Тема 13. 1 Общие сведения 4 2 Электроприводы агрегатов автомобиля 8

• Название: 1 Общие сведения 4 2 Электроприводы агрегатов автомобиля 8
• Анкор: Тема 13
• Дата: 13.02.2022
• Размер: 375.33 Kb.
• Имя файла: Тема 13.docx
• Тип: Реферат; #360322

Содержание

Введение 3

1 Общие сведения 4

2 Электроприводы агрегатов автомобиля 8

Заключение 15

Список использованной литературы 17

Введение

Актуальность работы. Автомобильный транспорт сейчас, безусловно, неотъемлемая часть жизни населения. Это самый удобный, достаточно быстрый и самый распространенный способ передвижения. Более того, это самый популярный транспорт практически во всех областях. Есть и ряд недостатков этого транспорта – нанесение высокого экологического ущерба окружающей среде. Загрязнение окружающей среды данным видом транспорта происходит на всех этапах его производства, в процессе эксплуатации, при переработке как самих автомобилей, так и топлива, масел и т. д. В самом процессе эксплуатации выделяется большое количество газов, оксидов азота и серы оксиды выбрасываются в атмосферу, что, в свою очередь, наносит ущерб окружающей среде. Автомобили производят до 70% вредных выбросов в атмосферу. В среднем ежегодно выбросы загрязняющих веществ в экосферу от транспортных средств увеличиваются на 3,1%. Важным фактором является высокая стоимость автомобилей, работающих на бензине. Наличие всех этих недостатков привело к необходимости создания и совершенствования новых автомобилей, которые в первую очередь будут более экологичными и менее дорогими. В последнее время все чаще говорят об электромобилях, которые, возможно, в ближайшем будущем заменят автомобили с двигателем внутреннего сгорания.

Цель работы – рассмотреть систему электроприводов автомобиля среднего класса.

Задачи:

1. 
   Выделить особенности электроприводов;
   
2. 
   Охарактеризовать электроприводы автомобиля среднего класса.
   

1 Общие сведения

Электроприводы представляют собой систему, которая предназначена для контроля и управления процессами преобразования механической энергии в электрическую и наоборот.

Без привода невозможно представить конструкцию любой современной электрической машины. Качество изделия, в основе которого лежит электрическая машина, а также функциональность и продолжительность эксплуатации зависят от типа электропривода и его характеристик [1].

Электропривод 220 Вольт имеет следующую функциональную схему:

• регулятор. Его назначение — управление процессами преобразования одного вида энергии в другой;

• электрический преобразователь. Назначение устройства — преобразование электроэнергии в переменное или постоянное напряжение;

• электромеханический преобразователь. Это двигатель, который преобразует электричество в механику;

• механический преобразователь. Его основная задача – изменение скорости вращения вала двигателя;

• исполнительное устройство. В зависимости от типа изделия это может быть вал генератора, дрель или другой механизм, который подвергается механическому воздействию.

Системы управления электроприводом являются составной частью механизма.

Системы управления выполняют определенные функции в зависимости от назначения устройства:

• запуск и остановка;

• регулировка скорости;

• контроль положения механизма или машины;

• контроль и изменение характеристик устройства в соответствии с заданными параметрами;

• защита, блокировка оборудования или сигнализация.

В зависимости от типа управления все системы делятся на три группы:

• руководство. Оператор самостоятельно контролирует рабочие процессы, непосредственно воздействуя на механизмы электропривода. Недостаток очевиден — это низкая точность, наличие человеческого фактора и неповоротливость системы. Этот тип управления используется редко, для выполнения основных операций и управления одним процессом;

• полуавтоматический. При этом присутствие оператора необходимо, но его участие в процессе остается минимальным – он воздействует только на автоматические системы, а управление может осуществляться дистанционно. Основное преимущество заключается в том, что повышается скорость и точность обработки данных и настройки процесса;

• автоматический. Эти системы управления не допускают участия оператора - все процессы управления и регулировки электроприводов осуществляются в автономном режиме по запрограммированной программе и с учетом аварийных ситуаций [2].

Распределение электроприводов по категориям и группам зависит от критериев, положенных в основу классификации.

По роду используемого тока электроприводы делятся на две категории:

• Электропривод постоянного тока. Такие устройства появились в начале 80-х годов прошлого века и были единственным решением для регулировки оборотов двигателя. Их устанавливали на прокатные станы, строительную технику, металлорежущие станки и другие силовые агрегаты. К достоинствам относилась простота управления, а к недостаткам – ремонтопригодность конструкции и малый ресурс. Благодаря развитию асинхронных двигателей доля таких электроприводов упала ниже 15% и продолжает снижаться;

• Электропривод переменного тока. Он заменил предыдущую категорию электроприводов за счет распространения асинхронных двигателей. Электроприводы могут быть регулируемыми и нерегулируемыми. Последние используются при изготовлении промышленного оборудования и бытовых инструментов. Одной из разновидностей регулируемого устройства является частотный электропривод.

В зависимости от назначения и функциональных возможностей выпускаются различные типы электроприводов, отличающиеся принципом действия, конструкцией и областями применения.

Рассмотрим популярные сорта:

• переключатель электропривода. Этот сорт используется для городского общественного железнодорожного транспорта и в железнодорожной отрасли. Основная задача привода - обеспечение переключения стрелок управления движением поездов и другого подвижного состава;

• асинхронный электропривод. Это распространенное устройство, позволяющее регулировать два параметра двигателя переменного тока – скорость вращения и мощность. Преобразователь частоты является его разновидностью. Тиристорный электропривод применяется в промышленных машинах, машинах и агрегатах. Отличается высокой надежностью, длительным сроком службы и способностью работать в экстремальных температурных условиях от -60 до +60 градусов.

Выбор типа привода напрямую зависит от типа двигателя, функциональных возможностей и назначения устройства, а также от условий эксплуатации.

2 Электроприводы агрегатов автомобиля

Требования, предъявляемые к электродвигателям, весьма разнообразны. Электродвигатели отопителей и вентиляторов автомобиля имеют продолжительный режим работы и малый пусковой момент; электродвигатели стеклоподъемника обладают большим пусковым моментом, но работают кратковременно; электродвигатели стеклоочистителей воспринимают переменные нагрузки и, следовательно, должны обладать жесткой выходной характеристикой, частота вращения вала не должна существенно меняться при перемене нагрузки; электродвигатели предпусковых подогревателей должны нормально работать при очень низких температурах окружающего воздуха [3].

В приводах агрегатов автомобиля применяют электродвигатели только постоянного тока . Их номинальные мощности должны соответствовать ряду 6, 10, 16, 25, 40, 60, 90, 120, 150, 180, 250, 370 Вт, а номинальные частоты вращения валов ряду 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 9000 и 10 000 об/мин.

Электродвигатели с электромагнитным возбуждением в системе электропривода агрегатов автомобиля имеют последовательное, параллельное или смешанное возбуждение. Реверсивные электродвигатели снабжены двумя обмотками возбуждения. Однако применение электродвигателей с электромагнитным возбуждением в настоящее время сокращается. Более широко распространены электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов.

Конструкции электродвигателей чрезвычайно разнообразны.



Рис. 1. Электродвигатель отопителя

На рис. 1 показано устройство электродвигателя отопителя. Постоянные магниты 2 закреплены на корпусе 12 электродвигателя пружинами 10. Вал якоря 11 установлен в металлокерамических подшипниках 1 и 5, расположенных в корпусе и в крышке 8. Крышка крепится к корпусу винтами, ввернутыми в пластины 9. Ток к коллектору 6 подводится через щетки 4, помещенные в щеткодержатель 3. Траверса 7 из изоляционного материала, объединяющая все щеткодержатели в общий узел, прикреплена к крышке 8.

На электродвигателях мощностью до 100 Вт общим является применение подшипников скольжения с металлокерамическими вкладышами, щеткодержателей коробчатого типа и коллекторов, штампованных из медной ленты с опрессовкой пластмассой. Применяют и коллекторы, изготовленные из трубы, имеющей на внутренней поверхности продольные пазы.

Крышки и корпус изготовляют цельнотянутыми из листовой стали. В электродвигателях стеклоомывателей крышки и корпус - пластмассовые. Статор электродвигателей электромагнитного возбуждения набирают из пластин; причем оба полюса и ярмо штампуют как одно целое из листовой стали.

Электродвигатели мощностью более 100 Вт близки по конструкции к генераторам постоянного тока [4]. Они имеют корпус, изготовленный из полосовой малоуглеродистой стали или из трубы, на котором винтами закреплены полюса с обмоткой возбуждения. Крышки стянуты между собой болтами. В крышках расположены шариковые подшипники. Реактивные щеткодержатели обеспечивают стабильную работу щеток на коллекторе.

Двухскоростные двигатели с электромагнитным возбуждением имеют выводы каждой катушки возбуждения, электродвигатели с постоянными магнитами оборудованы третьей дополнительной щеткой, при подаче питания на которую частота вращения вала увеличивается.

Вспомогательным электрооборудованием называют группу вспо­могательных приборов и аппаратов, обеспечивающих отопление и вентиляцию кабины и кузова, очистку стекол кабины и фар, звуковую сигнализацию, радиоприем и другие вспомогательные функции.

Тенденции развития различных систем автомобиля, связанные с повышением экономичности, надежности, комфорта и безопасно­сти движения, приводят к тому, что роль электрооборудования, в частности электропривода вспомогательных систем, неуклонно возрастает. Если 25...30 лет назад на серийных автомобилях прак­тически не встречалось механизмов с электроприводом, то в на­стоящее время даже на грузовых автомобилях устанавливается минимум 3...4 электродвигателя, а на легковых - 5...8 и более, в зависимости от класса.

Электроприводом называется электромеханическая система, состоящая из электродвигателя (или нескольких электродвигате­лей), передаточного механизма к рабочей машине и всей аппарату­ры для управления электродвигателем. Основными устройствами автомобиля, где находит применение электропривод, являются отопители и вентиляторы салона, предпусковые подогреватели, стекло- и фароочистители, механизмы подъема стекал, антенн, пе­ремещения сидений и др.

Длительность работы и ее характер определяют рабочий режим привода. Для электропривода принято различать три основных ре­жима работы: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный [5].

Продолжительный режим характеризуется такой длительно­стью, при которой за время работы электродвигателя его темпера­тура достигает установившегося значения. В качестве примера ме­ханизмов с длительным режимом работы можно назвать отопители и вентиляторы салона автомобиля.

Кратковременный режим имеет относительно краткий рабочий период и температура двигателя не успевает достигнуть устано­вившегося значения. Перерыв же в работе исполнительного меха­низма достаточен для того, чтобы двигатель успевал охладиться до температуры окружающей среды. Такой режим работы характерен на самых различных устройств кратковременного действия: подъ­ема стекол, привода антенн, перемещения сидений и др.

Повторно-кратковременный режим характеризуется рабочим периодом, который чередуется с паузами (остановка или холостой ход), причем ни в один из периодов работы температура двигателя не достигает установившегося значения, а во время снятия нагруз­ки двигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды. Примером устройств автомобиля, работающих в таком ре­жиме, могут служить стеклоочистители (на соответствующих режи­мах), стеклоомыватели и др.

Характерной чертой для повторно-кратковременного режима яв­ляется отношение рабочей части периода Т" к всему периоду Т. Этот показатель именуется относительной продолжительностью работы ПР или относительной продолжительностью включения ПВ, измеряемыми в процентах.

Требования, предъявляемые к электродвигателям, устанавли­ваемым в том или ином узле автомобиля, отличаются особой спе­цификой и обусловлены режимами работы этого узла. При выборе типа двигателя необходимо сопоставить условия работы привода с особенностями механических характеристик различных видов электродвигателей. Принято различать естественную и искусствен­ную механические характеристики двигателя. Первая соответствует номинальным условиям его включения, нормальной схеме соеди­нений и отсутствию каких-либо добавочных элементов в цепях дви­гателя. Искусственные характеристики получаются при изменении напряжения на двигателе, включении добавочных элементов в це­пи двигателя и соединении этих цепей по специальным схемам.

Одним из наиболее перспективных направлений в развитии элек­тропривода вспомогательных систем автомобиля является создание электродвигателей мощностью до 100 Вт с возбуждением от посто­янных магнитов.

Применение постоянных магнитов позволяет в значительной мере повысить технико-экономические показатели электродвигате­лей: уменьшить массу, габаритные размеры, повысить КПД. К пре­имуществам следует отнести отсутствие обмоток возбуждения, что упрощает внутренние соединения, повышает надежность электро­двигателей. Кроме того, благодаря независимому возбуждению все электродвигатели с постоянными магнитами могут быть реверсив­ными.

Предпусковые нагреватели используются для обеспечения надежного пуска ДВС при низких температурах. Назначение электродвигателей этого типа - подача воздуха для поддержания горения в бензиновых подогревателях, подача воздуха, топлива и обеспечение циркуляции жидкости в дизелях.

Особенностью режима работы является то, что при таких температурах необходимо развивать большой пусковой момент и функционировать непродолжительное время. Для обеспечения этих требований электродвигатели предпусковых подогревателей выполняются с последовательной обмоткой и работают в кратковременном и повторно-кратковременном режимах. В зависимости от температурных условий электродвигатели имеют различную продолжительность включения: -5...-10 0 С не более 20 мин; -10...-25 0 С не более 30 мин; -25...-50 0 С не более 50 мин.

Венти­ляционные и отопительные ус­тановки предназначены для обогрева и вентиляции салонов легковых автомобилей, автобу­сов, кабин грузовых автомобилей и тракторов. Действие их осно­вано на использовании тепла двигателя внутреннего сгорания, а производительность в значи­тельной степени зависит от ха­рактеристик электропривода. Все электродвигатели такого назна­чения представляют собой двигатели длительного режима работы, эксплуатируемые при температуре окружающей среды -40...+70°С. В зависимости от компоновки на автомобиле отопительной и вен­тиляционной установки электродвигатели имеют разное направле­ние вращения. Эти электродвигатели одно- или двухскоростные в основном с возбуждением от постоянных магнитов. Двухскорост­ные электродвигатели обеспечивают два режима работы отопи­тельной установки. Частичный режим работы (режим низшей ско­рости, а следовательно, и низшей производительности) обеспечивается за счет дополнительной обмотки возбуждения.

 электродвигателям, используемым для привода стеклоочи­стителей, предъявляются требования обеспечения жесткой меха­нической характеристики, возможности регулирования частоты вращения при различных нагрузках, повышенного пускового момен­та. Это связано со спецификой работы стеклоочистителей - надеж­ной и качественной очистки поверхности ветрового стекла в раз­личных климатических условиях.

Для обеспечения необходимой жесткости механической харак­теристики используются двигатели с возбуждением от постоянных магнитов, с параллельным и смешанным возбуждением, а для уве­личения момента и снижения частоты вращения используется спе­циальный редуктор. В некоторых электродвигателях редуктор вы­полнен как составная часть электродвигателя. В этом случае элек­тродвигатель называют моторедуктором. Изменение скорости элек­тродвигателей с электромагнитным возбуждением достигается из­менением тока возбуждения в параллельной обмотке. В электро­двигателях с возбуждением от постоянных магнитов изменение частоты вращения якоря достигается установкой дополнительной щетки и организацией прерывистого режима работы.

Заключение

В результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

1. Тенденции развития различных систем автомобиля, связанные с повышением экономичности, надежности, комфортности и безопасности движения, приводят к тому, что роль электрооборудования, в частности электропривода вспомогательных систем, неуклонно возрастает. В настоящее время даже на грузовые автомобили устанавливают не менее 3-4 электродвигателей, а на легковые – 5 и более в зависимости от класса. Электропривод представляет собой электромеханическую систему, состоящую из электродвигателя (или нескольких электродвигателей), передаточного механизма к рабочей машине и всего оборудования для управления электродвигателем.

2. Основными устройствами автомобиля, где используется электропривод, являются отопители и вентиляторы салона, предпусковые подогреватели, очистители стекол и фар, механизмы подъема стекол, антенны, подвижные сиденья и др. Требования к электродвигателям, устанавливаемым в тот или иной узел автомобиля, обусловленный режимами работы этого узла.

3. При выборе типа двигателя необходимо сопоставлять условия работы привода с особенностями механических характеристик различных типов электродвигателей. Принято различать естественные и искусственные механические характеристики двигателя. Первый соответствует номинальным условиям его включения, нормальной схеме подключения и отсутствию каких-либо дополнительных элементов в цепях двигателя. Искусственные характеристики получают изменением напряжения на двигателе, включением в цепь двигателя дополнительных элементов и подключением этих цепей по специальным схемам.

Список использованной литературы

1. 
   Анчарова, Т.В. Электроснабжение и электрооборудование.: Учебник / Т.В. Анчарова, М.А. Рашевская, Е.Д. Стебунова. - М.: Форум, 2015. - 48 c.
   
2. 
   Волков, В.С. Электроника и электрооборудование транспортных и транспортно-технологических машин и оборудования: Учебник / В.С. Волков. - М.: Academia, 2019. - 320 c.
   
3. 
   Дмитриев А.В. Электрооборудование автомобилей, тракторов и комбайнов: Учебное пособие. М.: Транспорт, 2009. - 199 с.
   
4. 
   Дмитриев М.Н. Практикум по электрооборудованию тракторов, автомобилей, комбайнов. М.: Ника, 2006. - 114 с.
   
5. 
   Роговцев В.Л., Пузанков А.Г., Олдфильд В.Д. Устройство и эксплуатация автотранспортных средств: Учебник. М.: Транспорт, 2006. – 430 с.