Как подключается автомат электрический: Подробная инструкция как подключить автоматический выключатель

Содержание

Как подключить автоматический выключатель | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

Подключить автоматический выключатель может практически каждый, но зачастую выполняют это не совсем правильно.

Дело в том, что между электриками идут постоянные споры: кто-то питание подключает на неподвижные контакты, а кто-то на подвижные. Спорить не нужно, открываем ПУЭ и читаем п.3.1.6:

Почти во всех автоматических выключателях, УЗО и дифавтоматах неподвижный контакт располагается сверху.

Вот пример однополюсного автомата ВА47-29 С16:

Аналогично, у дифавтомата АВДТ 32, С16, 30 (мА):

Из  пункта 3.1.6. можно сделать вывод, что словосочетание «должно выполняться, как правило» носит скорее всего рекомендательный характер, т.е. не запрещает. Вот поэтому этим пунктом многие электрики и пренебрегают. В принципе это на работу автомата никак не влияет, он все равно отключится при коротком замыкании или перегрузе — неоднократно проверял сам лично.

Рассмотрим вкратце устройство модульного однополюсного автомата ВА47-29. Дело в том, что поверхность неподвижного и подвижного контактов имеют разнородные сплавы. Согласно заводским испытаниям IEK, при коммутации переменного тока выгорание обоих контактов идет равномерно, поэтому здесь не критично с какой стороны подключать питание. А вот при коммутации постоянного тока значительной величины периодически наблюдается перенос металла с одного контакта на другой, поэтому в этом случае питание нужно подавать только на неподвижные контакты.

Лично я сторонник того, чтобы питание всегда подавалось на неподвижные контакты с целью привести к однообразию (везде одинаково) все схемы подключения автоматических выключателей, особенно, в жилом секторе.

При этом повысится электробезопасность при обслуживании и эксплуатации электрических сетей, уменьшатся ошибки персонала при выводе в ремонт электрооборудования и т.д.

Перейдем к практике.

Подключение однополюсных и двухполюсных автоматических выключателей

Как правило, в однофазных сетях 220 (В) применяют однополюсные или двухполюсные автоматы. Если ввод в квартиру выполнен двумя проводами (фаза L — красный цвет, ноль PEN — синий цвет), т.е. у Вас система TN-C (читайте про нее более подробно), то схема будет следующей:

Питающая фаза подключается на клемму (1) вводного однополюсного автомата 40 (А), а далее с клеммы (2) проходит через однофазный счетчик и распределяется по групповым автоматам 16 (А). Питающий ноль проходит через счетчик и подключается к нулевой шине PEN.

Если ввод в квартиру выполнен тремя проводами (фаза L — красный цвет, ноль N — синий цвет, земля PE — желто-зеленый цвет), т.е. у Вас система TN-C-S или TN-S, то схема будет такой:

В этом случае питающая фаза подключается к вводному двухполюсному автомату 40 (А) на клемму (1), а ноль на клемму (3). С выходной клеммы (2) фаза проходит через счетчик, вводное УЗО 50 (А), 100 (мА) и распределяется по групповым автоматическим выключателям 16 (А).

С выходной клеммы (4) ноль проходит через счетчик, вводное УЗО 50 (А), 100 (мА) и подключается на нулевую шину N.

Схема подключения трехполюсных и четырехполюсных автоматов защиты

Для подключения трехфазных двигателей применяются трехполюсные автоматы, например, ВАМУ-10.

На неподвижные контакты (1,3,5) подключается трехфазное питающее напряжение (А,В,С), а к подвижным контактам (2,4,6) подключается обмотка двигателя.

В трехфазных сетях с системой заземления TN-C, TN-C-S или TN-S также можно применять трехполюсные автоматические выключатели.

В трехфазных сетях с системой заземления TN-C-S или TN-S допускается устанавливать четырехполюсные автоматы. Они подключаются аналогично, только там добавлен еще один полюс «N».

 

Присоединение жил проводов и кабелей к автомату

У каждого автомата свои требования по подключению проводников: сечение, длина зачищаемой изоляции, тип соединения. Читайте паспорт — там все написано.

Например, для подключения автомата ВА47-29 С10 требуется зачистить жилу провода примерно на 0,7-1 (см).

Затем необходимо вставить ее в контактный зажим и зафиксировать с помощью винта.

После затягивания проверьте фиксацию провода путем легких подергиваний в разные стороны.

Если у Вас гибкий провод, то лучше применять наконечники соответствующего сечения.

Следите за тем, чтобы под контактный зажим не попала изоляция провода.

Не нужно сильно затягивать винт, т.к. это может привести к деформации корпуса автоматического выключателя. При деформации корпуса меняется положение внутренних токоведущих частей, что приводит к быстрому выходу его из строя или повышенному нагреву.

Как подключить несколько автоматических выключателей в одном ряду?

Если в одном ряду в щитке установлено несколько автоматов, то целесообразно соединить их между собой не перемычками из провода, а специальной медной соединительной шинкой (ШС) — «гребенкой».

Она отрезается по нужной длине и подключает фазы ко всем автоматам в ряду в необходимой последовательности.

Более подробно о ней читайте в этой статье.

P.S. На этом я завершаю свою статью. Все имеющиеся у Вас вопросы задавайте в комментариях. Буду рад Вам помочь.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Как подключить автомат в щитке?

Электрический щит — это устройство, часто располагающееся возле входа в помещение, служащее для распределения электроэнергии, оно направляет ток к розеткам и различным приборам, устройствам.

В щитке чаще всего установлен счётчик электроэнергии, он учитывает и подсчитывает все энергозатраты. Большинство моделей щитков предусматривают подключение как устройств защитного отключания (УЗО), так и автоматов. Они предохраняют от перенапряжения в сети и риска короткого замыкания и подключаются в цепь сразу после электросчётчика.

Зачастую приходится сталкиваться с проблемой подключения или замены автомата в щитке. Чтобы проделать эту работу самостоятельно, потребуется ряд инструментов и, конечно, соблюдение техники безопасности. Перед тем, как, например, подключить лампочку и выключатель через отдельный новый автомат, надо обязательно отключить питание общим выключателем. Если таковой отсутствует, то работать под напряжением запрещено!

Существует множество схем подключения и целый вагон тонкостей, поэтому если вы не уверены в том, что вы делаете, то лучше доверить эту работу профессионалу. Сейчас мы рассмотрим подключение автомата в щитке для защиты однофазной сети. Именно такая сеть чаще всего используется в квартирах и дачных домах, это так называемая двухпроводная схема, в которой один провод является фазой, другой нейтралью.

Сняв с устройства крышку, можно увидеть массу проводов и несколько уже установленных автоматов (если вы, конечно, не устанавливаете автомат в абсолютно новый щиток), которые обычно подписываются добросовестными электриками. Часто надписи располагаются прямо на щитке, а потому целесообразно сразу же дать обозначение новому автомату, который вы собираетесь установить. Самый простой способ установки нового автомата к уже существующим — это повторить схему подключения, которую вы увидите. Причём, желательно, сохранить цвета проводов. 

С кабеля надо удалить верхнюю изоляцию и зачистить каждую жилу примерно на сантиметр. Желательно делать это после того, как определитесь с требуемой длиной каждой жилы для свободного подключения к клемам. Если клеммные колодки «заземляющих» и «нулевых» проводов еще не установлены, то надо это сделать. Последние обычно синего цвета.

Далее подключаем жилы заземления и нейтральную к соответствующим клеммным колодкам. Т.е. к одному из зажимов теперь нужно присоединить жилу заземления, аналогичную процедуру проделать для «нулевой» жилы кабеля. Только теперь можно перейти к основному вопросу – подключению автомата.

Устанавливается монтажная DIN-рейка (если она еще не установлена), на которую и будут «защёлкиваться» выключатели.

К этому можно перейти сразу, а можно вначале установить реле – недорогой вариант для дома, прекрасно справляющийся со скачками напряжения. Затем к первому автомату подать питание от вводного или от реле, если оно имеется. К остальным его следует подводить сверху, пользуясь кабельными перемычками, но с распределительной шиной работа пройдёт быстрей и легче. Далее провода подключаются к автоматам. Должно получиться так же, как на картинке.

На заметку: оптимальный вариант – автомат на десять Ампер, бывает также на шестнадцать, но должной защиты он не обеспечивает, хотя его устанавливают в большинстве домов. Следуя этим рекомендациям, возможно правильное подключение автоматического выключателя.

Буду очень рад вашей критике и с радостью отвечу на все вопросы в комментариях и дополню/исправлю статью при необходимости. Удачного монтажа!

Видео о подключении автоматов:

  • < Назад
  • Вперёд >

Как подключить автоматический выключатель

В домах старой постройки, в системе электроснабжения нулевой провод был не только рабочим, но и одновременно выполнял защитную функцию. В современных зданиях предусмотрено разделение по назначению рабочих и защитных проводников. В связи с этим часто возникает вопрос, как подключить автоматический выключатель, поскольку все электроустановочные изделия европейского образца оборудованы клеммами для подключения заземляющего провода. Кроме того, крепление самих автоматов в распределительном шкафу может быть выполнено путем крепления на DIN-рейку или на специальную монтажную панель.

Устройство и принцип действия

Автоматические выключатели, называемые в быту автоматами или переключателями, относятся к средствам коммутации и предназначаются для подачи электрического тока к какому-либо объекту. Основной функцией этих устройств является автоматическое отключение подачи тока при возникновении аварийной ситуации и неполадок в сети. Автомат защищает электрическую цепь от коротких замыканий, перегрузок и падения напряжения сверх допустимого значения.

Прежде чем выполнять подключение автомата, необходимо разобраться с особенностями его конструкции и принципом срабатывания. Автоматический выключатель состоит из корпуса, коммутирующего устройства, механизма управления в виде кнопки или рукоятки, дугогасительной камеры и винтовых клемм, расположенных вверху и внизу.

Для изготовления корпуса и механизма управления используется прочная пластмасса, не поддерживающая горение. Коммутирующее устройство состоит из подвижных и неподвижных контактов. Каждый полюс автомата состоит из пары этих контактов и оборудован собственной дугогасительной камерой.

Предназначение дугогасительной камеры заключается в гашении электрической дуги, появляющейся при разрыве контактов, находящихся под действием нагрузки. Сама камера изготавливается в виде набора стальных пластин, имеющих профиль определенной формы. Они изолированы между собой и расположены на одинаковом расстоянии относительно друг друга. Именно к этим пластинам притягивается дуга, которая здесь же остывает и угасает. Число пар контактов в разных моделях автоматов составляет от 1 до 4. В устройствах имеются индикаторы положения. Красный цвет указывает на включенное состояние, а зеленый – на выключенное. Таким образом, можно очень быстро определить текущее состояние автоматического выключателя.

Все детали спрятаны внутри корпуса, снаружи видно только верхние и нижние винтовые зажимы, рукоятку управления и индикатор. На корпусе имеется фиксатор, позволяющий быстро установить автомат на DIN-рейку и так же легко демонтировать его.

Для отключения автомата существует специальный механизм, называемый расцепителем. Каждый тип расцепителя имеет собственную конструкцию. Например, в обычных автоматах функцию отключающего устройства выполняет катушка с обмоткой и сердечником. Для обмотки используется медный изолированный провод. Включение катушки в электрическую цепь производится последовательно с контактами, поскольку именно по ней осуществляется движение тока нагрузки. В случае превышения этим током установленного допустимого значения, то под действием магнитного поля катушки сердечник перемещается и оказывает механическое воздействие на отключающее устройство. В результате, происходит размыкание контактов защитного автомата.

Конструкция теплового расцепителя имеет свои особенности. В ее состав входит специальная биметаллическая пластина. Для ее изготовления используются два вида металлов, разнородных по своему составу и с различными коэффициентами линейного расширения. Пластина включается в цепь последовательно с нагрузкой. Во время работы автомата она нагревается током, проходящим через нее. В случае перегрузки происходит изгиб пластины в сторону металла с наименьшим коэффициентом расширения. В действие вступает спусковой механизм, отключающий автомат. Чем больше ток превышает номинальное значение, тем быстрее происходит срабатывание теплового расцепителя.

Монтаж автоматических выключателей

Подключение автоматических выключателей в распределительном шкафу выполняется в определенной последовательности. Сверху заводится кабель, подключенный к внешнему источнику тока, а через выводные отверстия, расположенные внизу, проводка разводится по своим объектам, в соответствии с электрической схемой.

В начале монтажа подключается вводный автомат. При наличии в схеме нескольких линий, изолированных между собой, они разделяются от вводного автоматического выключателя. Его мощность должна быть не меньше общей мощности автоматов, подключенных к раздельным линиям. С этой целью выбираются двух- или четырехполюсные устройства группы D, устойчивые к включению электроинструмента и другого мощного оборудования.

Наибольшее распространение получили однополюсные выключатели, подходящие для любых схем электроснабжения квартир и частных домов. Модульные автоматы устанавливаются на DIN-рейку и соединяются проводниками с пропускной способностью по току, превышающей рабочий ток выключателя. Более удобное подключение нескольких автоматов в одном ряду можно выполнить с помощью специальной соединительной шины. От нее отрезается кусок необходимой длины и закрепляется в клеммах.

Такое подключение возможно за счет расстояния между контактами шины, соответствующего стандартной ширине модульных автоматов. Установка выключателя производится на фазу, а нейтральный проводник подводится от вводного устройства напрямую к приборам.

  • Однополюсный выключатель используется при монтаже розеток и систем освещения.
  • Двухполюсный автомат подходит для приборов повышенной мощности, таких как электроплита или бойлер. В случае перегрузок он гарантированно разрывает цепь. Схема подключения таких выключателей практически ничем не отличается от однополюсных моделей. Для более эффективного использования их рекомендуется подключать к отдельной линии.
  • Трехполюсный автоматический выключатель следует устанавливать только в тех случаях, когда планируется использование электроприборов, работающих при напряжении 380 В. Для того чтобы исключить перекос фаз, подключение нагрузки осуществляется по схеме «треугольник». Такое подключение не требует нейтрального проводника, а потребитель подключается к собственному выключателю.
  • Четырехполюсный автоматический выключатель чаще всего используется в качестве вводного. Основным условием подключения считается равномерное распределение нагрузки на всех фазах. При подключении оборудования по схеме «звезда» или трех отдельных однофазных проводов, по нейтральному проводнику будут уходить излишки тока.

При равномерном распределении всех нагрузок, нейтральный провод начинает выполнять защитную функцию в случае непредвиденных перекосов мощностей. Для обеспечения нормального подключения следует использовать только качественные материалы. Все соединения должны надежно закрепляться в клеммах. Если подключается сразу несколько кабелей, их контакты необходимо тщательно зачистить и залудить.

Порядок действий во время подключения можно рассмотреть на примере двухполюсного автоматического выключателя, устанавливаемого в щитке. В первую очередь отключается электроэнергия, чтобы полностью обесточить сеть. Отсутствие электричества проверяется с помощью индикаторной отвертки или мультиметра. Затем автомат нужно установить на DIN-рейку и защелкнуть фиксатором. Отсутствие крепежной рейки может создать определенные неудобства. После этого зачищаются жилы входящих и выходящих проводов на расстояние 8-10 мм.

В два зажима, расположенных сверху, подключаются вводные провода – фаза и ноль. В нижних зажимах фиксируются аналогичные исходящие проводники, распределяемые к розеткам, выключателям и электроприборам. Все провода качественно зажимаются в клеммах с помощью винтов. Места соединений необходимо проверить вручную. Для этого проводники нужно аккуратно пошевелить из стороны в сторону. В случае некачественного соединения жила будет шататься в клемме и даже может выскочить из нее. В этом случае винт клеммы нужно подтянуть.

По окончании монтажа в сеть подается напряжение и выполняется проверка работоспособности автоматического выключателя.

Как правильно выбрать автомат

Большое значение имеет правильный выбор автоматического выключателя. Каждое устройство отличается собственными параметрами, такими как номинальный ток, рабочее напряжение сети, число полюсов, максимальный ток короткого замыкания, времятоковая характеристика и другие важные значения.

Время срабатывания устройства имеет цифровое обозначение, указывающее, при каком токе сохраняется нормальная работоспособность автоматического выключателя. В домашних электрических сетях чаще всего применяются автоматы с цифрами 4500, 6000 и 10000 ампер. Все технические характеристики указываются производителями непосредственно на корпусе устройства. Сюда же входит и схема подключения, а также условное обозначение автомата.

Основными критериями выбора автоматического выключателя считается мощность нагрузки и сечение используемых проводов. Кроме того, учитывается ток перегрузки и ток отключения при коротком замыкании. Как правило, перегрузки в сети возникают при одновременном включении приборов и устройств с общей мощностью, вызывающей чрезмерный нагрев проводников и контактов. Поэтому ток отключения автомата, установленного в цепи, должен быть больше расчетного или равным ему. Его значение определяется как сумма мощностей всех используемых устройств, разделенная на 220.

Ток отключения при коротком замыкании также вызывает отключение автомата. Он подбирается путем расчетов к конкретной цепи и зависит от нагрузок, используемых чаще всего. С целью улучшения защиты в электрическую схему могут быть включены УЗО или дифференциальный автомат.

Ошибки при монтаже автоматического выключателя

При выполнении электромонтажных работ иногда допускаются серьезные ошибки, которые могут привести к негативным последствиям в процессе дальнейшей эксплуатации.

  1. Подключение питающего провода выполняется снизу. Хотя это и не запрещено ПУЭ, подобная схема будет неудобной, поскольку установка и размещение автоматов в щитке рассчитано именно на верхнее подключение.
  2. Распространенной ошибкой считается чрезмерный зажим контактов фиксирующими винтами. Это может привести не только к повреждению жилы, но и к деформации корпуса изделия.
  3. Иногда выполняется неправильное соединение проводников между собой. Необходимо внимательно относиться к маркировке, соединять фазные и нулевые провода, расположенные сверху, с такими же проводами, расположенными снизу.
  4. В некоторых случаях один двухполюсный автомат заменяется двумя однополюсными. Этого категорически нельзя делать, поскольку они не обеспечивают одновременного разъединения фазы и нуля.
  5. Нередко во время фиксации жилы в контакте, происходит попадание изоляции в посадочное место. Это приводит к ослаблению контакта, в результате чего наступает перегрев жилы и другие негативные последствия. Поэтому нужно в обязательном порядке защищать провод в соответствии с техническими требованиями конкретной модели автомата. Данную операцию следует проводить с использованием инструмента для снятия изоляции.

Отрицательную роль может сыграть неправильный выбор автоматического выключателя, который впоследствии не способен выдержать запланированные нагрузки. Поэтому рекомендуется предварительно выполнить все необходимые расчеты, особенно сечение кабеля. Следует помнить, что при расчетах значение автомата должно округляться в сторону уменьшения. Например, при токовой нагрузке в 20 А, автоматический выключатель должен выбираться на 16 А, что существенно увеличит срок эксплуатации проводки.

Можно ли подключать автоматический выключатель снизу

Каждый дом или квартира требует подключения к электроснабжению, осуществляемого посредством установки распределительных коробок. С целью безопасности и учета электроэнергии в щитках устанавливаются различные модули — приборы контроля, автоматы и другие средства защитного отключения. Существует множество различных вариантов, как можно подключить автоматический выключатель в цепь электрощита.

Как подключить автомат в щитке без ошибок

Современные распределительные электрощиты оснащаются различными модулями учета и защиты. Таковыми являются системы защитного отключения, различные реле, автоматические выключатели и многофункциональные автоматы. Часто происходит их ошибочное подключение, вследствие чего нарушается работоспособность целого устройства.

При техобслуживании щитов неоднократно замечались нарушения монтажа сторонних модулей, приводивших к нестабильности работы системы. Подсоединение автоматических устройств не подразумевает особых знаний, тем более многие оснащены инструкцией или схемой подключения. Теоретически электрики знают, как правильно подключить автомат в электрическом щите, но в практике по невнимательности либо в спешке часто допускают ошибки.

Подключение автоматов в щитке вход сверху или снизу

Перед тем как подключать автомат сверху или снизу, рекомендуется осмотреть соединительные гнезда. Автоматические модули отключения имеют одну или несколько пар соединительных контактов. Одни являются фиксированными, другие подвижными, что часто приводит к заблуждению. Согласно пункту 3.1.6 правил установки электрооборудования, при одностороннем включении, подводка цепи на распределительную коробку должна осуществляться к неподвижным контактам.

Данное условие распространяется как на подключение автоматов, так и сторонние модули защиты. Иногда встречаются исключения, зависящие от марки, даты изготовления и других технических факторов. Чтобы верно смонтировать автомат в щиткесвоими руками, нужно разобраться, где находиться подвижный и неподвижный контакты.

На примере АВ серии ВА47-29, изготавливаемых фирмой Iek, можно убедиться, что верхний контакт является фиксированным, соответственно нижний будет подвижным. Это определяется по маркировке на самом тумблере. Идентичное расположение клемм имеют многие изготовители. На них устанавливают условное обозначение, подтверждающее назначение и расположение соединительных клемм. Аналогичными изготовителями являются компании Schne >Средства УЗО предназначены для предотвращения коротких замыканий или перегрузок цепи. При возникновении угрозы скачков напряжения, срабатывает специальный разъединитель, локализующийся внутри блока. Его действие основано на тепловой или электромагнитной индукции. При этом неважно, к какой клемме будет подключена фаза. Поэтому включение автомата сверху или снизу не имеет существенной разницы, и в обоих случаях произойдет его отключение.

Почему не рекомендуется подключать АВ снизу

Некоторые модели современных изготовителей допускают подключение автоматов в распределительных щитах к нижним клеммам. Они оснащены специальными фиксирующими рейкамиили шинами.

Такое подключение к автоматам в щитке перечит правилам ПУЭ, но не запрещает осуществлять соединение на нижний контакт. Данное правило работает как общепринятый порядок, благодаря которому, опытный электрик понимает, что перед обслуживанием электрощита необходимо обесточить его. Первое, что он сделает — отключит автомат, предполагая, что фаза находитсясверху. Следовательно, после отключения на нижних контактах и отходящих цепях, напряжение отключится.

Если представить ситуацию, когда нижняя клемма используются для подключения фазных проводов, электриком, который не счел нужным соблюдать правила подключения согласно ПУЭ. Когда пришло время заменить автомат, другой специалист по привычке отключает питание верхнего контакта и пытается отсоединить автомат, касаясь нижних контактов голыми руками. В результате получает поражение электрическим током. Вот почему принято соблюдать правила, установленные в ПУЭ.

При Союзе все автоматические выключатели имели один стандарт, который предполагал расположение неподвижных клемм сверху. Теперь, учитывая разнообразие и широкий ассортимент АВ импортных производителей, трудно сказать, где какой расположен контакт. Одни компании придерживаются общепринятых правил, другие наоборот пытаются разнообразить свою продукцию, внося свои новшества.

На промышленных предприятиях вместо обычных автоматов защиты ставят рубильники, питание которых подключается по всем правилам ПУЭ. Если же сделать наоборот и перевернуть РБ, то его положение будет выглядеть непривычным и даже быть неудобным. Если посмотреть опытным глазом сразу видно правильность подключения. Если рубильник выставлен правильно, то, отключив его, можно быть уверенным, что нижние контакты остались без напряжения.

Подключаем провода к автомату кабель с монолитной жилой

При установке предохранительных устройств, нередко совершаются идентичные ошибки при подключении автомата. Чтобы не повторить их в будущем, стоит рассмотреть конкретныепримеры, которые совершаются намного чаще других.

Попадание изоляции под контакт — ошибка?

Самой частой ошибкой при установке автомата в электрощитке является наличие изоляции, попавшей под крепление контакта. Часто случается так, что при установке автоматических выключателей либо смены коробки, спустя время, внутри него происходит выгорание проводки. Это случается, когда концы проводов плохо зачищены и частицы изоляции попадают под фиксатор, тем самым ухудшая плотность соединения. В связи с этим и происходит плавление изолирующего слоя электропроводкии изоляции автомата, что может вызвать возгорание.

Чтобы не сделать подобных ошибок, необходимо тщательно очистить концы проводов подсоединяемых к автоматической защите, после чего убедиться, что на зачищенных концах не осталось изолирующих частиц. Очистив изоляцию, формируетесоединения, хорошо затянув винтовым зажимом.

Почему нельзя подключать несколько жил разных сечений на одну клемму?

Иногда возникает потребность установки нескольких автоматов, питаемых одной жилой и для этого целесообразно употреблять специальные рейки или гребенчатые шины. Однако они редкооказываются в наличии, поэтому приходится воспользоваться обычными перемычками — кусочками проводов, соединяющих питание с АВ.

Такое соединение можно осуществить в щитке своими руками. Для этого потребуются перемычки из электропровода идентичной площади поперечного сечения. Чтобы изготовить перемычку необязательно обрезать, очищать и соединять каждый кусочекмежду собой. Достаточно отмерить необходимую длину, чтобы хватило объединить все контакты АВ, а затем, придав необходимую форму, зачистить провод на изгибах, вставляющихся в зажимы автоматов. Таким образом, выходит целостная, непрерывная перемычка.

Не рекомендуется соединять автоматы посредством жил различного сечения. Когда концы будут фиксироваться в клеммах, толстые жилы затянутся хорошо, а жилы меньшего сечения, расположенные рядом окажутся ослабленными. Впоследствии, на этом месте начнет плавиться оболочка проводов и контактов АВ, что может спровоцировать возгорание.

При установке АВ в квартире или частном доме, применяют проводку сечением 2.5 мм2. Это обуславливается нагрузкой, объемом затрачиваемой энергии, а также указывает, на сколько ампер нужно ставить автомат.

Монтаж

Перед монтажом защитных устройств необходимо заранее определить, сколько проводов можно подключить к автомату, как будут соединяться питательные жилы, только после этого думать о подсоединении АВ к электроцепи. Если есть какие-то сомнения, то лучше обратится к основам установки электрооборудования. В них подробно описано, как правильно подключать автоматы в электрическом щите, подготавливать провода и осуществлять обслуживание электрощитов.

Для установки автомата в электрощит потребуются некоторые инструменты и материалы:

  1. Кабели одного сечения для основной цепи и перемычек при монтаже нескольких АВ.
  2. Изоляционная лента.
  3. Нож для очистки концов от изоляции.
  4. Отвертки различных типов — крестовая или шлицевая.
  5. Приборы для определения фазы — индикатор или мультиметр.
  6. Пассатижи или обычные кусачки.

Для того чтобы понять какие действия необходимо выполнять в разных ситуациях, нужно рассмотреть разные способы подключения — однополюсный и двухполюсный.

Однополюсный

При однополюсном подключении, необходимо наличие минусового и силового проводника. Такой способ использовался ранее и являлся единым стандартом, где фазная жила соединялась с входным контактом АВ, затем проходила сквозь выходной контакт, шла к электросчетчику и разводилась по УЗО. Нулевой проводник также запитывается посредством подключения через счетчик.

Иногда допускается монтаж АВ на нулевой проводник, хотя это перечит правилам, указанным в ПУЭ, где сказано, что расцепители ставятся тогда, когда при срабатывании будут обесточиваться всепроводники относящиеся к данной цепи. Многие устанавливают два автомата, один на плюс, второй на минус. Поэтому стоит задуматься, нужно ли ставить автоматы на ноль, когда существуетугроза несработки оборудования согласно описанию ПУЭ.

Двухполюсный

При таком подключении АВ в однофазных сетях, применяют три типа проводника — заземление, питание и нейтраль. Входные контакты, расположенные на верхней части АВ, маркированы нечетными числами, а выход — четными.

Питающая жила соединяется с входом 1, после чего плотно зажимается в клемме. Идентичным способом подсоединяется нейтраль, подходящая к клемме 3. Затем силовая жила проводится через прибор учета и равномерно разводится по всем группам включателей. С контакта 4, желто-зеленый провод присоединяется к заземляющей шине, посредством прохождения через трехфазные считывающие и защитные блоки.

Особенности схем подключения

Для подключения домов к электросети обычно используют самонесущие изолированные провода, отходящие от воздушных линий электропередач. Несмотря на преимущественные характеристики СИП, не рекомендуется их подключение и установка автоматов напрямую. Это объясняется тем, что в процессе длительной эксплуатации алюминиевые жилы начинают перегреваться. При этом происходит плавление изолирующего слоя, приводящее к возгоранию или неисправности АВ.

Во избежание подобных случаев используют специальные переходники, соединяющие медный и алюминиевый провода. Такая схема подключения автоматов обезопасит дальнейшее обслуживание электрощита и увеличит эксплуатационный период УЗО.

Исходя из вышеописанного, можно сказать, что монтаж автоматов не имеет особой сложности, поэтому его вполне можно осуществить самостоятельно. Главное не забывать основные правила подключения АВ: использовать проводники одинакового сечения, не ставить автомат на нулевую жилу и осуществлять подключение согласно ПУЭ. Также стоит учесть распространенные ошибки и соблюдать меры безопасности при работе с электрическим током.

Т.к. вы неавторизованы на сайте. Войти.

Т.к. тема является архивной.

Я очень люблю расключать питание на автоматических выключателях снизу. На это есть ряд причин.

а) мне удобно
б) удобно закидывать на автомат сверху отходящие линии
в) экономия проводов в ущерб стоимости шин
г) меркантильный интерес
. ну и прочее.

И каждый раз слышу одно и тоже

— мы так 30 лет делаем, а почему не знаем
— вот сверху и табу
— про какие-то подвижные части . хотя в инструкциях написано черным по белому по фигу с какой стороны питание

Хотя я видел у педантных немцев расключение питания снизу, и тоже так делаю))). ¶

не вопрос
ПУЭ 7 3.1.6
Автоматические выключатели и предохранители пробочного типа должны присоединяться к сети так, чтобы при вывинченной пробке предохранителя (автоматического выключателя) винтовая гильза предохранителя (автоматического выключателя) оставалась без напряжения. При одностороннем питании присоединение питающего проводника (кабеля или провода) к аппарату защиты должно выполняться, как правило, к неподвижным контактам.

У большинства автоматических выключателей и узо, известных мне на сегодняшний день, расположение не подвижного контакта сверху. ¶

Хороший ответ . убил двух зайцев сразу (конкретный пункт в пуэ и про подвижные части).

Чуточку подкорректирую картинку насчет подвижных /не подвижных контактов. ¶

Не на всех АВ так можно. На автоматах советской промышленности например (КЭАЗ и Контактор до сих пор такие делают) на некоторых строго определено подводить сверху, на некоторых подводить можно снизу, но при этом динамическая стойкость к токам КЗ раза в 1,5 — 2 падает.
Так что вот откуда этот миф))), а на современных аппаратах вообще без разницы вроде, хотя думаю при таких вариантах расключения лучше все таки смотреть инструкцию.

P.S. С аккаунта супруги пишу))) ¶

давай-те чуть-чуть сузим круг

моя тема касается ТОЛЬКО АВ

1) модульного исполнения на дин-рейку
2) от 1 до 63 Ампер включительно
3) любого производителя ¶

Ну в таком «узком кругу» конечно без вариантов.

Я же просто написал предположение откуда миф пошел))) ¶

вниз головой тоже можно
также можно набросать миллион причин подводить питание сверху.
1.у нас даже схемы электрические рисуют сверху-вниз и слева -направо. и у фрицев также
2.те же шкафы распределения питания(возьмем на пост. ток): ввод сверху и пошло вниз деление на секции, отходящие присоединения. т.к. кабели заходят с кабельного полуэтажа снизу(редко сверху с полок).
3. у меня дома тоже приход-уход сверху(питание и отходящие), но ничто мне не помешало завести питание сверху на АВ))
и т. д.

30 лет делаем и не знаем: знаем. традиционно так сложилось, что при отключении автомата снизу не должно быть напряжения. можно спокойно работать. лень искать,но ПУЭ это еще не все нормативные документы, граждане электрики. это только общая часть

мне вот больше другая вещь «понравилась»: на одном военном объекте попались АВ отечественного производства, у которых блок-контакты состояния работают крест-накрест(Х). такое вижу в первый раз, даже на заводе люди накололись, кто собирал ячейки
да и сами АВ — ГО..О редкостное, работают через раз и не в своем номинале. теперь в каждом селе делают ¶

Подключение автомата. Сверху? Снизу? Из покон веков принято подсоединять сверху.

1. Основная причина — когда вследствие КЗ автомат разлетится в щепки, под напряжением останутся только верхние губки (неподвижные контакты), а весь остальной механизм остаётся обесточенным. Речь идёт о «советских» АВ, например АП50, АЕ20 и т. п.

Такая же ситуация с рубильниками (например, РБ) — там такое подключение задано конструкцией, а устанавливать вверх ногами его нельзя.

2. Дополнительная причина — т. н. унификация, т. е. порядок в щитках. Любой электрик, залазя в щит, «по умолчанию» предполагает наличие фазы сверху АВ.

Конструкция модульных АВ — хрен разберёшься, где там подвижный контакт, а где неподвижный. Поэтому пункт 1 отпадает, остаётся лишь вопрос «эстетики». И как правильно выше сказали, производители допускают любой вариант подключения АВ.

Ясное дело, что при токе КЗ автомат отключится независимо от стороны подключения.

PS: никто не задумывался, почему в схемах изображают АВ именно так? (неподвижный контакт на стороне источника тока).

Автоматические выключатели, известные так же, как пакетники или автоматы, представляют собой устройства коммутации, задача которых состоит в подаче тока к элементам электросети, а при нарушении ее работы – в автоматическом обесточивании. Монтируются они, как правило, в распределительном щитке, и позволяют защитить цепь от повреждений, вызванных чрезмерными нагрузками, падением напряжения, а также коротким замыканием. В этом материале мы расскажем о том, как классифицируются это оборудование, каковы особенности его работы и как правильно подключить автоматы в электрическом щите.

Классификация автоматических выключателей

Сегодня эти устройства продаются в огромном ассортименте. Между собой они различаются по нижеперечисленным характеристикам:

  • Ток главной цепи. Он может быть переменным, постоянным или же комбинированным.
  • Способ управления. Оборудование может управляться вручную или с помощью моторного привода.
  • Метод монтажа. Устройства бывают втычными, выдвижными или стационарными.
  • Вид расцепителя. Эти элементы могут быть электронными, электромагнитными и тепловыми, а также полупроводниковыми.

  • Тип корпусной части. Она может быть модульной, литой или открытой.
  • Показатель рабочего тока. Его величина может составлять от 1,6 А до 6,3 кА.

Современные автоматы отличаются сложным механизмом защиты сети. Они обладают дополнительными возможностями, к которым относятся:

  • Возможность размыкания электроцепи на расстоянии.
  • Присутствие сигнальных контактных групп.
  • Автоматическое срабатывание защитного устройства в случае падения напряжения до критической величины.

Пошаговая схема выбора автоматического выключателя на видео:

Пакетники могут иметь различные типоразмеры, и с их помощью можно защищать электрические сети не только в квартирах и частных домах, но и на крупных объектах. Производятся эти устройства как в России, так и за рубежом.

В бытовых условиях чаще всего применяются модульные автоматические выключатели, маленькие и легкие. Название «модульные» они получили благодаря своей стандартной ширине, которая составляет 1 модуль (1,75 см).

С целью защиты электрических цепей зданий устанавливаются выключатели следующих типов:

  • Дифференциальные.
  • Автоматические.
  • УЗО.

УЗО, как сокращенно называются устройства защитного отключения, предотвращают поражение электрическим током человека, прикоснувшегося к проводнику, и не допускают возгорания окружающих предметов при утечке электричества, что может произойти в случае повреждения изоляции кабелей.

Автоматические выключатели защищают цепи от КЗ и позволяют включать и отключать питание вручную. Самым совершенным защитным устройством является дифференциальный автомат. Он сочетает в себе возможности устройства защитного отключения и обычного автоматического выключателя. Этот пакетник оборудован встроенной защитой от слишком мощного потока электронов. Управление им осуществляется за счет дифференциального тока.

В однофазных электросетях могут устанавливаться однополюсные и двухполюсные автоматы. На выбор пакетника влияет количество проводов в электрической проводке.

Защитные автоматы: устройство и принцип работы

Перед тем, как рассмотреть порядок подключения защитных автоматов в электрическом щитке, разберемся, как они устроены и по какому принципу происходит их срабатывание.

В состав изделия входят такие элементы:

  • Корпус.
  • Система управления.
  • Верхние и нижние клеммы.
  • Устройство коммутации.
  • Дугогасительная камера.

В качестве материала для изготовления корпусной части и системы управления используется пластмасса, устойчивая к возгоранию. В составе устройства коммутации имеются подвижные контакты, а также неподвижные.

На паре контактов, являющихся полюсом пакетника, установлена дугогасительная камера. При разрыве контактов под нагрузкой возникает электрическая дуга, которая гасится камерой. Последняя состоит из стальных пластин, изолированных меж собой и находящихся на одинаковом расстоянии. Пластины камеры способствуют охлаждению и угасанию электрической дуги, которая появляется при неисправностях. Автоматы могут иметь одну, две или четыре пары контактов.

У двухполюсных автоматов имеется две пары контактов: одна – подвижная, вторая – неподвижная.

Такой выключатель оборудован индикатором положения, который позволяет легко узнать, включен автомат (красная лампочка) или выключен (зеленая).

Наглядно принцип работы автоматических выключателей на видео:

Двухполюсный автомат

Рассматриваем установку защитного устройства в однофазной сети, где для ввода задействовано три проводника: фазовый, нулевой и кабель заземления. Входные клеммы, обозначенные на устройстве цифрами 1 и 3, расположены в верхней части автомата, а выходные (2 и 4) – в нижней.

Питающий кабель подходит к входной клемме 1 и надежно фиксируется на ней. Аналогичным образом нулевой провод крепится на клемме 3. Фаза проходит через счетчик электричества. Питание равномерно распределяется по группам выключателей. С клеммы 4 нулевой кабель подключается к шине N, проходя через счетчик и УЗО.

Подсоединение проводов

К любому автоматическому выключателю прилагается паспорт, в котором прописано, как правильно подключать провода к его клеммам. В документе имеются все нужные сведения – от сечения кабелей и типа их соединения до длины зачищаемой части проводника.

Зачистка концов проводов для подсоединения бытовых автоматов производится монтажным ножом примерно на 1 см. Различить проводники можно по их цветовой маркировке:

  • Фазный кабель – белый или коричневый.
  • Нулевой провод – черный, синий или голубой.
  • Проводник заземления – зеленый.

Зачистив ножом конец провода, его нужно вставить в зажим контакта и закрепить с помощью фиксирующего винта. Винты закручиваются отверткой. После закрепления провод нужно немного подергать, чтобы убедиться в надежности фиксации. Если для подключения к пакетнику используется гибкий провод, то, чтобы увеличить надежность соединения, следует использовать специальные наконечники.

Чтобы установка автоматов в электрощитке и подсоединение к ним кабелей были выполнены правильно, нужно помнить о распространенных ошибках и не допускать их при работе:

  • Попадание изоляционного слоя под контактный зажим.
  • Слишком большое усилие при затягивании, которое может привести к деформации корпуса и, как следствие, к поломке автомата.

Нередко в распределительном щите монтируется сразу несколько защитных устройств. Для их соединения неопытные специалисты используют перемычки.

В принципе, это не является ошибкой, но все же в этом случае лучше использовать специальную шину, нарезанную по нужному размеру – так называемую гребенку. С ее помощью провода подключаются к пакетникам в нужной последовательности.

Особенности подключения СИП к вводному автомату

Самонесущий изолированный провод широко используется для передачи электричества в домашнюю сеть от воздушных ЛЭП вместо обычного кабеля. При всех достоинствах этого проводника подключение СИП к защитному автомату напрямую производить не следует, поскольку в ходе эксплуатации алюминий начинает «плыть», а изоляция обгорает. В конечном итоге это приводит в лучшем случае к выходу автомата из строя, а в худшем – к возгоранию. Проще всего избежать такой неприятности, подключив СИП к автомату через специальную переходную гильзу.

Такое приспособление обеспечивает переход с алюминиевого провода на медь. Купить его можно в специализированном магазине.

Пошагово монтаж автомата – на следующем видео:

Заключение

В этой статье мы разобрались с вопросом, как правильно подключить защитные автоматы в электрическом щите, а также рассмотрели разновидности этих устройств и особенности их работы. Воспользовавшись изложенной информацией, вы сможете самостоятельно произвести установку пакетника и подключение его к домашней сети. Естественно, при этой процедуре нужно строго соблюдать правила электробезопасности, как и при любых работах, связанных с электричеством.

Схема подключения УЗО как правильно подключить УЗО без заземления примеры советы

В современном электрораспределении большое значение уделяется функциональности и безопасности. Для надежной и безопасной эксплуатации электрооборудования применяется ряд защитных приборов, среди которых устройства защитного отключения (УЗО), отвечающие за обнаружение токов утечки с последующим отключением от энергопитающей сети.
Больше информации о назначении и принципе действия УЗО. В данной статье мы рассмотрим варианты подключения этого защитного устройства.
Приборы, защищающие от токов утечки на землю (дифреле и дифавтоматы), имеют разные типы и схемы подключения, отличаются назначением.

Как правильно подключить УЗО?

Схема подключения УЗО и автоматов в электрическом щите составляется заранее проектирующим специалистом, а в некоторых случаях – электриком-монтажником.
Обратим ваше внимание на то, что электрик, устанавливающий устройства защиты, должен быть компетентен, с опытом подобного монтажа.
Современным высококвалифицированным электрикам, имеющим опыт работы с различным профессиональным электрооборудованием, не составит большого труда правильно подключить УЗО.

Подключение УЗО в однофазной и трехфазной сетях

В двухпроводной сети распределения, где используются L-проводник (фаза) и N-проводник (нейтраль), применяется схема подключения УЗО без заземления.
Такой способ подключения применяется в основном в домах старой постройки, где нет заземления.

Варианты подключения УЗО в однофазной сети

  • Схема №1 – общее УЗО для 1-фазной сети

    Вариант схемы подключение УЗО в квартире без заземления.

    УЗО устанавливается в электрический щит на входе силовой линии.
    В схеме УЗО находится между вводным 2-полюсным автоматом и остальными распределительными 1-полюсными автоматическими выключателями.
    В данном случае УЗО обеспечит защиту всех отходящих линий, если возникнет ток утечки.
    Данная схема подключения УЗО без земли имеет один недостаток – поскольку устройство защиты общее, одно на все линии, при аварийной ситуации нельзя будет точно определить, на какой линии неисправность.
  • Схема №2 – общее УЗО для 1-фазной сети + счетчик + заземление

    В этом варианте представлена схема подключения УЗО с заземлением в однофазной сети с электрическим счетчиком.

    Обратите внимание, что в современных устройствах защиты, чтобы правильно подключить УЗО, нет необходимости монтажа питающих проводников только строго сверху или строго снизу устройства.
    В современный аппаратах допускается подключение питающих проводников как сверху, так и снизу, но в любом случае чтобы избежать ошибки при подключении УЗО, внимательно ознакомьтесь с техническим паспортом устройства.
  • Схема №3 – общее УЗО для 1-фазной сети + групповые УЗО

    Схема подключение УЗО в квартире, где общее УЗО скомбинировано с групповыми устройствами защиты, является одной из самых практичных и самой защищенной. В этой схеме защитная функция по утечке тока групповых устройств дублируется (страхуется) общим УЗО.
    В такой схеме целесообразно подобрать устройства защитного отключения так, чтобы при аварийной ситуации они не срабатывали одновременно – соблюсти селективность в подборе УЗО.

    Плюсы: это самая безопасная схема подключения УЗО и дифавтомата, поскольку каждая линия защищена от утечек тока отдельно и в общем.

    Минусы: УЗО, схема подключения которых предполагает защиту отдельно выделенных групп, имеет два фактора, которые обязательно нужно учитывать – большое количество занимаемого места в электрическом щите и увеличение общего бюджета на закупку такого количества оборудования.

Варианты подключения УЗО в трехфазной сети

  • Схема №1 – общее УЗО для 3-фазной сети + групповые УЗО

    Ниже показана схема подключения трехфазного УЗО на вводе, после вводного автоматического выключателя.
    Также в схеме присутствуют отдельные групповые защитные устройства – однофазное и трехфазное УЗО. Селективность соблюдена по чувствительности к токам утечки, на вводном – 300мА, а на групповом – 30мА.
  • Схема №2 – общее УЗО для 3-фазной сети + счетчик

Перед монтажными работами рекомендуем ознакомиться со всеми инструкциями к подключаемым аппаратам защиты.
Внимательность и соблюдение всех предписаний обеспечат вам безопасность и правильное подключение УЗО.

Инструкция по подключению автоматического выключателя

В данном материале будут описаны все основные нюансы подключения автоматических защитных выключателей. Это под силу даже тем, у кого нет должного опыта, главное – не повторять распространенных ошибок.

Единого мнения среди практиков, о порядке очередность подключения питания к подвижным и неподвижным контактам, нет.

В пункте 3.1.6 Правил Устройств Электроустановок сказано, что почти все аналогичные устройств независимо от модификации, имеют следующее расположение:

  • подвижные контакты расположены снизу;
  • неподвижные контакты расположены сверху.

Наглядно убедиться в этом можно будет на примерах ниже. При внимательном прочтении указанного пункта можно легко убедиться, что указания порядка подключения являются рекомендациями, а не запретом, из-за чего на практике и происходят нарушения. Основа этой ошибки в том, что независимо от порядка подключения, автоматический выключателе все равно сработает, будь-то случится перегрузка или короткое замыкание.

В контексте данной дилеммы можно выделить два нюанса:

1.Каждая пара разнотипных контактов имеет поверхностный слой из разнородных сплавов. В результате заводских испытаний было установлено, что при использовании выключателей в сети с переменным током, процесс выгорания равномерный и не критический, но при работе с постоянным током наблюдается перенос металла с одной поверхности на другую, что недопустимо.

2.Однотипное подключение всех защитных автоматов в жилом секторе значительно повышает уровень безопасности ремонтных и профилактических электромонтажных работ.

Практика подключения защитного автомата

Рассмотрим особенности подключения автоматов одно и двухполюсного типа. В электрических сетях с одной фазой используются и те, и другие автоматы. При системе заземления (ТИП 1), когда нулевой провод соединяется с заземляющим контуром, установленным обособленно от электрической подстанции и выполняет роль, и защитного, и рабочего проводника, ввод помещения производится с помощью двух проводов – нулевого и фазового. В таком случае подключение защитного автомата выполняется по следующему алгоритму:

  • фаза питания соединяется с клеммой 1 автомата ввода на 40 Ампер однополюсного типа;
  • далее от клеммы 2 она проходит на электрический счетчик и далее распределяется по групповым автоматам 16 Ампер;
  • защищающий ноль и питания через счетчик подключаются к нулевой шине.

При системе заземления (ТИП 2), когда нулевой провод состоит из двух частей – рабочего нулевого и защитного провода, ввод помещения осуществляется уже тремя проводами. Алгоритм подключения в данном случае следующий:

  1. Фаза питания через клемму 1 подводится к входному выключателю 40 А двухполюсного типа.
  2. Нулевой провод подводится к клемме 3.
  3. Фаза от клеммы 2 коммутируется с групповыми автоматами 16 Ампер через электросчетчик.
  4. Нулевая фаза через клемму 4 подводится к УЗО и шине N.

Схема подключения автоматических выключателей трехполюсного и четырехполюсного типа

Для запитывания трехфазных электрических двигателей используются автоматические выключатели ВАМУ-10.

Контакты 1, 3 и 5 являются неподвижными и соединяются с питающими фазами A, Bи C. Подвижные контакты 2, 4 и 6 подводятся к обмотке электродвигателя.

В электросетях с тремя фазами и заземлением ТИП 2 допускается применения автоматических выключателей трехполюсного и четырехполюсного типа. Схема подключения предполагает использование дополнительного полюса N.

Особенности подключения к защитному автомату

Каждый автомат имеет технический паспорт, в котором указаны четкие требования к используемым проводникам:

  • тип крепления;
  • диаметр сечения;
  • величина удаляемой с концов изоляции.

Например, при подключении автомата ВА 47-29 С10, изоляция с конца удаляется на 0,7-1 сантиметр. Затем жила вводится в зазор контактного зажима и фиксируется винтом. Прочность крепежа проверятся опытным путем – нужно как следует потянуть за провод с покачиваниями в разные стороны.

При использовании гибкого провода, наконечники должны иметь соответствующее сечение.

Важно! В зазоре зажима контакта не должно быть изоляционной оболочки. При излишнем усилии на фиксирующий винт, корпус выключателя может деформироваться, что может стать причиной изменения расположения токопроводящих деталей и, как следствие, устройство будет перегреваться и придет в негодность.

Каким образом подключать автоматы, если они расположены в ряд? В случае, когда на распределительном щитке количество автоматов превышает один и они установлены в ряд, то для их соединения лучше всего использовать не отдельные куски провода, как это бывает на практике, а специальную медную шину. Она подгоняется под нужную длину и затем к ней подключаются фазы выключателей в порядке очередности.

Вот в принципе и все, что нужно знать, чтобы не допустить ошибок при монтаже автоматических защитных выключателей и подключить их самостоятельно, без привлечения профессионального электрика.

Для закрепления материала по теме «Как подключить автоматический выключатель» можно посмотреть соответствующие видео-материалы, которые можно найти в свободном доступе в сети Интернет.

Подключение автоматических выключателей защиты

Подключение автоматических выключателей защиты

 

            После того как автомат выбран его необходимо подключить. Подключение автоматических выключателейявляется не сложной задачей и под силу каждому.

Устанавливаются автоматические выключатели в электрощитах. Для надежного фиксирования автомата в электрощите его садят на специальную din-рейку Провода в контактных зажимах автомата фиксируются при помощи болтовых контактов.

Во время установки в электрощитах и подключении питающих или отходящих линий, необходимо затягивать болтовые контакты аккуратно, без чрезмерных усилий. Затягивание контактов не должно сопровождаться с деформацией корпуса автомата, так как это может привести к нарушению положений токоведущих частей внутри корпуса автомата, что может стать причиной чрезмерному перегреву автомата и выходу его из строя даже при незначительных нагрузках.

При подключении автомата необходимо соблюдать общепринятое правило: сверху автомата подключается вход (питание), а снизу подключается выход (нагрузка). В будущем, когда возникнет необходимость замены, или подключению к рабочему автомату дополнительных проводов, вы всегда будете знать к какому контакту подключена нагрузка и питание.

Перед подключением жил кабеля к зажимам автомата с него снимается внешняя изоляция где-то 10-15 см после чего кабель становится более гибким и легко сгибается внутри электрощита. Это упрощает монтаж особенно если в щите устанавливается много автоматов. Далее с проводов снимается внутренняя изоляция примерно на 5-10мм. Для необходимости подключения к автомату проводов малого сечения или многожильного провода желательно применять специальные наконечники.

 

Применение и как подключаются одно-, двух-, трех- и четырехполюсные автоматы. 

В однофазных сетях напряжением 220 В для защиты электроприборов как правило устанавливают однополюсные или двухполюсные автоматы. К однополюсным автоматическим выключателям подключается только фазный провод — L. К двухполюсным подключаются оба провода, фазный — L и нулевой провод — N.

 

Примечание: Перед тем, как сделать монтаж электрической схемы силового щита квартиры или дома, нужно определить следующие параметры — суммарную потребляемую мощность всех электроприборов в сети, потребляемую мощность для каждой группы, количество групп потребителей, место установки электросчетчика.

 

            В иллюстрируемой схеме питающее напряжение 220В поступает на двухполюсный автомат (1) с номинальным током 40А, далее на однофазный электросчетчик (2), затем на общее УЗО (3) с номинальным током 50А и током утечки 30мА. После этого напряжение поступает на групповые автоматические выключатели: (5) — автомат на 10А для защиты цепей освещения, (6) — автомат на 16А для защиты розеток, (7) — автомат на 25А для защиты электрической плиты. (4) — диф.автомат на 20А и током утечки 30мА для защиты стиральной машины. Также в группу автоматов можно добавить автомат на 16А для защиты сплит-системы. (9) — общая шина для нулевого защитного проводника (PE). (10) — общая шина для нулевого рабочего проводника (N).

 

 

 

            Трехполюсные автоматы применяются в 3-х фазных сетях. К зажимам таких автоматов подключают три фазы источника питания L1, L2, L3.

           

 

            В предложенной схеме питающее напряжение 380В поступает на треххполюсный автомат (1) с номинальным током 40А, далее на трехфазный электросчетчик (2), затем на противопожарное УЗО (3) с номинальным током 50А и током утечки 300мА. Далее напряжение с фазы «А» поступает на групповые автоматические выключатели (4 и 5) на 10А для защиты цепей освещения, (9) — диф.автомат на 40А с током утечки 30мА и автоматы (6) и (7) на 16А для защиты группы розеток. Напряжение с фазы «В» поступает на автомат (5) для защиты освещения. Напряжение с фазы «С» поступает на диф.автомат (8) на 20А с током утечки 30мА для защиты стиральной машины. Для защиты хозблока можно взять напряжение с фазы «В» и установить диф.автомат на 40А с током утечки 30мА и группу автоматов на 16А.

(11) — общая шина для нулевого рабочего проводника (N). (10) — общая шина для нулевого защитного проводника (PE).

Примечание:  Номиналы автоматических выключателей, УЗО и диф.автоматов носят рекомендательный характер.

            Четырехполюсные автоматы применяются в местах обусловленные правилами ПУЭ. Как правило это четырехпроводные сети с глухозаземленной нейтралью, в которой используется три фазы L1-L2-L3 и нулевой рабочий – N (система TN-S ).

 

 

Примечание: На вводе в дом, коттедж устанавливается УЗО с дифференциальным током 300 мА (при установке УЗО с меньшим током утечки возможны ложные срабатывания вследствие большой протяженности электропроводки и высокого естественного фона утечки электрооборудования).

            Первые три автоматических выключателя предназначены для защиты осветительных цепей от перегрузки, короткого замыкания и токов утечки. Группа из УЗО и трех автоматических выключателей предназначена для защиты розеток. Трехфазный автоматический выключатель и УЗО защищают мощные потребители (например, электроплита). Последняя лини, состоящая из одного УЗО и двух автоматических выключателей предназначена для защиты цепей отдельно стоящего здания (например, подсобного помещения).
1 — Пластиковый корпус щита.
2 — Соединительный элемент нулевых рабочих проводников .
3 — Соединительный элемент зажимов нулевых рабочих проводников, а так же проводника уравнивания потенциалов .
4 — Соединительный элемент входных выводов защитных аппаратов групповых цепей.
5 — Автоматический выключатель дифференциального тока.
6 — Выключатель дифференциального тока.
7 — Автоматические выключатели.
8 — Линии групповых цепей.
9 – Счетчик.

 

P. S. Обязательно подпишитесь на новые статьи информационного портала «azbukainfo-tlt.ru» и получайте полезные советы, информацию по ремонту своими руками,  по купле-продаже квартир, по оптимизации бюджета,  полезную информацию по строительству вашего дома, коттеджа и всего, что касается недвижимости. Хотите оперативно узнавать о новых статьях — установите Виджет Яндекса.

 

Если Вы достаточно избалованы жизнью, чтобы самим заниматься Электромонтажом в квартире, доме, коттедже. Оставить заявку — Специалисты компании решат все насущные проблемы и вопросы ремонта, строительства (проект, бюджет, снабжение, качество выполняемых работ, авторский и технический надзор, сроки).

А Вашей заботой будет только периодическое знакомство с отчетами о реализации проекта ремонта вашей квартиры, дома, коттеджа — включающего

 его Утверждение, подписание.

 Заявку можете оставить здесь:Заявка в строительную фирму (кликните, чтобы заполнить)

P.S. S. Какие вопросы у вас еще есть по этой теме? Напишите внизу, в комментариях, а я постараюсь найти на них ответы.      Так же не забудьте поделиться со своими друзьями и знакомыми найденной информацией, т. к. она им тоже может понадобится — просто нажмите одну из кнопок социальных сетей, расположенных ниже.

 

На главную

 

Как работает электродвигатель в автомобиле

Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора. Статор состоит из трех частей: сердечника статора, токопроводящей проволоки и рамы. Сердечник статора представляет собой группу стальных колец, которые изолированы друг от друга, а затем соединены друг с другом.
Внутри этих колец есть прорези, через которые проводящий провод будет наматывать обмотки статора. Проще говоря, в трехфазном асинхронном двигателе есть три разных типа проводов.Вы можете назвать эти типы проводов Фазой 1, Фазой 2 и Фазой 3.
Провода каждого типа наматываются вокруг пазов на противоположных сторонах внутренней части сердечника статора. Как только токопроводящий провод находится внутри сердечника статора, сердечник помещается в раму.

Как работает электродвигатель?

Из-за сложности темы ниже приводится упрощенное объяснение того, как четырехполюсный трехфазный асинхронный двигатель переменного тока работает в автомобиле. Все начинается с аккумуляторной батареи в автомобиле, которая подключена к двигателю. Электрическая энергия подается на статор через аккумуляторную батарею автомобиля. Катушки внутри статора (сделанные из токопроводящей проволоки) расположены на противоположных сторонах сердечника статора и в некотором смысле действуют как магниты. Следовательно, когда электрическая энергия от автомобильного аккумулятора подается в двигатель, катушки создают вращающиеся магнитные поля, которые тянут за собой проводящие стержни на внешней стороне ротора. Вращающийся ротор — это то, что создает механическую энергию, необходимую для вращения шестерен автомобиля, которые, в свою очередь, вращают шины.В обычном автомобиле, то есть неэлектрическом, есть и двигатель, и генератор переменного тока. Аккумулятор питает двигатель, который приводит в действие шестерни и колеса. Вращение колес — это то, что затем приводит в действие генератор в автомобиле, а генератор перезаряжает аккумулятор. Вот почему вам советуют водить машину в течение некоторого времени после прыжка: аккумулятор необходимо подзарядить, чтобы он функционировал должным образом. В электромобиле нет генератора.
Так как же тогда аккумулятор заряжается? Хотя нет отдельного генератора переменного тока, двигатель в электромобиле действует как двигатель и как генератор переменного тока.

Рис. 1. Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением и током, которые меняются во времени.

Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений. Это одна из причин, почему электромобили так уникальны.
Как упоминалось выше, аккумулятор запускает двигатель, который подает энергию на шестерни, которые вращают шины. Этот процесс происходит, когда ваша нога находится на акселераторе — ротор движется вращающимся магнитным полем, требуя большего крутящего момента.Но что происходит, когда вы отпускаете акселератор? Когда ваша нога отрывается от акселератора, вращающееся магнитное поле останавливается, и ротор начинает вращаться быстрее (в отличие от магнитного поля). Когда ротор вращается быстрее, чем вращающееся магнитное поле в статоре, это действие перезаряжает аккумулятор, действуя как генератор переменного тока.

Переменный ток и постоянный

Концептуальные различия этих двух типов токов должны быть очевидны; в то время как один ток (постоянный) постоянен, другой (переменный) более прерывистый.Однако все немного сложнее, чем это простое объяснение, поэтому давайте разберем эти два термина более подробно.

Постоянный ток (DC)

Под постоянным током понимается постоянный однонаправленный электрический ток. Кроме того, напряжение сохраняет полярность во времени. На батареях, собственно, четко обозначен положительный и отрицательный полюсы. Они используют постоянную разность потенциалов для генерации тока всегда в одном и том же направлении.В дополнение к батареям, топливным элементам и солнечным батареям, скольжение между определенными материалами может производить постоянный ток.

Переменный ток (AC)

Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением (представьте давление воды в шланге) и током (представьте скорость потока воды через шланг), которые изменяются во времени (рис. 1). При изменении напряжения и тока сигнала переменного тока они чаще всего следуют по форме синусоидальной волны.Поскольку форма волны является синусоидальной, напряжение и ток чередуются с положительной и отрицательной полярностью во времени. Форма синусоидальной волны сигналов переменного тока обусловлена ​​способом генерации электричества.
Еще один термин, который вы можете услышать при обсуждении электроэнергии переменного тока, — это частота. Частота сигнала — это количество полных волновых циклов, завершенных за одну секунду времени. Частота измеряется в герцах (Гц), а в США стандартная частота в электросети составляет 60 Гц.Это означает, что сигнал переменного тока колеблется с частотой 60 полных обратных циклов каждую секунду.

Почему это важно?

Электроэнергия переменного тока — лучший способ передачи полезной энергии от источника генерации (например, плотины или ветряной мельницы) на большие расстояния.

Рис. 2. Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фазы отдельно от каждого, чтобы намеренно выйти из строя.

Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений.Вот почему в розетках вашего дома будет указано 120 вольт переменного тока (безопаснее для потребления человеком), но напряжение распределительного трансформатора, который подает питание на окрестности (те цилиндрические серые коробки, которые вы видите на полюсах линии электропередачи), может иметь напряжение до 66 кВА (66000 вольт переменного тока). Мощность переменного тока
позволяет нам создавать генераторы, двигатели и распределительные системы из электричества, которые намного более эффективны, чем постоянный ток, поэтому переменный ток является наиболее популярным током энергии для приложений питания.

Как работает трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель?

Самые большие промышленные двигатели — это асинхронные двигатели, которые используются для питания дизельных поездов, посудомоечных машин, вентиляторов и многих других вещей. Однако что именно означает «асинхронный» двигатель?
С технической точки зрения это означает, что обмотки статора индуцируют ток, протекающий в проводники ротора.
С точки зрения непрофессионала это означает, что двигатель запускается, потому что электричество индуцируется в роторе магнитными токами, а не прямым подключением к электричеству, как у других двигателей, таких как коллекторный двигатель постоянного тока.
Что означает многофазность? Всякий раз, когда у вас есть статор, который содержит несколько уникальных обмоток на полюс двигателя, вы имеете дело с многофазностью (рис. 2).
Обычно предполагается, что многофазный двигатель состоит из трех фаз, но есть двигатели, которые используют две фазы. Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фазы отдельно от каждого, чтобы намеренно выйти из строя.

Рис. 3. Три фазы — это токи электрической энергии, которые подводятся к статору через аккумуляторную батарею автомобиля.

Что означает трехфазный ? Основываясь на основных принципах Николы Теслы, определенных в его многофазном асинхронном двигателе, выдвинутом в 1883 году, «трехфазный» относится к токам электрической энергии, которые подводятся к статору через аккумуляторную батарею автомобиля (рис. 3).
Эта энергия заставляет катушки проводящих проводов вести себя как электромагниты. Простой способ понять три фазы — рассмотреть три цилиндра в форме буквы Y, использующие энергию, направленную к центральной точке, для выработки энергии.По мере создания энергии ток течет в пары катушек внутри двигателя таким образом, что он естественным образом создает северный и южный полюсы внутри катушек, позволяя им действовать как противоположные стороны магнита.

Лучшие электромобили

По мере того, как эта технология продолжает развиваться, характеристики электромобилей начинают быстро догонять и даже превосходить их газовые аналоги. Несмотря на то, что электромобилям еще предстоит пройти определенное расстояние, шаги, предпринятые такими компаниями, как Tesla и Toyota, вселили надежду на то, что будущее транспорта больше не будет зависеть от ископаемого топлива.На данный момент мы все знаем, какой успех Tesla испытывает в этой области, выпустив седан Tesla Model S, способный проехать до 288 миль, разогнаться до 155 миль в час и иметь крутящий момент 687 фунт-фут.
Тем не менее, есть десятки других компаний, которые достигают значительного прогресса в этой области, например, Ford Fusion Hybrid, Toyota Prius и Camry-Hybrid, Mitsubishi iMiEV, Ford Focus, BMW i3, Chevy’s Spark и Mercedes B-Class Electric. (рис.4).

Электромобили и окружающая среда

Электрические двигатели воздействуют на окружающую среду как напрямую, так и косвенно, на микро- и макроуровне.Это зависит от того, как вы хотите воспринимать ситуацию и сколько энергии вам нужно. С индивидуальной точки зрения, электромобили не требуют бензина для работы, что приводит к тому, что автомобили без выбросов заполняют наши шоссе и города. Хотя это представляет собой новую проблему, связанную с дополнительным бременем производства электроэнергии, оно снижает нагрузку на миллионы автомобилей, густо населенных в городах и пригородах, выбрасывающих токсины в воздух (рис. 5).
Примечание. Значения MPG (миль на галлон), указанные для каждого региона, представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива для города / шоссе бензинового автомобиля, который будет иметь глобальное потепление, эквивалентное вождению электромобиля.Рейтинги выбросов глобального потепления в регионах основаны на данных электростанций за 2012 год в базе данных EPA eGrid 2015. Сравнения включают выбросы при производстве бензина и электрического топлива. Среднее значение в 58 миль на галлон в США — это средневзвешенное значение продаж, основанное на том, где были проданы электромобили в 2014 году. С большой точки зрения рост количества электромобилей дает несколько преимуществ.

Рис. 5. Значения количества миль на галлон для каждого региона страны представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива для города / шоссе бензиновым автомобилем, который при глобальном потеплении эквивалентен управлению электромобилем.

Во-первых, снижается уровень шумового загрязнения, так как шум, исходящий от электродвигателя, намного ниже, чем от газового двигателя. Кроме того, поскольку электрические двигатели не требуют того же типа смазочных материалов и технического обслуживания, что и газовые двигатели, количество химикатов и масел, используемых в автомагазинах, будет сокращено из-за меньшего количества автомобилей, нуждающихся в техосмотрах.

Заключение

Электродвигатель меняет ход истории точно так же, как паровой двигатель и печатный станок изменили определение прогресса.Хотя электрический двигатель не открывает новые возможности в том же духе, что и эти изобретения, он открывает совершенно новый сегмент транспортной отрасли, ориентированный не только на стиль и характеристики, но и на внешнее воздействие . Таким образом, хотя электрический двигатель, возможно, и не реформирует мир из-за внедрения какого-то нового изобретения или создания нового рынка, он меняет определение того, как мы, как общество, определяем прогресс. Если больше ничего не должно произойти из-за достижений, связанных с электродвигателем, по крайней мере, мы можем сказать, что наше общество продвинулось вперед с осознанием своего воздействия на окружающую среду.Это новое определение прогресса, определяемое электрическим двигателем.
(Джилл Скотт)

Как работает двигатель электромобиля — Easy Electric Life

Что такое электродвигатель?

Двигатель электромобиля работает с использованием физического процесса, разработанного в конце 19 века. Он заключается в использовании тока для создания магнитного поля в неподвижной части машины («статоре»), смещение которого приводит в движение вращающуюся часть («ротор»).Мы более подробно рассмотрим эти две части и многое другое ниже.

Принцип электродвигателя

В чем разница между двигателем и двигателем? Эти два слова часто используются как синонимы. Поэтому важно различать их с самого начала. Несмотря на то, что в настоящее время он используется как почти синоним, в автомобильной промышленности термин «двигатель» относится к машине, которая преобразует энергию в механическую энергию (и, следовательно, в движение), в то время как «двигатель» делает то же самое, но специально использует тепловую энергию. энергия.Поэтому, говоря о преобразовании тепловой энергии в механическую, мы имеем в виду горение, а не электрическое.

Другими словами, двигатель — это тип двигателя. Но мотор — это не обязательно двигатель. В случае с электромобилями, поскольку механическая энергия создается из электричества, мы используем слово «двигатель» для описания устройства, которое заставляет электромобиль двигаться (также известного как тяга).

Как двигатель электромобиля работает внутри электромобиля?

Теперь, когда мы знаем, что мы говорим о двигателях, а не двигателях, как двигатель работает внутри электромобиля?

В наши дни электродвигатели можно встретить во многих бытовых устройствах.Те, которые используют двигатели постоянного тока (DC), имеют довольно простые функции. Двигатель подключен непосредственно к источнику энергии, и его скорость вращения напрямую зависит от силы тока. Хотя эти электродвигатели просты в производстве, они не соответствуют требованиям к мощности, надежности или размеру электромобиля, хотя вы можете обнаружить, что они приводят в действие дворники, окна и другие более мелкие механизмы внутри автомобиля.

Статор и ротор

Если вы хотите понять, как работает электромобиль, вам необходимо ознакомиться с физическими элементами его электродвигателя.И он начинается с понимания принципов работы двух его основных частей: статора и ротора. Разницу между ними легко запомнить: статор неподвижен, а ротор вращается. В двигателе статор использует энергию для создания магнитного поля, которое затем вращает ротор.

Итак, как работает двигатель, когда дело доходит до привода электромобиля ? Для этого мы должны обратиться к двигателям переменного тока (AC), которые требуют использования схемы преобразования для преобразования постоянного тока (DC), подаваемого батареей.Давайте подробнее рассмотрим два разных вида тока.

Электромобиль: переменный ток и постоянный ток

Прежде всего, если вы хотите понять, как работает электродвигатель электромобиля, вам необходимо знать разницу между переменного и постоянного тока (электронные токи).

Электричество проходит через проводник двумя способами. Переменный ток (AC) описывает электрический ток, при котором электроны периодически меняют направление. Постоянный ток (DC), как следует из названия, течет в одном направлении.

Аккумулятор в электромобиле работает от постоянного тока. Но когда дело доходит до главного двигателя электромобиля (который обеспечивает тягу для транспортного средства), эта энергия постоянного тока должна быть преобразована в переменный ток через инвертор.

Итак, что происходит, когда эта энергия достигает двигателя? Это зависит от того, используется ли в автомобиле синхронный или асинхронный двигатель.

Типы электродвигателей

В автомобильной промышленности существуют два типа двигателей переменного тока: синхронные и асинхронные.Когда дело доходит до электромобиля, у синхронных и асинхронных двигателей есть свои сильные стороны — один не обязательно «лучше» другого.

Синхронные и асинхронные двигатели

Асинхронный двигатель, также называемый асинхронным двигателем, основан на статоре с электрическим приводом для создания вращающегося магнитного поля. Это влечет ротор в бесконечную погоню, как если бы он безуспешно пытался догнать магнитное поле. Асинхронный двигатель часто используется в электромобилях, которые в основном используются для движения на повышенных скоростях в течение длительных периодов времени.

В синхронном двигателе ротор сам действует как электромагнит, активно участвуя в создании магнитного поля. Таким образом, его скорость вращения прямо пропорциональна частоте тока, который питает двигатель. Это делает синхронный двигатель идеальным для городского движения, которое обычно требует регулярной остановки и запуска на низких скоростях.

И синхронные, и асинхронные двигатели работают в обратном порядке, что означает, что они могут преобразовывать механическую энергию в электричество во время замедления.Это принцип рекуперативного торможения , который происходит от генератора.

Части электродвигателей

Давайте теперь подробнее рассмотрим некоторые из различных частей двигателя электромобиля: от магнитов электродвигателей или синхронных двигателей с внешним возбуждением (EESM) до силового агрегата в целом.

Постоянные магниты

В некоторых синхронных двигателях в качестве ротора используется двигатель с постоянными магнитами. Эти постоянные магниты встроены в стальной ротор, создавая постоянное магнитное поле.Преимущество постоянного электромотора в том, что он работает без источника питания, но требует использования металлов или сплавов, таких как неодим или диспрозий. Эти «редкоземельные элементы» являются ферромагнитными, что означает, что они могут быть намагничены, чтобы стать постоянными магнитами. Они используются в различных промышленных целях: от ветряных генераторов, аккумуляторных инструментов и наушников до велосипедных динамо-машин и… тяговых двигателей для некоторых электромобилей!

Проблема в том, что цены на эти «редкие земли» очень волатильны.Несмотря на свое название, на самом деле они не обязательно такие редкие, но встречаются почти исключительно в Китае, который, следовательно, имеет квазимонополию на их производство, продажу и распространение. Это объясняет, почему производители упорно трудятся над поиском альтернативных решений для двигателей электромобилей.

Синхронные двигатели с внешним возбуждением

Одно из этих решений, используемое Renault для New ZOE, включает изготовление магнита электродвигателя из медной катушки. Это требует более сложного производственного процесса, но позволяет избежать проблем с питанием при сохранении отличного соотношения между массой двигателя и передаваемым крутящим моментом.

Гийом Фори, руководитель отдела проектирования завода Renault Cléon во Франции, дает представление о сложности и изобретательности двигателя New ZOE: «Производство EESM требует специальных процессов намотки катушек и пропитки. Ограничения ожидаемых характеристик продукта, цель снижения отношения веса к мощности и высокая скорость производства требуют от нас эффективного использования самых современных технологий для выполнения этих процессов ».

Электрическая трансмиссия

В электромобиле двигатель, состоящий из ротора и статора, является частью более крупного блока, электрической трансмиссии , ансамбля, который заставляет электродвигатель работать.

Также в этом устройстве Power Electronic Controller (PEC) объединяет всю силовую электронику, отвечающую за управление питанием двигателя и зарядку аккумулятора. Наконец, он включает в себя редукторный двигатель — часть, отвечающую за регулировку крутящего момента и скорости вращения, передаваемых двигателем на колеса.

Вместе эти элементы обеспечивают плавную и эффективную работу электродвигателя. И результат? Ваш электромобиль бесшумный, надежный, на дешевле на и приятно водить!

Авторские права: Pagecran

Читайте также

Электромобиль

Различные способы хранения энергии

10 июня 2021 г.

Посмотреть больше

Электромобиль

Все, что нужно знать о подключаемом к сети гибридном автомобиле

10 июня 2021 г.

Посмотреть больше

Электромобиль

Все, что нужно знать о зарядке гибридных автомобилей с подзарядкой от сети

09 июня 2021

Посмотреть больше

Силовая электроника и электрические машины

Источник: U.S. Программа Министерства энергетики США по автомобильным технологиям

Для современных электромобилей (EV), таких как гибридно-электрические автомобили (HEV), подключаемые гибридные электромобили (PHEV), электромобили на топливных элементах (FCV) и аккумуляторные электромобили (BEV), требуется силовая электроника и электрические машины ( PEEM), чтобы функционировать. Примечание. В некоторых случаях на этом сайте может использоваться термин электромобили (EV), который включает как FCV, так и BEV. Эти устройства позволяют транспортному средству использовать энергию аккумуляторной батареи для обеспечения движения транспортного средства либо самостоятельно, либо в сочетании с двигателем.

Электромобиль

Рисунок 1 — это простая схема электропривода, где инвертор (силовая электроника) принимает электричество постоянного тока (DC) от батареи и преобразует его в электричество переменного тока (AC) и отправляет его на двигатель. Электродвигатель (электрическая машина) использует переменный ток для создания крутящего момента (механической энергии), приводящего в действие колеса для движения. Чтобы еще больше наглядно представить, как работает трансмиссия электромобиля, под рисунком 1 приведено видео.

Рисунок 1:

Гибридный электромобиль

Фиг. 2 — это схема, показывающая возрастающую сложность подключаемых гибридных электромобилей. В ГЭУ используются две электрические машины; один как генератор, подключенный к двигателю, а другой как двигатель, приводящий в движение колеса. Каждая из этих машин подключена к инвертору, и два инвертора работают при более высоком напряжении, чем аккумулятор. Чтобы достичь этого высокого напряжения, другое устройство силовой электроники, называемое повышающим преобразователем, повышает напряжение батареи перед подачей электричества постоянного тока на инверторы.Ключевые компоненты для гибридных и электромобилей включают двигатели, инверторы / преобразователи, датчики, системы управления и другую интерфейсную электронику. Видео включено для дальнейшего объяснения HEV.

Рисунок 2:


Силовая электроника в электрических и гибридных транспортных средствах

Будущее передовых технологий

Транспортные средства с передовыми технологиями, такие как HEV, PHEV, гибридные электромобили на топливных элементах (FCHEV) и BEV, могут значительно снизить потребление бензина.Однако современной технологии PEEM недостаточно для создания рентабельных PHEV, FCHEV и BEV. Такие программы, как Программа Министерства энергетики по автомобильным технологиям направлена ​​на развитие этих технологий путем постановки стратегических целей для PEEM и выполнения исследовательских проектов, которые выполняются в сотрудничестве между правительством, национальными лабораториями, научными кругами и отраслевыми партнерами. Достижение целей PEEM потребует разработки новых технологий.Эти новые технологии должны быть совместимы с крупносерийным производством и должны обеспечивать высокую надежность, эффективность и надежность. Эти технологии также должны снизить стоимость, вес и объем. Из всех этих проблем цена является самой большой. Партнеры по проекту PEEM работают вместе, чтобы обеспечить своевременное рассмотрение технических характеристик, масштабного производства транспортных средств и чувствительности к стоимости, а также то, что полученные технологии могут быть приняты компаниями, желающими и способными поставлять продукцию автопроизводителям.

Проекты, финансируемые семенным фондом CAAT

  • Университет Алабамы в Бирмингеме (Бирмингем, Алабама) разработал курс с тремя кредитами для инженеров и техников по энергоэффективности и эффективности гибридных и электрических транспортных средств.Этот курс будет ориентирован на 25% лекций и 75% на лабораторные работы.
  • Государственный университет Уэйна (Детройт, Мичиган) разработал модули курсов для университетов и колледжей по анализу и контролю автомобильных электродвигателей.
  • Дополнительные материалы можно найти в разделе «Электрические машины и силовая электроника» нашей библиотеки ресурсов.

Топ

Как работает электродвигатель?

Все признают, что если вы можете создать очень эффективные электродвигатели, вы можете сделать качественный скачок вперед.- Джеймс Дайсон

Введение

«Электродвигатель стал немного более известен и ценился за последние несколько лет благодаря тому, что он все больше интегрируется в наши автомобили. Поскольку большинство людей понимают и ценят влияние, которое их загрязнение оказывает на климат, спрос на автомобили возрос. производителей для создания автомобилей, которые могут помочь улучшить нашу окружающую среду или, по крайней мере, причинить меньше вреда ».

«Именно благодаря этой потребности в росте и развитии некоторые из величайших изобретателей мира усовершенствовали электродвигатель, чтобы теперь он работал лучше и эффективнее, чем когда-либо прежде.»

Детали электродвигателя

Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей — статора и ротора. Используйте интерактивное изображение ниже в этом разделе, чтобы узнать больше о статоре и роторе и узнать о роли, которую каждый играет в электродвигателе.



Статора Ротор

Статор

Статор состоит из трех частей — сердечника статора, токопроводящей жилы и каркаса.Сердечник статора представляет собой группу стальных колец, которые изолированы друг от друга и соединены друг с другом. У этих колец есть прорези на внутренней стороне колец, вокруг которых будет наматываться проводящий провод, образуя катушки статора.

Проще говоря, в трехфазном асинхронном двигателе есть три разных типа проводов. Вы можете назвать эти типы проводов Фазой 1, Фазой 2 и Фазой 3. Каждый тип проводов наматывается вокруг пазов на противоположных сторонах внутренней части сердечника статора.

После того, как токопроводящий провод вставлен в сердечник статора, сердечник помещается в раму.

Ротор

Ротор также состоит из трех частей — сердечника ротора, токопроводящих стержней и двух концевых колец. Пластины из высококачественной легированной стали составляют цилиндрический сердечник ротора, в центре которого проходит стержень. На внешней стороне сердечника ротора есть прорези, которые либо проходят параллельно стержнеобразной планке в центре сердечника ротора, либо слегка закручены, образуя диагональные прорези. Если сердечник статора имеет диагональные пазы на внешней стороне сердечника, он называется ротором с короткозамкнутым ротором.

Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель использует ротор с короткозамкнутым ротором. По диагональным линиям в сердечнике размещены токопроводящие стержни, образующие обмотку ротора. Затем с обеих сторон сердечника помещают концевые кольца, чтобы закоротить все токопроводящие стержни, которые были размещены на диагональных линиях сердечника ротора.

После сборки ротора и статора ротор вставляется в статор, и с обеих сторон размещаются два концевых выступа. Эти концевые раструбы изготовлены из того же материала, что и рама статора, и используются для защиты двигателя с обеих сторон.


Как работает электродвигатель?

(непрофессионалам)

Если вы инженер-электрик, вы знаете, как работает электродвигатель. Если вы этого не сделаете, это может сильно сбить с толку, поэтому вот упрощенное объяснение (или версия «как работает электродвигатель для чайников») того, как четырехполюсный трехфазный асинхронный двигатель работает в автомобиле.

Начинается с аккумуляторной батареи в автомобиле, которая подключена к двигателю.Электроэнергия подается на статор через аккумулятор автомобиля. Катушки внутри статора (сделанные из токопроводящей проволоки) расположены на противоположных сторонах сердечника статора и действуют как магниты. Следовательно, когда электрическая энергия от автомобильного аккумулятора подается на двигатель, катушки создают вращающиеся магнитные поля, которые тянут за собой проводящие стержни на внешней стороне ротора. Вращающийся ротор — это то, что создает механическую энергию, необходимую для вращения шестерен автомобиля, которые, в свою очередь, вращают шины.

Так вот, в типичном автомобиле, который не является электрическим, есть и двигатель, и генератор переменного тока. Аккумулятор питает двигатель, который приводит в действие шестерни и колеса. Вращение колес — это то, что затем приводит в действие генератор в автомобиле, а генератор перезаряжает аккумулятор. Вот почему вам советуют водить машину в течение некоторого времени после прыжка — аккумулятор необходимо подзарядить, чтобы он функционировал должным образом.

В электромобиле нет генератора.Итак, как же тогда перезаряжается аккумулятор? Хотя нет отдельного генератора переменного тока, двигатель в электромобиле действует как двигатель и как генератор переменного тока. Это одна из причин того, почему электромобили так уникальны. Как упоминалось выше, аккумулятор запускает двигатель, который подает энергию на шестерни, которые вращают шины. Этот процесс происходит, когда ваша нога находится на акселераторе — ротор притягивается вращающимся магнитным полем, требуя большего крутящего момента. Но что происходит, когда вы отпускаете акселератор?

Когда ваша нога отрывается от акселератора, вращающееся магнитное поле останавливается, и ротор начинает вращаться быстрее (в отличие от магнитного поля).Когда ротор вращается быстрее, чем вращающееся магнитное поле в статоре, это действие перезаряжает аккумулятор, действуя как генератор переменного тока.

Чтобы еще больше упростить этот процесс, представьте, что крутите педали на велосипеде в гору. Чтобы добраться до вершины холма, вам нужно крутить педали сильнее и, возможно, даже придется встать и затратить больше энергии, чтобы повернуть шины и достичь вершины холма. Это похоже на нажатие на газ. Вращающееся магнитное поле, тянущее за собой ротор, создает сопротивление (или крутящий момент), необходимое для перемещения шин и автомобиля.Оказавшись на вершине холма, вы можете расслабиться и перезарядиться, в то время как колеса будут двигаться еще быстрее, чтобы спуститься с холма. В машине это происходит, когда вы отпускаете газ, а ротор движется быстрее и подает электроэнергию обратно в линию электропередачи для подзарядки аккумулятора.


Что такое переменный ток (AC)


по сравнению с постоянным током (DC)?

Концептуальные различия этих двух типов токов кажутся довольно очевидными.Пока один ток постоянный, другой более прерывистый. Однако все немного сложнее, чем это простое объяснение, поэтому давайте разберем эти два термина более подробно.

Постоянный ток (DC)

Термин «постоянный ток» относится к электричеству, которое постоянно движется в единственном и последовательном направлении. Кроме того, напряжение постоянного тока поддерживает постоянную полярность, то есть неизменную.

Подумайте о том, как батареи имеют четко определенные положительные и отрицательные стороны.Они используют постоянный ток для постоянной подачи одинакового напряжения. В дополнение к батареям, топливные элементы и солнечные элементы также производят постоянный ток, в то время как простые действия, такие как трение определенных материалов друг о друга, также могут создавать постоянный ток.

В соответствии с нашей концепцией батареи, рассматривая положительную и отрицательную стороны батареи, важно отметить, что постоянный ток всегда течет в одном направлении между положительной и отрицательной стороной. Это гарантирует, что обе стороны батареи всегда будут положительными и отрицательными.



Переменный ток (AC)

Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением (представьте давление воды в шланге) и током (представьте скорость потока воды через шланг), которые меняются во времени. При изменении напряжения и тока сигнала переменного тока они чаще всего следуют шаблону синусоидальной волны (на изображении выше синусоида показана на правом графике напряжения). Поскольку форма волны является синусоидальной, напряжение и ток чередуются с положительной и отрицательной полярностью во времени.Форма синусоидальной волны сигналов переменного тока обусловлена ​​способом генерации электричества.

Другой термин, который вы можете услышать при обсуждении электроэнергии переменного тока, — это частота. Частота сигнала — это количество полных волновых циклов, завершенных за одну секунду времени. Частота измеряется в герцах (Гц), а в США стандартная частота в электросети составляет 60 Гц. Это означает, что сигнал переменного тока колеблется с частотой 60 полных обратных циклов каждую секунду.

Так почему это важно?

Электроэнергия переменного тока — лучший способ передачи полезной энергии от источника генерации (т.э., плотина или ветряк) на большие расстояния. Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений. Вот почему в розетках вашего дома будет указано 120 вольт переменного тока (безопаснее для потребления человеком), но напряжение распределительного трансформатора, подающего питание в район (те цилиндрические серые прямоугольники, которые вы видите на полюсах линии электропередачи), может иметь высокое напряжение до 66 кВА (66000 вольт переменного тока).

Мощность переменного тока

позволяет нам создавать генераторы, двигатели и распределительные системы из электричества, которые намного более эффективны, чем постоянный ток, поэтому переменный ток является наиболее популярным током для источников питания.


Как работает трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель?

Самые большие промышленные двигатели — это асинхронные двигатели, которые используются для питания дизельных поездов, посудомоечных машин, вентиляторов и многих других вещей. Но что именно означает «асинхронный» двигатель? С технической точки зрения это означает, что обмотки статора индуцируют ток, протекающий в проводники ротора. С точки зрения непрофессионала, это означает, что двигатель запускается, потому что электричество индуцируется в роторе магнитными токами, а не прямым подключением к электричеству, как у других двигателей, таких как коллекторный двигатель постоянного тока.

Что означает многофазность?

Всякий раз, когда у вас есть статор, который содержит несколько уникальных обмоток на полюс двигателя, вы имеете дело с многофазностью. Обычно многофазный двигатель состоит из трех фаз, но есть двигатели, которые используют две фазы.

Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фазы отдельно от каждого из них, чтобы намеренно выйти из строя.

Что означает три фазы?

Основываясь на основных принципах Николы Теслы, определенных в его многофазном асинхронном двигателе, сформулированном в 1883 году, «трехфазный» относится к токам электрической энергии, которые подводятся к статору через аккумуляторную батарею автомобиля.Эта энергия заставляет катушки проводящих проводов вести себя как электромагниты.

Простой способ понять три фазы — рассмотреть три цилиндра в форме буквы Y, использующие энергию, направленную к центральной точке, для выработки энергии. По мере создания энергии ток течет в пары катушек внутри двигателя таким образом, что он естественным образом создает северный и южный полюсы внутри катушек, позволяя им действовать как противоположные стороны магнита.


Лучшие электромобили

По мере того, как эта технология продолжает развиваться, характеристики электромобилей начинают быстро догонять и даже превосходить их газовые аналоги.Несмотря на то, что электромобилям еще предстоит пройти определенное расстояние, шаги, предпринятые такими компаниями, как Tesla и Toyota, вселили надежду на то, что будущее транспорта больше не будет зависеть от ископаемого топлива.

На данный момент мы все знаем, какой успех Tesla испытывает в этой области, выпустив седан Tesla Model S, способный проехать до 288 миль, разогнаться до 155 миль в час и иметь крутящий момент 687 фунт-фут. Однако есть десятки других компаний, которые добиваются значительного прогресса в этой области, например Ford Fusion Hybrid, Toyota Prius и Camry-Hybrid, Mitsubishi iMiEV, Ford Focus, BMW i3, Chevy’s Spark и Mercedes B-Class Electric.


Электромобили и окружающая среда

Реальность такова, что цены на газ должны быть намного дороже, чем они есть, потому что мы не учитываем истинный ущерб окружающей среде и скрытые затраты на добычу нефти и ее транспортировку в США — Илон Маск

Электродвигатели прямо или косвенно воздействуют на окружающую среду на микро- и макроуровне. Это зависит от того, как вы хотите воспринимать ситуацию и сколько энергии вам нужно.С индивидуальной точки зрения, электромобили не требуют бензина для работы, поэтому автомобили без выбросов заселяют наши дороги и города. Хотя это представляет собой новую проблему, связанную с дополнительным бременем производства электроэнергии, оно снижает нагрузку на миллионы автомобилей, густо населенных в городах и пригородах, выбрасывающих токсины в воздух.


Примечание. Значения MPG (миль на галлон, указанные для каждого региона) представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива в городе / шоссе бензинового автомобиля, который будет иметь глобальное потепление, эквивалентное вождению электромобиля.Рейтинги выбросов глобального потепления в регионах основаны на данных электростанций 2012 года в базе данных EPA eGrid 2015. Сравнения включают выбросы при производстве бензина и электрического топлива. Среднее значение в 58 миль на галлон в США — это средневзвешенное значение продаж, основанное на том, где были проданы электромобили в 2014 году.

С большой точки зрения рост электромобилей дает несколько преимуществ. Во-первых, снижается шумовое загрязнение, поскольку шум, излучаемый электродвигателем, гораздо более приглушен, чем шум двигателя, работающего на газе.Кроме того, в связи с тем, что электродвигатели не требуют того же типа смазочных материалов и технического обслуживания, что и газовые двигатели, количество химикатов и масел, используемых в автомагазинах, будет сокращено из-за меньшего количества автомобилей, нуждающихся в техосмотрах.


Заключение

Электродвигатель меняет ход истории точно так же, как паровой двигатель и печатный станок изменили определение прогресса. Хотя электрический двигатель не открывает новые возможности в том же духе, что и эти изобретения, он открывает совершенно новый сегмент транспортной отрасли, ориентированный не только на стиль и производительность, но и на внешнее воздействие.Таким образом, хотя электрический двигатель, возможно, и не реформирует мир из-за внедрения какого-то нового изобретения или создания нового рынка, он меняет определение того, как мы, как общество, определяем прогресс.

Если больше ничего не должно произойти из достижений в области электродвигателей, то по крайней мере мы можем сказать, что наше общество продвинулось вперед с осознанием своего воздействия на окружающую среду. Это новое определение прогресса, определяемое электрическим двигателем.


Источники:

http: // www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
Строительство трехфазного асинхронного двигателя https://www.youtube.com/watch?v=Mle-ZvYi8HA
Как работает асинхронный двигатель работает? https://www.youtube.com/watch?v=LtJoJBUSe28
http://www.mpoweruk.com/motorsbrushless.htm
http://www.kerryr.net/pioneers/tesla.htm
https: // www.basilnetworks.com/article/motors/brushlessmotors.htm
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
https: // www.youtube.com/watch?v=HWrNzUCjbkk
Рабочий принцип трехфазного индукционного двигателя https://www.youtube.com/watch?v=DsVbaKZZOFQ
https://www.youtube.com/watch?v=NaV7V07tEMQ
https : //www.teslamotors.com/models
http://evobsession.com/electric-car-range-comparison/
http://www.edmunds.com/mitsubishi/i-miev/2016/review/
http : //www.ford.com/cars/focus/trim/electric/
https://en.wikipedia.org/wiki/BMW_i3
http://www.edmunds.com/ford/fusion-energi/2016/ обзор /
http: // www.chevrolet.com/spark-ev-electric-vehicle.html
http://www.topspeed.com/cars/volkswagen/2016-volkswagen-e-golf-limited-edition-ar168067.html
http: // www. topspeed.com/cars/bmw/2016-bmw-i3-m-ar160295.html
http://www.popularmechanics.com/cars/hybrid-electric/reviews/a9756/2015-mercedes-benz-b-class- electric-drive-test-ride-16198208/
http://www.topspeed.com/cars/nissan/2016-nissan-leaf-ar171170.html
http://www.caranddriver.com/fiat/500e
http : //www.topspeed.com/cars/kia/2015-kia-soul-electricdriven-ar170088.html
http://www.topspeed.com/cars/ford/2016-ford-focus-electric-ar171335.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s- 70d-ar168705.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s-p85d-ar165627.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015- tesla-model-s-ar165742.html # main
http://www.caranddriver.com/reviews/2015-tesla-model-s-p90d-test-review
http://www.caranddriver.com/tesla/ model-s
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-1/what-is-alternating-current-ac/
http: // science.howstuffworks.com/electricity8.htm
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
Изображение с: http://faq.zoltenergy.co/ технический /
http://www.kerryr.net/pioneers/tesla.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Westinghouse_Electric_(1886)
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating- current / chpt-13 / Introduction-ac-motors /
https://www.youtube.com/watch?v=Q2mShGuG4RY
http://www.explainthatstuff.com/electricmotors.html
http://electronics.howstuffworks.com/motor.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Induction_motor


Электродвигатель | Британника

Самый простой тип асинхронного двигателя показан на рисунке в разрезе. Трехфазный набор обмоток статора вставлен в пазы в железе статора. Эти обмотки могут быть подключены по схеме «звезда», обычно без внешнего подключения к нейтральной точке, или по схеме «треугольник». Ротор состоит из цилиндрического стального сердечника с проводниками, размещенными в пазах по всей поверхности.В наиболее обычной форме эти проводники ротора соединены вместе на каждом конце ротора токопроводящим концевым кольцом.

Принцип работы асинхронного двигателя может быть разработан, сначала предположив, что обмотки статора подключены к трехфазному источнику питания и что набор из трех синусоидальных токов, показанных на рисунке, протекает в обмотках статора. На этом рисунке показано влияние этих токов на создание магнитного поля через воздушный зазор машины в течение шести мгновений цикла.Для простоты показана только центральная токопроводящая петля для каждой фазной обмотки. В момент t 1 на рисунке, ток в фазе a является максимальным положительным, тогда как ток в фазах b и c составляет половину отрицательного значения. Результатом является магнитное поле с приблизительно синусоидальным распределением вокруг воздушного зазора с максимальным значением наружу вверху и максимальным значением внутрь внизу. В момент времени t 2 на рисунке (т.е.е., одна шестая цикла позже), ток в фазе c является максимально отрицательным, в то время как ток в фазе b и фазе a имеет положительное значение на половину. В результате, как показано на рисунке для t 2 , снова будет синусоидально распределенное магнитное поле, но повернутое на 60 ° против часовой стрелки. Исследование распределения тока для т 3 , т 4 , т 5 и т 6 показывает, что магнитное поле продолжает вращаться с течением времени.Поле совершает один оборот за один цикл токов статора. Таким образом, совокупный эффект трех равных синусоидальных токов, равномерно смещенных во времени и протекающих в трех обмотках статора, равномерно смещенных в угловом положении, должен создать вращающееся магнитное поле с постоянной величиной и механической угловой скоростью, которая зависит от частоты электроснабжение.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Вращательное движение магнитного поля относительно проводников ротора вызывает индуцирование в каждом из них напряжения, пропорционального величине и скорости поля относительно проводников.Поскольку проводники ротора закорочены друг с другом на каждом конце, в этих проводниках будут протекать токи. В простейшем режиме работы эти токи будут примерно равны индуцированному напряжению, деленному на сопротивление проводника. Картина токов ротора для текущего момента t 1 рисунка показана на этом рисунке. Видно, что токи приблизительно синусоидально распределены по периферии ротора и расположены так, чтобы создавать вращающий момент против часовой стрелки на роторе (т.е.е. крутящий момент в том же направлении, что и вращение поля). Этот крутящий момент ускоряет ротор и вращает механическую нагрузку. По мере увеличения скорости вращения ротора его скорость относительно скорости вращающегося поля уменьшается. Таким образом, индуцированное напряжение уменьшается, что приводит к пропорциональному снижению тока в проводнике ротора и крутящего момента. Скорость ротора достигает постоянного значения, когда крутящий момент, создаваемый токами ротора, равен крутящему моменту, необходимому на этой скорости для нагрузки, без избыточного крутящего момента, доступного для ускорения объединенной инерции нагрузки и двигателя.

Вращающееся поле и токи, которые оно создает в короткозамкнутых проводниках ротора.

Британская энциклопедия, Inc.

Механическая выходная мощность должна обеспечиваться входной электрической мощностью. Первоначальных токов статора, показанных на рисунке, достаточно для создания вращающегося магнитного поля. Чтобы поддерживать это вращающееся поле в присутствии токов ротора, показанных на рисунке, необходимо, чтобы обмотки статора несли дополнительную составляющую синусоидального тока такой величины и фазы, чтобы нейтрализовать влияние магнитного поля, которое в противном случае могло бы возникнуть. токами ротора на рисунке.Полный ток статора в каждой фазной обмотке складывается из синусоидальной составляющей, создающей магнитное поле, и другой синусоиды, опережающей первую на четверть цикла, или 90 °, для обеспечения необходимой электрической мощности. Вторая, или силовая, составляющая тока находится в фазе с напряжением, приложенным к статору, в то время как первая, или намагничивающая, составляющая отстает от приложенного напряжения на четверть цикла или 90 °. При номинальной нагрузке эта намагничивающая составляющая обычно находится в диапазоне 0.От 4 до 0,6 величины силовой составляющей.

Большинство трехфазных асинхронных двигателей работают с обмотками статора, подключенными непосредственно к трехфазному источнику питания постоянного напряжения и постоянной частоты. Типичное напряжение питания находится в диапазоне от 230 вольт между фазами для двигателей относительно небольшой мощности (например, от 0,5 до 50 киловатт) до примерно 15 киловольт между фазами для двигателей большой мощности до примерно 10 мегаватт.

За исключением небольшого падения напряжения на сопротивлении обмотки статора, напряжение питания согласуется со скоростью изменения магнитного потока в статоре машины во времени.Таким образом, при питании с постоянной частотой и постоянным напряжением величина вращающегося магнитного поля остается постоянной, а крутящий момент примерно пропорционален силовой составляющей тока питания.

В асинхронном двигателе, показанном на предыдущих рисунках, магнитное поле вращается на один оборот за каждый цикл частоты питания. Для источника с частотой 60 Гц скорость поля составляет 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Скорость ротора меньше скорости поля на величину, достаточную для того, чтобы индуцировать необходимое напряжение в проводниках ротора для создания тока ротора, необходимого для крутящего момента нагрузки.При полной нагрузке скорость обычно на 0,5–5 процентов ниже скорости поля (часто называемая синхронной скоростью), причем более высокий процент применяется к двигателям меньшего размера. Эта разница в скорости часто называется скольжением.

Другие синхронные скорости могут быть получены с источником постоянной частоты, построив машину с большим количеством пар магнитных полюсов, в отличие от двухполюсной конструкции, показанной на рисунке. Возможные значения скорости магнитного поля в оборотах в минуту: 120 f / p , где f — частота в герцах (циклов в секунду), а p — количество полюсов (которое должно быть четное число).Данный железный каркас может быть намотан для любого из нескольких возможных количеств пар полюсов с помощью катушек, охватывающих угол приблизительно (360/ p ) °. Крутящий момент, доступный от рамы машины, останется неизменным, поскольку он пропорционален произведению магнитного поля и допустимого тока катушки. Таким образом, номинальная мощность рамы, являющаяся произведением крутящего момента и скорости, будет примерно обратно пропорциональна количеству пар полюсов. Наиболее распространенные синхронные скорости для двигателей с частотой 60 Гц — 1800 и 1200 оборотов в минуту.

станков | Бесплатный полнотекстовый | Обзор тенденций развития электрических машин в современных электромобилях

Большинство машин, используемых в настоящее время в транспортных средствах, являются машинами с постоянными магнитами. Возрастающие требования к высокой эффективности, высокой удельной мощности и высокой удельной мощности вызвали сдвиг в сторону машин с постоянными магнитами, такой как отход от традиционных индукционных машин, ранее использовавшихся в Tesla Model S, к технологиям на основе постоянных магнитов в Tesla Model 3. , как показано на рисунке 5c.

Существуют различные топологии и классификации машин с постоянными магнитами, но конструкция ротора служит основной характеристикой классификации машин с постоянными магнитами на две широкие категории: машины с постоянными магнитами на поверхности (SPM) и машины с внутренними постоянными магнитами (IPM). Конструкция ротора влияет на несколько важных характеристик машины, в том числе на диапазон скорости с постоянной мощностью. Машины SPM имеют относительно простую конструкцию / конструкцию, но расположение магнита на поверхности ротора приводит к большему воздушному зазору, что влияет на производительность машины, особенно ее CPSR.Несмотря на то, что машины SPM могут быть сконструированы с концентрированными обмотками для достижения значительно улучшенного CPSR, их применение в автомобилестроении в настоящее время весьма ограничено, особенно в свете перехода к машинам с высоким крутящим моментом и высокой удельной мощностью с пониженным содержанием магнитов.

Уравнение электромагнитного момента синхронной машины с постоянным магнитом в системе отсчета d-q может быть выражено как:

T = 32p × [λpmiq− (Lq − Ld) × idiq]

(3)

где p — количество пар полюсов, λ pm — поток постоянного магнита, i d и i q — токи по оси d и q, а L d и L q — индуктивности.Тенденция была сосредоточена на мерах по увеличению магнитной связи за счет магнитов и, следовательно, составляющей крутящего момента магнита (первый член в скобках), а также на увеличении значимости между осями d и q для увеличения составляющей магнитного сопротивления крутящий момент, который является вторым членом кронштейна. Увеличение крутящего момента магнита приводит к увеличению потерь в стали в условиях холостого хода и имеет последствия для операции ослабления магнитного потока. Путем разработки машины со значительным реактивным крутящим моментом вместо крутящего момента магнита объем постоянного магнита в машине может быть уменьшен, в то время как машина по-прежнему способна достигать высокого диапазона скорости с постоянной мощностью.Из уравнения (3), реактивный момент можно математически максимизировать, увеличивая L q (за счет увеличения проницаемости по оси q) и уменьшая L d (проницаемость по оси d) до уровня, который соответствует желаемому магнитному потоку. ослабляющая способность, так как L d напрямую влияет на характеристический ток машины. Чтобы увеличить потокосцепление, важно уменьшить утечку потока, и в этом отношении также должны быть приняты меры с инновационной конструкцией барьеров для потока.Однако увеличение количества магнитных барьеров ухудшает механическую целостность ротора. Из уравнения (3) очевидно, что машины с поверхностными постоянными магнитами (SPM) не имеют составляющей реактивного момента, поскольку индуктивности обмотки статора L d и L q одинаковы. Что касается автомобильной тяги, кажется, что в обозримом будущем машина IPM и ее разновидности будут иметь преимущество перед машиной SPM из-за важных преимуществ, обеспечиваемых реактивным крутящим моментом.Реактивный крутящий момент, обеспечиваемый конструкцией IPM, также означает, что конструкция ротора имеет решающее значение для производительности машины. Конструкция ротора этих машин развивалась от простых плоских магнитов до различных конфигураций U-, V-, W-образных магнитов, двойных V-образных и некоторых других, включая изменения размеров магнитов от полюса к полюсу. На рисунке 5 показана конструкция ротора машин IPM последних серийных автомобилей, где можно отметить, например, прогресс Toyota Prius с одинарной V в 2010 году до двойной V в 2017 году.Соответственно, при двойном V и множественном V объем магнита на Нм крутящего момента также постепенно увеличивается. Для сравнения, по оценкам [25], одинарные V-двигатели потребляют менее 4 г / Нм по сравнению с 4-7 г / Нм для двойных Vs. Поскольку почти во всех тяговых машинах, рассматриваемых в этой статье, используются высокопрочные редкоземельные магниты, эта тенденция к увеличению потребления магнитов весьма сбивает с толку. С точки зрения конструкции обмотки, статоры IPM для тяговых машин имеют концентрированные или распределенные обмотки [18 , 19,20,21,22,23,24,25].Типичные примеры современных автомобильных статоров показаны на рисунке 6. Концентрированные обмотки имеют более короткие концевые обмотки, что приводит к меньшим потерям в меди, чем распределенные обмотки, причем последние обычно имеют более длинные концевые витки и, как следствие, более высокие потери в Джоулях. Распределенные обмотки могут быть намотаны в произвольном порядке с прядями или стержнями, намотанными шпилькой. В последних серийных автомобилях, таких как Chevy Spark, Chevy Bolt и Toyota Prius 2017, использовалась конструкция шпильки для волос, и это становится популярной тенденцией.Сообщалось, что эта конструкция обмотки демонстрирует более высокое заполнение пазов, меньшую длину концевого витка, улучшенные тепловые характеристики и возможность использования высокоавтоматизированного производственного процесса по сравнению с произвольной намоткой [40].

Тип станка с постоянными магнитами, который все чаще критикуется, — это станок с осевым потоком (AxFM). AxFM имеют желаемые характеристики для тяговых приложений, такие как высокая удельная мощность, высокая эффективность, компактная и модульная структура, малый вес и высокая отказоустойчивость.Эти характеристики возможны, потому что их структура меняет длину на диаметр и позволяет использовать преимущества создания крутящего момента на нескольких поверхностях с более короткими путями тока в машине. Сообщалось о коммерческих AxFM мощностью ~ 100–260 кВт с удельной мощностью ~ 5 кВт / кг, и большинство трансмиссий, в которых двигатель расположен внутри колеса, основаны на AxFM, таким образом, эта топология хорошо подходит для ин- колеса приложений.

Как на самом деле работают двигатели электромобилей и чем они отличаются?

Когда вы в последний раз задумывались о том, как на самом деле работают электромобили? Мы, супер-фанаты автомобильного бизнеса, по большей части выработали разумное понимание того, как работают силовые агрегаты внутреннего сгорания.Большинство из нас может визуализировать, как топливо и воздух входят в камеру сгорания, взрываются, толкают поршень вниз и вращают коленчатый вал, который в конечном итоге поворачивает колеса. Обычно мы понимаем разницу между рядными, плоскими, V-образными и, возможно, роторными двигателями внутреннего сгорания Ванкеля.

Такие концепции машиностроения сравнительно легко понять. Но, вероятно, справедливо поспорить, что только меньшинство людей, читающих это, может объяснить на салфетке для бара, как именно невидимые электроны вращают колеса автомобиля или чем двигатель с постоянными магнитами отличается от двигателя индукционного переменного тока.Электротехника может показаться автомобильным фанатикам черной магией и колдовством, так что пришло время развенчать этот смелый новый мир электромобильности.

Как работают электромобили: двигатели

Это связано с магнетизмом и естественным взаимодействием между электрическими полями и магнитными полями. Когда электрическая цепь замыкается, позволяя электронам двигаться по проводу, эти движущиеся электроны создают электромагнитное поле с северным и южным полюсами. Когда это происходит в присутствии другого магнитного поля — либо от другой партии ускоряющихся электронов, либо от Уайла Э.Гигантский подковообразный магнит ACME Койота, эти противоположные полюса притягиваются, и подобные полюса отталкиваются друг от друга.

Просмотреть все 12 фотографий

Электродвигатели работают путем установки одного набора магнитов или электромагнитов на вал, а другого набора — на корпусе, окружающем этот вал. Периодически меняя полярность (меняя местами северный и южный полюса) одного набора электромагнитов, двигатель усиливает эти притягивающие и отталкивающие силы для вращения вала, тем самым преобразуя электричество в крутящий момент и, в конечном итоге, поворачивая колеса.И наоборот, как и в случае рекуперативного торможения, эти магнитные / электромагнитные силы могут преобразовывать движение обратно в электричество.

Как работают электромобили: переменный или постоянный ток?

Электроэнергия, подаваемая в ваш дом, поступает в виде переменного тока (AC), так называемого, потому что полярность север / юг или плюс / минус питания меняется (чередуется) 60 раз в секунду. (То есть в США и других странах, работающих от 110 вольт; страны со стандартом 220 вольт обычно используют переменный ток 50 Гц.) Постоянный ток (DC) — это то, что входит и выходит из + и — полюсов каждой батареи. Как отмечалось выше, двигателям для вращения требуется переменный ток. Без этого электромагнитная сила просто соединила бы их северный и южный полюса вместе. Это цикл постоянного переключения между севером и югом, который заставляет мотор вращаться.

Просмотреть все 12 фото

Современные электромобили предназначены для управления как переменным, так и постоянным током на борту. Аккумулятор накапливает и распределяет постоянный ток, но, опять же, двигателю нужен переменный ток.При подзарядке аккумулятора энергия поступает в бортовое зарядное устройство в виде переменного тока во время зарядки Уровня 1 и Уровня 2 и в виде постоянного тока высокого напряжения на Уровне 3 «быстрых зарядных устройств». Сложная силовая электроника (которую мы не будем пытаться здесь объяснять) обрабатывает многочисленные встроенные преобразования переменного / постоянного тока, повышая и понижая напряжение от 100 до 800 вольт зарядной мощности до напряжения системы батареи / двигателя от 350-800 вольт для многих освещение автомобиля, информационно-развлекательная система и функции шасси, для которых требуется электричество 12–48 В постоянного тока.

Как работают электромобили: какие типы двигателей?

Двигатель постоянного тока (матовый): Да, мы только что сказали, что переменный ток заставляет двигатель вращаться, и эти двигатели старого типа, которые приводили в действие первые электромобили 1900-х годов, ничем не отличаются. Постоянный ток от батареи подается к обмоткам ротора через подпружиненные «щетки» из углерода или свинца, которые приводят в действие вращающиеся контакты, подключенные к обмоткам проводов. Каждые несколько градусов вращения щетки активируют новый набор контактов; это постоянно меняет полярность электромагнита на роторе по мере вращения вала двигателя.(Это кольцо контактов называется коммутатором).

Корпус, окружающий электромагнитные обмотки ротора, обычно имеет постоянные магниты. («Последовательный двигатель постоянного тока» или так называемый «универсальный двигатель» может использовать электромагнитный статор.) Преимущества заключаются в низкой начальной стоимости, высокой надежности и простоте управления двигателем. Изменение напряжения регулирует скорость двигателя, а изменение тока регулирует его крутящий момент. К недостаткам можно отнести меньший срок службы и стоимость обслуживания щеток и контактов.Сегодня этот двигатель редко используется на транспорте, за исключением некоторых индийских железнодорожных локомотивов.

Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC): Щетки и их обслуживание устраняются путем перемещения постоянных магнитов к ротору, размещения электромагнитов на статоре (корпусе) и использования внешнего контроллера двигателя для попеременного переключения различных обмоток возбуждения. от плюса к минусу, создавая вращающееся магнитное поле.

Преимущества — долгий срок службы, низкие эксплуатационные расходы и высокая эффективность.Недостатки — более высокая начальная стоимость и более сложные регуляторы скорости двигателя, которые обычно требуют трех датчиков Холла для правильной фазировки тока обмотки статора. Такое переключение обмоток статора может привести к «пульсации крутящего момента» — периодическому увеличению и уменьшению передаваемого крутящего момента. Этот тип двигателя популярен для небольших транспортных средств, таких как электрические велосипеды и скутеры, и используется в некоторых вспомогательных автомобильных приложениях, например, в усилителе рулевого управления с электроусилителем.

Просмотреть все 12 фотографий

Синхронный двигатель с постоянным магнитом (PMSM): Физически двигатели BLDC и PMSM выглядят почти одинаково.Оба имеют постоянные магниты на роторе и обмотки возбуждения в статоре. Ключевое отличие состоит в том, что вместо использования постоянного тока и периодического включения и выключения различных обмоток для вращения постоянных магнитов, PMSM работает на непрерывном синусоидальном переменном токе. Это означает, что в нем отсутствует пульсация крутящего момента, и для определения скорости и положения ротора требуется только один датчик на эффекте Холла, поэтому он более эффективен и тише.

Слово «синхронный» означает, что ротор вращается с той же скоростью, что и магнитное поле в обмотках.Его большие преимущества — это удельная мощность и высокий пусковой крутящий момент. Основным недостатком любого двигателя с вращающимися постоянными магнитами является то, что он создает «обратную электродвижущую силу» (ЭДС), когда он не работает на скорости, что вызывает сопротивление и тепло, которые могут размагнитить двигатель. Этот тип двигателя также используется в усилителях рулевого управления и тормозных системах, но он стал предпочтительной конструкцией двигателя в большинстве современных аккумуляторных электрических и гибридных транспортных средств.

Просмотреть все 12 фотографий

Обратите внимание, что большинство двигателей с постоянными магнитами всех типов ориентируют свою ось север-юг перпендикулярно выходному валу.Это создает «радиальный (магнитный) поток». Новый класс двигателей с «осевым потоком» ориентирует оси N-S магнитов параллельно валу, обычно на парах дисков, между которыми расположены неподвижные обмотки статора. Компактная ориентация аксиального потока с высоким крутящим моментом этих так называемых «двигателей-блинов» может быть применена к двигателям типа BLDC или PMSM.

Посмотреть все 12 фотографий

Индукция переменного тока: Для этого двигателя мы убираем постоянные магниты с ротора (и их редкоземельные материалы, которые становятся все более редкими) и поддерживаем переменный ток, протекающий через обмотки статора, как в двигателе PMSM выше.

Замена магнитов — это концепция, запатентованная Никола Тесла в 1888 году: поскольку переменный ток течет через различные обмотки статора, обмотки создают вращающееся поле магнитного потока. Когда эти магнитные линии проходят через перпендикулярные обмотки ротора, они индуцируют электрический ток. Затем это создает другую магнитную силу, которая заставляет ротор вращаться. Поскольку эта сила индуцируется только тогда, когда силовые линии магнитного поля пересекают обмотки ротора, ротор не будет испытывать крутящего момента или силы, если он вращается с той же (синхронной) скоростью, что и вращающееся магнитное поле.

Это означает, что асинхронные двигатели переменного тока по своей природе асинхронны. Скорость ротора регулируется изменением частоты переменного тока. При небольших нагрузках инвертор, управляющий двигателем, может снизить напряжение, чтобы уменьшить магнитные потери и повысить эффективность. Отключение асинхронного двигателя во время крейсерского движения, когда в этом нет необходимости, устраняет сопротивление, создаваемое двигателем с постоянными магнитами, в то время как двухмоторные электромобили, использующие двигатели PMSM на обеих осях, всегда должны приводить в действие все двигатели. Пиковая эффективность может быть немного выше для конструкций BLDC или PMSM, но асинхронные двигатели переменного тока часто достигают более высокого среднего КПД.Еще один небольшой компромисс — это немного более низкий пусковой крутящий момент, чем у PMSM. GM EV1 середины 1990-х годов и большинство Tesla использовали асинхронные двигатели переменного тока.

Просмотреть все 12 фотографий

Электродвигатель с сопротивлением: Думайте о сопротивлении как о магнитном сопротивлении: степени, с которой объект противодействует магнитному потоку. Статор реактивного двигателя имеет несколько полюсов электромагнита — концентрированные обмотки, образующие сильно локализованные северный или южный полюса. В реактивном реактивном электродвигателе (SRM) ротор изготовлен из магнитомягкого материала, такого как слоистая кремнистая сталь, с множеством выступов, предназначенных для взаимодействия с полюсами статора.Различные полюса электромагнита включаются и выключаются почти так же, как обмотки возбуждения в двигателе с BLDC. Использование неравного количества полюсов статора и ротора гарантирует, что одни полюса выровнены (для минимального сопротивления), а другие находятся прямо между противоположными полюсами (максимальное сопротивление). При переключении полярности статора ротор вращается с асинхронной скоростью.

Просмотреть все 12 фотографий

Синхронный реактивный двигатель (SynRM) не зависит от дисбаланса полюсов ротора и статора.Скорее, двигатели SynRM имеют более распределенную обмотку, питаемую синусоидальным переменным током, как в конструкции PMSM, со скоростью, регулируемой частотно-регулируемым приводом, и ротор сложной формы с пустотами в форме линий магнитного потока для оптимизации сопротивления.

Последняя тенденция заключается в размещении небольших постоянных магнитов (часто более простых ферритовых) в некоторых из этих пустот, чтобы использовать преимущества как магнитного, так и реактивного крутящего момента при минимизации затрат и неэффективности высокой скорости обратной ЭДС (или противоэлектродвижущей силы), которая страдают двигатели с постоянными магнитами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *