Posted in: Разное

Самый мощный электродвигатель в мире: Представлен самый мощный в мире электромотор для автомобилей

Содержание

Новый прорыв в создании двигателей для электромобилей

В связи с популярностью и экологичностью электромобилей, электроскутеров, промышленных квадрокоптеров и других электрических машин рынок электродвигателей в двадцать первом веке быстро растет. На конец 2019 года только на внутреннем рынке Китая насчитывается больше 400 производителей электромобилей. На рынок приходят новые технологии производства электродвигателей и аккумуляторных батарей – такой прорыв делает электротранспорт всё более доступным.

 

Класcика

 

Казалось бы, что можно придумать новое, отличное от существующего? Ведь работа современного электродвигателя основана на известном принципе электромагнитной индукции, в основе которого лежит получение электродвижущей силы в замкнутом контуре с изменением магнитного потока. Традиционно агрегат состоит из недвижимого элемента – статора, и вращающегося – ротора. Статор имеет ряд обмоток, на которые поступает электрический ток, что приводит к появлению магнитного поля, за счет которого и вращается ротор. Скоростные показатели ротора определяются частотой, с которой происходит переключение тока с одной обмотки статора на другую. Технология не нова, однако современные достижения науки и техники позволили развить ее до невероятных высот

Анализ существующих отечественных и зарубежных разработок

 

Анализ существующих отечественных и зарубежных разработок показал, что практическое применение в электромобилях получили электроприводы следующих типов: вентильные электродвигатели, асинхронные частотно-управляемые, электродвигатели постоянного тока с независимым возбуждением и электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением. Сопоставление достоинств и недостатков этих двигателей с учетом эксплуатационных требований дает следующие результаты. Наиболее высокий КПД имеют вентильные электродвигатели. КПД электродвигателей постоянного тока и асинхронных электродвигателей примерно равны, однако в последнее время асинхронные частотно-управляемые двигатели, имеющие электрические машины с малым скольжением и более точное электронное управление на основе специализированных быстродействующих микроконтроллеров с набором соответствующих датчиков (векторное управление), достигают КПД, сравнимый с КПД вентильных электродвигателей.

 

 

Что имеем

 

На сегодняшний день наиболее популярным из существующих электродвигателей для электромобилей остается асинхронный двигатель, созданный ещё в XIX веке. Его конструкция оказалась гениально простой и настолько удачной, что все дальнейшие преобразования не касались принципа действия, затрагивая лишь технологию изготовления тех или иных деталей. Например, модифицироваться могли подшипники, на которых крепился вал двигателя, менялась форма обмоток ротора и статора, однако принцип работы асинхронного двигателя оставался прежним.

К преимуществам двигателей такого типа относятся простота обслуживания и отсутствие подвижных контактов. Здесь нет щеток и контактных колец, питание подается только на неподвижную трехфазную обмотку статора, что и делает этот двигатель весьма удобным для самых разных сфер применения, практически универсальным. Такой двигатель прост в изготовлении и сравнительно дешев, затраты при эксплуатации минимальны, а надежность высока.

 

Если говорить о недостатках асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, то их несколько. При включении двигателя в сеть пусковой ток довольно велик, при этом пусковой момент значительно меньше номинального. В основном этот недостаток как и проблема регулировки оборотов, преодолевается применением частотного преобразователя, позволяющего плавно повышать обороты, и таким образом обеспечить достаточно высокий пусковой момент. Это достигается тем, что скорость вращения такого электродвигателя зависит от частоты переменного тока, т. е. изменив частоту тока, можно изменить скорость вращения ведущих колёс, что позволяет легко контролировать скорость электромобиля.

Еще одним недостатком асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором является их низкий коэффициент мощности, особенно при малой нагрузке и на холостом ходу, что снижает эффективность данной электрической системы в целом.

 

Сам электродвигатель — это достаточно совершенное устройство, но, поскольку стремительное развитие отрасли экоавтомобилей только входит в начальную стадию, кардинального изменения принципа работы, улучшение показателей (удельной мощности и экономичности) и его устройства можно ожидать уже в ближайшее время.

 

Традиционно электродвигатели для автомобилей должны отвечать следующим требованиям:

  • иметь безопасное и удобное для эксплуатации устройство;
  • обладать высокой удельной мощностью и экономичностью;
  • обладать высокой надежностью и безопасностью при длительной эксплуатации;
  • иметь компактные габариты;
  • работать в широком диапазоне частот вращения с высокими показателями, что позволит электромобилю обходиться без коробки передач.

Новый прорыв

 

Для электромобиля важна надёжность конструкции и ещё более – высокий кпд электродвигателя. От эффективности работы электродвигателя зависит величина расстояния пробега электромобиля от одной зарядки аккумуляторов, поэтому: чем выше кпд, — тем лучше.

 

Мировой рынок сбыта электродвигателей стремительно развивается. Согласно новому отчету Grand View Research, Inc. к 2025 году, как ожидается, он достигнет 214,5 млрд. долларов США. Именно быстрые технологические достижения являются основным драйвером роста рынка.

 

С целью достижения высоких технико-экономических показателей электродвигателя, прежде всего получения максимальной мощности и крутящего момента, при минимальном потреблении энергии необходимо уменьшить ее внутренние потери.

 

 

В России запатентован высокопроизводительный оригинальный электродвигатель американской компании Buddha Energy Inc. Примечателен тот факт, что автор электродвигателя является россиянином. В США электродвигатели продаются под торговой маркой HELV Motors. Компания Buddha Energy Inc. занимается разработкой инновационных электронных контроллеров и электродвигателей. Компания имеет патенты на разработку в крупнейших индустриальных странах. Их разработки ориентированы на зеленые технологии и охрану окружающей среды, сокращение использования природных ресурсов.

Особенностью электродвигателя HELV является его форма. Он спроектирован в виде шара таким образом, что полная площадь магнитного поля статора взаимодействует с полной площадью магнитного ротора при минимальном рассеивании магнитного поля, что дает высокий крутящий момент при небольшом размере двигателя.

 

В ходе стендовых испытаний, сила на валу тестового двигателя массой 2,8 кг и диаметром 119 мм  составила 80 Нм. Примечательно, что сам двигатель может развить и большую мощность, но на текущий момент контроллер для его управления рассчитан только на 6 кВт. Таким образом при напряжении в 60 вольт и токе 100 ампер, двигатель показал статический крутящий момент в 80 Ньютон метров при оборотах 3900 об/м. Максимальная мощность двигателя может быть увеличена в несколько раз. Компания работает над созданием контроллера на 22 кВт.

 

Обычно с целью уменьшения воздействия токов Фуко на металл электродвигателя, а, соответственно, уменьшения потерь на нагрев, статоры синхронных и асинхронных электрических машин изготовлены из набора изолированных между собой пластин из тонкого железа. На электродвигателях марки «HELV Motors» компании Buddha  Energy Inc. корпус статора выполнен из композитов, что позволило уменьшить его вес и максимально сократить потери от эффекта токов Фуко. В двигателях HELV не используются металлические сердечники, это позволяет значительно снизить вес двигателя без потери мощности. Особенно это важно для квадрокоптеров и вертолетов.

 

Благодаря специальному корпусу (крышке) диамагнитного статора все магнитные поля ротора и катушек концентрируются на небольшой площади и не выходят за пределы двигателя, что позволяет создавать высокую мощность при низком потреблении электроэнергии.

 

Композит статора дает возможность легко придавать ему нужную форму без использования дорогостоящего оборудования для обработки металла. Это позволит дополнительно снизить стоимость готовых электродвигателей.

Статор изготовлен таким образом, что двигатель может быть установлен как вертикально, так и горизонтально.

 

К преимуществам электродвигателя HELV следует также отнести:

  • небольшие габариты и малый вес;
  • максимальный крутящий момент, который доступен с момента включения (при нулевых оборотах) двигателя;
  • возможность получения рекуперативной энергии;
  • экологически чистая работа;
  • минимум движущихся деталей, требующих замены или ремонта;
  • отсутствие необходимости в коробке передач автомобиля.

Компания Buddha Energy Inc. предлагает ряд высокоэффективных низковольтных электродвигателей нового поколения на основе оригинально расположенных магнитных полей под торговой маркой «HELV Motors» мощностью от 5,6 кВт до 75 кВт

 

Так электродвигатель HELV мощностью 5,6 кВт при макс. 5600 об / мин, требует напряжения 75 В и потребляет ток до 100 А, в зависимости от нагрузки. В зависимости от модели двигателя обороты составляют от 65 до 75 оборотов на Вольт.

 

В целом к преимуществам электродвигателей компании «HELV Motors» следует отнести: малый вес и компактный размер, низкое потребление напряжения, умеренный нагрев при работе и большой крутящий момент вала в сравнении с низким энергопотреблением. Сферические катушки статора имеют низкое сопротивление, что позволяет создавать сильные магнитные поля внутри катушек при низком напряжении.

 

По имеющейся информации можно предположить, что авторы разработки изобрели нечто уникальное, которое может осуществить новый виток в энергетике, в понимании использования сил природы на благо человечества.

 

 

В целом изобретателям удалось решить сложную техническую задачу — смоделировать точное взаимодействие магнитных полей в пространстве, в том числе внутри композитов. Они также проверили магнитные взаимодействия полей на практике. С этой целью на 3D принтере был напечатан лабораторный стенд для проверки взаимодействия магнитных полей ротора и статора. После проверки нескольких десятков вариантов обмоток статора был найден вариант, при котором взаимодействие полей статора и ротора происходило наилучшим образом. Всё остальное было делом техники. На этом же принципе сконструирован шарообразный электродвигатель HELV.

 

Как утверждают авторы разработки, моторы HELV с их соотношением размеров и мощности — это нечто фантастическое. Реализация данного изобретения стала возможной благодаря новым доступным материалам и новым идеям, которые стали ключевым фактором успеха прорывного эксперимента — изобрести что-то новое, что-то важное. При доводке конструкции синхронизировать контроллер с электродвигателем HELV было достаточно непросто. Контролировать его на высоких нагрузках еще сложнее. Но на сегодняшний день изделие почти готово к массовому производству.

 

Компания утверждает, что двигатель рассчитанный на мощность 40 кВт будет весить не больше 9,7 кг, а диаметр будет не больше 22 сантиметров. Такие характеристики дадут возможность устанавливать данный двигатель на электрические автомобили, лодки, электромотоциклы и квадрокоптеры. В 2019 году компания заявила, что скорость вращения топовой модификации двигателя составляет 30 000 оборотов в минуту при напряжении в 400 вольт, а пиковая мощность электродвигателя в линейке продукции составляет 95 кВт. Данная модель еще не представлена в линейке продукции компании.

 

Таким образом, произведен прорыв в создание самых современных и эффективных электродвигателей. Остаётся только правильно подобрать его мощность для достижения заданных технических характеристик автомобиля. Требуемая мощность, во многом зависит от типа трансмиссии. Если электродвигатель будет подключен к колёсам через коробку передач, — то достаточно и небольшой мощности, а если напрямую к дифференциалу, – тогда потребуется двигатель более мощный.

 

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!

Email*

Подписаться

10 самых мощных двигателей в мире

Любой двигатель представляет собой специально сконструированный агрегат, в котором сгорает топливо, и за счет этого создается движущая сила. На сегодняшний день существует много разных типов двигателей, и самые мощные из них используются в морских кораблях и ракетах. Подобные разработки присутствуют и в других отраслях промышленности, в том числе мото- и автомобилестроении. Представляем вам подборку из 10-ти самых мощных двигателей в мире.
Вы, наверное, подумали, что самым мощным мотоциклом является знаменитый Harley Davidson? А вот и нет! Двигатель объемом 2.3 л, мощностью в 140 лошадиных сил и водяным охлаждением установлен на мотоцикле марки Triumph Rocket III. При этом модель выпускается серийно, так что у любого желающего есть возможность испытать его.


Концерн Chrysler Group – пока что единственный, кто может похвастаться самым мощным автомобильным двигателем. Именно такой установлен в машине SRT Viper, VX. Объем его движка равняется 8.4 литра, а его мощность составляет 649 лошадиных сил, что обеспечивает разгон до 100 км/ч всего за 3 секунды.


Только представьте, как 5000 лошадок тянут в небо огромный воздушный лайнер. Трудно? А авиационный двигатель Lycoming XR-7755 делает это на раз-два! При объеме в 127 литров агрегат весит 2740 кг. В мире всего 36 таких двигателей, и они являются самыми большими в своем классе.


Чтобы в полной мере использовать энергию ветра и преобразовывать ее в электрическую, был придуман ветряной ротор. А самый большой установлен в Атлантическом порту Нант-Сен-Назер, что во Франции. Диаметр ветрогенератора составляет 154 метра, а его мощность составляет 6500 кВт, что равняется 8046 лошадиным силам. При этом, чтобы лопасти начали крутиться, скорость ветра должна составлять всего 3 м/с.


Не только наши современные ученые и конструкторы могут сделать что-то «самое-самое». В 1941 году был построен паровоз с 26-метровым двигателем, благодаря силе тяги которого (более 6 000 лошадиных сил) максимальная скорость составляла 100 км/ч.


В 1955 году был создан самый мощный железнодорожный локомотив с несколькими турбированными двигателями. Их совокупная мощность равнялась 8500 «лошадкам», и этот локомотивный рекорд до сих пор не побит.


Размеры двухтактного дизельного двигателя с турбонадувом RT-flex96C впечатляют: его длина составляет 13.5 метров, а высота – 26.5. Габаритным показателям не уступает и мощн

Какой самый большой двигатель в мире?

Какой самый большой двигатель в мире? 

Самым большим двигателем в мире является Wärtsilä-Sulzer RTA96 Финской компании, который производится для крупнейших морских судов в мире. Предлагаем вам подборку ТОП-10 самых больших двигателей в мире.

 

Двигатель это машина по сжиганию топлива, для производства движущий силы. Двигатель преобразует  энергию топлива в полезное механическое движение. Есть много типов двигателей, но самые большие двигатели в мире используются в морском судоходстве. Поэтому наша подборка десяти самых крупных двигателей в мире начинается с самого большого силового агрегата Wärtsilä-Sulzer RTA96, мощность которого составляет 107389 л.с.

Но самые мощные и большие двигатели используются не только в судостроительной промышленности, но и в других отраслях таких, как электроэнергетика, космическая отрасль, авиация и т.п.

Но на самом деле, чтобы ответить на вопрос какие самые большие двигатели в мире, необходимо понимать, что для какой-то определенной техники даже не большой размер мотора может оказаться самым большим в мире, хотя по мощности он не будет являться самым сильным в мире. Например, двигатель для мотоцикла объемом 2,6 литра может считаться самым большим в мире. Или двигатель для легкового автомобиля объемом 9 литра.

Так, что смотря с какой стороны оценивать силовые агрегаты, для того чтобы определить, какой мотор самый крупный?

 

Ознакомьтесь с нашей подборкой «Самых больших двигателей в мире».

 

1) Самый большой морской двигатель в мире Wärtsilä-Sulzer RTA96

 

Размеры: Объем – 25480 л., Длина – 26,59 м., Высота — 13,5 м., Вес – 2300 тонн.

Мощность: 107389 л.с.

 

Это самый большой двигатель в мире, когда-либо построенный человеком. Его вес составляет 2,3млн. килограмм (2300 тонн). Длина двигателя 89 футов (26,59 метров), высота 44 фута (13,5 метров).

Двигатели выпускаются от 6 до 14 цилиндров. Это турбированный двухтактный дизель, работающий на мазуте. Объем 14-ти цилиндрованного мотора составляет 25480 литров. Мощность 107389 л.с.

Расход топлива составляет 13000 литров в час (39 баррелей нефти в час!). Сила крутящего момента 7603850 Н.м. при 102 об/мин. Коленчатый вал весит 300 тонн.

 

2) Самый большой автомобильный двигатель  в мире за все историю легковых автомобилей.

 

Какой объем: 28,2 л.

Мощность: 300 л.с.

 

На Автомобиль Fiat Blitzen Benz, произведенный в1911 году оснащался самым большим 4-х цилиндрованным двигателем в мире. Объем силового агрегата составлял 28,2 литра. Мощность 300 л.с. Автомобиль был построен для автогонок.  Всего было построено два автомобиля именно с таким большим мотором. Первый автомобиль был куплен Российским князем Борисом Сухановым. После Революции автомобиль попал в Австралию. В 1924 году автомашина попала в серьезную аварию, где была повреждена без возможности восстановления. Второй автомобиль сохранился в собственности компании Фиат. В 1920 году автомобиль был переделан, на который установили другой силовой агрегат меньшего объема.

 

3) Самый крупный ракетный двигатель SaturnV

 

Размер и объем: Высота — 5,64 м., Высота в ракетоносители – 110,65 м. (выше статуи Свободы в США)

Мощность:  190,000,000 л.с.

 

Если вам надо отправиться на луну, то этот Американский однокамерный двигатель самый подходящий для путешествия. Это самый большой силовой агрегат в мире, когда-либо созданный человечеством.

Тяга силы на старте составляла 34500000 Н.м. и мощность 190,000,000 л.с. Двигатель производил столько энергии, которой бы хватило бы на освещение всего Нью-Йорка в течении 75 минут.  Эта сила способна отправить на орбиту 130000 кг груза. Двигатель при полете ракеты на лунную орбиту расходовал столько топлива, сколько хватило бы автомобилю объехать весь земной шар 800 раз.

 

4) Самый большой промышленный газотурбинный  двигатель 1750 MWe ARABELLE

 

Размеры: Вам понадобится атомная электростанция, чтобы установить его.

Мощность: 2,346,788 л.с.

 

Это самый крупный турбогенератор, который преобразует влажный пар от атомного реактора (находится во Франции) в электроэнергию. Мощность производимой энергии составляет 2,346,788 лошадиных сил. Роторные диски внутри турбогенератора весят 120 тонн.

 

5) Самый мощный двигатель на железнодорожном локомотиве

 

Размеры:  Длина — 25,5 м.

Мощность: от 4500-8000 л.с.

 

Union Pacific в 1955 году создали самый мощный ж/д Локомотив в мире. Совокупная  мощность турбированных двигателей локомотива составила 8500 л.с., (рекорд для ж/д локомотивов до сих пор не побит). В локомотиве  10 камер сгорания. Вес составляет 410,000 килограмм. Бак для топлива 9500 литров. Локомотив был способен перевозить груз до 12,000 тонн.

 

6) Самый большой по длине паровоз с паровым двигателем Big Boy

 

Размеры: Длина 26,1 м.

Мощность: Сила тяги 15290 Н.м. 

 

Union Pacific Railroad 4000-класса. Был построен в период с 1941 по 1944 год. В 1959 году совершил последнюю поездку, в связи с вытеснением паровозов дизельными локомотивами. Сила тяги 15290 Н.м. Максимальная скорость 100 км/час. Пик мощности приходится на скорость 56 км/час. Максимальная тяга достигается на скорости не больше 16 км/час.

 

7) Самый большой в мире ветряной ротор Siemens SWT-6.0-154

Размер: 154 метров в диаметре.

Мощность: 8046 л.с.

 

Диаметр ротора 154 метра. Число оборотов до 12 в минуту. Мощность производимой энергии составляет 6500кВт, что примерно соответствует 8046 лошадиным силам. Это самый большой роторный ветряной генератор в мире.

 

8) Самый большой поршневой авиационный двигатель Lycoming XR-7755

Насколько большой: Объем – 127 литров. Вес – 2740 кг.

Мощность: 5000 л.с.

 

Всего было произведено два таких 36-цилиндрованного двигателя, которые до сих пор являются самыми большими, когда-либо созданными моторами для самолетов. Двигатель был построен для бомбардировщика Convair  B-36.

Объем двигателя составлял 127 литров. Мощность 5000 лошадиных сил при 2600 об. в минуту.  Вес двигателя – 2740 кг. Впрыск топлива осуществлялся через карбюратор. Длина чуть больше 3 метра. Диаметр 1,5 метра.

 

9) Самый большой и мощный автомобильный двигатель в мире, установленный на легковом автомобиле

 

SRT Viper, VX (выпуск с 2013 по настоящее время).

Объем: 8,4 литра.

Мощность: 649 л.с.

 

Компания Chrysler Group создала этот необычный автомобиль большим объемом двигателя v10, который составляет 8,4 литра мощностью 649 л.с. (крутящий момент 813 Н.м. при 4950 оборотах в минуту)

Максимальная скорость автомобиля 330 км/час. Разгон с 0-100 км/час всего за 3,3 секунды.

Отметим, что это не максимальный по объему двигатель, установленный на легковую автомашину. Есть еще Chevrolet «572» 9.2 V8, но он уступает Viper по мощности.

 

10) Самый большой двигатель на серийном мотоцикле

 

Объем: 2,3 литра

Мощность: 140 л.с.

 

Многие наверное предполагали, что эта номинация естественно достанется мотоциклам компании Harley Davidson, но увы, это не так.

Самым большим двигателем, установленный на мотоцикл, который выпускается серийно, является 3-х цилиндрованный мотор Triumph Rocket III. На мотоцикле установлен 2,3 литровый двигатель с водяным охлаждением.

Мощность 140 л.с. при 6000 об. в минуту. Сила тяги составляет 200 Н.м. при 2500 оборотах в минуту.

Емкость топливного бака — 24 литра.

 

Есть еще двигатели устанавливаемые на мотоциклетную технику, которые по объему больше чем силовой агрегат от Triumph Rocket III (например, байкциклы компании  Bosshoss), но тем не менее эта номинация отдана компании Triumph Rocket, так как большой двигатель установлен на традиционном мотоцикле, а не на его модификации или мотоциклы , которые подверглись тюнингу (крафт-машины или автобайки).

 

В ТОП-10 не попал еще один заслуживающий внимание реактивный двигатель. В этот основной список он не попал по причине, что в подборке по возможности представлены все виды двигателей по отраслям. В Топ попал другой самолетный двигатель, который больше по размеру.

Но не смотря на то, что этот двигатель не попал в список самых больших двигателей в мире, он в настоящий момент является самым большим реактивным двигателем на планете.

 

Авиационный реактивный мотор GE90-115B, которым оснащаются самолеты Боинг серии 777

 

Размер двигателя: Диаметр — 3,25 м., Длина – 7,49м., Вес – 7550 кг.

Мощность: Сила тяги – 569000 Н.м.

(занесен в книгу Рекордов Гиннеса, как двигатель с самой мощной тягой реактивных авиационных двигателей в мире)

 

Несмотря на огромный размер, этот двигатель остается самым лучшим в мире по эффективности широкофюзеляжных моторов в самолетостроении.

 

Конструкция двигателя также удивительна, как и технические характеристики двигателя. Материалы, используемые в двигателе способны выдерживать температуры до 1316 градусов по Цельсию. Этот двигатель экономит во время дальних полетов до 10 процентов топлива по сравнению с другими аналогичными авиационными силовыми агрегатами.

Школьники изобрели самый мощный двигатель в мире

История создателей самого мощного в мире двигателя внутреннего сгорания. Как увеличить в разы КПД мотора, в чем отличие нового агрегата от известных роторных двигателей и в чем преимущество советского образования перед американским — в материале отдела науки.

Технологии неуклонно развиваются. О том, как защитить свою электропроводку, можно читать на сайте интернет-магазина «Электрика Шоп».

Выходец из СССР, живущий в США, вместе с сыном изобрел, запатентовал и испытал самый мощный и эффективный в мире двигатель внутреннего сгорания. Новый мотор будет в разы превосходить существующие по КПД и уступать по массе.
В 1975 году вскоре после окончания Киевского политехнического института молодой физик Николай Школьник уехал в США, где получил научную степень и стал физиком-теоретиком — его интересовали приложения, связанные с общей и специальной теорией относительности. Поработав в области ядерной физики, молодой ученый открыл в США две компании: одну — занимающуюся программным обеспечением, вторую – разрабатывающую шагающие роботы. Позже он на десять лет занялся консультированием проблемных компаний, занимающихся техническими инновациями.
Однако как инженера Школьника постоянно волновал один вопрос — почему современные автомобильные моторы такие неэкономичные?

И действительно, несмотря на то что поршневой двигатель внутреннего сгорания человечество совершенствует уже полтора века,
КПД бензиновых моторов сегодня не превышает 25%, дизельных — порядка 40%.

Между тем сын Школьника Александр поступил в MIT и получил степень доктора в области компьютерных наук, стал специалистом в области оптимизации систем. Думая над увеличением КПД двигателя, Николай Школьник разработал собственный термодинамический цикл работы двигателя HEHC (High-efficiency hybrid cycle), который стал ключевым этапом в реализации его мечты.
«Последний раз такое происходило в 1892 году, когда Рудольф Дизель предложил новый цикл и создал свой двигатель», — пояснил в интервью Школьник-младший.

Изобретатели остановились на роторном двигателе, принцип которого был предложен в середине XX века немецким изобретателем Феликсом Ванкелем. Идея роторного двигателя проста. В отличие от обычных поршневых моторов, в которых много вращающихся и движущихся частей, снижающих КПД, роторный двигатель Ванкеля имеет овальную камеру и вращающийся внутри нее треугольный ротор, который своим движением образует в камере различные участки, где происходит впуск, сжатие, сгорание и выпуск топлива.
Плюсы двигателя — мощность, компактность, отсутствие вибраций. Однако, несмотря на более высокий КПД и высокие динамические характеристики, роторные двигатели за полвека не нашли широкого применения в технике. Одним из немногих примеров серийной установки

Слабыми местами таких моторов являлись ненадежность, связанная с низкой износостойкостью уплотнителей, благодаря которым ротор плотно примыкает к стенкам камеры, и низкая экологичность.
Уже работая в фирме LiquidPiston, основателями которой они стали, Школьники создали свою, абсолютно новую реинкарнацию идеи роторных моторов.
Принципиальным в ней было то, что в двигателе Школьников не камера,а ротор напоминает по форме орех, который вращается в треугольной камере.

Это позволило решить ряд непреодолимых проблем двигателя Ванкеля. Например, пресловутые уплотнители теперь можно делать из железа и крепить их неподвижно к стенкам камеры. При этом масло подводится прямо к ним, в то время как раньше оно добавлялось в сам воздух и, сгорая, создавало грязный выхлоп, а смазывало плохо.
Кроме того, при работе двигателя Школьников происходит так называемое изохорное горение топлива, то есть горение при постоянном объеме, что увеличивает КПД мотора.
Изобретатели создали один за другим пять моделей принципиально нового мотора, последняя из которых в июне была впервые протестирована — ее поставили на спортивный карт. Испытания оправдали все ожидания.


Миниатюрный двигатель размером со смартфон, массой менее 2 кг имеет мощность всего 3 л.с. Двигатель высокооборотистый, работает на частоте 10 тыс. об./мин., но может достигать и 14 тыс. КПД мотора составляет 20%. Это много, учитывая, что обычный поршневой мотор такого же объема в 23 «кубика» имел бы КПД лишь 12%, а поршневой мотор такой же массы дал бы всего 1 л.с.
Но главное, КПД таких моторов резко растет при увеличении их объемов.

Так, следующий двигатель Школьников будет дизельным мотором мощностью 40 л.с., при этом его КПД составит уже 45%, а это выше, чем эффективность лучших дизелей современных грузовиков.
Весить он будет всего 13 кг, притом что его поршневые аналоги такой же мощности сегодня весят под 200 кг.

Этот мотор уже планируется ставить на генератор, который будет вращать колеса дизель-электрического автомобиля. «Если же мы построим еще больший двигатель, мы можем достичь КПД в 60%», — поясняет Школьник.

В перспективе компактные, оборотистые и мощные моторы Школьников планируется использовать там, где эти свойства особенно важны — при конструировании легких дронов, ручных бензопил, газонокосилок и электрогенераторов.

Пока мотор гоняли 15 часов, однако по нормативам, чтобы пойти в производство, он должен отработать непрерывно 50 часов. При этом для автомобильной промышленности требуется надежность мотора на 100 тыс. миль пробега, что пока остается мечтой, признают конструкторы.

«Это самый экономичный, мощный двигатель не только среди роторных, но и всех двигателей внутреннего сгорания.

Это показывают наши измерения, а то, что мы получим на более крупных моторах, мы уже смоделировали на компьютерах», — радуется Школьник-младший.
То, что озвученные цифры — не фантазии изобретателей, подтверждает серьезность намерений инвесторов. Сегодня в стартап уже вложено $18 млн венчурных инвестиций, $1 млн которых дало американское агентство передовых разработок DARPA.

Интерес военных тут понятен. Дело в том, что военными США в авиации применяется в основном топливо JP-8. И военные хотят, чтобы вообще вся армейская техника работала на этом виде топлива, на котором, кстати, могут работать и дизельные моторы.

Но современные дизельные двигатели громоздки, поэтому DARPA так активно присматривается к разработке Школьников.

Александр считает, что создать столь революционный двигатель помогло отчасти образование, которое получил его отец еще в СССР. «Он думает по-другому, не так, как обычный инженер в США. Его фантазия ограничена только физикой. Если физика говорит — что-то возможно, то он верит, что это так, и лишь думает, как это можно сделать», — добавил Александр.
Сам Николай Школьник по-своему рассказывает об истории своего успеха и преимуществах советского образования.
«В США я переживал, что, имея специальность «машиностроение», я не буду иметь достаточного бэкграунда по физике и, особенно, математике.
Эти опасения оказались напрасными благодаря превосходной подготовке, которую я получил в советской школе.

Эта солидная образовательная подготовка до сих пор помогает мне здесь в нашей работе с новым роторным двигателем. С моей точки зрения, есть два больших отличия между американскими инженерами и получившими образование в России. Во-первых, американские инженеры невероятно эффективны в том, что они делают. Обычно требуется два-три русских инженера, чтобы заменить одного американского. Однако русские имеют более широкий взгляд на вещи (связанный с образованием, по крайней мере в мое время) и способность достигать целей с минимумом ресурсов, что называется, на коленке», — поделился размышлениями Николай Школьник.

…Инженеры придумали новый двигатель ещё в 2003 году. К 2012 году был построен первый прототип, о котором написали в журнале «Популярная механика». В 2015 году компания не только заключила контракт с DARPA, но и приступила к разработкам мини-версии двигателя.

Источник

Читайте ещё: Как производят ракетные, авиационные и наземные двигательные установки

Seven Marine представляет самый мощный в мире подвесной двигатель (Видео)

Его мощность составляет 557 л.с. – такими показателями не обладает ни один из серийно выпускающихся подвесных лодочных моторов. Цена, впрочем, тоже весьма выдающаяся.

Американская Seven Marine представила на Международной морской выставке в Майами свою новейшую разработку, претендующую на звание самого мощного в мире серийного подвесного лодочного двигателя. Модель называется 557 – в индексе отражена максимальная мощность в лошадиных силах.

В основе двигателя довольно известный блок цилиндров. Это 6,2-литровый V8 серии «смолл блок» разработки General Motors. Такие двигатели с классическим углом развала цилиндров в 90% устанавливают под капот ряда моделей Cadillac. Сама конструкция двигателя не имеет революционных инноваций, однако сам блок отличается относительно небольшим весом, поскольку отлит из алюминиевого сплава.

В двигателем сочетается трансмиссия ZF, обязательными являются электроприводы для триммирования и поворота двигателя. При полностью открытой дроссельной заслонке доработанный для морской эксплуатации двигатель развивает 5 400 об/мин. С помощью одного двигателя 30-футовое судно способно развить скорость около 55 миль в час (около 88 км/ч). При установке спарки из двух Seven Marine 557 скорость, как утверждается, вырастает более чем до 75 миль в час (более 120 км/ч). Предусмотрена и синхронизирующий режим для трех двигателей одновременно, однако такая конфигурация, вероятно, получит небольшое распространение.

В спаренном варианте при движении на крейсерских скоростях, как утверждает производитель, удается добиться экономии топлива в 17-20%, в сравнении с показателями для одинарного двигателя.

Однако высокая скорость отнюдь не главное достоинство двигателя. Seven Marine утверждает, что особое восхищение может вызвать мощный, поступательный разгон, достигаемый благодаря ровной и высокой характеристике крутящего момента. Отдельно авторы заостряют внимание на звуке – благородном басовитом урчании породистого V8, никогда не переходящем в визг.

Рекомендованное топливо – низкооктановый бензин (октановое число – 87). Показатели расхода топлива не приводятся.

Точная стоимость двигателя еще не названа, но есть ориентировочные цифры. Цена будет довольно высокой – около 70 000 долларов США за один двигатель.

 

 

Электродвигатель | Британника

Самый простой тип асинхронного двигателя показан на рисунке в разрезе. Трехфазный набор обмоток статора вставлен в пазы в железе статора. Эти обмотки могут быть соединены либо по схеме звезды, обычно без внешнего подключения к нейтральной точке, либо по схеме треугольник. Ротор состоит из цилиндрического стального сердечника с проводниками, размещенными в пазах по всей поверхности. В наиболее обычной форме эти проводники ротора соединены вместе на каждом конце ротора токопроводящим концевым кольцом.

Поперечное сечение трехфазного асинхронного двигателя.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Основы работы асинхронного двигателя можно разработать, сначала предположив, что обмотки статора подключены к трехфазному источнику питания и что набор из трех синусоидальных токов, показанных на рисунке, протекает в обмотках статора. На этом рисунке показано влияние этих токов на создание магнитного поля в воздушном зазоре машины в течение шести мгновений цикла.Для простоты показана только центральная токопроводящая петля для каждой фазной обмотки. В момент t 1 на рисунке ток в фазе a является максимально положительным, а в фазах b и c — вдвое отрицательным. Результатом является магнитное поле с приблизительно синусоидальным распределением вокруг воздушного зазора с максимальным значением наружу вверху и максимальным значением внутрь внизу. В момент времени t 2 на рисунке (т.е.е., одна шестая цикла позже), ток в фазе c является максимально отрицательным, в то время как ток в фазе b и фазе a имеет положительное значение на половину. Результат, как показано на рисунке для t 2 , снова представляет собой синусоидально распределенное магнитное поле, но повернутое на 60 ° против часовой стрелки. Изучение распределения тока для т 3 , т 4 , т 5 и т 6 показывает, что магнитное поле продолжает вращаться с течением времени.Поле совершает один оборот за один цикл токов статора. Таким образом, совокупный эффект трех равных синусоидальных токов, равномерно смещенных во времени и протекающих в трех обмотках статора, равномерно смещенных в угловом положении, состоит в создании вращающегося магнитного поля с постоянной величиной и механической угловой скоростью, которая зависит от частоты электроснабжение.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Вращательное движение магнитного поля относительно проводников ротора вызывает индуцирование в каждом из них напряжения, пропорционального величине и скорости поля относительно проводников.Поскольку проводники ротора замкнуты накоротко на каждом конце, это приведет к протеканию токов в этих проводниках. В простейшем режиме работы эти токи будут примерно равны индуцированному напряжению, деленному на сопротивление проводника. На этом рисунке представлена ​​диаграмма токов ротора за момент времени t 1 рисунка. Видно, что токи примерно синусоидально распределены по периферии ротора и расположены так, чтобы создавать вращающий момент против часовой стрелки на роторе (т.е.е. крутящий момент в том же направлении, что и вращение поля). Этот крутящий момент ускоряет ротор и вращает механическую нагрузку. По мере увеличения скорости вращения ротора его скорость относительно скорости вращающегося поля уменьшается. Таким образом, индуцированное напряжение снижается, что приводит к пропорциональному снижению тока в проводнике ротора и крутящего момента. Скорость ротора достигает постоянного значения, когда крутящий момент, создаваемый токами ротора, равен крутящему моменту, необходимому на этой скорости для нагрузки, при отсутствии избыточного крутящего момента для ускорения объединенной инерции нагрузки и двигателя.

Вращающееся поле и токи, которые оно создает в короткозамкнутых проводниках ротора.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Механическая выходная мощность должна обеспечиваться входной электрической мощностью. Первоначальных токов статора, показанных на рисунке, достаточно для создания вращающегося магнитного поля. Чтобы поддерживать это вращающееся поле при наличии токов ротора, показанных на рисунке, необходимо, чтобы обмотки статора несли дополнительную составляющую синусоидального тока такой величины и фазы, чтобы нейтрализовать влияние магнитного поля, которое в противном случае могло бы возникнуть. токами ротора на рисунке.Общий ток статора в каждой фазной обмотке является суммой синусоидальной составляющей, создающей магнитное поле, и другой синусоиды, опережающей первую на четверть цикла, или 90 °, для обеспечения необходимой электроэнергии. Второй, или силовой, компонент тока находится в фазе с напряжением, приложенным к статору, в то время как первый, или намагничивающий, компонент отстает от приложенного напряжения на четверть цикла или 90 °. При номинальной нагрузке эта намагничивающая составляющая обычно находится в диапазоне 0.От 4 до 0,6 величины силовой составляющей.

Большинство трехфазных асинхронных двигателей работают с обмотками статора, подключенными непосредственно к трехфазному источнику питания постоянного напряжения и постоянной частоты. Типичные напряжения питания находятся в диапазоне от 230 вольт между фазами для двигателей относительно небольшой мощности (например, от 0,5 до 50 киловатт) до примерно 15 киловольт между фазами для двигателей большой мощности до примерно 10 мегаватт.

За исключением небольшого падения напряжения на сопротивлении обмотки статора, напряжение питания согласовано со скоростью изменения магнитного потока в статоре машины во времени.Таким образом, при питании с постоянной частотой и постоянным напряжением величина вращающегося магнитного поля остается постоянной, а крутящий момент примерно пропорционален силовой составляющей тока питания.

В асинхронном двигателе, показанном на предыдущих рисунках, магнитное поле вращается на один оборот за каждый цикл частоты питания. Для источника с частотой 60 Гц скорость поля составляет 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Скорость ротора меньше скорости поля на величину, достаточную для того, чтобы индуцировать необходимое напряжение в проводниках ротора для создания тока ротора, необходимого для момента нагрузки.При полной нагрузке скорость обычно на 0,5–5 процентов ниже полевой скорости (часто называемой синхронной скоростью), причем более высокий процент применяется к двигателям меньшего размера. Эта разница в скорости часто называется скольжением.

Другие синхронные скорости могут быть получены с источником постоянной частоты путем создания машины с большим количеством пар магнитных полюсов, в отличие от двухполюсной конструкции, показанной на рисунке. Возможные значения скорости магнитного поля в оборотах в минуту: 120 f / p , где f — частота в герцах (циклов в секунду), а p — количество полюсов (которое должно быть четное число).Данный железный каркас может быть намотан для любого из нескольких возможных количеств пар полюсов с помощью катушек, охватывающих угол приблизительно (360/ p ) °. Крутящий момент, поступающий от рамы машины, останется неизменным, поскольку он пропорционален произведению магнитного поля и допустимого тока катушки. Таким образом, номинальная мощность рамы, являющаяся произведением крутящего момента и скорости, будет примерно обратно пропорциональна количеству пар полюсов. Наиболее распространенные синхронные скорости для двигателей с частотой 60 Гц — 1800 и 1200 оборотов в минуту.

Все, что нужно знать об электромобилях

  • Дом
  • Клиенты
  • Отношения с инвесторами
  • Карьера
  • Инновации
  • Устойчивость
  • О Э.НА
Сферы деятельности и вход для клиентов Энергия дома и в дороге Решения и мобильность для компаний

Бесполезность номинальной мощности двигателя

Почему бы вам не указать номинальную мощность каждого двигателя?

Простой ответ

Причина, по которой у нас нет простого уровня мощности для каждого двигателя или комплекта, заключается в том, что не существует стандартного или даже последовательного способа определения числовой «номинальной мощности» для системы двигателя.Вы можете увидеть один и тот же двигатель, указанный разными поставщиками как 250 Вт, 500 Вт и 1000 Вт, и есть веское обоснование для всего этого количества. Это делает оценку ватт поставщика или производителя в отдельности довольно бессмысленной цифрой для выбора или сравнения настроек, и мы не стремимся участвовать в такого рода играх с произвольными числами.

Вместо этого мы даем приблизительный диапазон (например, 250-500 Вт, 600-1200 Вт и т. Д.), В котором обычно используется двигатель, и предоставили полезный и точный инструмент моделирования двигателя, который покажет вам точную выходную мощность для любой комбинации мотора, контроллера и аккумуляторной батареи; не просто как произвольное единичное число, а во всем диапазоне скоростей транспортного средства.Это гораздо более ценно для понимания характеристик набора. Вы можете видеть такие вещи, как пиковая выходная мощность, выходная мощность при прогнозируемой крейсерской скорости на любом холме или типе транспортного средства, а также может ли двигатель быть склонен к перегреву при данной нагрузке. Проверьте это:
www.ebikes.ca/simulator

Полный голос Джастина

Хорошо, для тех, кто не удовлетворен приведенными выше пунктами и интересуется полной технической информацией, продолжайте читать. Нам все время задают этот вопрос: «Какова номинальная мощность этого двигателя?», И это одновременно и проницательный, и раздражающий вопрос.

Это проницательно, потому что больше всего на свете удельная выходная мощность двигателя электрического велосипеда (в ваттах) определяет, как именно электровелосипед будет работать и справляться с данной ситуацией. 600 Вт механической мощности заставят велосипед вести себя одинаково, независимо от того, исходит ли он от небольшого мотор-редуктора с редуктором, массивного мотора-редуктора с прямым приводом, мотора среднего привода или гигантского порыва попутного ветра. Если вам нужно 600 Вт мощности, чтобы подняться на определенный холм с определенной скоростью, но ваш мотор способен производить только 300 Вт, то вам придется либо восполнять нехватку ног, либо ваш велосипед будет замедляться до тех пор, пока нужно всего 300 Вт.Фактический ватт — это ватт мощности, независимо от того, откуда он.

Заманчиво думать, что если для вашего случая использования требуется 600 Вт механической мощности, то вам следует приобрести двигатель мощностью не менее 600 Вт, просто правильно, ватт есть ватт? И если одна компания продает комплект мощностью 750 Вт, он будет более мощным, чем другой комплект мощностью 500 Вт, верно? Но есть проблема, и именно здесь наши усилия по объяснению вещей людям приходят в бешенство.

В то время как фактический ватт — это фактический ватт, — это НЕТ ТАКОЙ ВЕЩИ, как «номинальный ватт» или любой стандартизированный метод оценки мощности двигателя электровелосипеда.Это правда, независимо от того, что подразумевают другие компании. Для большинства электрических устройств термин номинальная мощность имеет очень четкое значение. Подобно тому, как лампочка мощностью 60 Вт может потреблять 60 Вт энергии, когда она включена. Обогреватель мощностью 1500 Вт будет производить 1500 Вт тепла независимо от того, какую марку или модель вы используете.

Электродвигатели не вырабатывают фиксированной мощности при включении. Если вы запустите двигатель, не поднимая колеса с земли, он будет вращаться на полной скорости и не будет выдавать мощность.Когда вы затем нагружаете двигатель сопротивлением, он немного замедляется и создает крутящий момент, и чем больше вы его нагружаете, тем больше он замедляется и тем выше крутящий момент и мощность, которые он выдает. В какой-то момент, когда вы продолжите загружать и замедлить двигатель, выходная мощность начнет уменьшаться. Несмотря на то, что крутящий момент все еще увеличивается, более низкие обороты означают, что механическая мощность снижается. Если вы полностью остановите двигатель, он может создать тонну крутящего момента, но при этом будет производить нулевую выходную мощность.

Фактическая выходная мощность двигателя полностью зависит от того, насколько сильно он нагружен в данной ситуации и максимальной электрической мощности, которую контроллер пропускает в двигатель, она практически не имеет никакого отношения к номинальным характеристикам. Два приведенных выше графика показать кривые мощности того же двигателя, в одном случае, работающего с батареей 36 В и контроллером 20 А на полном газу с максимальной мощностью 600 Вт, в другом случае с аккумулятором 48 В и контроллером 35 А при полном открытии дроссельной заслонки с пиковым значением 1100 Вт. Вт..

Итак, что же ограничивает мощность двигателя?

Когда двигатель нагружается таким образом для выработки энергии, он также пропускает больше электрического тока через обмотки двигателя. Этот ток отвечает за большую часть тепла, выделяемого внутри двигателя, поскольку медные обмотки имеют электрическое сопротивление. Если вы удвоите ток через обмотки, чтобы удвоить крутящий момент и мощность двигателя, вы увеличите количество тепла, выделяемого медью, в ЧЕТЫРЕ раза (соотношение I 2 R).

Это тепло, конечно, вызывает нагрев двигателя. Двигатели представляют собой большие тяжелые куски металла, поэтому на них может воздействовать небольшое количество тепла и не повышаться слишком сильно. Но если тепло продолжает накапливаться внутри обмоток двигателя быстрее, чем может быть отведено в воздух снаружи, то вы рискуете, что двигатель станет настолько горячим, что изоляция сожжет медную эмаль, нейлоновые шестерни размягчатся и начнут сниматься, или магниты начнут размагничиваться. В этот момент вы «сгорели» или «сварили» свой мотор.Произойдет ли это, зависит не только от силы тока, протекающей через двигатель, но и от времени, в течение которого поддерживаются эти высокие токи двигателя.

Разница между мощностью и крутящим моментом

Здесь важно понимать, что не выходная мощность, а выходной крутящий момент двигателя вызывает его нагрев и, в конечном итоге, выход из строя. Если вы не помните уроки физики в средней школе, крутящий момент — это вращательное измерение силы, т.е. как сильно что-то крутят.Он измеряется как произведение силы на длину плеча рычага.

<диаграмма уравнений и графиков крутящего момента, фут-фунт, Ньютон-метр>

Мощность напротив — это показатель того, насколько быстро выполняется работа. Чтобы скручивающая сила выполняла работу, она должна что-то вращать, и чем быстрее она вращается с заданным крутящим моментом, тем больше работы она будет делать. Мощность — это произведение крутящего момента на скорость вращения, и в единицах СИ, где вы измеряете крутящий момент в Ньютон-метрах и скорость вращения в рад / сек, все просто:

Мощность в ваттах = крутящий момент * рад / с

Если вы измеряете скорость в об / мин, то выходная мощность составляет

Мощность в ваттах = крутящий момент * об / мин * 2Pi / 60 ~ крутящий момент * об / мин * 0.104

Двигатель, развивающий крутящий момент 20 Нм и вращающийся со скоростью 100 об / мин, вырабатывает 209 Вт. Тот же двигатель, развивающий крутящий момент 20 Нм при 300 об / мин, выдает 628 Вт. Предположим, что 20 Нм — это максимальный крутящий момент, который этот двигатель может создать без риска перегрева. Вы теперь называете его двигателем мощностью 200 Вт? или мотор 600 ватт?

Это одна из причин, по которой номинальная мощность двигателя может быть любой. В конечном счете, именно крутящий момент, а не мощность вызывает перегрев двигателя.Чтобы преобразовать характеристики максимального крутящего момента в номинальную мощность, вам также необходимо указать число оборотов в минуту, при котором вы выбрали этот рейтинг. Однако изолированные электродвигатели с постоянными магнитами по своей сути не имеют оборотов в минуту, при которых они вращаются, у них будет постоянная обмотки оборотов / оборотов. Комбинация постоянной обмотки и напряжения аккумулятора определяет, насколько быстро двигатель сможет вращаться в данной установке.

Итак, если вы укажете и двигатель, и напряжение, то вы можете заявить о номинальных оборотах.Но если вы просто говорите о двигателе, он не имеет собственных оборотов в минуту, один и тот же двигатель может работать быстро или медленно, изменяя приложенное напряжение, и без каких-либо подразумеваемых оборотов, на которых вы запускаете двигатель, невозможно говорить о том, сколько энергии он может произвести.

А как насчет пиковой мощности?

Пиковая выходная мощность данной системы электровелосипеда очень хорошо определена и не имеет двусмысленности, как «номинальная мощность», но не всегда так полезна, как вы могли бы ожидать. Как правило, пиковая выходная мощность двигателя возникает прямо в точке, где контроллер двигателя достигает предельного значения тока батареи.Наш онлайн-симулятор ступичного двигателя позволяет вам легко это увидеть. На приведенном ниже графике у нас есть типичная установка для электровелосипеда, состоящая из ступичного двигателя Crystalyte h4540, аккумуляторной батареи 36 и контроллера двигателя 20А.

При полностью открытой дроссельной заслонке выходная мощность двигателя (красный график) достигает пика в 600 Вт при 40 км / ч. Выше этой скорости мощность и крутящий момент двигателя уменьшаются до 0 на скорости около 48 км / ч. Ниже этой максимальной скорости вращения контроллер двигателя ограничен по току и, таким образом, ограничивает электрическую мощность, подаваемую на двигатель-ступицу.Входная мощность (В * А) по данным Cycle Analyst остается постоянной на уровне 744 Вт, в то время как механическая выходная мощность двигателя уменьшается. Это потому, что двигатель становится все менее и менее эффективным, поскольку он замедляется в этом сценарии постоянной входной мощности, что вы можете видеть на зеленой кривой эффективности.

Теперь давайте оставим тот же двигатель и аккумулятор, но будем использовать более мощный контроллер двигателя на 40 А, чтобы пиковая входная мощность (вольт * ампер) составляла номинально 1440 Вт. График идентичен контроллеру 20A на скорости выше 40 км / ч, но ниже этой скорости установка контроллера 40A продолжает обеспечивать большую выходную мощность, пока сама не достигнет пика выходной мощности 1058 Вт на скорости 33 км / ч.

Как сравнить эти системы? Что ж, пиковая мощность второй установки на 80% выше первой (1058 Вт против 600 Вт). Если вы поедете на байке, вы обнаружите, что он быстрее разгоняется от линии и имеет больше начального удара, но как только вы разгонитесь до 40 км / ч, ощущение езды будет идентичным, и в типичных крейсерских ситуациях вы сможете оценить только разницу между настройки на более крутых подъемах. Это ни в коем случае не будет ощущаться как установка на 80% более мощная, и если вы посмотрите на свое среднее энергопотребление в большинстве поездок (Вт / км), оно не будет сильно отклоняться, потому что вы обычно путешествуете со скоростью 40 км / ч или выше. и ваши уровни мощности будут такими же.

Теперь оставим оригинальный контроллер на 20 А, но увеличим батарею с 36 В до 52 В. При такой настройке пиковая выходная мощность теперь составляет 840 Вт. Это меньше, чем пиковая мощность схемы 36V 40A, но если вы запрыгнете на этот байк и поедете на нем, он, вероятно, станет более мощным. Ускорение вне линии будет немного медленнее, но затем он продолжит ускоряться вплоть до 55+ км / ч. Вы будете путешествовать быстрее, подниматься по большинству холмов быстрее, и ваше среднее потребление энергии будет намного выше, хотя пиковая мощность системы меньше.

Итак, теперь вы понимаете, почему одно только сравнение пиковой выходной мощности двигателя не дает полной картины того, насколько мощной будет ощущаться система. И вы также можете видеть, что эта пиковая мощность не является свойством двигателя, поскольку на всех приведенных выше графиках используется один и тот же двигатель, на самом деле это в основном функция контроллера двигателя и аккумуляторной батареи. Я мог бы заменить двигатели гораздо меньшего или большего размера на один и тот же контроллер и аккумулятор, и уровни выходной мощности не сильно изменились бы.

Рейтинг по пиковой ВХОДНОЙ мощности

Один из распространенных подходов, которые производители электровелосипедов используют при указании номинальной мощности для своих комплектов, — это использовать не выходную мощность двигателя (пиковую или другую), а максимальную входную мощность, как показано на Cycle Analyst.Чаще всего мы будем видеть людей, продающих комплект, скажем, с аккумулятором на 72 В и контроллером мотора на 50 А, и они будут рекламировать его как «3600 Вт», даже если конкретная рассматриваемая установка может достигать выходной мощности только 2000 Вт. из-за низкого КПД двигателя, и смог выдержать только половину этого количества без перегрева в очень короткие сроки.

Это неудачная практика, так как она вводит в заблуждение, но понятно, почему так произошло. Он предоставляет наибольшее число, которое вы можете использовать для маркетинга, а также число в ваттах, которое будет отображать любой счетчик электроэнергии.Большинство продавцов электровелосипедов, которые продают и могут похвастаться мощными установками электровелосипедов, используют этот подход, при котором заявленные ватты превышают не только фактическую пиковую выходную мощность двигателя (обычно как минимум на ~ 30%), но часто в 2 или 3 раза превышают механическая мощность, которую система может выдавать на любой устойчивой основе без перегрева.

А как насчет постоянной мощности?

В принципе, это может показаться наиболее справедливым способом сравнить относительную мощность различных установок. Вместо того, чтобы говорить о максимальной мощности, вы вместо этого сравниваете непрерывную мощность, которую двигатель может выдавать бесконечно без перегрева.Тогда люди не могли просто установить на любой двигатель силовой контроллер двигателя и высоковольтную батарею и назвать это комплектом на 3 кВт.

Но у этого есть 5 сложностей.

  1. Опять же, это не мощность двигателя, которая вызывает перегрев двигателя, а крутящий момент двигателя, поэтому для равного сравнения систем вам все равно необходимо указать число оборотов двигателя. Один из вариантов — сравнить все мотор-редукторы на скорости 26-дюймового велосипеда с допустимым дорожным пределом в 32 км / ч (20 миль / ч), что составляет около 250 об / мин.Затем вы можете масштабировать этот рейтинг до фактической скорости вашего транспортного средства. Если двигатель рассчитан на непрерывную выработку 500 Вт при 20 миль в час, то, если вы используете его на скорости 30 миль в час, вы знаете, что он сможет непрерывно выдавать не менее 750 Вт, а на медленном велосипеде со скоростью 10 миль в час можно предположить, что это непрерывная мощность 250 Вт. мотор. Если вы шнуруете колесо меньшего диаметра 20 дюймов, то даже на скорости 20 миль в час это будет 650 Вт, а не 500 Вт из-за более высоких оборотов колеса.
  2. Требуется НАМНОГО больше времени, чем большинство людей может представить, чтобы мотор-редуктор достиг устойчивого температурного равновесия, более 1-2 часов, в то время как обычно самые длинные крутые подъемы на холмы, с которыми вы действительно сталкиваетесь на дороге, заканчиваются менее чем за 5 часов. 10 минут.Конечным результатом является то, что двигатели будут иметь гораздо более низкую номинальную мощность, чем та, которой люди обычно подвергают их, и это было бы обманчиво низким числом. Например, статорные двигатели MXUS шириной 45 мм часто продаются как ступичные двигатели мощностью 5000 Вт. При 250 об / мин ядро ​​в конечном итоге достигнет 100 ° C при выходной мощности всего 800 Вт.
  3. Существует много места для маневра в том, что определяется как температура перегрева двигателя. На практике самые качественные двигатели имеют высокотемпературную эмаль на медных обмотках и могут выдерживать скачки в диапазоне температур 150–180 ° C без повреждений.Но мало кто посоветует, чтобы номинальная постоянная температура ядра была такой высокой. Итак, что вы выберете, 100oC? 120 oC? Выбор максимальной температуры будет иметь большое влияние на значение номинальной продолжительной мощности.
  4. Температура окружающей среды тоже имеет большое значение. Зимой вы сможете бегать на велосипеде с более высокой мощностью при морозе по сравнению с изнуряющей летней жарой в 40oC. Разница температур снаружи в 40oC означает, что зимой вы можете поддерживать более высокий крутящий момент и ток, чем летом.Для номинальной продолжительной мощности также потребуется фактор снижения номинальных значений температуры окружающей среды.
  5. Мод. Охлаждения. Добавление статорадов, вентиляционных отверстий в двигателе и других методов активного охлаждения может значительно увеличить постоянный выходной крутящий момент двигателя, сохраняя при этом сердечник двигателя от перегрева. Однако эти модификации никоим образом не изменяют производительность двигателя с точки зрения уровней пиковой мощности и эффективности для данного контроллера и напряжения батареи. Таким образом, даже несмотря на то, что у них будет более высокая продолжительная мощность, они, похоже, не будут работать лучше, как большинство людей определяет производительность.Добавление статорада увеличит постоянную мощность двигателя примерно на 40%, но это не что иное, как увеличение мощности на 40% за счет использования сердечника двигателя на 40% шире и магнитов на 40% длиннее, и при этом оба будут иметь одинаковую «непрерывную» номинальную мощность. .

Заключение

Не зацикливайтесь на ваттных характеристиках, относитесь к ним с большой недоверием. В первую очередь, ступичные двигатели следует оценивать по тому крутящему моменту, который они могут создать, а не по тому, сколько ватт они могут производить, но даже эта цифра может сильно отличаться, и ее будет трудно сравнивать между производителями и поставщиками.

  • Двигатели не имеют фиксированной номинальной мощности. Устойчивая выходная мощность данного двигателя во многом зависит от числа оборотов, на котором он вращается. При более высоких оборотах данный двигатель может производить больше мощности.
  • Двигатели
  • могут выдерживать значительно большую мощность в течение короткого времени, чем они могут поддерживать непрерывно, и эта кратковременная мощность обычно является всем, что вам нужно для того, чтобы добраться до вершины крутого холма.
  • Когда компании, производящие электровелосипеды, говорят о мощности двигателя, нет вообще никакого стандарта для того, является ли это номинальной мощностью в непрерывном режиме, номинальной выходной мощностью или максимальной входной мощностью, или что-то, что указано на продукте для соответствия законодательству.Когда Грин говорит о номинальной мощности двигателя, мы относимся к этому как к некой грубой вещи порядка.

Конечно, есть более мощные и менее мощные двигатели, но не полагайтесь на одно число, чтобы зафиксировать это стандартизированным способом. Лучше всего, если бы производители двигателей предоставили полные данные о тепловом нагреве своих двигателей в различных ситуациях нагрузки и предложили непрерывный и пиковый выходной крутящий момент, но, учитывая, насколько редко можно найти даже базовые характеристики, такие как сопротивление обмотки KV, это желаемое .

Имитация мелкого песка

Мы создали еще один невероятно полезный веб-инструмент, который позволяет вам увидеть долгосрочные эффекты нагрева от различных настроек с помощью нашего приложения для симулятора поездки на электромобиле после многих лет эмпирических испытаний на многочисленных моделях двигателей. Он все еще находится на стадии «бета», в основном потому, что все всплывающие подсказки и документация все еще находятся в стадии проверки, но бэкэнд и модель довольно надежны. Это показывает изменение температуры сердечника двигателя во времени при любом типе использования и условиях, о которых вы только можете мечтать, а затем может дать вам знать, подходит ли данная двигательная система для этой задачи или нет.

Обнаружен самый мощный в мире электрический угорь, способный генерировать электрический ток напряжением 860 вольт

В водах бассейна Амазонки прячется новый вид электрического угря, который, по словам ученых, может генерировать более сильный электрический разряд, чем любое другое известное животное.

Угорь, Electrophorus voltai , обладал способностью генерировать 860 вольт электричества, больше, чем 650 вольт, разряженных единственным ранее идентифицированным видом электрического угря. Это означает, что новый вид может генерировать в семь раз больше электричества, чем розетка, и будет смертельным для человека.

Исследователи Смитсоновского музея естественной истории выяснили, что электрические угри в бассейне Амазонки относятся к трем видам. Два новых идентифицированных вида — это Electrophorus voltai и Electrophorus varii, , названный в честь покойного Смитсоновского эксперта по рыбам Ричарда Вари.

МОЖЕТ БЫТЬ ГИГАНСКИМ УГРОМ, ПРЕТЕНЗИИ ИССЛЕДОВАТЕЛЯ

«Эти рыбы вырастают до семи-восьми футов в длину. Они действительно бросаются в глаза », — сказал руководитель исследования К.Давид де Сантана, научный сотрудник отдела рыбной ловли музея, в заявлении. «Если вы сможете обнаружить новую восьмифутовую рыбу после 250 лет научных исследований, можете ли вы представить, что еще предстоит открыть в этом регионе?»

На этой недатированной фотографии, предоставленной исследователями в сентябре 2019 года, изображен Electrophorus voltai, один из двух недавно обнаруженных видов электрических угрей в реке Шингу в Бразилии. (Леандро Соуза через AP)

Исследователи собрали 107 угрей в четырех странах и обнаружили различия в их ДНК, а также незначительные физические вариации.

В то время как 250 видов рыб в Южной Америке вырабатывают электричество, только электрические угри используют его для оглушения добычи и для самозащиты.

ЖЕНЩИНА УКУСОВ ГИГАНТА НА ГАВАИ: «ВЕЗДЕ БЫЛА КРОВЬ»

Эта недатированная фотография, предоставленная исследователями в сентябре 2019 года, показывает типичную среду обитания электрического угря в высокогорье в Суринаме в реке Коппенаме. Два недавно обнаруженных вида электрических угрей обитают в высокогорных районах Амазонки. (Карлос Давид де Сантана через AP)

Сантана сказал, что возможности высокого напряжения Electrophorus voltai могут быть адаптацией к более низкой проводимости воды в высокогорных районах, где она обитает.

Подробное исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.