Promlebedka.ru

Авто ДРайв
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое и от чего зависит мощность двигателя

Все об объеме двигателя

Одной из основных характеристик не только непосредственно двигателя внутреннего сгорания, но и транспортного средства в целом является рабочий объем силового агрегата. От него в значительной степени зависит, какую мощность способен развить двигатель, до какой максимальной скорости возможно разогнать автомобиль. Во многих странах именно рабочий объем мотора является тем параметром, по которому определяются размеры различных налогов и сборов, уплачиваемых владельцем транспортного средства. Важность этой характеристики подчеркивается и тем, что ее величина в том или ином виде часто указана в названии модели.

Тем не менее далеко не все автолюбители четко представляют, что подразумевается под рабочим объемом двигателя, что от него зависит и какой литраж мотора лучше для тех или иных условий эксплуатации.

Я утверждаю, что если взять два одинаковых автомобиля (вес, коробка, все одинаковое), и поставить на один двигатель 2л-135л.с., а на другой 2,5л -135л.с (т.е. двигатели отличаются только объемом, крутящий момент одинаковый и мощность одинаковая). то результат с места до 100км/ч будет одинаковый и более того если посадить в каждую машину по 4 человека, то повторный тест до сотни тоже будет одинаковый. Т.е. показатель способности быстро набирать скорость (преодолевать инерцию) это мощность двигателя, а не объем.

Если я прав подскажите как это доказать на формулах из физики. Если я не прав объясните почему.

Это смотря на каких оборотах у них реализуется макс. мощность и момент.
Надо построить диаграмму зависимости крутящего момента от оборотов. Оттуда все будет ясно.

И еще двиг. объемом 2,5л может быть тяжелее чем 2л так что и это надо учитывать.

Да какая тут физика, здесь на здравый смысл нужно полагатся. Сам по себе объем двигателя не является мощностной характеристикой, машину двигают лошадиные силы и ньютон метры. Естественно, если разные двигателя имеют равные характеристки и все прочие факторы также одинаковы, то и динамика и тяга будут одинаковы. Другое дело, что как правило более объемный мотор выдает больше мощности, но мы же рассматриваем не тот случай как я понял.

Спор про сферического коня в вакууме? 2,5 и 2,0 с одинаковым моментом, мощностью и всё это в одном диапазоне — покажите мне такую пару, пожалуйста.

А где это он написал что в одном диапазоне?

Т.к. нет знатоков физики, впрочем как и я 🙁 поставим вопрос по другому, ближе к жизни. Я надеюсь не кто не будет отрицать, что T.Corona 1994г. 4S-FE 1,8л-125л.с. до сотни быстрее чем T.Corona Premio 2000г. 7A-FE 1,8л-115л. Т.е. при одинаковом объеме автомобиль с большей мощностью двигателя быстрее преодолевает инерцию. Тогда и первое утверждение должно быть верным, что автомобили с одинаковой мощностью двигателей и разным объемом с одинаковой скоростью преодолевают силу инерции.

двигетель с большим объемом как правило имеет больший момент при невысоких оборотах. соответственно до сотни разгонится быстрее.

ключевое слово «крутящий момент одинаковый и мощность одинаковая» тоесть человек заведомо уравнял автомобили и спрашивает равны ли они? 🙂

В жизни 2.5 будет весить больше и выдавать положенную мощьность на более ранних оборотах, хотя все еще зависит от конструкции двигателя, но он сам сказал «крутящий момент одинаковый и мощность одинаковая». Значит тут не про жизнь, это виртуальная модель и то что обьем больше ничего не значит ведь параметры которые выдают оба движка одинаковые, автомобили весят одинакого 🙂

Marat(Omsk) а вообще Марат чем больше обьем, тем на более ранних оборотах двигатель выдаст л.с. 🙂

Поэтому в теме «зависимость мощности двигателя от объема» ты проспорил. Если не уравнивать конечно параметры которые выдают 2.0 и 2.5 🙂

Немного неверно мыслишь.
Мощность — это показатель того, какую скорость сможет развить твой автомобиль. Разгон определяется балансом сил в точке соприкосновения колеса с дорогой. С одной стороны момент, развиваемый двигателем, с другой сила трения + сила сопротивления воздуха. Так что разгон автомобиля в каждый момент времени зависит от момента, развиваемого двигателем, с учетом изменения момента в трансмисии. Если у одного двигателя кривая момента выше, чем у другого, то при прочих равных автомобиль с этим двигателем разгонится быстрее.

Мощность это произведение момента на обороты.
А при абсолютно равных двигателях быстрее разгониться автомобиль у которого передачи короче будут. В случае автомобиля у которого кривая графика момента будет выше, возможна ситуация в которой быстрей разгониться автомобиль с заведомо более пологим графиком момента но с большим передаточным отношением в коробке передач или еще где.
Так что сам вопрос неверно сформулирован и имеет множество возможных вариантов ответов.

Marat(Omsk) а вообще Марат чем больше обьем, тем на более ранних оборотах двигатель выдаст л.с. 🙂

Поэтому в теме «зависимость мощности двигателя от объема» ты проспорил. Если не уравнивать конечно параметры которые выдают 2.0 и 2.5 🙂

Marat(Omsk) ну в данном примере форестер против легаси вообще нельзя сравнивать виртуально, на одном турбина стоит на другой атмосферник, слишком много факторов влияющих на расклад 🙂

Ты же задал в начале другой вопрос, который перечеркивает сам себя! Хочешь приведу аналогию?

Дано две машины Ферарри и Копейка, кто будет первым если машины изначально одинаковые по весу, выдают одинаковую мощьность, все остальные параметры резина, коробка, у них одинаковые 🙂 Только у одной двигатель 5 литров а у другой 1.3. Само сабой ответ, машины будут ехать одинаково 🙂

Начнем с начала и расставим все по своим местам. Возможно я привел в начале не корректные примеры.

Мой оппонент утверждает, что чем больше объем, тем быстрее разгонится машина до сотни, при полной загрузки -5 человек. Я утверждаю, что в век высоких технологий не совсем верно так утверждать. Верно то, что чем больше мощность двигателя тем быстрее разгонится машина до сотни при полной загрузки -5 человек. В качестве доказательства привожу технические характеристики двух аналогичных автомобилей с одинаковым кузовом, весом, коробкой и т.д.

Subaru Legacy Wagon 2.0 touring wagon GT (05.2001 — 12.2001) 2л.- 260л.с.
https://catalog.drom.ru/subaru/legacy_wagon/20839/

Subaru Legacy Wagon 2.5 touring wagon 250S (05.2001 — 04.2003) 2,5л – 170л.с.
https://catalog.drom.ru/subaru/legacy_wagon/20858/

В итоге, опираясь на данный пример, я утверждаю, что автомобиль Subaru Legacy Wagon 2.0 touring wagon GT, использующий высокие технологии для увеличения мощности, в данном случае турбину, а не тупое увеличение объема двигателя, выстрелит до сотни с полной загрузкой салона быстрее чем автомобиль с большим объемом двигателя Subaru Legacy Wagon 2.5 touring wagon 250S.

Marat(Omsk) теперь ты правильно сформулировал вопрос. Только вот одного понять не могу, почему вы спорите о таких элементарных вещах? Понятно дело турбовый движек уделает атмосферник, это одно и тоже что сравнить винтовой самолет «кукурузник» с Миг29.

Например возмите Мазду с роторным двигателем Ванкеля обьем двигателя 1.3 выдает 280лс. Все дело в КПД которое выдает тот или иной двигатель 🙂

Другое дело если вы возьмете Марк II с атмосферным двигателем обьемом 2 литра и поставите в забег с Марк II 2.5 литра выиграет последний.

Читать еще:  Чем промыть сажевый фильтр дизельного двигателя своими руками

Ох не люблю я эти виртуальные сравнения. 🙂

Увеличиваем мощность дизельного двигателя. Какие способы для этого существуют?

Крутящий момент дизельного двигателя

Сначала разберёмся, что такое крутящий момент и как с ним связана мощность двигателя. Крутящий момент – это возможности тяги. От чего зависит и степень ускорения, развивающую автомобилем и грузоподъёмность машины. В общем, чем больше величина крутящего момента, тем быстрее разгоняется автомобиль.

Вычислить расчёт и возрастание крутящего момента двигателя не сложно, но наиболее точные показатели можно узнать только на специализированных стендах.

Современные машины обычно оснащены одним из двух типов двигателей – бензиновый и дизельный. Рассмотрим дизельные двигатели, их плюсы и минусы:

Достоинства дизельных двигателей:

  • меньший расход топлива, чем у бензиновых, то есть сравнительно дешевле в эксплуатации;
  • коэффициент полезного действия довольно высок;
  • в выхлопных газах присутствует гораздо меньшее количество окиси углерода, чем в выхлопах бензиновых двигателей;
  • крутящий момент дизельного двигателя имеет большое значение на невысоких оборотах, что способствует эффективнее использовать его мощность;
  • дизельное топливо имеет низкую летучесть….

Единственно, что нельзя увеличить крутящий момент двигателя на любых оборотах, так как у разных машин его наибольшее значение достигается на разных режимах, из-за разницей в механизмах впускного тракта и фаз газораспределения.

Увеличиваем мощность двигателя при помощи блока управления форсунками

В современном мире, это, наверное, самый распространённый способ повышения мощности автомобиля. То есть, блок управления форсунками, который мы устанавливаем получает через иглы форсунки полный контроль над топливной системой. Такой увеличитель мощности дизельного двигателя устанавливается в разрыв проводов, управляющих топливным инжектором. То есть благодаря его работе сигнал задерживается и меняется угол впрыска и экономится топливо.

Такие блоки производятся такими известными многим автолюбителям марками как TUNIT, R-Box, Power-Box и прочие. Устанавливаться они могут практически на все виды дизельных двигателей, которые оборудованы электронной системой впрыска. При помощи таких устройств очень хорошо экономится топливо, да и цена на такие изделия более чем доступна каждому среднестатистическому автовладельцу.

Такой способ увеличения мощности дизельного двигателя самый доступный, но имеет свои достоинства и недостатки:

    плюсы в использовании такого тюнинга в том, что, конечно, же мощность двигателя значительно увеличивается до 30 процентов (в зависимости от типа автомобиля); помимо этого, этот способ помогает решить такие проблемы, встречающихся у дизельных двигателей, как невыразительный старт, турбо-яма, а также улучшает динамичность машины на скорости от 80 до 120 км/ч; меньше происходит износ двигателя и так далее; установка блока довольно простое занятие, вот на примере установки на Toyota Prado;

Дизельный двигатель высокого давления, как увеличить мощность?

Ресурс подобных двигателей можно увеличить при помощи установки специального блока, замещающего режимы функций топливного насоса. Мощность увеличивается благодаря занижению величин, показывающих индикатор давления топлива, что является причиной увеличения давления в насосе. Давлением управляет электромагнитный клапан.

Такой способ увеличения мощности двигателя на дизелях высокого давления имеет свои плюсы и минусы:

  • преимущество такого способа в быстрой установке; недорого и не очень сложно в установке; нет прямого влияния на объём эмиссии вредных веществ, так же не снижается ресурс блока цилиндров;
  • недостатки – временами можно заметить плавающие обороты ДВС; из выхлопной трубы наблюдается после эксплуатационное дымление; уменьшается срок эксплуатации ТНВД и электромагнитной форсунки.

Другие способы увеличения мощности дизельного двигателя

Использование специального модуля, считается востребованным вариантом для повышения мощности, он оказывает воздействие на расчёт тайминга, который ведёт топливный инжектор автомобильного процессора. Этот специальный модуль посылает определённый импульс в электронный блок управления, который повышает тайминг форсунок на определённое время, при чём основные датчики не меняют своих показаний.

Увеличить мощность дизельного двигателя можно и без применения всякого рода блоков и моделей, можно просто заливать, например, оптимизатор нано-типа для металла, который будет сохранять от износа трущиеся поверхности, а также можно применять различные топливные добавки, в составе которых содержится кислород, можно использовать также и масляные добавки.

Турбонаддув – достаточно распространённое и не менее эффективное средство для увеличения мощности любых видов двигателей, как бензинового так и дизельного. Подача топлива увеличивается, в результате дополнительного количества воздуха, подаваемого турбиной в цилиндры, от этого и повышается мощность двигателя. На дизельных двигателях такой способ увеличения мощности выше, чем у бензиновых, так как давление выхлопных газов у дизеля в 2 раза выше и турбокомпрессор работает гораздо лучше, тем самым обеспечивая наддув с самых низких оборотов и не проваливается после резкого нажатия на педаль газа.

В дизельном двигателе отсутствует дроссельная заслонка, что делает управление турбиной гораздо проще. Вместе с турбокомпрессором устанавливается и промежуточный охладитель наддуваемого воздуха, что ещё эффективнее осуществляет наполнение цилиндров и увеличивает мощность до 20 процентов. Так же большим достоинством турбонаддува является ещё то, что он не теряет мощность при эксплуатации автомобиля в горных районах.

Способов увеличения мощности сердца вашего железного коня достаточно много, главное понять нужно это вам или нет)))

Чип-тюнинг и увеличение мощности

Самый популярный и простой способ. На уровне железа никаких изменений не вносится. Изменяется только программная часть — прошивка ЭБУ, которая управляет работой современных двигателей.

Минусы увеличения мощности с помощью чип-тюнинга

  • Не рекомендуется делать самостоятельно;
  • Нужно внимательнее относиться к качеству топлива;
  • При переходе на Е2 вырастут выбросы CO.

Компания АДАКТ принципиально против удаления и отключения корректно работающего катализатора.

Плюсы от чип-тюнинга

  • Увеличатся крутящий момент и мощность двигателя, особенно при одновременном отключении катализатора или сажевого фильтра;
  • Педаль газа будет реагировать быстрее по сравнению со стоковой прошивкой;
  • Исчезнет турбояма на двигателях с турбиной;
  • Улучшится работа на холодном двигателе, холостом ходу и при включенном кондиционере;
  • Не влияет на ресурс двигателя при гражданском тюнинге;
  • Нет проблем с прохождение техосмотра.

Чип-тюнинг по соотношению цена-прирост мощности наиболее оптимальный вариант. Дополнительные преимущества: оперативность и возможность откатиться на стоковую прошивку. АДАКТ гарантирует возврат средств в течение 10 дней после чип-тюнинга, если результаты покажутся недостаточными.

Как проходит мощностной чип-тюнинг Toyota Land Cruiser 200:

Сколько лошадей добавится? Конкретные цифры зависят от модели, установленного двигателя, состояния машины. В среднем увеличение мощности составляет:

  • для атмосферного двигателя до 7–10%;
  • для бензинового с турбиной до 15%;
  • для дизельного двигателя без турбины до 19%;
  • для дизеля с турбиной до 30%.

Пример замера после чип-тюнинга Ford Focus 2 TDCI 1.8 л. 2011 г. МКПП (красная линия — сток, зеленая линия — прошивка АДАКТ; график слева — крутящий момент, график справа — мощность).

Power guide

Этот прибор показывает соотношение между отбираемой от электродвигателя мощностью (Power) и доступной мощностью.

Эту функцию можно открыть, если выбирается тема » Performance «, см. Комбинированный прибор цифровой — Overview .

Доступная мощность двигателя
Отобранная мощность двигателя

Доступная мощность двигателя

Малая верхняя стрелка показывает доступный эффект двигателя Мощность зависит от оборотов двигателя. . Чем выше показатель шкалы, тем больше мощность, доступная на данной передаче.

Отобранная мощность двигателя

Большая нижняя стрелка показывает отобранную мощность двигателя Мощность зависит от оборотов двигателя. . Чем выше показатель шкалы, тем больше мощность, отбираемая от двигателя.

Большой разрыв между этими двумя стрелками указывает на большой резерв мощности двигателя.

Читать еще:  Ваз 2115 троит на холодную двигатель при заводке

«Механические» методы поднятия мощности мотора

Говоря инженерным языком, мощность двигателя — это физический параметр, который складывается из процессов сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах, в результате которых на днища поршней воздействует сила расширяющихся газов. Через кривошипно-шатунный механизм (шатуны и коленчатый вал) крутящий момент передается на КПП, трансмиссию и далее — на ведущие колеса. Измеряется в ваттах (киловаттах), а в нашей системе координат принято считать — в лошадиных силах.

Крутящий момент — это момент силы, умноженный на плечо приложения, измеряется в килограммах на расстояние, и у нас сегодня его принято исчислять в ньютонах на метр.

Из механических способов увеличения мощности мотора можно выделить две основные группы.

1. Уменьшаем сопротивление и механические потери

Увеличения мощности двигателя — да, можно добиться самостоятельно без привлечения профильных специалистов и мастеров тюнинга:

  • путем применения высококачественных моторных масел более высокого класса, чем это предписано заводом-изготовителем вашего автомобиля;
  • путем применения специальных присадок в моторное масло;
  • путем заправки в топливный бак более эффективных видов топлива (более высокооктановых бензинов или более высокоцетановых дизельных топлив), либо путем применения специальных присадок в топливо;
  • путем применения специальных антилубрикантов, таких препаратов автомобильной химии, которые снижают трение контактных поверхностей и трущихся деталей;
  • путем применения воздушных фильтров нулевого сопротивления;
  • путем установки на автомобиль прямоточных выхлопных систем.

Эти и некоторые другие похожие рекомендации позволят вам снизить механические потери и поднять мощность двигателя, но… — незначительно. Прирост мощности будет выражаться буквально в процентах. Помимо прочего, безграмотное и/или безоглядное применение не известной вам автохимии чревато поломками двигателя или его систем.

2. Повышаем мощности двигателя

  1. путем увеличения диаметра цилиндров (расточкой блока цилиндров или заменой гильз на следующий ремонтный размер) и, соответственно, установкой поршней большего диаметра;
  2. удлинением шатунных колен (заменой коленчатого вала и самих шатунов), увеличивая тем самым ход поршня при неизменных объемах цилиндров;
  3. путем установки специальных головок блоков цилиндров с увеличенными или проточенными камерами сгорания;
  4. путем установки (наоборот) головок блоков с уменьшенными объемами камер сгорания и объемами самих цилиндров с целью повышения компрессии;
  5. путем установки во впускной коллектор различных механизмов наддува… и так далее.

На вопрос, как повысить мощность двигателя своими силами в условиях гаража, ответ прост: если вы не профессиональный моторист, то такая работа вам не под силу.

Выбор шагового двигателя

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЖИМАХ РАБОТЫ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Модель работы идеального шагового двигателя

Шаговый двигатель — устройство с постоянной мощностью, если мощность определить как момент, умноженный на скорость. Это означает, что крутящий момент обратно пропорционален скорости. Чтобы уяснить, почему мощность мотора не зависит от скорости, представим себе идеальный шаговый двигатель.

В идеальном двигателе нет трения, его момент пропорционален амперо-виткам обмоток и единственной электрической характеристикой является индуктивность. Индуктивность L характеризует способность обмотки запасать энергию в магнитном поле. Индуктивности обладают свойством индуктивного сопортивления, т.е. сопротивления переменному току, которое тем больше, чем быстрее меняется ток, а значит, индуктивное сопротивление возрастает вместе со скоростью вращения двигателя. По закону Ома ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален полному сопротивлению, откуда следует, что ток обмотки уменьшается при увеличении скорости вращения. Т.к. момент пропорционален амперо-виткам, а ток обратно пропорционален скорости, то момент также будет обратно пропорционален скорости. Т.е. при нулевой скорости момент стремится к бесконечности, при увеличении скорости момент(и ток) начинает стремиться к нулю.

Электрически, реальный двигатель отличается от идеального в основном ненулевым сопротивлением обмотки, а также ферромагнитными составляющими, которым свойствоенно насыщаться магнитным полем, что приводит к гистерезисным потерям и потерям на вихревые токи. Насыщение ограничивает момент, а вихревые токи и гистерезисные потери вызывают нагрев мотора. Рассмотрим кривую зависимости крутящего момента шагового двигателя от скорости.

Как видно из графика, при скорости ниже определенного предела, момент, а следовательно и ток, возрастают очень быстро, вплоть до уровней, приводящих к повреждению мотора. Чтобы этого избежать, драйвер должен ограничивать нарастание тока до определенной величины. Поскольку момент пропорционален току, момент будет постоянен начиная с момента удержания до порогового значения скорости, а при скорости выше порога — ток будет ограничен индуктивностью обмоток.

В результате, скорость-моментная характеристика идеального двигателя будет начинаться с отрезка, где момент постоянный, до точки, когда мотор перестанет генерировать и потреблять реактивную мощность. Реальный шаговый двигатель обладает потерями, которые изменяют идеальную скорость-моментную характеристику. Особенно велик вклад момента от зубцовых гармоник магнитного поля(его иногда указывают в документации на двигатель). Потери в двигателе есть всегда, и чем быстрее вращается вал шагового мотора, тем больше потери, и их также необходимо вычитать из идеальной характеристики.

Обратите внимание, как реальная мощность падает вместе с ростом скорости, в том числе и на отрезке «постоянной мощности». Скругление на переходной точке обусловлено переходным процессом в цепи — драйвер постепенно превращается из источника тока в источник напряжения.

Резонанс на средних частотах

Шаговый двигатель сильно подвержен резонансу, являясь по факту аналогом маятника «подвешенный на пружине груз», где грузом является ротор, а пружиной — магнитное поле, и имеет частоту собственных колебаний, зависящую от силы тока и инерции ротора. В момент, когда разность фаз момента и скорости достигает величины 180 град., возникает резонанс – изменение магнитного поля начинает совпадать со скоростью, и скорость ротора при позиционировании на новый шаг становится слишком велика. При резонансе значительная часть энергии магнитного поля уходит на преодоление инерции ротора при колебании около положения равновесия, что выражается в значительном падении крутящего момента на валу. Накопленная кинетическая энергия ротора расходуется при возникновении резонанса примерно за 1-10 сек, поэтому разогнать двигатель можно, пройдя зону резонанса без последствий, но работать сколь-нибудь продолжительное время не удастся – вал остановится. Для устранения этого явления в драйверах используются различные антирезонансные алгоритмы.

Мощность двигателя

Выходная мощность двигателя (скорость×момент) пропорциональна напряжению, деленному на квадратный корень из индуктивности. Если мы увеличим вдвое напряжение ШИМ, то получим другую кривую СМХ, лежащую выше, и мощность на участке постоянной мощности вырастет вдвое. С током иная картина. Рисунок ниже показывает, что будет при выставлении на драйвере тока в 2 раза больше номинального для двигателя. Мотор начинает выделять в 4 раза больше тепла, а момент на низких оборотах увеличивается менее чем в 2 раза из-за насыщения сердечников обмоток.

Как можно видеть, мощность не увеличивается вовсе. Всегда рекомендуется выставлять ток на драйвере равным номинальному значению для двигателя. Это в том числе снизит вибрации на низких частотах, улучшит характеристики хода в микрошаговом режиме.

Напряжение питания и нагрев двигателя

Основные причины нагрева двигателя: потери на сопротивлении обмоток и ферромагнитные потери. Первая часть всем знакома – это тепловая энергия, выделяющяяся на активном сопротивлении проводов обмоток, равная I2R. Вклад этого слагаемого велик только когда двигатель находится в режиме удержания, и резко уменьшается с возрастанием скорости двигателя. Ферромагнитными потерями назваются потери на токи Фуко и гистерезисные потери. Они зависят от изменения тока и, следовательно, от питающего напряжения, и выделяются в виде тепла. Как было сказано выше, мощность двигателя растет прямо пропорционально напряжению, однако ферромагнитные потери тоже растут, причем, в отличие от мощности, — нелинейно, что и ограничивает максимальное напряжения, которое можно использовать для драйвера. Можно сказать, что максимальная полезная мощность шагового двигателя определяется количеством тепла, которое может на нем безопасно выделяться. Поэтому не следует стараться выжать полкиловатта из двигателя 57 серии, подключив драйвер к источнику в 10 кВ – у напряжения есть разумные пределы. Их можно рассчитывать разными способами. Эмпирически было получено несколько оценок сверху для максимального питающего напряжения ШИМ-драйвера: оно не должно превышать номинальное напряжение обмоток более чем в 25 раз или величину 32√ L, где L – индуктивность обмотки.

Читать еще:  Глохнет двигатель после запуска на фокусе 2

Для наглядности ниже показан график, показывающий ферромагнитные потери для двигателя с номинальными характеристиками 4 А, 3 В.

Кратко о мощности шагового двигателя

Выбор двигателя и питающего напряжения целиком зависят от задач. В идеале, двигатель должен выдавать достаточный момент на максимальной планируемой скорости. Необходимо отличать момент от мощности двигателя: большой момент на низких скоростях не означает, что двигатель мощный. Выходная мощность – другой, более важный параметр, её примерно можно оценить по кривой скорости-момента. Теоретически, максимальная мощность, которую можно стабильно получать с драйвера, питаемого напряжением 80 В и выходным током 7 А примерно 250 Ватт(1/3 л.с.), в реальности же для этого потребуется 2 или 3 двигателя NEMA 34. Двигатели NEMA 23 слишком малы для отвода тепла, а NEMA 42 из-за размера не подходят по импедансу: если их номинальный ток меньше, чем 7 А, то напряжение будет больше 80 В, и наоборот. Момент от зубцовых гармоник в моторах NEMA 42 существенно больше, чем в малых моторах, и обязательно должен быть учтен при расчете выходной мощности. Другими словами, выходная мощность двигателей NEMA 42 падает быстрее, чем у меньших двигателей. NEMA 42 следует использовать, если требуется получить высокий момент на низких скоростях и нет смысла использовать мотор-редуктор.

О ЧЕМ ГОВОРЯТ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Если вы опустили все, написанное выше, или прочитали, но мало что поняли, данная глава поможет разобраться, как перейти к практической части. Несколько слов о размере двигателя. Развитие производства шаговых двигателей достигло больших успехов, и теперь шаговые двигатели одного размера разных производителей обладают очень схожими характеристиками. Именно размер двигателя задает рамки, в которых может изменяться его главная характеристика — кривая скорости-момента. Индуктивность обмотки показывает, насколько крута будет кривая СМХ при одинаковом напряжении питания драйвера с ШИМ: если мы возьмем 2 двигателя индентичного размера с разной индуктивностью, и будем управлять ими одним драйвером с одним и тем же питающим напряжением, полученные кривые СМХ будут отличаться крутизной.

Большая индуктивность потенциально дает вам возможность получить больший крутящий момент, но чтобы произвести такую конверсию, потребуется драйвер с большим напряжением питания — тогда кривая СМХ поднимется вверх пропорционально увеличению напряжения. На практике почти все фирмы производят моторы одного размера в двух исполнениях — «медленный» и «быстрый», с большой и малой индуктивностью. Причем «быстрые» модели пользуются большей популярностью — для них на высоких оборотах требуется меньшее напряжение, а значит более дешевые драйверы и источник питания. А если вдруг не хватает мощности — можно взять двигатель побольше. «Медленные» модели остаются для специфических применений — в случаях, когда от шагового привода не требуется больших скоростей, нужен большой момент удержания и т.п. Ток обмотки косвенно связан с крутящим моментом, но в основном он говорит о том, какой драйвер нужно будет подобрать к этому двигателю — он должен быть способен выдавать именно такой уровень тока. Напряжения питания обмотки показывает, какое постоянное(не ШИМ) напряжение можно подавать на обмотку — таково значение напряжения, используемое драйверами постоянного напряжения. Оно пригодится при вычислении максимально допустимого напряжения питания драйвера с ШИМ, и тоже косвенно связано с максимальным крутящим моментом.

АЛГОРИТМ ПОДБОРА ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Так как же выбрать двигатель? Зависит от того, какими вы данными обладаете. По большому счету, выбор двигателя сводится к выбору 4 вещей — производителя, вида двигателя, размера и индуктивности. Первый параметр поддается оценке с трудом — мало у кого репрезентативная выборка образцов от разных поставщиков. Что касается вида двигателя, мы рекомендуем всегда, когда есть неопределенность в выборе, использовать биполярные шаговые двигатели с 4 выводами и малой индуктивностью. Т.е. выбор в основном заключается в выборе размера двигателя(в пределах одного размера характеристики двигателей с одной индуктивностью почти всех производителей практически совпадают). Для выбора конкретной модели можно использовать следующий алгоритм:

  • Рассчитайте максимальную скорость вращения V в об/сек, которую хотите получить от привода, и момент M, который необходимо получить от него на этой скорости(закладывайте в это значение запас в 25-40%).
  • Переведите скорость вращения в частоту полных шагов PPS, для стандартного двигателя с шагом 1.8 град PPS = 200 * V.
  • Выберите примерно подходящий на первый взгляд размер двигателя, из числа доступных моделей этого размера выберите двигатель с не самой большой индуктивностью.
  • Воспользуйтесь кривой СМХ, приводимой производителем, найдите на ней ваше значение PPS. Сверьтесь, достаточен ли момент, указанный на кривой.
  • Если момент, указанный на кривой слишком мал, рассмотрите двигатель размером побольше, если слишком велик — размером поменьше.

Однако, часто этот способ дает неверные результаты по причине большого количества факторов и допущений при расчете момента. Запросто можно получить, что для управления небольшим портальным фрезером с порталом весом 15 кг вдруг потребуются двигатели ST86-114. Чаще используют эмпирические способы, и они оказываются точнее. Один из таких способов — определение двигателей по весу портала и размеру рабочего поля. Например, выбор шагового мотора для горизонтальной передачи(оси X и Y) можно осуществить исходя из веса подвижной части, передачи, направляющих и материалов, планируемых к обработке. Для портальных станков классической компоновки, с передачей ШВП, шагом 5 мм на оборот, для обработки дерева и пластика, скорость холостого хода до 4000 мм/мин, в предположении, что направляющие оси без преднатяга и отъюстированы так, что подвижная часть ходит по ним без какого-либо сопротивления, можно порекомендовать следующие значения:

  • Вес подвижной части менее 5 кг — двигатель серии PL42 или аналогичный.
  • Вес подвижной части 5-10 кг — двигатель PL57-56 или аналогичный.
  • Вес подвижной части 10-23 кг — двигатель PL57-76 или аналогичный.
  • Вес подвижной части 23-35 кг — двигатель PL86-80 или аналогичный.
  • Вес подвижной части 35-50 кг — двигатель PL86-114 или аналогичный.

Совместно с этими оценками можно использовать оценки для размеров рабочего поля: Рабочее поле 0,1-0,5 кв.м. — двигатели PL57-76 или аналогичные. Рабочее поле 0,5-1 кв.м. — двигатели PL86-80 или аналогичные. Рабочее поле 1-1,5 кв.м. — двигатели PL86-114 или аналогичные. Если характеристики Вашего станка находятся в пограничных интервалах, скажем, вес портала 23 кг, поле около 0,5 кв. м., стоит использовать дополнительные оценочные методы. Еще один распространенный подход заключается в анализе готовых станков на рынке, которые близки к конструируемому по размерам и характеристикам — проверенная конструкция означает, что двигатели уже подобраны оптимальным образом, и можно взять их характеристики за основу.

И последнее, что можно порекомендовать — обратиться за консультацией к опытным специалистам.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector