Главная » Своими руками » Устройство моторчика

Устройство моторчика


Устройство электродвигателя и принцип работы

Июнь 29, 2014

47869 просмотров

Электродвигатель – это электротехническое  устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Сегодня повсеместно применяются электромоторы в промышленности для привода различных станков и механизмов. В домашнем хозяйстве они установлены в стиральной машине, холодильнике, соковыжималке, кухонном комбайне, вентиляторах, электробритвах и т. п. Электродвигатели приводят в движение, подключенные к ней устройства и механизмы.

В этой статье Я расскажу о самых распространенных видах и принципах работы электрических двигателей переменного тока, широко используемых в гараже, в домашнем хозяйстве или мастерской.

Как работает электродвигатель

Двигатель работает на основе эффекта, обнаруженного Майклом Фарадеем еще в 1821 году. Он сделал открытие, что при взаимодействии электрического тока в проводнике и магнита может возникнуть непрерывное вращение.

Если в однородном магнитном поле расположить в вертикальном положении  рамку и пропустить по ней ток, тогда вокруг проводника возникнет электромагнитное поле, которое будет взаимодействовать с полюсами магнитов. От одного рамка будет отталкиваться, а к другому притягиваться. В результате рамка повернется в горизонтальное положения, в котором будет нулевым воздействие магнитного поля на проводник. Для того что бы вращение продолжилось необходимо добавить еще одну рамку под углом или изменить направление тока в рамке в подходящий момент.  На рисунке это делается при помощи двух полуколец, к которым примыкают контактные пластины от батарейки. В результате после совершения полуоборота меняется полярность и вращение продолжается.

В современных электродвигателях вместо постоянных магнитов для создания  магнитного поля используются катушки индуктивности или электромагниты. Если разобрать любой мотор, то Вы увидите намотанные витки проволоки, покрытой изоляционным лаком. Эти витки и есть электромагнит или как их еще называют обмотка возбуждения.

В быту же постоянные магниты используются в детских игрушках на батарейках.

В других же более мощных двигателях используются только электромагниты или обмотки. Вращающаяся часть с ними называется ротор, а неподвижная- статор.

Виды электродвигателей

Сегодня существуют довольно много электродвигателей разных конструкций и типов. Их можно разделить по типу электропитания:

  1. Переменного тока, работающие напрямую от электросети.
  2. Постоянного тока, которые работают от батареек, АКБ, блоков питания или других источников постоянного тока.

По принципу работы:

  1. Синхронные, в которых есть обмотки на роторе и щеточный механизм для подачи на них электрического тока.
  2. Асинхронные, самый простой и распространенный вид мотора. В них нет щеток и обмоток на роторе.

Синхронный мотор вращается синхронно с магнитным полем, которое его вращает, а у асинхронного ротор вращается медленнее вращающегося магнитного поля в статоре .

Принцип работы и устройство асинхронного электродвигателя

В корпусе асинхронного двигателя укладываются обмотки статора (для 380 Вольт их будет 3), которые создают вращающееся магнитное поле. Концы их для подключения выводятся на специальную клеммную колодку. Охлаждаются обмотки, благодаря вентилятору, установленному на вале в торце электродвигателя.

Ротор, являющиеся одним целым с валом, изготавливается из металлических стержней, которые замыкаются  между собой с обоих сторон, поэтому он и называется короткозамкнутым. Благодаря такой конструкции отпадает необходимость в частом периодическом обслуживании и замене токоподающих щеток, многократно увеличивается надежность, долговечность и безотказность.

Как правило, основной причиной поломки асинхронного мотора является износ подшипников, в которых вращается вал.

Принцип работы. Для того что бы работал асинхронный двигатель необходимо, что бы ротор вращался медленнее электромагнитного поля статора, в результате чего наводится ЭДС (возникает электроток) в роторе. Здесь важное условие, если бы ротор вращался с такой же скоростью как и магнитное поле, то в нем по закону электромагнитной индукции не наводилось бы ЭДС и, следовательно не было бы вращения. Но в реальности, из-за трения подшипников или нагрузки на вал, ротор всегда будет вращаться медленнее.

Магнитные полюса постоянно вращаются в обмотках мотора, и постоянно меняется направление тока в роторе. В один момент времени, например направление токов в обмотках статора и ротора изображено схематично в виде крестиков (ток течет от нас) и точек (ток на нас). Вращающееся магнитное поле изображено изображено пунктиром.

Например, как работает циркулярная пила. Наибольшие обороты у нее без нагрузки. Но как только мы начинаем резать доску, скорость вращения уменьшается и одновременно с этим ротор начинает медленнее вращаться относительно электромагнитного поля и в нем по законам электротехники начинает наводится еще большей величины ЭДС. Вырастает потребляемый ток мотором и он начинает работать на полной мощности. Если же нагрузка на вал будет столь велика, что его застопорит, то может возникнуть повреждение короткозамкнутого ротора из-за максимальной величины наводимой в нем ЭДС. Вот почему важно подбирать двигатель, подходящей мощности. Если же взять большей, то неоправданными будут энергозатраты.

Скорость вращения ротора зависит от количества полюсов. При 2 полюсах скорость вращения будет равна скорости вращения магнитного поля, равного максимум 3000 оборотов в секунду при частоте сети 50 Гц. Что бы понизить скорость вдвое, необходимо увеличить количество полюсов в статоре до четырех.

Весомым недостатком асинхронных двигателей является то, что они подаются регулировке скорости вращения вала только при помощи изменения частоты электрического тока. А так не возможно добиться  постоянной частоты вращения вала.

Принцип работы и устройство синхронного электродвигателя переменного тока

Данный вид электродвигателя используется в быту там, где необходима постоянная скорость вращения, возможность ее регулировки, а так же если необходима скорость вращения более 3000 оборотов в минуту (это максимум для асинхронных).

Синхронные моторы устанавливаются в электроинструменте, пылесосе, стиральной машине и т. д.

В корпусе синхронного двигателя переменного тока расположены обмотки (3 на рисунке), которые также намотаны и на ротор или якорь (1). Их выводы припаяны к секторам токосъемного кольца или коллектора (5), на которые при помощи графитовых щеток (4) подается напряжение. При чем выводы расположены так, что щетки всегда подают напряжение только на одну пару.

Наиболее частыми поломками коллекторных двигателей является:

  1. Износ щеток или их плохой их контакт из-за ослабления прижимной пружины.
  2. Загрязнение коллектора. Чистите либо спиртом или нулевой наждачной бумагой.
  3. Износ подшипников.

Принцип работы. Вращающий момент в электромоторе создается в результате взаимодействия между током тока якоря и магнитным потоком в обмотке возбуждения. С изменением направления переменного тока будет меняться и направление магнитного потока одновременно в корпусе и якоре, благодаря чему вращение всегда будет в одну сторону.

Регулировка скорости вращения меняется методом изменения величины подаваемого напряжения. В дрелях и пылесосах для этого используется реостат или переменное сопротивление.

Изменение направления вращения происходит также как и у двигателей постоянного тока, о которых Я расскажу в следующей статье.

Самое главное о синхронных двигателях Я постарался изложить, более подробно Вы можете прочитать на них на Википедии.

Режимы работы электродвигателя в следующей статье.

jelektro.ru

Разбираемся в принципах работы электродвигателей: преимущества и недостатки разных видов

Электродвигатели – это устройства, в которых электрическая энергия превращается в механическую. В основе принципа их действия лежит явление электромагнитной индукции.

Однако способы взаимодействия магнитных полей, заставляющих вращаться ротор двигателя, существенно различаются в зависимости от типа питающего напряжения – переменного или постоянного.

Устройство и принцип действия электродвигателя постоянного тока

В основе принципа работы электродвигателя постоянного тока лежит эффект отталкивания одноименных полюсов постоянных магнитов и притягивания разноименных. Приоритет ее изобретения принадлежит русскому инженеру Б. С. Якоби. Первая промышленная модель двигателя постоянного тока была создана в 1838 году. С тех пор его конструкция не претерпела кардинальных изменений.

В двигателях постоянного тока небольшой мощности один из магнитов является физически существующим. Он закреплен непосредственно на корпусе машины. Второй создается в обмотке якоря после подключения к ней источника постоянного тока. Для этого используется специальное устройство – коллекторно-щеточный узел. Сам коллектор – это токопроводящее кольцо, закрепленное на валу двигателя. К нему подключены концы обмотки якоря.

Чтобы возник вращающий момент, необходимо непрерывно менять местами полюса постоянного магнита якоря. Происходить это должно в момент пересечения полюсом так называемой магнитной нейтрали. Конструктивно такая задача решается разделением кольца коллектора на секторы, разделенные диэлектрическими пластинами. Концы обмоток якоря присоединяются к ним поочередно.

Чтобы соединить коллектор с питающей сетью используются так называемые щетки – графитовые стержни, имеющие высокую электрическую проводимость и малый коэффициент трения скольжения.

В двигателях большой мощности физически существующих магнитов не используют из-за их большого веса. Для создания постоянного магнитного поля статора используется несколько металлических стержней, каждый из которых имеет собственную обмотку из проводника, подключенного к плюсовой или минусовой питающей шине. Одноименные полюса включаются последовательно друг другу.

Количество пар полюсов на корпусе двигателя может быть равно одной или четырем. Число токосъемных щеток на коллекторе якоря должно ему соответствовать.

Электродвигатели большой мощности имеют ряд конструктивных хитростей. Например, после запуска двигателя и с изменением нагрузки на него, узел токосъемных щеток сдвигается на определенный угол против вращения вала. Так компенсируется эффект «реакции якоря», ведущий к торможению вала и снижению эффективности электрической машины.

Также существует три схемы подключения двигателя постоянного тока:

Параллельное возбуждение – это когда параллельно обмотке якоря включается еще одна независимая, обычно регулируемая (реостат).

Такой способ подключения позволяет очень плавно регулировать скорость вращения и достигать ее максимальной стабильности. Его используют для питания электродвигателей станков и кранового оборудования.

Последовательная – в цепь питания якоря дополнительная обмотка включена последовательно. Такой тип подключения используется для того, чтобы в нужный момент резко нарастить вращающее усилие двигателя. Например, при трогании с места железнодорожных составов.

Двигатели постоянного тока имеют возможность плавной регулировки частоты вращения, поэтому их применяют в качестве тяговых на электротранспорте и грузоподъемном оборудовании.

Двигатели переменного тока — в чем отличие?

Устройство и принцип работы электродвигателя переменного тока для создания крутящего момента предусматривают использование вращающегося магнитного поля. Их изобретателем считается русский инженер М. О. Доливо-Добровольский, создавший в 1890 году первый промышленный образец двигателя и являющийся основоположником теории и техники трехфазного переменного тока.

Вращающееся магнитное поле возникает в трех обмотках статора двигателя сразу, как только они подключаются к цепи питающего напряжения. Ротор такого электромотора в традиционном исполнении не имеет никаких обмоток и представляет собой, грубо говоря, кусок железа, чем-то напоминающий беличье колесо.

Магнитное поле статора провоцирует возникновение в роторе тока, причем очень большого, ведь это короткозамкнутая конструкция. Этот ток вызывает возникновение собственного поля якоря, которое «сцепляется» с вихревым магнитным потом статора и заставляет вращаться вал двигателя в том же направлении.

Магнитное поле якоря имеет ту же скорость, что и статора, но отстает от него по фазе примерно на 8–100. Именно поэтому двигатели переменного тока называются асинхронными.

Принцип действия электродвигателя переменного тока с традиционным, короткозамкнутым ротором, имеет очень большие пусковые токи. Вероятно, многие из вас это замечали – при пуске двигателей лампы накаливания меняют яркость свечения. Поэтому в электрических машинах большой мощности применяется фазный ротор – на нем уложены три обмотки, соединенные «звездой».

Обмотки якоря не подключены к питающей сети, а посредством коллекторно-щеточного узла соединены с пусковым реостатом. Процесс включения такого двигателя состоит из соединения с питающей сетью и постепенного уменьшения до нуля активного сопротивления в цепи якоря. Электромотор включается плавно и без перегрузок.

Особенности использования асинхронных двигателей в однофазной цепи

Несмотря на то, что вращающееся магнитное поле статора проще всего получить от трехфазного напряжения, принцип действия асинхронного электродвигателя позволяет ему работать и от однофазной, бытовой сети, если в их конструкцию будут внесены некоторые изменения.

Для этого на статоре должно быть две обмотки, одна из которой является «пусковой». Ток в ней сдвигается по фазе на 90° за счет включения в цепь реактивной нагрузки. Чаще всего для этого используется конденсатор.

Запитать от бытовой розетки можно и промышленный трехфазный двигатель. Для этого в его клеммной коробке две обмотки соединяются в одну, и в эту цепь включается конденсатор. Исходя из принципа работы асинхронных электродвигателей, запитанных от однофазной цепи, следует указать, что они имеют меньший КПД и очень чувствительны к перегрузкам.

Электродвигатели этого типа легко запускаются, но частоту их вращения практически невозможно регулировать.

Они чувствительны к перепадам напряжения, а при «недогрузе» снижают коэффициент полезного действия, становясь источником непропорционально больших затрат электроэнергии. При этом существуют методы использования асинхронного двигателя как генератор.

Универсальные коллекторные двигатели — принцип работы и характеристики

В бытовых электроинструментах малой мощности, от которых требуются малые пусковые токи, большой вращающий момент, высокая частота вращения и возможность ее плавной регулировки, используются так называемые универсальные коллекторные двигатели. По своей конструкции они аналогичны двигателям постоянного тока с последовательным возбуждением.

В таких двигателях магнитное поле статора создается за счет питающего напряжения. Только немного изменена конструкция магнитопроводов – она не литая, а наборная, что позволяет уменьшать перемагничивание и нагрев токами Фуко. Последовательно включенная в цепь якоря индуктивность дает возможность менять направление магнитного поля статора и якоря в одном направлении и в той же фазе.

Практически полная синхронность магнитных полей позволяет двигателю набирать обороты даже при значительных нагрузках на валу, что и требуется для работы дрелей, перфораторов, пылесосов, «болгарок» или полотерных машин.

Если в питающую цепь такого двигателя включен регулируемый трансформатор, то частоту его вращения можно плавно менять. А вот направление, при питании от цепи переменного тока, изменить не удастся никогда.

Такие электромоторы способны развивать очень высокие обороты, компактны и имеют больший вращающий момент. Однако наличие коллекторно-щеточного узла снижает их моторесурс – графитовые щетки достаточно быстро истираются на высоких оборотах, особенно если коллектор имеет механические повреждения.

Электродвигатели имеют самый большой КПД (более 80 %) из всех устройств, созданных человеком. Их изобретение в конце XIX века вполне можно считать качественным цивилизационным скачком, ведь без них невозможно представить жизнь современного общества, основанного на высоких технологиях, а чего-либо более эффективного пока еще не придумано.

Синхронный принцип работы электродвигателя на видео

Поделиться:

Нет комментариев

elektrik24.net

Что такое автомобильный моторчик стеклоочистителя. Как заменить моторчик стеклоочистителя

Стеклоочистители как дополнение автомобиля используются едва ли не со времен выпуска первых серийных моделей транспортного средства. Необходимость защиты ветрового стекла обусловлена мерами обеспечения безопасности при вождении – «дворники» очищают его поверхность, создавая условия оптимальной видимости. Выполнение этой операции требует от рабочих элементов особого технического устройства, которое подкрепляет моторчик стеклоочистителя и систему привода в целом. Несмотря на относительно скромные габариты, это довольно сложная система, что и влечет неисправности в ходе эксплуатации и потребность в замене некоторых элементов механизма.

Конструкция и элементы стеклоочистителя

В состав омывателя ветрового стекла входят фиксирующий узел, щетка и прижимной блок. Крепежный механизм является съемным и содержит штифт и фиксаторы поводки. Функции соединителя выполняет адаптер. К слову, от того, насколько качественно он обеспечивает подключение, зависит стабильность работы очистителя. Прижимной блок непосредственно осуществляет движение рабочих элементов – это система из нескольких пластиковых или металлических дуг. На краях дуг крепится щетка, которая напрямую контактирует с поверхностью стекла и очищает его от грязи с дождевой водой. Работу описанной конструкции обеспечивает моторчик стеклоочистителя, который управляется из салона посредством специальной ручки.

Устройство моторчика

Электродвигатель в «дворниках» также называется моторедуктором, и в современных версиях обычно является трехщеточным. Моторчик может иметь несколько скоростей, при этом его рабочие усилия вырабатываются за счет постоянных магнитов. Состав данного агрегата можно представить так:

В некоторых исполнениях моторчик стеклоочистителя включает также системы защиты – в этом качестве используются термобиметаллические предохранители, защитные механизмы от перегрузок, а дроссели с конденсаторами снижают и радиопомехи.

Задние и передние омыватели

В процессе вождения автовладелец должен иметь обзор с разных углов и сторон. Поэтому кроме традиционного переднего стеклоочистителя существуют и задние версии. В первом случае предусматривается двойная конструкция, то есть в целях повышения эффективности очистки щетка имеет две резинки. Меньшие нагрузки берет на себя моторчик заднего стеклоочистителя, поскольку он приводит в действие одинарную конструкцию. Тем не менее, это не значит, что задние модели имеют меньший риск выхода из строя – частота поломок аналогична передним.

Кроме этого, существуют «дворники» для боковых зеркал, но ввиду сложности реализации таких систем подобные решения постепенно уходят в прошлое, оставляя функции обеспечения видимости классическим версиям омывателей.

Возможные поломки

Вывести мотор стеклоочистителя из строя могут разные факторы, которые приводят к нарушению в соединениях между щетками и коллектором, клину в редукторе, нестабильной работе мотора и т. д. При этом моторчик стеклоочистителя не всегда требует замены, оставляя и возможность сохранения рабочего состояния путем коррекции положения компонентов системы – это, к примеру, касается биметаллического предохранителя. К нарушениям в работе скоростных режимах обычно приводят поломки в резисторах или переключателях.

Неполадки со щетками также устраняются несложными манипуляциями с механизмом остановки – в большинстве случаев их регулировка позволяет восстановить работоспособность чистящих элементов. Проблемы эстетического рода, среди которых – скрип, скрежет и другие неприятные звуки, почти всегда решаются очисткой самих щеток. Кроме того, сухость стекла также приводит к злополучному шуму.

Как снять моторчик?

Основные проблемы с работой стеклоочистителя все же затрагивают элементы моторчика, требуя его ремонта или замены. Вообще, приступая к любым восстановительным операциям, следует знать, как снять моторчик стеклоочистителя, не повредив его конструкцию и связанные с ним компоненты.

Для начала следует открутить крепежи, фиксирующие рычаги – это позволит снять щетки с приводных шлицев. Первым делом отвинчиваются гайки, а затем снимаются пластиковые втулки и прокладки. Далее необходимо изъять колодку с проводами. Для этого нужно приподнять уплотнители по краям и провести демонтаж через прорезь в моторной нише. На этой стадии следует снять и всю конструкцию стеклоочистителя, вынуть шайбу, пружину и тяговые элементы. Это пример того, как можно снять передний моторчик стеклоочистителя без вмешательства в приводные системы самого автомобиля. Когда устройство будет изъято, можно приступить к его осмотру и выявлению дефектов. Оценив состояние омывателя, необходимо принять решение – заменять его или ремонтировать.

Особенности снятия моторчика на ВАЗ

Если работа ведется на одной из моделей ВАЗ, то придется учитывать некоторые нюансы демонтажа. В целом операция схожа с аналогичными действиями на других автомобилях, но некоторые отличия все же есть.

Итак, вначале отключается штекер питания. Этот элемент отсоединяется в результате аккуратного перемещения его в сторону от места фиксации. Далее следует приподнять уплотнитель, захватив его края. Так поднимается резинка капота. Провода со штекером вынимаются через прорези, после чего отвинчиваются крепежные болты мотора. Чтобы окончательно подготовить моторчик стеклоочистителя ВАЗ для демонтажа, необходимо также приподнять чехол защиты. Затем нужно слегка надавить на шлицевые штыри – это следует делать до момента, пока они не провалятся внутрь. На этом процедура завершается. Моторчик готов к съему.

Как снять мотор на заднем стеклоочистителе?

Устройство и принципы крепления заднего стекла несколько отличаются от переднего, как и средства обеспечения приводных систем. Поэтому и подход к съему омывателя с его электромотором имеет ряд особенностей. Начинается работа с установки «дворника» в вертикальную позицию, что даст возможность открутить крепежные винты. Затем, чтобы снять моторчик заднего стеклоочистителя, необходимо отсоединить все внешние компоненты системы и саму конструкцию. В частности, снимается рычаг, защитный колпак на валике, отвинчивается болт кронштейна.

Особенностью этой процедуры является и необходимость снятия обивки багажного отсека. Для этого нужно по очереди вынимать пистоны, блокирующие подход к колодке с проводкой. Важно учитывать, что вынимать придется две колодки – одна предназначена для жгутов, а другая – для кабелей. Когда эти элементы будут изъяты, можно приступать к откручиванию винтов, фиксирующих мотор. Далее остается изъять приводной компонент, поворачивая его по сторонам.

Разборка моторчика

После того как внешние крепежи, за счет которых электромотор фиксируется, будут выкручены, можно начинать разборку. При этом важно не затронуть регулировочный болт, поскольку возможно нарушение осевого зазора в якорном валу. Впрочем, если планируется замена моторчика стеклоочистителя, то этот фактор не имеет значения.

Первой необходимо снять панель на редукторе, а затем – его шестерню и болт крепления с закладными гайками. Корпус демонтируется вместе со щеткодержателем и сразу же вынимается якорь. Рекомендуется на месте продуть корпус сжатым воздухом с помощью компрессора. На валиках механизма располагаются стопорные кольца – их следует снять полностью вместе с регулировочными шайбами. Из кронштейна вынимаются тяги и уплотнительные кольца. Последние следует вынимать с двух сторон кронштейна – из проточек.

Ремонт моторчика

Техническое восстановление электромотора может касаться разных его частей, а также состояния контактов и плат. В некоторых случаях также допускается лишь прочистка элементов, а другие неполадки предполагают полную их замену. Как правило, ремонт моторчика стеклоочистителя выполняется после тщательной проверки состояния следующих частей:

Разумеется, нередки случаи, когда и ремонт моторчика стеклоочистителя с заменой всех перечисленных элементов не дает ожидаемого результата. Обычно это происходит из-за несовместимости устройства с характеристиками самого автомобиля или же ввиду серьезных повреждений на плате, например, если имеет место обгорание контактов с проводами. Также неизбежность полной замены устройства возникает, если вся начинка мотора требует комплексного ремонта. Хотя теоретически восстановление возможно, результат вряд ли обеспечит долговременную эксплуатацию «дворников».

Сборка и установка моторчика

Если решено приобрести новый моторчик для стеклоочистителя и установить его на старую конструкцию, то при установке действовать можно в обратной последовательности. При этом желательно еще на стадии разборки маркировать регулировочные элементы. Это позволит на месте определить, как заменить моторчик стеклоочистителя, установив рабочий аналог на то же место и с теми же настройками. Также это правило действует, если прежний электромотор удалось отремонтировать – он собирается и устанавливается в обратном порядке, но следует учитывать, что при монтаже якоря в специальный разъем вала в корпус должен быть встроен упорный шар.

В процессе сборки редуктора желательно смазать его шестеренку и червяк вала. В качестве смазки можно использовать консистентные растворы. Это же относится и к процедуре установки тяги в кронштейне – в данном случае смазываются валики. Кривошипный механизм устанавливается параллельно укороченной тяге с направлением в сторону электромотора.

Проверка работоспособности механизмов

На стадии выполнения ремонта или в ходе профилактической проверки стеклоочистителей можно выявить проблемы в устройстве несколькими способами. О качестве работы механизма в первую очередь говорят функция щетки и ее положение в щеткодержателе. Чистящие элементы должны беспрепятственно и легко двигаться в соответствии с заданной скоростью. Сам электромоторчик проверяется тестером. В частности, такая диагностика позволяет обнаружить нарушения в контактах и соединениях. В разобранном виде устройство позволяет оценить и состояние шестерни редуктора – так, в частности, проверяются упомянутые зубья и резьба на валиках. Остальные компоненты можно проверить невооруженным глазом даже при поверхностном осмотре.

fb.ru

Устройство двигателя автомобиля. Описание, принцип работы

Самым распространенным двигателем из тех, которые устанавливаются в настоящее время, является мотор внутреннего сгорания. Устройство и работа двигателя автомобиля достаточно простые, несмотря на множество деталей, из которых он состоит. Рассмотрим это более подробно.

Общее устройство ДВС

Каждый из моторов имеет цилиндр и поршень. В первом происходит превращение тепловой энергии в механическую, которая способна вызвать движение автомобиля. Всего лишь за одну минуту этот процесс повторяется несколько сот раз, благодаря чему коленчатый вал, которых выходит из мотора, вращается непрерывно.

Двигатель машины состоит из нескольких комплексов систем и механизмов, преобразующих энергию в механическую работу.

Ее базой являются:

Помимо этого, в нем работают следующие системы:

Кривошипно-шатунный механизм

Благодаря ему возвратно-поступательное движение коленвала превращается во вращательное. Последнее передается всем системам легче, чем циклическое, тем более что конечным звеном передачи являются колеса. А они работают посредством вращения.

Если бы автомобиль не был колесным транспортным средством, то этот механизм для передвижения, возможно, не был бы необходимым. Однако в случае с машиной кривошипно-шатунная работа полностью оправдана.

Газораспределительный механизм

Благодаря ГРМ рабочая смесь или воздух поступает в цилиндры (в зависимости от особенностей образования смеси в моторе), затем удаляются отработавшие уже газы и продукты сгорания.

При этом обмен газов происходит в назначенное время в определенном количестве, организуясь с тактами и гарантируя качественную рабочую смесь, а также получение наибольшего эффекта от выделяемой теплоты.

Система питания

Смесь воздуха с топливом сгорает в цилиндрах. Рассматриваемая система регулирует их подачу в строгом количестве и пропорции. Бывает внешнее и внутреннее смесеобразование. В первом случае воздух и топливо перемешиваются вне цилиндра, а в другом — внутри него.

Систему питания с внешним образованием смеси имеет специальное устройство под названием карбюратор. В нем топливо распыляется в воздушной среде, а затем поступает в цилиндры.

Устройство двигателя автомобиля с системой внутреннего смесеобразования называется инжекторным и дизельным. В них происходит заполнение цилиндров воздухом, куда впрыскивается топливо посредством специальных механизмов.

Система зажигания

Здесь происходит принудительное воспламенение рабочей смеси в моторе. Дизельным агрегатам это не нужно, так как у них процесс осуществляется через высокую степень сжатия воздуха, который становится фактически раскаленным.

В основном в двигателях применяется искровый электрический разряд. Однако, помимо этого, могут использоваться запальные трубки, которые воспламеняют рабочую смесь горящим веществом.

Она может поджигаться и другими способами. Но самым практичным на сегодняшний день продолжает оставаться электроискровая система.

Пуск

Данной системой достигается вращение коленвала мотора при запуске. Это необходимо для начала функционирования отдельных механизмов и самого двигателя в целом.

Для запуска в основном используется стартер. Благодаря ему, процесс осуществляется легко, надежно и быстро. Но возможен и вариант пневматического агрегата, который работает на запасе сжатого воздуха в ресиверах либо обеспеченного компрессором с электрическим приводом.

Самой простой системой является заводная рукоятка, через которую в моторе проворачивается коленвал и начинается работа всех механизмов и систем. Еще недавно все водители возили ее с собой. Однако ни о каком удобстве в этом случае речи быть не могло. Поэтому сегодня все обходятся без нее.

Охлаждение

В задачу этой системы входит поддержание определенной температуры работающего агрегата. Дело в том, что сгорание в цилиндрах смеси происходит с выделением теплоты. Узлы и детали мотора нагреваются, и им необходимо постоянно охлаждаться, чтобы работать в штатном режиме.

Наиболее распространенными являются жидкостная и воздушная системы.

Для того чтобы двигатель охлаждался постоянно, необходим теплообменник. В моторах с жидкостным вариантом его роль исполняет радиатор, который состоит из множества трубок для ее перемещения и отдачи тепла стенкам. Отвод еще больше увеличивается через вентилятор, который установлен рядом с радиатором.

В приборах с воздушным охлаждением используется оребрение поверхностей самых нагретых элементов, из-за чего площадь теплообмена существенно возрастает.

Эта система охлаждения является низкоэффективной, а поэтому на современных автомобилях она устанавливается редко. В основном ее используют на мотоциклах и на небольших ДВС, для которых не нужна тяжелая работа.

Система смазки

Смазывание деталей необходимо для сокращения потерь механической энергии, которая происходит в кривошипно-шатунном механизме и ГРМ. Помимо этого, процесс способствует уменьшению износа деталей и некоторому охлаждению.

Смазка в двигателях автомобилей в основном используется под давлением, когда масло подается через трубопроводы посредством насоса.

Некоторые элементы смазываются путем разбрызгивания или окунания в масло.

Двухтактные и четырехтактные моторы

Устройство двигателя автомобиля первого вида в настоящее время применяется в довольно узком диапазоне: на мопедах, недорогих мотоциклах, лодках и бензокосилках. Его недостатком является потеря рабочей смеси во время удаления выхлопных газов. Кроме этого, принудительная продувка и завышенные требования к термической устойчивости выхлопного клапана служат причиной роста цены мотора.

В четырехтактном двигателе указанных недостатков нет благодаря наличию газораспределительного механизма. Однако и в этой системе имеются свои проблемы. Наилучший режим работы мотора будет достигнут в очень узком диапазоне оборотов коленчатого вала.

Развитие технологий и появление электронных БУ позволило решить эту задачу. Во внутреннее устройство двигателя теперь входит электромагнитное управление, при помощи которого выбирается оптимальный режим газораспределения.

Принцип работы

ДВС работает следующим образом. После того как рабочая смесь попадает в камеру сгорания, она сжимается и воспламеняется от искры. При сжигании в цилиндре образуется сверхсильное давление, которое приводит в движение поршень. Он начинает продвигаться к нижней мертвой точке, что является третьим тактом (после впуска и сжатия), называющимся рабочим ходом. В это время благодаря поршню начинает вращаться коленвал. Поршень, в свою очередь, перемещаясь к верхней мертвой точке, выталкивает отработанные газы, что является четвертым тактом работы двигателя — выпуском.

Вся четырехтактная работа происходит довольно просто. Чтобы легче было понять как общее устройство двигателя автомобиля, так и его работу, удобно посмотреть видео, наглядно демонстрирующее функционирование мотора ДВС.

Тюнинг

Многие автовладельцы, привыкнув к своей машине, хотят получить от нее больше возможностей, чем она способна дать. Поэтому нередко для этого делают тюнинг двигателя, увеличивая его мощность. Это можно реализовать несколькими способами.

Например, известен чип-тюнинг, когда путем компьютерного перепрограммирования мотор настраивают на более динамичную работу. У этого способа есть как сторонники, так и противники.

Более традиционным методом является тюнинг двигателя, при котором осуществляются некоторые его переделки. Для этого производится замена коленчатого вала с подходящими под него поршнями и шатунами; устанавливается турбина; проводятся сложные манипуляции с аэродинамикой и так далее.

Устройство двигателя автомобиля не такое уж сложное. Однако в связи с огромным количеством элементов, в него входящих, и необходимости согласования их между собой, для того чтобы любые переделки возымели желаемый результат, требуется высокий профессионализм того, кто их будет осуществлять. Поэтому, прежде чем решаться на это, стоит потратить усилия для поиска настоящего мастера своего дела.

fb.ru

Электродвигатели переменного тока

Электрические двигатели давно и прочно заняли лидирующие позиции среди силовых агрегатов различного типа оборудования. Их можно найти в автомобиле и в пылесосе, в сложнейших станках и в обычных детских игрушках. Они есть практически везде, хотя и отличаются между собой типом, строением и рабочими характеристиками.

Электродвигатели – это силовые агрегаты, способные превращать электрическую энергию в механическую. Различают два их основных вида: двигатели переменного и постоянного тока. Разница между ними, как понятно из названия, заключается в типе питающего тока. В данной статье речь пойдет о первом виде – электродвигателе переменного тока

Устройство и принцип работы

Основная движущая сила любого электрического двигателя – электромагнитная индукция. Электромагнитная индукция, если описать ее в двух словах – это появление силы тока в проводнике, помещенном в переменное магнитное поле. Источником переменного магнитного поля является неподвижный корпус двигателя с размещенными на нем обмотками – статор, подключенный к источнику переменного тока. В нем расположен подвижный элемент – ротор, в котором и возникает ток. По закону Ампера на заряженный проводник, помещенный в магнитное поле, начинает действовать электродвижущая сила – ЭДС, которая вращает вал ротора. Таким образом, электрическая энергия, которая подается на статор, превращается в механическую энергию ротора. К вращающемуся валу можно подключать различные механизмы, выполняющие полезную работу.

Электродвигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные. Разница между ними в том, что в первых ротор и магнитное поле статора вращаются с одной скоростью, а во вторых ротор вращается медленнее, чем магнитное поле. Отличаются они и по устройству, и по принципу работы.

Асинхронный двигатель

Устройство асинхронного двигателя

На статоре асинхронного двигателя закреплены обмотки, создающие переменное вращающееся магнитное поле, концы которой выводятся на клеммную коробку. Поскольку при работе двигатель нагревается, на его валу устанавливается вентилятор системы охлаждения.

Ротор асинхронного двигателя выполнен с валом как одно целое. Он представляет собой металлические стержни, замкнутые между собой с двух сторон, из-за чего такой ротор еще именуется короткозамкнутым. Своим видом он напоминает клетку, поэтому его часто называют «беличьим колесом» Более медленное вращение ротора в сравнении с вращением магнитного поля – результат потери мощности при трении подшипников. Кстати, если бы не было этой разницы в скорости, ЭДС бы не возникала, а без нее не было бы и тока в роторе и самого вращения.

Магнитное поле вращается за счет постоянной смены полюсов. При этом соответственно меняется направление тока в обмотках. Скорость вращения вала асинхронного двигателя зависит от числа полюсов магнитного поля.

Синхронный двигатель

Устройство синхронного двигателя

Устройство синхронного электродвигателя немного отличается. Как понятно из названия, в этом двигателе ротор вращается с одной скоростью с магнитным полем. Он состоит из корпуса с закрепленными на нем обмотками и ротора или якоря, снабженного такими же обмотками. Концы обмоток выводятся и закрепляются на коллекторе. На коллектор или токосъемное кольцо подается напряжение посредством графитовых щеток. При этом концы обмоток размещены таким образом, что одновременно напряжение может подаваться только на одну пару.

В отличие от асинхронных на ротор синхронных двигателей напряжение подается щетками, заряжая его обмотки, а не индуцируется переменным магнитным полем. Направление тока в обмотках ротора меняется параллельно с изменением направления магнитного поля, поэтому выходной вал всегда вращается в одну сторону. Синхронные электродвигатели позволяют регулировать скорость вращения вала путем изменения значения напряжения. На практике для этого обычно используются реостаты.

Краткая история создания

Впервые возможность превратить электричество в механическую энергию открыл британский ученый М.Фарадей еще в 1821 году. Его опыт с проводом, помещенным в ванну с ртутью, оснащенной магнитом, показал, что при подключении провода к источнику электроэнергии он начинает вращаться. Этот нехитрый опыт наверняка многие помнят по школе, правда, ртуть там заменяется безопасным рассолом. Следующим шагом в изучении этого феномена было создание униполярного двигателя – колеса Барлоу. Никакого полезного применения он так и не нашел, зато наглядно демонстрировал поведение заряженного проводника в магнитном поле.

На заре истории электродвигателей ученые пытались создать модель с сердечником, двигающимся в магнитном поле не по кругу, а возвратно-поступательно. Такой вариант был предложен, как альтернатива поршневым двигателям. Электродвигатель в привычном для нас виде впервые был создан в 1834 году русским ученым Б.С. Якоби. Именно он предложил идею использования вращающегося в магнитном поле якоря, и даже создал первый рабочий образец.

Первый асинхронный двигатель, в основе работы которого заложено вращающееся магнитное поле, появился в 1870 году. Авторами эффекта вращающегося магнитного поля независимо друг от друга стали два ученых: Г.Феррарис и Н. Тесла. Последнему принадлежит также идея создания бесколлекторного электродвигателя. По его чертежам были построены несколько электростанций с применением двухфазных двигателей переменного тока. Следующей более удачной разработкой оказался трехфазный двигатель, предложенный М.О. Доливо-Добровольским. Его первая действующая модель была запущена в 1888 году, после чего последовал ряд более совершенных двигателей. Этот русский ученый не только описал принцип действия трехфазного электродвигателя, но и изучал различные типы соединений фаз (треугольник и звезда), возможность использование разных напряжений тока. Именно он изобрел пусковые реостаты, трехфазные трансформаторы, разработал схемы подключения двигателей и генераторов.

Особенности электродвигателя переменного тока, его достоинства и недостатки

На сегодня электродвигатели являются одними из самых распространенных видов силовых установок, и тому есть немало причин. У них высокий КПД порядка 90%, а иногда и выше, довольно низкая себестоимость и простая конструкция, они не выделяют вредных веществ в процессе эксплуатации, дают возможность плавно менять скорость во время работы без использования дополнительных механизмов типа коробки передач, надежны и долговечны.

Среди недостатков всех типов электромоторов — отсутствие высокоемкостного аккумулятора электроэнергии для автономной работы.

Основное отличие электродвигателя переменного тока от его ближайшего родственника – электродвигателя постоянного тока – заключается в том, что первый питается переменным током. Если сравнивать их функциональные возможности, первый менее мощный, у него сложно регулировать скорость в широком диапазоне, он имеет меньший КПД.

Если же сравнивать асинхронный и синхронный электродвигатель переменного тока, то первый имеет более простую конструкцию и лишен «слабого звена» — графитовых щеток. Именно они обычно первыми выходят из строя при поломке синхронных двигателей. Вместе с тем, у него сложно получить и регулировать постоянную скорость, которая зависит от нагрузки. Синхронные двигатели позволяют регулировать скорость вращения с помощью реостатов.

Сфера применения

Электродвигатели переменного тока широко используются практически во всех сферах. Ими оснащаются электростанции, их используют в автомобиле- и машиностроении, есть они и в домашней бытовой технике. Простота их конструкции, надежность, долговечность и высокий показатель КПД делает их практически универсальными.

Асинхронные двигатели нашли применение в приводных системах различных станков, машин, центрифуг, вентиляторов, компрессоров, а также бытовых приборов. Трехфазные асинхронные двигатели являются наиболее распространенными и востребованными. Синхронные двигатели используются не только в качестве силовых агрегатов, но и генераторов, а также для привода крупных установок, где важно контролировать скорость.

Схема подключения электродвигателя к сети

Электродвигатели переменного тока бывают трех и однофазные. Асинхронные однофазные двигатели имеют на корпусе 2 вывода и подключить их к сети не составляет трудности. Т.к. вся бытовая электрическая сеть в основном однофазная 220В и имеет 2 провода — фаза и ноль. С синхронными все намного интереснее, их тоже можно подключить с помощью 2 проводов, достаточно обмотки ротора и статора соединить. Но соединять их нужно так, чтобы обмотки однополюсного намагничивания ротора и статора располагались напротив друг друга.

Сложности представляют двигатели для 3ех фазной сети. Ну во-первых у таких двигателей в основном в клеммной коробке 6 выводов и это означает что обмотки двигателя нужно подключать самому, а во-вторых их обмотки можно подключать разными способами — по типу «звезда» и «треугольник». Ниже приведен рисунок соединения клем в клеммной коробке, в зависимости от типа соединения обмоток.

zewerok.ru

Моторчик стеклоочистителя - как он работает

Данное устройство предназначается не только для автомобилей, но и практически для всех видов транспортных средств. Даже на вертолетах, кораблях и самолетах присутствуют стеклоочистители. Данное устройство имеет достаточно простой принцип работы. При включении дворников происходит удаление лишней воды или грязи на лобовом стекле. В автомобильном быту существует несколько режимов работы стеклоочистителя: с заданным промежутком времени, постоянный, одинарный. Вспомогательным механизмом является устройство, которое отвечают за подачу воды для того, чтобы удалить большое количество пыли или грязи непосредственно с лобового стекла транспортного средства.

Так, базис стеклоочистителей составляют такие детали: ось рычага, электродвигатель (устройство, которое приводит стеклоочистители в работу), рычаг щеток, сами щетки и щеткодержатель, реле стеклоочистителя, монтажный блок, корпус. Данные составные элементы являются незаменимыми в работе стеклоочистителей у автомобилей. Различные вариации в перечне элементов вызваны непосредственно различием в моделях и марках транспортных средств. В автомобилях нового поколения устанавливаются самые «навороченные» варианты стеклоочистителей. Так, очень популярными стали щетки с подогревом, а также стеклоочистители автоматические, которые, собственно, и реагируют на любые попадания воды или грязи на лобовое стекло. В целом, это все детали устройства, а значит теперь следует перейти к общим понятиям.

Автомобильные щеточки стеклоочистителя являют собою основу – самую главную деталь во всем устройстве, за которой необходимо очень пристально следить и ухаживать. Именно данный конструктивный элемент выполняет всю непосредственную работу очищения лобового стекла, вследствие чего, довольно часто встречается износ данной детали. Это происходит из-за того, что резиновая щетка контактирует с поверхностью стекла с очень большим давлением, следовательно, ее технические свойства должны располагать необходимой гибкостью и одновременно жесткость. Износ щеточек стеклоочистителя предопределяет огромное количество факторов, основным из которых является состояние погоды. Холод, жара, дождь: все эти негативные факторы могут худшим образом сказываться на состоянии и работе вышеуказанной детали.

Причину поломки стеклоочистителя можно определить очень просто. Если после использования стеклоочистителя на лобовом стекле виднеются царапины, полосы, или же автолюбитель слышит некорректный шум при работе всего устройства, возникает необходимость в тотальной замене щеточек. Помимо этого, если же щеточки двигаются очень медленно, или не в такт, или очень быстро, то в негодность пришел «отец» устройства – электродвигатель. Кроме того следует обратить свой взор на реле или рычаг. При неисправностях оси щеточки могут стыкаться друг с другом, а также, разъезжаться в разных направлениях. Если же щетки стеклоочистителя в периоды непосредственного передвижения транспортного средства слетают, то необходимо заменить щеткодержатель.

1. Моторчик стеклоочистителя – что это и как работает?

В современном мире транспортные средства, а конкретно – автомобили, оснащаются двумя стеклоочистителями. Так, данные устройства имеют двойную конструкцию для переднего стекла: в их арсенал включены две резинки, которые располагаются на щетке для еще более эффективной и плодотворной работы; а также для заднего стекла, но уже вариант одинарный. Большая часть стеклоочистителей для лобового стекла работают в основном на трех режимах. Данные режимы являют собою медленную работу, прерывистую и быструю.

Стеклоочиститель лобового стекла включает в себя определенный электрический двигатель, к которому прикреплен редуктор, щетки, систему рычагов и механизм, которые в автоматическом порядке возвращает дворники автомобиля п исходное положение. Одновременно со стеклоочистителем производится работа, которая затрагивает устройство омывателя ветрового стекла. В то время, когда этот небольшой, но достаточно важный механизм прекращает свою работу, автомобилисту следует незамедлительно подчинить это устройство, так как погода очень редко бывает предсказуема.

2. Ремонт моторчика стеклоочистителя – как установить причину поломки?

В автомобильном мире существует несколько причин, по которым стеклоочиститель не работает. Основной причиной в большинстве случаев служит отсутствие контакта между щетками и коллектором. В том случае, если после непосредственной разборки электродвигателя, после тотальной зачистки контактов не была устранена данная неисправность, скорее всего, автолюбителю понадобиться ремонт моторчика стеклоочистителя. Тем не менее, перед тем как приступить к данной процедуре, существует еще несколько вариантов, которые необходимо проверить до принятия решительных действий. В том случае, если заел редуктор, или заклинили рычаги, в системе может сработать определенный предохранитель, название которого – биметаллический. Вследствие данного процесса система также не будет отвечать автовладельцу на все его призывы к включению системы. Конечно же, если поправить положение всех вышеуказанных элементов и заменить предохранитель, можно без особого труда исправить возникшую проблему. После того, как неисправность была устранена работа стеклоочистителя должна происходить в штатном режиме.

Кроме того, бывают случаи, когда данное устройство начинает свою работу только на одной определенной скорости. Это уже другая проблема, которая заключается в неисправности переключателя или резистора. Щеточки могут и вовсе не приходить в нижнее положение, следовательно, возникает нужда в регулировке механизма остановки. Довольно часто встречаются ситуации, когда при начале работы стеклоочистителя появляются лишние звуки в ипостаси скрежета или скрипа. Если данные феномены не связаны с сухостью стекла или наличием песка под резинками щеток, то, скорее всего, проблема заключается внутри всей системы.

Конструктивное строение стеклоочистителя является достаточно легким. На пальчики прикрепляются щеточные рычаги, которые могут стать основным подозреваемым устройством источника постороннего звука. Зачастую бывает так, что механизм закисает во втулках кронштейна из-за того, что была нарушена защита, а внутрь попала грязь и вода. Если после данной проверки не было обнаружено изъянов, а звук не изменился, то следует произвести частичный ремонт или тотальную замену моторчика стеклоочистителя. Для того чтобы произвести снятие моторчика стеклоочистителя, следует обесточить всю систему электрооборудования, а уже после этого можно начинать демонтаж устройства.

3. Замена моторчика стеклоочистителя – как снять устройство?

Довольно редко моторчик стеклоочистителя как переднего, так и заднего, просто-напросто выходит из строя. Вообще, данная проблема не возникает часто, но если она застала автолюбителя в врасплох, то тут уже ничего не поделаешь, нужно будет во всем разобраться. Для того чтобы устроить ремонт поврежденного устройства, необходимо произвести его полный демонтаж, который является достаточно неприятным процессом. Примером лучше всего послужит классическая модель от ВАЗа, так как данный процесс наиболее полно продемонстрирует все мельчайшие детали. Так, процедура снятия моторчика происходит в несколько этапов. Сначала необходимо открутить все гайки, посредством которых крепятся рычаги щеток.

После этого можно снять сами рычаги с конусных шлицев привода. Если данный процесс покажется очень трудным, то на шлицы можно нанести проникающую смазку. После проделанного следует демонтировать приводы рычагов щеток с помощью снятия крепления (откручивание гаек), после чего проводится процедура снятия резиновых прокладок и пластмассовых втулок. В жгуте колодка проводов должна отсоединится и вытянуться с помощью приподнятого края уплотнителя, через определенную прорезь в перегородке моторного отсека. Следующий этап заключается в снятии стеклоочистителя.

Затем со снятого устройства нужно открутить шайбу и пружинный фиксатор, а также – отсоединить тягу. Все, осталось совсем нечего – открутить три болта крепления и достать моторчик. После того как был проведен визуальный осмотр следует заменить все негодные для эксплуатации части. Если же ремонт является невозможным, то нужно купить совершенно новый моторчик. Все, производить сборку всей системы очистки стекол следует проводить в обратной последовательности.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?

auto.today

Смотрите также