Основными задачами двадцать первого века являются уменьшение уровня энергопотребления и экологическая безопасность. В настоящее время специалисты все чаще ориентируются на приобретение энергосберегающего оборудования. По сравнению с традиционным оно более дорогое, но полностью окупает себя в процессе эксплуатации.
Инженеры в своих системах могут применять различные типы электродвигателей на выбор. Как правило, выбор происходит между машиной переменного или постоянного тока. Но последнее время на рынке начали появляться электрические машины способные контролировать выходную скорость и мощность, позволяя тем самым повысить энергоэффективность.
Электронно-коммутируемый двигатель, позволяют уменьшить энергопотребление, при этом увеличить производительность оборудования и срок его бесперебойной работы.
Вложение | Размер |
---|---|
referat_na_temu_es_dvigateli.docx | 873.63 КБ |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ГАПОУ СО «БАЛАШОВСКИЙ ТЕХНИКУМ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГОХОЗЯЙСТВА»
Реферат на тему:
«Инновационные технологии в электромашиностроении»
Выполнил: студент IV курса
Шабловский Владимир Иванович
Руководитель:
преподаватель Черкасова Ия Евгеньевна
Балашов 2020
Содержание
1 Общие сведения
2 Основной принцип EC-двигателей
3 Особенности ЕС-двигателей
4 Отличие синхронных и асинхронных двигателей
5 Электронно-коммутируемый двигатель с встроенной электроникой
6 Устройство энергосберегающего ЕС-двигателя
7 Преимущества электронно-коммутируемого вентилятора
8 Сравнение КПД электронно-коммутируемых вентиляторов
с традиционными
9 Принцип ПИД-регулятора
10 Области применения ЕС-двигателей.
11 Заключение
12 Список использованных источников
1 Общие сведения
С каждым днем проблемы энергосбережения и разнообразные способы оптимизации затрат в производстве и сфере обслуживания становятся все более актуальными. Ключевую роль в энергосбережении играют технические инновации, которые разрабатывают и внедряют компании. Тем самым получают безусловные преимущества.
Компания Ebmpapst Mulfingen работая на мировом рынке уже более сорока лет стала ведущим производителем вентиляционного оборудования. Сегодня она представляет на рынке более 14,5 тыс. видов продукции. Центробежные и осевые вентиляторы, вентиляторы горячего воздуха; разнообразные двигатели; комплектующие для промышленного, холодильного и отопительного оборудования, климатической техники, транспорта, бытовой техники…
Принципиальная инновация от ebmpapst — это электроннокоммутируемые (ЕС) двигатели, которые стали одним из главных преимуществ вентиляторов Ebmpapst. Вентилятор имеет бесколлекторный синхронный мотор с электронным управлением, который называют просто электронно-коммутируемый или ЕС-вентилятор.
2 Основной принцип EC-двигателей
Принцип рабаты основан на том, что в поле, создаваемом встроенными в ротор постоянными магнитами, осуществляется управление вектором магнитного поля путем изменения направления тока в обмотке статора. В каждый момент времени контроллер вычисляет и подает на обмотку статора полярность тока, которая необходима для того, чтобы обеспечить непрерывное вращение ротора с заданной скоростью.
EC-двигатели возможно подключать к постоянному источнику напряжения согласно параметрам или через встроенный коммутационный модуль непосредственно к сети переменного тока (220 В, 380 В). Особенно следует отметить, что электронная коммутация, в отличие от механической, свободна от движущихся частей и не вызывает их износа, а также происходит без разрывов и более гладко. В отличие от асинхронных двигателей, ЕС-двигатели являются синхронными, а потому для них характерно отсутствие проскальзывания магнитного поля, приводящего к дополнительным потерям энергии.
3 Особенности ЕС-двигателей
Различают коллекторные (щеточные) и бесколлекторные двигатели постоянного тока.
Коллекторный двигатель состоит из якорной обмотки (ротора с якорной обмоткой), статора (обмотки возбуждения - катушки, наводящие магнитный поток возбуждения), щёточного узла. Ротор состоит из многих катушек, на одну из которых подаётся питание в зависимости от угла поворота ротора относительно статора. Применение большого числа катушек необходимо для обеспечения оптимального взаимодействия между магнитными полями ротора и статора (то есть создания максимального момента на роторе). Щёточный узел необходим для подвода электроэнергии к катушкам на вращающемся роторе. Щётка - неподвижный контакт (обычно графитовый или медно-графитовый). Щётки часто размыкают и замыкают пластины-контакты коллектора ротора, как следствие при работе происходят переходные процессы в обмотках ротора. Эти процессы приводят к искрению на коллекторе, что значительно снижает ресурс.
Бесколлекторные двигатели (с электронным переключателем тока) - Ротор является постоянным магнитом, а обмотки статора переключаются электронными схемами.
4 Отличие синхронных и асинхронных двигателей
Вращающееся магнитное поле, создаваемое расположенными на статоре обмотками с током, взаимодействует с токами ротора, приводя его во вращение. Наибольшее распространение в настоящее время получил асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором ввиду своей простоты и надежности. В пазах ротора такой машины размещены токонесущие медные или алюминиевые стержни. Концы всех стержней с обоих торцов ротора соединены медными или алюминиевыми же кольцами, которые замыкают стержни накоротко. Отсюда и произошло такое название ротора. В короткозамкнутой обмотке ротора под действием ЭДС, вызываемой вращающимся полем статора, возникают вихревые токи. Взаимодействуя с полем, они вовлекают ротор во вращение со скоростью, принципиально меньшей скорости вращения поля 0 (эффект относительного скольжения). Отсюда название двигателя - асинхронный.
Принципиальное отличие синхронного двигателя от асинхронного заключается в исполнении ротора. Последний у синхронного двигателя представляет собой магнит, выполненный (при относительно небольших мощностях) на базе постоянного магнита или на основе электромагнита. Поскольку разноименные полюсы магнитов притягиваются, то вращающееся магнитное поле статора, которое можно интерпретировать как вращающийся магнит, увлекает за собой магнитный ротор, причем их скорости равны. Это объясняет название двигателя - синхронный.
В отличие от асинхронного двигателя, у которого КПД обычно не превышает 0,8…0,85, у синхронного двигателя можно добиться большего значения и сделать даже так, что ток будет опережать напряжение по фазе. В этом случае, подобно конденсаторным батареям, синхронная машина используется для повышения коэффициента мощности.
5 Электронно-коммутируемый двигатель с встроенной электроникой
На основе сигнала датчика Холла электроника (контроллер) коммутирования в каждый момент времени вычисляет и подает на обмотку статора ту полярность тока, которая необходима, чтобы обеспечить непрерывное вращение ротора.
6 Устройство энергосберегающего ЕС-двигателя
7 Преимущества электронно-коммутируемого вентилятора
8 Сравнение КПД электронно-коммутируемых вентиляторов с традиционными
9 Принцип ПИД-регулятора
Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор - устройство в цепи обратной связи, используемое в системах автоматического управления для поддержания заданного значения измеряемого параметра. ПИД - регулятор измеряет отклонение стабилизируемой величины от заданного значения (установки) и выдаёт управляющий сигнал, являющийся суммой трёх слагаемых, первое из которых пропорционально этому отклонению, второе пропорционально интегралу отклонения и третье пропорционально производной отклонения (или, что-то же самое, производной измеряемой величины). Если какие-то из составляющих не используются, то регулятор называют пропорционально- интегральным, пропорционально-дифференциальным, пропорциональным и т. п.
Пропорциональная составляющая - Пропорциональная составляющая устраняет непосредственно ошибку в значении стабилизируемой величины, наблюдаемую в данный момент времени. Выходной сигнал пропорциональной составляющей тем больше, чем сильнее регулируемая величина отклоняется от установки. Если входной сигнал равен установке, то выходной равен нулю. При использовании пропорционального регулятора значение регулируемой величины никогда не стабилизируется на заданном значении. Существует, так называемая, статическая ошибка, которая равна такому отклонению регулируемой величины, которое обеспечивает выходной сигнал, стабилизирующий выходную величину именно на этом значении.
Интегральная составляющая - Для устранения статической ошибки используют интегральную составляющую. Она позволяет регулятору «учиться» на предыдущем опыте. Если система не испытывает внешних возмущений, то через некоторое время регулируемая величина стабилизируется на заданном значении, сигнал пропорциональной составляющей будет равен нулю, а выходной сигнал будет полностью обеспечивать интегральная составляющая.
Дифференциальная составляющая - Дифференциальная составляющая противодействует предполагаемым отклонениям регулируемой величины, которые могут произойти в будущем. Эти отклонения могут быть вызваны внешними возмущениями или запаздыванием воздействия регулятора на систему. Чем быстрее регулируемая величина отклоняется от установки, тем сильнее противодействие, создаваемое дифференциальной составляющей.
10 Области применения ЕС-двигателей
Применяются системах ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование). В отдельных приложениях ЕС-двигатели уже завоевали твердые позиции, зарекомендовав себя в положительном отношении по ряду ключевых показателей.
Тепловые насосы систем «воздух – вода» и «воздух – воздух», оснащенные ЕС-двигателями, в качестве основного преимущества характеризуются синхронной работой вентиляторов, что не может быть обеспечено в полной мере при использовании асинхронных двигателей переменного тока. Кроме того, отсутствие проскальзывания магнитного поля в ЕС-двигателях, что имеет место в AC-двигателях независимо от способа управления ими, исключает потери энергии, свойственные данному неблагоприятному явлению. В целом энергопотребление и, соответственно, срок окупаемости тепловых насосов сокращаются вдвое.
В овощехранилищах это способствует поддержанию сохранности и качества загружаемых овощей и корнеплодов на протяжении всего межсезонного периода. В грибных камерах достигается двукратное увеличение объема производства шампиньонов на тех же площадях. Срок окупаемости в обоих случаях не превышает одного года.
Охлаждаемые прилавки, оснащение которых ЕС-двигателями, оказались настолько эффективными, что, например, в США энергетическая комиссия штата Калифорния включила использование EC-двигателей в состав обязательных требований ко всем вновь разрабатываемым образцам холодильного оборудования.
Прецизионные кондиционеры стали оснащаться ЕС-двигателями сравнительно недавно. Это решение связано, прежде всего, с необходимостью отвечать возросшим современным требованиям к энергоэффективности устанавливаемого оборудования. Вместе с тем и другие преимущества EC-технологии имеют высокую актуальность в данных областях применения, например, высокая точность регулирования, снижение шумности, увеличение надежности и срока службы.
Следует отметить, что при работе EC-двигатель практически не выделяет тепла, в то время как АС-мотор имеет рабочую температуру +35…+75°C, что накладывает дополнительную тепловую нагрузку на контур охлаждения. При этом EC-двигатели без дополнительного перегрева обеспечивают свою работоспособность в широком диапазоне температуры внешней среды. По данным EBM PAPST, температура разогрева работающего EC-двигателя на основании проведенного тестирования не превышает +45 °C. Максимально и минимально допустимые температуры эксплуатации EC-двигателя составляют соответственно +75 и –20°C.
11 Заключение
Двигатели являются связующим звеном между электропитанием и механическими процессами, на которые приходится большая часть общего энергопотребления.
Стандартные асинхронные двигатели, разработанные в 1889 г., до сих пор широко используются в промышленности. Вместе с тем значительную долю рынка начинают занимать и другие активно развивающиеся типы двигателей.
Экономическая и социальная необходимость повышения энергоэффективности в значительной мере стимулировали рынок производства двигателей. В результате на рынке будут появляться все большее количество конкурентоспособных новых или усовершенствованных моделей данных устройств.
12 Список использованных источников
1 Вишневский Е. П. Энергосбережение при проектировании систем микроклимата зданий // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2016. – № 1.
2 Вишневский Е. П., Чепурин Г. В. Новые европейские стандарты в области ОВК // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2016. – № 2.
3 ЕС-вентиляторы в тепловых насосах // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2015. – № 6.
4 ЕС-вентиляторы для овощехранилищ и грибных камер // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2017. – № 1.
5 Великолепный климат и низкие энергозатраты с ЕС-вентиляторами в циркуляторах воздуха Airius // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2016. – № 2.
Рисуем ветку берёзы сухой пастелью
Приключения Тома Сойера и Гекельберри Финна
Снежная сказка
Рисуем подснежники гуашью
Украшаем стену пушистыми кисточками и помпончиками