Схема пуск стоп двигателя: Схема подключения через кнопку пуск стоп – АвтоТоп

fazaa.ru

Схемы подключения устройства плавного пуска

В данной статье мы рассмотрим различные схемы подключения устройств плавного пуска на примере УПП Prostar PRS2.

Софтстартеры выпускаются множеством производителей, и у всех есть свои особенности. Однако существуют общие принципы подключения, справедливые для любой модели УПП.

Все проводники, подключаемые к пускателю, можно разделить на силовые и управляющие. Силовые цепи отвечают за подачу питания. Управляющие цепи – это цепи включения/выключения (коммутации), сигнализации и т. п. Они обеспечивают не только запуск и остановку двигателя, но и защиту софтстартера в случае аварийных ситуаций.

Общая схема подключения устройства плавного пуска Prostar PRS2 имеет следующий вид:

Силовая часть

В силовую часть входят:

• Вводной автоматический выключатель QF
• Силовые тиристоры (на схеме не показаны, находятся внутри УПП)
• Обводной (шунтирующий) контактор КМ
• Асинхронный электродвигатель М
• Цепь питания катушки шунтирующего контактора (предохранитель FU и контакты внутреннего реле 01 и 02)

Напряжение на входные силовые контакты L1, L2, L3 и на контакты обводного контактора КМ подается через автоматический выключатель QF, который также используется для защиты устройства плавного пуска в случае перегрузки или внутреннего замыкания. Номинальный ток выключателя выбирается в соответствии с потребляемым током софтстартера.

Обводной контактор КМ включается при достижении двигателем максимальных оборотов (при полном открытии внутренних тиристоров УПП). Напряжение на катушку контактора поступает через специальные выходные контакты 01 и 02. На схеме показано, что питание подается на коммутацию через предохранитель FU с фазы L3. При замыкании контактов (выход полного напряжения) фаза L3 поступает на нижний по схеме вывод катушки контактора КМ. Верхний вывод может питаться фазой L1 (при напряжении катушки контактора 380В), либо может быть подключен к нейтральному проводу N (при напряжении 220В).

На катушку контактора может подаваться любое напряжение, например, 24В постоянного тока. Для этого нужен соответствующий источник питания, который будет коммутироваться через контакты 01 и 02 УПП. В таком случае в подключении к фазе L3 через предохранитель FU нет необходимости. Таблица по выбору контактора в зависимости от мощности двигателя приводится в инструкции к конкретной модели.

Нижние по схеме контакты шунтирующего контактора должны быть подключены только к соответствующим клеммам софтстартера А2, В2, С2, так как при включении режима шунтирования и выходе двигателя на полную мощность происходит контроль за током двигателя в целях его защиты от перегрузки.

Электродвигатель подключается через выходные силовые клеммы Т1, Т2, Т3 через кабель соответствующего сечения.

Управляющая часть

Рассмотрим работу управляющей части схемы подключения УПП.

Важный элемент здесь – входные клеммы цепи запуска и останова. Существует два вида схемы управления – 2-проводная и 3-проводная. Вид управления выбирается пользователем через панель управления.

Схема управления через два провода

На схеме показан ключ с фиксацией (переключатель) К. При замыкании его контактов УПП запускается, при размыкании начинается процесс плавного останова двигателя.

Контакт «Мгновенный стоп» в нормальном состоянии должен быть замкнут. Им показана аварийная цепь, например, кнопка «Аварийный останов», либо концевые выключатели открытия защитных ограждений. Как только эта цепь рвется, устройство плавного пуска аварийно останавливает двигатель.

Схема управления через три провода

В данном случае используются 3 провода, которые подключаются к контактам 8, 9, 10. При кратковременном нажатии кнопки «Пуск» (без фиксации) софтстартер начинает процесс разгона электродвигателя, при нажатии кнопки «Стоп» (также без фиксации) начинается процесс останова.

Запуск УПП также может быть произведен посредством промежуточного реле. Это целесообразно для исключения ложных срабатываний в случае длинных проводов управления или сложной помеховой обстановки.

Схема двухпроводного управления с использованием промежуточного реле КА показана ниже.

Обозначения на схеме: KS – переключатель «Пуск/Стоп» с фиксацией, КА – катушка и контакт реле. Нормально замкнутые контакты К – цепь мгновенного стопа, о которой говорилось выше.

Для удобства оператора на посту управления могут быть установлены две кнопки – «Пуск» и «Стоп». При размещении поста на значительном удалении от устройства плавного пуска может быть использовано промежуточное реле, как это показано на схеме ниже:

На рисунке представлена классическая схема включения и выключения реле с самоподхватом. Здесь также используется двухпроводная схема через контакты реле КА.

В устройстве плавного пуска Prostar PRS2 имеются и выходные клеммы (см. общую схему подключения):

• 01-02 – выход на байпас для управления шунтирующим контактором (было рассмотрено выше).
• 03-04 – программируемый выход. Включается при событии, которое может быть запрограмировано при настройке устройства плавного пуска.
• 05-06 – выход ошибки. Срабатывает при любой аварии УПП.
• 11-12 – аналоговый токовый выход для контроля тока электродвигателя.

У софтстартеров других производителей могут отличаться номера клемм, значения напряжений и пр. Уточнить нюансы подключения можно в инструкции к конкретной модели УПП.

Другие полезные материалы:
Общие сведения об устройствах плавного пуска
Выбор частотного преобразователя
Подробно о редукторах
Обзор устройств плавного пуска SIEMENS

МАГНИТНЫЙ ПУСКАТЕЛЬ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

Магнитные пускатели (МП) представляют собой коммутационные устройства, предназначенные для дистанционного запуска электрических двигателей и другого электрооборудования.

По своему устройству, магнитный пускатель аналогичен электромагнитному реле, но при этом способен осуществлять подключение и отключение трёхфазной нагрузки. В основе конструкции МП находится Ш – образный магнитный сердечник, набранный из листов электротехнической стали.

Магнитный сердечник разделён на две половины, одна из которых неподвижно закреплена на основании устройства, вторая подвижна. В обесточенном состоянии подвижная часть магнитопровода под воздействием пружины отодвинута от неподвижной части, образуя воздушный зазор.

На центральном стержне неподвижной части сердечника расположена катушка, с помощью которой осуществляется управление подключением электромагнитного пускателя.

На движущемся магнитопроводе закреплены контактные мостики. При срабатывании магнитного пускателя мостики, перемещаясь вместе с магнитопроводом замыкают неподвижные контактные группы, установленные на стационарной, остающейся неподвижной части корпуса МП.

Срабатывание устройства происходит при подключении напряжения к катушке управления магнитного пускателя. Под воздействием намагничивающей силы подвижная часть магнитного сердечника притягивается к стационарной. При этом происходит замыкание силовых контактных групп, и рабочее напряжение подаётся на выходные клеммы устройства.

После обесточивания катушки, подвижный магнитопровод отходит под воздействием возвратной пружины, размыкая контакты.

Особенностью характеристики контактной группы магнитного пускателя является образование двойного разрыва в цепи каждого полюса, что благоприятно сказывается на способности устройства гасить электрическую дугу. Контакты находятся под крышкой, одновременно служащей дугогасительной камерой.

Кроме основных контактных групп, обеспечивающих подключение и отключение силовых цепей полюсов, МП оборудованы вспомогательной контактной группой, которую называют блок – контактами. Вспомогательные контактные устройства используются в схемах управления, сигнализации и блокировки.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПУСКАТЕЛЯ

Типовая схема подключения асинхронного двигателя через магнитный пускатель, предназначена для пуска и останова двигателя с короткозамкнутым ротором и содержит кнопочный пост. Кнопочным постом называются размещённые в одном корпусе кнопки «Пуск» и «Стоп».

В типовой схеме управления задействованы:

• нормально открытая контактная группа кнопки «Пуск»;
• нормально закрытая контактная группа кнопки «Стоп»;
• нормально открытый блок – контакт МП.

Подключение катушки управления (К) к напряжению питания осуществляется через последовательно соединённые контактные устройства кнопок «Стоп» и «Пуск». Кнопочный контакт «Пуск» зашунтирован нормально открытой вспомогательной контактной группой МП. Работает схема следующим образом.

При нажатии кнопки «Пуск» замыкаются её контактные пластины и через замкнутые контакты «Стоп» происходит подключение катушки управления к питающему напряжению (Uупр). Магнитный пускатель срабатывает, замыкая основные цепи (К2).

Замыкающийся вспомогательный контакт (К1) шунтирует контакты кнопки «Пуск». В результате этого, подключение напряжения к катушке производится через остающийся замкнутым контакт кнопки «Стоп» и замкнувшийся при срабатывании МП его блок-контакт. Кнопка «Пуск» при её отпускании размыкается.

Таким образом, МП остается подтянутым благодаря своему же замкнувшемуся контакту. Это явление на жаргоне электриков называется самоподхват. При отсутствии шунтирующих блок-контактов, осуществляющих самоподхват, устройство будет отключаться при отпускании кнопки «Пуск». То есть, подключение будет происходить только во время нажатия кнопки.

Отключение устройства осуществляется нажатием «Стоп». При этом размыкается нормально закрытый контакт этой кнопки и питание катушки управления прерывается.

Кнопочные посты устанавливаются в непосредственно близости от управляемого двигателя. Запуск двигателя также может осуществляться с пульта управления технологическим процессом. В этом случае на панели оператора установлены ключи управления всеми механизмами данного процесса.

ПОДКЛЮЧЕНИЕ В РЕВЕРСИВНОМ РЕЖИМЕ

Схема реверсивного магнитного пускателя необходима для подключения двигателей обеспечивающего их вращение, как в прямом, так и в обратном (реверсивном) направлении.

Типичный пример использования реверсивного пуска – внутрицеховые грузоподъёмные механизмы. В реверсивном режиме работают двигатели, выполняющие подъём и опускание груза, а также двигатели, перемещающие таль или кран-балку по цеху.

Для того, чтобы заставить асинхронный двигатель вращаться в реверсивном направлении, необходимо произвести смену чередования фаз на его выводах. Для реализации реверсивной схемы включения необходимо подключить два магнитных пускателя.

К входным клеммам одного из них производится подключение трёх фаз в прямой последовательности, на вход другого – в обратной (реверсивной) последовательности. Выходные клеммы устройства соединены параллельно и подключены к выводам асинхронного двигателя.

Для реверсивного управления используется кнопочный пост из трёх кнопок – «Стоп», «Вперёд» и «Назад». Нажатие кнопки «Вперёд» подключает к двигателю прямую последовательность фаз, «Назад» — реверсивную, обратную. Одновременное включение прямого и реверсивного магнитных пускателей недопустимо, так как приводит к междуфазному короткому замыканию.

Поэтому в реверсивной схеме управления предусмотрена специальная блокировка. Для этого в цепь включения прямого магнитного пускателя введены нормально закрытые блок – контакты реверсивного МП и наоборот.

Для увеличения надёжности реверсивной схемы дополнительно применяют механическую блокировку устройства от одновременного включения реверсивных магнитных пускателей. В цепях запуска прямого и реверсивного пускателей используется самоподхват, аналогично типовой схеме.

Для смены направления вращения двигателя необходимо сначала нажать «Стоп», после чего выбрать требуемое направление. Термин «реверсивный» часто употребляют в качестве характеристики разновидности МП. Если быть точным, то реверсивным является не сам МП, а определённая схема управления двумя устройствами, позволяющая осуществлять реверсивный пуск двигателей.

РАЗНОВИДНОСТИ УСТРОЙСТВ

Модели магнитных пускателей классифицируются по следующим параметрам:

• рабочий ток, коммутируемый основными контактами;
• рабочее напряжение нагрузки;
• напряжение и род тока катушки управления;
• категория применения.

Номинальные токи аппаратов составляют стандартизованный ряд значений от 6,3 А до 250 А. Этот ряд соответствует устаревшей классификации этих коммутационных приборов по величине, согласно которой все МП подразделялись на величины от нулевой (0) до седьмой (7).

Каждому значению величины МП соответствовал определённый номинальный ток. Например, нулевой величине соответствует значение 6,3 ампера, первой – 10 ампер и так далее.

С появлением большого числа зарубежных МП, распространённость классификации по величинам стала угасать. Действительно, логику введения дополнительного понятия величины МП понять трудно. Типичная «бритва Оккама». При выборе аппарата в первую очередь нас интересует его номинальный ток, о нём и следует говорить.

МП относятся к низковольтным устройствам, рассчитанным на подключение в сетях напряжением до 1000 вольт.

В этом сегменте имеется два стандартных напряжения – 380 В и 660 В. На какое напряжение рассчитана конкретная модель указывается в техническом паспорте устройства, а также написано на корпусе.

Гораздо более разнообразен ряд напряжений, на подключение к которым рассчитана катушка управления. Это объясняется тем, что МП работают в различных системах управления и автоматики.

В этом случае подключение напряжения к катушке управления производится не просто от одной или двух фаз питающей электросети. В системах автоматики сформированы специальные цепи оперативного тока, которые бывают различными по уровню напряжения и роду тока.

Катушки управления коммутационных аппаратов могут быть рассчитаны на подключение к переменному напряжению в диапазоне от 12 до 660 вольт или к постоянному от 12 до 440 вольт.

В соответствии с ГОСТ МП делятся на 12 категорий (от AC–1 до AC–8b), в зависимости от характера нагрузки переменного тока, подключение которой они производят. Наибольшее распространение имеют категории AC-3 и AC-4, предназначенные для подключения двигателей с короткозамкнутым ротором.

МП могут различаться также комплектацией, внешним оформлением. К распространённым вариантам относятся модели, размещённые в корпусе, снаружи которого расположены кнопки «Пуск» и «Стоп». В комплект поставки магнитного пускателя может входить тепловое реле защиты.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

The Engine Start-Stop Systems Conspiracy

Теоретически у систем Start-Stop нет ничего, кроме плюсов, независимо от того, нравятся ли они вам из-за более низких затрат на топливо или из-за того, что они незначительно способствуют снижению выбросов в городе, в котором вы живете и в котором их используете.

Согласно официальной номенклатуре, система старт-стоп просто отключает двигатель внутреннего сгорания (ДВС) вашего автомобиля, вместо того, чтобы оставлять его на холостом ходу во время длительных остановок. Затем он почти чудесным образом запускает его снова в тот момент, когда вы либо убираете ногу с тормоза, либо нажимаете сцепление, чтобы выбрать первую передачу в автомобиле с механической коробкой передач.

В новых автомобилях, оснащенных системой, переход от «выключения» к «включению» происходит практически без проблем и за доли секунды, то есть быстрее, чем мгновение ока.

Поскольку несколько запусков двигателя за короткий промежуток времени могут вызвать значительную нагрузку на обычные стартерные двигатели, вплоть до их преждевременного разрушения, автомобили с функцией «старт-стоп» используют запуски в тяжелых условиях, специально разработанные для работы на рука.

У них также есть улучшенные аккумуляторы, которые в некоторых транспортных средствах можно заряжать с помощью рекуперативного торможения, что делает их микрогибридами. В общей схеме гибридных автомобилей микрогибриды находятся чуть ниже мягких гибридов и на две ступени ниже полных гибридов.

Некоторые автопроизводители прибегают к так называемому встроенному стартер-генератору (ISG), в то время как другие используют только сверхмощный стартер, и это уже конец. Обе версии системы старт-стоп работают одинаково и достигают одного и того же, но при этом обеспечивают лучшую экономию топлива при остановке и движении.

Все в порядке, тем более что технология не дорогая и имеет гораздо меньший недостаток веса по сравнению с тем, что находится под капотом полного гибрида. Но разве все так фантастично, как все эти автопроизводители пытаются представить?

В современных автомобилях так много электроники и потребителей энергии, что им требуется много постоянного тока для продолжения работы, особенно когда ДВС, главный «распределитель напряжения на батарею » отключен.Фары, климат-контроль, аудиосистема, даже подушки безопасности не будут работать, если нет питания, поэтому в автомобилях со старт-стопом аккумулятор подвергается гораздо более высокой нагрузке.

Вы, вероятно, скажете: « Эй, Алекс, брось это курить, у автопроизводителей есть тысячи инженеров, которые уже подумали о том, что ты имеешь в виду !» Конечно, я уверен, что они это сделали, но это ничего не умаляет того факта, что каждый автопроизводитель — это, по сути, бизнес, и их основная цель — продавать автомобили, причем в большом количестве.Сейчас 21 век, и никто еще не продает автомобили, которые будут служить десятилетия, как в старые времена.

Во-вторых, и, черт возьми, гораздо важнее, большинство современных автомобилей имеют двигатели с турбонаддувом, в основном во имя эффективности, и я надеюсь, вы все знаете, насколько горячим может стать турбонагнетатель под нагрузкой. Старшие товарищи могли помнить, что в руководстве по каждому автомобилю с турбонаддувом было приложение, в котором водителям предлагалось оставить двигатели на холостом ходу около минуты после энергичной езды, чтобы турбо-двигатель остыл.

В большинстве новейших автомобилей с турбонаддувом используются турбонагнетатели с шарикоподшипниками, которые имеют как масляное, так и водяное охлаждение, поэтому тепловое поглощение меньше, а риск коксования масла минимален после горячего останова турбодвигателя, но он все еще существует. хоть. Я не совсем уверен, что система старт-стоп на автомобиле с сильным турбонаддувом (подумайте, BMW M или Mercedes-AMG) — лучшее, что может поддерживать его в идеальном рабочем состоянии в течение многих лет.

И последнее, но не менее важное: даже если у вас под капотом нет ДВС с турбонаддувом, но у вашего автомобиля есть система стоп-старт, все равно остается проблема с долговечностью.Обычный двигатель, вероятно, переживет от 50 000 до 100 000 остановок и запусков за весь свой срок службы. Тот, который поставляется с системой стоп-старт, вероятно, будет иметь почти миллион циклов стоп-старт за тот же период.

Во время работы ДВС коленчатый вал и большинство поверхностей подшипников не соприкасаются, поскольку они разделены очень тонкой масляной пленкой, создающей смазку. Когда двигатель останавливается, это место, где большая часть металлических поверхностей внутри двигателя фактически начинает соприкасаться, и это продолжается до тех пор, пока двигатель не будет снова запущен.Этот небольшой промежуток времени между «выключенным» и «включенным» двигателем — это когда имеет место наибольшее трение, значительно увеличивающее износ.

Может ли такой износ лучше произойти с вашим двигателем, чем те 5–10 процентов экономии топлива, которые вы получаете взамен от «микрогибрида»? Это не мне отвечать, но я знаю, что отключил около 99% всех систем стоп-старт, с которыми я сталкивался при тестировании современных автомобилей, и они даже не были моими.

Технология стоп-старт: каковы долгосрочные последствия?

Система стоп-старт автоматически отключает и перезапускает двигатель внутреннего сгорания вашего автомобиля, чтобы сократить время работы двигателя на холостом ходу, тем самым снижая расход топлива и выбросы.Эта технология становится все более и более распространенной в современных автомобилях, но насколько она эффективна для экономии топлива и может ли она повлиять на ваш автомобиль в долгосрочной перспективе? Эта статья от AutoCar объясняет, что именно система стоп-старт делает с вашим автомобилем.

Все более распространенная технология, предназначенная для экономии топлива, может снизить расход, но как это влияет на срок службы двигателя? Особенно в городских условиях стоп-старт должен иметь реальное значение, но повлияет ли это на долговечность двигателей в долгосрочной перспективе?

Что такое технология стоп-старт?

Стоп-старт — это система на большинстве современных автомобилей, которая останавливает двигатель, когда автомобиль стоит, для снижения расхода топлива и выбросов.Двигатель снова запускается при включении сцепления или отпускании тормоза, или когда водитель снова готов двигаться.

Как работает стоп-старт?

Система использует компьютер, чтобы определить, когда автомобиль стоит на месте или когда автомобиль не работает, и в этот момент прекращает подачу топлива и искры в двигатель. Зажигание начинается снова, когда автомобиль начинает движение или нажимается сцепление.

Процесс происходит автоматически, но водители могут выбрать, будет ли система активна или отключена, нажав кнопку «Стоп-старт» на своем автомобиле; заглавная буква A со стрелкой, вращающейся по часовой стрелке.

Обычный электродвигатель стартера работает за счет зацепления малой ведущей шестерни с большой «кольцевой» шестерней, установленной вокруг маховика двигателя с внешней стороны.

Последняя технология стоп-старт выглядит почти так же, но двигатели более мощные, более быстрые и более надежные. Некоторые из них обозначены как «TS» от «тандемного соленоида» и предназначены для более плавной работы в сценариях, когда двигатель вот-вот остановится, а затем водитель снова ускоряется.

Такой момент может наступить, когда водитель решил остановиться, но по какой-то причине передумал, например, когда движение транспорта неожиданно прекращается.

В этот момент двигатель может быть «настроен» на остановку, но все еще вращается, поэтому, чтобы избежать хруста, один соленоид запускает стартер, чтобы синхронизировать его скорость с двигателем, прежде чем второй плавно включит передачу.

Недостатки стоп-старт техники:

Стоп-старт изнашивает мой двигатель?

Когда дело доходит до долговечности и долгого срока службы, все основы, относящиеся к самой шестерне стартера, должны быть закрыты, но большее количество циклов остановки-запуска приводит к повышенному износу двигателя, если не будут приняты меры по его предотвращению.

«Ожидается, что нормальный автомобиль без автоматической остановки-запуска пройдет до 50 000 случаев остановки-запуска», — говорит Герхард Арнольд, ответственный за конструкцию подшипников в Federal Mogul. «Но с автоматическим запуском и остановкой, активируемым каждый раз, когда автомобиль останавливается, эта цифра резко возрастает, возможно, до 500 000 циклов остановки-запуска в течение срока службы двигателя».

Это большой скачок, который создает серьезные проблемы для долговечности и срока службы подшипников двигателя.

Коленчатый вал является основным компонентом двигателя, а также одним из самых тяжелых. Он поддерживается во время вращения рядом прецизионных шлифованных цапф по всей его длине, работающих в «подшипниках скольжения» (без шариковых подшипников или роликов, только гладкий металл). Это основные подшипники, и их влияние сильнее на подшипник в задней части двигателя, непосредственно примыкающий к стартеру.

При работающем двигателе поверхности коленчатого вала и коренных подшипников фактически не соприкасаются, а разделены сверхтонкой пленкой масла, подаваемого под давлением и прокачиваемого вокруг поверхностей подшипников под действием вращающегося коленчатого вала.Этот процесс называется «гидродинамической смазкой», но когда двигатель останавливается, кривошип устанавливается на подшипник, и две металлические поверхности соприкасаются.

Как ржавчина помогает предотвратить износ

Когда двигатель запускается, есть точка до того, как две поверхности разделятся масляной пленкой, называемая «граничным условием», когда коленчатый вал вращается, но между поверхностями подшипников имеется контакт металл-металл.

Это время наибольшего износа.Установка «стоп-старт» означает, что граничное условие (и контакт металла с металлом) может существовать, возможно, 500 000 раз в течение срока службы двигателя вместо 50 000, и нормальные подшипники изнашиваются задолго до этого.

Этому препятствуют две вещи. Во-первых, производители подшипников разрабатывают новый материал подшипников с более высокими самосмазывающимися свойствами, чтобы противостоять износу при запуске.

Federal Mogul разработал новый материал под названием Irox с полимерным покрытием, содержащим частицы оксида железа (ржавчины), который в этой микроскопической форме является удивительно скользким.

На самом деле он настолько скользкий, что коэффициент трения подшипника Irox на 50 процентов ниже, чем у обычного алюминиевого подшипника, и он легко продлится срок службы двигателя, оборудованного системой стоп-старт.

Масла с низким коэффициентом трения способствуют продлению срока службы двигателя

Вторая — это доработки смазочных масел. Современное моторное масло содержит комплекс присадок, составляющий сложный химический коктейль. Технический директор британской компании Millers Oils Мартин Манн говорит, что формулировка этих упаковок имеет решающее значение: «Мы уменьшили трение с нашими маслами и улучшили долговечность масляной пленки, и мы думаем, что это должно быть шагом вперед с остановкой. -старт системы.”

Millers начал исследования масел с низким коэффициентом трения в своих лабораториях еще в 2006 году. «Мы составили рецептуру, протестировали ее на фрикционной установке и обнаружили, что можем снизить трение скольжения между типичными компонентами, такими как поршни и гильзы, на 50 процентов», — говорит Манн. .

Как правило, это снижает тепло, потери мощности, расход топлива и износ, но новая нанотехнология на основе тройного эфира Миллера, известная как Nanodrive, идет дальше. Крошечные наночастицы, такие как микроскопические шарикоподшипники, отслаиваются под высоким давлением, полимерные «хлопья» прилипают к поверхности двигателя.

Пока эта технология доступна только в высококачественных гоночных маслах Miller, но в отношении остановки и запуска она также может снизить износ при каждом повторном запуске, когда имеет место наибольший износ.

При наличии подшипников с низким коэффициентом трения и технологии смазки потенциальная угроза для срока службы двигателя, связанная с системами остановки и запуска, теоретически должна быть преодолена. Но нынешняя технология все еще относительно нова, и только время покажет, правильно ли все производители автомобилей понимают ее.

Стоп-старт помогает экономить топливо?

Да — в ситуациях, когда вы стоите на месте с двигателем на холостом ходу, например, в плотном потоке или ожидаете смены светофора, это позволит сэкономить то количество топлива, которое было бы израсходовано двигателем, когда автомобиль неподвижен.

Количество сэкономленного топлива часто обсуждается и почти полностью зависит от типа вождения, выполняемого с системой. Очевидно, что чем больше стационарное время, тем больше экономится топлива. Также бывают случаи, когда стоп-старт не срабатывает, например, если двигатель холодный, система с меньшей вероятностью вмешается, чтобы позволить двигателю полностью прогреться. Он также может не выключить двигатель, если уровень заряда аккумулятора ниже определенного уровня, если, как в системе Volvo, водитель отстегнет ремень безопасности или если вы включите кондиционер.

Стоп-старт также разработан для снижения выбросов в городских районах, где дорожное движение с большей вероятностью будет более длительным, поэтому, несмотря на выгоду для расхода топлива водителями, системы имеют больше преимуществ, чем денежные.

Эта статья была предоставлена ​​AutoCar и лицензирована по закону через сеть издателей NewsCred. По всем вопросам лицензирования обращайтесь по адресу [email protected].

Статьи по теме

Как расширенные системы помощи водителю (ADAS) могут помочь водителям с ограниченными возможностями

Могут ли регулируемые фары повысить безопасность дорожного движения к 2020 году?

Что такое светодиодные дневные ходовые огни и для чего они нужны?

улучшают MPG | Green Car Journal

Стоп-старт-системы — это практически универсальная функция гибридных электромобилей во всем мире.Они являются неотъемлемой частью стратегий гибридных трансмиссий, потому что они хорошо работают для повышения топливной экономичности автомобиля при движении по городу, которое часто связано с остановками и движением, когда автомобиль стоит на месте и работает на холостом ходу. Теперь функции «стоп-старт» […]

Системы «стоп-старт» — практически универсальная функция гибридных электромобилей во всем мире. Они являются неотъемлемой частью стратегий гибридных трансмиссий, потому что они хорошо работают для повышения топливной экономичности автомобиля при движении по городу, которое часто связано с остановками и движением, когда автомобиль стоит на месте и работает на холостом ходу.

Теперь функции остановки и запуска переходят от гибридов к обычным автомобилям. Например, новый Ford Fusion 2013 года — это первый негибридный седан среднего размера, который можно заказать с системой Auto Start-Stop. Как и в других подобных системах, когда Fusion останавливается, двигатель автоматически отключается для экономии топлива. Уберите ногу с педали тормоза, и двигатель перезапустится и будет готов к работе к моменту нажатия педали акселератора.

Насколько это важно? По сути, широкое внедрение таких систем в новые модели автомобилей всех типов могло бы сэкономить больше топлива, чем вы думаете.Фактически, исследование Министерства финансов США оценивает, что только в прошлом году из-за заторов было израсходовано дополнительно 1,9 миллиарда галлонов топлива. Это около пяти процентов всего топлива, использованного в США в 2011 году. Любые меры, которые могут снизить расход топлива в периоды заторов, заслуживают внимания.

Это особенно верно, если есть веские аргументы в пользу рентабельности. Это происходит в Ford с его функцией Auto Start-Stop, которая доступна в качестве опции за 295 долларов для 1,6-литровых двигателей Fusion с двигателем EcoBoost, продаваемых в США.S. Автопроизводитель заявляет, что функция Auto Start-Stop повышает топливную экономичность примерно на 3,5 процента в целом, хотя те, кто ездит в основном в городском потоке, могут сэкономить до 10 процентов. Форд отмечает, что водители, которые переходят на его дополнительную систему Auto Start-Stop, могут сэкономить до 1100 долларов за пять лет при нынешних ценах на топливо по сравнению с конкурентами среднего размера. В качестве экологического преимущества отсутствуют выбросы выхлопных газов, образующих смог, или парниковые газы CO2, которые не образуются при остановке двигателя при остановленном движении.Все, что можно сделать для уменьшения выбросов транспортных средств в городских районах, — это хорошо.

Помимо двигателей EcoBoost с функцией Auto Start-Stop, Fusions предлагает другие технологии экономии топлива, такие как электрический усилитель рулевого управления, который устраняет необходимость в гидравлическом насосе с приводом от двигателя, трубопроводах и жидкости. Есть также шестиступенчатые коробки передач, которые позволяют двигателям работать более эффективно, всегда выбирая лучшую передачу для максимальной экономии топлива.

Для моделей Fusion 2013 года потребители могут выбирать из пяти экономичных силовых агрегатов.Программа Ford «Power of Choice» включает два бензиновых двигателя с двигателем EcoBoost с производительностью до 37 миль на галлон, безнаддувный четырехцилиндровый двигатель, гибридный гибрид Fusion с прогнозируемой мощностью 47 миль на галлон и подключаемый гибрид Fusion Energi, обеспечивающий до 100 MPGe (эквивалент миль на галлон).

Питание информационно-развлекательных устройств в автомобильных системах запуска / остановки

Предпосылки

Автопроизводители продолжают рекламировать системы останова / пуска, помогающие экономить топливо. Как следует из названия, система остановки / запуска выключает двигатель вместо того, чтобы дать ему поработать на холостом ходу при остановке, а затем быстро перезапускает двигатель, когда вам нужно уехать.Если вы много ездите с частыми остановками, вы сокращаете выбросы и экономите топливо, не оставляя двигатель работать на холостом ходу в течение длительного времени. Идея проста. Например, если вы остановились на красном светофоре или на железнодорожном переезде, вам не нужно, чтобы двигатель работал; если двигатель не работает, вы не тратите впустую энергию. В результате снижение расхода топлива в городском потоке может достигать 8% по сравнению с автомобилем без такой системы.

Комфорт и безопасность вождения не ухудшаются функцией автоматического запуска / остановки, поскольку она не активируется, пока двигатель не достигнет идеальной рабочей температуры.То же самое применимо, если кондиционер еще не довел салон до желаемой температуры, если аккумулятор недостаточно заряжен или если водитель поворачивает рулевое колесо.

Функция автоматического пуска / останова координируется центральным блоком управления, который отслеживает данные со всех соответствующих датчиков, включая стартер и генератор. Если это необходимо для комфорта или безопасности, блок управления автоматически перезапустит двигатель — например, если автомобиль начинает катиться, заряд аккумулятора падает слишком низко или на лобовом стекле образуется конденсат.Более того, большинство систем распознают разницу между временной остановкой и окончанием поездки. Двигатель не запускается, если ремень безопасности водителя расстегнут, или если дверь или багажник открыты. При желании функцию автоматического запуска / остановки можно полностью отключить нажатием кнопки (по крайней мере, на данный момент).

Однако, когда двигатель перезапускается и включается информационно-развлекательная система или другое электронное устройство, требующее более 5 В, существует вероятность того, что батарея 12 В может упасть ниже 5 В, что приведет к сбросу этих систем.Некоторые навигационные и информационно-развлекательные системы работают от входного напряжения 5 В и выше. Когда входное напряжение падает ниже 5 В во время перезапуска двигателя, эти системы сбрасываются, когда преобразователь постоянного тока в постоянный имеет возможность только понижать входное напряжение. Очевидно, что сброс настроек плеера или навигационной системы при перезапуске автомобиля недопустим.

Решение

Analog Devices недавно представила контроллер постоянного тока с тройным выходом, Power by Linear ^® LTC7815, который объединяет в одном корпусе контроллер повышения и два контроллера понижающего уровня.Высокоэффективный синхронный импульсный импульс питает два синхронных понижающих преобразователя, расположенных ниже по потоку, что позволяет избежать падения выходного напряжения при падении напряжения автомобильного аккумулятора — очень полезная функция в автомобильных системах старт / стоп. Кроме того, когда входное напряжение от автомобильного аккумулятора выше, чем его запрограммированное выходное напряжение повышения, контроллер повышения работает с рабочим циклом 100% и просто передает входное напряжение непосредственно на понижающие преобразователи, сводя к минимуму потери мощности.

На рисунке 1 показана схема LTC7815 с повышающим преобразователем, подающим 10 вольт на понижающие преобразователи.В дополнение к питанию двух понижающих преобразователей, которые производят 5 В / 7 А и 3,3 В / 10 А соответственно, повышающий преобразователь может использоваться в качестве третьего выхода, который может обеспечить дополнительные 2 А. Эта схема поддерживает 2,1 МГц. работа при напряжении до 28 В _IN и пропуск циклов выше 28 В.

Рис. 1. Схема запуска / остановки приложения LTC7815, работающего на частоте 2,1 МГц.

LTC7815 работает при входном напряжении от 4,5 В до 38 В во время запуска и поддерживает работу до 2.5 В после запуска. Синхронный повышающий преобразователь может выдавать выходное напряжение до 60 В и может работать с полностью включенным синхронным переключателем, чтобы пропускать входное напряжение, когда оно достаточно велико для максимального повышения эффективности. Два понижающих преобразователя могут обеспечивать выходное напряжение от 0,8 В до 24 В, при этом эффективность всей системы достигает 95%. Его низкое минимальное время включения 45 нс обеспечивает высокое понижающее преобразование при переключении на 2 МГц, что позволяет избежать критических чувствительных к шуму частотных диапазонов, таких как AM-радио, и позволяет использовать внешние компоненты меньшего размера.

LTC7815 может быть настроен для работы в пакетном режиме ^® , который снижает ток покоя до 28 мкА на канал (38 мкА, когда все три канала включены) при одновременном регулировании выходного напряжения без нагрузки, полезная функция для сохранения времени работы от батареи в постоянно включенных системах. Мощные 1,1 Ом встроенные драйверы затвора всех N-канальных MOSFET минимизируют потери при переключении и обеспечивают выходной ток более 10 ампер на канал, ограниченный только внешними компонентами. Кроме того, выходной ток для каждого преобразователя измеряется путем отслеживания падения напряжения на катушке индуктивности (DCR) или с помощью отдельного измерительного резистора.Архитектура LTC7815 с постоянной частотой в токовом режиме позволяет выбирать частоту от 320 кГц до 2,25 МГц или ее можно синхронизировать с внешними часами в том же диапазоне.

Увеличение времени работы от аккумулятора

Любая система с батарейным питанием, для которой требуется постоянно включенная шина питания, в то время как остальная часть системы выключена, должна экономить энергию батареи. Это состояние обычно называется спящим, ждущим или незанятым режимом и требует, чтобы эти системы имели очень низкий ток покоя.Потребность в низком токе покоя для экономии энергии батареи особенно важна в автомобильных приложениях, которые могут иметь несколько электрических цепей, таких как телематика, CD / DVD-плееры, удаленный доступ без ключа и несколько линий постоянно включенной шины. Общее потребление тока этими системами в режиме ожидания должно быть как можно ниже, а давление продолжает расти для экономии энергии батареи, поскольку автомобили становятся все более зависимыми от электронных систем для своей работы.

LTC7815 потребляет всего 28 мкА в спящем режиме с повышающим преобразователем и одним из понижающих преобразователей.Когда все три канала включены и находятся в спящем режиме, LTC7815 потребляет всего 20 мкА, что значительно увеличивает время работы батареи в режиме ожидания. Это делается путем настройки устройства для перехода в высокоэффективный пакетный режим, когда LTC7815 подает короткие всплески тока на выходной конденсатор, за которым следует период ожидания, когда выходная мощность доставляется на нагрузку только выходным конденсатором. На рисунке 2 показана концептуальная временная диаграмма того, как это работает.

Рис. 2. Диаграмма напряжения при работе в пакетном режиме для LTC7815.

В спящем режиме большая часть внутренних схем отключена, за исключением критических схем, необходимых для быстрого реагирования. Когда выходное напряжение падает достаточно, активируется сигнал сна, и контроллер возобновляет нормальную работу в пакетном режиме, включая верхний внешний полевой МОП-транзистор. В качестве альтернативы, бывают случаи, когда пользователь захочет работать в режиме принудительной непрерывной или постоянной частоты с пропуском импульсов при малых токах нагрузки. Оба режима легко настраиваются и имеют более высокий ток покоя.

Эффективность / Размер решения

КПД для выхода 5 В, как показано на схеме на Рисунке 1, составляет около 90%, как показано на Рисунке 3. Повышение эффективности на 3–4% может быть достигнуто, если рабочая частота снижена с 2,1 МГц до 300 кГц.

Рис. 3. Зависимость КПД LTC7815 от тока нагрузки для различных секций преобразователя.

На рис. 4 показана демонстрационная плата для LTC7815 (схема показана на рис. 1) с самой высокой частью на высоте 48 мм.

Рисунок 4.Размер и расположение демонстрационной платы LTC7815 сверху и снизу.

Функции защиты

LTC7815 можно настроить для измерения выходного тока с помощью DCR (сопротивления катушки индуктивности) или измерительного резистора. Выбор между двумя схемами измерения тока — это в значительной степени компромисс между стоимостью, рассеиваемой мощностью и точностью. Измерение DCR становится популярным, потому что оно экономит дорогие резисторы для измерения тока и более энергоэффективно, особенно в сильноточных приложениях. Однако чувствительный резистор — это более точный способ измерения тока.

Встроенные компараторы контролируют понижающие выходные напряжения и сигнализируют о повышенном напряжении, когда выходное напряжение превышает 10% от его номинального значения. При обнаружении этого состояния верхний полевой МОП-транзистор выключается, а нижний полевой МОП-транзистор включается до тех пор, пока не будет устранено состояние перенапряжения. Нижний полевой МОП-транзистор остается включенным, пока сохраняется состояние перенапряжения. Если выходное напряжение возвращается к безопасному уровню, автоматически возобновляется нормальная работа.

При более высоких температурах или в случаях, когда внутреннее рассеивание мощности вызывает чрезмерный самонагрев на кристалле, схема отключения при перегреве отключает LTC7815.Когда температура перехода превышает примерно 170 ° C, схема перегрева отключает встроенный LDO смещения, в результате чего напряжение смещения падает до 0 В и эффективно отключает весь LTC7815 упорядоченным образом. Как только температура перехода упадет примерно до 155 ° C, LDO снова включится.

Заключение

Автомобильные системы пуска / останова позволяют экономить топливо, и в течение следующих нескольких лет ее развитие будет продолжаться. Необходимо соблюдать осторожность при питании бортовых информационно-развлекательных и навигационных систем, которым требуется напряжение до или может превышать 5 В.Эти системы могут сбрасываться, когда напряжение автомобильного аккумулятора падает ниже 5 В при перезапуске двигателя. LTC7815 предлагает решение, увеличивая напряжение батареи до безопасного рабочего уровня. Это в сочетании с двумя понижающими контроллерами делает его идеальным для питания многих автомобильных электронных устройств в автомобилях, которые имеют систему старт / стоп.

Система запуска / остановки двигателя для повышения экономии топлива

Во время городского движения или сильно загруженных дорог автомобиль может потреблять значительное количество топлива на холостом ходу, когда автомобиль остановлен.В связи с соблюдением нормативных требований производители автомобилей разрабатывают системы для увеличения пробега и сокращения выбросов. Выключение двигателя на светофоре и системы рекуперативного торможения — простые способы снизить выбросы и расход топлива. Чтобы заинтересовать производителей и потребителей, этот тип операций необходимо автоматизировать, чтобы функция остановки / запуска не требовала взаимодействия с водителем и выполнялась без вмешательства оператора транспортного средства. Компания Valeo Electric Systems разработала такую ​​систему, которая заменяет генератор OEM двигателя на стартер / генератор, приводимый в действие стандартным поликлиновым ремнем.Во избежание обрыва и двойного напряжения в сети эта система основана на электрической системе 12 В с использованием усовершенствованного источника питания. В 2004 году эта система была разработана и интегрирована в GMC Envoy 2003 года и способна запускать двигатель автомобиля очень быстро и бесшумно. Чтобы добиться плавного и прозрачного запуска / остановки на дороге, был выполнен значительный объем работ по интеграции с заводским PCM, двигателем и трансмиссией. Во время работы система Start / Stop может запускать и останавливать транспортное средство очень быстро и способна производить ускорение от остановки транспортного средства, которое ощущается как серийный заводской автомобиль.Базовая экономия топлива транспортного средства была измерена для конфигурации OEM и после установки системы старт / стоп с использованием стандартных процедур проверки экономии топлива на динамометрическом стенде. Это тестирование продемонстрировало улучшение городского цикла на 5,3% и обнаружило улучшение примерно на 4,0% в цикле движения по шоссе за счет рекуперативного торможения. Дальнейшая разработка системы старт / стоп проводилась с использованием перспективной имитационной модели транспортного средства для определения влияния на экономию топлива модификации этой системы для работы в качестве мягкой гибридной электрической системы.Используя программное обеспечение для моделирования транспортных средств (RAPTOR), было определено, что гибридизация системы старт / стоп может привести к улучшению городского цикла на 10% и улучшения цикла движения по шоссе на 5% на основе архитектуры и дизайна применяемой системы. Этот тип системы может быть легко интегрирован в серийный автомобиль и может обеспечить значительное повышение экономии топлива с минимальными затратами или повлиять на характеристики автомобиля.

(PDF) Концепция модернизации системы старт-стоп горного оборудования (внедорожника)

5.ЛОГИКА ПУСКА / ОСТАНОВКИ

Основным компонентом SSR является электронный блок управления пуском / остановом (SSE). Вся системная логика и алгоритм

реализованы на SSE. Программное обеспечение SSE контролирует каждые

вмешательств в аппаратное обеспечение автомобиля. Программное обеспечение разработано с использованием концепции станка состояния

. Этот конечный автомат работает с использованием состояний и переходов. Состояния

определяют, какие действия будет выполнять SSR. За переходы отвечает проверка правил

на переход из одного состояния в другое.Они используют входные сигналы и определенные условия для проверки

, удовлетворены они или нет. Действия запускаются при каждом достигнутом состоянии.

Конечный автомат запуска / остановки

Конечный автомат (рисунок 4) имеет шесть основных состояний, которые координируют операцию запуска / остановки,

, которые определяются следующим образом:

 Начальное состояние: после того, как транспортное средство впервые запускается системой оператор, запись SSR в начальном состоянии

. Затем SSR ожидает выполнения всех необходимых условий и действий

, чтобы запустить последовательность автоматической остановки.

• Состояние разрешения останова: это состояние достигается, когда ЭБУ распознает, что

может активировать функцию запуска и остановки для выключения двигателя. Здесь проводятся некоторые тесты безопасности

, чтобы гарантировать надежную работу. В этом состоянии SSR активирует реле стояночного тормоза

, соответственно активирует стояночный тормоз автомобиля и проверяет

, правильно ли был задействован стояночный тормоз. После активации и проверки стояночного тормоза

другие гидравлические или пневматические тормоза блокируются.

 Состояние остановки: здесь система запускает процесс выключения, во время этой фазы перехода

ЭБУ проверяет правильность срабатывания электрических выходов. Во время этого состояния

SSR сначала активирует реле обхода звена постоянного тока. Это реле разъединяет перемычку

между системой электропитания и дизельным двигателем. После отключения электрического

SSR активирует реле отключения. Реле отключения отправляет команду

на ЭБУ двигателя, чтобы выключить двигатель.

 Состояние остановки: при выключенном двигателе (обороты двигателя равны нулю) состояние

машина ожидает в состоянии остановки до тех пор, пока оператор не запросит включение или какое-либо автоматическое условие

заставит запуск / остановку освободить двигатель. проворачивая. Во время этого состояния

важно гарантировать работоспособность основных систем автомобиля (например,

внутренних / внешних фонарей, звуковых сигналов, радио и т. Д.). Однако обычно системы кондиционирования воздуха

не могут работать из-за необходимости использования компрессоров с приводом от двигателя (в этих случаях в

контролируется внутренняя температура кабины).

 Состояние разрешения пуска: это состояние достигается, когда ЭБУ распознает, что необходимо

активировать функцию запуска и остановки для включения двигателя. Еще раз, некоторые тесты безопасности

проводятся, чтобы гарантировать надежную работу.

 Начальное состояние: в этом состоянии сначала SSR активирует реле звукового сигнала. Это реле

активирует реле внешнего звукового сигнала автомобиля, чтобы сообщить окружающим, что двигатель автомобиля

будет запущен.После звукового сигнала SSR активирует пусковое реле SSR

. Это реле активирует реле стартера на определенный период. В нормальных случаях

двигатель достигает необходимой скорости и зажигается. Если стартер

не может перезапустить двигатель, срабатывает отказ.

»Центр передового опыта Start-Stop Technology

Согласно Лондонской инвентаризации атмосферы, на строительные площадки приходится примерно 7,5% выбросов оксидов азота, 8% выбросов крупных частиц и 14% выбросов оксидов азота.5% выбросов мелких частиц. Большинство этих выбросов происходит от машин, транспортных средств и строительного транспорта, которые вносят значительный вклад в загрязнение воздуха.

Учитывая, насколько строительная отрасль полагается на машины и транспортные средства в своей повседневной работе, совершенно необходимо, чтобы отрасль инвестировала в более экологичные и устойчивые альтернативы. Многие современные автомобили теперь оснащены технологией Start-Stop, и строительная промышленность не должна быть исключением.Чтобы сократить количество простаивающих транспортных средств и оборудования на строительных площадках, а также снизить выбросы углерода, строительная промышленность должна начать использовать транспортные средства и оборудование с технологией start-stop.

Технология Start-Stop автоматически отключает и перезапускает двигатель транспортного средства или машины, когда он неподвижен, чтобы сократить время работы на холостом ходу. Технология Start-Stop — ценная технология для сокращения количества простаивающих транспортных средств и машин, используемых в строительной отрасли, а также для улучшения качества воздуха.Фактически, возврат энергии с помощью технологии старт-стоп составляет около 30% от аналогичного показателя.