Загрузка...Оптимальные обороты двигателя при эксплуатации автомобиля
Оптимальные обороты двигателя при эксплуатации автомобиля
Режим эксплуатации двигателя – один из главных факторов, влияющих на скорость износа его деталей. Хорошо, когда автомобиль оборудован автоматической коробкой либо вариатором, самостоятельно выбирающим момент перехода на высшую или низшую передачу. На машинах с «механикой» переключением занимается водитель, который «раскручивает» мотор по своему разумению и не всегда правильно. Поэтому автолюбителям без опыта стоит изучить, на каких оборотах лучше ездить, чтобы максимально продлить ресурс силового агрегата.
Принцип работы регулятора
Для управления скоростью вращения вентилятора используется принцип изменения параметров электромагнитного поля, воздействующего на обмотку двигательного ротора. В одних случаях оно касается его частоты, а в двух других – напряжения и мощности управляющего сигнала.
Первый вариант наиболее экономичен (отсутствует нагрев обмоток), но для его реализации потребуется дорогостоящее оборудование.
По этой причине частотные контроллеры, изменяющие скорость вентилятора, используются в быту крайне редко.
Частотные многоскоростные регуляторы
Для бытовых нужд больше подходят схемы, принцип работы которых основан на изменении амплитуды подаваемого напряжения и величины мощности. Они не очень дороги и обеспечивают заметное снижение шумности работы вентилятора. Регулировка с их помощью никак не влияет на величину потребляемой электроэнергии. Как правило, они устанавливаются в слаботочных цепях.
Для реализации описанных принципов управления используются различные электрические схемы контроллеров, которые нуждаются в более подробном рассмотрении.
Общий принцип использования ШИМ
Управляя скоростью модуляции ШИМ (Pulse Width Modulation, PWM) можно регулировать, к примеру, силу свечения светодиода – данный принцип пояснен на следующем рисунке. Аналогичный механизм используется и для управления скоростью вращения двигателя.
Если на представленном рисунке выключатель будет замкнут на протяжении некоторого времени, то на протяжении этого же времени лампочка будет гореть. Если переключатель будет замкнут в течение 8ms и будет разомкнут 2ms в течение интервала 10ms, тогда лампочка будет гореть только в течение интервала 8ms. В рассмотренном примере можно сказать, что среднее выходное напряжение (на лампочке) будет составлять 80% от напряжения батареи.
В другом случае выключатель замыкается на 5ms и размыкается на эти же самые 5ms в течение интервала 10ms, таким образом среднее напряжение на лампочке будет составлять 50% от напряжения батареи. Принято говорить, что если напряжение батареи 5В и цикл занятости составляет 50%, то среднее напряжение на оконечном устройстве (лампочке) будет составлять 2.5В.
В третьем рассмотренном на рисунке случае цикл занятости составляет 20% и поэтому среднее напряжение на оконечном устройстве (лампочке) будет составлять 20% от напряжения батареи.
Применяя все сказанное к рассматриваемому нами примеру управления скоростью вращения двигателем можно сказать, что чем больше будет коэффициент заполнения ШИМ (отношение длительности ON состояния к периоду), тем выше будет скорость вращения двигателя.
Двухканальный регулятор для мотора
Используется для независимого управления парой моторов одновременно. Питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт. Ток нагрузки рассчитан до 1,5А на каждый канал.
Конструкция устройства
Основные компоненты конструкции представлены на фото.10 и включают: два подстроечных резистора для регулировки 2-го канала (№1) и 1-го канала (№2), три двухсекционных винтовых клеммника для выхода на 2-ой мотор (№3), для выхода на 1-ый мотор (№4) и для входа (№5).
Примечание.1 Установка винтовых клеммников не обязательна. С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно подключить мотор и источник питания напрямую.
Принцип работы
Схема двухканального регулятора идентична электрической схеме одноканального регулятора. Состоит из двух частей (рис.2). Основное отличие: резистор переменного сопротивления замен на подстроечный резистор. Скорость вращения валов устанавливается заранее.
Примечание.2. Для оперативной регулировки скорости кручения моторов подстроечные резисторы заменяют с помощью монтажного провода с резисторами переменного сопротивления с показателями сопротивлений, указанными на схеме.
Материалы и детали
Понадобится печатная плата размером 30х30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита толщиной 1-1,5 мм. В таблице 2 приведен список радиокомпонентов.
Процесс сборки
После скачивания архивного файла, размещенного в конце статьи, нужно разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора для термоперевода (файл termo2), а монтажный чертеж (файл montag2) – на белом листе офисной (формат А4).
Чертеж монтажной платы наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы . Формируют отверстия на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпасть. Производится цоколёвка транзистора КТ815. Для проверки нужно временно соединить монтажным проводом входы 1 и 2 .
Любой из входов подключают к полюсу источника питания (в примере показана батарейка 9 вольт). Минус источника питания при этом крепят к центру клеммника. Важно помнить: черный провод «-», а красный «+».
Моторы должны быть подключены к двум клеммникам, также необходимо установить нужную скорость. После успешных испытаний нужно удалить временное соединение входов и установить устройство на модель робота. Двухканальный регулятор мотора готов!
В АРХИВЕ представленные необходимые схемы и чертежи для работы. Эмиттеры транзисторов помечены красными стрелками.
Факторы, сокращающие ресурс генератора
Заметно сократить ресурс генератора могут:
- резкие перепады температуры и постоянная эксплуатация машины — в подкапотном пространстве в этом случае образуется вредный конденсат;
- плохое качество изготовления комплектующих — поэтому при замене генератора и его деталей, не стоит экономить на оригинальных расходниках;
- проливы различных технических жидкостей (антифриза, масла для ГУР) — агрессивные жидкости легко разъедают щетки преобразователя, а также соединяясь с пылью, образуют токопроводящую среду и приводят к замыканиям;
- внешние факторы — реагенты, грязь, влага;
- износ отдельных компонентов — не только щетки, но и ремень, подшипники, шкив и т. д.
Регулятор напряжения и диодный мост имеют сравнительно солидный запас прочности.
Распространенной причиной неисправности преобразователя 24/12 вольт в машине является банальный износ и коррозия. Щетки тоже повреждаются чаще всего именно из-за длительной эксплуатации автомобиля.
Особенности использования регуляторов скорости
В качестве элемента системы, автоматического изменения скорости вращения, вентиляционных устройств частотный регулятор обеспечивает контроль функционирования всего вытяжного механизма. При этом в процессе использования устройства для регулировки оборотов любых, в том числе и асинхронных двигателей, появляются дополнительные шумы, которые можно устранить, только используя трансформаторный регулятор.
Также кроме шума во время работы электродвигателя на разных скоростях могут появиться электромагнитные помехи, устранить которые можно за счёт экранированного кабеля. При использовании трёхфазного регулятора с шумом проблем не возникает, но обязательна дополнительная установка сглаживающих фильтров. Но вне зависимости от модели используемого регулятора существуют рекомендации по их эксплуатации.
- Прежде чем включать устройство в сеть переменного тока важно проверить все соединительные элементы и провода на качество заземления.
- Чтобы устранить различные помехи в сети важно устанавливать специальный фильтр.
- Для недопущения перегрева регулятора оборотов мотора, его размещают в месте, куда не попадает солнце. В противном случае из-за повышения температуры устройство будет работать на предельной нагрузке и может перестать реагировать на показатели датчиков.
- Любой регулятор, в том числе и частотный для асинхронного двигателя должен размещаться вертикально, что позволит качественно рассеивать тепло, выделяемое, в процессе работы прибора.
- Не рекомендовано очень часто производить включение или выключение регуляторов, так как в процессе непрерывной работы они функционируют в оптимальных условиях и поэтому реже выходят из строя.
В настоящее время всё чаще используют частотные регуляторы, так как они имеют компактные размеры и невысокую стоимость по сравнению с трансформаторными аналогами. При этом во время работы такие устройства подают номинальное напряжение на электромотор.
Красная зона
С увеличением частоты вращения коленчатого вала износ снова появляется и нарастает по экспоненте. Примерно с 3800 об./мин. при большой нагрузке увеличивается выработка на подшипники коленчатого вала. На поршневых кольцах и стенках цилиндров износ вновь заметен с частоты примерно 4500 об./мин. Выросшая температура масла снижает смазывающие свойства, защитная пленка между парами трения иногда пробивается, и поверхности деталей контактируют друг с другом. Максимальная выработка наблюдается при 5-6 тыс. об./мин., то есть в красной зоне тахометра. Горячее масло не может сопротивляться сильному давлению трущихся частей. Двигатель работает на износ, и его ресурс резко снижается.
Мотористы называют оптимальную скорость движения поршня в 5-7 м/с, она соответствует диапазону в 2000-4000 об./мин. для 1,6-литровых моторов, устанавливаемых на подавляющее большинство массовых машин.
В общем, для продолжения службы мотора лучше не опускать его обороты ниже 2000 и не поднимать выше 4500. Нельзя пытаться разгоняться, если машина вышла на крейсерский режим и ее двигатель крутится на 1500 об./мин. Если нажать на акселератор при активированной высшей передаче, то нагрузка резко возрастет, момент будет загружать детали, однако должного ускорения не последует, так как мотор еще не раскрутился до высоких оборотов. Он просто будет поедать сам себя.
Между тем периодически рекомендуется повышать обороты до 4000, чтобы прожечь нагар в камерах сгорания и хорошенько встряхнуть клапаны, чтобы они под действием вибраций начали вращаться. Иначе при длительных нагрузках в одном положении на торце клапана появляется выемка.
Для «прожарки» мотора необходимо выехать на автомобиле за город и в теплую и сухую погоду проехать около часа по трассе с оборотами коленвала около 4000. Это аналогично поездке на четвертой передаче механической коробки со скоростью 110 км/ч.
