Elektro-turbine: kenmerke, werkingsbeginsel, voor- en nadele van werk, doen-dit-self-installasiewenke en eienaarresensies

2024 Outeur: Erin Ralphs | [email protected]. Laas verander: 2024-02-19 11:43

Met strenger omgewingsregulasies word motorvervaardigers gedwing om maniere te ontwikkel om die omgewingsvriendelikheid en doeltreffendheid van enjins te verbeter, terwyl werkverrigting gehandhaaf word. In hierdie verband het gedwonge induksiestelsels wydverspreid geword. Terwyl hulle in die verlede gebruik is om produktiwiteit te verhoog, word hulle nou gebruik as 'n manier om ekonomie en omgewingsvriendelikheid te verbeter. Danksy superlading kan jy dieselfde werkverrigting as op atmosferiese enjins behaal, met minder silinders en 'n kleiner volume. Dit wil sê, superaangejaagde enjins is meer doeltreffend. Nog 'n metode is die gebruik van elektriese energie beide afsonderlik (elektriese motors) en in kombinasie met binnebrandenjins (hibriede kragsentrales). Hierdie artikel bespreek elektriese turbines wat hierdie benaderings kombineer.

Algemene kenmerke

Nie-elektriese gedwonge induksiestelsels word volgens die energiebron in turbo-aanjaers en superaanjaers geklassifiseer. Elektriese stelsels bou daarop en poog om werkverrigting tydens verbygange te verbeter.prosesse en minimalisering van vertragings.

Die elektriese blaser, volgens Honeywell, is 'n kompressor wat aangedryf word deur 'n elektriese motor wat op 'n superaangejaagde motor gemonteer is. Dit wil sê, dit is 'n bykomende toestel vir 'n turbo-enjin. 'n Elektriese turbine is 'n analoog van 'n meganiese turbine. Die aandrywing in hierdie geval kan op verskillende maniere geïmplementeer word.

Volgens die klassifikasie van navorsers aan die Universiteit van Wisconsin-Madison, word elektriese stelsels van gedwonge induksie volgens ontwerp en werkingsbeginsel in die volgende tipes gedifferensieer:

• elektriese blasers (EC/ET/ES);
• turbines met elektriese assistent (EAT);
• elektries geskeide turbines (EST);
• turbines met bykomende elektries aangedrewe kompressor (TEDC).

Ontwerp

Bogenoemde tipes elektriese turbines het 'n ander ontwerp. Dit lê in die verskillende uitlegte van die komponente, in die verskille in hul tegniese parameters, ens.

EC

EC is 'n elektriese motor aangedrewe kompressor. Dit is die elektriese blaser wat hierbo genoem is. Die elektriese aandrywing bied die grootste beheerbuigsaamheid en die vermoë om die kompressor op die optimale werkspunt te laat werk. Dit vereis egter kragtige elektriese komponente.

EAT

In EAT is 'n hoëspoed elektriese motor tussen die turbine en kompressor gemonteer, gewoonlik op 'n as. As gevolg van die feit dat dit nie die hoofbron van energie is nie, word dit gebruiklae krag elektriese komponente. Dit lei tot 'n lae koste. Boonop het sulke turbo-aanjaers die vermoë om die posisie van die rotor self te bespeur en word gekenmerk deur goeie opwekkings- en motorvermoë. Die hoofprobleem is die hoë temperatuur effek op die elektriese motor, veral as dit binne die behuising geïnstalleer is.

Daar is verskeie metodes om dit op te los. BMW het byvoorbeeld koppelaars geïnstalleer om die elektriese motor te laat aan- en ontkoppel van die as. Danksy dit kan die motor buite die turbine geplaas word. G+L inotec het 'n permanente magneetmotor met 'n groot lugspleet gebruik, wat ook buite geleë kan wees. Die binnedeursnee van die stator is gelyk aan die buitenste deursnee van die kompressor, en die buitenste deursnee van die rotor is gelyk aan die uitlaatdiameter van die as. Die luggaping kan as 'n luginlaat dien. Dit bied voordele in terme van verkoeling, traagheid en termiese effek. Daarbenewens, in terme van termiese stabiliteit en termiese beheer, is induksie elektriese motors met veranderlike magnetiese weerstand, universele kollektormotors meer verkieslik in vergelyking met 'n motor met oppervlak permanente magnete.

EST

In EST is die turbine en kompressor nie deur 'n as verbind nie, en elkeen van hulle is toegerus met 'n elektriese motor. Dit laat die kompressor en turbinewiele toe om teen verskillende snelhede te werk. Hierdie ontwerp het soortgelyke voordele as ET, maar, anders as dit, is dit in staat om energie op te wek. Daarbenewens het syDit het minder termiese effek as gevolg van die skeiding van die kompressor en turbine, sowel as die afwesigheid van bykomende traagheid van die turbine en sy as. Die skeiding van die turbine en kompressor is voordelig vanuit 'n verpakkingsoogpunt, aangesien dit die lugvloeipad geoptimaliseer kan word. Hierdie tegnologie vereis egter ook 'n kragtige elektriese motor, kragopwekker en omskakelaars om aan die wringkrag/traagheid verhouding te voldoen, wat teen 'n prys kom.

TEDC

TEDC is 'n meganiese turbine met 'n bykomende kompressor wat deur 'n elektriese motor aangedryf word. Volgens die ligging van die kompressor relatief tot die turbine, word hierdie stelsels geklassifiseer in opsies stroomop en stroomaf (onderskeidelik bo en onder die turbine). Oor die algemeen word hulle gekenmerk deur aansienlik beter reaksie tydens oorgange aan die "onderkant" as gevolg van die onafhanklikheid van die elektriese motor van die traagheid van die turbine en as. Boonop is stroomaf-TEDC's in hierdie verband beter as stroomop-opsies vanweë die feit dat laasgenoemde gekenmerk word deur 'n groot volume om druk te handhaaf. Nog 'n voordeel van hierdie tipe elektriese turbines is die minimale verskille van meganiese turbines.

Bedryfsbeginsel

Bogenoemde tipes elektriese turbines verskil in die werkingsbeginsel. Dus, die aandrywing word anders geïmplementeer, sommige van hulle is in staat om energie op te wek, ens.

EC

In EC word die kompressor deur 'n elektriese motor aangedryf. So 'n stelsel is nie in staat om energie op te wek nie, maar vir syberging kan gekombineer word met 'n regeneratiewe remstelsel of 'n ingeboude aansittergenerator.

EAT

In die EAT teen lae rpm verskaf die elektriese motor bykomende wringkrag aan die kompressor om hupstootdruk te verhoog. Aan die "tops" genereer dit energie wat na stoor oorgedra kan word. Boonop kan die elektriese motor keer dat die turbine sy spoedgrens oorskry. 'n Hoë terugdruk effek kan egter voorkom, wat kompenseer vir die energie wat uit die uitlaatgasse onttrek word.

Weens die moontlikheid om elektrisiteit uit uitlaatgasse op te wek, word sulke turbo-aanjaers hibriede genoem. Op passasiersmotors kan hulle, afhangende van die bestuursiklus, van etlike honderde watt tot kW opwek. Dit laat jou toe om die alternator te vervang terwyl jy brandstof bespaar.

EST

In EST dryf die energie van die uitlaatgasse nie die kompressor direk aan nie, maar word dit omgeskakel na elektriese energie met behulp van 'n kragopwekker. Die kompressor word deur gestoorde energie aangedryf.

TEDC

In TEDC funksioneer die elektriese motor onafhanklik van die turbine, en die bykomende kompressor wat daardeur aangedryf word dien om die hupstoot aan die "onderkant" te verhoog.

Ontwerp- en funksionele verskille

Die fundamentele verskille tussen die geagte elektriese stelsels van gedwonge induksie word gekombineer deur navorsers aan die Universiteit van Wisconsin-Madison in grafiese en tabelvorm. Die figuur hieronder toon die diagramme van hul toestel (a - EAT, b - EC, c - EST, d - TEDC stroomop, e - TEDC stroomaf).

Die tabel weerspieël die hoofbepalings van die toestel. Dit sluit in die bron van energie, die aandrywing van die kompressor, die krag van die elektriese komponente. Boonop is eienskappe soos afmetings en temperatuureffek belangrik.

Typ	EC	EAT	EST	TEDC
Kragbron	Battery	Uitlaatgasse / battery	Uitlaatgasse / battery	Uitlaatgasse / battery
Krag van elektriese motor en omskakelaar	Hoog	Low	Hoog	Low
Temperatuur-effek	Low	Hoog	Low	Low
Size	Small	Medium	Big	Big
Elektriese turbine	Nee	Ja	Ja	Nee
Turbo-elektriese kompressoraandrywing	Nee	Ja	Nee	Nee

EAT- en EST-tegnologieë behoort dus aan elektriese turbines. EC soos dit wasopgemerk - 'n aparte meganisme, TEDC - 'n konvensionele turbo-aanjagingstelsel wat daarmee toegerus is.

Voor- en nadele

Turbine-aandrywing deur 'n elektriese motor skakel die belangrikste nadele van meganiese turbo-aanjaers uit.

• Geen vertraging nie aangesien die elektriese motor die rotor baie vinnig kan laat draai.
• Daar is geen turbo-agterstand wat veroorsaak word deur 'n gebrek aan uitlaatgasse nie, aangesien in hierdie geval die elektriese motor kompenseer vir die gebrek aan energie.
• Die elektriese motor laat jou toe om hupstoot te behou tydens verbygange soos anti-lag sonder die negatiewe uitwerking van laasgenoemde.
• Dit bied 'n wye bedryfsreeks en konsekwente wringkrag.
• Sommige tipes van hierdie meganismes kan elektrisiteit opwek, wat die las op die kragopwekker verminder en brandstofverbruik verminder.
• Herwinning van verlore energie is moontlik, aangesien Ferrari in die Formule 1-enjin geïmplementeer is.
• Elektro-turbines werk in sagter toestande en teen laer snelhede (100 duisend in plaas van 200-300 duisend).

Hierdie tegnologie het egter 'n aantal nadele.

• Groot ontwerpkompleksiteit insluitend motor en beheerders.
• Dit veroorsaak 'n hoë koste.
• Daarbenewens beïnvloed die kompleksiteit van die ontwerp die betroubaarheid.
• As gevolg van die groot aantal strukturele elemente (benewens die turbine, sluit dit ook 'n elektriese motor, beheerders, battery in), is hierdie turbo-aanjaers baie groter en swaarder as konvensioneles.

Boonop word elke tipe elektriese turbine gekenmerkspesifieke kenmerke.

Typ	EC	EAT	EST	TEDC stroomop	TEDC stroomaf
Dignity	Beheer buigsaamheid; uitlegbuigsaamheid; gebrek aan astraagheid; geen wastegate; geen terugdruk	Kompak; laekragmotor en omskakelaar; geen wastegate	Beheer buigsaamheid; uitlegbuigsaamheid; gebrek aan astraagheid; geen wastegate	Maklik om te installeer; gebrek aan astraagheid; laekragmotor en omskakelaar; Deurlopende prestasieverbetering	Beter verbygaande reaksie; maklik om te installeer; laekragmotor en omskakelaar; Deurlopende prestasieverbetering
Flaws	Hoëkragmotor en omskakelaar; lae doeltreffendheid	Die behoefte aan bykomende verkoeling; bykomende astraagheid; verhoog versnellingslimiet as gevolg van terugdruk	Hoëkragmotor en omskakelaar; energieverlies tydens omskakeling; limiethupstoot hupstoot as gevolg van rugdruk; benodig bykomende installasiespasie	Nie baie vinnige verbygaande reaksie nie; benodig bykomende installasiespasie; lae doeltreffendheid	Vereis bykomende installasiespasie; lae doeltreffendheid

In terme van duursaamheid, volgens IHI, sal elektriese turbines gelykstaande wees aan meganiese turbines as gevolg van werking in dieselfde toestande in 'n sagter modus met groter ontwerpkompleksiteit.

Relevansie

Ten spyte van goeie werkverrigting word elektriese turbines tans nie algemeen op massavervaardigde motors gebruik nie. Dit is as gevolg van hul hoë koste en kompleksiteit. Boonop het verbeterde weergawes van meganiese turbines (tweelingrol en veranderlike geometrie) soortgelyke voordele bo die aanvanklike wysigings (hoewel in 'n mindere mate) teen 'n baie laer koste. Nou gebruik EST Ferrari in die Formule 1-enjin. Volgens Honeywell sal die massagebruik van elektriese turbines aan die begin van die volgende dekade begin. Daar moet kennis geneem word dat elektriese aanjaers reeds op sommige produksievoertuie gebruik word, soos die Honda Clarity, aangesien dit eenvoudiger is.

Die eenvoudigste en tuisgemaakte meganismes

Vroeg in die dekade het eenvoudige, goedkoop masjiene soos rekenaarverkoelers, ook genoem elektriese turbines, op die mark verskyn. Hulle is op die inlaat geleë en word deur batterye aangedryf. Dit is moontlik om sulke elektriese turbines beide op die vergasser en op die inspuiter te gebruik. Volgens vervaardigers verhoog hulle die vloei van lug wat die enjin binnegaan, dit versnel, wat 'n prestasieverhoging van tot 15% gee. In hierdie geval word die parameters (toere, vloei, drywing) gewoonlik nie aangedui nie. Dit is baie maklik om sulke elektriese turbines met jou eie hande op 'n motor te installeer.

Hulle elektriese motors ontwikkel egter in werklikheid tot etlike honderde watt, wat nie genoeg is om die volume vloei te verhoog nie, aangesien dit ongeveer 4 kW benodig. Daarom sal so 'n toestel 'n ernstige struikelblok by die inlaat word, waardeur, inteendeel, produktiwiteit verminder sal word. Op sy beste sal die verliese daaruit klein wees, wat nie die dinamika noemenswaardig sal beïnvloed nie.

Daarbenewens kan jy op die internet ontwikkelings vind oor die skep van 'n elektriese turbine met jou eie hande. Anders as die goedkoop opsies hierbo genoem, is hulle gebou op die basis van 'n sentrifugale kompressor en 'n borsellose motor met 'n krag van tot 17 kW en 'n spanning van 50-70 V, aangesien slegs so 'n motor in staat is om voldoende wringkrag en spoed om die kompressor te draai. Die motor moet toegerus wees met 'n spoedbeheerder. Hierdie stelsel benodig nie 'n tussenverkoeler nie - 'n koue inname is genoeg daarvoor. Die installering van 'n elektriese turbine van hierdie tipe kan die vervanging van 'n kragopwekker (vir 90-100 A) en 'n battery (vir 'n meer ruim een met 'n hoë stroomuitset) vereis. Die rotasiespoed van die kompressor word bepaal deur die posisie van die versneller. Boonop is die afhanklikheid nie lineêr nie, maar eksponensieel.

Dit is raadsaam om sulke elektriese turbines te skep vir motors met klein enjins tot 1,5 liter, weens hoë energieverbruik. Boonop, hoe groter die volume van die enjin, hoe minder hupstootdruk kan die aanjaer skep. Dus, op 'n 0,7-liter-enjin sal dit 0,4-0,5 bar wees, vir 1,5 liter - 0,2-0,3 bar. Boonop sal so 'n superaanjaer weens verhitting nie vir 'n lang tyd teen maksimum werkverrigting kan funksioneer nie. Die beheerder kan egter gekonfigureer word om aktivering af te dwing.

Weens die hoë koste van komponente is dit baie duur om so 'n elektriese turbine te maak. Resensies dui op 'n meetbare toename in werkverrigting.

In terme van ontwerp, is hierdie meganismes, soos die goedkoop opsies hierbo genoem, elektriese superaanjaers. Daar word egter dikwels verkeerdelik na hulle verwys as elektriese turbines. Nou op die mark is daar meer ernstige handelsmerkbewegings wat naby aan tuisgemaakte is.

CV

Elektriese turbines is meer responsief, produktief en doeltreffend as meganiese turbines en het bykomende kenmerke. Terselfdertyd het hulle aan die een kant 'n ingewikkelde ontwerp, maar aan die ander kant werk hulle in meer gunstige toestande.