Рубрики блога «Стальная колея»

Постройка электровоза. Часть 2 Электровоз ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Здравствуйте друзья!

Сегодня вторая часть материала, посвященного постройке Дачного электровоза. И полностью она будет посвящена электрической части электровоза. Т.е. то, что представляется основой всего.

Переменный ток

(выписка из интернета)

Асинхронный двигатель — это асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Само слово “асинхронный” означает не одновременный. При этом имеется ввиду, что у асинхронных двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели, как понятно из определения, от сети переменного тока.

Современные трёхфазные асинхронные двигатели являются преобразователями электрической энергии в механическую. Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение. Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.

Учитывая так же и то, что электровоз строится преимущественно «из старых запасов», то выбор двигателя был достаточно очевидным т к уже было в наличии несколько таких моторов, перед началом проектных работ. Управление тягой осуществляется с помощью частотного преобразователя. В простонародье «Частотник». Общая схема работы электровоза выглядит так

Источником питания служит аккумулятор 12v. Далее идёт инвертор, который преобразует постоянный ток =12v в переменный ток 220v. С выхода инвертора, напряжение 220v поступает на вход частотного преобразователя (1 фазный) LN. Частотник имеет уже на выходе 4 клемы, традиционные, для подключения трёхфазного асинхронного двигателя U(Т1) V(Т2) W(Т3) и E «земля». Управление частотным преобразователем возможно, как на самом частотнике, так и внешнее. Из функций управления частотником, которые можно вынести на панель управления, доступно следующее: «пуск», «стоп», «реверс», «плавное изменение скорости» с помощью переменного резистора. Всё этого достаточно, чтобы можно было сделать полноценный контроллер машиниста в электровозе. В планах есть постройка полноценного контроллера, на 12 позиций. Такие как: «Подача питания», приведение машины в движение «первая позиция», набор скорости: переключение в последующие позиции до 12. Режимы торможения, реверса и тд. Но постройка полноценного контроллера машиниста, пока в планах, а сейчас продолжу свой рассказ об электрической схеме.

Одним из самых главных преимуществ частного преобразователя и асинхронного двигателя переменного тока, является изумительно плавная регулировка скорости вращения двигателя, которая на мой взгляд, практически не достижима в других системах управления (коллекторные двигатели, синхронные, и двигатели постоянного тока). Пример можно посмотреть на этом видео:

Что такое Частотник? (может не все знают)

Преобразователи частоты (или частотники) – электротехническое оборудование для регулирования частоты переменного напряжения. Основная сфера применения этих устройств – изменение частоты вращения и крутящего момента электрических машин асинхронного типа. Принцип действия управления и регулирования основан на зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты питающего напряжения.

Асинхронные электродвигатели широко используются в качестве приводов промышленного оборудования, насосных агрегатов, регулирующей арматуры и других устройств. Основным недостатком этих электрических машин являются постоянная скорость вращения, большие пусковые токи. При помощи частотных преобразователей возможно устранить эти недостатки и существенно расширить сферу применения электродвигателей переменного тока.

Вот собственно и ответ на вопрос, почему именно этот вариант был выбран при проектировании электровоза. Впрочем, и двигатели постоянного тока, бесколлекторные, основанные на ШИМ регулировании, имеют хорошие перспективы. До них, думаю, дойдет дело в следующий раз. К тому же, как я уже говорил, многие детали электровоза, берутся, что называется «из старых запасов». Т.е. то, что лежало годами и нашло свое применение.

Старые запасы

Двигатель

3ёх фазный асинхронный двигатель переменного тока. С параметрами: 0.25kW, 1370 об/мин, крутящий момент: ном 1.8, макс 3.9, ток: 1.6/0.9А, Двигатель подключен «звездой».

Первоначально, для установки на электровоз, планировался другой двигатель, менее мощный. Но позже, тех совет конструкторов, решил, что нужен более мощный двигатель, тем более, что и расчёты показывали нужность этого решения.

Так же установлен редуктор с параметрами: 1:10, что дает выигрыш по крутящему моменту и одновременно понижает обороты двигателя. Впрочем, для дачного электровоза и не нужны большие скоростя. Теперь некоторые теоретические расчёты: на максимальных оборотах, с частотой питания 100Гц и редуктором 1:10, крутящий момент на колесо будет равен порядка 300 об/мин или 5 об/сек. Диаметр колеса 125мм. Умножив на число «Пи» получаем длину окружности по качению равную около 392мм (окр до 400). Таким образом на 1 сек, колесо сможет преодолеть расстояние равное 2000 мм, или 2 метра. Что примерно равно скорости 7 км/ч. Меня данная скорость более чем устраивает. Так как на инфраструктуре ВТЖД, с обилием кривых малого и сверх малого радиуса, сложно достичь более высоких скоростей. И ранее скоростной режим на ВТЖД, был всегда равен или даже меньше скорости пешехода. 5 км/ч. Поэтому 7км/ч, это скорее всего максимально возможная скорость. А реальная, как раз, будет в районе скорости пешехода. Или даже чуть меньше, что тоже вполне нормально.

Другая электроника

Сейчас пока рано говорить о других элементах электрической части. Многие узлы и элементы пока находятся в разработке. Известно лишь, что напряжение бортовой сети будет равно =12V постоянного тока. Исходя из этого будут сделаны элементы освещения кабины и фары, габаритные огни и тд. Для дальнейших шагов, в области обеспечения электроникой подвижного состава, будет отдельный пост на блоге СК. Где будет, прежде всего, рассказ об изготовлении панели управления. Контроллере машиниста, приборной доске и тд.

Первые испытания

Ну вот и настало время теоретические расчеты, превратить в практическую пользу. Середина февраля. Один из выходных дней. На тележку установлен временный деревянный настил и небольшой стульчик. В принципе это изделие даже отдаленно не напоминает будущий электровоз. Но тем не менее, нужно изделие №1 выводить на инфраструктуру ВТЖД и обкатывать. Итак, мы начинаем.

Движение по прямой. Прямо-обратно. Прохождение кривых. Отправление и торможение двигателем. С пассажиром и автономно.

Постоянный ток

Нельзя обойти стороной и другую идею, постройку подвижного состава, на двигателе постоянного тока. Такой вариант так же рассматривается в будущем. Так как планируется построить три электровоза, то один из них будет работать на постоянном токе. Рассматривается три варианта: 1. Пойти по проторенной дорожке с покупкой нового мотора на известном Китайском сайте (бесколлекторный двигатель с контроллером). 2.покупка б/у электросамовара или гироскутера с дальнейшей переделкой под стандарты ДачЖелДорстроя. 3. Использовать имеющийся в наличии электромотор на 12V+. С реостатным управлением (коллекторный двигатель). Пока в раздумье над этим. Более детальное решение вопроса будет принято весной. Спасибо так же Александру Васильеву и Михайло Орехову за дельные советы (из личных переписок). И если у вас, друзья, есть еще идеи, как построить дачный электровоз, выкладывайте, говорите, сообщайте!!! )) Все мнения будут учтены. На этом вторую часть заканчиваю. Всего наилучшего. До встречи на просторах интернета!)

p.s. Когда верстался номер: стало известно, что началась подготовка к постройке второй тележки для Дачного Электровоза (точнее для второго электровоза). Его строительство должно начаться в конце февраля. ДЭПТ-2 Но это будет уже совсем другая история…)))

11 комментариев

Add a Comment

Ваш адрес email не будет опубликован.