов (теперь 100 000 долларов США) в классе, посвященном технологическому предпринимательству. Они объединились со студентами Школы управления Слоана при Массачусетском технологическом институте, чтобы разработать бизнес-план и представить двигатель HEHC на конкурсе 2004 года, где они выиграли приз в размере 10 000 долларов США за запуск LiquidPiston.

Сам конкурс оказался полезным для предпринимателей отца и сына, у которых на тот момент не было опыта стартапа. При составлении подробного бизнес-плана и изучении того, как объяснить их технологию инвесторам, «это действительно показало нам дорожную карту того, что делать, и мы были вынуждены много думать о проблемах, с которыми нам предстояло столкнуться», — говорит Школьник.

В течение следующих шести лет Школьник помогал своему отцу разрабатывать двигатель LiquidPiston в семейном гараже, используя навыки, которые он оттачивал в группе Robot Locomotion Group Массачусетского технологического института, возглавляемой Расселом Тедрейком, доцентом кафедры электротехники и компьютерных наук. «Было много оптимизации, контроля, симуляции и моделирования», — говорит он. «Все те же методы применимы к проектированию двигателя».

Школьник приписывает большую часть разработки LiquidPiston расширенному сообществу MIT. Во время $ 50K венчурный капиталист Билл Фрезза ’76, SM ’78 руководил командой; затем его фирма стала одним из первых инвесторов. Члены команды MIT Sloan Брайан Роуган, диплом MBA ’05, Дженнифер Эндрюс Берк, диплом MBA ’05, и Викрам Сахни, диплом MBA ’05, провели исследование рынка, написали бизнес-план, работали над развитием бизнеса и представили компанию инвесторам.

Наставники из Службы венчурного наставничества Массачусетского технологического института (VMS), в том числе покойный Дэйв Стэлин, основавший VMS, также руководили ростом LiquidPiston, предлагая советы по разработке продуктов, найму и поиску венчурного капитала.