Некоторые маломощные электродвигатели

Некоторые электродвигатели малой мощности

       Эта страничка посвящена некоторым электродвигателям постоянного тока. Приведены субъективные достоинства и недостатки выявленные в процессе эксплуатации, которые могут не совпадать с мнением производителя.

Статические характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением (и с постоянными магнитами) :

рис 1.

 Eff -КПД ([Рмех/Pэл]*100%), P - механическая мощность, I - потребляемый ток, N - число оборотов в минуту

Torque - момент.  Из этих графиков видно, что приблизительно максимальную механическую мощность двигатель развивает при скорости, равной половине скорости холостого хода. Больше узнать о характеристиках электродвигателей  можно в книгах по электроприводу. КПД в точке максимума, если смотреть на рис.1 менее 40%.

   Если Мн (момент нагрузки) взять меньше - т.е. подобрать для вашего привода нужный редуктор, тогда  скорость движения, например, троса лебедки будет меньше, но проработает эта лебедка дольше на одном и том же аккумуляторе, чем в во втором  (2) случае см. рис. 1, поскольку КПД в точке эффективности более 50%.  

    В электро-отвертках используются электродвигатели наподобие этого (название QX motor, модель QX-RS-3950 коллекторный двигатель мощностью в точке эффективности всего лишь 16,4 Вт стоимость  около 3,5 евро)

фото 1.

                Таблица 1.

    Сразу после приобретения, измерил ток потребления  I(Nmax)=0,5А, и  I(N=0)=10А, долго держать двигатель не вращающимся очень опасно может выйти из строя из-за перегрева. Мощность его сравнительно мала, поэтому и используется в игрушках-моделях, отвертках, насосах (все относительно- для игрушечной машинки-модели скорость может быть даже 40км/ч, накачает колесо грузовика в считанные минуты) минус этого двигателя достаточно короткий вал без резьбы - выход из этой ситуации забить высокую гайку М6 с металлической прокладкой. Из этого двигателя может получиться хорошая мини-дрель для металла на сверла 0,5-4 мм., главное найти цанговый патрон d=5 мм.

Электродвигатель вентилятора  70.3730

     Электродвигатель устанавливается почти во все старые отечественные автомобили (коллекторная машина на постоянных магнитах). Этот электродвигатель в 80-90 годах пришел на смену электродвигателям итальянского производства ранее устанавливающихся в автомобили марки Fiat. Если у отечественного электродвигателя диаметр вала рядом с резьбой около 8 мм, то у более старого электродвигателя итальянского производства 10 мм, все было бы ничего, но в вале есть отверстие для штифта порядка 2 мм, сталь не лучшего качества в итоге при небольших поперечных нагрузках в процессе работы вал переламывается в месте отверстия.

фото 2.

 

фото 3.

    Если использовать этот двигатель по прямому назначению - просто устанавливаете его в автомобиль согласно инструкции по установке. Если используете его в других целях, можно удлинить вал двигателя длинной гайкой М8-на валу есть резьба.
    На фото 3 правая картинка показывает как не следует удлинять вал со временем он может сломаться в месте отверстия, для того чтобы предотвратить поломку необходимо разбирать электродвигатель нарезать резьбу до подшипника, но и в этом случае нет гарантии, лучший вариант, чтобы не связываться с высокой гайкой изготовить новый вал с большей длиной без отверстия, может сделать кто умеет работать на станке. 

    Конструкция двигателя разборная, щетки на пружинках, пружинка при отсутствии щетки в направляющей ничем не зафиксирована - когда собираете двигатель будьте аккуратны пружинки могут случайно вылететь из паза и потеряться.  

Из справочника:
Напряжение питания   - 12В, 
Ток номинальный        - 15А; 
Мощность                      - 110 Вт ;  
Номинальная частота   -  2600 об/мин;
 вес - 2,25 кг.

Измеренные:
I(Nmax)= 3А;   I(N=0)>20А ;  скорость холостого хода Nmax~3800 об/мин.

    Вместо винтов М6 (несъемные), так как  я этот двигатель не использую в автомобиле, поставил болты М8. 

    Недостатки:

    - вал электродвигателя ломается при небольших поперечных нагрузках;
    - в задней крышке электродвигателя используется бронзовая втулка вместо подшипника;
    - закрытая конструкция увеличивает нагрев электродвигателя.

    Достоинства:

    - простая, разборная конструкция, позволяющая производить замену щеток;
    - закрытая конструкция исключает попадания грязи;
    - небольшой вес, небольшой нагрев в процессе работы;
    - не боится низких оборотов;
    - относительно дешевый.  

Приблизительная стоимость этого двигателя  21 евро. Более подробную  и точную информацию ищите в справочниках.

Мотор отопителя ГАЗ-3302 (197.3730)

              фото 4.

 данные из справочника:

Привод вентилятора отопителя 197.3730
- Номинальное напряжение – 12 В
- Номинальная мощность – 60 Вт
- Максимальный ток – 8,0 А
- Номинальная частота вращения – 3800 мин -1
- Масса – 1,3 кг

 

рис. 2

 

Применяемость: ГАЗ, ПАЗ, ЗиЛ, тракторы.

Измеренные:  Скорость холостого хода измерил, может быть неточно Nmax~5000 об/мин, ток I(N=0) = 17 А.

     Резьбы на валу нет, если не используете в автомобиле, то для удобства придется нарезать самому плашкой М8, разобрав электродвигатель. 

Если не используем по назначению (например может использоваться в качестве шлифовальной машины при кузовном ремонте), тогда разбираем двигатель и нарезаем плашкой резьбу для высокой гайки М8.

    Недостатки:

    - не используются подшипники качения;
    - не желательны низкие обороты из-за перегрева.

    Достоинства:

    - простая, разборная конструкция, позволяющая производить замену щеток;
    - закрытая конструкция исключает попадания грязи;
    - относительно дешевый. 

    Ориентировочная стоимость - 14 евро.

Вентилятор охлаждения ГАЗ   (38.3780)

    Рн=250Вт, на валу резьба М8,  3 крепления М6 ориентировочная стоимость 40 евро. 
    

    Недостатки:

    - не желателен перегрев - может отпаяться провод, но якорь не сгорает (приходится ремонтировать);
    - плохое крепление платы с щетками - может провалиться и порвать провод якоря (ремонт затруднен);
    - плохое крепление магнитов оторвались стальные держатели магнитов пришлось крепить винтами.

    Достоинства

    - хорошая оригинальная конструкция двигателя;
    - легко доработать под вариант использования в быту;
    - разборная конструкция;
    - относительно дешевый.

 

      данные из справочника:
Таблица 2.

Конструкторское обозначение Номинальное напряжение Номинальная мощность Максимальный ток Номинальная частота вращения Масса
38.3780 12 В 250 Вт 30,0 A 2700 мин -1 2,9 кг

250 Вт - это мощность сравнительно небольшая, позволяющая поднять 25 кг на высоту  1 метр за 1 секунду. 

Измеренные: I(Nmax) = 5А - не точно т.к.  R  амперметра было соизмеримо с R электродвигателя. см. фото 5.  
    

    Подшипник в задней части вала отсутствует т.к. подшипники располагаются в передней части двигателя на расстоянии нескольких сантиметров друг от друга. Была поломка этого двигателя: провалилась текстолитовая плата с щетками и порвала провод, соответственно, просверлил корпус и вкрутил дополнительные болты М4 на которых теперь держится плата, здесь не показано.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фото 5.

 

Вентилятор охлаждения ГАЗ   (38.3780) Габаритный чертеж:

Если есть необходимость сохраните картинку при помощи контекстного меню "Сохранить как" на свой компьютер при просмотре можно будет увеличить изображение.

Для прочности вала двигателя  (использование не по назначению) надо вынуть якорь нарезать на валу плашкой М8 резьбу до начала выхода вала из двигателя!!! это необходимо, в общем случае, сделать и для других двигателей. Затем ставится длинная гайка М8 и на нее крепится шкив.  

Вентилятор LUZAR  LFc 0118, Лузар 

    Заявленные характеристики:

    Данный вентилятор предназначен для ВАЗ 1117-1119 "Калина", Ваз 2123 "Шевроле-Нива" Также было написано на коробке гарантийный срок 2 года, а в магазине где купил всего две недели!!! ну да ладно  гарантия нам не потребуется будем "ломать" этот движок.

    Недостатки: 
    - если использовать в качестве вентилятора и потеряется гайка крепления крыльчатки, найти такую гайку будет сложно т.к. похоже, что это не M5;

    - конструкция не разборная т.к. крепление осуществляется прижатием металла корпуса - чтобы разобрать двигатель нужно сломать крепления, вероятно рассчитан на определенный ресурс без замены щеток;

    - при не использовании по назначению трудно доработать двигатель из-за короткого вала;

    - блочный специфичный разъем, но можно можно подсоединить к нему обычный (двойной проводки жигулей) чуть поджав контакты на соединителе электродвигателя;

    - три крепления двигателя, на внешний вид точечно приварены насколько это прочно для меня осталось загадкой, может быть этот пункт надо отнести к плюсам - не знаю.

    - материал платы щеток какой-то пластик, при высокой температуре держатели щеток могут проплавить плату, так и случилось;

    - электрические цепи внутри электродвигателя не надежны;

    - небольшая жесткость конструкции электродвигателя из-за тонкого метала; 

    Достоинства: 

    - относительно дешевый, но магазины, особенно, частные ставят наценку побольше;

    - два подшипника качения;

    - технология уменьшения вибрации (подшипники жестко не зафиксированы);

    - при желании можно выкрутить болты M6 крепления двигателя;

    - относительно легкий.

Конструкторское обозначение Номинальное напряжение Номинальная мощность Максимальный ток Номинальная частота вращения Масса
LFc0118 12 В 220 Вт 25 A 2750 мин -1 1,9 кг

Измереные величины:

Сам двигатель без лопастей весит m~1,56 кг; 

якорь с подщипниками  m~0,63 кг; 

общий вес вентилятора m~1,945 кг;

Фото прилагаю:

 

__________________________________________________________________________________________________________________________

Итак я написал о 4 электродвигателях:

1. 70.3730 - 12 В, 110 Вт, 2600 об/мин. (электровентилятор для автомобилей ВАЗ, ГАЗ, АЗЛК, ИЖ, ЗАЗ, ЗИЛ) КЗАЭ

2. 197.3730 - 12 В, 60 Вт, 3800 об/мин. 

3. 38.3780 - 12 В, 250 Вт, 2700 об/мин. (электровентилятор для автомобилей ГАЗ-3111, ГАЗ с двигателем ЗМЗ-406) КЗАЭ

4. LUZAR  LFc 0118 - 12 В, 220 Вт, 2750 об/мин.

У всех электродвигателей были недостатки, какой электродвигатель наилучший (по критериям материалы, надежность конструкции, ремонтнопригодность)? 

На мой взгляд №1 - 70.3730 Пожелание - чтобы производитель делал вал двигателя из более качественной стали!

№4  LUZAR  LFc 0118 не советую приобретать  у него коллекторная плата из пластика, который разрушается при повышенной температуре, починить плату у меня не получилось - зря потраченные деньги, LUZAR меня разочаровал, вроде создают что-то новое, но материалы используют не те. 

Шаговый двигатель EM-34 (двигатель принтера)

    используется в принтерах наверное в старых моделях EPSON. Выглядит как показано на фото 6.

фото 6.

Информацию о этом двигателе нигде найти не смог, поэтому из прозвонки цепей  нарисовал электрическую схему см. рис. 3.

рис 3.

    Напряжение питания - не знаю, вероятно, не превышает 5 В. Двигатель достаточно медленный - 2,5 об/сек уже хорошо, тем более этот двигатель проектировали из требования точности позиционирования, а не для скорости.  

    Один из способов управления: Соединить черный и белый провод с землей, на оставшиеся четыре провода подавать 
в нужное время управляющие сигналы +4 В   см. рис. 4

рис 4.

Например, чтобы двигатель вращался в одну сторону надо подать и удерживать некоторое dt  управляющие сигналы в следующей последовательности (dt характеризует скорость вращения двигателя) : 

1)  1-4-2-8 -прямое вращение 

2)  8-2-4-1 -обратное вращение

    ____________________________________________________________________________________________________________

    Очень часто на металлических форумах людям требуется такая деталь как шкив (по простому - колесо для ременной передачи) - отвечаю на этот часто задаваемый вопрос ведь, порой требуемую деталь достать не так просто:

1. Где взять маленький шкив?

Ответ: В магазине автозапчастей - неплохой шкив (разборный) от генератора автомобиля стоит приблизительно 3 евро. см фото 7

    фото 7.

2. Где взять шкив побольше маленького?

Ответ: В магазине автозапчастей - неплохой шкив от коленвала ВАЗ (просверлить трудно достаточно крепкий) и помпы, фото 8,9 -стоимость где-то 3 евро.

фото 8. (шкив коленвала)

фото 9.

3. Где взять шкив больше или меньше, чем описаны выше?

Ответ:  Сделать самому из слоеной фанеры или из алюминиевого сплава, но для этого нужен станок, а также необходимо уметь на нем работать или попросить специалиста помочь, еще в магазинах запасных частей бытовой техники продаются шкивы для стиральных машин, но они стоят дорого. 

    Вариант маленького шкива из автомобильных вогнутых шайб и 2 обычных шайб М8 или одну в зависимости от ремня в середине, 2-обычные снаружи, на фото снаружи уменьшенные это неправильно!  существуют также автомобильные вогнутые шайбы меньшего размера 

фото 11.

    Для любого двигателя нужен источник энергии:

    Например в легковых автомобилях чтобы завести двигатель внутреннего сгорания есть электродвигатель - стартер кратковременного действия с очень низким КПД ток холостого хода около 50 А, под нагрузкой 150-200А в качестве источника раньше и сейчас чаще используют обычный свинцовый аккумулятор с жидким электролитом емкостью 55 Ач, весом от 15 кг.  
    Применение в машине полностью оправдано, но если использовать такой аккумулятор дома появляются недостатки: может вытекать электролит, тяжелый для переноски, занимает много места.
    Поэтому если электродвигатели потребляют электроэнергию значительно меньшую, чем стартер автомобиля лучше использовать меньшие по размеру аккумуляторы исключающие протечку электролита, использую аккумуляторы технологии  AGM марки DELTA.

Аккумуляторы по технологии AGM: Absorbent Glass Mat (абсорбирующий стекловолоконный материал, пропитанный электролитом). Благодаря тому, что гель в аккумуляторах находится фактически в зафиксированном состоянии, данные батареи не боятся наклонов.  

Аккумуляторы по технологии GEL: кислотный раствор в АКБ находится в виде геля. Такая структура электролита достигается путём добавления в состав силиконового наполнителя, сгущающего смесь.

Аккумуляторы по технологии AGM+GEL: технологическое решение, сочетающее в себе специализированные AGM сепараторы, с частичным сгущением электролита, для получения двойного преимущества: высоких разрядных характеристик, присущих AGM технологи и высокой эксплуатационной устойчивости.

Литий ионный аккумулятор (Li-ion) — тип электрического аккумулятора, который широко распространён в современной бытовой электронной технике (телефоны, ноутбуки, фотоаппараты и др) и находит своё применение в качестве источника энергии в электромобилях.

    В заключение своей web-страницы хотел бы написать свое мнение: аккумуляторы и электромоторы постоянно совершенствуются, советским изобретателем были созданы мотор-колеса, аналоги которых стали применять в электросамокатах, электромотоциклах, гироскутерах, электромобилях. За период с 1990 г. по 2020 г. настолько все изменилось в технологическом плане, что трудно поверить. Если за рубежом электромобиль сейчас норма, в нашей стране, как я думаю, электромобили начнут массово появляться к 2030 году, технологии со временем позволят проезжать электромобилям на одной зарядке расстояние до 1000 км и при появлении быстрых зарядных станций бензиновые двигатели будут не так популярны. Считаю - не стоит делать автомобиль только на электричестве, лучше когда присутствует небольшой двигатель внутреннего сгорания, необходимый для подзарядки аккумуляторов.   
    На своей странице я рассмотрел устройство некоторых электродвигателей и типов аккумуляторов, не ставил своей целью рассмотреть все типы электродвигателей. 

 

Всегда соблюдайте правила безопасности при работе с техникой, производите расчеты своих изобретений будь то какая-нибудь механическая система или полка на стену, пользуйтесь только достоверной официальной информацией (официальные справочники, ГОСТ, ОСТ).

 Compiled by Vasiliy, Copyright 2008.

Last update 30/04/2020