Promremont34.ru

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

Блок управления асинхронным двигателем своими руками

Как сделать электромобиль своими руками за несколько сотен долларов

Апологеты электротранспорта получили новый стимул к творчеству: в интернете появились комплекты привода для самостоятельной постройки электромобиля или переоборудования в него классических транспортных средств. Итак, как сделать своими руками электромобиль?

Как известно, принципиальных отличий электромобиля от машины с ДВС два: наличие тяговой батареи и иной силовой агрегат. Для самодеятельного конструктора вопрос батареи обычно более-менее ясен: сколько денег есть – такую и батарею покупаешь. Маленькую или большую, свинцово-кислотную или литий-железную, а то и, не дай Бог, хватит денег на литий-ионную. А вот с приводом вопросов больше: где взять двигатель и какого типа, где размещать его, как сопрягать с ведущими колесами, оставлять ли коробку передач.

В комплекте для постройки электромобиля кроме трансмиссии и двигателя – контроллер, акселератор, рычаг двухступенчатой МКП, проводка и заготовки для крепления моста к раме.

Отдельная наука – система управления электромотором, для которой нужен и специальный контроллер, и некий аналог акселератора. А еще почти всегда нужен преобразователь тока – модуль, который преобразует постоянный ток аккумулятора в переменный ток, на котором работают большинство доступных ныне тяговых электродвигателей.

Как можно управлять скоростью вращения двигателя?

Очевидно, что двигатель в обычном режиме работы от сети (электрического шкафа) имеет стандартную скорость/частоту вращения. Это ограничивает прямое его использование, вынуждая применять различные редукторные механизмы для понижения частоты до требуемой. Но даже тогда нет возможности динамично менять обороты, а вместе с ними, мощность, подачу, поскольку все равно остаются фиксированными частоты на выходе из двигателя и редуктора. Для расширения существующих рамок используют разные способы управления (частотные, импульсные, фазные и т. д), которые можно разделить на две большие группы:

  1. Скалярное. Как правило, используется на приводных двигателях компрессорных, вентиляторных, насосных и прочих механизмов, где требуется контроль скорости вращения или любого другого параметра, связанного с датчиками,
  2. Векторное. Это усовершенствованная концепция, которая предполагает раздельный, независимый контроль, изменение момента и магнитного потока. Токосцепление ротора поддерживается на постоянном уровне, что позволяет сохранить максимальный показатель момента.

Управление асинхронным двигателем

Отличие скалярного от векторного управления как раз заключается в возможности осуществления контроля возбуждения (потока). Фактически, он представляется как двигатель постоянного тока, имеющий независимые друг от друга обмотки. Такой подход позволяет создать подобную математическую модель системы работы контроллера.

Выбор двигателя

Для проектирования самодельного частотника сначала стоит вспомнить, что такое асинхронный двигатель и как он работает. Несинхронный двигатель или ДПТ представляет собой механическое устройство, состоящее из статора с обмотками возбуждения и ротора. Второй компонент может быть:

  • короткозамкнутым, то есть средние проводники соединены по торцам кольцами, а сами они толстые и короткие, из-за чего конструкция получила название «беличье колесо»;
  • фазным, ротор имеет несколько обмоток, которые присоединены к токосъемным кольцам, применяемым для отвода напряжения в режиме генератора.

Принцип действия двигателя очень прост и заключается во влияние создаваемого в статоре вращающегося магнитного поля на короткозамкнутый ротор, в котором возникает ЭДС. Из-за этого в роторе начинает протекать ток, что ведет к образованию сил, взаимодействующие с магнитным полем статора. При этом частота вращения ротора и магнитного поля неравны, оттого и название асинхронный двигатель.

Разумно предположить, что если изменить частоту питающего статор напряжения, то и измениться скорость вращения ротора. На деле оно так и есть, поэтому все серьезные компании используют именно частотные преобразователи для управления такими моторами. Когда проектируется схема частотного преобразователя для электродвигателя своими руками, следует учесть тип мотора и все его характеристики. В частности, мощность, число полюсов и максимальную скорость вращения. Скачать готовые схемы можно с интернет-журнала «Радиокот». Там их представлено очень много.

Как построить электромобиль своими руками

Народная мудрость гласит, что настоящий мужчина должен вырастить сына, посадить дерево и построить дом. С учетом современных реалий, в это классическое мужское троеборье впору добавить еще один пункт – постройку собственного автомобиля. Тем более что сейчас это сделать гораздо проще, чем когда бы то ни было. Все, что для этого потребуется, – гараж, заблаговременно освобожденный от всякого «полезного» хлама, большое количество свободного времени и руки, желательно растущие из предплечий. А все остальное приложится.

Читать еще:  Ваз 124 двигатель какое давление масла

Самодельщикам советского времени было в сто раз сложнее. В магазинах ничего нужного для автопроизводства не продавалось – разве что вантузы, из которых можно было вырезать сальники и прокладки. Что-то приходилось вытачивать самим, что-то собирать по помойкам, а что-то даже выносить с предприятий, рискуя быть наказанными за «расхищение социалистической собственности». Сегодня же все необходимые комплектующие можно приобрести, не поднимая пятой точки с дивана, – передовые технологии позволяют закупиться буквально по щелчку компьютерной мыши. На «Алиэкспрессе» и ему подобных сервисах предлагается масса бюджетных вариантов, которые позволят превратить в самоходное чудо техники все что угодно, даже обычную садовую тачку. Причем передвигаться такой инвентарь будет отнюдь не на честном слове, а на модной нынче электрической тяге. То есть за весьма умеренную сумму можно заказать набор, который позволит стать если не доморощенным автомобилестроителем, то по крайней мере лэнд-лордом своего дачного участка и его окрестностей.

Сделано в Китае

Пожалуй, самый неоднозначный компонент электромобиля – это батареи. Блок из 24 или 32 литий-ионных аккумуляторов влетит в копеечку. Тем более что полная зарядка от домашней сети 220 В может занять целую вечность.

Первое, что потребуется для создания электромобиля, – это шасси, его можно либо соорудить самостоятельно из подручных материалов, либо воспользоваться уже готовым вариантом, что подразумевает наличие автомобиля-донора. Но какую бы модель для сборки вы ни выбрали, дальнейшее творчество будет предполагать наличие нескольких обязательных компонентов.

Электромобиль не требует регулярного обслуживания и замены расходников, таких, например, как фильтры и моторное масло.

Все вспомогательное оборудование занимает минимум пространства, что дает практически полную свободу при проектировании салона, но также и внешнего вида будущего автомобиля.

Это электромотор, который станет сердцем будущего транспортного средства. Это контроллер, который будет отвечать за мозговую деятельность, в процессе преобразуя постоянный ток в переменный. Это батареи, которые станут источником питания. Ну и конечно же, ни один электромобиль не сможет обойтись без органов управления, среди которых ключевое место занимает электрическая «педаль газа». В сферу ее ответственности входит эффективное управление мощностью, которая поступает от мотора на колеса транспортного средства. Все эти компоненты широко представлены на уже упомянутом «Алиэкспрессе» как по отдельности, так и в составе комплектов.

К примеру, из Китая можно заказать трехфазный индукционный мотор от компании Shingele мощностью 15 кВт, что приблизительно равно 20 л.с. Если покупать его отдельно, стоимость такого агрегата составит около 100 долларов. В то же время комплект, дополнительно состоящий из задней оси с гнездом для монтажа силовой установки, редуктора, контроллера, электрической педали газа, ионно-литиевой батареи, а также зарядного устройства, будет стоить в районе 900 долларов. Впрочем, по сравнению с комплектами, которые используют в качестве тяговой силы бесщеточные мотор-колеса на постоянных магнитах, эта цена не выглядит такой уж внушительной.

Продукция китайской компании QS Motor насчитывает десятки различных типов мотор-колес, предназначенных не только для создания электровелосипедов и скутеров, но и для постройки полноценных автомобилей. Главными преимуществами моторов подобного типа являются компактные размеры и относительно широкий диапазон мощности, который может варьироваться не только от типа колеса, но и от компоновки, а она может быть как моноприводной, так и полноприводной. То есть два мотор-колеса мощностью 8 кВт, установленные на одну из осей, дают суммарную мощность 16 кВт, в то время как полноприводная версия ожидаемо увеличит эту цифру вдвое – до 32 кВт, или целых 44 л.с.

Что касается цен, то набор QS Motor 8000 wt, состоящий из двух моторов, двух контроллеров, двух дисковых тормозов с системой рекуперации, преобразователя постоянного тока на 96 В, переключателя направления движения, электрической педали и электронного спидометра обойдется в среднем в 2500 долларов. Соответственно, комплект из четырех мотор-колес также обойдется вдвое дороже. К сожалению, в готовый набор не входят ионно-литиевые батареи 96V200Ah, которые опустошат бюджет еще на 5000 долларов. Зато даже моноприводный электромобиль, собранный из подобных запчастей, сможет уверенно разгоняться до 120 км/ч, а его запас хода при полной зарядке составит около 200 километров. Если займетесь конструированием, помните: чем меньше масса будущего автомобиля, тем больше запас хода и лучше динамические характеристики. Вышеописанный комплект QS Motor 8000 wt рассчитан на автомобиль массой чуть более тонны с размерностью шин R14.

Читать еще:  Что такое тяга двигателя вертолета

По сходной цене

Если же у вас нет доверия китайской электротехнике или цена кажется высокой, есть варианты попроще. На отечественных форумах можно наткнуться на обсуждение того, как собрать электромобиль с использованием двигателя последовательного возбуждения ДС 3,6/7,6 кВт от болгарского электрического погрузчика EB 687. Стоимость такого мотора – 7000 рублей. Беда лишь в том, что для постройки потребуется автомобиль-донор с механической коробкой передач, к которой мотор присоединяется при помощи переходной плиты и переходной втулки. При этом для переключения передач механизм сцепления не требуется вовсе, то есть нужная передача «втыкается» прямо на ходу.

Разумеется, подобному автомобилю также понадобится контроллер, который обойдется от 4000 до 9000 рублей, электрическая педаль за 800 рублей, но главное – зарядное устройство, блок управления и аккумуляторы. Конечно, можно воспользоваться недорогой свинцово-кислотной батареей, но лучше все-таки раскошелиться на комплект ионно-литиевых аккумуляторов, цена на которые были названы ранее. В противном случае запас хода не превысит и пары десятков километров.

Хорошим подспорьем для создания электромобиля могла бы стать глобальная модульная платформа под названием Trexa EV. На момент ее презентации в 2010 году ее стоимость оценивалась в 16 000 долларов. Но, к сожалению, проект себя не оправдал и закрылся.

Несколько лет назад, еще до того, как рынок наводнили всевозможные китайские запчасти, один умелец из Винницкой области Украины использовал болгарский моторчик для переоборудования «Таврии» в электромобиль. Максимальная скорость получившегося аппарата составила 75 км/ч, а запас хода на одной зарядке – 85 километров. Впрочем, как намекает создатель автомобиля, подобный результат наблюдается лишь при идеальных условиях – то есть при движении с горы и при попутном ветре.

Есть на что посмотреть

Один из самых простых, но в то же время недешевых вариантов постройки собственного электромобиля – приобретение готовой модульной платформы Tabby EVO. Цена комплекта колеблется от 13 880 до 24 961 евро. В стоимость входит асинхронный электромотор мощностью 19 кВт, чей крутящий момент составляет 128 Нм при 500 об/мин, а от приобретения комплекта из 24 элементов LIFePO4 емкостью 160 ампер-часов можно отказаться.

Не секрет, что подобное хобби пользуется большой популярностью не только у нас в стране и ближайшем зарубежье, но также в странах Европы, в Америке и даже Австралии, где торговля запчастями и комплектами для DIY, что по-русски означает «сделай сам», поставлена на поток и представляет собой развитую индустрию. Некоторые зарубежные веб-сайты предлагают широчайший ассортимент автомобильных запчастей, начиная от различных силовых установок до мелких расходников, фар и даже автомобильных кресел.

К примеру, на австралийском сайте https://diy-autoparts.com.au/ можно присмотреть себе не только комплект передних сидений, которые обойдутся всего в 48 долларов, но также спортивное рулевое колесо, которое оценивается в среднем в 20 долларов за изделие. Но это развлечение только для местных. У нас же подобную роскошь можно приобрести в том числе на «Авито», где кожаное кресло от Lexus, например, можно приобрести за 16 000 рублей.

К недостаткам асинхронных моторов можно отнести и то, что они требуют наличия массивной оси, при помощи которой мощность будет передаваться на ведущие колеса.

Впрочем, обзавестись всеми необходимыми деталями – это полбеды. Ведь весь этот набор разнообразных запчастей, быть может приехавших из разных уголков света, придется как-то объединить в собственном проекте. Разобраться с этой процедурой помогут интернет-пособия, а также популярные видеохостинги, где можно встретить немало роликов, в которых гаражные умельцы делятся своим опытом конструирования, начиная от азов и заканчивая полномасштабными проектами. Следует отменить, что важнейшим пунктом в вашем резюме «самозанятого» станет знание английского языка, так как негоже списывать со счетов богатый иностранный опыт. Впрочем, в некоторых случаях все понятно без слов. Так, на YouTube-канале под названием Creative Channel несколько месяцев назад было опубликовано видео под названием Build a 1000W Electric Gokart at Home, где поэтапно показан процесс сборки электрического багги в обычном гараже с последующим тест-драйвом на дорогах общего пользования. Да и в целом по запросу handmade electric vehicle можно найти массу всего интересного.

Читать еще:  Чем вытащить двигатель автомобиля

Один из самых привлекательных вариантов – мотор, встроенный в колесо. Мощность мотор-колес суммируется, а особенности их конструкции дают определенную степень свободы при конструировании подвески.

То есть, округляя, стать автомобилестроителем, как и сто двадцать лет назад, сегодня может каждый. Тогда это было доступно в силу простоты конструкции «безлошадных экипажей» – в той же Германии автомобильная мануфактура имелась чуть ли не в каждом городе. Сегодня – опять же в силу доступности электрических силовых установок и конструктивной простоты транспортного средства ими оснащенного. Главное – трезво оценить свои силы и время, ведь любой, даже самый перспективный проект рискует превратиться в нудный, мучительный долгострой. И еще о чем нужно помнить – чтобы выехать на самодельном автомобиле на дорогу общего пользования, сперва придется предъявить чудо техники на суд Федерального агентства по техническому регулированию. И если электромобиль будет соответствовать всем установленным нормативам, его можно будет поставить на учет в ГИБДД. В противном случае вам придется ограничить свои поездки проселочными дорогами. Что, с одной стороны, не оправдает каких-то серьезных затрат и вложений. С другой – не лишит вас удовольствия от творческого процесса и тщеславного чувства, что вы теперь автостроитель. «Как тебе такое, Илон Маск?»

PDF-версия

  • 56
  • 57
  • 58
  • 59
  • 60

Недостатки инверторных моторов

Основной недостаток инверторных двигателей – их цена. Да, но она оправдана, так как в движке имеются, по сути два устройства, частотный преобразователь (который сам стоит немало) и двигатель. Но технология эта несёт определенные выгоды: снижение расхода электроэнергии за счёт минимизации пусковых токов, более широкий диапазон регулировок скорости, увеличение срока эксплуатации (за счёт отсутствия пусковых перегрузок). Это всё понятно, но есть и минусы и ограничения, о которых не так часто говорят.

Инверторная технология хороша для стабилизации напряжения, попутно она ещё решает другие задачи

  • Не все моторы нормально реагируют на работу с низкими оборотами. Если такой режим будет длительным, лучше искать специальные модели под низкие обороты.
  • Каждый двигатель имеет максимальную скорость, которую лучше не превышать. Она указана на шильдике двигателя и выше скорость лучше не задавать.
  • На максимальных оборотах обычно падает крутящий момент. То есть, с повышением оборотов надо снижать нагрузку.
  • При выходе из строя инверторного двигателя ремонт обойдётся дороже, даже если «полетела» часть, с инвертором никак не связанная. Для определения неисправности необходим более квалифицированный специалист (должен же он решить, что инвертор в порядке), а стоимость услуг его выше.

Как видим, инверторный двигатель неидеальное решение, но довольно неплохое. Основной плюс – широкий диапазон регулирования скорости двигателя, точное поддержание этой скорости. Для асинхронных двигателей применение инверторной технологии означает ещё и минимизация пусковых токов и перегрузок. В общем, инверторный двигатель хорош там, где двигатели часто включаются/отключаются. Это холодильники, кондиционеры, станки, транспортёры и другое оборудование, которое ранее работало на асинхронных двигателях.

Не во всей технике установка инвертора необходима

Ещё инверторные двигатели (или частотные преобразователи к обычному двигателю) стоит применять там, где от производительности/скорости зависит эффективность работы. Например, подающие насосы, которые должны поддерживать определённое давление в сети и должны реагировать/плавно изменять скорость. Ещё инверторный двигатель может быть важен в подъёмной технике. Как пример, для откатных или подъёмных ворот. Возможность изменять скорость и развивать хорошее усилие на малых оборотах важно.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector