Как самостоятельно заменить обычный двигатель на электрический?

Почти каждый крупный мировой автопроизводитель планирует в течение ближайших десяти лет запустить в массовое производство как минимум одну полностью электрическую модель. Однако сегодняшние автовладельцы столько ждать не готовы.

Самые нетерпеливые из них уже сейчас производят трансплантацию самой важной части организма своего железного друга, заменяя двигатель внутреннего сгорания на электрический мотор. Их мотивация лежит или в стремлении экономить деньги на топливе или в заботе об окружающей среде. Впрочем, многие руководствуются обоими побуждениями.

Лидером в подобном тюнинге явлются США, где зарегистрировано уже более 1 500 таких «превращений», и эта цифра продолжает постоянно увеличиваться. Одной из причин является то, что большинство компонентов, необходимых для замены, производится внутри Соединненных Штатов, что делает процесс трансформации удобным и весьма доступным по цене. Элетромотор, который можно приспособить к существующей коробке передач на обычном автомобиле, проводка, предохранители, аккумуляторные батареи — все это продается с лейблом «made in USA». Даже вездесущим китайцам, которые предлагают гораздо более дешевые комплектующие, на этом рынке пока приходится туго — и все из-за высокой репутации американских деталей.

Кроме того, немаловажным мотивирующим фактором для американцев служит финансовое стимулирование, предлагаемое правительством: при переходе на «электрику» возможно получить налоговый кредит в размере 10% от стоимости трансформации (но до $4 000). Кроме того, некоторые штаты предлагают и дополнительные поощрения. В Калифорнии, например, набор таких мер варьируется от скидки на страховку до скидки на электроэнергию.

Однако, не все так просто. Перед тем, как вы войдете в гараж с гаечным ключом в руке, вам следует иметь в виду те отрицательные стороны, которые неизбежно предполагает такая переделка. В первую очередь это вес и цена аккумуляторной батареи.

Чтобы сократить стоимость батареи, производители часто предлагают свинцово-кислотные аккумуляторы, которые аналогичны по весу и размерам тем, которые используются в стандартных автомобилях для начала движения. Проблема состоит в том, что для того, чтобы проехать хотя бы километров 60, вам понадобится 362-килограммовая батарея, размещенная в багажнике (а больше негде!). Чтобы преодолеть 150 километров, понадобится батарея такого вес, который большинство автомобилей взять на борт просто не смогут.

Дальше еще хуже. Каждые три-четыре года свинцовая батарея требует замены, которая встанет в $2 500. Хотя эта сумма гораздо меньше той, которую любой владелец стандартного автомобиля потратит на бензин, необходимость такого большого единовременного платежа может отпугнуть от элетрических автомобилей многих автовладельцев.

Единственно разумное решение — литиево-ионные батереи, которые можно заряжать в домашних условиях. Вариант недешевый, но гораздо более удобный и перспективный. Такая батарея меньше свинцовой по весу в три раза, служит 10 лет и имеет большую емкость. Однако, чтобы на одной зарядке проезжать порядка полутора сотен километров, желающему переделать свой автомобиль на «электрику» придется выложить $12 000.

Но не стоит предаваться унынию, а сравнить варианты. Ведь уже в конце 2010 корпорация General Motors планирует начать продажи своего полностью электрического Chevrolet Volt по цене в $40 000. Это означает, что домашний «электротюнинг» еще некоторое время будет оставаться самым экономически выгодным вариантом.

Замена электродвигателя

В устройство очень многих бытовых электроприборов входит электрический двигатель. он имеется в пылесосах, стиральных машинах, в различном ручном электроинструменте и т.д. В данной своей статье я хочу рассказать о том, как выполнить замену электродвигателя в случае его поломки (выхода из строя).

Нас с вами интересуют двигатели переменного тока, которых в наших квартирах большинство. Электродвигатели переменного тока бывают однофазными (220В) и трёхфазными (380В) — по способу электропитания. рассмотрим замену однофазных и трёхфазных электродвигателей в отдельности.
Замена электродвигателя в стиральной машине

Замена однофазных электродвигателей

Однофазными электрическими двигателями в быту укомплектованы — стиральные машины (обычные и автоматы), пылесосы, ручной электроинструмент (перфораторы, дрели, болгарки и т.д.), миксеры, кофемолки, кухонные комбайны и т.д.

Замена двигателя в данных бытовых электроприборах производится следующим образом и в следующем порядке:

• разбираем бытовой электроприбор и находим место расположения электродвигателя;
• отсоединяем провода. идущие от двигателя — это два провода (фаза и ноль), они бывают припаяны либо соединены специальными контактами-зажимами;
• откручиваем электродвигатель от корпуса бытового электроприбора;
• выводим из зацепления вал двигателя и механический привод прибора;
• вынимаем электродвигатель из корпуса электроприбора;
• установка электродвигателя производится в обратной последовательности.

Замена трёхфазного электродвигателя

Трёхфазные электродвигатели в быту чаще всего устанавливаются на электрических станках — пилорама, дробилка, электронаждак и т.п.).

Порядок замены трёхфазного электродвигателя:

• отключаем питание двигателя от электрической сети с помощью рубильника, автоматического выключателя и т.д.;
• откручиваем крышку клеммной коробки на корпусе мотора;
• отсоединяем фазные запитывающие провода от контактов (3 шт.);
• отсоединяем заземляющий провод от корпуса электродвигателя;
• откручиваем болты крепления двигателя от корпуса станка;
• снимаем электродвигатель;
• установка трёхфазного электродвигателя производится в обратной последовательности.

Меняем ДВС на электромотор сами — такого тюнинга еще не было!

Американская компания Electric GT в последние три года приобрела широкую известность. Летом 2016 года калифорнийцы представили Ferrari 308, переделанный в электрокар. Спорткар получил мощность 246 кВт/335 л.с., три электродвигателя и батарею на 46 киловатт*часов, и это помимо спортивной подвески, современных тормозов и нового дизайна интерьера. С 0 до 96,6 км/ч электроспорткар разгоняется за 5 секунд, а его максимальная скорость составляет 290 км/ч, максимальный пробег на одной зарядке — 209 км. После этого в компании электрифицировали Fiat 124 Spider и взялись за Toyota Land Cruiser серий FJ40 и FJ60.

Теперь у Electric GT возникла идея сделать электродвигатель и его периферию похожими на двигатель внутреннего сгорания, чтобы он занял место полноценного V-образного мотора с восемью или более цилиндрами. Американцы обещают, что электрифицировать автомобиль по силам «среднему механику» или умелому автолюбителю, и эту электроустановку легко приспособить для многих моделей автомобилей. Например, классических Ford Mustang и Bronco.

Электрический V-образный двигатель, который печатают на 3D-принтере, соответствует практически всем техническим требованиям к двигателю, контроллерам, зарядному устройству, датчикам, реле и компьютерным системам. Пока отсутствуют монтажные кронштейны для различных моделей, но некоторые уже находятся в разработке у Electric GT, а наиболее редкие компания обязуется сделать под заказ. По словам производителя, двигатель «предварительно спроектирован, предварительно изготовлен и предварительно испытан».

Однако монтаж электродвигателя и соединение его с коробкой передач — задача самого клиента, на нем также лежит ответственность за подбор аккумулятора. Впрочем, Electric GT прилагает подробную пошаговую инструкцию. Если кратко, то после установки и сопряжения мотора с коробкой следует развести жгуты проводов и подсоединить водяную помпу и радиатор. После чего все должно заработать.

Кстати, Electric GT рекомендует подключить двигатель именно к механической коробке передач и уже предлагает переходники для этой цели. Конечно, выбирая коробку, следует убедиться, что она рассчитана на высокий крутящий момент электропривода. Агрегатировать с автоматом в компании не советуют, это гораздо сложнее и потребует большей переделки.

Как поменять вращение на однофазном двигателе. Как поменять направление вращения однофазного двигателя

Подписка на рассылку

Чтобы механизмы на производстве или в быту, будь-то дерево или металлообрабатывающие станки, консольный насос, конвейерная лента, кран-балка, заточной станок, электрическая газонокосилка, кормоизмельчитель или другое устройство работали без поломок, необходимо, в первую очередь, чтобы вал электродвигателя вращался в правильную сторону.
Во избежание ошибок и не допуска вращения вала механизма в противоположную сторону согласно пункту 2.5.3 «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» на корпусе самого механизма и приводном двигателе должны быть нанесены стрелки направления вращения электродвигателя.

Направление вращения вала электродвигателя

Определение направления вращения электродвигателя выполняется со стороны единственного конца вала. В том случае если двигатель имеет два конца вала, то вращение определяют со стороны вала, который имеет больший диаметр. Согласно ГОСТ 26772-85 правому направлению соответствует движение вала по часовой стрелке. У наиболее распространенных трехфазных двигателей с короткозамкнутым ротором вращение вала в правую сторону будет осуществляться, если последовательность фаз, по которым подается напряжение на концы обмоток статора, будет соответствовать алфавитной последовательности их маркировки – U1, V1, W1.

Для однофазных двигателей с короткозамкнутым ротором вращение вала по часовой стрелке будет выполняться при условии, когда фаза будет подаваться на конец рабочей обмотки.

Изменение направления вращения вала в трехфазных электродвигателях

Эксплуатация некоторых механизмов требует левостороннего вращения вала. Зная, как изменить направление вращения электродвигателя, это можно сделать без какой-либо доработки или переделки самого приводного двигателя. Для смены направления движения нужно:

• обесточить электродвигатель;
• снять крышку клеммной коробки;
• переставить жилы силового кабеля в соответствие со схемой изображенной на рис. 3: жилу с изоляцией черного цвета (L3) переподключить на контакт V1 в клеммной коробке, а жилу коричневого цвета (L2) на контакт W1.

Левостороннее вращение

Если эксплуатация двигателя требует постоянного переключения двигателя с правостороннего вращения на левостороннее, его подключение осуществляют по специальной схеме,

Реверс однофазного электродвигателя

Запустить вращение однофазного асинхронного электродвигателя можно переподключив фазу на начало рабочей обмотки.

Зная, как поменять направление вращения электродвигателя, можно подключить однофазный электродвигатель с возможностью переключения правостороннего вращения на левостороннее с помощью трехконтактного переключателя.

Чтобы изменить направление вращения двигателя постоянного тока, нужно изменить направление вращающего момента М = смФ/я. Это можно сделать, изменив направление тока в обмотке якоря или направление магнитного потока в обмотке возбуждения. При одновременном изменении направления тока якоря и магнитного потока в обмотке возбуждения направление вращения не изменяется. Схемы соединений для изменения направления вращения представлены на рис. 6.1.

Основные неисправности

Искрение, возникающее между щетками и коллектором – самый главный вопрос, требующий внимания. Чтобы избежать неисправностей более серьезных, таких как их отслаивание и деформация или перегрев ламелей, сработавшуюся щетку необходимо заменить.

Помимо этого, возможно замыкание между обмотками якоря и статора, вызывающее сильное искрение на переходе коллектор-щетка или значительное падение магнитного поля.

Чтобы продлить срок службы двигателя, необходимо соблюдение двух условий – профессиональный изготовитель и грамотный пользователь, т.е. строгое соблюдение режима работы.

Видео: Коллекторный электрический двигатель

Мы вновь возвращаемся в мир занимательного — как электротехника, так как считаю, что эти знания нам просто всем необходимы в нашей повседневной жизни.

Читать также: Почему паяльник не нагревается

Постановка задачи

Предположим, что у уже подсоединенного с использованием пускозарядной емкости асинхронного однофазного двигателя изначально вращение вала направлено по часовой стрелке, как на картинке ниже.

Уточним важные моменты:

• Точкой А отмечено начало пусковой обмотки, а точкой В – ее окончание. К начальной клемме A подсоединен провод коричневого, а к конечной – зеленого цвета.
• Точкой С помечено начало рабочей обмотки, а точкой D – ее окончание. К начальному контакту подсоединен провод красного, а к конечному – синего цвета.
• Направление вращения ротора обозначено с помощью стрелок.

Преимущества машин и недостатки

К достоинствам относят:

• небольшие размеры;
• универсальность, т.е. работу на напряжении постоянном и переменном;
• большой пусковой момент;
• независимость от сетевой частоты;
• быстроту;
• мягкую регулировку оборотом в широком диапазоне при варьировании напряжением питания.

Недостатки связаны и использованием щеточно-коллекторного перехода, влекущего:

• уменьшение срока службы механизма;
• возникновение между щетками и коллектором искры;
• высокий уровень шума;
• большое число коллекторных элементов.

Вариант 1: переподключение рабочей намотки

Чтобы изменить направление вращения двигателя, можно только поменять местами начало и конец рабочей (постоянной включенной) обмотки, как это показано на рисунке. Можно подумать, что для этого придется вскрывать корпус, доставать намотку и переворачивать ее. Этого делать не нужно, потому что достаточно поработать с контактами снаружи:

1. Из корпуса должны выходить четыре провода. 2 из них соответствуют началам рабочей и пусковой намоток, а 2 – их концам. Определите, какая пара принадлежит только рабочей обмотке.
2. Вы увидите, что к этой паре подсоединены две линии: фаза и ноль. При отключенном двигателе произведите реверс путем перекидывания фазы с начального контакта намотки на конечный, а нуля – с конечного на начальный. Или наоборот.

В результате получаем схему, где точки С и D меняются между собой местами. Теперь ротор асинхронного двигателя будет вращаться в другую сторону.

Вариант 2: переподключение пусковой намотки

Второй способ организовать реверс асинхронного мотора 220 Вольт – поменять местами начало и конец пусковой обмотки. Делается это по аналогии с первым вариантом:

1. Из четырех проводов, выходящих из коробки мотора, выясните, какие из них соответствуют отводкам пусковой намотки.
2. Изначально конец В пусковой обмотки соединялся с началом С рабочей, а начало А подключалось к пускозарядному конденсатору. Сделать реверс однофазного двигателя можно, подключив емкость к выводу В, а начало С с началом А.

После описанных выше действий получаем схему, как на рисунке выше: точки А и В поменялись местами, значит ротор стал обращаться в противоположную сторону.

Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей

С пусковой обмоткой

Для подключения двигателя с пусковой обмоткой потребуется кнопка, у которой один из контактов после включения размыкается. Эти размыкающиеся контакты надо будет подключить к пусковой обмотке. В магазинах есть такая кнопка — это ПНВС. У нее средний контакт замыкается на время удержания, а два крайних остаются в замкнутом состоянии.

Внешний вид кнопки ПНВС и состояние контактов после того как кнопка «пуск» отпущена»

Сначала при помощи измерений определяем какая обмотка рабочая, какая — пусковая. Обычно вывод от мотора имеет три или четыре провода.

Рассмотрим вариант с тремя проводами. В этом случае две обмотки уже объединены, то есть один из проводов — общий. Берем тестер, измеряем сопротивление между всеми тремя парами. Рабочая имеет самое меньшее сопротивление, среднее значение — пусковая обмотка, а наибольшее — это общий выход (меряется сопротивление двух последовательно включенных обмоток).

Если выводов четыре, они звонятся попарно. Находите две пары. Та, в которой сопротивление меньше — рабочая, в которой больше — пусковая. После этого соединяем один провод от пусковой и рабочей обмотки, выводим общий провод. Итого остается три провода (как и в первом варианте):

• один с рабочей обмотки — рабочий;
• с пусковой обмотки;
• общий.

подключение однофазного двигателя

Все три провода подключаем к кнопке. В ней тоже имеется три контакта. Обязательно пусковой провод «сажаем на средний контакт

(который замыкается только на время пуска),
остальные два — на крайние (произвольно).
К крайним входным контактам ПНВС подключаем силовой кабель (от 220 В), средний контакт соединяем перемычкой с рабочим (
обратите внимание! не с общим
). Вот и вся схема включения однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифолярного) через кнопку.

Конденсаторный

При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть варианты: есть три схемы подключения и все с конденсаторами. Без них мотор гудит, но не запускается (если подключить его по схеме, описанной выше).

Первая схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже. Схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском ( , например), а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.

Схема с двумя конденсаторами

Есть еще третий вариант подключение однофазного двигателя (асинхронного) — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и реализуется чаще всего. Она на рисунке выше в середине или на фото ниже более детально. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.

Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами — рабочим и пусковым

При реализации других схем — с одним конденсатором — понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все соединяется просто.

Подбор конденсаторов

Есть довольно сложная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:

• рабочий конденсатор берут из расчета 70-80 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
• пусковой — в 2-3 раза больше.

Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 В берем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, в пусковую цепь ищите конденсатор специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting, но можно взять и обычные.

Изменение направления движения мотора

Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Когда собирали схему, один из проводов подали на кнопку, второй соединили с проводом от рабочей обмотки и вывели общий. Вот тут и надо перекинуть проводники.

Достаточно часто режим работы вспомогательного механизированного оборудования требует понижения штатных частот вращения. Добиться такого эффекта позволяет регулировка оборотов асинхронного двигателя своими руками. Как это сделать на практике (расчет и сборку), используя стандартные схемы управления или самодельные устройства , попробуем разобраться далее.