Էլեկտրատուրբին. բնութագրեր, շահագործման սկզբունք, աշխատանքի դրական և բացասական կողմեր, ինքնուրույն տեղադրման խորհուրդներ և սեփականատիրոջ ակնարկներ

2024 Հեղինակ: Erin Ralphs | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-02-19 16:55

Բնապահպանական կանոնների խստացմամբ՝ ավտոարտադրողները ստիպված են եղանակներ մշակել՝ բարելավելու շարժիչների շրջակա միջավայրի բարեկեցությունը և արդյունավետությունը՝ միաժամանակ պահպանելով աշխատանքը: Այս առումով լայն տարածում են գտել հարկադիր ինդուկցիոն համակարգերը։ Եթե նախկինում դրանք օգտագործվում էին արտադրողականությունը բարձրացնելու համար, ապա այժմ դրանք օգտագործվում են որպես տնտեսության և շրջակա միջավայրի բարելավման միջոց: Գերլիցքավորման շնորհիվ դուք կարող եք հասնել նույն արդյունավետությանը, ինչ մթնոլորտային շարժիչների դեպքում՝ ավելի քիչ բալոններով և ավելի փոքր ծավալով: Այսինքն՝ գերլիցքավորված շարժիչներն ավելի արդյունավետ են։ Մեկ այլ մեթոդ էլեկտրական էներգիայի օգտագործումն է ինչպես առանձին (էլեկտրաշարժիչներ), այնպես էլ ներքին այրման շարժիչների (հիբրիդային էլեկտրակայաններ) հետ համատեղ: Այս հոդվածը քննարկում է էլեկտրական տուրբինները, որոնք համատեղում են այս մոտեցումները:

Ընդհանուր առանձնահատկություններ

Ոչ էլեկտրական հարկադիր ինդուկցիոն համակարգերը ըստ էներգիայի աղբյուրի դասակարգվում են տուրբո լիցքավորիչների և գերլիցքավորիչների: Էլեկտրական համակարգերը հիմնված են դրանց վրա և նպատակ ունեն բարելավել կատարողականությունը անցողիկ ժամանակներում:գործընթացները և նվազագույնի հասցնել հետաձգումները:

Էլեկտրական փչակը, ըստ Honeywell-ի, կոմպրեսոր է, որը շարժվում է էլեկտրական շարժիչով, որը տեղադրված է գերլիցքավորված շարժիչի վրա: Այսինքն, սա լրացուցիչ սարք է տուրբո շարժիչի համար։ Էլեկտրական տուրբինը մեխանիկական տուրբինի անալոգն է։ Այս դեպքում սկավառակը կարող է իրականացվել տարբեր ձևերով:

Համաձայն Վիսկոնսին-Մեդիսոնի համալսարանի հետազոտողների դասակարգման՝ հարկադիր ինդուկցիայի էլեկտրական համակարգերը ըստ դիզայնի և աշխատանքի սկզբունքի տարբերվում են հետևյալ տեսակների.

• էլեկտրական փչակներ (EC/ET/ES);
• տուրբիններ էլեկտրական օգնականով (EAT);
• էլեկտրականորեն առանձնացված տուրբիններ (EST);
• տուրբիններ լրացուցիչ էլեկտրական շարժիչ կոմպրեսորով (TEDC):

Դիզայն

Էլեկտրական տուրբինների վերոհիշյալ տեսակներն ունեն այլ դիզայն։ Սա կայանում է բաղադրիչների տարբեր դասավորության մեջ, դրանց տեխնիկական պարամետրերի տարբերությունների մեջ և այլն:

EC

EC-ը էլեկտրական շարժիչով աշխատող կոմպրեսոր է: Սա վերը նշված էլեկտրական փչակն է: Էլեկտրական շարժիչը ապահովում է հսկողության ամենամեծ ճկունությունը և կոմպրեսորը շահագործման օպտիմալ կետում աշխատելու հնարավորություն: Այնուամենայնիվ, դրա համար անհրաժեշտ են հզոր էլեկտրական բաղադրիչներ:

EAT

EAT-ում բարձր արագությամբ էլեկտրական շարժիչը տեղադրված է տուրբինի և կոմպրեսորի միջև, սովորաբար լիսեռի վրա: Ելնելով այն հանգամանքից, որ այն էներգիայի հիմնական աղբյուրը չէ, օգտագործվում ենցածր հզորության էլեկտրական բաղադրիչներ. Սա հանգեցնում է ցածր գնի: Բացի այդ, նման տուրբո լիցքավորիչները հնարավորություն ունեն ինքնուրույն հայտնաբերելու ռոտորի դիրքը և բնութագրվում են լավ գեներացնող և շարժիչային հնարավորություններով: Հիմնական խնդիրը էլեկտրական շարժիչի վրա բարձր ջերմաստիճանի ազդեցությունն է, հատկապես, եթե այն տեղադրված է պատյանի ներսում:

Այն լուծելու տարբեր մեթոդներ կան: Օրինակ, BMW-ն տեղադրել է ճարմանդներ, որոնք թույլ են տալիս էլեկտրական շարժիչը միացնել և անջատել լիսեռից: Դրա շնորհիվ շարժիչը կարող է տեղադրվել տուրբինից դուրս: G+L inotec-ն օգտագործել է մշտական մագնիսական շարժիչ՝ մեծ օդային բացվածքով, որը կարող է տեղակայվել նաև դրսում։ Ստատորի ներքին տրամագիծը հավասար է կոմպրեսորի արտաքին տրամագծին, իսկ ռոտորի արտաքին տրամագիծը հավասար է լիսեռի ելքի տրամագծին: Օդային բացը կարող է գործել որպես օդի մուտք: Սա առավելություններ է տալիս սառեցման, իներցիայի և ջերմային ազդեցության առումով: Բացի այդ, ջերմային կայունության և ջերմային հսկողության առումով, փոփոխական մագնիսական դիմադրությամբ ինդուկցիոն էլեկտրական շարժիչները, ունիվերսալ կոլեկտորային շարժիչներն ավելի նախընտրելի են մակերեսային մշտական մագնիսներով շարժիչի համեմատ:

EST

EST-ում տուրբինն ու կոմպրեսորը միացված չեն լիսեռով, և դրանցից յուրաքանչյուրը հագեցած է էլեկտրական շարժիչով։ Սա թույլ է տալիս կոմպրեսորի և տուրբինի անիվներին աշխատել տարբեր արագություններով: Այս դիզայնը ունի նման առավելություններ, ինչ ET, բայց, ի տարբերություն դրա, ունակ է էներգիա առաջացնել: Բացի այդ, նաԱյն ունի ավելի քիչ ջերմային ազդեցություն կոմպրեսորի և տուրբինի տարանջատման, ինչպես նաև տուրբինից և նրա լիսեռից լրացուցիչ իներցիայի բացակայության պատճառով։ Տուրբինի և կոմպրեսորի բաժանումը ձեռնտու է փաթեթավորման տեսանկյունից, քանի որ այն թույլ է տալիս օպտիմալացնել օդի հոսքի ուղին: Այնուամենայնիվ, այս տեխնոլոգիան նաև պահանջում է հզոր էլեկտրական շարժիչ, գեներատոր և ինվերտորներ՝ ոլորող մոմենտ/իներցիա հարաբերակցությունը բավարարելու համար, որն ունի ինքնարժեք:

TEDC

TEDC-ն մեխանիկական տուրբին է լրացուցիչ կոմպրեսորով, որը շարժվում է էլեկտրական շարժիչով: Ըստ տուրբինի նկատմամբ կոմպրեսորի գտնվելու վայրի՝ այս համակարգերը դասակարգվում են տարբերակների հոսանքին հակառակ և հոսանքին ներքև (համապատասխանաբար տուրբինի վերևում և ներքևում): Ընդհանուր առմամբ, դրանք բնութագրվում են զգալիորեն ավելի լավ արձագանքողությամբ «ներքևում» անցումային անցումների ժամանակ էլեկտրական շարժիչի անկախության պատճառով տուրբինի և լիսեռի իներցիայից: Ավելին, ներքև TEDC-ները այս առումով գերազանցում են վերին հոսքի տարբերակներին, քանի որ վերջիններս բնութագրվում են ճնշումը պահպանելու մեծ ծավալով: Այս տեսակի էլեկտրական տուրբինների մեկ այլ առավելությունը մեխանիկականներից նվազագույն տարբերություններն են։

Օպերատիվ սկզբունք

Էլեկտրական տուրբինների վերը նշված տեսակները տարբերվում են աշխատանքի սկզբունքով։ Այսպիսով, դրայվը այլ կերպ է իրականացվում, նրանցից ոմանք կարողանում են էներգիա արտադրել և այլն:

EC

ԵՀ-ում կոմպրեսորը շարժվում է էլեկտրական շարժիչով: Նման համակարգն ընդունակ է ոչ թե էներգիա արտադրելու, այլ դրա համարպահեստավորումը կարող է համակցվել վերականգնող արգելակման համակարգի կամ ներկառուցված մեկնարկային գեներատորի հետ:

EAT

Ցածր պտույտ/րոպեում EAT-ում էլեկտրական շարժիչը լրացուցիչ պտույտ է հաղորդում կոմպրեսորին՝ բարձրացնելու ճնշումը: «Վերևներում» այն առաջացնում է էներգիա, որը կարող է տեղափոխվել պահեստ: Բացի այդ, էլեկտրական շարժիչը կարող է կանխել տուրբինի արագության սահմանաչափը գերազանցելը։ Այնուամենայնիվ, կարող է առաջանալ հետադարձ ճնշման բարձր ազդեցություն, որը փոխհատուցում է արտանետվող գազերից ստացված էներգիան:

Ինչպես արտանետվող գազերից էլեկտրաէներգիա արտադրելու հնարավորության պատճառով նման տուրբո լիցքավորիչները կոչվում են հիբրիդ։ Մարդատար մեքենաների վրա, կախված վարման ցիկլից, դրանք կարող են արտադրել մի քանի հարյուր Վտ-ից մինչև կՎտ: Սա թույլ է տալիս փոխարինել փոփոխիչը՝ խնայելով վառելիքը:

EST

EST-ում արտանետվող գազերի էներգիան ուղղակիորեն չի մղում կոմպրեսորը, այլ վերածվում է էլեկտրական էներգիայի՝ օգտագործելով գեներատոր: Կոմպրեսորը շարժվում է կուտակված էներգիայով:

TEDC

TEDC-ում էլեկտրական շարժիչը գործում է տուրբինից անկախ, և նրա կողմից շարժվող լրացուցիչ կոմպրեսորը ծառայում է «ներքևում» ուժեղացման բարձրացմանը։

Դիզայնի և ֆունկցիոնալ տարբերություններ

Հարկադիր ինդուկցիայի դիտարկված էլեկտրական համակարգերի միջև հիմնարար տարբերությունները համակցված են Վիսկոնսին-Մեդիսոնի համալսարանի հետազոտողների կողմից գրաֆիկական և աղյուսակային տեսքով: Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս նրանց սարքի դիագրամները (a - EAT, b - EC, c - EST, d - TEDC հոսանքին հակառակ, e - TEDC հոսանքին ներքև):

Աղյուսակը արտացոլում է սարքի հիմնական դրույթները: Դրանք ներառում են էներգիայի աղբյուրը, կոմպրեսորի շարժիչը, էլեկտրական բաղադրիչների հզորությունը: Բացի այդ, կարևոր են այնպիսի հատկություններ, ինչպիսիք են չափերը և ջերմաստիճանի ազդեցությունը:

Տեսակ	EC	EAT	EST	TEDC
Էլեկտրաէներգիայի աղբյուր	Մարտկոց	արտանետվող գազեր / մարտկոց	արտանետվող գազեր / մարտկոց	արտանետվող գազեր / մարտկոց
Էլեկտրական շարժիչի և ինվերտորի հզորությունը	Բարձր	Ցածր	Բարձր	Ցածր
Ջերմաստիճանի էֆեկտ	Ցածր	Բարձր	Ցածր	Ցածր
Չափ	Փոքր	Միջին	Մեծ	Մեծ
Էլեկտրական տուրբին	Ոչ	Այո	Այո	Ոչ
Տուրբո-էլեկտրական կոմպրեսորային շարժիչ	Ոչ	Այո	Ոչ	Ոչ

Այսպիսով, EAT և EST տեխնոլոգիաները պատկանում են էլեկտրական տուրբիններին: ԸՕ-ն ինչպես կարնշել է, որ առանձին մեխանիզմ է, TEDC-ը՝ դրանով հագեցած սովորական տուրբոլիցքավորման համակարգ։

Կողմ և դեմ

Տուրբինային շարժիչը էլեկտրական շարժիչով վերացնում է մեխանիկական տուրբո լիցքավորիչների հիմնական թերությունները:

• Ոչ մի ուշացում, քանի որ էլեկտրական շարժիչը կարող է շատ արագ պտտել ռոտորը:
• Տուրբո ուշացում չկա արտանետվող գազերի պակասից, քանի որ այս դեպքում էլեկտրական շարժիչը փոխհատուցում է էներգիայի պակասը։
• Էլեկտրական շարժիչը թույլ է տալիս պահպանել ուժեղացումն անցողիկ ժամանակներում, ինչպիսին է հակահետաձգումը, առանց վերջինիս բացասական հետևանքների:
• Սա ապահովում է գործառնական լայն տիրույթ և հետևողական ոլորող մոմենտ:
• Այս մեխանիզմների որոշ տեսակներ կարող են արտադրել էլեկտրաէներգիա՝ նվազեցնելով գեներատորի բեռը և նվազեցնելով վառելիքի սպառումը:
• Կորցրած էներգիայի վերականգնումը հնարավոր է, ինչպես Ferrari-ն ներդրեց Ֆորմուլա 1-ի շարժիչում:
• Էլեկտրատուրբինները գործում են ավելի մեղմ պայմաններում և ավելի ցածր արագությամբ (100 հազար 200-300 հազարի փոխարեն):

Սակայն այս տեխնոլոգիան ունի մի շարք թերություններ։

• Դիզայնի մեծ բարդություն, ներառյալ շարժիչը և կարգավորիչները:
• Սա առաջացնում է բարձր ծախսեր:
• Բացի այդ, դիզայնի բարդությունն ազդում է հուսալիության վրա:
• Կառուցվածքային տարրերի մեծ քանակի պատճառով (տուրբինից բացի, սա ներառում է էլեկտրական շարժիչ, կարգավորիչներ, մարտկոց), այս տուրբո լիցքավորիչները շատ ավելի մեծ և ծանր են, քան սովորականները:

Բացի այդ, էլեկտրական տուրբինի յուրաքանչյուր տեսակ բնութագրվում էհատուկ հատկանիշներ։

Տեսակ	EC	EAT	EST	TEDC հոսանքին հակառակ	TEDC հոսանքին ներքև
Արժանապատվություն	Վերահսկիչ ճկունություն; դասավորության ճկունություն; լիսեռի իներցիայի բացակայություն; առանց վատնելու; ոչ հակաճնշում	Կոմպակտ; ցածր էներգիայի շարժիչ և ինվերտոր; ոչ վատնելու	Վերահսկիչ ճկունություն; դասավորության ճկունություն; լիսեռի իներցիայի բացակայություն; ոչ վատնելու	Հեշտ տեղադրվում է; լիսեռի իներցիայի բացակայություն; ցածր էներգիայի շարժիչ և ինվերտոր; Արդյունավետության շարունակական բարելավում	Ավելի լավ անցողիկ արձագանք; հեշտ տեղադրվող; ցածր էներգիայի շարժիչ և ինվերտոր; Արդյունավետության շարունակական բարելավում
Թերություններ	Բարձր հզորության շարժիչ և ինվերտոր; ցածր արդյունավետություն	Լրացուցիչ սառեցման անհրաժեշտություն; լրացուցիչ լիսեռի իներցիա; խթանման արագացման սահմանաչափը հետևի ճնշման պատճառով	Բարձր հզորության շարժիչ և ինվերտոր; էներգիայի կորուստ փոխակերպման ժամանակ; սահմանաչափուժեղացում հետադարձ ճնշման պատճառով; պահանջվում է տեղադրման լրացուցիչ տարածք	Ոչ շատ արագ անցողիկ արձագանք; պահանջում է լրացուցիչ տեղադրման տարածք; ցածր արդյունավետություն	Պահանջում է տեղադրման լրացուցիչ տարածք; ցածր արդյունավետություն

Երկարակեցության առումով, ըստ IHI-ի, էլեկտրական տուրբինները համարժեք կլինեն մեխանիկականներին՝ նույն պայմաններում աշխատելու շնորհիվ ավելի նուրբ ռեժիմում՝ ավելի մեծ դիզայնի բարդությամբ:

Համապատասխանություն

Չնայած լավ աշխատանքին, էլեկտրական տուրբինները ներկայումս լայնորեն չեն օգտագործվում զանգվածային արտադրության մեքենաների վրա: Դա պայմանավորված է դրանց բարձր գնով և բարդությամբ: Բացի այդ, մեխանիկական տուրբինների բարելավված տարբերակները (երկվորյակ պտտվող և փոփոխական երկրաչափություն) ունեն նմանատիպ առավելություններ նախնական փոփոխությունների նկատմամբ (թեև ավելի փոքր չափով) շատ ավելի ցածր գնով: Այժմ EST-ն օգտագործում է Ferrari-ն Ֆորմուլա 1-ի շարժիչում: Ըստ Honeywell-ի՝ էլեկտրական տուրբինների զանգվածային օգտագործումը կսկսվի հաջորդ տասնամյակի սկզբին։ Հարկ է նշել, որ էլեկտրական սուպերլիցքավորիչներն արդեն օգտագործվում են որոշ արտադրական մեքենաների, օրինակ՝ Honda Clarity-ի վրա, քանի որ դրանք ավելի պարզ են։

Ամենապարզ և տնական մեխանիզմներ

Տասնամյակի սկզբին շուկայում հայտնվեցին պարզ, էժան մեքենաներ, ինչպիսիք են համակարգչային հովացուցիչները, որոնք նաև կոչվում են էլեկտրական տուրբիններ: Դրանք տեղադրված են մուտքի վրա և աշխատում են մարտկոցով։Նման էլեկտրական տուրբինները հնարավոր է օգտագործել ինչպես կարբյուրատորի, այնպես էլ ինժեկտորի վրա։ Ըստ արտադրողների, նրանք մեծացնում են շարժիչի մեջ մտնող օդի հոսքը, արագացնելով այն, ինչը տալիս է արտադրողականության բարձրացում մինչև 15%: Այս դեպքում պարամետրերը (պտույտներ, հոսք, հզորություն) սովորաբար չեն նշվում: Մեքենայի վրա նման էլեկտրական տուրբիններ տեղադրելը շատ հեշտ է սեփական ձեռքերով։

Սակայն իրականում նրանց էլեկտրական շարժիչները զարգացնում են մինչև մի քանի հարյուր վտ, ինչը բավարար չէ հոսքի ծավալը մեծացնելու համար, քանի որ դրա համար պահանջվում է մոտ 4 կՎտ: Հետեւաբար, նման սարքը լուրջ խոչընդոտ կդառնա մուտքի մոտ, ինչի արդյունքում, ընդհակառակը, արտադրողականությունը կնվազի։ Լավագույն դեպքում դրանից կորուստները փոքր կլինեն, ինչը էապես չի ազդի դինամիկայի վրա։

Բացի այդ, ինտերնետում կարող եք գտնել մշակումներ ձեր սեփական ձեռքերով էլեկտրական տուրբին ստեղծելու վերաբերյալ: Ի տարբերություն վերը նշված էժան տարբերակների, դրանք կառուցված են կենտրոնախույս կոմպրեսորի և մինչև 17 կՎտ հզորությամբ և 50-70 Վ լարման առանց խոզանակ շարժիչի հիման վրա, քանի որ միայն այդպիսի շարժիչն է ի վիճակի ապահովել բավարար ոլորող մոմենտ և կոմպրեսորը պտտելու արագությունը: Շարժիչը պետք է հագեցած լինի արագության կարգավորիչով: Այս համակարգը չի պահանջում ինտերֆոլեր. Այս տեսակի էլեկտրական տուրբինի տեղադրումը կարող է պահանջել գեներատորի (90-100 Ա-ի համար) և մարտկոցի փոխարինում (ավելի տարողունակի համար՝ բարձր հոսանքի հզորությամբ): Կոմպրեսորի պտտման արագությունը որոշվում է շնչափողի դիրքով: Ընդ որում, կախվածությունը գծային չէ, այլ էքսպոնենցիալ։

Ցանկալի է ստեղծել նման էլեկտրական տուրբիններ մինչև 1,5 լիտր փոքր շարժիչ ունեցող մեքենաների համար՝ էներգիայի մեծ սպառման պատճառով։ Ավելին, որքան մեծ է շարժիչի ծավալը, այնքան ավելի քիչ ճնշում կարող է ստեղծել գերլիցքավորիչը: Այսպիսով, 0,7 լիտրանոց շարժիչի վրա այն կլինի 0,4-0,5 բար, 1,5 լիտրի համար՝ 0,2-0,3 բար: Բացի այդ, այդպիսի գերլիցքավորիչը չի կարողանա երկար ժամանակ աշխատել առավելագույն արդյունավետությամբ ջեռուցման պատճառով: Այնուամենայնիվ, կարգավորիչը կարող է կազմաձևվել այնպես, որ ստիպեն ակտիվացնել:

Բաղադրիչների բարձր արժեքի պատճառով նման էլեկտրական տուրբին պատրաստելը շատ թանկ արժե։ Կարծիքները ցույց են տալիս կատարողականի չափելի աճ:

Դիզայնի առումով այս մեխանիզմները, ինչպես վերը նշված էժան տարբերակները, էլեկտրական սուպերլիցքավորիչներ են: Այնուամենայնիվ, դրանք հաճախ սխալմամբ կոչվում են էլեկտրական տուրբիններ: Այժմ շուկայում կան ավելի լուրջ բրենդային շարժումներ, որոնք մոտ են տնականին։

CV

Էլեկտրական տուրբիններն ավելի արձագանքող, արդյունավետ և արդյունավետ են, քան մեխանիկականները և ունեն լրացուցիչ հնարավորություններ: Միևնույն ժամանակ, դրանք մի կողմից ունեն բարդ ձևավորում, բայց, մյուս կողմից, գործում են ավելի բարենպաստ պայմաններում։