Pikap24.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое торможение двигателя противовключением

Эта таинственная рекуперация

Двигатель постоянного тока, стоящий в моноколесе, может работать как генератор, заряжая батареи на торможении. Однако возможность еще не означает, что рекуперация непременно есть. Из того, что у людей заряжались колеса при, например, спуске с горы, можно сделать вывод, что рекуперация в моноколесах все-таки используется, но ее точный вклад в торможение оставался неизвестным. Но недавно пользователи форума Электротранспорт.ру сделали полноценный ваттметр с логгером и посмотрели, что происходит с током и напряжением при езде. По результатам измерений рекуперация есть точно, но куда-то пропал еще один тип торможения.

Немного физики

Электродвигатели постоянного тока, которые стоят на моноколесах, имеют три варианта торможения.

Рекуперативное торможение. В этом случае двигатель превращается в генератор и переводит кинетическую энергию в электрический ток, который уходит в сеть (электровозы и метро) или в аккумуляторы (электрокары). Рекуперативное торможение возможно, когда скорость вращения превышает скорость идеального холостого хода.

Реостатное торможение. Здесь двигатель также работает, как генератор, но получаемая энергия уходит в нагрев тормозных резисторов. Довольно распространено на железной дороге.


Тормозные резисторы

Реверсивное торможение, оно же торможение противотоком или противовключением. В этом случае двигатель не превращается в генератор, но начинает тянуть в противоположную движению сторону. Например, если электромотор тянет вверх груз, и на этот груз запрыгивает хулиган, перевешивая возможности мотора, то груз начнет опускаться, а двигатель окажется в режиме реверсивного торможения. В таком режиме протекающий через обмотки ток гораздо выше, чем при нормальной работе, и это может создать определенные проблемы.

Специфика моноколеса

У многих моноколес нет передней и задней части, и контроллер не разгоняется и не тормозит, а все время решает задачу обратного маятника, пытаясь подъехать под ездока, который может пользоваться этим для эффектных трюков.


Например, здесь райдер очень резко тормозит и начинает разгоняться вправо.

Также, известно, что в конструкции моноколеса нет тормозных резисторов, и реостатное торможение в принципе невозможно. Теоретически, логично предположить, что в процессе торможения сначала на высокой скорости будет задействоваться рекуперативное торможение, которое на каком-то этапе перейдет в торможение противовключением, которое, если мы не прекратим давить на педаль в ту же сторону, перейдет уже в двигательный режим, и мы поедем в противоположную сторону. Но реальные измерения оказались очень любопытными.

Исследования на железе

Пользователь форума Drift3r собрал из Raspberry Pi и «nRF24L01+» ваттметр с логгером, который устанавливался в разрыв кабеля от аккумуляторных батарей.

В собранном виде на колесе другого пользователя Ripido

Ваттметр учитывал направление тока, там, где батареи заряжались, ток и мощность уходили в минус.


График в полном размере

Если посмотреть на красные линии, то получается, что в глубоком устоявшемся торможении не видны следы торможения противотоком — пока скорость падает, ток идет в батареи.

Читать еще:  Вятка автомат электрическая схема двигателя

Интересно, что показатели встроенного логгера, если не учитывать ток по модулю, отличаются от данных ваттметра только на участках довольно резких маневров.


График в полном размере, Awhe, Vwhe — встроенный логгер колеса, Alog, Vlog — логи ваттметра

Гипотезы и возможные эксперименты

Как можно объяснить такие графики?

  1. Торможение противотоком пропало из-за усреднения или рассинхронизации данных, графики не отражают реального положения вещей.
  2. Очень низкое значение скорости идеального холостого хода позволяет тормозить почти до нуля, и переход на торможение противотоком мы не замечаем

Также, попробуем провести следующий мысленный эксперимент. Ситуация первая — мы катимся с горки со скоростью 20 км/ч. В этом случае, очевидно, работает рекуперация. Ситуация вторая — мы стоим на горке (моноколесо стоять не может, так что мы легко касаемся пальцами столба и за счет этого не заваливаемся набок). В этом случае мы, очевидно, работаем в тяговом режиме, потому что надо прикладывать усилие, чтобы не покатиться вниз. Ситуация третья — мы спускаемся со скоростью 1 миллиметр в секунду с крутой горки, придерживаясь за столб. В этом случае колесо, очевидно, работает в режиме противовключения, потому что итоговый баланс энергии отрицательный — она расходуется на то, чтобы не скатиться под горку быстрее, чем мы движемся. И где-то между ситуациями 1 и 3 у нас будет переходный момент, когда итоговый энергетический баланс будет околонулевым — скатываться быстрее будет выгодно энергетически, а движение медленнее будет требовать энергетических затрат.

Практическое применение

У всех этих рассуждений есть очень простые следствия:

Есть забавная история о том, как на трассе заряжали электромобиль Tesla — его взяли на буксир, и водитель Tesla давил на педаль тормоза, чтобы рекуперация заряжала батареи. С моноколесами то же самое — если у вас почти сел аккумулятор, пусть вас возьмет на буксир соратник на велосипеде, самокате, роликах или моноколесе (пожалуйста, берегите себя и не пробуйте цепляться за машины или общественный транспорт!).

У моноколес есть защита от перезаряда батарей. То есть, если вы оказались на вершине горы с полной батареей, попытка спуститься будет сопряжена с тревожными сигналами моноколеса о перезаряде аккумуляторов — обычно они начинают пищать и задирать педали (вместо горизонтального положения их передняя часть будет выше задней). Но это легко исправить — проехав метров сто вверх, желательно побыстрее, вы сможете спуститься на километр-два. Лайфхак повторять до окончания спуска.

Заключение

В публикации использованы фотографии пользователей Ripido и Drift3r, темы, где обсуждалась рекуперация тут и тут. Также использованы стоп-кадры из рекламного ролика с участием недавнего победителя конкурса моноколесных талантов Дамьена Гоме. Дамьен — профессиональный акробат, поэтому ролик, на мой взгляд, красив сам по себе и наглядно показывает возможности любого хорошего моноколеса.

Реле торможения противовключением типа РКС-М

Общие сведения

Реле торможения противовключением типа РКС-М предназначено для применения в схемах автоматического торможения трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором методом противовключения мощностью не более 10 кВт. РКС-МХ4:
РКС — тип реле;
М — модернизированный;
Х4 — климатическое исполнение (УХЛ, О) и категория размещения (4)
по ГОСТ 15543.1-89.

Читать еще:  Элементарные двигатели своими руками

Условия эксплуатации

Высота над уровнем моря не более 2000 м.
Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая пыли (в том числе токопроводящей) в количестве, нарушающем работу реле, а также агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию.
Тип атмосферы по содержанию коррозионных агентов — II по ГОСТ 15150-69.
Группа механического исполнения М8 по ГОСТ 17516.1-90.
Рабочее положение — при горизонтальном расположении оси вала реле. Не допускается наклон вала реле более чем на 5°.
Место установки, защищенное от попадания воды, масла, эмульсии и т.п..
Реле для внутригосударственных и экспортных поставок соответствуют ТУ 16-523.240-75.
Требования безопасности реле должны соответствовать ГОСТ 12.2.007.6-93. ТУ 16-523.240-75
Номинальный ток контактов, А — 2,5
Номинальное напряжение переменного тока на контактах, В — 500
Номинальная частота тока, Гц — 50; 60
Максимальная частота вращения ротора, мин — 1 — 3000
число переключающих контактов — 2
число органов настройки — 2
Коммутационная износостойкость контактов, циклов срабатывания, не менее (при токе на контактах до 0,45 А и соs j=0,3-0,45) — 0,8·10 6 в каждую сторону вращения
Масса, кг, не более — 1,25
Гарантийный срок для внутригосударственных поставок — 2,5 года со дня ввода реле в эксплуатацию, для поставок на экспорт — 1 год со дня ввода реле в эксплуатацию, однако не более 2 лет с момента проследования их через государственную границу.

Конструкция и принцип действия

Реле состоит из основания и корпуса, внутри которых расположены статор, постоянный магнит и подвижная контактная система (рис. 1, 2).

Контактная часть реле:
1 — размыкающий контакт;
2 — замыкающий контакт;
3 — поводок;
4 — орган настройки

Общий вид, габаритные и установочные размеры реле РКС-М:
1 — соединительная полумуфта;
2 — эластичная полумуфта
Статор выполнен в виде короткозамкнутых обмоток типа «беличья клетка». Постоянный магнит расположен на валике, который соединяется с валом электродвигателя при помощи соединительной и эластичной полумуфт. Контактная часть реле расположена на лицевой стороне корпуса.
Поводок, переключающий контакты, закреплен на статоре неподвижно. В нерабочем положении реле поводок расположен симметрично относительно двух переключающих контактов.
Реле работает следующим образом. При вращении вала реле постоянный магнит, вращающийся внутри корпуса реле, наводит ЭДС в обмотках поворотного статора. В результате взаимодействия магнитных потоков вращающегося магнита и статора, последний поворачивается. Укрепленный на статоре поводок осуществляет размыкание и замыкание соответствующих контактов. Схемы включения реле для торможения приведены на рис. 3-8.

Схема подключения реле для торможения нереверсивного электродвигателя:
KM1, KM2 — контакторы;
K3 — контакт реле, замыкающийся при вращении электродвигателя;
SB2 — кнопка «пуск»;
SB1 — кнопка «стоп»

Читать еще:  Датчик температуры двигателя 3s fse

Схема подключения реле для торможения реверсивного электродвигателя:
KM1, KM2 — контакторы;
K3 — контакты реле, замыкающиеся и размыкающиеся при вращении электродвигателя вперед;
K4 — контакты реле, замыкающиеся и размыкающиеся при вращении электродвигателя назад;
SB2 — кнопка «пуск вперед»;
SB3 — кнопка «пуск назад»;
SB1 — кнопка «стоп»

Схема подключения реле для торможения нереверсивного электродвигателя:
KM1, KM2 — контакторы;
K3 — контакт реле, замыкающийся при вращении электродвигателя;
KL — промежуточное реле;
SB2 — кнопка «пуск»;
SB1 — кнопка «стоп»

Схема подключения реле для торможения реверсивного электродвигателя:
KM1, KM2 — контакторы;
K3 — контакт реле, замыкающийся при вращении электродвигателя вперед;
K4 — контакт реле, замыкающийся при вращении электродвигателя назад;
KL1, KL2 — промежуточные реле;
SB2 — кнопка «пуск вперед»;
SB3 — кнопка «пуск назад»;
SB1 — кнопка «стоп»

Схема подключения реле для торможения нереверсивного электродвигателя с большой скоростью торможения:
KM1-KM3 — контакторы;
K4 — контакт реле, замыкающийся при вращении электродвигателя;
SB2 — кнопка «пуск»;
SB1 — кнопка «стоп»

Схема подключения реле для торможения реверсивного электродвигателя с большой скоростью торможения:
KM1-KM3 — контакторы;
K4 — контакты реле, замыкающиеся и размыкающиеся при вращении электродвигателя вперед;
K5 — контакты реле, размыкающиеся и замыкающиеся при вращении электродвигателя назад;
KL — промежуточное реле;
SB1 — кнопка «стоп»;
SB2 — кнопка «пуск вперед»;
SB3 — кнопка «пуск назад»;
K — резисторы в цепи статора электродвигателя
При нажатии кнопки «стоп» выключается контактор прямого направления вращения электродвигателя и одновременно включается контактор противоположного направления вращения, в результате чего происходят торможение противовключением.
Снижение скорости вращения вала уменьшает силу магнитного взаимодействия магнита и статора реле, контактные пружины возвращают поворотный статор в начальное положение и торможение прекращается, после чего реле снова готово к работе.
Схемы, приведенные на рис. 3-6, применяются для малой скорости вращения при торможении.
В случае, если в процессе работы машины возможен поворот вала реле «от руки», рекомендуются схемы, приведенные на рис. 5 и 6. В эти схемы включены промежуточные реле, которые предотвращают возможность включения контакторов при вращении рабочих органов машины «от руки», когда электродвигатель отключен.
Если скорость торможения велика, то следует применять схемы, приведенные на рис. 7, 8. Резисторы в этих схемах предназначены для снижения скорости торможения. Значение их сопротивлений, Ом/фазу можно определить по формуле:
R=(0,12-0,2)U/I,
где U — номинальное напряжение электродвигателя, В;
I — ток статора электродвигателя, А.

В комплект поставки входят: реле, техническое описание и инструкция по эксплуатации — 1 экз. на партию реле до 16 шт., отправляемую в один адрес.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector