3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое часовой ток двигателя

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.

Вращающий момент. Вращающий момент, образующийся на валу якоря, складывается из вращающих моментов, действующих на каждый виток обмотки якоря. Его величина зависит от силы тока, протекающего по обмотке якоря, и величины магнитного потока главных полюсов:

где Смпостоянный коэффициент электрической машины, зависящий от её конструкции: число вит

ков обмотки якоря, длины якоря, диаметра коллектора, числа полюсов, размера их и т.д.;

I – сила тока в обмотке якоря;

Ф – величина магнитного потока.

Напряжение на зажимах. Напряжение на зажимах равно сумме противо-э.д.с и падению напряжения на обмотках двигателя:

где Uд напряжение на зажимах;

I д – сила тока двигателя;

Rд – сопротивление обмоток.

Противоэлектродвижущая сила или противо-э.д.с. Противо-э.д.с., как указывалось выше, наводится в проводниках обмотки якоря при пересечении ими магнитных силовых линий магнитного потока главных полюсов при вращении якоря.

Называется она так, потому что направлена против напряжения приложенного к двигателю. Её величина зависит от величины магнитного потока и частоты вращения якоря:

гдеСе – постоянный коэффциент противо-э.д.с.;

Ф – величина магнитного потока;

n- частота вращения якоря;

Закон Ома: Uд

I д = —————— – при пуске, до начала вращения якоря;

I д = ———————- – при пуске, якорь начал вращаться;

где Uд – напряжение на коллекторе; E – противо-э.д.с. ;

Rд – сопротивление обмоток; Rп – величина сопротивления пускового резистора.

Частота вращения якоря. Частота вращения якоря вытекает из закона Ома:

. Мощность, к.п.д. и нагревание. Мощность тяговых электродвигателей выражается формулой:

Эта мощность расходуется на преобразование электроэнергии, потребляемой тяговыми электродвигателями из контактной сети, в механическую энергию. Это преобразование сопровождается рядом потерь:

DР эл.- электрические потери, возникающие из-за нагрева меди проводников обмоток двигателя;

DРмаг. –магнитные потери от перемагничивания магнитной системы сердечников полюсов и якоря, а также от вихревый токов;

DРщ. – переходные потери в щёточном аппарате, т.е. падение напряжения на щётках (два вольта для щёток с шунтами);

DРмех. – механические потери от трения в подшипниках, щёток о коллектор, якоря о воздух.

Размер потерь характеризуется отдачей или к.п.д.: h = ———————

где Р отд. –отдаваемая мощность с учетом всех потерь;

Р пот. – потребляемая мощность.

Мощность подразделяется на максимальную, часовую, и длительную.

Максимальная мощность. Максимальная мощность это мощность которую может развивать двигатель в течение короткого промежутка времени без появления кругового огня и механических повреждений.

Часовая мощность. Часовая мощность это мощность при часовом токе и номинальном напряжении на коллекторе (1500 В) и составляет для тягового электродвигателя ТЛ-2К1 670 кВт.

Длительная мощность. Длительная мощность это мощность при длительном токе и номинальном напряжении на коллекторе и составляет для тягового электродвигателя ТЛ-2К1 575 кВт.

Увеличение часовой и длительной мощности тяговых электродвигателей достигается увеличением, соответственно, часового и длительного тока, а для их увеличения снижают температуру нагрева обмоток тягового электродвигателя принудительным их охлаждением от мотор-вентиляторов.

Часовой ток. Часовой ток это такой ток, который, протекая по обмоткам тягового электродвигателя в течение одного часа, нагревает их от холодного состояния до предельно-допустимой температуры для данного класса изоляции. Для тягового электродвигателя ТЛ-2К1 он равен 480 А.

Длительный ток. Длительный ток это такой ток, который, протекая по обмоткам тягового электродвигателя длительно (не менее 8 часов) и нагревает их от холодного состояний до предельно-допустимой температуры для данного класса изоляции и не превысит её при любой продолжительности прохождения этого тока. Для тягового электродвигателя он равен 410 А.

Реверсирование тяговых двигателей. Реверсирование тяговых двигателей применяется для изменения направления движения электровоза. Оно выполняется изменением направления тока в обмотках возбуждения или в обмотках якорей. На электровозах последних серий – изменением направления тока в обмотках якорей. Для изменения направления тока реверсивно-селективная рукоятка контроллера машиниста переводится из положения Вперед в положение Назад. При этом получает питание катушка соответствующего вентиля реверсора ПкР и его кулачковые элементы производят переключения в цепи обмоток якорей (рис.4).

Рис.4. Схема реверсирования тяговых двигателей.

Ослабление возбуждения тяговых электродвигателей. Ослабление возбуждения тяговых электродвигателей выполняется путем перевода тормозной рукоятки контроллера машиниста на позиции ОП1, ОП2, ОП3 или ОП4.

Рис.5. Схема ослабления возбуждения тяговых электродвигателей.

При этом параллельно двум обмоткам возбуждения тяговых двигателей подключается резистор ослабления возбуждения Rов (рис.5), имеющий четыре секции: 1-2, 2-3, 3-4, 4-6. Ток, пройдя по обмоткам якоря, протекает по обмоткам возбуждения и параллельно через соответствующую секцию резистора Rов, подключенную контакторами К1 на ОП1, К1 и К2 на ОП2, К1 и К3 на ОП3 и К1 и К4 на ОП4. Степень ослабления возбуждения на позиции ОП1 =75%, на ОП2 = 55%, на ОП3 = 43% и на ОП4 = 36%, т.е. на каждой из позиций ОП по обмоткам возбуждения протекает ток, равный части тока якоря в процентном отношении указанном выше. Остальная же часть тока якоря протекает по резистору ослабления возбуждения.

Свойство обратимости. Свойство обратимости заключаются в том, что если якорь тягового двигателя внешних механических сил привести во вращение и сохранить магнитное поле главных полюсов, то в его проводниках, пересекающих магнитное поле главных полюсов, возникает э.д.с. При замыкании якоря на внешнюю цепь, то ней потечёт ток. Это свойство двигателя называется обратимостью электрической машины, то есть двигатель может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора, превращая механическую энергию в электрическую. Свойство обратимости двигателя используется при электрическом торможении.

ПОНЯТИЕ О КОММУТАЦИИ.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Как определить мощность и ток электродвигателя

Проще воспользоваться токовыми клещами, отсутствуй одно но. В холостом режиме, даже на высоких оборотах двигатель бессилен развить полную мощность. Ниже приведем таблицу, согласно которой можно судить о параметрах прибора по режиму. Не решает задачи целиком. Давайте посмотрим, как определить мощность и ток электродвигателя простыми методами.

Определение тока электродвигателя

Проще использовать токовые клещи. Прибор, дистанционно позволяющий оценить величину напряженности магнитного поля вокруг одиночного провода. Охватывая кольцом шнур питания, получим значение, равное нулю. Поля направлены противоположно фазной и нулевой жил. Работать понадобится сделать розетку с раздельными проводами, показано на снимке. Видим:

Розетка измерения токовыми клещами

  1. Деревянное основание. Очевидный выход, принято монтировать розетку на изолятор. Проще достать небольшой обрезок доски.
  2. Накладная розетка показана в разобранном виде: основание, корпус лежат отдельно.
  3. Со шнура питания снять изоляцию, чтобы охватить каждую жилу отдельно.
  4. Найти разборный штекер. Запрещается использовать для мощных приборов, но мы-то выполняем измерения короткий период времени, сопровождая полным контролем. Либо купите стандартный удлинитель в магазине, шнур питания лишите внешней изоляции.

Монтаж основания розетки

Розетка монтируется на доску, потрудитесь надежно зажать провода, блокируя возможность обрыва, выскальзывания. Проще сделать, воспользовавшись обрезком изоляции, показано фото. Прижимаем саморезом, долгая жизнь тестовой розетке обеспечена. При одевании корпуса понадобиться намотать немного изоляционной ленты вокруг шнура для лучшего прижатия. Получился вспомогательный инструмент проведения измерений токовыми клещами.

Рекомендуем начать приборами, мощность которых известна. Например, возьмите электрическую дрель с коллекторным двигателем, начинайте мерить ток. На холостом ходу значение будет ниже номинального. Замечено, при разгоне, от двигателя требуется полная мощность, мгновенные, выдаваемые экраном клещей, близки номиналу. Например, для прибора на фото – 3,2 А, при напряжении розетке 231 вольт дает 740 Вт (номинал 750 Вт). При запуске будет видно: ток резко повышается, потом быстро падает. Полагается успеть засечь вершину горы.

Читать еще:  Борьба классов как двигатель истории

Измерение тока потребления дрели

Обратите внимание: токовые клещи выдают показания через равные короткие промежутки времени, сложно засечь пик с первого раза. Поставьте самую высокую скорость шпинделя, терпеливо жмите курок, пытаясь поймать вершину. Нам удалось с третьего раза. Чтобы сделать годный снимок, опыт исполнялся полтора десятка раз (затвор спускался с задержкой, было сложно поймать момент). Причем после этого получилось фото лишь на 3,1 А (думаем, читатели верят авторам насчет 3,2 А). В ходе опыта было получено однократно значение 4 А, которые относим на случайные скачки тока сети плюс погрешности. Вы же удостоверьтесь: пик повторяется (хотя бы 2 раза из пяти).

В результате ориентировочно определяется мощность коллекторного двигателя электрической дрели. Сразу хотим сказать: отсутствует однозначная зависимость тока холостого тока от номинала мощности. В природе существуют достаточно сложные формулы, воспользоваться ими достаточно непросто. Применить практически – того сложнее. Приводим таблицу примерных соотношений асинхронных типов двигателей, взятую с сайта http://energo.ucoz.ua/. Где достали авторы, остается загадкой, сведения дают возможность понять, как оценить номинальную мощность двигателя по току холостого хода. Напряжение предвидится номинальным, громоздкие приборы потребуется разогреть перед работой. Так говорит ГОСТ Р 53472. Период определен типом подшипников.

Ток холостого хода двигателей

Боитесь ошибиться, берите максимальное значение:

  1. До 1 кВт мощности время разогрева составляет ниже 10 мин.
  2. Номинальная мощность 1 – 10 кВт, время разогрева полчаса.
  3. Номинальная мощность 10 – 100 кВт, время разогрева до часа.
  4. Номинальная мощность 100 – 1000 кВт, время разогрева до двух часов.
  5. Номинальная мощность свыше 1 МВт, время разогрева до трех часов.

Как оценить примерную мощность? Поясняем. Список дан желающим провести измерения поточнее. Для примерной оценки используем таблицу, избегая забивать мозги. Коллекторный двигатель дрели до измерений при комнатной температуре не разогревался вовсе. Большинство читателей лишено токовых клещей. Большинство мультиметров позволяют измерять ток, шкала ограничена размером 10 А. Обратите внимание, при максимальном лимите следует красный провод подключать к другому гнезду (показано фотографией).

Выбор гнезда подключения

Возле отверстия по-русски (английским языком) написано: время работы с измерениями режимом не превышает 10 секунд (MAX 10SEC) с последующим перерывом четверть часа (EACH 15MIN). В противном случае работоспособность мультиметра не гарантируется, вход без предохранителя (UNFUSED). Рассказывает инструкция. Мультиметр врезается в цепь. Один провод потребуется разомкнуть для измерений. Вместе подумаем, выгодно ли экономически.

Посмотрите снимок чеков. Клемметр подразумевает токовые клещи, простенький тестер обозначается 1СК. Видно, оба прибора стоят дешевле 400 рублей, потому хозяйству нужны оба. Мультиметр оценит ток до 10 А, очень короткое время работы. Клещи работают гораздо грубее, одна шкала достигает предела 1000 А. Вывод очевиден – требуется примерно определить ток электродвигателя, применяется «клемметр». Понадобится точность, используйте тестер (номинальный ток ниже предельно допустимого).

Стоимость токовых клещей

Измерить мощность электродвигателя

Мощность электродвигателя составлена активной, реактивной составляющими. Предприятиям установлен штрафной тариф. Потому важно понимать измеряемые величины. Инструкция токовых клещей пишет: оценивают среднеквадратический ток. Чистая математика. Сие означает: прибор делает выборку определенного интервала, берет корень суммы квадратов отдельных измерений, деленной на общее количество. Уподобим усреднению за некоторый период времени.

Активный ток, полный, реактивный (вряд ли). Вопрос полезно выяснить: токовые клещи, показанные фото, с завидной регулярностью дают мощность приборов на 11% ниже номинала. Проверяли электрические обогреватели, утюги, фен. Мощность занижена единой величиной. Литература пишет: среднеквадратическое значение (RMS) показывает полную величину тока. Физически течет по проводу. Расчет ведется для синусоидальной формы, будут отклонения при невыполнении требования.

Токовые клещи попросту врут. Показывали бы активную часть, для двигателя значения были бы существенно ниже, нежели обогревателя. Нагрузка чисто активная, обмотки дают сильную мнимую составляющую. Требуется тарировать токовые клещи перед применением. Сделать проще всего, используя чисто активные обогреватели (масляные). Возможность токовых клещей измерять активную мощность отдельно обычно указывается инструкцией. Профессионалы говорят: подобные изделия – плод воображения дилетантов.

Двигатели дают большую нагрузку в реактивном спектре. Люди мирится, либо ставят конденсаторные блоки, компенсирующие нестыковку, выравнивая фазу. О подобных бытовых изделиях можете прочитать на сайтах, продающих приборы наподобие Эконор. Смысл коробочки подобно блоку конденсаторов компенсировать реактивную мощность. Обратите внимание: для профессиональных станций указывается лимит, выраженный ВАР, для Эконор параметр замалчивается. Один радиолюбитель посчитал цифру. Оказалось, компенсируется 150 ВАР.

Наверное, хватит маломощным приборам, двигателям будет слоновья дробина. Асинхронные машины дают 40% реактивной мощности, тратится энергия. Пользы грош. Обратите внимание: при изолированной нейтрали проблем добавляется. Ток втекает одной фазой, выходит – другой. Эффект может вычитаться. Токовые клещи нельзя считать лучшим вариантом.

Лучше, если нейтраль заземленная. Суммарный ток вытекает нулевым проводом, где выполняем измерения. Нейтраль изолирована – получается, эффект одного провода будем измерять дважды: вход, выход. Попробуйте три значения сложить, потом поделить на два. Грубая методика окажется приблизительно верной.

Насадка токовых клещей

Посчитать потребляемую мощность двигателя

Предлагаем определить тип двигателя. Помогает сделать шильдик. Указывается полная мощность (реактивная плюс активная, соединенные через косинус угла сдвига фаз, называемый коэффициентом мощности). Если известен тип двигателя (выяснили, руководствуясь изображениям, внешним видом), справочники позволят найти мощность. Неудивительно: габариты тесно связаны с параметром, каждый производитель максимально хочет экономить выпуском продукции. Размеры оптимизированы, типичный набор параметров следующий:

  1. Диаметр вала.
  2. Высота оси от основания (станины).

Двигатели АИР описаны, размеры, мощность указаны здесь: http://wp.electrostal.com.ua/kakoy-diametr-vala-u-elektrodvigatelya/. Соответственно, можно без инструментов понять детали. Увидите, аналогичного рода информация отыщется практически на любые типы моторов. Шильдик сорван, можно некоторое время потратить, отыскивая похожие модели в интернете. Россия уступает Китаю разнообразием электрических двигателей. Шанс успеха высок.

Полагаем, перечислили доступные способы определения мощности, тока, невелика проблема потратить 1000 рублей, получая нужные средства. Учитывая, что рубль сгорает, шаг будет казаться разумным. Проще определить мощность электродвигателя, пользуясь справочником. Требуется знать модель, вал измерите штангенциркулем.

Заканчиваем обзор, надеемся, постоянные читатели знают отличия асинхронного двигателя от коллекторного. Различия опускаем. Обратите также внимание: большим пусковым током страдают асинхронные двигатели. У коллекторных разброс невысок.

Правильная мощность двигателя и преобразователя частоты

Производители электродвигателей и частотных преобразователей разработали различные методы для быстрого выбора мощности двигателей и частотных преобразователей под конкретную нагрузку оборудования. Такая же базовая процедура используется большинством инженерных приложений. Однако для инженеров важно четко понимать процедуру выбора.

Одна из лучших процедур использует простую нумерацию, основанную на кривых ограничения нагрузки, чтобы сделать основной выбор мощности двигателя. Эта процедура описана ниже. Затем проверяются другие факторы, чтобы обеспечить оптимальную комбинацию двигателя и преобразователя.

Рекомендуются 4 следующих принципа подбора:

Принцип выбора 1:

Во-первых, базовая скорость должно выбираться таким образом, чтобы двигатель работал как можно с большей скоростью, немного превышающей базовую скорость 50 Гц.

Это желательно, потому что:

  • Тепловая мощность двигателя улучшается при f ≥ 50 Гц из-за более эффективного охлаждения на более высоких скоростях.
  • Потери коммутации преобразователя минимальны, когда он работает в диапазоне ослабления поля выше 50 Гц.
  • При постоянной нагрузке на крутящий момент достигается больший диапазон скорости, когда двигатель работает хорошо в диапазоне ослабления поля с максимальной скоростью. Это означает, что наиболее эффективное использование крутящего момента и скорости привода переменной скорости .

Типичные кривые крутящего момента и мощности при постоянном приводе мощности / крутящего момента

Это может означать экономию средств в виде меньшего двигателя и преобразователя .

Хотя многие производители утверждают, что их преобразователи могут производить выходные частоты до 400 Гц, эти высокие частоты практически не используются, за исключением особых (и необычных) исполнений. Конструкция стандартных каркасных двигателей и снижение пикового крутящего момента в зоне ослабления поля ограничивают их использование на частотах выше 100 Гц.

Читать еще:  Двигатель вздрагивает при холостых

Максимальная скорость, с которой может запускаться стандартный двигатель с короткозамкнутым ротором , должна всегда проверяться у изготовителя, особенно для более крупных 2-полюсных (3000 об / мин) двигателей более 200 кВт. Шум вентилятора, создаваемый двигателем, также значительно увеличивается по мере увеличения скорости двигателя.

Сравнение крутящего момента, создаваемого 4-полюсным и 6-полюсным двигателями , показано на рисунке 1. Это иллюстрирует более высокую крутящую способность 6-полюсной машины.

Сравнение предельных кривых тепловой мощности для двух двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью 90 кВт

a) 90 кВт 4-полюсный двигатель (1475 об / мин)

b) 90 кВт 6-полюсный двигатель (985 об / мин)

Принцип выбора 2:

Выбор двигателя большей мощности просто для того, чтобы быть «безопасным», обычно не рекомендуется, потому что это означает, что также должен быть выбран преобразователь с увеличенным частотным диапазоном. Преобразователи частоты, в частности, ШИМ-тип, рассчитаны на максимальное значение пикового тока, которое представляет собой сумму основных и гармонических токов в двигателе .

Чем больше двигатель, тем больше пиковые токи.

Чтобы избежать этого пикового тока, превышающего расчетный предел, конвертер никогда не должен использоваться с размером двигателя, большим, чем для указанного . Даже когда большой двигатель слегка загружен, его пики гармонических токов высоки.

Принцип выбора 3:

После выбора двигателя достаточно легко выбрать правильный размер преобразователя из каталога производителя . Обычно они рассчитаны на ток (не кВт) на основе определенного напряжения. Это следует использовать только в качестве руководства, поскольку преобразователи всегда должны выбираться на основе максимального непрерывного тока двигателя.

Хотя большинство каталогов основаны на стандартных номинальных значениях мощности двигателя IEC (кВт), двигатели разных производителей имеют несколько разные номинальные токи.

Преобразователи частоты Danfoss

Принцип выбора 4:

Хотя кажется очевидным, двигатель и преобразователь должны быть указаны для напряжения питания и частоты, к которой должен подключаться привод переменной скорости.

В большинстве стран, использующих стандарты IEC, стандартное напряжение питания составляет 380 вольт ± 6%, 50 Гц . В Австралии это 415 В ± 6%, 50 Гц . В некоторых приложениях, где мощность привода очень велик, часто экономично использовать более высокие напряжения для снижения стоимости кабелей. Другие обычно используемые напряжения 500 В и 660 В .

В последние годы преобразователи переменного тока изготавливаются для использования на напряжении 3,3 кВ и 6,6 кВ . Преобразователи частоты рассчитаны на то же выходное напряжение, что и на входе, поэтому оба двигателя и преобразователя должны быть указаны для одного и того же базового напряжения.

Хотя выходная частота преобразователя является переменной, входная частота (50 Гц или 60 Гц) должна быть четко определена, поскольку это может повлиять на конструкцию индуктивных компонентов .

Что такое часовой ток двигателя

Кварцевые механизмы | Шаговые двигатели

Топ-топ, топает мотор

Глядя на циферблат современных кварцевых часов с невероятным количеством стрелок, сложно поверить, что долгое время камнем преткновения в их производстве было изготовление шагового двигателя, способного поместиться в корпус разумных размеров.

Возвращаясь к истории развития кварцевых калибров, стоит вспомнить, что своеобразным мостиком от чистой механики к кварцу стали электро-механические часы самых разных конструкций. Мы с умилением рассматриваем хитроумные резонаторы, в т.ч. с использованием кварца, замысловатые системы передачи колебаний на колесную систему, и не задумываемся, что причиной всего этого разнообразия технических решений было отсутствие у часовщиков миниатюрного электродвигателя, способного поместиться в корпусе наручных часов. Традиционные моторы, использовавшиеся в 1950-1960-х годах, категорически не подходили для этой задачи. Перелом произошел, когда в часы удалось поместить шаговый электродвигатель.

Первую победу шаговый двигатель одержал в 1957 году, когда на Всемирной выставке в Брюсселе экспонировался первый в мире советский фрезерный станок с цифровым программным управлением. Этот экспонат был удостоен Большой золотой медали и открыл новую страницу в станкостроении. Современная техника немыслима без фрезерных, токарных, электроэрозионных и многих других станков с цифровым управлением. Большая часть из них действует благодаря шаговым двигателям.

Затем шаговые двигатели обосновались в механизмах управления прокатных станов, прессов и других металлургических машин, стали одним из самых распространенных элементов автоматики. Они работают на кораблях, самолетах и искусственных спутниках Земли — везде, где требуется быстрое, точное и надежное исполнение воли человека.

В обычном электродвигателе магнитное поле страгивает с места ротор, который дальше продолжает вращение по инерции. Точно предсказать, на сколько оборотов или на какую часть оборота повернется ротор, невозможно. Это приемлемо в электровозе, который останавливают с помощью тормозов, но не в часах, стрелки которых должны совершать точно отмеренные движения. Шаговые моторы получили свое название из-за того, что в них ротор каждый раз поворачивается на строго определенный угол, или шаг. Более того: ротор в них не имеет инерции и, даже будучи отключенным от питания, мотор надежно фиксирует вал в том положении, в котором его обесточили. Чтобы добиться таких характеристик, конструкцию классического электродвигателя пришлось кардинально пересмотреть.

На принципиальном уровне шаговые электродвигатели состоят из статора, на котором расположены обмотки возбуждения, и ротора, имеющего намагниченные половины – одну отрицательную и одну положительную. Шаговые двигатели с магнитным ротором позволяют получать больший крутящий момент и обеспечивают фиксацию ротора при обесточенных обмотках.

Ротор гибридного двигателя имеет зубцы, расположенные в осевом направлении. Он разделен на две части, между которыми расположен цилиндрический постоянный магнит. Таким образом, зубцы верхней половинки ротора являются северными полюсами, а зубцы нижней половинки — южными. Кроме того, верхняя и нижняя половинки ротора повернуты друг относительно друга на половину угла шага зубцов. Число пар полюсов ротора равно количеству зубцов на одной из его половинок.

Статор двигателя также имеет зубцы, обеспечивая большое количество положительных и отрицательных полюсов, в отличие от основных полюсов, на которых расположены обмотки: чем больше зубцов, тем меньший шаг может сделать двигатель, а значит, выше будет его точность. К примеру, если у двигателя (как на рисунке 1), 4 основных катушки и 4 зубца на роторе, то за один шаг он сможет повернуться на 90 градусов. При наличии большего числа зубцов (рисунок 2) как на статоре, так и на роторе, длина шага уменьшится, а вместе с ней уменьшится и угол поворота. Зубцы ротора обеспечивают меньшее сопротивление магнитной цепи в определенных положениях ротора, что улучшает статический и динамический момент. Это обеспечивается соответствующим расположением, когда часть зубцов ротора находится строго напротив зубцов статора, а часть между ними.

Главное преимущество шаговых приводов — точность. При подаче тока на обмотки шаговый двигатель повернется строго на определенный угол. Чем меньше угол — тем выше точность.

Увы, описанный выше мотор не мог поместиться в часовой корпус. Но после долгих поисков японские инженеры из компании Seiko смогли произвести на свет миниатюрный шаговый двигатель (рис. 3), у которого была всего одна катушка индуктивности, а ротор и статор имели по два полярных «зубца». Проблем при производстве такого мотора было сразу несколько. Намотать несколько тысяч витков тончайшей проволоки на катушку, обеспечить невысокое энергопотребление данного изделия, получить достаточную мощность для вращения колесной системы – все эти задачи нужно было решить в одном изделии. Японцы с ними справились, и предложенная ими компоновка двигателя применяется и по сей день.

Шаг в секунду и быстрее

Решение японских инженеров произвело революцию в часовой отрасли и решило ключевую, но отнюдь не единственную задачу. Подобный мотор хорош для классического трехстрелочника, но плохо подходит для привода хронографа или дополнительного счетчика. Решение этой проблемы нашли уже швейцарские мастера, которые лишь спустя несколько лет после появления Astron смогли прийти в чувства и вновь начать удивлять публику, в том числе и на кварцевом поприще. Среди производителей механизмов особняком от всех стоит швейцарская компания Soprod, начавшая производство кварцевых калибров в 90-х. «Опытное» подразделение исконно механической фабрики стало производить демократичные калибры, но вскоре, оценив перспективы рынка, перенесло фокус внимания на кварцевые механизмы высокого класса. Основным достижением компании Soprod можно считать уникальную методику программирования и начало применения микромоторов с возможностью вращения стрелок в обе стороны благодаря использованию сразу двух маленьких, но мощных катушек индуктивности. Да и шаг стрелки теперь зависел не от колесной передачи, а от того, сколько микроскопических магнитных зубцов удавалось разместить не роторе, непосредственно на котором и была закреплена стрелка каждого счетчика.

Читать еще:  Что такое шаговый двигатель рхх

Теперь стало можно свободно располагать в любой части циферблата без привязки к колесной системе любое количество стрелок и наделять их совершенно фантастичеким функционалом. Хотите ретроградный указатель дня недели, часа или даже ретроградные минутные или секундные счетчики? Никаких проблем, ведь запрограммировать схему отправлять импульс на микромотор можно в любом порядке и направлении. По одному импульсу в день и возврат в исходное положение на 8-й день – вот вам ретроградный календарь. Ранее такие функции были атрибутами высококлассной механики, теперь они реализованы в самых разных часах и доступны широкому кругу покупателей. Яркий пример подобных часов – флагманские модели бренда Adriatica или Vostok Europa.

Некоторые бренды идут дальше и предлагают совсем необычные решения. Одним из наиболее интересных подходов дизайнеров к платформе калибров свободной компоновки Soprod SOP FM13D является модель Victorinox Swiss Army Chrono Classic 1/100. В ней на два мотора прикреплены счетчики сотых долей секунд, первый диск показывает цифры первого порядка, другой – второго. При запуске хронографа стрелка отсчета секунд начинает движение, отсчитывая целые секунды, и диски начинали вращаться, отмеряя сотые доли. Удивительный симбиоз технической возможности и дизайнерской идеи произвел на свет одну из самых оригинальных моделей хронографов с возможностью отсчета одной сотой.

Точность и мощность

Именно этими двумя словами можно охарактеризовать калибры последнего поколения от лидера индустрии – компании ETA. Если об аспекте точности (PreciDrive) мы говорили в прошлой статье, посвященной вопросам термокомпенсации, то сегодня коснемся вопроса мощности часового мотора. Технология PowerDrive была разработана компанией ETA специально для высокоточных кварцевых хронографов. Шаговые моторы нового поколения способны делать 200 шагов в секунду, что кроме перспектив для маркетологов и дизайнеров открывает совершенно новые просторы в хронометрии. Безусловно, просто мотора для такой работы мало, необходимо изготовить микросхему, которая будет управлять одновременно сразу несколькими моторами, каждый из которых в определенном режиме будет иметь разный функционал. Кроме того, актуальным остается вопрос энергопотребления. В ETA не раскрывают секрета, но говорят, что при ускоренном перемещении стрелок (во время работы хронографа, или при переводе показаний в ускоренном режиме), потребление энергии даже ниже, чем в стандартном режиме. Увы, более подробную информацию о калибрах с данной технологией найти практически невозможно. Производитель хранит все детали в секрете, ведь сейчас это одно из главных конкурентных преимуществ кварцевой линейки некоторых брендов Swatch Group, таких как Certina, Hamolton, Longines.

В любую сторону света

Другим, стоящим отдельно от всех брендом Swatch Group является Tissot с технологией T-Touch. Тактильное стекло в рамках данной статьи мы рассматривать не станем, зато поговорим о том, как с помощью всего двух стрелок часы могут предоставлять информацию о перспективах изменений погоды (как заправский барометр) и даже указывать направление на север и юг (как самый настоящий компас). Процесс перехода из обычного режима отображения времени и превращение часовой и минутной стрелок в стрелки компаса выглядит как некое таинство. Если вращать часы, держа их горизонтально, то ни секунды не оставаясь на месте, стрелки все время будут упорно показывать вам верное направление к полюсам. А как только новоиспеченный турист наиграется с этим прекрасным усложнением, они вновь займут свои места и покажут текущее время. Как же это происходит?

Для этого нам придется заглянуть внутрь одних из первых часов в линейке T-Touch. Уже наметанным взглядом мы увидим по две катушки индуктивности для каждой из стрелок, расположенные не как у Soprod V-образно, а на оборот — параллельно друг другу. Дальше нам остается лишь понять, что под металлической платиной скрываются уже знакомые шаговые моторы с очень маленьким шагом, способные перемещать стрелки на очень маленький угол. Однако стоит отдать марке Tissot должное: даже в кулуарных разговорах с производителями современных калибров все признают, что скорость и точность движения стрелок в T-Touch для многих является недостижимой. Все остальные тонкости реализованы благодаря очень хитрой схеме управления с электронным компасом, барометром, альтиметром и прочими «наворотами», которая передает импульсы на моторы, чтобы те послушно исполнили команды.

Для самых маленьких

По иронии судьбы, самые компактные в мире моторы используются в одних из самых крупных и массивных часах на рынке. Речь идет о флагманских моделях Casio в линейке G-Shock. Несколько лет назад компания уже анонсировала самый маленький в мире шаговый мотор, да еще и приводимый в действие солнечной энергией. Но японцам было нужно больше места в и без того не маленьком корпусе. Для чего? Чтобы поместить в часы GPS-антенну, Bluetooth-передатчик и еще пару датчиков (удара и положения стрелок). Перебирая, на чем бы сэкономить место, остановились на моторах. Проволоку взяли потоньше, намотали ее поплотнее – уже минус в объеме и плюс в мощности. Всех секретов японцы опять же не раскрывают, но поместить сразу 5 моторов вместе со всем перечисленным выше списком деталей им удалось. Да и моторы обрели новый статус – «на 26% меньше чем самый маленький мотор в мире» — инженеры Casio улучшили свой собственный рекорд. А покупатели получили новые часы с широчайшим функционалом, потрясающей надежностью и хронографом 1/100 секунды.

Кварцевый люкс

Возможно, для кого-то это выражение звучит немного иронично, но только не для компании Seiko. В верхней линейке марки Grand Seiko кроме высококлассных автоматических или гибридных калибров вроде Spring Drive, имеются и чисто кварцевые модели, которые по качеству материалов и обработке платин не уступают люксовым швейцарским механическим изделиям.

Одной из проблем, характерной для кварцевых часов, является недостаточный момент, развиваемый шаговым двигателем, из-за чего дизайнеры вынуждены использовать облегченные стрелки. В линейке калибров 9F в Grand Seiko пластиковым деталям места нет, и чтобы обеспечить мотору мощность, достаточную для работы с металлической колесной системой, создатели калибра применили в нем двухимпульсную систему регулирования, отправляющую каждую секунду на мотор не один электрический импульс, а целых два. Развивать больший момент двигателю помогает и увеличение индуктивности катушки: разработанная Seiko технология позволила использовать при ее намотке более тонкую проволоку (толщиной 15 мк вместо обычных 30 мк) и добиться более плотной укладки. Как следствие, число витков и напряженность генерируемого катушкой магнитного поля увеличились в четыре с лишним раза. Позже эта технология очень пригодилась Seiko при создании Spring Drive. Теперь кварцевым механизмам линейки по плечу любые стрелки — даже те, с которыми ранее могли справиться только механические часы.

Автор: Дмитрий Лисов
При перепечатке активная ссылка обязательна

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector