Реверс-инжиниринг электромеханического БТГ

Идея взята с видео.



Я решил сделать репликацию. Сначала провёл реверс-инжиниринг. На видео со слов автора используется синхронный генератор 250 об\мин. На скриншоте можно посмотреть соотношение диаметров шкивов и соответственно узнать передачи.


В фотошопе вырежем ведущий шкив генератора и прикинем сколько его диаметров умещается в ведомый шкив. Получается ровно 2. Значит второе звено редуктора 2 к 1. Зная скорость вращения генератора 250 об\мин получаем скорость вращения ведущего шкива 500 об\мин. Далее тоже самое проведём с первым звеном редуктора. Получается 5 к 1. Зная что ведомый шкив вращается со скоростью 500 об\мин умножаем на 5 получаем скорость ведущего шкива приводного двигателя 2500 об\мин.

Мы знаем что по законам физики при последовательном соединении передач их передаточные числа не складываются, как у полиспастов, а перемножаются. Итак первое звено даёт выигрыш в силе равный 5 а второе 2. Умножаем 5х2=10. Выигрыш в силе 10.

Шкивы сделаны максимально большого диаметра и это тоже неспроста. Плечо рычага (диаметр шкива) рассчитывается исходя из диаметра ротора генератора. Чем больше шкив тем лучше но есть предел который ограничивается скоростью вращения приводного двигателя.

С механикой разобрались. Теперь разберём электрическую часть.
На видео автор говорит что приводной двигатель мощностью 1.2 кВт. Внешне движок похож на двигатель из серии 2ПН. Это двигатели постоянного тока (220 вольт) с параллельным возбуждением.


От генератора двужильный провод (под крышкой генератора одна жила подключена на центральную точку а вторая на одну из фаз что бы получить 220 вольт) подходит к ЛАТРу. В месте расщепления провода проводится замер тока приводного двигателя – 8 ампер.


С ЛАТРа провода идут на первый диодный мост а далее выпрямленный ток поступает на обмотку возбуждения приводного двигателя. К проводам до ЛАТРа подключены еще провода идущие ко второму диодному мосту а с него на якорь приводного двигателя. ЛАТРом регулируется ток возбуждения для подстройки оборотов. Тумблер разрывает цепь питания до ЛАТРа.
Получилась такая схема:

Итоги измерений:
Приводной двигатель
220V x 8A = 1760 ватт
Нагрузка:
На каждой фазе 9А при напряжении 300V
9A x 3 = 27A 300V x 27A = 8100 ватт

Решил проверить на практике.
Встал вопрос как воссоздать эту установку. Главная проблема это достать тихоходный синхронный генератор. Таких промышленность не выпускает. Надо делать на заказ и это стоит громадных денег. Обзвонил заводы и везде либо сразу отказ либо это разработка новой модели на 24 полюса и цена от 1000000 руб и выше. Есть второй вариант это покупка в Китае но они на магнитах и непонятно какие у них характеристики. Ну и цена тоже зашкаливает.

Поняв что точную копию мне не потянуть решил проверить в малом масштабе. В качестве генератора решил взять асинхронный двигатель на 2.2 кВт 950 об\мин. А в качестве приводного двигателя использовать коллекторный двигатель с последовательным возбуждением от стиральной машины 420 ватт (2 ампера) 13000 об\мин. Таким образом сохраняется соотношение передачи почти как в оригинальной установке.

Редуктор две ступени. Первая с передаточным числом 5 к 1. Вторая 1,8 к 1. Перемножаем 5х1,8=9. Получаем выигрыш в силе равный 9 (без учёта потерь на трение). По словам автора видео этого достаточно для привода генератора под номинальной нагрузкой. Шкивы рассчитал максимально возможного диаметра чтобы получить достаточный рычаг. Учитывал что под нагрузкой обороты приводного двигателя просядут минимум на 15% поэтому расчёт делал на 10000 об\мин.

Диаметр шкива приводного движка 50 мм. Ведомого шкива 250 мм (5 к 1). Диаметр ведущего шкива второго звена 180 мм и шкива генератора 334 мм (1.8 к 1). В первом звене получается 2000 об.мин во втором 1100. Так как асинхронник необходимо крутить на 10% (1045 об\мин) быстрее чем при работе как двигатель то это с запасом.

Часть деталей пришлось вытачивать а на металлической раме и шкивах решил сэкономить сделав их из того что было под рукой. В итоге получилась такая хреновина.




А теперь самое интересное - итоги испытания.



Ни о какой самозапитке и речи не может быть. Даже на холостом ходу приводной двигатель перегружается. Асинхронник совсем не подходит под это дело. Возможно только при больших мощностях это будет работать. Или генератор нужен только тихоходный. Выводы делайте сами.

zilk пишет:

RealStrannik пишет: Редуктор даёт выигрыш в 10 раз поэтому и нагрузку приводной двигатель тянет только в 10 кВт.

Не хочу Вас расстраивать, но редуктор дает выигрыш в 10 раз по моменту, мощность со входа на выход передается без изменений, если не учитывать потери в этом самом редукторе.

Всё верно но почему тогда если тот же самый редуктор использовать наоборот (как мультипликатор) то на выходе можно снять энергии в несколько раз (пропорционально передачам) меньше? Ведь мощность то должна передаваться одна и та же. Как это объяснить?

vba пишет: Асинхроник много жрет в том случае если емкость большая,надо подобрать по минимальному потреблению,но в этом случае может быть маленькое напряжение.Приходится увеличивать емкость на выходе растет напряжение но и потребление тоже растет и вот если паралельно конденсаторам подключить трансформатор на три фазы то нагрузка на привод упадет.Секрет втом какие токи там гуляют активные,реактивные и кому как лучше прохотить.

Да при уменьшении ёмкости упирается меньше а напряжение на холостом ходу возрастает но и мощность которую можно снять пропорционально снижается.