Два двигателя работают на общий вал

Два однотипных или разных электродвигателя способны работать на один вал. Такой многомашинный электропривод поможет решить некоторые инженерные задачи и применяется для:

— повышения надежности электропривода (ЭП) (даже если один двигатель выйдет из строя, второй будет поддерживать рабочее состояние механизма до выявления и устранения неполадки);

— улучшения энергетических показателей при работе с малыми нагрузками;

— уменьшения махового момента и потерь в пусковых сопротивлениях (реостатах);

— удобного расположения рабочих механизмов (при невозможном использовании крупногабаритного эл. двигателя, использование многомашинного электропривода позволит расположить два меньших двигателя при работе на 1 вал).

Работа двух двигателей на один вал может быть использована как с двумя двигателями в одинаковых режимах работы, так и в разных. Кроме этого, также применяются разнородные электродвигатели (асинхронный, двигатель постоянного тока).

Идентичность механических характеристик является необходимым условием для нормальной работы двух двигателей в одинаковых режимах.

1. Работа двух двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением:

Как видно из приведенного графика, всегда существует некоторое расхождение характеристик. Это явление вызвано отличием величин сопротивлений якорной цепи.

В таком случае, для выравнивания характеристики, в цепь якоря второго двигателя нужно ввести дополнительное сопротивление (подобранное) для увеличения угла наклона прямой. Так же, несовпадение мех.

характеристик может быть вызвано различной величиной магнитного потока, что происходит из-за неидентичности электрических машин (при сборке). Необходимо включить некоторое сопротивление, магнитный поток ослабнет и возрастет угловая скорость.

2. Работа на один вал ДПТ ПВ (последовательное возбуждение):

Благодаря большой крутизне характеристик, разница величины нагрузки двигателей не велика. Именно поэтому двигатель постоянного тока с ПВ наиболее приспособлен для работы на одном валу.

3. Совместная работа асинхронных двигателей (АД):

В этом случае расхождение механических характеристик АД обусловлено лишь различными сопротивлениями обмоток ротора (асинхронный двигатель с фазным ротором). Для реализации такого ЭП производят подбор двух одинаковых электрических машин.

4. Совместная работа двигателей, работающих в различных режимах:

Конструкция применяется с целью получения специальных искусственных характеристик.В случае, когда двигатели очень сильно отличаются друг от друга, возможен переход одного из них в генераторный режим:

Работа 2 ДПТ на один вал (генератор-двигатель «Г-Д») представляется простой схемой подключения электрических машин:

При реализации приведенной схемы можно произвести хорошее торможение в обоих направлениях движения, вращения. Полученная искусственная характеристика имеет вид:

Если же ДПТ включить в двигательный режим (2), а АД в генераторный (1), то механическая характеристика будет несколько специфичной:

Недостаточно прав для комментирования

Основы работы электродвигателей на общий вал

Привод некоторых механизмов осуществляется посредством двух электродвигателей, валы которых механически связаны между собой. Соединяться валы могут либо абсолютно жестко, посредством муфты, либо через зубчатые передачи, но с передаточным отношением между валами электрических машин, равным единице. Как правило, электродвигатели выбирают одного типа, мощности и с равными скоростями вращения.

Такие системы электропривода очень часто используют в тех случаях, когда необходимо уменьшить маховый момент системы, когда габариты системы не позволяют установить один электродвигатель на полную мощность, когда для получения пониженных скоростей или улучшенных тормозных характеристик электропривода целесообразней использовать специальные механические характеристики двух электродвигателей, один из которых работает в двигательном режиме, а второй в тормозном.

При работе электрических машин на общий вал возникает вопрос о равном распределении нагрузок между ними.

В случае использования электродвигателей одинаковой мощности равное распределение нагрузок между ними возможно только в случае строгой идентичности их механических характеристик.

Рассмотрим это на классическом примере электродвигателей постоянного тока независимого возбуждения. Представим, что электрические машины питаются от одной сети, то есть напряжение, подводимое к их зажимам, будет одинаково. Тогда получим следующее выражение:

Так как электрические машины по своим номинальным данным предполагаются совершенно идентичными, то число полюсов в них одинаковое, а обмотки якорей имеют одно и то же число витков и параллельных ветвей и, следовательно, kE1 = kE2.

Для того, чтобы всегда соблюдалось равенство нагрузок (I1 = I2), электродвигатели должны иметь одинаковые сопротивления в цепи якорей (rя1 = rя2) и одинаковые магнитные потоки.

Говоря другими словами – электрические машины должны иметь равные скорости идеального холостого хода и одинаковые углы наклона механических характеристик, то есть механические характеристики должны быть абсолютно идентичными.

Из рисунка ниже следует, что как неравенство магнитных потоков, так и неравенство сопротивлений якорных цепей приводит к неравномерному распределению нагрузок:

• 
• Особенно нежелательно иметь разные скорости идеального холостого хода. В таком случае одна из машин может работать даже в тормозном режиме, создавая дополнительный момент нагрузки для второй машины, как это показано на рисунке ниже:
• 
• Необходимо иметь в виду, что даже у электродвигателей одинаковой мощности и одного и того же конструктивного исполнения механические характеристики могут отличаться вследствие неравенства воздушных зазоров, различного сопротивления цепей якоря из-за неодинаковой длины соединительных проводов и так далее.

Углы наклона характеристик могут быть выравнены путем ведения добавочного сопротивления в цепь якоря электрической машины, имеющей меньшую крутизну характеристики. Неравенство скоростей идеального холостого хода может быть устранено введением добавочного сопротивления в цепь возбуждения.

Однако при этом одновременно изменяется и наклон механической характеристики. Иногда для обеспечения более близких друг к другу величин магнитных потоков обмотки возбуждения обеих машин соединяются последовательно.

Обмотки возбуждения при этом должны быть рассчитаны на напряжение, равное половине напряжения питающей сети.

Последовательное соединение якорей машин независимого возбуждения при равных магнитных потоках, естественно, приводит к полному выравниванию моментов.

Так как в этом случае якоря всегда обтекаются одним и тем же током, а скорости вращения вследствие жесткой связи валов строго одинаковы, то электродвигатели  вынужденно работают на одной общей для них механической характеристике.

Эта характеристика должна лежать между естественными характеристиками обоих электродвигателей. Смещение механических характеристик происходит за счет перераспределения напряжений на щетках электродвигателей.

В ряде случаев для обеспечения выравнивания нагрузок используют электрические машины, имеющие кроме обмотки независимого возбуждения, по две одинаковые последовательные обмотки.

В цепь каждого электродвигателя включается две последовательные обмотки: встречно-включенная данной машины и согласно-включенная другой машины.

При увеличении нагрузки одной из электрических машин ее ток будет усиливать собственное магнитное поле, вызывая увеличение ЭДС, и ослаблять магнитный поток другой электрической машины, уменьшая ее ЭДС и увеличивая нагрузку.

Электродвигатели последовательного возбуждения имеют «мягкие» механические характеристики, и условия распределения нагрузок при работе на один вал в этом случае более благоприятны (рисунок ниже):

Работа асинхронных электродвигателей протекает примерно в тех же условиях, как и электрических машин постоянного тока независимого возбуждения. Однако в этом случае возможно только неравенство углов наклона механических характеристик. Скорости идеального холостого хода, определяемые скоростью вращения магнитного поля, при одинаковом числе полюсов обмоток статоров и при питании от общей сети строго одинаковы.

При использовании электродвигателей различной мощности необходимо обеспечить распределение моментов между машинами пропорционально номинальной мощности. Для этого у электрических машин меньшей мощности крутизна характеристики должна быть больше.

Распределение нагрузок в неустановившемся режиме зависит еще от ряда дополнительных условий: соотношения значений индуктивностей цепей электродвигателей, одновременности работы аппаратуры управления – реле и контакторов.

Для исключения влияния нечеткости работы аппаратуры управления отдельных электрических машин часто переключения в цепях всех электродвигателей осуществляется одновременно посредством общих для всех электрических машин многокотнактных аппаратов.

Два двигателя работают на общий вал

Главная » Новости

Рейтинг статьи Загрузка…

Распределительный вал в четырехтактном двигателе обеспечивает открытие и закрытие клапанов в головке цилиндров и, таким образом, контролирует газообмен в двигателе.

Для этого на распредвале есть кулачки (как правило, их количество соответствует количеству клапанов в двигателе), которые преобразуют вращательное движение распределительного вала в движение хода клапанов.

Если кулачок распредвала выдвигает клапан вниз (через толкатель или коромысло), открывается вход или выпуск в головке блока цилиндров двигателя.

Распределительный вал приводится в движение коленчатым валом. Распредвал вращается с половинной скоростью коленвала. Соединяются коленвал и распредвал обычно через зубчатый ремень или цепь ГРМ (в более старых автомобилях соединение шло через зубчатый редуктор).

Два привода на одной оси

Два привода на одной оси

Сообщение Mirmik » 05 дек 2016, 16:57

Ребят, а подскажите еще такой вопрос.

В некоторых сильнонагруженных промышленных роботах (например, производства fanuc) на одну ось, по видимому ставят аж два или целых три привода. Действительно ли это так, а если да, то каким образом организуются кинематика и управление такого изделия?

Два привода на одной оси

Сообщение Sychevsv » 06 дек 2016, 06:38

Два привода на одной оси

Сообщение Mirmik » 06 дек 2016, 10:19

. мне предлагают ставить в такую систему два независимых сервоусилителя и подавать на них команды синхронно. Я говорю, что это работать не будет, или будет, но не долго.

По идее, действительно нужно или управлять по моменту для суммирования мощностей, или хотя бы (для двух СУ) вешать какой-то общий датчик на выходное звено (костыльно, но хотя бы будет работать).

Как можно это решить, максимально оставаясь на покупных компонентах?

Два привода на одной оси

Сообщение Mirmik » 06 дек 2016, 10:43

Два привода на одной оси

Сообщение Михайло » 06 дек 2016, 16:24

Два привода на одной оси

Сообщение Jackson » 06 дек 2016, 17:13

Два привода на одной оси

Сообщение Михайло » 06 дек 2016, 17:35

Два привода на одной оси

Сообщение Mirmik » 07 дек 2016, 14:39

А зачем вообще в роботах ставят несколько двигателей. Мне понятно, зачем оно на транспортерах, допустим (равное натяжение).

Но в роботах зачем?

Два привода на одной оси

Сообщение sprohor » 13 дек 2016, 18:42

Читать еще:  Toyota tundra схема двигателя

Есть разные причины использовать 2 движка на один вал основной аргумент — массогабаритный и доставаемость привод из двух одинаковых движков мощности 1 кВт будет длиннее, но по высоте меньше,

по сравнению с одиночным движком той же суммарной мощности на 2 кВт.

Варианты работы на один вал: 1. Один частотный преобразователь на несколько идентичных двигателей — самая простая схема, частотник думает, что движок у него один. никаких регулировок не требуется, получается внутреннее саморегулирование «электронный вал». 2.

По своему частотнику на каждый движок — регулировка ведомого по моменту ведущего, соединение мозгов самих частотников через токовый выход/вход или управление командами от ПЛК по шине данных. 3.

Как бы вал и не один, а два привода работают синхронно по данным энкодеров (или как ранее «электрический вал» с синхронизирующими движками-генераторами добавки отстающему), создавая впечатление одного вала.

Применял все 3.

Системы привода

Большая часть выпускаемых сегодня легковых автомобилей оснащается приводными залами с шарнирами равных угловых скоростей. От­дельные схемы привода ведущих колес по­казаны с гомокинетическими (от греческого homos = одинаковый и kine = двигаться) шарни­рами (рис. 6 «Схемы привода ведущих коле»).

При переднем приводе ведущими являются передние колеса. На приводных валах со стороны колеса при­меняются жесткие ШРУСы (без возможности продольного перемещения деталей), а со сторо­ны коробки передач — универсальные (с возмож­ностью продольного перемещения). Передние колеса — управляемые, поэтому угол поворота в шарнире со стороны колеса должен достигать примерно 50°.

Из-за поперечного расположения двигателя и связанной с этим асимметрии в моторном отсеке приводные валы могут быть разной длины.

При заднем приводе ведущими являются за­дние колеса. На приводных валах как со стороны колеса, так и со стороны коробки передач применяются универсальные ШРУСы, поскольку в этом случае шарнир — в отличие от переднего привода — дол­жен компенсировать только изменение длины ва­лов из-за хода подвески вверх-вниз.

При полном приводе ведущими являются все колеса. Шарниры приводных валов применяются точ­но так же, как на описанных выше переднем и заднем приводах. Крутящий момент от силового агрегата на задние или (при расположенном сзади двигателе) на передние колеса передается с помощью продольного вала.

Частота вращения валов в этом случае может достигать 6000 об/мин, поэтому продольные валы оснащаются высокооборотными шарнирами. Далее отдельные типы шарниров рассматриваются более подробно.

Принцип работы балансирных валов двигателя

Балансировочные валы это цельные металлические стержни цилиндрической формы. Они устанавливаются по два с одной стороны коленчатого вала. Между собой они соединены при помощи шестерен. Когда вращается коленвал, валы тоже вращаются, только в противоположные стороны и с большей скоростью.

На уравновешенных валах имеются эксцентрики, а в приводных шестернях установлены пружины. Эти элементы предназначены для компенсации инерции, которая возникает в КШМ. Балансиры приводятся в движение коленчатым валом. Пара валов всегда вращается в противоположном направлении друг от друга.

Читать еще:  Что такое холостые обороты дизельного двигателя

Устанавливаются эти детали в картере ДВС для лучшей смазки. Вращаются они на подшипниках (игольчатые или скольжения). Благодаря работе этого механизма детали двигателя не так сильно изнашиваются из-за дополнительных нагрузок от вибрации.

Немного о моторном масле

Долгая и бесперебойная работа ГРМ, и в том числе распредвала, напрямую зависит от качества смазки. Подача масла на подшипники скольжения (постели и вкладыши распредвала), а также на поверхность кулачков, должна быть бесперебойной.

Отверстия внутри распредвала, предназначенные для подачи смазки к парам трения, достаточно тонкие и рассчитаны на моторное масло определенной вязкости и качества.

Несвоевременная замена или неправильный подбор масла приводят к засорению каналов, после чего трение распредвала происходит не по слою жидкости (гидродинамическое планирование), а по поверхности металл-металл.

Итог этого процесса печален, но предсказуем: быстрый износ кулачков (иногда до состояния идеальной окружности) и толкателей, а также шеек и вкладышей приводит к сбоям в работе двигателя. От чрезмерного трения распредвал может сломаться, а это уже чревато не только его заменой, но и капремонтом двигателя.

Особенность конструкции распредвала в том, что даже минимальная выработка приводит к его вибрации и окончательному выходу из строя. В большинстве случаев основной причиной ремонта распредвалов является именно некачественное масло, несвоевременная его замена или неподходящая вязкость. При нормальном ТО ресурс распредвала будет столь же долгим, как и ресурс самого двигателя.

Двухвальная коробка передач: схема устройства и принцип работы

Итак, как уже было сказано выше, МКПП могут иметь разное количество ступеней (передач). Каждая из ступеней имеет свое передаточное число, которое является отношением числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни.

• При этом самая низкая ступень (пониженная передача) имеет самое большое передаточное число, тогда как самая высокая (повышенная передача) отличается самым малым передаточным числом.
• При этом трехвальная коробка обычно ставится на легковые машины с задним приводом, тогда как на переднеприводных авто двухвальная механическая коробка передач получила широчайшее распространение.
• Общее устройство двухвальной механической коробки передач (в отличие от трехвальной с промежуточным валом) предполагает следующие составные элементы:

• картер коробки передач;
• ведущий (первичный) вал;
• ведомый (вторичный) вал;
• блоки шестерен и синхронизаторы;
• в картере коробки установлена главная передача, а также дифференциал;

Картер изготавливается из алюминия или магниевых сплавов. В картере КПП размещаются основные элементы коробки и механизмы, также он является резервуаром для трансмиссионного масла. Ведущий вал соединен со сцеплением при помощи имеющегося шлицевого соединения. На валу жестко крепится блок шестерен.

Ведомый вал установлен параллельно, также на нем закреплен набор шестерен. При этом шестерни ведомого вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями ведущего вала, а также имеют возможность свободно вращаться на валу. Также на ведомом валу жестко крепится ведущая шестерня главной передачи.

Читать еще:  Что такое реактивный двигатель для детей

Синхронизаторы находятся в жестком зацеплении с ведомым валом, а также имеют возможность продольно двигаться по валу благодаря шлицевому соединению. Большинство современных КПП сегодня имеют синхронизаторы всех передач. Исключением можно считать бюджетные модели, где первая и задняя передача не синхронизированы.

Через главную передачу и дифференциал осуществляется передача крутящего момента от вторичного вала через ряд элементов трансмиссии на ведущие колеса. Дифференциал при определенных условиях позволяет реализовать вращение колес так, что у них будет разная угловая скорость.

Что касается механизма переключения передач (в отличие от трехвальных КПП, где механизм находится внутри), на двухвальной коробке он расположен отдельно (вынесен наружу из корпуса).

Сам механизм переключения передач двухвальной коробки включает в себя рычаг управления, который соединен тросиками с рычагами выбора, а также включения передач. Указанные рычаги присоединены к центральному штоку переключения передач, а шток имеет вилки.

Для выбора передачи нужно совершить поперечное движение рычагом управления по отношению к оси кузова авто, тогда как для включения той или иной передачи нужно выполнить продольное движение относительно упомянутой оси. В этом состоит главное отличие работы механизма переключения передач двухвальных КПП от трехвальных.

Если иначе, все движения рычага КПП можно разделить на поперечные и продольные. Когда совершается поперечное движение, усилие передается на трос выбора передач, который оказывает воздействие на рычаг выбора передач. Рычаг проворачивает центральный шток вокруг оси, позволяя выбрать передачу.

Еще добавим, что для уменьшения размеров КПП, а также с целью добавления ступеней в некоторых агрегатах может стоять не один ведомый вал, а несколько (два вала или три). На каждом из таких ведомых валов жестко крепится шестерня главной передачи, находящаяся в зацеплении с ведомой шестерней. Фактически, такая коробка имеет сразу несколько главных передач.

1. Мальчик Ваня измерил штангенциркулем ведущий и ведомый шкив. Диаметр первого составил 12 миллиметров, второго – 32 миллиметра. Какое передаточное отношение у этой ремённой передачи?

2. Угловая скорость вращения вала мотора – 420 оборотов в секунду. Какая угловая скорость будет у ведомого шкива, если передаточное отношение i = 12 : 1?

3. Собери одноступенчатую понижающую ремённую передачу из деталей Lego. В качестве шкивов можно использовать диск узкого или большого колеса и желтые втулки. На ведущую ось установи ручку, на ось ведомого шкива установи стрелку, чтобы считать обороты.

Измерь с помощью линейки или штангенциркуля диаметры шкивов.

Заполни таблицу. Проверь опытным путем полученное значение с помощью стрелки.

4. Собери двухступенчатую понижающую ремённую передачу с ручкой и стрелкой (пример — в 3 задаче). Посчитай передаточное отношение через диаметры. Проверь полученное значение опытным путем.

Два двигателя работают на общий вал Ссылка на основную публикацию

Схемы согласованного вращения электродвигателя

При многодвигательном электроприводе иногда требуется, чтобы несколько электродвигателей, удаленных друг от друга на значительное расстояние, вращались с одинаковой скоростью.

Такие случаи имеют место в электроприводах экскалаторов, про­катных станов, механизмов передвижения перегрузочных мос­тов, некоторых типов грейферных лебедок и др. Вращение элект­родвигателей, имеющих различную нагрузку, с одинаковой скоростью называется согласованным.

Согласованное вра­щение может быть осуществлено путем механического соедине­ния их валов.

Однако при значительном удалении машин друг от друга, а также при неудобном их расположении механическое соединение зачастую оказывается затруднительным, так как при этом необходимо применять валы слишком большой длины и диаметра, большое количество подшипников и других механиче­ских приспособлений, что увеличивает вес, габариты, стоимость привода и затрудняет его эксплуатацию.

Для обеспечения согласованного вращения электродвигате­лей при неодинаковых нагрузках разработан ряд электрических схем, позволяющих получить синхронное вращение электродви­гателей без использования механических приспособлений.

Такие схемы называются системами синхронного вращения. В них используются асинхронные машины, обеспечивающие наиболее надежную работу привода. Различают системы синхронного вращения со вспомогательными синхронизирующими машинами и без вспомогательных машин.

В состав любой системы синхрон­ного вращения входят главные электродвигатели, обеспечиваю­щие привод механизмов.

В системах первой группы с валами главных электродвигателей соединяются вспомогательные асин­хронные или синхронные машины, с помощью которых и осу­ществляется согласованное вращение главных электродвигате­лей.

В системах без вспомогательных машин согласованное вращение осуществляется непосредственно за счет главных электродвигателей, соединенных определенным образом между собой.

Нужно иметь в виду, что в системах со вспомогательными ма­шинами возможно применение главных электродвигателей любого типа.

Однако системы синхронного вращения с главными электродвигателями постоянного тока применяются сравнитель­но редко и здесь не рассматриваются.

То же самое относится и к системам синхронного вращения со вспомогательными синхрон­ными машинами, которые не обеспечивают согласованного вра­щения главных электродвигателей в период пуска и торможения и поэтому применяются очень редко.

Для примера рассмотрим систему синхронного вращения, со­стоящую (рис. 56, а) из двух главных электродвигателей Д1 и Д2 и двух вспомогательных асинхронных машин А1 и A2. Машина А1 насажена на вал главного электродвигателя Д1 а машина А2—на вал электродвигателя Д2.

Главные электродвигатели могут быть удалены друг от друга на значительное расстояние, однако при любых нагрузках они должны вращаться с одинако­выми скоростями. В качестве главных электродвигателей в схеме используются асинхронные короткозамкнутые электродвигатели.

Роль же вспомогательных машин выполняют небольшие асин­хронные электродвигатели с контактными кольцами; роторы вспомогательных машин, как показано на схеме, соединены встречно. Статорные обмотки всех четырех машин питаются от общей сети трехфазного тока.

Если главные электродвигатели Д1 и Д2 однотипны и имеют одинаковую нагрузку, то вращаются они с одинаковыми скорос­тями. Вспомогательные машины А1 и А2 тоже имеют при этом одинаковую скорость и никаких вращающих моментов не созда­ют. Это объясняется тем, что обмотки роторов вспомогательных машин включены навстречу друг другу. Вследствие этого э. д. е.

, наводимые в каждой фазе ротора одной вспомогательной маши­ны, уравновешиваются э. д. е., наводимыми в фазах ротора дру­гой машины. Поэтому в обмотках роторов вспомогательных ма­шин токи отсутствуют и никаких вращающих моментов машины не создают, т. е.

главные электродвигатели, имея одинаковые механические характеристики, будут вращаться синхронно и без участия вспомогательных машин.

В случае увеличения нагрузки, например, на электродвига­тель Д1 скорость последнего начнет снижаться и между ротора­ми вспомогательных машин А1 и А2 возникнет угол рассогласо­вания. В результате э. д. с. их роторных обмоток уравновеши­ваться не будут и в них появятся уравнительные токи, что приведет к созданию дополнительных вращающих моментов, приложенных к валам I и II.

Нетрудно доказать, что в рассматриваемом случае вспомо­гательная машина А1 будет потреблять электроэнергию из сети, а машина А2, наоборот, отдавать определенную часть электро­энергии в сеть.

Это значит, что синхронизирующая машина Ах создает вращающий момент, совпадающий с направлением вра­щения вала I, а машина А2 создает момент, направленный навстречу вращению вала II.

В результате нагрузки между главными электродвигателями Д1 и Д2 уравновесятся и скорость вращения их практически не изменится.

В рассмотренной схеме роторы синхронизирующих машин А1 и А2 вращаются в ту же сторону, что и магнитные поля их статоров, т. е. «по полю». Скольжения в этих случаях сравни­тельно невелики, поэтому нет оснований ожидать, что вспомога­тельные машины будут создавать большие синхронизирующие моменты. Действительно, величина э. д. с.

роторной обмотки асинхронной машины зависит от скольжения. Чем меньше сколь­жение, тем меньше величины э. д. е., наводимой в обмотке рото­ра, и тем меньше уравнительные токи, протекающие между ро­торными обмотками вспомогательных машин при нарушении равновесия.

По этой причине синхронизирующие моменты, соз­даваемые вспомогательными машинами А1 и А2, сравнительно невелики и при большей разности нагрузок между двигателями Д1 и Д2 вспомогательные машины, включенные по схеме, изображенной на рис. 56, а, могут не обеспечить синхронного вра­щения валов I и II.

Этим и объясняется сравнительно редкое использование на практике рассмотренной схемы. Значительно чаще применяется система синхронного вращения асинхронных электродвигателей со вспомогательными машинами, вращающи­мися «против поля» (рис. 56,б), получившая название «элект­рического вала». Эта схема работает практически так же, как и предыдущая.

Разница состоит только в том, что здесь роторы вспомогательных машин А1 и А2 под действием главных элект­родвигателей Д1 и Д2 вращаются в сторону, противоположную направлению вращения магнитного поля статора.

Поэтому при рассогласовании системы, когда нагрузки на двигатели Д1 и Д2 будут неодинаковы, вращающие моменты, создаваемые синхро­низирующими машинами, будут значительно выше, чем в пер­вом случае, а это обусловливает большую надежность схемы и согласованность вращения главных электродвигателей Д1 и Д2 практически при любых нагрузках.

Схема «электрического вала» обеспечивает синхронное вра­щение главных электродвигателей не только при значительной разнице моментов статического сопротивления в установив­шихся электродвигательном и тормозных режимах работы, но и при переходных процессах (во время пусков и реверсов). Од­нако ее главным недостатком является большое количество электрических машин, что усложняет привод и увеличивает его стоимость.

При небольшой разнице в нагрузках согласованное вращение асинхронных электродвигателей может быть достигнуто без ис­пользования вспомогательных синхронизирующих машин. Для этого главные электродвигатели Д1 и Д2 необходимо включать по схеме, показанной на рис. 57.

Как и в предыдущих схемах, статорные обмотки элект­родвигателей питаются от общей сети трехфазно­го тока, а роторы вклю­чены навстречу друг другу и присоединены к реостату (для увеличения скольжения при различ­ных нагрузках электродвигателей). Если электродвигате­ли Д1 и Д2 нагружены одинаково и вращаются строго синхронно, э. д. с.

, наводимые в роторных обмотках, равны по ве­личине и направлены на­встречу друг другу.

Если из-за неравенства нагрузки один из роторов отстанет от другого, в проводах, соединяющих роторы, появится уравнитель­ный ток, который создаст для более нагруженной машины допол­нительный двигательный, а для менее нагруженной машины до­полнительный тормозной момент. Последнее приведет к тому, что нагрузки на электродвигатели станут равными и они будут вращаться синхронно.

Система синхронного вращения без вспомогательных машин отличается простотой, обеспечивает синхронное вращение глав­ных электродвигателей в установившемся двигательном режиме и тормозном режиме противовключения. Однако величина син­хронизирующего момента, как указывалось, зависит от величи­ны э. д. с.

ротора, а последняя, в свою очередь, от скольжения, при котором работает машина.

Поэтому при малых величинах скольжения синхронизирующий момент, создаваемый электро­двигателями, будет мал, и электродвигатели, будучи выведены из состояния синхронной работы, вернуться в нее не смогут, так как даже при сравнительно небольшой разнице в моментах статического сопротивления (10—15%) скольжение должно быть не менее 20—25%. Поэтому чтобы электродвигатели вра­щались синхронно, необходимо искусственно увеличивать их скольжение введением дополнительных сопротивлений в ротор­ные цепи, что приводит к увеличению потерь мощности.

Рассматриваемая система имеет и недостатки. При отключе­нии электродвигателей от сети их синхронное вращение наруша­ется.

Это приводит к тому, что при последующем пуске могут возникнуть недопустимо большие пусковые токи и моменты из-за возможного значительного угла рассогласования роторов.

Для предотвращения этого схему приходится усложнять и она практически теряет все свои преимущества. Поэтому эта схема применяется сравнительно редко, хотя стоимость установки мень­ше предыдущей.

Справочник | Приводное и электротехническое оборудование | Техпривод

В большинстве преобразователей частоты реализована функция работы с несколькими электродвигателями, при этом возможны три варианта подключения.

1. Два двигателя имеют одинаковую мощность и подключены параллельно.
2. Два двигателя имеют разную мощность и могут работать на разную нагрузку. В этом случае каждый из двигателей необходимо подключать через свое тепловое реле. Значения тока реле нужно выставить в соответствии с мощностью двигателей.
3. Поочередная работа двигателей. Приводы могут иметь разную мощность, работать на разные нагрузки и выполнять разные задачи. Принципиально важно, что работают они с разнесением во времени, например, на разных технологических процессах. Переключение происходит с помощью контакторов.

Рассмотрим эти варианты подробнее.

К преобразователю частоты одновременно подключены два одинаковых двигателя

Если двигатели одинаковы, их обмотки могут быть подключены параллельно. При этом преобразователь частоты должен работать в скалярном режиме (без обратной связи). Мощность ПЧ должна быть равна или превышать сумму мощностей электродвигателей.

Если двигатели работают на общий вал, необходимо предусмотреть возможность плавного фазирования. При первом включении подстраивается взаимное положение роторов с помощью муфты скольжения, после чего муфта зажимается. Затем проверяются токи каждого двигателя — они должны быть одинаковыми.

Для лучшей защиты желательно на выходе ПЧ перед каждым двигателем установить тепловое реле (РТЛ), контакты которого подключить к аварийному или стоповому входу преобразователя. Мотор-автомат вместо РТЛ устанавливать нельзя, поскольку преобразователи частоты не любят коммутацию на выходе в процессе работы.

Параметры разгона, торможения, защиты и проч. будут одинаковыми для обоих двигателей.

К преобразователю частоты одновременно подключены два разных двигателя

В данном случае справедливо всё, что описано выше, однако требования к защите двигателей ужесточаются. Обязательно нужно устанавливать тепловое реле, поскольку настройками ПЧ защитить двигатель с меньшей мощностью не удастся. Важно, чтобы другие важные параметры приводов (количество полюсов, скорость вращения, напряжение, схема включения обмоток) совпадали.

Коммутация двигателей на выходе преобразователя частоты в процессе работы не допускается.

К преобразователю частоты подключены два двигателя поочередно

Тут возможны два случая – подключение двигателей к ПЧ предусмотрено производителем или не предусмотрено.

Если в бюджетном преобразователе переключение между двигателями не предусмотрено, то, как правило, есть возможность переключаться между параметрами разгона и замедления.

Это может быть сделано автоматически, с использованием запрограммированного входа ПЧ. Параметры двигателя и его защиты не меняются, поэтому допускается эксплуатация только одинаковых двигателей.

Переключение производится в режиме «Останов», для чего в схеме должны быть предусмотрены специальные блокировки.

Для переключения используются контакторы, либо переключатели.

Возможна ситуация, когда при пропадании питания на установке и номинальной мощности на выходе ПЧ контакторы отключаются раньше, чем отключится выход преобразователя . В этом случае преобразователь может выйти из строя.

Чтобы подобного не произошло, необходимо установить нужный режим ПЧ при пропадании питания, либо использовать частотник, рассчитанный на применение коммутации на выходе.

Если производителем частотного преобразователя предусмотрено подключение двух двигателей, то всё необходимое для этого предусмотрено в программном и аппаратном обеспечении преобразователя.

Для каждого двигателя имеется свой профайл (набор параметров), который используется при выборе данного привода. Обычно также есть специальные выходы и входы, которые контролируют переключение выхода преобразователя с одного двигателя на другой.

Это наиболее предпочтительный режим, поскольку приводы и частотник работают корректно, в штатных режимах, и полностью защищены.

Перечисленные варианты можно применить для трех и более электродвигателей при соблюдении указанных условий. В общем виде схема может выглядеть так:

В завершение отметим, что для реализации конкретной задачи необходимо внимательно изучить инструкцию к конкретной модели преобразователя.

Другие полезные материалы: Редуктор от «А» до «Я» Назначение сетевых и моторных дросселей Обзор устройств плавного пуска Siemens Использование тормозных резисторов с ПЧ

Рис. 37. Механические характеристики совместной работы двух асинхронных двигателей на общий вал

Совместная работа электродвигателей на общий вал с жесткой механической связью между двигателями.

В строительной практике иногда прибегают к устройству электропривода с установкой двух двигателей на одном общем валу (мощные экскаваторы, крупные виброплощадки и др.).

Механическая характеристика такого привода представляет собой сумму характеристик отдельных двигателей.

В большинстве случаев асинхронные двигатели переменного тока одинаковой номинальной мощности имеют различные механические характеристики. На рис. 37 приведены механические характеристики двух двигателей 1 и 2 и общая характеристика привода 3.

При каком-либо нагрузочном моменте, например Мл, привод будет вращаться со скоростью щ об/мин. Проведя горизонталь через точку А, найдем моменты М и Мг, развиваемые при этом двигателями.

Как видно, больший момент нагрузки будет иметь двигатель с более жесткой механической характеристикой, что может вызвать его перегрев.

Поэтому при установке двигателей, одинаковых по мощности, но с различными механическими характеристиками, необходимо во вторичную цепь двигателя с более жесткой характеристикой включать активное сопротивление соответствующей величины. Таким путем можно добиться того, что двигатели будут развивать одинаковые моменты в значительном диапазоне нагрузки.

Если для совместной работы устанавливаются электродвигатели различной номинальной мощности, то следует тщательно подобрать соответствующей величины добавочное сопротивление в цепи ротора одного из них.

Схема синхронного вращения с асинхронными вспомогательными машинами. Эта система включает два или несколько элементов, каждый из которых в свою очередь состоит из главного или рабочего двигателя и жестко связанной с ним вспомогательной машины.

Отдельные элементы системы не имеют механической связи между собой. Наиболее простой является система из двух элементов.

Каждый элемент состоит из главного приводного двигателя, связанного с валом производственного механизма, и вспомогательной или синхронизирующей электрической машины.

Вспомогательные или синхронизирующие машины служат для синхронизации хода валов двух производственных механизмов. Данная система синхронного вращения двигателей является устойчивой при различных нагрузках на валы производственных механизмов. Недостаток ее — необходимость иметь дополнительные машины, которые удорожают установку и усложняют ее эксплуатацию.

Вопрос 9. Взаимосвязанный электропривод. Электропривод с механическим соединением валов

Взаимосвязанный электропривод.

Для приведения в движение исполнительных органов ряда ра­бочих машин используются не один, а два или более электродвига­телей, что позволяет получить некоторые специфические механи­ческие характеристики ЭП, снизить суммарный момент инерции системы по сравнению с однодвигательными приводами ЭП, созда­вать мощные ЭП на базе серийных двигателей относительно неболь­шой мощности, повысить надежность работы привода за счет ре­зервирования, а в ряде случаев — упростить механическую часть его и рабочих машин.

Если два или несколько двигателей работают на общий вал (ме­ханически связаны между собой), то такой взаимосвязанный ЭП называется многодвигательным. Взаимосвязанный ЭП, обеспечи­вающий совместную работу двух или нескольких двигателей, валы которых не имеют непосредственной механической связи, а их вза­имодействие обеспечивается электрической схемой, называется электрическим валом.

В качестве примеров можно назвать взаимосвязанные ЭП пово­ротных платформ мощных экскаваторов и крупных портальных кра­нов, шлюзовых затворов и аэродинамической трубы.

Электропривод с механическим соединением валов двигателей. При механическом соединении валов двигателей скорость их одинакова, а момент ЭП представляет собой алгебраическую сум­му моментов отдельных двигателей.

Запишем суммарный момент двух двигателей, имеющих прямолинейные характеристики: М = М1 + М2=Мк1(w01-w)/w01+Мк2(w02-w)/w02, где Мк1, Мк2, w01, w02 — соответственно моменты короткого замыкания, скорости холостого хода, w — текущая скорость.

Механическая характеристика ЭП в этом случае имеет в два раза большую жесткость, а скорость его идеаль­ного холостого хода соответствует скорости холостого хода каж­дого двигателя. Нагрузка электродвигателей с идентичными харак­теристиками распределяется между ними равномерно.

В большинстве случаев механические характеристики двигателей не являются идентичными и они могут иметь различные скорости идеального холостого хода или жесткости. При совместной работе таких двигателей распределение нагрузки между ними происходит неравномерно.

Вопрос 10. Потери мощности и энергии в установившемся режиме работы электропривода.

Потери мощности ΔР в электродвигателе удобно представить суммой двух составляющих потерь — постоянных К и переменных V, т. е. ΔР = К+V. Под постоянными подразумеваются потери мощности, не зави­сящие от нагрузки двигателя.

К ним относятся потери в стали магнитопровода, механические потери от трения в подшипниках и вен­тиляционные потери. Под переменными подразумеваются потери, выделяемые в об­мотках двигателей при протекании по ним токов, определяемых механической нагрузкой ЭП.

Переменные потери мощности в дви­гателе могут быть в общем случае определены через электрические или механические переменные и параметры.

В двигателях постоянного тока переменные потери мощности Потери мощности при работе двигателя в номинальном режиме определяются по его паспортным данным с помощью номинально­го КПД и номинальной мощности двигателя: ΔPНОМ= PНОМ(1-ηНОМ)/ηНОМ.

Потери энергии в двигателе.За время работы tp двигателя с по­стоянной нагрузкой полные потери энергии, обусловленные К и V, ΔА=ΔPtp

Потери мощности и энергии в преобразователеявляются электри­ческими.

При использова­нии для управления двигателями полупроводниковых преобразо­вателей потери в них складываются из потерь в вентилях, транс­форматорах, сглаживающих и уравнительных реакторах, фильт­рах и элементах устройств искусственной коммутации. Потери в полупроводниковых элементах преобразователей обычно относи­тельно малы (несколько процентов от номинальной мощности).

Потери мощности в маломощной системе управления обычно не превышают нескольких десятков ватт и принимаются во внимание только при выполнении точных энергетических расчетов.

Потери мощности в механической передачеопределяются глав­ным образом трением в движущихся частях и существенно зависят от передаваемого момента. Потери в механической передаче обычно оцениваются с помо­щью КПД, значение которого для разных ее видов и нагрузок при­водятся в справочной литературе.

Два двигателя работают на общий вал

Главная » Двигатель

Рейтинг статьи Загрузка…

Многие задаются вопросом, какие двигатели лучше, верхневальные или нижневальные? В этой статье описываются их плюсы и минусы.

Как устроены двигатели?

Нижневальный двигатель. Распределительный вал расположен внизу блока цилиндров, и связан с коленчатым валом двумя шестернями. Соотношение тут такое же, как и у верхневальных, 1:2, поэтому распределительный вал вращается со скоростью в два раза меньшей, чем коленчатый.

Распределительный вал двигает штанги толкателей клапанов, а те в свою очередь двигают клапаны. Верхневальный двигатель. Распределительный вал расположен сверху, в головке блока цилиндров. Приводится в действие цепью или ремнем. Распределительный вал напрямую двигает толкатели клапанов.

При использовании двух распределительных валов каждый цилиндр получает не два, а четыре клапана, что увеличивает скорость наполнения и освобождения цилиндров, а значит, уменьшает потери мощности.

Толкатели клапанов легче, поэтому могут работать на более высоких скоростях, что так же увеличивает мощность двигателя.

Сравнение двигателей

Нижневальные двигатели заметно проще т дешевле в изготовлении, чем верхневальные. Распределительный вал в таких моторах смазывается заметно лучше, чем в верхневальных, потому что расположен низко, чуть-чуть выше коленчатого вала.

Второй ощутимый плюс – такие двигатели устроены заметно проще, чем верхневальные, поэтому легче и проще в ремонте. Тем не менее, нижневальные двигатели являются тупиковой ветвью эволюции автомобильного двигателя. Верхневальные двигатели, в отличие от нижневальных, развиваются семимильными шагами.

Мощность в них повышается как увеличением хода поршня, так и увеличением максимальных оборотов. Поэтому сегодня набирают популярность малообъемные двигатели повышенной мощности. К примеру, Ауди удалось сделать двигатель объемом 1,8 литра и мощностью 480 лошадиных сил.

Этот двигатель применяется в гонках Формула-2.

Немногочисленные плюсы нижневальных двигателей уступают перед огромным потенциалом развития верхневальных моторов. Время нижневальных двигателей безвозвратно уходит.