Električna turbina: karakteristike, princip rada, prednosti i nedostaci rada, savjeti za instalaciju vlastitim rukama i recenzije vlasnika

S pooštrenim propisima o zaštiti okoliša, proizvođači automobila prisiljeni su razviti načine za poboljšanje ekološke prihvatljivosti i učinkovitosti motora uz održavanje performansi. S tim u vezi, sustavi prisilne indukcije postali su rašireni. Ako su se u prošlosti koristili za povećanje produktivnosti, sada se koriste kao sredstvo za poboljšanje učinkovitosti i ekološke prihvatljivosti. Zahvaljujući pojačanju, moguće je postići iste pokazatelje kao na atmosferskim motorima, s manje cilindara i manjim volumenom. Odnosno, potisni motori su učinkovitiji. Druga metoda je uporaba električne energije pojedinačno (elektromotori) i u kombinaciji s motorom s unutarnjim izgaranjem (hibridne elektrane). Ovaj članak razmatra električne turbine koje kombiniraju ove pristupe.

Opće značajke

Neelektrični sustavi prisilne indukcije prema izvoru energije klasificiraju se u turbopunjače i kompresore. Električni sustavi temelje se na njima i imaju za cilj poboljšati prolazne performanse i minimizirati zaostajanje.

Električni punjač je, prema Iphineu, kompresor s električnim motorom koji je ugrađen na motor s superpunjačem. Odnosno, ovo je dodatni uređaj za turbo motor. Električna turbina-analog mehaničke turbine. Pogon se u ovom slučaju može implementirati na različite načine.

Prema klasifikaciji istraživača sa Sveučilišta Viskonsin u Madisonu, električni sustavi prisilne indukcije prema dizajnu i načelo funkcioniranja razlikuju se u sljedeće vrste:

• električni Superchargers (Ace/Ace/Ace);
• turbine s električnim asistentom (TV);
• električno razdvojene turbine (TV);
• turbine s opcijskim kompresorom na električni pogon (NASA).

Dizajn

Gore navedene vrste električnih turbina imaju različite uređaje. To se sastoji u različitim shemama rasporeda komponenata, za razliku od njihovih tehničkih parametara itd. d.

EC

Internet je kompresor pogonjen elektromotorom. Ovo je gore spomenuti električni punjač. Električni pogon pruža najveću fleksibilnost upravljanja i mogućnost rada kompresora na optimalnoj radnoj točki. Međutim, to zahtijeva snažne električne komponente.

EAT

U ivi, elektromotor velike brzine postavljen je između turbine i kompresora, obično na osovini. Budući da nije glavni izvor energije, koriste se električne komponente male snage. To uzrokuje nisku cijenu. Osim toga, takvi turbopunjači imaju sposobnost samoodređenja položaja rotora i odlikuju se dobrim mogućnostima proizvodnje i motora. Glavni problem je učinak visoke temperature na elektromotor, posebno ako je ugrađen unutar kućišta.

Postoje različite metode za njegovo rješavanje. Na primjer, UMINIS je instalirao spojke kako bi osigurao mogućnost spajanja i odvajanja elektromotora od osovine. Zahvaljujući tome, motor se može postaviti izvan turbine. Ama + ama koristio je motor s permanentnim magnetom s velikim zračnim razmakom koji također može biti vani. Unutarnji promjer statora jednak je vanjskom promjeru kompresora, dok je vanjski promjer rotora izlazni promjer osovine. Zračni razmak može djelovati kao ulazni zračni kanal. To pruža prednosti u smislu hlađenja, inercije i toplinskog učinka. Osim toga, indukcijski elektromotori s promjenjivim magnetskim otporom poželjniji su u pogledu toplinske stabilnosti i toplinske regulacije u odnosu na motor s površinskim trajnim magnetima.

EST

The IPHINE turbina i kompresor nisu povezani osovinom, a svaki je opremljen električnim motorom. To omogućuje rad kompresorskih i turbinskih kotača s različitim brzinama. Ovaj dizajn ima prednosti slične onima na internetu, ali, za razliku od njega, može generirati energiju. Osim toga, odlikuje se nižim temperaturnim učinkom zbog odvajanja kompresora i turbine, kao i odsutnosti dodatne inercije od turbine i njenog vratila. Odvajanje turbine i kompresora povoljno je u pogledu rasporeda jer omogućuje optimizaciju puta protoka zraka. Međutim, takva tehnologija također zahtijeva snažni elektromotor, Generator i pretvarače kako bi zadovoljili omjer zakretnog momenta/inercije, što utječe na troškove.

TEDC

CARPINOIS je mehanička turbina s dodatnim kompresorom koji pokreće elektromotor. Prema položaju kompresora u odnosu na turbinu, ti se sustavi klasificiraju u opcije uzvodno i nizvodno (iznad i ispod turbine). Općenito ih karakterizira znatno bolje odaziv na prijelazni procesi na "dnu" zbog neovisnosti elektromotora od inercije turbine i osovine. Štoviše, u tom pogledu, nizvodni su oceani superiorniji od opcija uzvodno zbog toga, što je najnovije odlikuju se velikim volumenom za održavanje tlaka. Još jedna prednost električnih turbina ove vrste su minimalne razlike od mehaničkih.

Načelo funkcioniranja

Navedene vrste električnih turbina razlikuju se princip rada. Dakle, pogon je implementiran na različite načine, neki od njih mogu proizvoditi energiju itd. d.

EC

The kompresora u svemiru pokreće elektromotor. Takav sustav nije u stanju generirati energiju, ali se može kombinirati s regenerativnim sustavom kočenja ili integriranim generatorom startera kako bi se akumulirao.

EAT

U niske okretaje, elektromotor daje dodatni okretni moment kompresoru za povećanje tlaka prednabijanja. Na "vrhovima" proizvodi energiju koja se može prenijeti u skladište. Osim toga, elektromotor može spriječiti turbinu da prekorači ograničenje brzine. Međutim, moguće je imati učinak visokog protutlaka, koji nadoknađuje energiju izvučenu iz ispušnih plinova.

Zbog mogućnosti stvaranja električne energije iz ispušnih plinova, takvi se turbopunjači nazivaju hibridnim. Na osobnim automobilima, ovisno o ciklusu vožnje, mogu stvoriti od nekoliko stotina vata do kilovata. To omogućuje zamjenu generatora uz uštedu goriva.

EST

U IPO, energija ispušnih plinova ne pokreće kompresor izravno, već se pretvara u električnu energiju pomoću generatora. Kompresor se pokreće pohranjenom energijom.

TEDC

U IPHINE, elektromotor funkcionira neovisno o turbini, a dodatni kompresor koji pokreće služi za povećanje pojačanja na "dnu".

Strukturne i funkcionalne razlike

Temeljne razlike razmatranih električnih sustava prisilne indukcije objedinjuju istraživači Sveučilišta Viskonsino u Madisonu u grafičkom i tabličnom obliku. Na slici se nalazi ispod, prikazani su sheme njihovih uređaja (a - EAT, b - EC, c - EST, d - TEDC gore protok, e - TEDC dolje protok).

Tablica odražava glavne odredbe uređaja. To uključuje izvor energije, pogon kompresora, snagu električnih komponenti. Osim toga, važne su kvalitete kao što su dimenzije i temperaturni učinak.

Dakle, električne turbine uključuju tehnologiju is is. Kao što je napomenuto-zaseban mehanizam, as-konvencionalni sustav turbopunjača opremljen njime.

Prednosti i nedostaci

Pogon turbine električnim motorom uklanja glavne nedostatke mehaničkih turbopunjača.

• Nema zaostajanja, jer elektromotor može osigurati vrlo veliku brzinu okretanja rotora.
• Nema turbo zaostajanja zbog nedostatka ispušnih plinova, jer u ovom slučaju elektromotor nadoknađuje nedostatak energije.
• Elektromotor vam omogućuje održavanje pojačanja tijekom prolaznih procesa poput antilaga bez negativnih učinaka potonjeg.
• To omogućuje širok raspon rada i ujednačen okretni moment.
• Neke vrste ovih mehanizama mogu generirati električnu energiju, smanjujući opterećenje generatora i smanjujući potrošnju goriva.
• Moguće je povratiti izgubljenu energiju, kao što je to realizirao TV u motoru "Formule 1".
• Električne turbine rade u nježnijim uvjetima i pri nižim brzinama (100 tisuća. umjesto 200-300 tisuća.).

Međutim, ova tehnologija ima nekoliko nedostataka.

• Velika složenost dizajna, uključujući elektromotor i kontrolere.
• To uzrokuje visoke troškove.
• Osim toga, složenost dizajna utječe na pouzdanost.
• Zbog velikog broja strukturnih elemenata (osim turbine, to uključuje elektromotor, kontrolere, bateriju) takvi su turbopunjači mnogo veći i teži od običnih.

Osim toga, svaku vrstu električnih turbina karakteriziraju specifične značajke.

Što se tiče trajnosti, prema IACHI, električne turbine bit će ekvivalentne mehaničkim s obzirom na rad pod istim uvjetima u nježnijem način rada na veća složenost dizajna.

Relevantnost

Unatoč dobrim performansama, električne turbine trenutno se ne koriste masovno na serijskim automobilima. To je zbog njihove visoke cijene i složenosti. Osim toga, poboljšane verzije mehaničkih turbina (dvostruke i promjenjive geometrije) imaju slične prednosti u odnosu na početne modifikacije (iako u manjoj mjeri) po znatno nižoj cijeni. Sada, AMAINE koristi AMAINE u motoru "Formule 1". Masovna primjena električnih turbina započet će početkom sljedećeg desetljeća, prema mišljenju Iasinta. Treba napomenuti da se električni Superchargers već koriste na nekim proizvodnim automobilima, na pr.

Najjednostavniji i domaći mehanizmi

Početkom desetljeća na tržište su se pojavili najjednostavniji jeftini mehanizmi slični računalnim hladnjacima, koji se nazivaju i električnim turbinama. Nalaze se na ulazu i rade na bateriju. Moguće je koristiti takve električne turbine i na rasplinjaču i na mlaznici. Prema proizvođačima, oni povećavaju protok zraka koji ulazi u motor, ubrzavajući ga, što daje povećanje performansi do 15 %. U ovom slučaju parametri (brzina, protok, snaga) obično nisu navedeni. Vrlo je jednostavno instalirati takve električne turbine na automobil vlastitim rukama.

Međutim, u stvarnosti njihovi električni motori razvijaju do nekoliko stotina vata, što nije dovoljno za povećanje volumena protoka, jer zahtijeva oko 4 kilovata. Stoga će takav uređaj postati ozbiljna prepreka na ulazu, zbog čega će se produktivnost, naprotiv, smanjiti. U najboljem slučaju, gubici od njega bit će mali, što neće značajno utjecati na dinamiku.

Osim toga, na internetu možete pronaći napredak u stvaranju električne turbine vlastitim rukama. Za razliku od gore spomenutih jeftinih opcija, grade se na osnovi centrifugalnog kompresora i motora bez četkica kapaciteta do 17 kilovata i napona od 50-70 V, jer je samo takav motor sposoban osigurati okretni moment i brzinu dovoljnu za rotaciju kompresora. Motor mora biti opremljen regulatorom brzine vrtnje. Ovaj sustav ne zahtijeva međuhladnjak – za njega je dovoljan hladan usis. Ugradnja električne turbine ovog tipa možda će zahtijevati zamjenu generatora (za 90-100 a) i baterije (za veći kapacitet s visokim strujnim kapacitetom). Brzina rotacije kompresora određena je položajem leptira za gas. Štoviše, ovisnost nije linearna, već eksponencijalna.

Preporučljivo je stvoriti takve električne turbine za automobile s malim motorima zapremine do 1,5 litre, što je zbog velike potrošnje energije. Štoviše, što je veći volumen motora, kompresor može stvoriti manji tlak prednabijanja. Dakle, na motoru od 0,7 litara bit će 0,4-0,5 bara, na 1,5 litre-0,2-0,3 bara. Osim toga, takvo pojačanje neće moći dugo funkcionirati maksimalne performanse zbog grijanja. Međutim, kontroler se može postaviti na prisilno aktiviranje.

Zbog visokih troškova komponenata, vrlo je skupo napraviti takvu električnu turbinu. Recenzije ukazuju na opipljivo povećanje produktivnosti.

Što se tiče dizajna, ti se mehanizmi, poput gore spomenutih jeftinih opcija, odnose na električne puhače. Međutim, često se pogrešno nazivaju električnim turbinama. Sada na tržištu postoje ozbiljniji markirani mehanizmi, bliski domaćim.

Sažetak

Električne turbine su osjetljivije, produktivnije i učinkovitije u usporedbi s mehaničkim i imaju dodatne funkcije. U isto vrijeme, s jedna strana, imaju složen dizajn, ali, s druge strane, funkcioniraju u nježnijim uvjetima.