Пм принцип работы: Принцип работы пистолета «Макарова» | Простожизнь#

2.1. Принцип взаимодействия частей и механизмов пистолета ПМ

Пистолет прост по устройству и в обращении, мал по своим размерам, удобен для ношения и всегда готов к действию. Пистолет — оружие самозарядное, так как его перезаряжание во время стрельбы производится автоматически. Работа автоматики пистолета основана на принципе использования отдачи свободного затвора. Затвор со стволом сцепления не имеет. Надежность запирания канала ствола при выстреле достигается большой массой затвора и силой возвратной пружины. Благодаря наличию в пистолете самовзводного ударно-спускового механизма куркового типа можно быстро открывать огонь непосредственным нажатием на хвост спускового крючка без предварительного взведения курка.

Безопасность обращения с пистолетом обеспечивается надежно действующими предохранителями. Пистолет имеет предохранитель, расположенный на левой стороне затвора. Кроме того, курок автоматически становится на предохранительный взвод под действием боевой пружины после спуска курка («отбой» курка) и при отпущенном спусковом крючке.

Курок под действием изогнутого (отбойного) конца широкого пера боевой пружины повернут на некоторый угол от затвора (это есть «отбой» курка) так, что носик шептала находится впереди предохранительного взвода курка.

После того как спусковой крючок будет отпущен, спусковая тяга под действием узкого пера боевой пружины продвинется в заднее крайнее положение. Рычаг взвода и шептало опустятся вниз, шептало под действием своей пружины прижмется к курку и автоматически курок встанет на предохранительный взвод.

Для производства выстрела необходимо нажать указательным пальцем на спусковой крючок. Курок при этом наносит удар по ударнику, который разбивает капсюль патрона. В результате этого воспламеняется пороховой заряд и образуется большое количество пороховых газов. Пуля давлением пороховых газов выбрасывается из канала ствола. Затвор под давлением газов, передающихся через дно гильзы, отходит назад, удерживая выбрасывателем гильзу и сжимая возвратную пружину. Гильза при встрече с отражателем выбрасывается наружу через окно затвора.

Затвор при отходе в крайнее заднее положение поворачивает курок на цапфах назад й ставит его на боевой взвод.

Отойдя назад до отказа, затвор под действием возвратной пружины возвращается вперед. При движении вперед затвор досылателем продвигает из магазина очередной патрон и досылает его в патронник. Канал ствола заперт свободным затвором; пистолет снова готов к выстрелу.

Для производства следующего выстрела нужно отпустить спусковой крючок, а затем снова нажать на него. Так стрельба будет вестись до полного израсходования патронов в магазине.

По израсходовании всех патронов из магазина затвор становится на затворную задержку и остается в заднем положении.

Читать полный конспект Материальная часть стрелкового вооружения

Обсуждение:Пистолет Макарова Википедия

Оружие милиции. Часть 1 | Страница 1 | Онлайн-библиотека

Оружие милиции

Часть 1

Каждый сотрудник органов внутренних дел должен владеть табельным оружием, то есть оружием, состоящем на вооружении в ОВД.

Владение табельным оружием включает в себя: знание боевых возможностей и устройства оружия, умение произвести разборку и сборку его за ограниченное время, произвести чистку, осмотр, проверку боя.

В данном пособии рассматривается устройство и работа пистолетов и револьверов, состоящих на вооружении в ОВД, их боевые свойства, порядок и правила обращения с ними.

Введение

По боевым возможностям пистолеты и револьверы выделяются в отдельный вид оружия. Этот вид оружия имеет ярко выраженные отличия от других видов (автоматов, винтовок, пулеметов и т. д.). Пистолеты и револьверы обеспечивают поражение живой силы только на коротких дистанциях — до 50 м (иногда до 100 м), имеют небольшую массу, как правило, менее 1 кг, и размеры, позволяющие носить оружие постоянно при себе и быстро открывать из него огонь из различных положений.

Пистолеты и револьверы имеют много общих черт, вытекающих из их назначения, и принципиально различаются лишь устройством механизмов. Пистолетом, в общем смысле слова, называют огнестрельное оружие, которое во время стрельбы удерживается одной (или двумя) рукой. Это определение не предусматривает конструктивных особенностей оружия, поэтому и револьвер, по существу, тоже является пистолетом, но своеобразно устроенным. Заряды (патроны) у револьвера располагаются во вращающемся барабане, и эта конструктивная особенность оказалась столь существенной, что дала ему право на самостоятельное название (револьвер — от англ. revolve — вращать). Ряд новшеств, главным из которых был вращающийся барабан, сделал револьверы качественно отличными от своих предшественников — пистолетов.

Общая характеристика револьверов

Как говорилось выше, характерной деталью револьвера является барабан с каморами для патронов. Барабан поворачивается вокруг своей оси, и при этом его каморы поочередно совмещаются с неподвижным стволом, выполняя роль патронника. Повороты барабана осуществляются механически с помощью мускульной силы стрелка. Барабану эта сила передается через ударно-спусковой механизм. При этом усилия стрелка в основном расходуются на сжатие боевой пружины при взведении курка, осуществляемом либо нажимом пальца на спицу курка, либо на спусковой крючок. Этот нажим заставляет работать ударно-спусковой механизм, а от него работает приспособление, поворачивающее барабан. По израсходовании всех патронов стреляные гильзы остаются в барабане. Для заряжания нужно освободить барабан от гильз, а затем снова снарядить его патронами.

По устройству ударно-спусковых механизмов револьверы делятся на револьверы простого или одинарного действия, двойного действия и только самовзводные.

Револьверы простого действия позволяют произвести выстрел только после предварительного взведения курка. При этом стрелок должен каждый раз пальцем отводить курок назад, то есть ставить его на боевой взвод. При взведении курка барабан автоматически поворачивается, совмещая со стволом камору с очередным патроном. Нажим на спусковой крючок освобождает курок и приводит к выстрелу.

Гораздо большее распространение получили револьверы двойного действия, механизмы которых помимо описанного выше способа ведения огня допускают также самовзводную стрельбу, то есть путем нажима на спусковой крючок без предварительного взведения курка. При этом курок отходит назад, а барабан поворачивается до совмещения со стволом очередной каморы. Дойдя до крайнего заднего положения, курок, не становясь на боевой взвод, освобождается и наносит удар по капсюлю патрона. Для следующего выстрела необходимо отпустить крючок и снова нажать на него. Самовзводная стрельба значительно повышает скорострельность, но снижает меткость огня, так как требует применения большего усилия при нажиме на спусковой крючок. Револьверы двойного действия позволяют стрелку, в зависимости от обстановки, выбирать тот или иной вид огня.

Некоторые системы имеют ударно-спусковой механизм, позволяющий вести только самовзводную стрельбу. В большинстве случаев курок в таких системах скрыт внутри.

Ударно-спусковые механизмы подавляющего большинства револьверов имеют так называемый возвратный курок. Смысл этого устройства заключается в том, что курок после разбивания капсюля патрона несколько отходит назад, позволяя барабану беспрепятственно поворачиваться при заряжании. Кроме того, в спущенном состоянии, имеющий возвратное устройство курок не касается своим бойком капсюля патрона и гарантирует от производства выстрела в том случае, если по курку сзади наносится случайный удар, так как своего крайнего положения курок может достигнуть только при нажатом до конца спусковом крючке.

Бесспорным достоинством револьвера является простота его конструкции, а, следовательно, надежность в работе. Хороший револьвер — исправный, нормально смазанный — почти безотказен в стрельбе. Практически на каждую тысячу выстрелов приходится не более одной задержки, происходящей, в основном, из-за осечки, а конструкция револьвера позволяет немедленно повторить спуск курка нажимом на спусковой крючок. Маловероятно, чтобы и следующий патрон дал осечку.

В пользу револьвера говорит и то, что как механическое оружие он не опасен в обращении в малоопытных руках.

Судить о наличии в барабане патронов можно при внешнем осмотре револьвера, а взведенный курок отлично виден сразу. В системах со скрытым курком, где возможна только самовзводная стрельба, опасность выстрела в результате случайного нажима на спусковой крючок, например, в кармане, исключена, так как при самовзводной стрельбе требуется нажим на крючок с большим усилием, превышающим вес оружия.

Постоянная готовность револьвера к стрельбе — одно из важнейших его качеств. Чтобы начать стрельбу из самовзводного револьвера, не нужно выполнять никаких предварительных операций. Возможность почти мгновенно произвести выстрел из только что взятого в руку револьвера, отвечает одному из главных требований, предъявляемых к оружию личной самообороны.

Положительным качеством револьверов является и неприхотливость их к патронам. Отсюда и возможность применения патронов с дымным порохом, который гораздо менее подвергнут порче, чем порох бездымный. Возможность применения дымного пороха обусловлена еще и тем, что пороховые газы используются в револьвере только для выбрасывания пули, не проникают в механизм и не загрязняют его.

К недостаткам револьверов относится их менее компактная форма с выступающим барабаном и выдающейся назад рукояткой, почти незаполненной никакими механизмами, а самое главное — меньшее число зарядов по сравнению с пистолетами, длительность перезаряжания и, как результат, меньшая скорострельность.

Последний недостаток относится ко всем револьверам, а особенно к системам с поочередным экстрактированием (выбрасыванием) гильз (рис. 1).

На корпусах таких револьверов смонтированы специальные щитки, закрывающие доступ в каморы барабана сзади. Один из щитков крепится подвижно, образуя дверцу. При заряжании револьвера дверца откидывается, открывая вход в одну из камор барабана. В эту камору вставляется патрон. Барабан поворачивается рукой, и в следующую камору тоже вставляется патрон. И так пока барабан не наполнится. После этого дверца закрывается — револьвер заряжен. После стрельбы для удаления гильз надо откинуть дверцу и с помощью специального стержня — шомпола, имеющегося на револьвере, поочередно вытолкнуть их из камор.

Рис. 1. Поочередное экстрактирование гильз.

Попытки усиления боевой мощи револьверов велись в двух направлениях. Одно из них предусматривало увеличение количества камор в барабане, без применения каких-либо приспособлений, ускоряющих перезаряжание. Так появились даже 30-зарядные револьверы. Но этот путь привел к излишней громоздкости и утяжелению оружия.

Другой путь заключался во внедрении устройств, ускоряющих перезаряжание. Решением проблемы явилось одновременное экстрактирование гильз, сущность которого заключалась в том, что сначала открывается вся задняя часть барабана, а затем из камор выталкиваются все гильзы сразу с помощью экстрактора (рис. 2).

Устройство и принцип работы подогревателей мазута серии ПМ

Подогреватели мазута серии ПМ (далее по тексту ПМ) применяются в системах мазутоподготовки котельных и тепловых станций для подогрева топочного мазута перед подачей в жидкотопливные котлы и печи для сжигания.

Область применения серийных ПМ

Мазуты играют важную роль в топливно-энергетическом балансе РФ. Более 30% добываемой российской нефти в процессе ее переработки переходит в топочный мазут, основными потребителями которого являются тепловые электростанции и котельные. Для повышения эффективности работы котельных агрегатов необходимо снижать вязкость мазута до величины, придающей ему более текучую рабочую консистенцию перед подачей в форсунки горелок жидкотопливных котлов. Тем самым достигается качественное распыление мазута при его сжигании и обеспечивается его полноценное сгорание. Нагрев мазута с целью его разжижения выполняется специальными подогревателями, использующими тепловую энергию пара, горячей воды, раскаленного масла, электричества. В промышленных энергоустановках теплоснабжения применяют подогреватели серии ПМ с паровым теплоносителем, нагревающим мазут перед подачей на горелку в температурном диапазоне 95-125 градусов Ц.

Принцип работы ПМ

По принципу работы ПМ относятся к рекуперативным кожухотрубным теплообменникам типа «труба в трубе», представляющим собой корпус, называемый кожухом, внутри которого размещены несколько десятков трубок меньшего диаметра, собранных в трубный пучок. Паровой теплоноситель движется в межтрубном пространстве, мазут – в теплообменных трубках. Теплообмен между паром и мазутом осуществляется через теплопроводящие стенки трубок за счет разности температур.

На рис. ниже приведен чертеж типового подогревателя мазута:

• поз. А – патрубок для входа мазута;
• поз. Б – патрубок для выхода мазута;
• поз. В – патрубок для греющего пара;
• поз. Г – патрубок выхода конденсата;
• поз. Д – штуцер для отсоса воздуха;
• поз. Е – воздушник;
• поз. Ж – сливная пробка.

Через патрубок А мазут подается в трубную систему ПМ. В процессе движения внутри теплообменных трубок мазут нагревается до заданной температуры и через патрубок Б выходит из подогревателя. Острый пар для нагрева мазута через патрубок В подается в межтрубное пространство в кожухе, отдает свою тепловую энергию мазуту и остывает, конденсируясь на внешних стенках труб и внутренней поверхности кожуха. Образовавшийся конденсат выводится из ПМ через патрубок Г. Для повышения эффективности теплообмена мазутная масса совершает 12 ходов в теплообменных трубках, прежде чем нагреется до требуемой температуры. Скапливающийся в объеме кожуха воздух выводится через штуцер Д.

Номенклатура подогревателей серии ПМ

В промышленной теплоэнергетике используются подогреватели следующих моделей (см. табл. ниже):

Обозначение	Давление в трубной системе, кгс/см²	Давление в корпусе, кгс/см²	Температура макс. в тр. сист., °С	Температура макс. в корп, °С
ПМ 25-6	25	13	125	250
ПМ 40-15	40	13	95	250
ПМ 40-30	40	10	95	200
ПМ 10-60	10	10	125	200

В соответствии с принятой системой условного обозначения указываются два параметра подогревателей ПМ:

• рабочее давление мазута в трубной системе, кгс/кв. см;
• производительность по нагреваемому мазуту, т/час.

Например, в обозначении изделия ПМ 40-30 указаны:

• давление мазута — 40 кгс/кв. см в трубках;
• производительность (выход мазута) – 30 т/час.

Особенности конструкции ПМ

Подогреватели мазута серии ПМ являются агрегатами, работающими под давлением и при высоких температурах рабочих сред. Поэтому их изготовление регламентируется следующими документами:

• ПБ 10-115-96 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением»;
• ПБ 03-384-00 «Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных».

В соответствии с ПБ 10-115-96 и ПБ 03-384-00 при изготовлении ПМ предъявляются повышенные требования к прочности элементов и качеству сварных соединений.

На рис. ниже показано устройство подогревателя серии ПМ:

• поз. 1 – цилиндрическая обечайка кожуха;
• поз. 2 – эллиптическая крышка;
• поз. 3 – патрубок для входа мазута;
• поз. 4 – патрубок для выхода мазута;
• поз. 5 – штуцер подвода острого пара;
• поз. 6 – трубная система;
• поз. 7 – перегородки;
• поз. 8 – эллиптическое днище;
• поз. 9 – штуцер отвода конденсата;
• поз. 10 – водоуказательное стекло для контроля уровня конденсата.

Корпус и трубная система ПМ

Конструктивно подогреватели ПМ всех типоразмеров состоят из двух основных функциональных частей:

1. Корпуса-кожуха, выполняющего следующие функции:
   • прием и распределение пара, поступающего внутрь ПМ для подогрева мазута;
   • обеспечение герметичности и удержания пара внутри конструкции;
   • вывод конденсата из межтрубного пространства.

Корпус ПМ собирается из цилиндрической обечайки, крышки и днища посредством фланцевых соединений. Разъемные соединения обечайки с крышкой и днищем предусмотрены для упрощения и удобства доступа к межтрубному пространству и элементам теплообменной трубной системы при профилактическом ремонте, плановой ревизии и ремонте ПМ. В соответствии с условиями прочности толщина стенок обечайки, крышки и днища составляет от 10 до 16 мм. На крышке и днище предусмотрено разделение рабочего объема ПМ перегородками на отсеки, обеспечивающие требуемые 12 ходов парового теплоносителя и мазута.

Для удобства монтажной установки подогревателя в рабочее положение к обечайке кожуха приварены две опоры, одна из которых неподвижная, другая – подвижная.

1. Трубной системы, выполняющей следующие функции:
   • обеспечение движения подогреваемого мазута;
   • поддержание стабильных показателей теплообмена в соответствии с температурным режимом эксплуатации;
   • равномерное распределение горячего пара в межтрубном пространстве внутри корпуса подогревателя.

Для формирования теплопередающей поверхности системы используются трубки из стали 20 или 12Х18Н10Т размерами 38х2,5 мм или 25х2,0 мм. Концы теплообменных трубок развальцованы в отверстиях трубной доски. Каркас трубной системы имеет поперечные сегментные перегородки, которые направляют поток пара в корпусе, и одновременно служат промежуточными опорами для теплообменных трубок. Для предохранения теплообменных трубок от действия струи пара против пароподводящего патрубка установлен отбойный щит.

Заключение

Подогреватели мазута моделей ПМ отличаются надежностью и длительным ресурсом безаварийной работы (20 и более лет непрерывной эксплуатации). Благодаря высоким технико-эксплуатационным характеристикам (устойчивостью к коррозии, повышенным коэффициентом теплоотдачи, сравнительно низкому гидравлическому сопротивлению) используются не только в теплоэнергетике, но и также на предприятиях нефтехимической и газовой отрасли, ЖКХ, энергоустановках промышленного и военного предназначения.

Lenta.ru

Советский (российский) 9-миллиметровый пистолет для армии, милиции и спецслужб

Автоматический 9-миллиметровый пистолет, разработанный в 1948 году Николаем Макаровым. Благодаря простоте устройства, надежности конструкции и удобству в использовании пистолета его производство продолжалось более 50 лет, только в СССР за это время было выпущено более 2 миллионов экземпляров. Однако в середине 1990-х годов модернизированный вариант ПМ — ПММ — проиграл конкурс пистолету Ярыгина (ПЯ) в качестве штатного оружия для российских силовых структур.

Конкурс на разработку нового пистолета для замены 7,62 миллиметрового ТТ образца 1933 года был объявлен в СССР в 1945 году. По условиям конкурса, новый пистолет должен был превосходить ТТ по массогабаритным показателям и надежности, иметь калибр 7,65 или 9 миллиметров, обладать большим останавливающим действием и не меньшей убойной силой, чем предшественник [5].

Победителем конкурса стал пистолет, сконструированный коллективом инженеров во главе с Николаем Федоровичем Макаровым (1914-1988). Пистолет Макарова выиграл соревнование с разработками ведущих стрелковых КБ Советского Союза – Токарева и Симонова. Эскизная проработка ПМ завершилась в 1947 году. В 1948 был подготовлен окончательный вариант проекта [10].

Производство нового пистолета было налажено в Ижевске в 1949 году и продолжалось более 50 лет. На вооружение Советской армии, МВД и органов госбезопасности пистолет Макарова, или ПМ, официально был принят в 1951 году [6].

ПМ построен по схеме, использовавшейся в немецком Walther Polizei Pistole (Walther PP). Автоматика действует на принципе отдачи свободного затвора – простейшем и наиболее надежном, но имеющем ограничения по мощности патрона. Возвратная пружина затвора надевается непосредственно на ствол, в задней части затвора-кожуха с обеих сторон имеется насечка для перезаряжания вручную [6].

Ударно-спусковой механизм ПМ — двойного действия (самовзводный), с открытым курком, что позволяет снимать пистолет с предохранителя, взводить курок и вести стрельбу, используя только одну руку. Конструкция ПМ насчитывает всего 25 деталей, что повышает надежность пистолета и упрощает его обслуживание и ремонт.

Характеристики пистолета Макарова

Патрон	9х18 миллиметров
Принцип работы	автоматика на основе отдачи свободного затвора, самозарядный
Питание	коробчатый магазин емкостью 8 патронов
Масса без патронов	0,73 килограмма
Масса со снаряженным магазином	0,81 килограмма
Длина оружия	161 миллиметр
Высота	126,75 миллиметра
Ширина	30,5 миллиметра
Длина ствола	93 миллиметра
Нарезы	4 (правосторонние)
Начальная скорость пули	315 метров в секунду
Скорострельность боевая	30 выстрелов в минуту
Прицельная дальность	50 метров

Уменьшение размеров и массы ПМ по сравнению с пистолетом ТТ облегчили скрытое ношение пистолета, что позволило использовать его в криминальной милиции и спецслужбах. Более удобный хват и неподвижный ствол ПМ обеспечили достаточную меткость стрельбы [7].

Благодаря надежности, удобству в использовании и простоте в обслуживании пистолет Макарова продержался в производстве почти пятьдесят лет практически без изменений в конструкции. Лишь в конце 90-х годов был запущен в серийное производство ПММ (пистолет Макарова модернизированный) под более мощный патрон и с магазином увеличенной емкости (12 патронов) [8].

Пистолет Макарова был создан под новый 9-миллиметровый патрон 9х18 (18 – длина гильзы в миллиметрах). По дульной энергии и начальной скорости пули (300 джоулей, 315 метров в секунду) патрон ПМ занял промежуточное положение между наиболее распространенными на тот момент 9-миллиметровыми боеприпасами – 9х17 Kurz, под который был построен, в частности, пистолет Walther PP, и 9х19 Para, использовавшийся в более мощных армейских пистолетах [5].

Помимо перечисленных достоинств, ПМ обладает некоторыми недостатками, частично вытекающими из них. Уменьшение длины ствола до 10,3 калибров вкупе с простейшими прицельными устройствами привело к снижению точности стрельбы. Кроме того, абсолютное большинство ПМ нуждаются в дополнительной пристрелке под конкретного стрелка, чтобы их точность соответствовала табличной. Реальная эффективная дальность стрельбы из ПМ не превышает 25 метров, что достаточно, в принципе, для милицейского пистолета, но явно недостаточно для армейского [5].

Тем не менее, в течение долгого времени ПМ не имел альтернативы. Некоторые спецподразделения армии, МВД и КГБ вооружались автоматическими пистолетами Стечкина – АПС, также созданными под патрон 9х18, но абсолютное большинство сотрудников силовых ведомств, которым были положены пистолеты, использовали в качестве табельного оружия именно «Макаров» [5].

В общей сложности в СССР было произведено почти два миллиона пистолетов Макарова. Кроме того, ПМ производился в Китае (тип 59), в ГДР (9-mm M), в Югославии – M-67 под патроны калибром 7,65 и 9 миллиметров. В целом ПМ не получил широкого распространения – за пределами СНГ он состоит на вооружении 12 государств, в основном относящихся к странам «третьего мира» [6].

К середине 90-х годов недостатки ПМ как в роли армейского, так и в роли милицейского пистолета в сравнении с лучшими зарубежными образцами стали очевидны. С целью сохранить за собой рынок, конструкторы Ижевского завода в рамках конкурса проектов «Грач» разработали модернизированный вариант пистолета – ПММ. Новый пистолет оснащен двухрядным магазином увеличенной емкости (12 патронов) и имеет боеприпас увеличенной мощности. Патрон 9х18 ПММ сохраняет габариты патрона ПМ, но за счет более мощного заряда имеет большую начальную скорость – 430 метров в секунду. Однако повышение мощности стоило пистолету надежности – в ряде случаев гильзы деформируются при выстреле, что затрудняет их экстракцию и приводит к задержкам во время стрельбы. В итоге ПММ проиграл конкурс пистолету Ярыгина – ПЯ, который в 2003 году был принят на вооружение Российской армии (массовое поступление в войска началось в 2011 году) [8], [1].

Помимо ПММ, на базе ПМ в 90-е годы был создан ряд других модификаций, самой известной из которых является служебный пистолет ИЖ-71 под менее мощный патрон 9х17 Kurz, применяемый частными охранными предприятиями [9].

В силу распространенности, невысокой цены и надежности пистолет Макарова и его производные приобрели популярность также и в криминальном мире. Так, 13 сентября 2006 года из пистолета ПМ (переделка из пневматического варианта в боевой) был убит заместитель председателя Банка России Андрей Козлов [4]. 7 октября того же года пистолет Иж-71 стал орудием убийства журналистки Анны Политковской [2].

По данным СМИ, на «черном рынке» «чистый» (не использовавшийся при совершении преступлений) пистолет Макарова можно приобрести по цене от 600 до 1000 долларов [3].

Использованные материалы

[1] «Ярыгин» сменит «Макарова». — Интерфакс, 16.02.2012

[2] Владимир Перекрест, Александр Степанов, Сергей Тепляков. Политковскую застрелили из пистолета, которому не доверяют киллеры. — Известия, 09.10.2006

[3] Убииства по найму в Петербурге. — Расследования.Ру, 23.02.2000

[4] Александр Зарщиков; Дмитрий Миндич; Дмитрий Руднев; Инесса Паперная; Максим Агарков; Наталья Старостина. Андрей Козлов слишком многих отфутболил. — Профиль. — №34 (495), сентябрь 2006

[5] В.И. Мураховский, С.Л. Федосеев. Оружие пехоты, справочник. — Москва, Арсенал-Пресс, 1992

[6] Пистолет Макарова. — RU.Weapon. — Версия от 16.02.2012

[7] История Пистолета Макарова. — Официальный сайт пистолета Макарыч ИЖ-79-9Т. — Версия от 16.02.2012

[8] Пистолет Макарова ПМ / ПММ / ИЖ-71. — Современное стрелковое оружие. — Версия от 16.02.2012

[9] Пистолет Макарова. — Ружье. — №1 за 1996 год

[10] Сергей Монетчиков. Макаров: из века минувшего в век настоящий. — Братишка (Журнал подразделений специального назначения). — Февраль 2003 года

Общее устройство пистолета. Оружие милиции. Часть 1

Общее устройство пистолета

ПМ — оружие самозарядное, так как его перезаряжание во время стрельбы производится автоматически, за счет энергии пороховых газов. Работа автоматики пистолета основана на принципе использования отдачи свободного затвора, то есть затвор сцепления со стволом не имеет. Движение затвора вперед-назад осуществляется за счет скольжения его продольных выступов по соотвествующим пазам на рамке пистолета. Затвор имеет большую массу и удерживается в переднем положении силой возвратной пружины, за счет чего достигается надежное запирание канала ствола при выстреле.

Пистолет снабжен самовзводным ударно-спусковым механизмом куркового типа (курок открытый), поэтому, при наличии патрона в патроннике, можно быстро открывать огонь (выключив предохранитель) непосредственным нажатием на спусковой крючок без предварительной постановки курка на боевой взвод, то есть самовзводом.

Для безопасности при обращении с ним пистолет имеет механический предохранитель, расположенный в задней части затвора. Переключается он флажком на левой стороне затвора. При включеннии предохранителя (горизонтальное положение флажка предохранителя) он запирает курок и затвор (они не отходят назад), блокирует курок (курок не достает до ударника) и поднимает шептало. Кроме этого, осуществляется автоматическая постановка курка на предохранительный взвод. Тем самым гарантируется отсутствие случайного выстрела при ударе курком о твердые предметы, упавшего с выключенным предохранителем пистолета.

Спусковая скоба защищает спусковой крючок от случайных нажатий.

ПМ состоит из следующих основных частей и механизмов (рис. 10):

— рамка со стволом и спусковой скобой;

— затвор с ударником, выбрасывателем и предохранителем;

— возвратная пружина;

— рукоятка с винтом;

— затворная задержка;

— магазин;

— ударно-спусковой механизм (курок, шептало с пружиной, спусковая тяга с рычагом взвода, боевая пружина, задвижка боевой пружины, спусковой крючок).

Рис. 10. Основные части и механизмы ПМ:

1 — рамка со стволом и спусковой скобой; 2 — затвор с ударником, выбрасывателем

и предохранителем; 3 — возвратная пружина; 4 — части ударно-спускового механизма; 5 — рукоятка с винтом; 6 — затворная задержка; 7 — магазин.

К каждому пистолету придается принадлежность: запасной магазин, протирка, кобура, пистолетный ремешок.

Устройство пневматического пистолета: принципы, конструкция, строение

Конкретную схему пневматического пистолета или винтовки, а также их принцип действия всегда можно посмотреть в прилагаемом к ним паспорте. Здесь мы попытаемся обозначить самые общие принципы устройства пневматического оружия. Материалы взяты из открытых источников глобальной сети, первоисточник определен не был, поэтому в небольшом изложении с современными дополнениями предлагаю почитать про то, как же работают вся современная пневматика. На серьезное авторство и первоисточник не претендую. Итак, подробно и самым коротким способом про устройство пневматического пистолета.

Пневматическое оружие использует в своей основе энергию сжатого газа, передаваемую пуле. Газ используют разный – CO2, воздух, азот и другие. При выстреле газ расширяется и преобразует свою энергию в кинетическую энергию пули.

Принципы действия

Способов классификации пневматики существует более чем надо, здесь мы будем классифицировать ее по типу способа создания давления:

А теперь рассмотрим каждый принцип работы пневматического пистолета детальнее.

Одноразовая накачка (компрессионная)

Вручную однократно взводится рычаг, который двигает поршень, увеличивая давление в резервуаре. При спуске открывается выпускной клапан, и газ расширяется в канал ствола. За выстрел выходит весь газ, повторные выстрелы требуют очередного взвода. Мощность выстрела повторяемая, за счет одинакового объема сжатого воздуха. Отсутствие отдачи. Скорости до 200 м/c.

Многоразовая накачка (мультикомпрессионная)

Для выстрела можно провести несколько качков рычага, варьируя итоговое давление и мощность выстрела. Сжатого газа может хватить и на несколько выстрелов, но, как правило, происходит один. Понятно, что за счет различий в создаваемом давлении от выстрела к выстрелу, итоговая мощность при повторениях будет различаться. Начальная скорость до 280 м/c.

Предварительная накачка (PCP)

Система схожа с вышеобозначенным, в различии отсутствия системы накачки в оружии. Кроме того, резервуар здесь может быть как составной частью оружия (привычно), так и находиться отдельно. Накачка происходит при помощи компрессора (насоса) или баллона. Давление – до 300 атмосфер. Используемый газ – воздух или азот. Модели снабжаются редуктором, устройство понижающим давление на выходе. При высоком давлении в основном резервуаре, повторяемость выстрелов будет на высоком уровне.  Накачки хватает в среднем на 20 выстрелов. Начальная скорость выстрела – около 350 м/с.

Углекислый газ (CO2)

Этот принцип действия пневматического пистолета похож на PCP со сменным резервуаром. В отличие от воздуха углекислый газ находится здесь сразу в двух состояниях – сжиженном и газообразном. При выстреле газообразная часть CO2 выходит, давление понижается, и сразу же новая часть сжиженной углекислоты переходит в газ. Повторяемость выстрелов в системах на CO2 оставляет желать лучшего: давление углекислоты сильно зависит от температуры (при 20°C – 60 атм., при 0°C – 33 атм.), при выстреле баллон охлаждается, снова понижая давление. Поэтому при темповой стрельбе из CO2 мощность от выстрела к выстрелу будет падать. CO2 пневматика является самым доступным и распространенным классом пневматики, средние скорости выстрела  находятся около 120 м/c. Ограничения технологии – примерно 240 м/c. Используются как одноразовые 8, 12 и 88 граммовые баллончики, так и резервуарные заряжаемые от огнетушителей.

Накачка патрона

Встречаются и системы накачного патрона. Пуля укладывается в специальный колпачок-уплотнитель, а воздух при помощи ручного насоса закачивается в гильзу. В момент выстрела ударник бьет по капсюлю-клапану, тем самым приводя пулю в действие. В среднем создаваемое давление в «гильзе» около 200 атмосфер. Скорость выстрела в зависимости от исполнения может сильно колебаться, в среднем около 140 м/c.

Пружинно-поршневая система

Здесь нет клапанов и резервуаров. Резервуар здесь непосредственно является продолжением стола. При взводе поршень оттягивает пружину в заднее положение и фиксируется. При выстреле энергия сжатой пружины заставляет поршень двигаться вперед, тем самым создавая в процессе движения давление между пулей и поршнем.

Оружие имеет отличную повторяемость от выстрела к выстрелу. Некоторые модели снабжаются газовыми пружинами (ГП), в которых в процессе влияния на поршень имеет место и сжатый газ. Плюсы таких пружин – снижение отдачи и шума, отсутствие усадки пружины.

Многие доступные населению винтовки используют как раз ПП принцип действия. Скорости колеблются от 100 м/c до 380 и выше.

В пружинно-поршневой пневматике, в отличие от предыдущей, максимальное давление не создается в момент выстрела, а сам момент движения пули может быть не оптимальным для достижения наилучших результатов (полный разгон по стволу и дестабилизирующие потоки за стволом). Поэтому в ПП особое внимание уделяется подбору типа пуль.

Отдача

Если оружие с накачкой лишено этого понятия, за счет отсутствия внутри движущихся массивных элементов, то в пружинно-поршневой пневматике отдача на высоких мощностях может стать серьезной проблемой. В момент выстрела происходит «дергание» винтовки назад, в момент же резкой остановки поршня происходит движение вперед. При этом в зависимости от подбора пули, она может и не успеть вылететь к моменту остановки поршня, что дополнительно сыграет на отрицательной точности выстрела. Кроме того такие нагрузки крушат оптику и коллиматоры, предназначенные даже для огнестрельных моделей. Пневматика со сбалансированной схемой отчасти решает эту задачу.

Итого, в базовых моментах, как стреляет пневматический пистолет, мы посмотрели. Теперь переходим к главным узлам любой пневматики.

Основные элементы

Системы взведения и нагнетания

Могут быть ручными и автоматическими.

В ручных системах используется мускульная сила человека. Такая система всегда находится «под рукой», но для взвода все же необходимо «потратиться» ручной силой и временем взвода или накачки. Расположение и вид таких систем сильно различается: от обычного рычага до переламывающихся стволов.

Автоматические системы подразумевают использование компрессоров или баллонов высокого давления. Плюсы — автоматизация процесса накачки сразу на несколько выстрелов, минусы – необходимость дополнительного приобретения такой системы.

Отдельно выделяются системы на CO2: простота использования очевидна, но из минусов нужно отметить одноразовость баллончиков.

УСМ

В любом случае конструкция пневматического пистолета, как и другого оружия, включает в себя УСМ. Ударно-спусковой механизм в мире пневматике может быть «неполным», за счет бесполезности в некоторых моделях ударного механизма.

Общая схема МР-654к

Ударный механизм

Используется в моделях с накачкой с возможностью произведения нескольких выстрелов. В момент выстрела курок ударяет по выпускному клапану, тем самым открывая его. Курки могут быть открытыми и скрытыми, открытый курок позволяет его взводить вручную.

Энергию курку передает боевая пружина (БП). Воздействие происходит напрямую или через тягу. БП может быть пластинчатой (устройство МР-654к) или винтовой (большая часть, например, разборка Аникса-111). Между штоком клапана и курком может располагаться ударник, задняя часть которого называется бойком. Удержание БП во взведенном состоянии осуществляется шепталом спускового механизма.

Спусковой механизм

Предназначается для удержания оружия на боевом взводе и его спуска. От плавности и точности отработки спускового механизма (например, свободного хода спускового крючка) будет зависеть общая точность стрельбы.

Выделяют спусковые механизмы:

• Одинарного действия – нужно сначала взвести курок, а затем произвести спуск.
• Только двойного действия – стрельба только самовзводом, где нажатие спускового крючка заставляет спусковую тягу отводить курок, и без постановки на боевой взвод под действием БП ударять по клапану.
• Двойного действия – есть возможность как стрельбы самовзводом, так и предварительного взведения курка.

Усилие и длина хода при стрельбе самовзводом гораздо выше, чем при стрельбе с предварительной постановке на боевой взвод, что будет отрицательно влиять на итоговую точность стрельбы. Усилие измеряется в граммах (так, на соревнованиях по спортивной стрельбе минимальное усилие 500 г), ход – в миллиметрах.

Предохранители

Предназначены для обеспечения общей безопасности и предотвращения случайных выстрелов. По основному принципу действия предохранители делятся на фиксирующие и разделяющие УСМ. Также выделяют автоматические и неавтоматические предохранители.

Автоматические предохранители предотвращают выстрел при незакрытом канале ствола, при взводе рычага и т.д.  Также может присутствовать и нажимные автоматические предохранители, например, требующие полного обхвата рукояти для совершения выстрела (Colt 1911).

Ручной и автоматический предохранители на CLT 1911

Неавтоматические предохранители «в среднем» имеют исполнение в виде флажка, ползунка или кнопки. Может быть как с одной стороны, так и с двух.

Дополнительно к приспособлениям безопасности можно отнести специальные рычаги сброса с боевого взвода без совершения выстрела (на память, отдельный рычаг в Daisy 5501), а также указателей нахождения оружия на боевом взводе (в том же 5501 в окошке курка появляется красная полоса).

Дозаторы

Выпускают необходимую часть газа в ствол. В самом классическом CO2 варианте в дозаторе имеет три отверстия. Первое отверстие снабжается иглой и резиновыми прокладками, куда устанавливается баллончик. Под действием поджимного винта при помощи иглы происходит прокол баллончика, газ заполняет камеру дозатора, а давление и прокладки не дают газу выходить через это отверстие. Второе отверстие закрыто фиксирующимся на пружине клапаном, а шток клапана выходит через герметизированное третье отверстие. При ударе курка по штоку клапан открывается, а под действием пружины возвращается на исходную позицию. Таким образом, жесткость пружины и клапан для пневматического пистолета и выступают в роли главных дозирующих устройств.

Клапанный узел МР-654к

Из еще одной классической схемы можно вспомнить механизм подвижного ствола (Аниксы и др.). Здесь третье отверстие со штоком отсутствует, а удар происходит при помощи ствола с грузиком по клапану.

В системах с накачкой фиксацию выпускного клапана дополнительно обеспечивает создаваемое внутри резервуара высокое давление. Кроме того, здесь давление от выстрела к выстрелу может различаться, поэтому дополнительно оружие снабжают системой регуляции постоянного давления в выпускной камере.

Также можно уделить внимание устройству прокалывания баллона. В основном используется схема с поджимным винтом, где прокол происходит за счет ручного закручивания винта до пробития мембраны. При усердном закручивании могут повредиться игла и прокладки. Винты могут быть открытыми и скрытыми, с антабкой или закруткой и т.д. Другой вариант прокола – клиновый. Баллон усаживается на свою позицию и закручивается до упора, но мембрана баллона в таких условиях не прокалывается. После этого пятка рукоятки или магазина устанавливается на свою позицию, обеспечивая дополнительное смещение баллона внутри еще на миллиметр, обеспечивая прокол. Схемы имеются как в наших вариантах (Аникс А-3000, опускается рычаг), так и в зарубежных (Walther CP99, поворачивается рычаг). Имеются и другие более изощренные виды проколов (например, Атаман-М1 методом удара о пол).

Ствол

Ствол одна из самых важных частей оружия для совершения хорошего выстрела. От него зависит многое, включая и общее впечатление о том, как работает пневматический пистолет. Здесь происходит направление и ускорение пули, к тому же нарезные стволы закручивают пули для их дальнейшей стабилизации.

В классическом строении ствола выделяют:

• Патронник
• Пульный вход
• Нарезная часть

Патронник предназначен для размещения гильзы, в пневматическом изложении есть у оружия с накачкой патрона. Пульный вход имеет форму усеченного конуса, и предназначен для ровного входа пули в нарезную часть. В последней пуле придаются все характерные для нее свойства: скорость и вращение. Про типы стволов и примеры, можно почитать в статье про нарезную и гладкоствольную пневматику.

Самый распространенный калибр для пневматики – 4.5 мм (.177 дюйма). В меньшей распространенности калибры 5.5 и 6.35 мм. Другие калибры встречаются еще реже, в промышленном изготовлении точно выпускают 14.5 мм, возможно, есть и больше.

В гладкоствольной пневматике калибр соответствует диаметру ствола, а стрельба производится стальными шариками BB (в нарезных стволах применяется свинцовые пули, подробнее про Типы пуль).

Основные материалы стволом – сталь, реже латунь. Латунь обладает меньшим коэффициентом трения, что предпочтительнее при выборе.

Итоговая кучность стрельбы зависит от многих факторов ствола – соосности, прямолинейности, чистоты, точности исполнения. К тому же, большинство стволов имеют тонкие стенки, что на большой длине при выстреле может создавать вибрацию, поэтому винтовочные стволы делают с толстыми стенками или плотно утрамбовывают в больший внешний кожух.

Опять же предпочтительнее для повышения точности иметь неподвижный ствол. В гладкоствольной недорогой пневматике же для повышения итоговой мощности, за счет герметичного выброса газа, применяют схемы с подвижными стволами. Существуют и другие схемы «подвижного ствола», применяемые в высокоточном нарезном оружии – здесь их используют для снижения отдачи и повышения точности.

Запирание

Механизм запирания служат для обеспечения герметичного сцепления ствола и затвора, для ликвидации потерь газа. Как таковой затвор в пневматике за редким исключением отсутствует. В ПП пневматике переломного типа запирание происходит за счет передней стенки ствольной коробки и прокладки в казенной части ствола. Газобаллонники для ликвидации утечек могут использовать выдвижные втулки дозатора или же подвижный ствол.

Питание

Обеспечивает подачу боеприпасов и их хранение. Однозарядное оружие использует ручной метод досыла, в многозарядном досыл пули происходит вручную или же автоматически. Автоматическая подача бывает принудительной и гравитационной.

Гравитационная подача базируется на силе тяжести пуль. Такая подача применима лишь для шаров BB, с предъявлением высоких требований к ним по качеству. Принудительная подача пуль основывается на магазинах с подпружиненным или конвейерным (тысячные Аниксы) механизмом. В комбинированном варианте имеется бункер и встроенный подпружиненный магазин меньшего объема.

Для классических свинцовых пуль при многозарядной подаче обычно используются барабаны-клипы револьверного принципа действия. Обычная вместительность клипа – 6-12 пуль. Разновидностью барабана может служить продолговатая пластина с коморами, предназначенная для поперечного движения (магазин МР-61). Реже встречаются другие типы магазинов (например, со спиральной подачей), но они более капризны в эксплуатации.

Обычным современным решением для пневматических пистолетов является использование магазина, вставляемого, как и в боевых прототипах, в рукоятку. При этом такие магазины сразу же могут содержать в себе клапанный узел.

Выбрасыватели

Устройство пневматического оружия обычно не предусматривает наличие выбрасывателей, вещь довольно редкая, и применимая отчасти лишь для патронов с накачкой. Здесь механизм соответствует выбрасывателям в огнестрельных аналогах, за исключением, что для извлечения гильзы нужна большая сила, поэтому конечный рывок затвора производится руками.

Автоматика

Большая часть современной многозарядной пневматики относится к классу самозарядной за счет мускульной силы человека. К тому же вошедшие в моду пистолеты с системой BlowBack добавляют их в класс полностью самозарядных, т.к. взвод пистолета на следующий цикл стрельбы полностью обеспечивается отработанным обратным ходом газа предыдущего выстрела. В настоящее время использование получило дальнейшее распространение – автоматическая подача шаров и самозарядность позволили запустить в широкое производство несколько моделей с автоматическим режимом стрельбы. Здесь же стоит выделить и применение электроники в некоторых видах для достижения регулируемого автоматического огня.

Прицел

Здесь можно выделить использование механических, оптических, коллиматорных, голографических прицелов и ЛЦУ. Обо всем этом более подробно написано в статье про виды прицелов.

Удержание

Основной элемент для удержания длинноствольных винтовок – ложе. Основные элементы – цевье и приклад. В мощных образцах применяют амортизирующий резиновый тыльник. В пистолетах все проще, здесь имеется лишь рукоятка, в которой, как правило, размещаются магазин и баллон. Реже копийные модели могут иметь возможность установки приклада (например, АПС или Маузер). Щечки рукояти обычно выполняются из пластика, дерева или резины.

Дополнительные элементы

Надульник – утолщение на конце ствола, используется для уменьшения колебания ствола при прицеливании и выстреле, удобного переламывания винтовки или же просто в декоративных целях.

Компенсаторы – в основном очередной декоративный элемент, в особо мощных винтовках служит для уменьшения запрокидывания оружия при выстреле.

Амортизаторы – уменьшение влияния отдачи при выстреле в пружинно-поршневой пневматике.

Глушители – снижение уровня звука на выходе. Для пружинно-поршневой пневматики, где удар поршня порой звучит громче самого выстрела, применение может быть неоправданным. К тому же многие газобаллонные модели в своей конструкции используют «фальшглушители», в которых сам девайс используется лишь для маскировки удлиненного ствола под ним, в целях увеличения мощности. Применение же глушителя в системах накачки и CO2 пневматики вполне реально, и может сильно сократить выходной уровень звука.

 

Те, кто смог осилить хотя бы половину этого текста, и не уснул, наверняка, увидели, что пневматического оружие это определенно структурированный элемент с возможностью разнообразного исполнения каждого отдельного узла. Строение пневматического пистолета не содержит чего-то сверхсложного, каждый элемент полезен и влияет на итоговый выстрел. Правильное понимание даже этих базовых вещей может облегчить весь цикл обработки оружия: выбор, стрельбу, чистку, тюнинг, ремонт, дать возможность полного понимания каждого выстрела.

Подпишитесь на наши новости

Поделитесь интересным материалом с друзьями

Читайте похожие статьи

ТТХ ПМ, основные части, калибр 9 мм

Пистолет Макарова ПМ является табельным оружием военнослужащих в вооруженных силах Российской Федерации и сотрудников МВД, ФСБ и ГРУ.

История создания

По окончанию Великой Отечественной Войны, комиссия Главного Артиллерийского Управления признал устаревшие к тому моменту револьверы Нагана 1895 года и самозарядный пистолет Токарева не соответствующими требованиям надёжности и боеспособности. В 1948 году объявлен конкурс между конструкторскими бюро на представление надёжного общевойскового табельного пистолета.

Заслуженный мастер спорта по пулевой стрельбе

Задать вопрос

Дисциплина ISSF — стрельба из винтовки по движущейся мишени.
25-кратный чемпион мира (5 в личном зачете, 20 в командном).
Слесарь 4-го разряда по ремонту гражданского и служебного оружия
(Школа ружейного мастерства имени Леонарда Васева).

Проведя испытания, приёмная комиссия отобрала пистолет ПМ, конструктора Макарова Николая Фёдоровича Макарова как наиболее подходящий вариант среди представленных образцов. ПМ принят на вооружение в 1951 году.

Устройство и принцип действия пистолета

При создании пистолета, отправной точкой был Walther PP, имевшим несложную в производстве, надёжную конструкцию и при этом удовлетворительные на тот момент ТТХ. Принципиальная схема пистолетов частично схожа, но пистолет ПМ имел более упрощённую конструкцию.

Принцип действия автоматики

Работа автоматики основана на использовании свободного затвора. Используется самовзводный механизм с открытым курком, в конструкции которого свободный ударник. Нажатием на спусковой крючок, высвобождается взведённый курок, бьющий по ударнику, накалывающему капсюль-воспламенитель патрона.

Происходит воспламенение пороха в боеприпасе, пороховые газы выталкивают пулю, заставляя её двигаться по стволу вперед, одновременно выталкивая гильзу назад, смещая затвор, удерживаемый возвратной пружиной. Преодолевая сжатие пружины, затвор движется назад. Экстрактор, размещённый у окна выбрасывателя, зацепляет зубом дно гильзы и посредством удара об отражатель, отбрасывает гильзу из пистолета, освобождая в патроннике место для нового патрона.

Затвор, дойдя до крайней задней точки, взводит курок, после чего, силой возвратной пружины, кожух-затвор двигается вперёд, одновременно проталкивая новый патрон из магазина в патронник и запирая его. После этого пистолет готов к следующему выстрелу. В теории такая конструкция способна самопроизвольно произвести выстрел при падении, на практике же такое происходит крайне редко, ввиду слишком малой массы ударника.

Конструкция ПМ насчитывает 7 основных частей:

• рамка с жёстко закреплённым стволом;
• затворная группа, включающая затвор, экстрактор и предохранитель;
• возвратная пружина;
• самовзводный УСМ;
• рукоятка с винтом фиксации;
• предохранительная скоба;
• магазин

Блокировка ведения огня включается поднятием предохранителя вверх, при условии, что пистолет полностью заряжен. Курок сдвигается, полностью блокируя возможность выстрела, блокируется и спусковой крючок, выдвигаясь вперёд. Далее блокируется затвор, в отличие от конструкции Walther, допускающий перезарядку при активной блокировке предохранителем.

После всех этих процедур, допускается безопасное ношение. При необходимости ведения огня, флажок предохранителя опускается, после чего пистолет готов к стрельбе. Окно экстрактора расположено сверху-справа, исключая возможность попадания гильзы в стрелка.

Штатный однорядный магазин вмещает 8 пистолетных патронов и имеет сквозной вырез для подсчёта боеприпасов при снаряжении. По израсходовании боеприпасов в магазине, затвор остаётся в крайнем заднем положении для ускорения последующей перезарядки. После замены магазина, затвор можно вернуть в исходное положение, нажав на рычаг затворной задержки, после чего можно продолжать вести огонь.

Либо, по окончании стрельбы, можно оттянуть затвор назад и отпустить в исходное положение вручную. Защёлка магазина выполнена снизу рукояти, по аналогии с многими иностранными образцами того времени. Это не позволяет производить быструю замену магазина, но предотвращает непроизвольное выпадение магазина (эта проблема озвучена в списке неудобств ТТ, в пункте о расположении кнопки управляющей защёлкой магазина).

Рекомендуем к прочтению: задержки при стрельбе из пм.

Патрон для ПМ

Изначально пистолет должен был производиться под немецкий полицейский патрон 9х18 Ultra, но этот патрон показал неудовлетворительные технические характеристики, что привело к конкурсу на создание собственного боеприпаса. Удалось создать такой боеприпас конструктору ЦНИИ ТочМаш Борису Владимировичу Сёмину, путём модернизации патрона 7.62х25 ПС (это было сделано для использования производственных и проверочно-опытных мощностей при производстве).

В первую очередь была “обрезана” гильза до 18 мм, а затем уже разработана пуля. Сама пуля получилась чуть больше по диаметру, чем европейский вариант, что давало большее останавливающее действие.

Конструкция патрона дала сравнительно высокую начальную скорость полёта пули 9-мм пистолета Макарова, что показало удовлетворительное останавливающее действие и достаточную убойную силу.

На данный момент существуют следующие типа боеприпасов данного калибра:

57-Н-181 – первый серийный патрон 9х18 для пистолета Макарова.

57-Н-181С – опытный патрон со стальным сердечником, облегчённой пулей весом 5.9 грамм, биметаллической гильзой. Серийно не производится.

7Н15 – специальный патрон с цельнолитой стальной пулей повышенной пробиваемости

7Н16 (57-H-181CM) – обновлённый патрон повышенной мощности и конической пулей с тупым концом. Не рекомендуется к использованию в базовых моделях ПМ.

57-Т-181 (ППТ) – патрон с трассирующей пулей.

9ППЭ гж – патрон с экспансивной пулей разработки начала 1990-х годов. Вес пули составляет около 8 грамм.

7Н25 – бронебойный патрон с полуоболоченной пулей. Способен пробить бронелист толщиной 5 мм на дистанции до 10 метров.

СП7 – специальный патрон с экспансивной пулей увеличенного останавливающего действия, а также увеличенной скоростью полёта пули (400-420 м/с)

СП8 – специальный боеприпас с пониженной мощностью пули экспансивного типа. Предназначается для проведения специальных операций при штурме помещений особого назначения.

Тактико-технические характеристики ПМ

Снаряжённая масса, кг	0,81
Масса без патронов, кг	0,71
Длина, см	16,15
Длина ствола, см	9,3
Патрон	9х18 ПМ
Сопротивление спускового крючка, кг	2
Патронов в магазине, шт	8
Начальная скорость полёта пули, м/с	315
Прицельная дальность, м	до 50
Опасная дальность пули, м	до 350
Прицел	открытый, фиксированный
Боевая скорострельность, выстр./мин	30

Пистолет Макарова демонстрирует хорошую кучность попаданий для оружия с такой длиной ствола. При стрельбе стандартными патронами, в рамках прицельной дальности до 50 метров, радиус рассеивания составляет 160 мм.

Порядок разборки оружия

После проведённых стрельб необходимо проводить неполную разборку пистолета для чистки:

1. Отжимается защёлка магазина, после чего магазин извлекается из рукояти.
2. Пистолет снимается с предохранителя
3. Затвор отводится в крайнее заднее положение для исключения наличия боеприпаса в патроннике.
4. Предохранительная скоба оттягивается вниз, и путём небольшого перекоса упирается в рамку пистолета.
5. Затвор отводится в крайнее заднее положение, затем немного приподнимается его задняя часть и снимается движением вперёд по длине ствола.
6. Предохранительная скоба устанавливается на место.
7. Снимается возвратная пружина затвора. Сборка проводится в обратном порядке, за небольшим исключением – при установке затвора не нужно оттягивать и отводить в сторону спусковую скобу.

Окончив сборку, следует убедиться в работоспособности оружия – отключить блокировку предохранителем, затем попытаться перезарядить оружие с магазином. При этом затвор должен остановиться в крайней задней позиции. После этого нужно нажать на рычаг затворной задержки, отпустив затвор, который под воздействием возвратной пружины должен достаточно резко возвратиться в переднее положение, а курок встать на боевой взвод.

После этого необходимо поставить оружие на предохранитель, вследствие чего курок должен соскочить с боевого взвода. Сборка проводится в обратном порядке с обязательной проверкой работоспособности оружия.

Модификации пистолета Макарова

Модификации и варианты пистолета Макарова насчитывают большое количество образцов различного направления – боевого, служебного и спортивного назначения. Кроме того популярен и охолощенный пистолет Макарова СХП.

СССР

Несерийный экземпляр ТКБ-023. Отличался от базовой версии рамкой из пластмассы. Создавался с целью облегчения оружия, в серию не пошёл по причине несоответствия требованиям заказчика. Разработка прекращена.

Российская Федерация

ИЖ-70 – коммерческий вариант, разрабатывался в спортивно-тренировочных целях под различные калибры.

ПММ – глубокая модернизация базовой модели, с увеличенным магазином на 12 патронов.

Байкал-442 – более новая версия ПММ, ствол с 6 нарезами и кнопочную защёлку магазина на рукояти.

MP-71 – служебный пистолет под патрон 9х17 Kurtz

ОЦ-35 – базовая модель пистолета, оснащённая дульным тормозом-компенсатором, позволяющая использовать более мощные патроны 9х18 ПММ.

МР-448 «Скиф» – опытная модель ПМ, отличается использованием рамки из полимерного термопластика, с изменённой конструкцией затворной задержки.

6П42 – газовые версии пистолета под патрон калибром 9, 8 или 7.6 миллиметров.

ИЖ-79-9 – травматический / газовый пистолет под патрон 9 мм

МР-471 – служебный травматический пистолет, используется патрон 10х23 Т

ГДР

Pistole M – стандартная версия ПМ, выпускались по лицензии с 1958 по 1965 гг.

Pistole Mk – несерийные образцы под патрон .308 АСР

Германия

Pistole Simson-Suhl Makarov – коммерческая модель Pistole M, производимая после объединения ГДР и ФРГ.

Болгария

Лицензионная копия ПМ, под патрон 9х18 мм в двух вариантах с условными изменениями – морской и военный.

Arsenal P-M01 – образец 1990 года, изменена форма спусковой скобы и накладки щёчек рукоятки.

КНР

Type 59 – лицензионная копия ПМ производившаяся в Китае

Украина

На основе списанных пистолетов Макарова, выпускается ряд моделей травматического назначения. А так же множество пневматических моделей производства разных стран.

Достоинства и недостатки

Небольшая масса и компактность

Неприхотливость в эксплуатации

Высокая надежность до 10 000 выстрелов

Неплохая кучность боя

Рикошеты от практически любых твёрдых поверхностей

Расположение центра тяжести оружия, смещённого к стволу, что приводит к усталости кистевого сустава стрелка при длительной и интенсивной стрельбе

Сложность внесения поправок в стрельбу

Плохая эргономика пистолета, особенно для большой руки

Видеообзор по безопасному обращению с пистолетом Макарова

Видеообзор Грега Кинмана о пистолете Макарова

Уважаемый гражданин, редакция ProGuns будет рада комментарию, оставленному вами в форме ниже ↓

Все о двигателях с постоянными магнитами

Электродвигатель позволяет создавать движение с помощью электричества. Это разнообразный класс машин, которые обеспечивают питание для огромного количества приложений и в настоящее время управляют автоматизацией, производством, коммерческими продуктами и т. Д. Универсальность этих двигателей обусловлена ​​наличием многих типов электродвигателей, и в этой статье будет рассмотрена многообещающая конструкция — двигатель с постоянными магнитами. Первоначально разработанный на ранней стадии, этот двигатель быстро становится альтернативой отраслевым стандартам благодаря достижениям 21 века.Этот двигатель, его принципы работы и его применение будут исследованы в этом обсуждении и покажут, почему этот двигатель привлек столько внимания в последние годы.

Что такое двигатели с постоянными магнитами?

Двигатели с постоянными магнитами — это усовершенствованные двигатели, похожие по конструкции на асинхронные и серводвигатели (дополнительную информацию об этих двух конструкциях можно найти в наших статьях, посвященных асинхронным двигателям и серводвигателям). Они состоят из статора — внешнего корпуса — и ротора — подвижного компонента, соединенного с выходным валом двигателя.Как и другие двигатели переменного тока, двигатель с постоянными магнитами использует физику электромагнетизма для создания крутящего момента, и они делают это с помощью постоянных магнитов (обычно редкоземельных магнитов), встроенных в их ротор. Эта конструкция отличается от большинства других электродвигателей, в которых ротор либо генерирует собственное магнитное поле за счет индукции, либо за счет использования источника постоянного тока, либо просто состоит из ферромагнитного металла. Магниты в двигателе с постоянными магнитами при правильном расположении по отношению к статору могут обеспечивать скорость, равную частоте тока возбуждения, и поэтому считаются синхронным двигателем (см. Нашу связанную статью о синхронных двигателях, чтобы узнать больше).Эти двигатели должны быть соединены с электронным компонентом, который сглаживает крутящий момент этого двигателя, и именно поэтому эти машины только недавно достигли своего успеха в качестве жизнеспособной конструкции.

Как работают двигатели с постоянными магнитами?

Основная работа двигателя с постоянными магнитами такая же, как и у большинства электродвигателей; внешний статор удерживает обмотки катушек, питаемых от источника питания, а ротор свободно вращается за счет сил, передаваемых катушками статора. Многие из тех же основных принципов, что и для асинхронных двигателей, справедливы и для двигателей с постоянными магнитами, и дополнительную информацию можно найти в нашей статье об асинхронных двигателях.Это не означает, что это чисто машины переменного тока; Фактически, большую часть своего срока службы они были реализованы как двигатели постоянного тока с постоянными магнитами (PMDCM) для небольших приложений. Однако мощность PMDCM довольно мала, и в этой статье основное внимание будет уделено двигателям переменного тока с постоянными магнитами (PMACM), поскольку они бывают больших размеров, предлагают большую мощность и могут сравниться с асинхронными двигателями с точки зрения силы , эффективность и количество использований.

Отличительная особенность PMACM — постоянные магниты внутри их ротора — на них действует вращающееся магнитное поле (RMF) обмоток статора, и они отталкиваются во вращательное движение.Это отклонение от других роторов, где магнитная сила должна создаваться или создаваться в корпусе ротора, что требует большего тока. Это означает, что PMACM обычно более эффективны, чем асинхронные двигатели, поскольку магнитное поле ротора является постоянным и не требует источника энергии, используемого для его генерации. Это также означает, что для работы им требуется частотно-регулируемый привод (VFD или PM), который представляет собой систему управления, которая сглаживает крутящий момент, создаваемый этими двигателями. Включая и выключая ток на обмотки статора на определенных этапах вращения ротора, привод с постоянными магнитами одновременно управляет крутящим моментом и током и использует эти данные для расчета положения ротора и, следовательно, скорости на выходе вала.Это синхронные машины, так как их скорость вращения совпадает со скоростью RMF. Эти машины относительно новые и все еще оптимизируются, поэтому конкретная работа любого PMACM на данный момент по существу уникальна для каждой конструкции.

Технические характеристики двигателей с постоянными магнитами

Преобразователи PMACM

имеют такие же характеристики, как и асинхронные двигатели, и дополнительные сведения об основных характеристиках этих двигателей можно найти в наших статьях об асинхронных двигателях. Ниже приведены некоторые важные спецификации, относящиеся к PMACM, которые могут помочь разработчикам выбрать правильный двигатель для своей работы.

Тип фазы

Модули PMACM

в большинстве случаев питаются от трехфазного входа переменного тока, предназначенного для создания быстрого RMF, что делает их типом трехфазного двигателя. Важно понимать фазу используемого двигателя, поскольку однофазные двигатели по своей природе не запускаются автоматически, а трехфазные двигатели обычно имеют более высокие номинальные значения напряжения / крутящего момента. Более подробную информацию можно найти в наших статьях об однофазных двигателях и типах пускателей двигателей.

Поляки и зубчатые передачи двигателя

Полюса двигателя — это просто магнитные точки север-юг на статоре и роторе.В PMACM эти полюса постоянны в роторе и переключаются в статоре для вращения. Может возникнуть явление, известное как зубчатая передача двигателя, когда постоянное преодоление притяжения и отталкивания постоянных магнитов вызывает нежелательные рывки во время вращения ротора. Зубцы обычно возникают при запуске двигателя и могут вызывать вибрации, шум и неравномерное вращение. Увеличение числа полюсов в PMACM помогает уменьшить эту проблему, а также эффект пульсации крутящего момента (дополнительную информацию о пульсации крутящего момента можно найти в нашей статье о реактивных двигателях).Поэтому PMACM обычно имеют больше полюсов, чем асинхронные двигатели, что позволяет предположить, что им требуется более высокая входная частота для достижения одинаковых скоростей вращения.

Заметность и обратная связь с обратной связью

Эти двигатели должны поставляться со специализированным оборудованием системы управления, которое позволяет им работать наиболее эффективно. В PMACM значимостью является разница в индуктивности на клеммах двигателя при вращении ротора. Эта разница может привести к смещению ротора и статора, что может вызвать нежелательные зубцы / выход из строя.Для решения этой проблемы используется обратная связь с обратной связью, отслеживая точное положение ротора с помощью датчиков, а затем изменяя входной ток и скорость, чтобы обеспечить непрерывное вращение двигателя.

Температура Кюри

В определенных условиях постоянные магниты могут потерять свой магнетизм. Это размагничивание происходит при температуре Кюри — характеристика магнитов, где за пределами определенной температуры весь магнетизм теряется. Несмотря на то, что двигатели с постоянными магнитами, как правило, работают холоднее, чем другие конструкции, эта температура Кюри особенно важна, поскольку даже приближение к этому значению может вызвать ухудшение характеристик PMACM.

Заявки и критерии отбора

Поскольку эти двигатели все еще разрабатываются, трудно обеспечить надежный метод выбора. Более полезно подчеркнуть преимущества этих двигателей по сравнению с существующими конструкциями, а также их недостатки, которые могут стать причиной выбора другого, более обычного двигателя.

Самым заманчивым преимуществом PMACM является то, что они обладают более высокой эффективностью благодаря упрощенному ротору. Этот КПД является исключительным при малых нагрузках по крутящему моменту и может сэкономить много кВтч энергии в таких устройствах.Эта экономия также увеличивается с увеличением размера двигателя, позволяя PMACM конкурировать с обычными асинхронными двигателями в высокоскоростных приложениях с высоким крутящим моментом. Более высокая удельная мощность PMACM в сочетании с их высокоскоростными возможностями и эффективностью может дать асинхронным двигателям, таким как классические двигатели с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором, экономию денег. Они также, как правило, занимают меньше места и отлично подходят для модернизации старых систем новыми, меньшими и более мощными PMACM. Будучи более дорогими, чем асинхронные двигатели по своей первоначальной стоимости, PMACM и их энергосбережение могут обеспечить полную окупаемость инвестиций чуть более чем за год.Они также являются синхронными, что позволяет им работать там, где асинхронные двигатели не могут. PMACM также имеют более низкую температуру, чем асинхронные двигатели, что увеличивает их надежность и срок службы.

Главный недостаток также является причиной их успеха в качестве двигателя; они нуждаются в точном оборудовании систем управления для работы и бесполезны без него. Эти системы увеличивают сложность установки и эксплуатации и могут увеличить первоначальную стоимость PMACM. Другой серьезной проблемой, связанной с этими типами двигателей, является их потребность в редкоземельных магнитах (самарий, неодим и т. Д.).), которые облагаются экологическими налогами и демонстрируют неустойчивые рыночные цены. Таким образом, хотя они энергоэффективны в использовании, они экологически вредны для производства, и их цены могут колебаться в зависимости от постоянно меняющихся цен на магнитных рынках.

В настоящее время эти двигатели используются в электромобилях, модификациях, конвейерах, смесителях, измельчителях, насосах, вентиляторах, воздуходувках и приложениях, для которых также подходят асинхронные двигатели. Как объяснялось ранее, эти двигатели все еще исследуются и не так популярны, как традиционные конструкции.Однако по прошествии некоторого времени и дополнительных усилий двигатель с постоянными магнитами может стать отраслевым стандартом для производства механической энергии на рынке.

Сводка

В этой статье представлено понимание того, что такое двигатели с постоянными магнитами и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

1. https: // www.sevenhwave.org/new-technologies/permanent-magnet-alternating-current-motors
2. https://www.xcelenergy.com/staticfiles/xe-responsive/Programs%20and%20Rebates/Business/MN-Motors-PMAC-Information-Sheet.pdf
3. https://michaelsenergy.com/briefs/permanent-magnet-ac-motors/
4. https://www.mtecorp.com
5. https://www.machinedesign.com/#menu
6. https://geosci.uchicago.edu

Прочие изделия для двигателей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Control Engineering | Понимание двигателей с постоянными магнитами

Кристофер Ящолт, Yaskawa America Inc.31 января 2017 г.

Управление скоростью двигателей переменного тока в большинстве случаев осуществляется с помощью частотно-регулируемого привода (ЧРП). Хотя многие сценарии включают использование частотно-регулируемых приводов с асинхронными двигателями с обмотками статора для создания вращающегося магнитного поля, они также могут обеспечить точное управление скоростью, используя датчики обратной связи по скорости или положению в качестве ссылки на частотно-регулируемый привод.

В некоторых ситуациях можно получить сравнительно точное регулирование скорости без использования датчиков обратной связи.Это стало возможным благодаря использованию двигателя с постоянными магнитами (PM) и процесса, называемого «методом ввода высокочастотного сигнала».

Индукционные машины

Асинхронная машина переменного тока (IM) также обычно называется двигателем переменного тока. Вращающееся поле создается обмоткой статора. Вращающееся поле индуцирует ток в стержнях ротора. Генерация тока требует разницы скоростей между ротором и магнитным полем. Взаимодействие между полем и током создает движущую силу.Таким образом, индукционные машины переменного тока являются преобладающими двигателями, управляемыми приводами с регулируемой скоростью.

Двигатели с постоянными магнитами

Двигатель с постоянными магнитами — это двигатель переменного тока, в котором используются магниты, встроенные в поверхность ротора двигателя или прикрепленные к ней. Магниты используются для создания постоянного магнитного потока двигателя вместо того, чтобы требовать, чтобы поле статора создавало его путем соединения с ротором, как в случае с асинхронным двигателем. Четвертый двигатель, известный как двигатель с постоянным запуском от сети (LSPM), объединяет характеристики обоих двигателей.Двигатель LSPM включает в себя магниты двигателя с постоянными магнитами внутри ротора и стержни ротора двигателя с короткозамкнутым ротором для максимального увеличения крутящего момента и эффективности (см. Таблицу 1).

Поток, потокосцепление и магнитный поток

Чтобы понять работу двигателей с постоянными магнитами, важно сначала понять концепции магнитного потока, потокосцепления и магнитного потока.

Flux: Прохождение тока через проводник создает магнитное поле. Поток определяет скорость потока собственности на единицу площади.Ток потока — это скорость протекания тока через заданную площадь поперечного сечения проводника.

Потоковая связь: Потоковая связь возникает, когда магнитное поле взаимодействует с материалом, например, когда магнитное поле проходит через катушку с проволокой. Потоковая связь определяется количеством обмоток и магнитным потоком, где ϕ используется для обозначения мгновенного значения изменяющегося во времени потока. Потоковая связь определяется следующим уравнением:

Магнитный поток: Магнитный поток определяется как скорость магнитного поля, протекающего через заданную площадь поперечного сечения проводника.Поле магнитного потока создается постоянным магнитом внутри или на поверхности двигателя с постоянными магнитами.

Индуктор: Индуктор — это элемент схемы, который состоит из проводящего провода, обычно в форме катушки. Проводник с постоянным током будет генерировать постоянное магнитное поле. Можно продемонстрировать, что магнитное поле и вызвавший его ток линейно связаны. Изменение магнитного поля вызовет в соседнем проводнике напряжение, пропорциональное скорости изменения тока, создавшего магнитное поле.Напряжение в проводнике определяется по следующему уравнению:

Индуктивность: Индуктивность (L) — это константа пропорциональности, которая определяет соотношение между напряжениями, вызванными скоростью изменения тока во времени, создавшего магнитное поле. Проще говоря, индуктивность — это потокосцепление на единицу тока. Необходимо пояснить, что индуктивность — это пассивный элемент и чисто геометрическое свойство. Индуктивность измеряется в Генри (H) или Вебер-витках на ампер.

Ось d и ось q: С геометрической точки зрения оси «d» и «q» представляют собой однофазные представления потока, вносимого тремя отдельными синусоидальными фазовыми величинами при одинаковой угловой скорости. Ось d, также известная как прямая ось, является осью, по которой поток создается обмоткой возбуждения. Ось q или квадратурная ось — это ось, на которой создается крутящий момент. По соглашению квадратурная ось всегда электрически опережает прямую ось на 90 градусов.Проще говоря, ось d является основным направлением магнитного потока, а ось q — основным направлением создания крутящего момента.

Магнитная проницаемость: В электромагнетизме проницаемость — это мера способности материала поддерживать формирование магнитного поля внутри себя. Следовательно, это степень намагничивания, которую материал получает в ответ на приложенное магнитное поле.

Эквивалентная схема двигателя с постоянными магнитами: Двигатель с постоянными магнитами может быть представлен в нескольких различных моделях двигателей.Один из наиболее распространенных методов — модель двигателя d-q.

Индуктивность оси d и оси q двигателя с постоянными магнитами: Индуктивности оси d и оси q — это индуктивности, измеренные при прохождении потока потока через ротор по отношению к магнитному полюсу. Индуктивность по оси d — это индуктивность, измеренная при прохождении потока через магнитные полюса. Индуктивность по оси q является мерой индуктивности, когда магнитный поток проходит между магнитными полюсами.

В индукционной машине потокосцепление ротора будет одинаковым между осью d и осью q.Однако в машине с постоянным магнитом магнит уменьшает доступное железо для магнитной связи. Магнитная проницаемость близка к воздухопроницаемости. Поэтому магнит можно рассматривать как воздушный зазор. Магнит находится на пути потока, когда он проходит через ось d. Путь потока, проходящего через ось q, не пересекает магнит. Следовательно, больше железа может быть связано с путем потока по оси q, что приводит к большей индуктивности. Двигатель со встроенным магнитом будет иметь большую индуктивность по оси q, чем индуктивность по оси d.Двигатель с магнитами для поверхностного монтажа будет иметь почти идентичные индуктивности по оси q и d, поскольку магниты находятся вне ротора и не ограничивают количество железа, связанного полем статора.

Магнитная заметность: Заметность или заметность — это состояние или качество, благодаря которым что-то выделяется по сравнению со своими соседями. Магнитная яркость описывает взаимосвязь между индуктивностью основного потока ротора (ось d) и индуктивностью, создающей основной крутящий момент (ось q).Магнитная яркость изменяется в зависимости от положения ротора по отношению к полю статора, где максимальная заметность возникает при 90 электрических градусах от оси основного потока (ось d) (см. Рисунок 1).

Ток возбуждения: Ток возбуждения — это «ток в обмотках статора, необходимый для создания магнитного потока в сердечнике ротора». Машины с постоянными магнитами не требуют тока возбуждения в обмотке статора, потому что магниты двигателя с постоянными магнитами уже создают постоянное магнитное поле.

Вторичный ток: Вторичный ток, иначе известный как «ток, создающий крутящий момент», — это ток, необходимый для создания крутящего момента двигателя. В машине с постоянными магнитами токи, создающие крутящий момент, составляют большую часть потребляемого тока.

Потребляемый ток: В отличие от усилителя и согласованного сервопривода, предназначенного для управления движением, обычный частотно-регулируемый привод не имеет информации о положении магнитного полюса ротора двигателя.Без знания положения магнитного полюса в статоре не может быть создано поле для максимального увеличения крутящего момента. Следовательно, частотно-регулируемый привод может подавать постоянное напряжение для фиксации магнитного поля в известном положении. Потребляемый ток, необходимый для втягивания ротора, называется «ток втягивания».

Высокочастотный впрыск: Высокочастотный впрыск — это методология инвертора, используемая для определения положения магнитного полюса двигателя с постоянными магнитами. Метод начинается с того, что инвертор подает высокочастотный сигнал низкого напряжения в двигатель на произвольной оси.Затем инвертор изменяет угол возбуждения и контролирует ток.

В зависимости от угла впрыска изменяется импеданс ротора. Импеданс клеммы двигателя с внутренним постоянным магнитом (IPM) уменьшается, когда ось подачи высокочастотного сигнала и ось магнитного полюса (ось d) совмещены, то есть при 0 градусах. Максимальное сопротивление составляет ± 90 град. Используя эту характеристику, привод может определять положение ротора без импульсных энкодеров, подавая высокочастотное переменное напряжение / ток на двигатель IPM.Более того, метод подачи высокочастотного сигнала может использоваться для определения скорости в области низких скоростей, где обычно управление крутящим моментом при полной нагрузке очень затруднено, поскольку уровень напряжения обратной ЭДС двигателя слишком низкий.

Форма сигнала обратной ЭДС

Обратная ЭДС — это сокращение от обратной электродвижущей силы, но также известно как противодвижущая сила. Противодвижущая сила — это напряжение, которое возникает в электродвигателях при относительном движении между обмотками статора и магнитным полем ротора.Геометрические свойства ротора будут определять форму сигнала обратной ЭДС. Эти формы сигналов могут быть синусоидальными, трапециевидными, треугольными или чем-то средним.

Как индукционные, так и ФЭ машины генерируют сигналы обратной ЭДС. В индукционной машине форма волны обратной ЭДС будет затухать по мере того, как остаточное поле ротора медленно спадает из-за отсутствия поля статора. Однако в машине с постоянным магнитом ротор генерирует собственное магнитное поле. Следовательно, напряжение может индуцироваться в обмотках статора всякий раз, когда ротор находится в движении.Напряжение обратной ЭДС линейно возрастает со скоростью и является решающим фактором при определении максимальной рабочей скорости.

Что такое крутящий момент машин с постоянным магнитом

Крутящий момент электрической машины можно разделить на две составляющие: магнитный момент и момент сопротивления. Момент сопротивления — это «сила, действующая на магнитный материал, которая стремится выровняться с основным магнитным потоком, чтобы минимизировать сопротивление». Другими словами, реактивный крутящий момент — это крутящий момент, создаваемый выравниванием вала ротора относительно магнитного поля статора.Магнитный момент — это «крутящий момент, создаваемый взаимодействием магнитного поля магнита и тока в обмотке статора».

Момент сопротивления: Момент сопротивления относится к крутящему моменту, генерируемому при выравнивании ротора, который возникает, когда магнитное поле заставляет желаемый прямой поток от северного полюса статора к южному полюсу статора.

Магнитный момент: Постоянные магниты создают магнитное поле в роторе.Статор создает поле, которое взаимодействует с магнитным полем ротора. Изменение положения поля статора по отношению к полю ротора вызывает смещение ротора. Сдвиг из-за этого взаимодействия и есть магнитный момент.

SPM в сравнении с IPM

Двигатели с постоянными магнитами можно разделить на две основные категории: двигатели с поверхностными постоянными магнитами (SPM) и двигатели с внутренними постоянными магнитами (IPM) (см. Рисунок 3). Ни один из типов конструкции двигателя не содержит стержней ротора. Оба типа генерируют магнитный поток постоянными магнитами, прикрепленными к ротору или внутри него.

У двигателей

SPM магниты прикреплены к внешней стороне поверхности ротора. Из-за такого механического крепления их механическая прочность ниже, чем у двигателей IPM. Ослабленная механическая прочность ограничивает максимальную безопасную механическую скорость двигателя. Кроме того, эти двигатели обладают очень ограниченной магнитной яркостью (L _d ≈ L _q ). Значения индуктивности, измеренные на выводах ротора, одинаковы независимо от положения ротора. Из-за почти единичного коэффициента значимости конструкции двигателей SPM в значительной, если не полностью, полагаются на магнитную составляющую момента для создания крутящего момента.

В двигателях

IPM постоянный магнит встроен в сам ротор. В отличие от своих собратьев SPM, расположение постоянных магнитов делает двигатели IPM очень механически прочными и пригодными для работы на очень высоких скоростях. Эти двигатели также отличаются своим относительно высоким коэффициентом магнитной яркости (L _q > L _d ). Из-за своей магнитной заметности двигатель IPM может создавать крутящий момент, используя как магнитные, так и реактивные компоненты крутящего момента двигателя (см. Рисунок 4).

Моторные конструкции ПМ

Моторные конструкции

PM можно разделить на две категории: внутренние и поверхностные. У каждой категории есть свое подмножество категорий. Поверхностный двигатель с постоянными магнитами может иметь свои магниты на поверхности ротора или вставляться в него, чтобы повысить надежность конструкции. Расположение и дизайн внутреннего двигателя с постоянными магнитами могут сильно различаться. Магниты двигателя IPM могут быть вставлены в виде большого блока или смещены по мере приближения к сердечнику. Другой метод — вставить их в узор из спиц.

Изменение индуктивности двигателя с постоянными магнитами под нагрузкой

Только такое количество магнитного потока может быть связано с куском железа для создания крутящего момента. В конце концов, железо насыщается и больше не позволяет флюсу связываться. В результате уменьшается индуктивность пути, проходимого магнитным полем. В машине с постоянным магнитом значения индуктивности по оси d и q будут уменьшаться с увеличением тока нагрузки.

Индуктивности оси d и q двигателя SPM практически идентичны. Поскольку магнит находится вне ротора, индуктивность оси q будет падать с той же скоростью, что и индуктивность оси d.Однако индуктивность двигателя IPM будет уменьшаться иначе. Опять же, индуктивность по оси d, естественно, ниже, потому что магнит находится на пути потока и не создает индуктивных свойств. Следовательно, по оси d меньше железа для насыщения, что приводит к значительно меньшему снижению магнитного потока по отношению к оси q.

Ослабление / усиление потока двигателей с постоянными магнитами

Поток в двигателе с постоянными магнитами создается магнитами. Поле потока следует определенному пути, который можно усилить или противодействовать.Повышение или усиление магнитного поля позволит двигателю временно увеличить производство крутящего момента. Противодействие полю магнитного потока устранит существующее магнитное поле двигателя. Уменьшение магнитного поля ограничит производство крутящего момента, но снизит напряжение обратной ЭДС. Пониженное напряжение обратной ЭДС высвобождает напряжение, заставляя двигатель работать с более высокими выходными скоростями. Оба типа работы требуют дополнительного тока двигателя. Направление тока двигателя поперек оси d, обеспечиваемое контроллером двигателя, определяет желаемый эффект.

Угол возбуждения

Угол возбуждения — это угол, под которым векторная сумма сигналов оси d и осей q возбуждается в двигателе относительно оси d. Ось d всегда рассматривается там, где находится магнит. Максимальный магнитный поток достигается на оси q, которая составляет 90 электрических градусов от оси d. Поэтому в большинстве ссылок на угол возбуждения уже учтена разница в 90 градусов от оси d до оси q.

Фазовый угол и крутящий момент

Магнитный момент максимизируется, когда поле статора возбуждает ротор двигателя на 90 электрических градусов от оси d (положение магнита двигателя).Крутящий момент сопротивления движется по другому пути и достигает максимума на 45 электрических градусов за осью q. Максимальный магнитный крутящий момент использует как магнитное сопротивление двигателя, так и магнитные моменты. Смещение дальше от оси q уменьшает магнитный момент, но намного перевешивается увеличением реактивного момента. Максимальный комбинированный магнитный и реактивный крутящий момент возникает около 45 электрических градусов от оси q, но точный угол будет варьироваться в зависимости от характеристик двигателя с постоянными магнитами.

Удельная мощность двигателя IPM

Выработка мощности двигателя с постоянными магнитами зависит от конфигурации магнитов двигателя и получаемой мощности двигателя.Двигатели с высоким коэффициентом резкости (Lq> Ld) могут повысить эффективность двигателя и выработку крутящего момента за счет включения реактивного крутящего момента двигателя. Инвертор можно использовать для изменения угла возбуждения относительно оси d, чтобы максимизировать как реактивный момент, так и магнитный момент двигателя.

Типы магнитов двигателя с постоянными магнитами

В настоящее время для электродвигателей используется несколько типов материалов с постоянными магнитами. У каждого вида металла есть свои достоинства и недостатки.

Размагничивание постоянного магнита

Постоянные магниты трудно назвать постоянными, и их возможности ограничены. На эти материалы могут действовать определенные силы, размагничивающие их. Другими словами, можно удалить магнитные свойства материала постоянного магнита. Вещество с постоянным магнитом может размагнититься, если материал значительно деформируется, нагревается до значительных температур или подвергается воздействию сильного электрического возмущения.

Во-первых, напряжение постоянного магнита обычно осуществляется физическими средствами. Магнитный материал может размагнититься, если не ослабнет, если он подвергнется сильным ударам / падению. Ферромагнитный материал обладает магнитными свойствами. Однако эти магнитные свойства могут излучать в любом множестве направлений. Один из способов намагничивания ферромагнитных материалов — это приложение к материалу сильного магнитного поля для выравнивания его магнитных диполей. Выравнивание этих диполей направляет магнитное поле материала в определенную ванну.Сильный удар может удалить атомное выравнивание магнитных доменов материала, что ослабит силу предполагаемого магнитного поля.

Во-вторых, на постоянный магнит могут влиять и температуры. Температуры заставляют магнитные частицы в постоянном магните взволноваться. Магнитные диполи обладают способностью выдерживать некоторое тепловое колебание. Однако длительные периоды перемешивания могут ослабить силу магнита, даже если он хранится при комнатной температуре. Кроме того, все магнитные материалы имеют порог, известный как «температура Кюри», который определяет температуру, при которой тепловое перемешивание вызывает полное размагничивание материала.Такие термины, как коэрцитивная сила и удерживающая способность, используются для определения способности магнитного материала сохранять прочность.

Наконец, большие электрические помехи могут вызвать размагничивание постоянного магнита. Эти электрические помехи могут быть вызваны взаимодействием материала с большим магнитным полем или пропусканием через материал большого тока. Примерно так же, как сильное магнитное поле или ток можно использовать для выравнивания магнитных диполей материала, другое сильное магнитное поле или ток, приложенный к полю, создаваемому постоянным магнитом, может привести к размагничиванию.

Самоопределение в сравнении с режимом замкнутого контура

Последние достижения в области приводной техники позволяют стандартным приводам переменного тока «самообнаруживать» и отслеживать положение магнита двигателя. Система с обратной связью обычно использует канал z-импульса для оптимизации производительности. Посредством определенных процедур привод знает точное положение магнита двигателя, отслеживая каналы A / B и исправляя ошибки с помощью канала z. Знание точного положения магнита позволяет добиться оптимального крутящего момента, что приводит к оптимальной эффективности.

Серводвигатели

Серводвигатели

— это двигатели с постоянными магнитами, используемые для управления движением. Как правило, в конструкции двигателя с внутренним / внутренним постоянным магнитом эти двигатели соединяются с конкретным усилителем как часть согласованного набора для достижения максимальной производительности. Усилитель был точно настроен на двигатель с постоянными магнитами для достижения оптимальных характеристик его производителем. Конфигурация усилителя движения / сервопривода обычно использует обратную связь двигателя, которая также обеспечивает обратную связь по положению магнитного полюса и скорости.

Christopher Jaszczolt — специалист по управлению приводными продуктами в Yaskawa America Inc. Он имеет более девяти лет опыта в области управления движением. Помимо своей нынешней должности, Ящолт работал инженером технической поддержки и инженером по приложениям. Имеет степень BSEE Университета Северного Иллинойса, ДеКалб, Иллинойс,

.

Эта статья появляется в приложении Applied Automation для Control Engineering
и Plant Engineering.

Двигатель с постоянным магнитом — обзор

6.5.3 Шаговый двигатель

Шаговый двигатель или шаговый двигатель производит вращение на равные углы, так называемые шаги , для каждого цифрового импульса, подаваемого на его вход. Например, если с таким двигателем 1 входной импульс производит поворот на 1,8 °, то 20 входных импульсов будут производить поворот на 36,0 °, 200 входных импульсов — на один полный оборот на 360 °. Таким образом, его можно использовать для точного углового позиционирования.При использовании двигателя для привода непрерывного ремня угловое вращение двигателя преобразуется в линейное движение ремня, что позволяет добиться точного линейного позиционирования. Такой двигатель используется с компьютерными принтерами, плоттерами x — y , роботами, станками и широким спектром инструментов для точного позиционирования.

Существует два основных типа шаговых двигателей: тип с постоянным магнитом, с ротором с постоянным магнитом и тип с регулируемым магнитным сопротивлением, тип с ротором из мягкой стали.На рисунке 6.35 показаны основные элементы типа постоянного магнита с двумя парами полюсов статора.

Рисунок 6.35. Основные принципы работы шагового двигателя с постоянным магнитом (2-фазный) с шагом 90 °.

Каждый полюс двигателя с постоянными магнитами активируется током, проходящим через соответствующую обмотку возбуждения, причем катушки устроены так, что противоположные полюса образуются на противоположных катушках. Ток подается от постоянного тока. источник к обмоткам через переключатели. С токами, коммутируемыми через катушки таким образом, чтобы полюса были такими, как показано на рисунке 6.35, ротор переместится в линию со следующей парой полюсов и остановится там. Для рисунка 6.35 это будет угол 45 °. Если затем переключить ток так, чтобы полярность поменялась, ротор переместится на шаг, чтобы выровняться со следующей парой полюсов под углом 135 °, и остановится там. Полярности, связанные с каждым шагом:

Юг Юг Юг Юг

Шаг	Полюс 1	Полюс 2	Полюс 3	Полюс 4
1	Север	Юг	Юг
2	Юг	Север	Юг	Север
3	Юг	Север	Север	Юг
4
4	Юг	Юг
5	Повторение шагов 1–4

Таким образом, в этом случае есть четыре возможных положения ротора: 45 °, 135 °, 225 ° и 315 °.

На рис. 6.36 показана основная форма шагового двигателя с переменным сопротивлением типа . В этой форме ротор сделан из мягкой стали и не является постоянным магнитом. Ротор имеет несколько зубцов, меньшее, чем количество полюсов статора. Когда противоположная пара обмоток на полюсах статора коммутирует ток, создается магнитное поле с силовыми линиями, которые проходят от полюсов статора через ближайший набор зубцов на роторе. Поскольку силовые линии можно рассматривать скорее как эластичную нить, которая всегда пытается укоротиться, ротор будет двигаться до тех пор, пока зубья ротора и полюса статора не совпадут.Это называется положением минимального сопротивления. Таким образом, переключая ток на последовательные пары полюсов статора, ротор можно заставить пошагово вращаться. При количестве полюсов и зубцов ротора, показанном на рис. 6.36, угол между каждым последующим шагом будет 30 °. Угол можно уменьшить, увеличив количество зубцов на роторе.

Рисунок 6.36. Основные принципы работы трехфазного шагового двигателя с переменным сопротивлением.

Существует еще одна версия шагового двигателя — гибридный шаговый двигатель .Он сочетает в себе особенности двигателей с постоянным магнитом и электродвигателя с переменным сопротивлением. У них есть ротор с постоянным магнитом, заключенный в железные колпачки, на которых есть зубья. Ротор устанавливается в положение с минимальным сопротивлением в ответ на включение пары катушек статора.

Ниже приведены некоторые из терминов, обычно используемых при описании шаговых двигателей:

1.

Фаза

Это количество независимых обмоток на статоре, например.грамм. четырехфазный мотор. Требуемый ток для каждой фазы, ее сопротивление и индуктивность будут указаны таким образом, чтобы был указан коммутационный выход контроллера. На рис. 6.35 показан пример двухфазного двигателя, такие двигатели, как правило, используются в легких приложениях. Рисунок 6.36 представляет собой пример трехфазного двигателя. Четырехфазные двигатели обычно используются для приложений с более высокой мощностью.

2.

Угол шага

Это угол, на который ротор поворачивается за одно переключение для катушек статора.

3.

Удерживающий момент

Это максимальный крутящий момент, который может быть приложен к двигателю с приводом, не перемещая его из исходного положения и вызывая вращение шпинделя.

4.

Момент втягивания

Это максимальный крутящий момент, с которым двигатель запускается при заданной частоте импульсов и достигает синхронизма без потери шага.

5.

Момент отрыва

Это максимальный крутящий момент, который может быть приложен к двигателю, работающему с заданной частотой шагов, без потери синхронизма.

6.

Скорость втягивания

Это максимальная частота переключения или скорость, с которой нагруженный двигатель может запускаться без потери шага.

7.

Скорость отрыва

Это частота переключения или скорость, с которой нагруженный двигатель будет оставаться в синхронном состоянии при уменьшении скорости переключения.

8.

Диапазон поворота

Это диапазон скоростей переключения между включением и выключением, в котором двигатель работает синхронно, но не может запускаться или реверсировать.

На рисунке 6.37 показаны общие характеристики шагового двигателя.

Рисунок 6.37. Характеристики шагового двигателя.

Шаговый двигатель с регулируемым сопротивлением не содержит магнита, что помогает сделать его более дешевым и легким, а также более быстрым ускорением. Однако отсутствие магнита означает, что когда на него не подается питание, ничто не удерживает ротор в фиксированном положении. Двигатель с постоянными магнитами обычно имеет больший угол шага, 7,5 ° или 15 °, чем двигатель с регулируемым магнитным сопротивлением.Гибридный двигатель обычно имеет 200 зубцов ротора и вращается с шагом 1,8 °. Они обладают высоким статическим и динамическим крутящим моментом и могут работать с очень высокой частотой шагов. Как следствие, они очень широко используются.

Для приведения в действие шагового двигателя, чтобы он действовал шаг за шагом для обеспечения вращения, требуется, чтобы каждая пара катушек статора включалась и выключалась в требуемой последовательности, когда вход представляет собой последовательность импульсов (рисунок 6.38). Имеются схемы драйверов, обеспечивающие правильную последовательность и рисунок 6.39 показан пример SAA1027 для четырехфазного униполярного шагового двигателя. Двигатели называются униполярными, , если они подключены таким образом, что ток может течь только в одном направлении через любой конкретный вывод двигателя, биполярным, , если ток может течь в любом направлении через любой конкретный вывод двигателя. Шаговый двигатель будет вращаться на один шаг каждый раз, когда вход триггера переходит с низкого на высокий. Двигатель вращается по часовой стрелке при низком входном вращении и против часовой стрелки при высоком.Когда установленный вывод становится низким, выход сбрасывается. В системе управления эти входные импульсы могут подаваться микропроцессором.

Рисунок 6.38. Вход и выход для системы привода шагового двигателя.

Рисунок 6.39. Схема драйвера SAA1027 для 4-фазного шагового двигателя 12 В.

Некоторые приложения требуют очень малых углов шага. Хотя угол шага можно сделать небольшим за счет увеличения количества зубцов ротора и / или количества фаз, обычно более четырех фаз и 50–100 зубцов не используются.Вместо этого используется метод, известный как мини-шаг , при котором каждый шаг делится на ряд подшагов равного размера с использованием разных токов в катушках, так что ротор перемещается в промежуточные положения между нормальными положениями шага. Например, этот метод можно использовать для разделения шага 1,8 ° на 10 равных шагов.

В разделе 4.4.2 показано применение шагового двигателя для управления положением инструмента. Данные производителя для шагового двигателя включают: 12 В 4-фазный, униполярный, угол шага 7.5 °, подходящий драйвер SAA1027.

Пример

Шаговый двигатель должен использоваться для привода каретки принтера через систему ремня и шкива (рис. 6.40). Ремень должен перемещать массу в 500 г, которая должна набирать скорость 0,2 м / с за время 0,1 с. Трение в системе означает, что для перемещения каретки требуется постоянное усилие в 2 Н. Шкивы имеют эффективный диаметр 40 мм. Определите требуемый момент втягивания.

Рисунок 6.40. Пример.

Сила F , необходимая для ускорения массы, составляет

F = ma = 0,500 × (0,2 / 0,1) = 1,0 Н.

Общая сила, которую необходимо преодолеть, складывается из вышеуказанной силы и силы трения. Таким образом, общая сила, которую необходимо преодолеть, составляет 1,0 + 2 = 3 Н.

Эта сила действует в радиусе 0,020 м, поэтому крутящий момент, который необходимо преодолеть для запуска, то есть крутящий момент втягивания, составляет

крутящий момент = сила × радиус = 3 × 0,020 = 0,06 Нм

PM Учебное пособие »Примечания по электронике

Фазовая модуляция, PM может использоваться как для аналоговых, так и для цифровых данных, но наиболее широко используется для манипуляции данными и фазовой манипуляцией.

---

Фазовая модуляция Включает:
Фазовую модуляцию Фазовая манипуляция, PSK

Форматы модуляции: Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Модуляция частоты Квадратурная амплитудная модуляция

---

Как следует из названия, фазовая модуляция PM использует вариации фазы для передачи модуляции.

Поскольку фаза и частота взаимосвязаны, это соотношение переносится в фазовую модуляцию, где имеет много общего с частотной модуляцией.В результате термин угловая модуляция часто используется для описания обоих.

Фазовая модуляция, PM иногда используется для аналоговой передачи, но она стала основой для схем модуляции, используемых для передачи данных. Фазовая манипуляция, PSK широко используется для передачи данных.

Фазовая модуляция также является основой формы модуляции, известной как квадратурная амплитудная модуляция, где и фаза, и амплитуда изменяются для обеспечения дополнительных возможностей.

Основы фазовой модуляции

Прежде чем рассматривать фазовую модуляцию, необходимо сначала взглянуть на саму фазу.Радиочастотный сигнал состоит из колеблющейся несущей в виде синусоидальной волны, являющейся основой сигнала. Мгновенная амплитуда следует по этой кривой, двигаясь положительно, а затем отрицательно, возвращаясь к начальной точке после одного полного цикла — она ​​следует кривой синусоидальной волны.

Синусоидальная волна

Синусоидальная волна также может быть представлена ​​движением точки по окружности, при этом фаза в любой заданной точке является углом между начальной точкой и точкой на форме волны, как показано.

Фазовый угол точек синусоидальной волны

Также фаза увеличивается с течением времени, поэтому можно сказать, что точки на форме волны имеют разность фаз между собой.

Разность фаз между сигналами

Фазовая модуляция работает путем модуляции фазы сигнала, то есть изменения скорости, с которой точка перемещается по окружности. Это изменяет фазу сигнала по сравнению с той, которая была бы, если бы модуляция не применялась. Другими словами, скорость вращения по окружности модулируется относительно среднего значения.

Концепция фазовой модуляции

Для этого необходимо на короткое время изменить частоту сигнала. Другими словами, когда к сигналу применяется фазовая модуляция, происходят изменения частоты и наоборот. Фаза и частота неразрывно связаны, поскольку фаза является интегралом частоты.

Частотная модуляция может быть изменена на фазовую модуляцию путем простого добавления цепи CR к модулирующему сигналу, который интегрирует модулирующий сигнал. Таким образом, информация, касающаяся боковых полос, ширины полосы и т.п., также верна для фазовой модуляции, как и для частотной модуляции, с учетом их взаимосвязи.

Формы фазовой модуляции

Хотя фазовая модуляция используется для некоторых аналоговых передач, она гораздо более широко используется как цифровая форма модуляции, когда она переключается между различными фазами. Это известно как фазовая манипуляция, PSK, и есть много разновидностей этого. Можно даже комбинировать фазовую манипуляцию и амплитудную манипуляцию в форме модуляции, известной как квадратурная амплитудная модуляция, QAM.

В списке ниже приведены некоторые из используемых форм фазовой манипуляции:

• PM — фазовая модуляция
• PSK — фазовая манипуляция
• BPSK — двоичная фазовая манипуляция
• QPSK — квадратурная фазовая манипуляция
• 8 PSK — 8-точечная фазовая манипуляция
• 16 PSK — 16-точечная фазовая манипуляция
• OPSK — сдвиг фазовой манипуляции

Это лишь некоторые из основных форм фазовой модуляции, которые сегодня широко используются в приложениях радиосвязи.Современные системы радиосвязи с высокой степенью программной адаптации позволяют переключаться между различными типами модуляции, чтобы наилучшим образом соответствовать преобладающим условиям.

С момента появления цифровой связи или передачи данных, использование фазовой модуляции в форме фазовой манипуляции значительно расширилось. Раньше у его использования было мало преимуществ. Сейчас он широко используется вместе с квадратурной амплитудной модуляцией, которая включает в себя фазовые элементы в его работу, а также амплитуду.Если передача данных настроена только на увеличение, различные формы фазовой модуляции или формы модуляции, использующие фазовые элементы, будут продолжать расти.

Другие важные темы по радио:
Радиосигналы Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Модуляция частоты OFDM ВЧ микширование Петли фазовой автоподстройки частоты Синтезаторы частот Пассивная интермодуляция ВЧ аттенюаторы RF фильтры Радиочастотный циркулятор Типы радиоприемников Радио Superhet Избирательность приемника Чувствительность приемника Обработка сильного сигнала приемника Динамический диапазон приемника
Вернуться в меню тем Радио.. .

Синхронный двигатель с постоянным магнитом: конструкция и принцип работы

В электрической системе синхронные двигатели являются наиболее широко используемыми стационарными трехфазными двигателями переменного тока, которые преобразуют электрическую энергию в механическую. Этот тип двигателя работает с синхронной скоростью, которая является постоянной и синхронной с частотой питающей сети, а период вращения равен интегральному номеру. циклов переменного тока. Это означает, что скорость двигателя равна вращающемуся магнитному полю.Этот тип двигателя в основном используется в энергосистемах для улучшения коэффициента мощности. Существуют синхронные двигатели без возбуждения и синхронные двигатели с возбуждением постоянным током, которые работают в соответствии с магнитной мощностью двигателя. Редукторные двигатели, двигатели с гистерезисом и двигатели с постоянными магнитами — это синхронные двигатели без возбуждения. Эта статья посвящена работе синхронного двигателя с постоянными магнитами.

Что такое синхронный двигатель с постоянными магнитами?

Синхронные двигатели с постоянными магнитами являются одним из типов синхронных двигателей переменного тока, в которых поле возбуждается постоянными магнитами, которые генерируют синусоидальную обратную ЭДС.Он содержит ротор и статор, такие же, как у асинхронного двигателя, но постоянный магнит используется в качестве ротора для создания магнитного поля. Следовательно, нет необходимости наматывать обмотку возбуждения на ротор. Он также известен как трехфазный бесщеточный двигатель с постоянной синусоидой. Схема синхронного двигателя с постоянным магнитом показана ниже.

Синхронный двигатель с постоянным магнитом

Теория синхронного двигателя с постоянным магнитом

Синхронный двигатель с постоянным магнитом очень эффективен, бесщеточный, очень быстр, безопасен и обеспечивает высокие динамические характеристики по сравнению с обычными двигателями.Он обеспечивает плавный крутящий момент, низкий уровень шума и в основном используется для высокоскоростных приложений, таких как робототехника. Это трехфазный синхронный двигатель переменного тока, который работает с синхронной скоростью с подключенным источником переменного тока.

Вместо использования обмотки для ротора установлены постоянные магниты для создания вращающегося магнитного поля. Поскольку нет источника постоянного тока, эти типы двигателей очень просты и дешевле. Он содержит статор с 3 установленными на нем обмотками и ротор с постоянным магнитом, установленным для создания полюсов поля.3-фазный входной источник переменного тока подается на статор для начала работы.

Принцип работы

Принцип работы синхронного двигателя с постоянными магнитами аналогичен принципу работы синхронного двигателя. Это зависит от вращающегося магнитного поля, которое генерирует электродвижущую силу с синхронной скоростью. Когда на обмотку статора подается трехфазное питание, между воздушными зазорами создается вращающееся магнитное поле.

Это создает крутящий момент, когда полюса поля ротора удерживают вращающееся магнитное поле с синхронной скоростью, а ротор вращается непрерывно.Поскольку эти двигатели не являются самозапускающимися двигателями, необходимо обеспечить источник питания с регулируемой частотой.

ЭДС и уравнение крутящего момента

В синхронной машине средняя ЭДС, наведенная на фазу, называется динамической индуцирующей ЭДС в синхронном двигателе, магнитный поток, отсекаемый каждым проводником за оборот, равен Pϕ Weber
Тогда время, необходимое для завершения одного оборота, равно 60 / Н сек

Среднее значение ЭДС, наведенной на проводник, можно рассчитать, используя

(PϕN / 60) x Zph = (PϕN / 60) x 2Tph

Где Tph = Zph / 2

Следовательно, средняя ЭДС на фазу составляет,

= 4 x ϕ x Tph x PN / 120 = 4ϕfTph

Где Tph = no.Число витков, соединенных последовательно на фазу

ϕ = поток / полюс в weber

P = нет. Количество полюсов

F = частота в Гц

Zph = нет. Проводов, соединенных последовательно по фазе. = Zph / 3

Уравнение ЭДС зависит от катушек и проводников на статоре. Для этого двигателя также учитываются коэффициент распределения Kd и коэффициент шага Kp.

Следовательно, E = 4 x ϕ xfx Tph xKd x Kp

Уравнение крутящего момента синхронного двигателя с постоянными магнитами задается следующим образом:

T = (3 x Eph x Iph x sinβ) / ωm

Прямое управление крутящим моментом синхронного двигателя с постоянными магнитами

Для управления синхронным двигателем с постоянными магнитами мы используем различные типы систем управления.В зависимости от поставленной задачи используется необходимая техника управления. Различные методы управления синхронным двигателем с постоянными магнитами:

Синусоидальная категория

• Скалярная
• Векторное: управление с ориентацией на поле (FOC) (с датчиком положения и без него)
• Прямое управление крутящим моментом

Трапецеидальная категория

• Разомкнутый контур
• Замкнутый контур (с датчиком положения и без него)

Технология прямого управления крутящим моментом этого двигателя представляет собой очень простую схему управления с эффективными динамическими характеристиками и хорошим диапазоном регулирования.Датчик положения ротора не требуется. Основным недостатком использования этого метода управления является то, что он создает высокий крутящий момент и колебания тока.

Конструкция

Синхронный двигатель с постоянными магнитами и конструкцией аналогичен базовому синхронному двигателю, но отличается только ротором. Ротор не имеет обмотки возбуждения, но постоянные магниты используются для создания полюсов возбуждения. Постоянные магниты, используемые в PMSM, состоят из самария-кобальта и среды, железа и бора из-за их более высокой проницаемости.

Наиболее широко используемым постоянным магнитом является неодим-бор-железо из-за его эффективной стоимости и простоты доступности. В этом типе постоянные магниты установлены на роторе. По конструкции постоянного магнита на роторе синхронный двигатель с постоянным магнитом делится на два типа. Они есть,

Накладной PMSM

В этой конструкции магнит установлен на поверхности ротора. Он подходит для высокоскоростных приложений, поскольку не является надежным.Он обеспечивает равномерный воздушный зазор, поскольку проницаемость постоянного магнита и воздушного зазора одинаковы. Отсутствие реактивного момента, высокие динамические характеристики, подходит для высокоскоростных устройств, таких как робототехника и приводы инструментов.

Поверхностный монтаж

Скрытый PMSM или внутренний PMSM

В конструкции этого типа постоянный магнит встроен в ротор, как показано на рисунке ниже. Он подходит для высокоскоростных приложений и отличается повышенной надежностью. Возврат крутящего момента происходит из-за резкости мотора.

Скрытый PMSM

Работа синхронного двигателя с постоянными магнитами

Работа синхронного двигателя с постоянными магнитами очень проста, быстра и эффективна по сравнению с обычными двигателями. Работа PMSM зависит от вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора. Постоянные магниты используются в качестве ротора для создания постоянного магнитного потока, работают и блокируются с синхронной скоростью. Эти типы двигателей аналогичны бесщеточным двигателям постоянного тока.

Векторные группы образуются путем соединения обмоток статора друг с другом. Эти векторные группы соединяются вместе, образуя различные соединения, такие как звезда, треугольник, двойные и одиночные фазы. Для уменьшения гармонических напряжений обмотки следует коротко намотать друг на друга.

Когда на статор подается трехфазный переменный ток, он создает вращающееся магнитное поле, а постоянное магнитное поле индуцируется постоянным магнитом ротора. Этот ротор работает синхронно с синхронной скоростью.Вся работа PMSM зависит от воздушного зазора между статором и ротором без нагрузки.

Если воздушный зазор большой, потери двигателя уменьшаются. Полюса поля, создаваемые постоянным магнитом, очень заметны. Синхронные двигатели с постоянными магнитами не являются самозапускающимися двигателями. Итак, необходимо управлять переменной частотой статора электронным способом.

Синхронный двигатель с постоянным магнитом и BLDC

Различия между синхронным двигателем с постоянным магнитом (PMSM) и BLDC (бесщеточные двигатели постоянного тока) заключаются в следующем.

Синхронный двигатель с постоянным магнитом	BLDC
Это бесщеточные синхронные двигатели переменного тока	Это бесщеточные двигатели постоянного тока
пульсации крутящего момента отсутствуют
Крутящий момент отсутствует
Эффективность высокая	Эффективность низкая
Более эффективная	Менее эффективная
Используется в промышленных приложениях, автомобилях, серводвигателях, робототехнике, приводах поездов и т. Д.	Используется в электронном рулевом управлении системы, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, приводы гибридных поездов (электрические) и т. д.
Низкий уровень шума	Высокий уровень шума.

Преимущества

К преимуществам синхронного двигателя с постоянными магнитами относятся:

• обеспечивает более высокую эффективность при высоких скоростях
• доступны в небольших размерах в различных корпусах
• обслуживание и установка намного проще, чем асинхронный двигатель
• способен поддерживать полный крутящий момент на низких оборотах.
• высокая эффективность и надежность
• обеспечивает плавный крутящий момент и динамические характеристики

Недостатки

Недостатки синхронных двигателей с постоянными магнитами:

• Двигатели этого типа очень дороги по сравнению с асинхронными двигателями
• Как-то сложно запустить -вверх, потому что это не самозапускающиеся двигатели.

Применения

Применения синхронных двигателей с постоянными магнитами:

• Кондиционеры
• Холодильники
• Компрессоры переменного тока
• Стиральные машины с прямым приводом
• Автомобильный электроусилитель руля
• Станки
• Большой мощности системы повышения опережающего и запаздывающего коэффициентов мощности
• Контроль тяги
• Блоки хранения данных.
• Сервоприводы
• Промышленные приложения, такие как робототехника, аэрокосмическая промышленность и многие другие.

Таким образом, это все об обзоре синхронного двигателя с постоянными магнитами — определение, работа, принцип работы, диаграмма, конструкция, преимущества, недостатки, применения, ЭДС и уравнение крутящего момента. Вот вам вопрос: «Какова цель использования постоянного магнита в синхронных двигателях?»

Что такое бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC)? Строительство и работа

Строительство, работа и применение BLDC (бесщеточный двигатель постоянного тока)

Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) стали предметом пристального внимания многих производителей двигателей, поскольку эти двигатели все чаще становятся предпочтительным выбором в многие приложения, особенно в области техники управления двигателями.Двигатели BLDC превосходят щеточные двигатели постоянного тока по многим параметрам, таким как способность работать на высоких скоростях, высокий КПД и лучший отвод тепла.

Они являются неотъемлемой частью современной приводной техники, чаще всего используются для приводов, станков, электродвигателей, робототехники, компьютерной периферии, а также для выработки электроэнергии. С развитием бессенсорной технологии, помимо цифрового управления, эти двигатели стали настолько эффективными с точки зрения общей стоимости системы, размера и надежности.

Что такое бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC)?

Бесщеточный двигатель постоянного тока (известный как BLDC) — это синхронный электродвигатель с постоянными магнитами , который приводится в действие электричеством постоянного тока (DC) и выполняет систему коммутации с электронным управлением (коммутация — это процесс создания крутящего момента в двигателе. путем изменения фазных токов через него в соответствующее время) вместо системы механической коммутации. Двигатели BLDC также называют двигателями с постоянными магнитами с трапециевидной формой.

В отличие от обычного щеточного двигателя постоянного тока, в котором щетки механически контактируют с коммутатором на роторе, образуя электрический путь между источником постоянного тока и обмотками якоря ротора, двигатель BLDC использует электрическую коммутацию с ротором с постоянными магнитами и статором. с последовательностью катушек. В этом двигателе постоянный магнит (или полюса поля) вращается, а токоведущие проводники закреплены.

Катушки якоря переключаются электронно с помощью транзисторов или кремниевых выпрямителей в правильном положении ротора таким образом, что поле якоря находится в пространственной квадратуре с полюсами поля ротора.Следовательно, сила, действующая на ротор, заставляет его вращаться. Датчики Холла или угловые энкодеры обычно используются для определения положения ротора и располагаются вокруг статора. Обратная связь по положению ротора с датчика помогает определить, когда следует переключить ток якоря.

Эта электронная коммутационная система устраняет необходимость в коллекторном устройстве и щетках в двигателе постоянного тока и, следовательно, обеспечивает более надежную и менее шумную работу. Из-за отсутствия щеток двигатели BLDC могут работать на высоких скоростях.КПД двигателей BLDC обычно составляет от 85 до 90 процентов, тогда как электродвигатели постоянного тока щеточного типа имеют КПД от 75 до 80 процентов. Доступны широкие разновидности двигателей BLDC: от небольшого диапазона мощности до дробного, целого и большого диапазонов мощности.

Конструкция двигателя BLDC

Двигатели BLDC могут быть сконструированы в различных физических конфигурациях. В зависимости от обмоток статора они могут быть однофазными, двухфазными или трехфазными.Однако чаще всего используются трехфазные двигатели BLDC с ротором с постоянными магнитами.

Конструкция этого двигателя во многом схожа как с трехфазным асинхронным двигателем, так и с обычным двигателем постоянного тока. Этот двигатель, как и все другие двигатели, имеет статор и ротор.

Статор двигателя BLDC, состоящий из многослойных стальных пластин, несущих обмотки. Эти обмотки размещены в пазах, которые прорезаны в осевом направлении по внутренней периферии статора. Эти обмотки могут быть расположены по схеме звезды или треугольника.Тем не менее, большинство двигателей BLDC имеют трехфазный статор, соединенный звездой.

Каждая обмотка состоит из множества соединенных между собой катушек, при этом одна или несколько катушек помещаются в каждый паз. Чтобы сформировать четное количество полюсов, каждая из этих обмоток распределена по периферии статора.

Статор должен быть выбран с правильным номинальным напряжением в зависимости от мощности источника питания. Для робототехники, автомобилей и небольших исполнительных устройств предпочтительны двигатели BLDC с напряжением 48 В или менее.Для промышленных приложений и систем автоматизации используются двигатели с номинальным напряжением 100 В и выше.

Ротор

Двигатель BLDC включает в себя постоянный магнит в роторе. Количество полюсов в роторе может варьироваться от 2 до 8 пар полюсов с чередованием южного и северного полюсов в зависимости от требований приложения. Для достижения максимального крутящего момента в двигателе плотность магнитного потока материала должна быть высокой. Для создания необходимой плотности магнитного поля необходим подходящий магнитный материал для ротора.

Ферритовые магниты недороги, однако они имеют низкую магнитную индукцию для данного объема. Магниты из редкоземельных сплавов обычно используются в новых конструкциях. Некоторые из этих сплавов — самарий-кобальт (SmCo), неодим (Nd) и феррит и бор (NdFeB). Ротор может быть сконструирован с различными конфигурациями сердечника, такими как круглый сердечник с постоянным магнитом на периферии, круглый сердечник с прямоугольными магнитами и т. Д.

Датчики Холла

Датчик Холла предоставляет информацию для синхронизации возбуждения якоря статора с положением ротора .Поскольку коммутация двигателя BLDC управляется электроникой, обмотки статора должны быть последовательно запитаны, чтобы вращать двигатель. Перед подачей питания на конкретную обмотку статора необходимо подтверждение положения ротора. Таким образом, датчик Холла, встроенный в статор, определяет положение ротора.

Большинство двигателей BLDC имеют три датчика Холла, встроенные в статор. Каждый датчик генерирует сигналы низкого и высокого уровня всякий раз, когда полюса ротора проходят рядом с ним. Точная последовательность коммутации обмотки статора может быть определена на основе комбинации характеристик этих трех датчиков.

Принцип работы и работа двигателя BLDC

Двигатель BLDC работает по принципу, аналогичному принципу обычного двигателя постоянного тока, то есть по закону силы Лоренца, который гласит, что всякий раз, когда проводник с током помещается в магнитное поле, он испытывает сила. В результате силы реакции на магнит будет действовать равная и противоположная сила. В случае двигателя BLDC токопроводящий проводник неподвижен, а постоянный магнит движется.

Когда катушки статора электрически переключаются источником питания, он становится электромагнитом и начинает создавать однородное поле в воздушном зазоре.Хотя источником питания является постоянный ток, при переключении генерируется сигнал переменного напряжения трапециевидной формы. Благодаря силе взаимодействия между статором электромагнита и ротором с постоянными магнитами, ротор продолжает вращаться.

Рассмотрим рисунок ниже, на котором статор двигателя возбуждается в зависимости от различных состояний переключения. При переключении обмоток на сигналы высокого и низкого уровня, соответствующая обмотка запитывается как северный и южный полюса. Ротор постоянного магнита с северным и южным полюсами совмещен с полюсами статора, заставляя двигатель вращаться.

Обратите внимание, что двигатель создает крутящий момент из-за развития сил притяжения (при выравнивании Север-Юг или Юг-Север) и сил отталкивания (при выравнивании Север-Север или Юг-Юг). Таким образом, двигатель вращается по часовой стрелке.

Здесь может возникнуть вопрос, как мы узнаем, какая катушка статора должна быть под напряжением и когда это делать. Это потому что; Непрерывное вращение двигателя зависит от последовательности переключения катушек. Как обсуждалось выше, датчики Холла передают сигнал обратной связи положения вала электронному контроллеру.

На основе этого сигнала от датчика контроллер решает включить определенные катушки. Датчики на эффекте Холла генерируют сигналы низкого и высокого уровня всякий раз, когда полюса ротора проходят рядом с ними. Эти сигналы определяют положение вала.

Бесщеточный привод двигателя постоянного тока

Как описано выше, схема электронного контроллера подает питание на соответствующую обмотку двигателя путем поворота транзистора или других твердотельных переключателей для непрерывного вращения двигателя. На рисунке ниже показана простая схема привода двигателя BLDC , которая состоит из моста MOSFET (также называемого мостом инвертора), электронного контроллера, датчика Холла и двигателя BLDC.

Здесь датчики Холла используются для обратной связи по положению и скорости. Электронный контроллер может быть блоком микроконтроллера или микропроцессором, или процессором DSP, или блоком FPGA, или любым другим контроллером. Этот контроллер принимает эти сигналы, обрабатывает их и отправляет управляющие сигналы в схему драйвера MOSFET.

Помимо переключения номинальной скорости двигателя, дополнительная электронная схема изменяет скорость двигателя в зависимости от требуемого применения. Эти блоки управления скоростью обычно реализуются с ПИД-регуляторами для точного управления.Также возможно обеспечить четырехквадрантную работу двигателя при сохранении хорошего КПД при изменении скорости с использованием современных приводов.

Связанные статьи по электроприводам

Преимущества двигателя BLDC

Двигатель BLDC имеет несколько преимуществ по сравнению с обычными двигателями постоянного тока, среди которых

• Он не имеет механического коммутатора и связанных с ним проблем
• Высокая эффективность благодаря использованию ротор с постоянными магнитами
• Высокая скорость работы даже в нагруженных и ненагруженных условиях из-за отсутствия щеток, ограничивающих скорость
• Меньшая геометрия двигателя и меньший вес, чем щеточные двигатели постоянного тока и асинхронные двигатели переменного тока
• Длительный срок службы без проверки и техническое обслуживание требуется для системы коммутатора
• Более высокий динамический отклик из-за низкой инерции и несущих обмоток в статоре
• Меньше электромагнитных помех
• Достаточная работа (или низкий уровень шума) из-за отсутствия щеток

Недостатки бесщеточного двигателя

• Эти двигатели дорогие
9005 1 Электронный контроллер необходим для управления этим двигателем стоит дорого
• Не очень много интегрированных решений электронного управления, особенно для крошечных двигателей BLDC
• Требуется сложная схема привода
• Необходимы дополнительные датчики

Вы также можете прочитать: Подключение трехфазного двигателя Звезда / треугольник (Y-Δ) назад / вперед с таймером Схема питания и управления

Применение бесщеточных двигателей постоянного тока (BLDC)

Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) используются для самых разных применений требования, такие как переменные нагрузки, постоянные нагрузки и приложения для позиционирования в областях промышленного управления, автомобилестроения, авиации, систем автоматизации, медицинского оборудования и т. д.Некоторые конкретные области применения двигателей BLDC:

• Жесткие диски компьютеров и DVD / CD-плееры
• Электромобили, гибридные автомобили и электрические велосипеды
• Промышленные роботы, станки с ЧПУ и простые системы с ременным приводом
• Стиральные машины, компрессоры и осушители
• Вентиляторы, насосы и воздуходувки

Связанные сообщения

Генератор постоянного тока с постоянным магнитом как ветрогенератор

Генератор постоянного тока с постоянным магнитом как ветрогенератор Статья Учебники по альтернативной энергии 19.06.2010 05.12.2021 Учебники по альтернативной энергии

Генератор постоянного тока с постоянным магнитом в качестве ветряного генератора

Из предыдущего урока по ветряной турбине мы знаем, что электрический генератор — это вращательная машина, которая преобразует механическую энергию, производимую лопастями ротора (первичный двигатель), в электрическую энергию или мощность.Это преобразование энергии основано на законах электромагнитной индукции Фарадея, которые динамически индуцируют ЭДС. (электродвижущая сила) в катушки генератора при его вращении. Существует множество различных конфигураций электрического генератора, но одним из таких электрических генераторов, который мы можем использовать в ветроэнергетической системе, является генератор постоянного тока с постоянным магнитом или генератор PMDC .

Машины с постоянным магнитом постоянного тока (DC) могут использоваться как обычные двигатели, так и как ветряные генераторы постоянного тока, поскольку конструктивно между ними нет принципиальной разницы.Фактически, та же самая машина PMDC может приводиться в действие электрически, как двигатель для перемещения механической нагрузки, или она может приводиться в действие механически как простой генератор для генерации выходного напряжения. Это делает генератор постоянного тока на постоянных магнитах (генератор PMDC) идеальным для использования в качестве простого ветряного генератора.

Если мы подключим машину постоянного тока к источнику постоянного тока, якорь будет вращаться с фиксированной скоростью, определяемой подключенным напряжением питания и силой его магнитного поля, тем самым действуя как «двигатель», создающий крутящий момент.Однако, если мы механически вращаем якорь со скоростью, превышающей расчетную скорость двигателя, используя лопасти ротора, то мы можем эффективно преобразовать этот двигатель постоянного тока в генератор постоянного тока, производящий генерируемую выходную ЭДС, пропорциональную его скорости вращения и магнитному полю. сила.

Обычно в обычных машинах постоянного тока обмотка возбуждения находится на статоре, а обмотка якоря — на роторе. Это означает, что у них есть выходные катушки, которые вращаются со стационарным магнитным полем, которое создает необходимый магнитный поток.Электроэнергия снимается непосредственно с якоря через угольные щетки с магнитным полем, которое регулирует мощность, подаваемую либо постоянными магнитами, либо электромагнитом.

Вращающиеся катушки якоря проходят через это стационарное или статическое магнитное поле, которое, в свою очередь, генерирует электрический ток в катушках. В генераторе постоянного тока с постоянным магнитом якорь вращается, поэтому весь генерируемый ток должен проходить через коммутатор или через контактные кольца и угольные щетки, обеспечивающие электроэнергию на его выходных клеммах, как показано.

Типовая конструкция генератора постоянного тока

Простой генератор постоянного тока может быть сконструирован различными способами в зависимости от соотношения и взаимосвязи каждой из катушек магнитного поля относительно якоря. Двумя основными соединениями для машины постоянного тока с самовозбуждением являются «Генератор постоянного тока с шунтирующей обмоткой», в котором основная обмотка возбуждения соединена параллельно с якорем. «Генератор постоянного тока с последовательной обмоткой» имеет токоведущую обмотку возбуждения, соединенную в серии серии с якорем.Каждый тип конструкции генератора постоянного тока имеет определенные преимущества и недостатки.

Генератор постоянного тока с шунтирующей обмоткой — В этих генераторах ток поля (возбуждения) и, следовательно, магнитное поле увеличивается с рабочей скоростью, так как это зависит от выходного напряжения. Напряжение якоря и электрический крутящий момент также увеличиваются с увеличением скорости. Генератор с параллельной обмоткой, работающий с постоянной скоростью при различных условиях нагрузки, имеет гораздо более стабильное выходное напряжение, чем генератор с последовательной обмоткой.Однако по мере увеличения тока нагрузки внутренние потери мощности на якоре вызывают пропорциональное уменьшение выходного напряжения.

В результате ток через поле уменьшается, уменьшая магнитное поле и вызывая еще большее падение напряжения, а если ток нагрузки намного выше, чем конструкция генератора, снижение выходного напряжения становится настолько серьезным, что приводит к большому внутреннему якорю. потери и перегрев генератора. В результате генераторы постоянного тока с шунтирующей обмоткой обычно не используются для больших постоянных электрических нагрузок.

Генератор постоянного тока серии — Ток возбуждения (возбуждения) в генераторе с последовательной обмоткой такой же, как ток, который генератор подает на нагрузку, поскольку они оба подключены последовательно. Если подключенная нагрузка мала и потребляет небольшой ток, ток возбуждения также невелик. Следовательно, магнитное поле обмотки последовательного возбуждения слишком слабое, и генерируемое напряжение также низкое.

Аналогично, если подключенная нагрузка потребляет большой ток, ток возбуждения также будет высоким.Следовательно, магнитное поле обмотки последовательного возбуждения очень сильное, а генерируемое напряжение высокое. Одним из основных недостатков генератора постоянного тока с последовательной обмоткой является то, что он плохо регулирует напряжение, и в результате генераторы постоянного тока серии обычно не используются для колеблющихся нагрузок.

Самовозбуждающиеся генераторы постоянного тока с шунтовой обмоткой и серии имеют недостаток в том, что изменения тока нагрузки вызывают серьезные изменения выходного напряжения генератора из-за реакции якоря, и в результате эти типы генераторов постоянного тока редко используются в качестве генераторы ветряных турбин.Однако «составной» подключенный генератор постоянного тока имеет комбинацию как шунтирующих, так и последовательных обмоток, объединенных в один генератор, и которые могут быть соединены таким образом, чтобы производить «составной генератор постоянного тока с коротким шунтом» или «составной генератор постоянного тока с длинным шунтом». генератор». Этот тип конструкции генератора постоянного тока с самовозбуждением позволяет объединить преимущества каждого типа в одной машине постоянного тока.

Еще один способ преодолеть недостатки генератора постоянного тока с самовозбуждением — обеспечить внешнее соединение обмоток возбуждения.Затем это производит другой тип генератора постоянного тока, называемый , генератор постоянного тока с отдельным возбуждением .

Как следует из названия, генератор постоянного тока с отдельным возбуждением питается от независимого внешнего источника постоянного тока для обмотки возбуждения. Это позволяет току возбуждения создавать постоянный поток магнитного поля независимо от условий нагрузки на якорь. Когда к генератору не подключена электрическая нагрузка, ток не течет, и на выходных клеммах появляется только номинальное напряжение генератора.

Если к выходу подключена электрическая нагрузка, будет течь ток, и генератор начнет подавать электроэнергию на нагрузку.

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением имеет множество применений и может использоваться в ветряных генераторах. Однако генераторы постоянного тока для ветряных турбин имеют тот недостаток, что для возбуждения шунтирующего поля требуется отдельный источник питания постоянного тока. Однако мы можем преодолеть этот недостаток, заменив обмотку возбуждения постоянными магнитами, создав генератор постоянного тока с постоянным магнитом или генератор PMDC .

Генератор постоянного тока с постоянным магнитом

Генератор постоянного тока с постоянным магнитом можно рассматривать как щеточный двигатель постоянного тока с независимым возбуждением и постоянным магнитным потоком. Фактически, почти все щеточные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами (PMDC) можно использовать в качестве генераторов PMDC с постоянными магнитами, но, поскольку они не предназначены для использования в качестве генераторов, они не могут быть хорошими генераторами ветряных турбин, потому что при работе в качестве простых двигателей постоянного тока В генераторе вращающееся поле действует как тормоз, замедляющий ротор.Эти машины постоянного тока состоят из статора, имеющего редкоземельные постоянные магниты, такие как неодим или самарий-кобальт, для создания очень сильного магнитного поля статора вместо намотанных катушек и коммутатора, подключенного через щетки к намотанному якорю, как раньше.

Генератор постоянного тока с постоянным магнитом

При использовании в качестве генераторов постоянного тока с постоянными магнитами, двигатели с постоянным магнитным постоянным током, как правило, должны приводиться в движение намного быстрее, чем их номинальная скорость двигателя, чтобы обеспечить напряжение, близкое к их номинальному напряжению двигателя, поэтому машины постоянного тока с высоким напряжением и низкой частотой вращения являются лучшими генераторами постоянного тока.Основное преимущество перед другими типами генераторов постоянного тока заключается в том, что генератор постоянного тока с постоянными магнитами очень быстро реагирует на изменения скорости ветра, потому что их сильное поле статора всегда присутствует и постоянно.

Генераторы постоянного тока с постоянным магнитом обычно легче, чем машины с обмоткой статора для данной номинальной мощности, и имеют лучший КПД, поскольку отсутствуют обмотки возбуждения и потери в обмотках возбуждения. Кроме того, поскольку статор снабжен системой полюсов постоянного магнита, он устойчив к воздействию возможного попадания грязи.Однако, если они не полностью герметизированы, постоянные магниты будут притягивать ферромагнитную пыль и металлическую стружку (также называемую стружкой или опилкой), что может вызвать внутренние повреждения.

Генератор постоянного тока с постоянными магнитами является хорошим выбором для небольших ветряных турбин, поскольку они надежны, могут работать на низких скоростях вращения и обеспечивать хорошую эффективность, особенно в условиях слабого ветра, поскольку их точка включения довольно низкая.

Существует множество готовых генераторов постоянного тока с постоянными магнитами с широким диапазоном выходной мощности от нескольких ватт до многих тысяч ватт.Напряжение постоянного тока, создаваемое машиной постоянного тока с постоянными магнитами, определяется следующими тремя факторами:

• Магнитное поле, создаваемое статором. Это зависит от физических размеров генератора, силы и типа используемых постоянных магнитов.
• Число витков или витков провода на якоре. Это значение фиксируется физическим размером генератора и якоря, а также размером проводника. Чем больше витков используется, тем выше выходное напряжение.Точно так же, чем больше диаметр или площадь поперечного сечения провода, тем выше ток.
• Скорость вращения якоря, которая определяется скоростью лопастей ротора относительно скорости ветра. Для генераторов и двигателей PMDC выходное напряжение пропорционально скорости и, как правило, линейно.

Наиболее распространенным типом генераторов постоянного тока для ветряных турбин и небольших ветряных турбин, используемых для зарядки аккумуляторов, является генератор постоянного тока с постоянными магнитами, также известный как Dynamo .Динамо-машины — хороший выбор для новичков в ветроэнергетике, поскольку они большие, тяжелые и, как правило, имеют очень хорошие подшипники, поэтому вы можете установить довольно большие лопасти ротора прямо на вал их шкива.

Дизельные динамо-машины для грузовиков или автобусов старого образца — лучший выбор для ветряных турбин, поскольку они предназначены для выработки необходимого напряжения и тока на более низких скоростях с упором на эффективность, а не на максимальную мощность. Кроме того, большинство динамо-машин для автобусов и грузовиков могут генерировать мощность до 500 Вт при 24 В, чего более чем достаточно для зарядки аккумуляторов и питания фонарей для небольшой системы низкого напряжения.

Другие типы двигателей с постоянным постоянным током, которые подходят для ветряных генераторов постоянного тока, включают тяговые двигатели, используемые в гольф-карах, вилочных подъемниках и электромобилях. Обычно это двигатели на 24, 36 или 48 В с высоким КПД и номинальной мощностью. Одним из основных недостатков генератора постоянного тока с постоянными магнитами является то, что эти машины имеют коммутирующие щетки, которые пропускают полный выходной ток генератора, поэтому машины постоянного тока, используемые в качестве динамо-машин и генераторов, требуют регулярного обслуживания, поскольку угольные щетки, используемые для быстрого отвода генерируемого тока. изнашиваются и производят большое количество электропроводящей угольной пыли внутри машины.Поэтому иногда используются генераторы переменного тока.

Автомобильные генераторы переменного тока — еще один очень популярный выбор в качестве простого генератора постоянного тока для использования в качестве генератора ветровой турбины, особенно среди новичков и энтузиастов DIY, поскольку низковольтный постоянный ток также может генерироваться генераторами переменного тока. Большинство автомобильных генераторов переменного тока содержат выпрямители переменного тока в постоянный, которые подают постоянное напряжение и ток. В генераторе переменного тока магнитное поле вращается, и переменный трехфазный переменный ток, который генерируется неподвижными обмотками статора, преобразуется в 12 вольт постоянного тока внутренней схемой выпрямителя.У автомобильных генераторов переменного тока есть явное преимущество, заключающееся в том, что они специально разработаны для зарядки 12 или 24-вольтовых батарей.

Закрытые генераторы PMDC предпочтительны в системах ветряных турбин для защиты их от элементов, но стандартные автомобильные генераторы обычно открыты и охлаждаются окружающим воздухом, вентилируемым через генератор, поэтому требуется некоторая дополнительная форма защиты от атмосферных воздействий. Они также бывают разных размеров и номинальной мощности, предназначенные для небольших автомобилей и больших грузовиков, и, хотя они могут быть дешевыми и легкодоступными, они не очень эффективны по сравнению с более крупным генератором постоянного тока с постоянными магнитами.

Ключ к простоте и повышению эффективности заключается в создании ветряной турбины с прямым приводом, лопасти которой установлены непосредственно на валу главного шкива генератора. Как только вы вводите шестерни, ремни, шкивы или любые другие способы увеличения или уменьшения их скорости, вы вносите потери энергии, дополнительные затраты и сложность.

Хотя хороший трехлопастный ротор диаметром от 1,5 до 2 метров может развивать скорость, превышающую 1000 об / мин, это все еще слишком медленно, чтобы быть подходящим для большинства обычных автомобильных генераторов переменного тока, которые вращаются со скоростью от 2000. и 10 000 об / мин, поскольку они прикреплены к двигателю автомобиля, поэтому потребуется система коробки передач или шкивов для увеличения скорости вращения генератора и увеличения выходной мощности генератора.

Кроме того, автомобильные генераторы переменного тока требуют дополнительного внешнего источника питания для подачи небольшого тока смещения (обычно через индикаторную лампу приборной панели) на их катушки возбуждения, чтобы запустить возбуждение и, следовательно, процесс генерации до того, как генератор переменного тока достигнет скорости включения Этот внешний ток возбуждения может подаваться подключенным аккумуляторным блоком, но проблема заключается в том, что батареи будут продолжать подавать ток, возможно, разряжая батареи, даже когда лопасти турбины неподвижны в периоды нулевого или слабого ветра.Другая проблема современных автомобильных генераторов заключается в том, что они построены из соображений дешевизны и легкости, поэтому обычно используются только валы ротора небольшого диаметра 5/8 дюйма или 17 мм для установки шкива, который может быть немного маловат, чтобы выдерживать вес и напряжения вращающихся лопастей.

Одной из самых сложных частей проектирования небольшой ветряной турбины низкого напряжения для производства электроэнергии является поиск подходящего генератора постоянного тока. Генераторы постоянного тока с постоянными магнитами — это низкоскоростные генераторы, которые довольно надежны и эффективны при слабом ветре для использования в автономных автономных системах для зарядки батарей или для питания низковольтного освещения и приборов.Как правило, они имеют линейные кривые мощности с низкой скоростью включения около 10 миль в час. К сожалению, старые генераторы постоянного тока на постоянных магнитах, которые больше, тяжелее и надежнее, становится все труднее найти.

Помимо генераторов постоянного тока с постоянными магнитами, автомобильный генератор переменного тока также является еще одним популярным выбором среди многих мастеров-самоделок для использования в качестве генераторов постоянного тока низкого напряжения для ветряных турбин. Однако, будучи автомобильным генератором переменного тока, прикрученным сбоку, или двигателем внутреннего сгорания, они требуют высоких оборотов для выработки мощности и не всегда очень эффективны.Автомобильные генераторы также требуют внешнего источника питания для питания электромагнитов, которые создают внутреннее магнитное поле.

Автомобильные генераторы ограничивают собственный ток с помощью встроенной цепи регулятора, которая также предотвращает перезарядку подключенных аккумуляторов генератором. Однако автомобильный генератор переменного тока никогда не должен подключаться к батарее задним ходом или запускать генератор на высоких оборотах без подключенной батареи, так как выходное напряжение поднимется до высоких уровней (намного больше 12 вольт) и разрушит внутренний выпрямитель.

Низковольтные автономные ветроэнергетические системы постоянного тока отлично подходят для зарядки аккумуляторов и т. Д., Но если мы хотим питать более крупные подключенные к сети электроприборы или иметь систему, привязанную к сети, нам нужно либо использовать инвертор какой-либо формы для изменения низкого напряжение постоянного тока, генерируемое генератором постоянного тока с постоянными магнитами, в источник переменного тока с более высоким напряжением (120 или 240 вольт) или установить другой тип ветряного генератора.

В следующем руководстве по ветроэнергетике мы рассмотрим работу и конструкцию другого типа электрической машины, называемой синхронным генератором.Синхронный генератор сильно отличается от генератора постоянного тока с постоянными магнитами, потому что он может использоваться для выработки электроэнергии переменного или переменного тока, подключенной к трехфазной сети.

.