1659
Можливість збільшення енерговідновлення електродвигуна при механічному гальмуванні його валу
У статті розглянуто можливість збільшення економії енергії при механічному гальмуванні моторного валу. Результати експерименту показали, що енергоефективність в новому розробленому дизайні електродвигуна з поворотним статором під механічним гальмуванням становить 2,5 рази більше, ніж в аналогічному електродвигуні з статичним статором.
Відомо, що електродвигун під час гальмування може виробляти електроенергію. Таке гальмування широко використовується в електромобілах, трамваях, тролейбусах, поїздах, а також в центрифуги і в підйомному обладнанні (крани, підйомники, ліфти тощо, але кількість електроенергії, що генерується в механічних гальмових режимах порівняно невелика.
Графіки, що характеризують один з режимів отриманого енерговідновлення разом з механічним (фрикційним) гальмуванням, для гібрида. Графік роботи звідси.
У зв'язку з тим, що статор двигуна може обертати під час гальмування, якщо надана можливість це зробити, наприклад, покласти в підшипник. Ідея прийшла до використання енергії такого ротаційного статора, тобто ротор припинив тут через механічне гальмування, відіграє роль статора, а обертається статора відіграє роль ротора. Кондиціональний образ цього процесу показаний в відео, спочатку станний ротор обертається, з навантаженням на вал, потім умовний статор:
Природно, для досягнення потрібного моменту на вал, його статор повинен бути статичним. Швидкість обертання статора, з механічним гальмуванням, тут буде залежати від досягнутого моменту від валу, моменту інерції самої статора і моменту тертя, від чого залежить обертання статора. Це, формула, яка описує обертання статора, повинна виглядати так:
- кутова (поворотна) прискорення статора
- кутова (поворотна) прискорення вала перед гальмуванням
момент інерції статора
момент валу інерції
- момент тертя, що діє на обертання статора
Детально описувати експеримент. Будується експериментальний блок:
Габаритний зображення
Складається з портативної платформи, на якій зміцнено електродвигун, гальмівні та вимірювальні прилади. Для електродвигуна з збудженням від постійних магнітів, з потужністю 250 Вт, адаптер був виконаний з текстоліту, в який сталевий шпилька був викручений, шпилька була вставлена в підшипник корпусу, адаптер дозволив статора обертати в підшипникі при гальмуванні двигуна вал, а також, додатково, для наступних порівняння, залишають статора статичним, використовуючи вставлену стопу.
Алюмінієвий диск діаметром 300 мм, товщина 10 мм була прикріплена до валу електродвигуна, а ручний механічний гальм був встановлений на диск, в свою чергу.
Під час механічного гальмування енергія відновлення була подана до двоканального USB-осцилографа ПКС 250, осцилограф дав значення цієї енергії на комп'ютер.
Для вимірювання енергії з установки на другому каналі осцилографа з'єднуються кілька резисторів з опорою 1 Ом, 20 і 100 Вт, які подаються для розрахунку струму в контурі.
Запис енерговідновлення при механічному гальмуванні шахти здійснюється в двох режимах, з не обертаючим статором і поворотним статором. Для цих двох режимів було обрано максимальний інтервал обертання диска, при якому були записані експериментальні дані, цей інтервал був від 500 до 600 об / хв. Для кожного способу було виконано всього 12 вимірювань.
В результаті 8 вимірювань для кожного способу були взяті на обробку. До арифметичної точки максимальної швидкості обертання вала перед гальмуванням, для двох режимів були приблизно однакові.
За допомогою розрахунку стандартного відхилення (для кожного режиму окремо), усунено результати отриманої відновлюваної енергії, що не впадали в інтервал довіри.
Для обертального статора арифметичне середнє було 558.5 (rpm), для статичного статора 559.1 (rpm).
Арифметичне значення отриманої енергії відновлення при механічному гальмуванні для обертового статора 5.3 J, для статичного статора 2.04 J.
Кількість тестів і кількості енергії, вироблених для двох режимів
Варто звернути увагу на природу полярності вивільнених відновлюваних джерел енергії при механічному гальмуванні, в електродвигуні нового дизайну, напруга змінила свою поляризацію, навпаки:
І в статичному дизайні статора напруга не змінила його поляризацію.
Габаритний зображення
малюнки відтіняють область механічного гальмування. Одна клітина на нещільнограмі для т (час) становить 200 мс, для U (вольтаж) становить 0,2 В.
Для використання енергії зворотної полярності можна використовувати полярність.
Також варто відзначити, що відновлення з поворотним статором в режимі без механічних гальмів буде менше, тому час "на" обертання статора перед механічним гальмуванням повинна бути максимально мінімальною, але достатня до обертальної енергії з ротора пропущена до статора. Судячи від нещільнограм, час близько 100 мс був достатнім, а в цей час не видно суттєві втрати, ймовірно, можна скоротити час на механічне гальмування. Були ідеї зробити другий статичний статор над поворотним статором, щоб зменшити втрати від немеханічного гальмування, але це дозволить ускладнити дизайн електродвигуна.
До цього розвитку був дизайн з послідовним електродвигуном збудження, в якому статор також виконує обертання, з механічним гальмуванням валу.
р.
Висновки: У експериментальному дизайні двигуна, коли механічно гальмує вал з обертовим статором, 2,5 рази потужність відновлення виходить, ніж з статичним статором, що чітко ілюструє можливість збільшення економії енергії електродвигунів в механічному гальмуванні. Кількість енергозбереження тут буде більше, ніж перед гальмуванням моменту обертання вала і менший момент тертя при обертанні статора, а також момент інерції допускається для обертання статора, а менший момент обертання вала і більший момент тертя повороту статора і т.д., енергія відновлення буде меншою, тобто незважаючи на отриманий ефект, варто запитати про окупність і надійність структурних змін для пристрою, в якому електродвигун може використовуватися таким ефектом.
Управління проектами: Юліан Баришніков (дизайн, збірка, експеримент, виробничі частини, написання статті, ідея) — iulianbaryshnikov@yandex.ru
Допомога проекту: Віталій Азаров (дизайн, збірка, експеримент), Сергій Лангін (дизайн, збірка, експеримент), Антон Альешкін (дизайн, збірка, виготовлення деталей), М.В. Яковицька (редиторська), Олександр Троїцький (експеримент), Микола Еремін (вимірювальний інструмент), Альена Чумак (дизайн), Фаблаб Політех СПб (виробництво, вимірювальний інструмент, експеримент).
Джерело: habrahabr.ru/post/225415/
Відомо, що електродвигун під час гальмування може виробляти електроенергію. Таке гальмування широко використовується в електромобілах, трамваях, тролейбусах, поїздах, а також в центрифуги і в підйомному обладнанні (крани, підйомники, ліфти тощо, але кількість електроенергії, що генерується в механічних гальмових режимах порівняно невелика.
Графіки, що характеризують один з режимів отриманого енерговідновлення разом з механічним (фрикційним) гальмуванням, для гібрида. Графік роботи звідси.
У зв'язку з тим, що статор двигуна може обертати під час гальмування, якщо надана можливість це зробити, наприклад, покласти в підшипник. Ідея прийшла до використання енергії такого ротаційного статора, тобто ротор припинив тут через механічне гальмування, відіграє роль статора, а обертається статора відіграє роль ротора. Кондиціональний образ цього процесу показаний в відео, спочатку станний ротор обертається, з навантаженням на вал, потім умовний статор:
Природно, для досягнення потрібного моменту на вал, його статор повинен бути статичним. Швидкість обертання статора, з механічним гальмуванням, тут буде залежати від досягнутого моменту від валу, моменту інерції самої статора і моменту тертя, від чого залежить обертання статора. Це, формула, яка описує обертання статора, повинна виглядати так:
- кутова (поворотна) прискорення статора
- кутова (поворотна) прискорення вала перед гальмуванням
момент інерції статора
момент валу інерції
- момент тертя, що діє на обертання статора
Детально описувати експеримент. Будується експериментальний блок:
Габаритний зображенняСкладається з портативної платформи, на якій зміцнено електродвигун, гальмівні та вимірювальні прилади. Для електродвигуна з збудженням від постійних магнітів, з потужністю 250 Вт, адаптер був виконаний з текстоліту, в який сталевий шпилька був викручений, шпилька була вставлена в підшипник корпусу, адаптер дозволив статора обертати в підшипникі при гальмуванні двигуна вал, а також, додатково, для наступних порівняння, залишають статора статичним, використовуючи вставлену стопу.
Алюмінієвий диск діаметром 300 мм, товщина 10 мм була прикріплена до валу електродвигуна, а ручний механічний гальм був встановлений на диск, в свою чергу.
Під час механічного гальмування енергія відновлення була подана до двоканального USB-осцилографа ПКС 250, осцилограф дав значення цієї енергії на комп'ютер.
Для вимірювання енергії з установки на другому каналі осцилографа з'єднуються кілька резисторів з опорою 1 Ом, 20 і 100 Вт, які подаються для розрахунку струму в контурі.
Запис енерговідновлення при механічному гальмуванні шахти здійснюється в двох режимах, з не обертаючим статором і поворотним статором. Для цих двох режимів було обрано максимальний інтервал обертання диска, при якому були записані експериментальні дані, цей інтервал був від 500 до 600 об / хв. Для кожного способу було виконано всього 12 вимірювань.
В результаті 8 вимірювань для кожного способу були взяті на обробку. До арифметичної точки максимальної швидкості обертання вала перед гальмуванням, для двох режимів були приблизно однакові.
За допомогою розрахунку стандартного відхилення (для кожного режиму окремо), усунено результати отриманої відновлюваної енергії, що не впадали в інтервал довіри.
Для обертального статора арифметичне середнє було 558.5 (rpm), для статичного статора 559.1 (rpm).
Арифметичне значення отриманої енергії відновлення при механічному гальмуванні для обертового статора 5.3 J, для статичного статора 2.04 J.
Кількість тестів і кількості енергії, вироблених для двох режимів
Варто звернути увагу на природу полярності вивільнених відновлюваних джерел енергії при механічному гальмуванні, в електродвигуні нового дизайну, напруга змінила свою поляризацію, навпаки:
І в статичному дизайні статора напруга не змінила його поляризацію.
Габаритний зображеннямалюнки відтіняють область механічного гальмування. Одна клітина на нещільнограмі для т (час) становить 200 мс, для U (вольтаж) становить 0,2 В.
Для використання енергії зворотної полярності можна використовувати полярність.
Також варто відзначити, що відновлення з поворотним статором в режимі без механічних гальмів буде менше, тому час "на" обертання статора перед механічним гальмуванням повинна бути максимально мінімальною, але достатня до обертальної енергії з ротора пропущена до статора. Судячи від нещільнограм, час близько 100 мс був достатнім, а в цей час не видно суттєві втрати, ймовірно, можна скоротити час на механічне гальмування. Були ідеї зробити другий статичний статор над поворотним статором, щоб зменшити втрати від немеханічного гальмування, але це дозволить ускладнити дизайн електродвигуна.
До цього розвитку був дизайн з послідовним електродвигуном збудження, в якому статор також виконує обертання, з механічним гальмуванням валу.
р.Висновки: У експериментальному дизайні двигуна, коли механічно гальмує вал з обертовим статором, 2,5 рази потужність відновлення виходить, ніж з статичним статором, що чітко ілюструє можливість збільшення економії енергії електродвигунів в механічному гальмуванні. Кількість енергозбереження тут буде більше, ніж перед гальмуванням моменту обертання вала і менший момент тертя при обертанні статора, а також момент інерції допускається для обертання статора, а менший момент обертання вала і більший момент тертя повороту статора і т.д., енергія відновлення буде меншою, тобто незважаючи на отриманий ефект, варто запитати про окупність і надійність структурних змін для пристрою, в якому електродвигун може використовуватися таким ефектом.
Управління проектами: Юліан Баришніков (дизайн, збірка, експеримент, виробничі частини, написання статті, ідея) — iulianbaryshnikov@yandex.ru
Допомога проекту: Віталій Азаров (дизайн, збірка, експеримент), Сергій Лангін (дизайн, збірка, експеримент), Антон Альешкін (дизайн, збірка, виготовлення деталей), М.В. Яковицька (редиторська), Олександр Троїцький (експеримент), Микола Еремін (вимірювальний інструмент), Альена Чумак (дизайн), Фаблаб Політех СПб (виробництво, вимірювальний інструмент, експеримент).
Джерело: habrahabr.ru/post/225415/