Движок электрический: Электродвигатели – купить асинхронный двигатель серии АИР по низкой цене – интернет-магазин ВсеИнструменты.ру

Содержание

Электрический двигатель

Статья опубликована 26.06.2014 06:06
Последняя правка произведена 27.01.2016 18:29

Определение.

Электрический двигатель – механизм или специальная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую, при котором так же выделяется тепло.

Предыстория.

Якоби Борис Семенович

Уже в 1821 году, знаменитый британский ученый Майкл Фарадей продемонстрировал принцип преобразования электромагнитным полем электрической энергии в механическую энергию. Установка состояли из подвешенного провода, которых окунался в ртуть. Магнит устанавливался посередине колбы с ртутью. При замыкании цепи, провод начинал вращение вокруг магнита, демонстрируя то, что вокруг провода, эл. током, образовывалось электрическое поле.

Эту модель двигателя часто демонстрировали в школах и университетах. Данный двигатель считается самым простым видом из всего класса электродвигателей. Впоследствии он получил продолжение в виде Колеса Барлова. Однако новое устройство носило лишь демонстрационный характер, поскольку вырабатываемые им мощности были слишком малы.

Ученые и изобретатели работали над двигателем с целью использования его в производственных нуждах. Все они стремились к тому, чтобы сердечник двигателя двигался в магнитном поле вращательно-поступательно, на манер поршня в цилиндре паровой машины. Русский изобретатель Б.С. Якоби сделал все гораздо проще. Принцип работы его двигателя заключался в попеременном притяжении и отталкивании электромагнитов. Часть электромагнитов были запитаны от гальванической батареи, и направление течения тока в них не менялась, а другая часть подключалась к батарее через коммутатор, благодаря которому изменялось направление течения тока через каждый оборот. Полярность электромагнитов менялась, и каждый из подвижных электромагнитов то притягивался, то отталкивался от соответствующего ему неподвижного электромагнита. Вал приходил в движение.

электродвигатель Бориса Якоби Изначально мощность двигателя была небольшой и составляла всего 15 Вт, после доработок, Якоби удалось довести мощность до 550 Вт.. 13 сентября 1838 году, лодка, оборудованная этим двигателем, плыла с 12 пассажирами по Неве, против течения, развивая при этом скорость в 3 км/ч. Двигатель был запитан от большой батареи, состоящей из 320 гальванических элементов. Мощность современных электрических двигателей превышает 55 кВт. По вопросом прибретения электрических двигателей смотрите здесь.

Принцип действия.

В основу работы электрической машины заложено явление электромагнитной индукции (ЭМИ). Явление ЭМИ заключается в том, что при любом изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, в нем (контуре) образуется индукционный ток.

Сам двигатель состоит из ротора (подвижной части – магнита или катушки) и статора (неподвижной части – катушки). Чаще всего конструкция двигателя представляет собой две катушки. Статор обложен обмоткой, по которой, собственно, и течет ток. Ток порождает магнитное поле, которое воздействует на другую катушку. В ней, по причине ЭМИ, так же образуется ток, который порождает магнитное поле, действующее на первую катушку. И так все повторяется по замкнутому циклу. В итоге, взаимодействие полей ротора и статора создает вращающий момент, приводящий в движение ротор двигателя. Таким образом, происходит трансформация электрической энергии в механическую, которую можно использовать в различных приборах, механизмах и даже в автомобилях.

Вращающееся магнитное поле



Вращение электромотора


Классификация электрических двигателей.

По способу питания:

двигатели постоянного тока – запитываются от источников постоянного тока.
двигатели переменного тока — запитываются от источников переменного тока.
универсальные двигатели – запитываются как от постоянного, так и переменного тока.

По конструкции:

Коллекторный электродвигатель

— электродвигатель, в котором в качестве датчика положения ротора и переключателя тока используется щеточноколлекторный узел.

Бесколлекторый электродвигатель – электродвигатель, состоящий из замкнутой системы, в которой используются: системы управления (преобразователь координат), силовой полупроводниковый преобразователь (инвертор), датчик положения ротора (ДПР).

• С приведением в действие постоянными магнитами;
• С параллельным соединением якоря и обмоток возбуждения;
• С последовательным соединением якоря и обмоток возбуждения;
• Со смешанным соединением якоря и обмоток возбуждения;

трехфазные асинхронные двигатели

По количеству фаз:

Однофазные – запускаются вручную, либо же имеют пусковую обмотка или фазосдвигающую цепь.
Двухфазные
Трехфазные
Многофазные


По синхронизации:

Синхронный электродвигатель – электрический двигатель переменного тока с синхронным движением магнитного поля питающего напряжения и ротора.

Асинхронный электродвигатель – электрический двигатель переменного тока с отличающейся частотой движения ротора и магнитного поля, порождаемого питающим напряжением.

Как работает электродвигатель

Электродвигатель работает благодаря тому, что взаимодействуют сила тока и сила магнита вызывают вращение. Электродвигатели состоят из: неподвижной магнитной части (статора) и подвижного (вращающегося) электромагнита – ротора. Чаще всего в роли статора выступает постоянный магнит, а в роли ротора – катушка с обмоткой возбуждения

Особенности работы электродвигателей

Когда полюс ротора притягивается к противоположно заряженному полюсу статора, он меняет автоматически свой заряд на противоположный. Тогда возникает естественное отталкивание между одинаково заряженными полюсами, и ротор не замирает на месте, а, в силу инерции, поворачивается. Автоматически переключают полюса заряда ротора при помощи коллектора. Это такие пластинки, к которым подключается обмотка катушки. Когда ротор поворачивается на 180 градусов, пластинки меняются местами, вследствие чего меняется и направление тока.

Типы  электродвигателей:

  • Двигатель, работающий от постоянного электричества.
  • Двигатель переменчивого тока.

Электричество подается на обмотку катушки через щетки, расположенные на разных концах якоря (ротора). В результате он превращается в электромагнит, создающий вокруг себя магнитное поле. Когда магнитное поле взаимодействует со статором, якорь начинает вертеться, пытаясь вырваться из поля. Мощность двигателя постоянного тока напрямую зависит от обмотки якоря.

Двигатели второго типа получают питание от переменного тока, частотой 60 Гц, бывают они синхронными и асинхронными. Обычно их запускают вручную. Когда якорь двигателя вращается одновременно с магнитным полем напряжения от сети питания, двигатель называют синхронным. Асинхронным является двигатель, у которого скорость вращения якоря не совпадает с частотой магнитного поля, приводящего его в движение.

Типовые режимы работы электрических двигателей

В зависимости от предназначения и типа устройства электродвигатели имеют разные режимы работы. Выделим несколько самых распространенных из них:

  • Продолжительный с постоянной нагрузкой  — S1;
  • Временный с постоянной нагрузкой (отличается от первого четко ограниченной по времени фазой работы) —  S2;
  • Периодический кратковременный (состоит из нескольких кратковременных циклов между фазами покоя) S3;
  • Периодический режим с электрическим пуском S4;
  • Периодический кратковременный режим с электрическим торможением S5;

Всего есть 9 типовых режимов работы электродвигателей. Каждый режим используют для определенного вида нагрузки.

Просмотров: 4272

Дата: Воскресенье, 15 Декабрь 2013

%d1%8d%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%b8%d1%87%d0%b5%d1%81%d0%ba%d0%b8%d0%b9%20%d0%b4%d0%b2%d0%b8%d0%b3%d0%b0%d1%82%d0%b5%d0%bb%d1%8c — перевод на турецкий

Я знала, как высоко Бог ценит человека и его тело, но даже это не останавливало меня. Дженнифер,

20 лет

Tanrı’nın insan bedenine büyük değer verdiğini biliyordum, ama bu bile beni durdurmadı” (Ceren, 20).

jw2019

Спорим на 20 баксов, что ты не сможешь провести целый день одна.

Yirmi dolara bahse girerim bir gün boyunca yalnız başına kalamazsın.

OpenSubtitles2018.v3

Когда мы помогаем другим, мы и сами в какой-то мере испытываем счастье и удовлетворение, и наше собственное бремя становится легче (Деяния 20:35).

Başkalarına kendimizden verdiğimizde, sadece onlara yardım etmiş olmayız, kendi yüklerimizi daha kolay taşınır kılan bir mutluluk ve doyum da tadarız.—Resullerin İşleri 20:35.

jw2019

Он уехал 20 минут назад.

OpenSubtitles2018.v3

20 Я приведу их в землю, о которой клялся их предкам+, в землю, где течёт молоко и мёд+, и они будут есть+ досыта, разжиреют+ и повернутся к другим богам+.

+ 20 Çünkü atalarına yeminle vaat ettiğim+ süt ve bal akan topraklara+ onları getireceğim, orada yiyip+ doyacaklar, semirecekler+ ve başka tanrılara yönelecekler,+ onlara kulluk edecek, Bana saygısızlık yaparak ahdimi bozacaklar.

jw2019

Я был женат 20 лет.

OpenSubtitles2018.v3

20 Оставлена родителями, но любима Богом

20 Bunları Biliyor Musunuz?

jw2019

Когда в 80-х годах люди якудзы увидели, как легко брать ссуды и «делать» деньги, они создали компании и занялись операциями с недвижимым имуществом и куплей-продажей акций.

Yakuza 80’li yıllarda kredi almanın ve bu sayede para kazanmanın ne kadar kolay olduğunu fark edince, firmalar kurdu; gayrimenkul ve hisse senedi spekülasyonu işine atıldı.

jw2019

20 Даже преследование или заключение в тюрьму не может закрыть уста преданных Свидетелей Иеговы.

20 Zulüm ve hapsedilme bile Yehova’nın sadık Şahitlerini susturamaz.

jw2019

Ты был в отключке минут 20.

Yaklaşık 20 dakikadır buradasın..

OpenSubtitles2018.v3

Есть ещё кое- что в начале 20— го века, что усложняло вещи ещё сильнее.

Şimdi 20. yüzyılın başlarında herşeyi daha da karışık hale getiren başka birşey daha var.

QED

б) Чему мы учимся из слов, записанных в Деяниях 4:18—20 и Деяниях 5:29?

(b) Elçiler 4:18-20 ve 5:29’daki sözlerden ne öğreniyoruz?

jw2019

«К одинадцати Апостолам» был причислен Матфий, чтобы служить с ними (Деяния 1:20, 24—26).

Bunun üzerine, “on bir resuller ile” birlikte hizmet etmek üzere Mattias tayin edildi.—Resullerin İşleri 1:

20, 24-26.

jw2019

Да что ты понимаешь, в 80-ых это движение было пределом мечтаний любого мужика.

Bu hareket 80‘lerde beni bitirirdi.

OpenSubtitles2018.v3

Большинство местных органов при планировании развития на следующие 5, 10, 15, 20 лет начинают с предпосылки, что можно ожидать больше энергии, больше автомобилей, больше домов, больше рабочих мест, больше роста и т.д.

Gelecekteki 5, 10, 15, 20 yılı hesaplamak için masaya oturduklarında yerel yetkililerin çoğu daha fazla enerji daha fazla araba ve ev daha fazla iş ve daha fazla kalkınma vb. olacağını farzederek işe başlıyorlar.

ted2019

Именно это приводит к счастью, как было сказано царем Соломоном: «Кто надеется на Господа, тот блажен [счастлив, НМ]» (Притчи 16:20).

Kral Süleyman’ın açıkladığı gibi bu, mutluluğa katkıda bulunur: “RABBE güvenen mutlu olur.”—Süleymanın Meselleri 16:20.

jw2019

20 Тогда Ио́в встал, разорвал+ на себе верхнюю одежду, остриг свою голову+, упал на землю+, поклонился+ 21 и сказал:

20 Eyüp kalktı, üstündeki kaftanı yırttı,+ saçını kesti+ ve eğilip+ yere kapanarak+ 21 şunları söyledi:

jw2019

Будьте щедрыми и заботьтесь о благополучии других (Деяния 20:35).

Cömert olmak ve başkalarını mutlu etmek için çaba harcamak (Elçiler 20:35).

jw2019

Два важнейших события 20 века:

20.yy en önemli iki olayı:

OpenSubtitles2018.v3

Это забавно, когда тебе 20 лет.

İnsan 20 yaşındayken ne kadar saf oluyor.

OpenSubtitles2018.v3

Через 4 года предполагаемая капитализация достигнет 80 миллиардов долларов.

Dört sene içinde, 80 milyar doların üstünde olacağı tahmin ediliyor.

ted2019

Он хочет 20 кусков и Иксбокс

20 bin dolar ve bir Xbox oldu diyor.

OpenSubtitles2018.v3

Исследователи провели эксперимент с учащимися колледжа — юношами и девушками. В течение 20 минут одна группа играла в жестокие видеоигры, а другая — в обычные.

Araştırmacılar rastgele seçilen kız ve erkek öğrencilerden 20 dakika boyunca şiddet içeren ya da içermeyen video oyunları oynamalarını istediler.

jw2019

Итак, в США с появлением лечения в середине 1990- х годов число ВИЧ- инфицированных детей снизилось на 80%.

Amerika’daki…… 1990 ́ların ortalarında ki tedavilerin ilerleyişinden bu yana…… HIV enfeksiyonlu çocukların sayısında…… yüzde 80 ́lik bir düşüş var.

QED

Расчет 81, скорая всё ещё на переезде.

81. Müdahale Aracı, ambulans hâlâ trenin arkasında.

OpenSubtitles2018.v3

Unreal Engine добрался до автомобилей. Игровой движок задействуют в электрическом Hummer

Компания Epic Games, являющаяся создателем популярной игры Fortnite, в партнёрстве с автопроизводителями разрабатывает автомобильное программное обеспечение на основе игрового движка Unreal Engine. Первым партнёром Epic в рамках инициативы, направленной на создание человеко-машинного интерфейса (HMI), стал концерн General Motors, а первым авто с мультимедийной системой на Unreal Engine будет электрический Hummer EV, который представят 20 октября.

Изображение: Epic Games

Логика создания HMI на базе Unreal Engine опирается на то, что в современных автомобилях используются бортовые компьютеры с соответствующим программным обеспечением, а водитель взаимодействует с транспортным средством через сенсорные дисплеи и цифровые интерфейсы, на основе которых построены информационно-развлекательные центры и другие информационные системы. В это же время, Unreal Engine представляет собой платформу, которая, по мнению Epic, отлично подходит для создания автомобильного ПО.

В Epic Games уверены, что автопроизводители и разработчики автомобильного ПО могут добиться большего за меньшее время, используя платформу Unreal Engine. Также отмечается, что определённые успехи в разработке софтверных решений в рамках инициативы по созданию HMI видны уже сейчас. Например, информационно-развлекательные системы, созданные с использованием игрового движка Epic, запускаются и работают значительно быстрее. Это обусловлено тем, что Unreal Engine позволяет запускать отдельные части программного обеспечения в последовательном порядке, а не всё вместе, как это происходит в традиционных решениях. Проще говоря, загрузка контента, который не требуется при запуске системы, откладывается на более позднее время, за счёт чего и происходит ускорение в работе.

Поскольку Unreal Engine разработан для обеспечения фотореалистичной компьютерной графики, автомобильное ПО на его основе cможет отображать высококачественные рендеры авто, а также отдельных его внутренних и внешних элементов на дисплеях внутри салона. Epic заявляет, что в основе партнёрства с General Motors находится прогноз, согласно которому в будущем автономные транспортные средства сделают процесс вождения менее важным, а на первый план выйдут действиями, которые водитель может выполнять, находясь в салоне. Транспортным же средством будут управлять специальные алгоритмы. С упором на это компания и разрабатывает своё новое ПО. И поэтому компания заинтересована в том, чтобы движок Unreal Engine позиционировался как основа для создания разного рода функций, которые будут входить в состав мультимедийных систем будущего.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Летний автомотофестиваль «ДвижОк» представит уникальные автомобили на ПМЭФ-2021

С 2 по 5 июня на Петербургском международном экономическом форуме в павильоне G КВЦ «Экспофорум» будет работать стенд летнего автомотофестиваля «ДвижОк» (Summer Motor Fest). Участники Форума смогут увидеть три неординарных проекта, каждый из которых является новым словом в автомобилестроении.

Известный автоблогер Константин Заруцкий (AcademeG) лично представит «Победу-ультратанк», созданную специально для фестиваля «ДвижОк». Кузов легендарного советского автомобиля был установлен на модульную гусеничную платформу, в результате чего получилось уникальное по виду и по ходовым качествам транспортное средство. Автомобиль способен ездить и по грунтам низкого давления, болотам, песку, и по дорогам общего пользования без вреда для дорожного покрытия. Возможности платформы делают его самым быстрым гусеничным транспортным средством в мире: официально достигнутая скорость составляет 130 км/ч при мощности двигателя 400 л. с.

Впрочем, болид BR03 способен разгоняться до еще более впечатляющих 310 км/ч. Этот самый мощный гоночный автомобиль в Российской серии кольцевых гонок был создан российским конструкторским бюро BR Engineering Бориса Ротенберга в сотрудничестве с командой SMP Racing при поддержке Российской автомобильной федерации (РАФ). Несмотря на выдающиеся показатели, BR03 подойдет как профессионалам, так и любителям: это тот редкий случай, когда человек практически любой комплекции способен комфортно разместиться за рулем мощного болида. Машину отличают скорость, управляемость, отличный обзор и доступность относительно ближайших конкурентов. Особое внимание российские конструкторы и инженеры уделили надежности и безопасности. Ознакомиться с перспективным отечественным Ле-Маном можно будет также на стенде Summer Motor Fest.

Третьим экспонатом станет спортивный электрический карт F7, разработанный для юных пилотов в рамках амбициозного проекта RF7-Electric. Два года назад его организатор – Академия АвтоМотоспорта Ф7 – представила на ПМЭФ-2019 первый образец мини-карта. За это время проект проделал большой путь, достигнута договоренность о создании производства российских гоночных электрических картов совместно со специалистами из итальянской гоночной команды BabyRace при поддержке Госкорпорации «Росатом».

Экспоненты Summer Motor Fest также примут участие в основной деловой программе ПМЭФ-2021. Так, 3 июня Константин Заруцкий выступит в сессии «Блогеры – это новые СМИ?», где его собеседниками станут генеральный директор АО «Газпром-медиа Холдинг» Александр Жаров, главный редактор Esquire Russia Сергей Минаев, генеральный директор «СТС Медиа» Вячеслав Муругов, основатель Comedy Club Production Артур Джанибекян и другие лидеры медиапространства. Модерировать дискуссию будет журналист и телеведущая Ксения Собчак.

Летний автомотофестиваль «ДвижОк» состоится 30 июля – 1 августа на гостеприимной площадке КВЦ «Экспофорум». Посетителей ждут выставка производителей автомобилей и аксессуаров, экстрим-шоу, тест-драйвы, мотоджимхана, выступления топовых блогеров и музыкантов. Любители скорости и адреналина даже смогут принять участие в соревнованиях по скоростному маневрированию на своих авто. 

Организаторами Summer Motor Fest являются РК-Медиа, Экспофорум Интернэшнл, Межрегиональный контактный центр и Velgutsgarage. 

Подробная информация доступна на сайте проекта: summermotorfest.ru.

Сверхлегкая ракета — двигатель на батарейках

07.07.2020

В обход идти, понятно, не очень-то легко,
довольно неприятно и очень далеко
Айболит 66 

Продолжение, начало — статьи 1, 2, 3, 4, 5, 6

В первой, второй и третьей публикациях цикла было рассказано о потенциальном рынке сверхлегких ракет-носителей (СЛРН). В четвертой и пятой статьях были рассмотрены некоторые нетрадиционные решения, которые пытались применять в проектах СЛРН. В шестой статье рассмотрены широкодиапазонные двигатели. В настоящей статье изучается вопрос замены турбонасосного агрегата (ТНА) на электрический привод насосов (ЭН) с питанием от аккумуляторных батарей (АКБ). Статья скучноватая, картинок мало, но полезная, ссылок много.

Зачем ракете батарейки

Единственный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) с ЭН, слетавший в космос, это Резерфорд (Rutherford) ракеты RocketLab Electron (рис.1-а). Он оснащен раздельным приводом насосов горючего и окислителя, что позволяет гибко дросселировать его мощность. Но такая схема не является обязательной, привод может быть и общим (рис.1-б). Обзор ЖРД Rutherford приведен в статьях [1],[2]. Каждый ЖРД снабжен двумя гидроцилиндрами (синие на рис.1-а), которые позволяют качать его по двум осям, обеспечивая таким образом управление ракетой. Питание ЭН осуществляется от АКБ. Следует отметить, что АКБ давно и широко применяются на ракетах-носителях (РН) и космических аппаратах [3], но для питания электрических приводов насосов ЖРД они использованы на СЛРН Electron впервые.


Рисунок 1 - ЖРД Rutherford с индивидуальным электрическим приводом насоса окислителя и горючего (а) и альтернативная схема с насосами на одном валу и приводом от общего электрического двигателя

Основной причиной, почему в ракете Electron применены ЭН, является недоступность на рынке коммерческих ТНА. Лидер в области разработки и производства ТНА фирма Barber&Nichols [4] фактически является единственной, кто поставляет ТНА отдельно от ЖРД. Однако она не выпускает ТНА для ЖРД малой тяги. Насосы же и высокооборотные электрические двигатели являются серийной коммерческой продукцией, доступной на рынке, АКБ используются особые, но они тоже серийные.

Пожалуй, единственным подходящим по размерности для СЛРН является ТНА водородного воздушно-реактивного двигателя НК-88, устанавливавшегося в конце 80-х годов на экспериментальный самолёт Ту-155. Данный ТНА при частоте вращения 50 тыс. об/мин может использоваться на водородном НК-88, а при 20 тыс. об/мин – на метановом НК-89. Ценой немалых переделок этот ТНА можно приспособить для метанового ЖРД тягой 1,5 — 2,2 тс [5],[6].

АКБ — революция закончилась

Химические источники тока основаны на окислительно-восстановительной реакции между элементами.

Литий-ионные батареи – лучший выбор при времени работы до 5 мин. Литий является металлом с предельными характеристиками: самой низкой массой, самым низким электродным потенциалом (–3,05 В) и самой высокой токовой нагрузкой (3,83 А·ч/г). Литий-ионные аккумуляторы появились на рынке в начале 90-х годов, история их создания изложена в статье [7], а разновидности и перспективны развития – в статье [8]. Возможность применения литий-ионных АКБ для питания ЭН ЖРД рассмотрена в работе [9]. Показано, что необходимо учитывать одновременно два параметра: удельную емкость E/m и удельную мощность P/m (m-масса элемента). Кроме того, важен ток разрядки, т.е. то, как быстро батарея может отдать накопленную энергию (C-rate), т.к. вращение электродвигателя зависит от силы тока. Емкость по току измеряется в С=ампер·час. В настоящее время на литий-ионных серийных АКБ одновременно достигнуты E/m =220 Вт·ч/кг и P/m=2 кВт/кг, полная картина сочетания этих параметров представлена на рисунке 2.


Рисунок 2 — Характеристики современных АКБ различных типов

В отдельных тестах достигнуты удельная энергоемкость литий-ионных элементов порядка 1,5 кВт·ч/кг и рекордный ток 20 кА/кг массы электродов [10]. Их гибриды с литий-оксидными Li-Ο2 (которые сами по себе недостаточно мощные, но теоретически могут обладать рекордной емкостью до 5 кВт·ч/кг [11]) лидируют среди перспективных аналогов по обоим параметрам [12], но внедрены они могут быть не ранее, чем в течение 10 лет. Это связано с тем, что подача кислорода воздуха в ячейку, содержащую легко воспламеняющийся литий, требует сложных технологических решений, кроме того, имеются проблемы с электродами с высокой плотностью тока. С применением новых материалов анода, например, кремния, можно ожидать дальнейшего прогресса, однако этому препятствуют трудности: разрушение и разуплотнение элементов кремниевого слоя, а также рост литиевых дендритов через электролит.

На режимах высоких нагрузок литиевые батареи начинают перегреваться. Например, на токе 15С (характерный ток разрядки АКБ в ЖРД с ЭН) литий-ионные элементы выходят из строя за 600 с [13]. Также, в условиях стратосферы при нагреве может закипеть растворитель электролита, т.к. ячейки не защищены от падения давления и начинают разбухать. Безопасной считается эксплуатация АКБ при температуре элементов ниже 100°С, иначе могут инициироваться экзотермические реакции [14]. Максимум отдачи энергии наблюдается при температуре 35-41ºС. В сухих сборках без принудительного охлаждения теплоотвод осуществляется медленнее в несколько раз, поэтому высокомощные сборки элементов требуется защищать от перегрева даже для длительности пуска 150-200 с. Ожидается, что контроль температуры батарей хладагентом поможет на 20% повысить их энергоотдачу.

Литий-серные батареи имеют отличные показатели удельной энергии (до 1,6 кВт·ч/кг для малых токов разряда), поэтому их можно рассматривать при длительности работы от 10 мин. Напомним, у СЛРН Electron время работы первой ступени – 2,5 мин, второй ступени – 6,5 мин, т.е. применение литий-серных АКБ потребует изменения траектории выведения на более пологую, что попутно уменьшит гравитационные потери. В литий-серных батареях используются различные степени окисления серы в составе полисульфид-иона, что, вероятно, позволяет достигать множества стабильных промежуточных состояний серного электрода. Максимальный задокументированный ток разряда в лабораторных условиях – 3С для удельной энергии порядка 1 кВт·ч/кг [15].

Другие авторы полагают, что у потенциально реализуемых изделий ток разряда не превысит 0,2С [16]. В работе [17] для литий-серных АКБ приняты следующие параметры: 1,2 кВт/кг и 350 Вт·ч/кг, приведено их сравнение с литий-ионными и литий-ионными с полимерным электролитом АКБ (литий-полимерных). Сделан вывод, что для применения на СЛРН литий-серные АКБ хуже литий-полимерных.

Для литий-серных лабораторных тестовых микросборок, использующих структурированные наноуглеродные электроды, значение удельной мощности может достигать 10 кВт/кг, как у коммерческих суперконденсаторов, но это, как всегда с нанотехнологиями, дело отдаленного будущего.

Другие типы АКБ – серебряно-цинковые, никель-кадмиевые и никель-металлогидридные, литий-титанатные по отдельным характеристикам могут превосходить литий-полимерные элементы, но по интегральным показателям уступают им (см. рис.2).

Прекрасными разрядными характеристиками обладают АКБ на базе титаната лития: они быстро заряжаются и дают мощную отдачу по току, что делает привлекательным их применение в общественном транспорте. Но они очень тяжелые, и это закрывает им путь в космос.

К литий-ионным близки и отчасти их превосходят серебряно-цинковые элементы с емкостью до 0,22 кВт·ч/кг и током разряда до 50C (т.е. удельной мощностью до 10 кВт/кг) [18].

Ближайшими к ним серийно выпускаемыми бюджетными элементами являются никель-кадмиевые и никель-металлогидридные с мощностью разряда до 1 кВт/кг и удельной энергией в пределах до 0,11 кВт·ч/кг [19].

Гибрид суперконденсатора и элемента питания – «supercapattery» с использованием наноматериалов является перспективным направлением исследований. Сами по себе суперконденсаторы обладают максимально возможной мощностью разряда, превосходящей все известные элементы питания, но их удельная энергоемкость не превышает 10 Вт·ч/кг [20], что является крайне низким показателем (см. рисунок 3).


Рисунок 3 - Соотношение удельной емкости и удельной мощности у источников энергии различных типов, серым показаны области преимущественного использования

Таким образом, их применение целесообразно при времени разряда в несколько секунд, например, при страгивании с места автомобиля в городской среде или других транспортных средств с тяжелым грузом – тепловозов, электровозов, тягачей и т.п. На СЛРН суперконденсаторы могут быть использованы для раскрутки ЭН при запуске ЖРД.

Представляется также целесообразным объединить АКБ и суперконденсаторы в одну сборку. Удельная энергия таких систем в лабораторных условиях уже достигает 200 Вт·ч/кг, а удельная мощность 3 кВт/кг [21]. При использовании ионных жидкостей в качестве электролита уже сейчас достигнута емкость на уровне 90 Вт·ч/кг при комнатной температуре и 136 Вт·ч/кг при 80ºС [22] с перспективой увеличения до 230 Вт·ч/кг при использовании в качестве электролита LiClO4. Удельная мощность теоретически может достигать 10-20 кВт/кг, что выше, чем у турбокомпрессора.

Для СЛРН гибриды суперконденсаторов с АКБ – supercapattery сегодня уже лучше литий-ионных АКБ, но эта технология находится в самом начале пути своего развития. Кроме того, supercapattery тяготеют к периодичности функционирования заряд/разряд.

Можно сделать заключение, что в обозримом будущем на традиционной ракете могут быть применены только литий-ионные АКБ, причем, наиболее вероятно, с полимерным электролитом. Не следует ожидать улучшения их характеристик более, чем на 25%. Другие типы батарей и топливных элементов не имеют перспектив на классических ракетах-носителях.

При этом необходимо учитывать, что масса элементов – это еще не вся масса АКБ. Так, на гибридных автомобилях масса элементов составляет 0,55 массы АКБ. В перспективе, с учетом возможностей новых материалов и «высоких» аэрокосмических технологий, прогнозируется увеличение этого показателя до 0,7-0,8.

Перспективным направлением исследования являются гибриды supercapattery.

Альтернативные источники питания — а если попробовать в обход?

Как будет показано в следующей статье цикла, даже при самых оптимистичных характеристиках АКБ, ракета с ЭН существенно уступает ракете с ТНА по весовому совершенству. Не существует ли иных обходных путей, которые позволили бы получать электричество на борту в количестве и с параметрами тока, достаточными для привода ЭН?

Топливные элементы (ТЭ) фосфатных, карбонатных, щелочных классов и твердооксидные (ТОТЭ) обладают существенно большей эквивалентной удельной энергоемкостью по сравнение с лучшими АКБ. Как сообщает портал GasWorld [23], дрон на топливных элементах компании MetaVista с баком жидкого водорода и двигателем FCPM производства Intelligent Energy провел в небе 10 часов 50 минут. Удельная энергоемкость системы составила 1865 Вт·ч/кг. Для сравнения: энергоемкость систем на основе Li-Ion аккумуляторов редко превышает 200 Вт·ч/кг.

ТЭ не могут быть мгновенно введены в действие из-за необходимости разогрева до температур порядка 200-1000ºС, что не является для СЛРН серьезным недостатком. Время подготовки ракеты к старту, в любом случае, составляет несколько часов. Большинство ТЭ требуют подачи чистого водорода, что затрудняет их применение в ЖРД, работающих на углеводородном горючем.

К сожалению, достигнутая удельная мощность серийных ТЭ составляет около 1 кВт/кг, максимум — 1,25 кВт/кг, т.е. существенно ниже, чем у лучших литий-полимерных АКБ. Именно невысокая удельная мощность ограничивает применение ТЭ на борту СЛРН.

Интересными свойствами и способностью работать не только на водороде, но и на углеводородном горючем, высоким КПД преобразования химической энергии в электрическую обладают ТОТЭ и родственные им протон-керамические ТЭ [24], но они еще тяжелее обычных.

Таким образом, как и в случае литий-серных батарей, применение ТЭ может быть обоснованным при времени работы больше 10 минут, что потребует запуска СЛРН по пологой траектории.

Интересной идеей является прокачка водорода через протонообменную мембрану под давлением [25], предложенная компанией HyPoint, что позволяет прокачивать через ТЭ в три раза больше водорода, чем в традиционной конструкции – соответственно,  увеличивается в три раза его удельная выходная мощность (см. рис.4).

 

Рисунок 4 - Топливный элемент с воздушным охлаждением и принудительной прокачкой водорода под давлением фирмы HyPoint

Глава компании Алекс Иваненко заявляет, что достигнута удельная мощность 2 кВт/кг. Смущает только то, что компания, перебравшаяся из Сколково в Кремниевую долину, «прославилась» тем, что совместно с небезызвестной сколковской фирмой Бартини под камеры прессы в первом же публичном показе отправила своё чудо техники мордой в сугроб [26]. Очевидная безграмотность конструкции беспилотника Бартини, негативная реакция прессы и насмешки в социальных сетях вызвали специальный пресс-релиз Ассоциации «Аэронет», смысл которого был в том, что профессионалы к этим самодельщинам никакого отношения не имеют.

Сама же идея прокачки водорода под давлением на СЛРН может быть вполне продуктивной, тем более что на борту есть, чем охлаждать ТЭ.

Безгенераторные ТНА в ряде случаев могут быть альтернативой ЭН на АКБ. В безгенераторных водородных ЖРД рекордная энергия теплоотведения водорода, получаемая при охлаждении камеры сгорания и сопла, достаточна для привода турбины ТНА даже на ЖРД малой тяги. Низкие давления и температура перед турбиной позволяют выполнить её конструкцию надежной и легкой.

Так, в КБХА были разработаны безгенераторные ТНА для привода отдельно насоса водорода и отдельно насоса кислорода в ЖРД РД-0146 (см. рисунок 5), а также для первого в мире безгенераторного кислородно-водородного ЖРД Пратт-Уитни Рокетдайн RL10 (США, 1963 г), у которого насосы находятся на одном валу и связаны через редуктор (рисунок 6) [27]. Применение нового ТНА позволяет расширить диапазон использования двигателя RL10 по тяге – от 5 до 15,6 т вместо 6,7– 11,0 т.

Применение на таких ЖРД ЭН, АКБ и ТЭ лишено всякого смысла. Однако с уменьшением размерности турбины КПД её стремительно падает, площадь, с которой собирается энергия за счет охлаждения камеры сгорания, тоже уменьшается, а технические сложности нарастают.

1 – ТНА водорода, 2 – ТНА кислорода, 3 – БТНА водорода, 4 – БТНА кислорода, 5 – камера

Рисунок 5 — Схема системы питаний водородного ЖРД РД-0146 (КБХА) безгенераторного типа (а) и ротор ТНА подачи водорода (б)

Рисунок 6 — Схема системы питаний водородного ЖРД RL-10 (а), ротор водородного насоса (б) и разрез блочного ТНА (в)

Получение водорода для ТЭ прямо на борту. На ЖРД с углеводородным горючим для питания ТЭ необходимо использовать дополнительный источник водорода. Для применения в краткосрочных пусках от 5 минут может рассматриваться пара «цинк-перекись водорода» [28]. Экспериментальная сборка достигает плотностей мощности 1,2 Вт/см2 (как в коммерческих топливных элементах), топливом служит цинковый порошок, окисляемый на аноде. Однако такая конструкция ТЭ уступает известным ТНА, работающим за счет реакции разложения перекиси водорода в газогенераторе. Кроме того, позиция Роскосмоса – применение на борту СЛРН перекиси водорода в любых видах нежелательно. Существуют различные твердые порошки, содержащие водород, например, аминоборан и борогидрид лития, которые отдают при нагревании до 300ºС от 13% до 15% по массе водорода. Но они не конкурентоспособны с АКБ по энергоемкости.

Более перспективны жидкие вещества, которые можно использовать для охлаждения камеры сгорания и сопла ЖРД, например – метанол, который при нагревании до 300-350ºС разлагается на синтез-газ (СО+H2). Метанол имеет сравнительно слабые характеристики теплоотбора и как топливо неинтересен.

Аммиак весьма перспективен. Рассматриваются кислородно-керосиново-аммиачные ЖРД [29], в которых доля аммиака может достигать 35% без потери удельного импульса по сравнению с парой керосин-кислород (см. рис.7). При этом температура горения снижается почти на 600 — 1000ºС из-за невысокой теплотворной способности аммиака (меньше, чем у керосина на 30-33%), что упрощает охлаждение камеры сгорания.


Рисунок 7 — Зависимость идеального удельного импульса в пустоте (Iу,п) от массового соотношения кислородно-керосиновых компонентов топливной смеси (Km) и доли аммиака (в процентах от суммарного расхода топлива)

Такие характеристики являются следствием высокого значения газовой постоянной у продуктов сгорания смеси керосин-аммиак-кислород, которая на 10% больше, чем у керосина с кислородом. А удельный импульс Iу.и. ∽ (RT)½, где R — газовая постоянная, T — температура. При использовании в паре с жидким кислородом пустотный удельный импульс аммиака составляет порядка 2900 м/с, т.е. чуть меньше, чем у керосина, но в смеси с керосином удельный импульс не ниже.

По интенсивности теплоотбора (при паровой конверсии до 6 МДж/кг) аммиак уступает только водороду, хотя и сильно. Но все остальные углеводородные топлива он превосходит в четыре и более раза (паровая конверсия керосина — 1121 кДж/кг, что соответствует теплосъему 0,7 МВт/м2). По теплопроводности аммиак превосходит керосин в 40 и более раз.

Как хладагент аммиак превосходит и жидкий метан. В последнее время стали появляться публикации, что содержащейся в тугоплавких сплавах никель способствует пиролизу метана уже при температуре около 700ºС [30], что сопровождается образованием сажи. В упомянутой работе предлагается защищать охлаждаемую поверхность инертным материалом, например, графитом, что достаточно сложно для регенеративного охлаждения с внутренними каналами сложной формы.

Таким образом, аммиак – отличный хладагент: разлагаясь, он дает водород. При температуре 500-600ºС аммиак разлагается на водород и азот в пропорции 1:3. Высокая газовая постоянная и сравнительно низкая температура парогазовой смеси позволяют сделать турбину ТНА простой и эффективной. Аммиак можно использовать и внутри камеры сгорания и сопла для организации завесного охлаждения, при этом он также в 5-6 раз эффективнее керосина. Расчеты показывают, что при умеренных значениях давления в камере сгорания (80-100 атм) и применении турбины ТНА с перепадом давления πт>2, возможно организовать безгенераторную схему с использованием в качестве рабочего тела парогазовый смеси уже на первой ступени, тем более, на высотных и широкодиапазонных соплах.

Аммиак относится к 4 группе опасности, т.е. мало опасен, его утечки благодаря резкому запаху легко обнаруживаются, в этом отношении он гораздо безопаснее водорода. Он летуч, и его разливы вызывают меньшие экологические последствия, чем разливы керосина. Продукты сгорания содержат окислы азота, но в связи с отсутствием в нем углерода, подбор режимов, при которых выбросы NOx минимальные, не представляет проблемы. Следовательно, аммиак можно считать сравнительно безопасной для экологии и персонала добавкой к топливу.

Ацетам — аммиачно-ацетиленовый раствор. Ацетам имеет удельный импульс до 4200 м/с в пустоте и до 4000 м/с на уровне моря. Зависимость удельного импульса от концентрации аммиака в готовой топливной смеси с кислородом и от соотношения окислителя и горючего (Km) приведены на рисунке 8 [31], где видно, что ацетам существенно превосходит керосин, а при доле аммиака в топливной смеси 15% требует такого же количества кислорода.


Рисунок 8 - Зависимость идеальных значений удельного пустотного импульса для продуктов сгорания в кислороде ацетилено-аммиачного горючего различного процентного состава от Km при степени расширения сопла r = 10,3, (pк = 166 кгс/см2 , Km  массовое отношение кислорода к ацетилену/керосину в топливной смеси), процентное содержание аммиака в топливе

Ацетам — высокоэнергетическое топливо, уступающее только водороду. Оно может храниться при температуре минус 40ºС и давлении около 3 атм, что хорошо соответствует условиям наддува баков СЛРН по условиям прочности, когда стартовая тяговооруженность составляет порядка 2. Именно такая тяговооруженность является оптимальной для ракеты с корпусом из углепластика. Можно использовать аммиак для охлаждения, а затем смешивать его с ацетамом. Переход от окислительного газа к нейтральному парогазу снимает целый ряд острых технических проблем и повышает безопасность эксплуатации ЖРД, в том числе при многоразовом использовании. Вдобавок к химической нейтральности, лучше у аммиачной смеси также и работоспособность – газовая постоянная около 60 Дж/кг·град, тогда как для окислительного турбогаза она не превышает 30 Дж/кг·град. Следовательно, смешиваемый с ацетамов парогаз также может использоваться для получения электроэнергии на борту в ТЭ или в качестве рабочего тела для безгенераторного ТНА.

К сожалению, ацетам плохо изучен. Достоверно известно, что относительно безопасными могут быть смеси с парциальным давлением ацетилена в газовой смеси не более 10 атм. Растворимость ацетилена в жидком аммиаке нелинейно расчет с уменьшением температуры. Соответственно, при сжатии раствора, выделяться в газовую фазу будет больше ацетилена. Газообразный ацетилен непредсказуем, коварен и чрезвычайно взрывоопасен. Поскольку он детонирует при сжатии, а также и при нагреве до 500ºС, то совершено непонятно, как поведет его смесь с аммиаком в топливных насосах. Все эти вопросы требуют тщательного изучения и экспериментальной отработки.

С другой стороны, даже смесь ацетилена с аммиаком в пропорции 50-50% превосходит керосин по всем показателям как ракетное горючее и как хладагент. Ацетам является весьма перспективным для применения в ротационно-детонационном двигателе, который при работе на ацетаме и давлении в камере сгорания до 150 атм вообще не требует насосов.

Комбинированная схема с генератором электроэнергии для подзарядки АКБ может быть использована на классической ракете для вариантов, когда отбираемой за счет охлаждения энергии не хватает для привода ТНА. Поскольку удельная мощность электрогенератора в зависимости от частоты вращения составляет 3-5 кВт/кг, то выгоднее использовать для получения энергии генератор, а не ТЭ, в тех случаях, когда требуется высокая удельная мощность, т.е. при классическом вертикальном старте с большим ускорением. Следовательно, мощный электрический генератор, работающий через высокорейтинговые АКБ или, в идеале, через supercapattery, является оптимальным источником тока.

Вполне интересным может быть вариант с термоэмиссионным охлаждением (ТэО), кратко рассмотренным в шестой статье. Напомним, что в типичном случае, термоэмиссионное покрытие может генерировать электрическую мощность 250 кВт/м2 при температурах более 1500К. Защищаемая конструкция охлаждается при этом на 500-700 гр. С нагреваемых участков собирается электроэнергия с КПД преобразования в электричество порядка 50%. Её можно использовать для подзарядки АКБ.

Заключение

В настоящей статье были рассмотрены аккумуляторные батареи различных типов. Показано, что для традиционной сверхлегкой ракеты с быстрым вертикальным стартом наилучшим вариантом на обозримую перспективу являются литий-полимерные элементы. Наиболее перспективным направлением исследований являются гибриды суперконденсаторов и аккумуляторных батарей — supercapattery.

Переход на водород исключает потребность в электронасосах, т.к. безгенераторная схема с использованием паров водорода из рубашки охлаждения ЖРД генерирует достаточно энергии для привода насосов. Применение в качестве горючего смеси керосина с аммиаком и ацетилена с аммиаком представляется хорошей альтернативой водороду. В этом случае может быть реализована безгенераторная схема, в том числе, с выработкой водорода на борту для питания топливных элементов, но более привлекательным с точки зрения удельной массы выглядит привод от турбины электрического синхронного генератора, подзаряжающего аккумуляторные батареи. Данная схема отличается наибольшей гибкостью, поскольку частоты вращения турбины и насосов могут изменяться независимо друг от друга.

Для подзарядки батарей могут использоваться элементы термоэмиссионного охлаждения, которые уступают по эффективности теплоотбора регенеративным системам, использующим керосин, но преобразуют энергию непосредственно в электричество с КПД порядка 50%.

В следующей статье будет приведен весовой анализ ракет с электрическими насосами и турбонасосными агрегатами. Будут рассмотрены варианты различных топлив в сочетании с электрическим приводом.

Благодарности

Автор благодарит за помощь в подготовке статьи и предоставленные материалы сотрудников Научно — Исследовательской Лаборатории Беспилотных авиационно-космических систем (НИЛ БАКТС) БГТУ «Военмех»: Станислава Колосенка, Алексея Колычева и Александра Никитенко.



[1] https://thealphacentauri.net/25345-o-dvigatele-rutherford/

[2] https://habr.com/ru/post/404025/

[3] http://jurnal.vniiem.ru/text/171/14-23.pdf

[4] https://www.barber-nichols.com

[5] Иванов А.И., Борисов А.В. Кислородно-водородный ЖРД для разгонных блоков ракет-носителей легкого класса с использованием водородного ТНА, разработанного для авиационного ГТД. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, №3(34), 2012, с.302-306.

[6] Иванов А.И., Косицын И.П., Борисов В.А. Анализ схем жидкостного ракетного двигателя небольшой тяги с авиационным турбонасосным агрегатом на метане // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2016. Т. 15, No 4. С. 75-80. DOI: 10.18287/2541-7533- 2016-15-4-75-80.

[7] https://habr.com/ru/company/toshibarus/blog/455513/

[8] https://habr.com/ru/company/toshibarus/blog/462185/

[9] Rachov, A. Pavlov, P & Tacca, H.E. & Lentini, Diego. “Electric Feed Systems for Liquid-Propellant Rockets,” Journal of Propulsion and Power, Vol. 29, No. 5, 2013, pp. 1171-1180.
doi: 10.2514/1.B34714.

[10] Linpo Yu, George Zheng Chen, “Supercapatteries as High‑Performance Electrochemical Energy Storage Devices”, Electrochemical Energy Reviews, 2020.

[11] Grande L, Paillard E, Hassoun J, et al. The lithium/air battery: still an emerging system or a practical reality? Adv Mater. 2015;27:784–800. doi: 10.1002/adma.201403064.

[12] L. An, T.S. Zhao et al., “A low-cost, high-performance zinc-hydrogen peroxide fuel cell”, Journal of Power Sources 275 (2015) 831e.

[13] X T. Dong, P. Peng, F. Jiang, “Numerical modeling and analysis of the thermal behavior of NCM lithium-ion batteries subjected to very high C-rate discharge/charge operations”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 117, February 2018, pp. 261-272.

[14] Yang Yang, Yishen Xue, et al., “A Facile Microfluidic Hydrogen Peroxide Fuel Cell with High Performance: Electrode Interface and Power-Generation Properties”, ACS Appl. Energy Mater., 2018, 1, 10, 5328-5335.

[15] Zhan Lin, Chengdu Liang “Lithium-Sulfur Batteries: from Liquid to Solid Cells”, J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 936-958.

[16] Zhu Kunlei, Wang Chao, Chi Zixiang, Ke Fei, Yang Yang, Wang Anbang, Wang Weikun, Miao Lixiao, “How Far Away Are Lithium-Sulfur Batteries From Commercialization?” , Frontiers in Energy Research, vol. 7, 2019, p.123.

[17] Kaan Gegeoglu, Mehmet Kahraman, Arif Karabeyoglu. Assessment of Using Electric Pump on Hybrid Rockets. Conference: AIAA Propulsion and Energy 2019 Forum. DOI: 10.2514/6.2019-4124.

[18] Thomas P. J. Crompton, Battery Reference Book, Elsevier, Mar 20, 2000.

[19] Siraj Sabihuddin, Aristides E. Kiprakis and Markus Mueller, “A Numerical and Graphical Review of Energy Storage Technologies”, Energies 2015, 8, 172-216.

[20] М.Сизов, “Устройство для выравнивания напряжений на элементах батареи суперконденсаторов”, Современная Электроника, № 1, 2013, c 40-43.

[21] Linpo Yu, George Zheng Chen, “Supercapatteries as High‑Performance Electrochemical Energy Storage Devices”, Electrochemical Energy Reviews, 2020.

[22] Yu LP., Chen GZ. High energy supercapattery with an ionic liquid solution of LiClO4. Farad Discuss. 2016;190:231–240. doi: 10.1039/C5FD00232J.

[23] https://www.gasworld.com/hydrogen-powered-uav-sets-record-in-the-sky/2016427.article

[24] Duan C, Kee RJ, Zhu H, Karakaya C, Chen Y, Ricote S, et al. Highly durable, coking and sulfur tolerant, fuel-flexible protonic ceramic fuel cells. Nature 2018;557:217–22. doi:10.1038/s41586-018-0082-6.

[25] https://naukatehnika.com/turbo-toplivnyie-elementyi-evtol.html

[26] https://nplus1.ru/news/2018/12/08/bartini

[27] А. И. Дмитренко, А. В. Иванов, В. С. Рачук. Развитие конструкций турбонасосных агрегатов для водородных ЖРД безгенераторной схемы, разработанных в КБХА. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. No 4 (24) 2010 г., с.38-48.

[28] L. An, T.S. Zhao et al., “A low-cost, high-performance zinc-hydrogen peroxide fuel cell”, Journal of Power Sources 275 (2015) 831e.

[29] В.И. Архангельский, В.Н. Хазов. Кислородно-Керосино-Аммиачные топливные композиции в ЖРД. http://lpre.de/resources/articles/83121926.pdf.

[30] R. Minato, K. Higashino, M. Sugioka and Y. Sasayama. Control of LNG Pyrolysis and Application to Regenerative Cooling Rocket Engine. https://www.intechopen.com/books/heat-exchangers-basics-design-applications/control-of-lng-pyrolysis….

[31] Хазов, В.Н. Ацетилено-аммиачные растворы как высокоэффективное горючее кислородных ЖРД [Teкст] / В.Н. Хазов // Труды НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко. – 2008. – No 26. – С. 48-67.

#Аэроспейснет, #ракета, #космос

В чем разница между щеточными и бесщеточными двигателями? — Worx Tools Russia

Все чаще на просторах интернет-магазинов можно найти инструменты с двумя типами двигателей. Инструменты и садовая техника WORX также не отстают от современных трендов при производстве техники, так что на нашем сайте вы тоже можете найти специальную характеристику двигателя — щеточный или бесщеточный. Так что же это за характеристика, на что она влияет и в чем принципиальные отличия инструментов с тем или иным двигателем? Давайте разбираться.

Устройство и принцип действия щеточного двигателя

Щеточный двигатель по-другому еще называется коллекторным. Состоит двигатель из нескольких важных частей.

Ротор — по-другому, якорь. Как раз он вращается внутри и преобразует электрическую энергию в механическую. Якорь обмотан медной проволокой (обмоткой) с разных сторон ротора. За счет прохождения тока через проволоку создается магнитное поле, которое в свою очередь и создает вращение элемента.

На бесщеточном двигателе установлен коммутатор, который используется для переключения с одной обмотки на другую. Это позволяет менять направление вращения ротора. Этот коммутатор и есть коллектор, от которого взял свое название двигатель.

Чтобы напряжение передалось на обмотки, а ток прошел через коллектор в двигатель устанавливаются специальные щетки. Щетки обычно состоят из графита; они всегда контактируют с коммутатором и обеспечивают подачу энергии к катушкам с обмоткой. Есть две щетки, и каждая из них подключается к противоположному полюсу батареи. Это гарантирует, что при вращении ротора ток, протекающий к катушкам, постоянно меняет направление. Это приводит к необходимому изменению магнитного поля, которое позволяет ротору продолжать вращаться.


Все вышеописанные элементы установлены в статор. Статор — неподвижных элемент двигателя, в котором могут быть либо еще одна катушка с проволокой, либо постоянный магнит. За счет того или другого элемента и создается магнитное поле обратной полярности ротору, из-за чего тот вращается.

Коллекторные двигатели могут работать от переменного напряжения, так как при смене полярности ток в обмотках возбуждения и якоря также меняет направление, в результате чего вращательный момент не меняет своего направления.

Плюсы и минусы щеточного двигателя

Так мы с вами вкратце разобрались с устройством щеточного двигателя. Теперь в чем же его плюсы и минусы?

Плюсы

  1. Первым плюсом инструментов со щеточными двигателями стоит отметить более низкую стоимость в отличие бесщеточных. Это связано с технологиями производства и более бюджетными материалами.
  2. Вторым плюсом специалисты отмечают упрощенную конструкцию двигателя, что влияет на стоимость ремонта. Проще поменять щетки, чем весь мотор в целом.
  3. Также к плюсам можно отнести относительно малый вес и размер инструментов.

Минусы

  1. На высоких оборотах увеличивается трение щёток. Отсюда вытекает проблема их быстрого износа. Помимо износа самих щеток, в процессе работы они стираются. Стертый графит может засорить коллектор и привести в полную негодность инструмент.
  2. Также к минусам можно отнести более низкую мощность щеточных инструментов, в отличие от бесщеточных моделей. Это связано с тем, что щеточные двигатели физически не могут выдавать мощность выше 3 000 об./мин. Но такой мощности вполне достаточно для домашнего обихода.
  3. Еще одним минусом щеточных двигателей мы можем отметить наличие искрения во время работ. Обратите внимание, что при запуске инструмента щетки трутся о коллектор и создают видимые искры. Это значит, что работать щеточными инструментами нужно более аккуратно — убирать на расстояние все возможные легковоспламеняющиеся вещества и предметы, а также периодически делать перерывы в работе, во избежание перегрева двигателя.
  4. Последним минусом отметим не очень высокий КПД инструментов с коллекторным двигателем — всего 60%. Это значит, что инструменты несколько хуже справляются с прочными материалами (например, с металлом) и выполняют меньший объем работы за то же время, что бесщеточный инструмент.

Устройство и принцип действия бесщеточного двигателя

Теперь давайте разберем принцип работы бесщеточного двигателя. Как понятно из названия, его принципиальное отличие в отсутствии щеток. Но как же он тогда работает? Как нужная энергия поступает в двигатель?

В устройстве бесщеточного двигателя также присутствует ротор и статор — основные элементы любого мотора. Но при этом отсутствует коллектор, соответственно и двигатель по-другому называется бесколлекторным. Если у щеточного двигателя работа происходит за счет электро-механической смены полярности, то в бесщеточном двигателе все работает благодаря электромагнитной индукции. Также отличается местоположение обмотки — здесь она располагается на статоре, в отличие от предыдущего вида двигателя.

Вместо щеток и коллектора в бесщеточном двигателе установлены датчики Холла и контроллер, который контролирует подачу напряжения на катушки для создания индуктивности, а также положение ротора и скорость его вращения.

Когда плата подает на обмотку ток, создается тоже противоположное магнитное поле, и магниты на роторе начинают вращаться.


Еще одной особенностью бесщеточных двигателей нужно назвать их типы. Двигатели бывают двух типов — синхронный и асинхронный. В синхронном двигателе частота вращений ротора равна частоте вращений магнитного поля — то есть один оборот ротор совершает после одного полного прохождения тока через катушку. А в асинхронном двигателе обратная ситуация — частота вращений ротора меньше, чем частота вращения магнитного поля. То есть ток проходит через катушку быстрее.

Плюсы и минусы бесщеточного двигателя

Если с устройством бесщеточного двигателя мы разобрались, то теперь давайте рассмотрим положительные и отрицательные стороны инструментов с бесщеточными моторами.

Плюсы:

  1. У инструментов с бесщеточным двигателем отсутствуют многие проблемы, которые встречаются у щеточных моделей. Так, первым плюсом специалисты отмечают бо́льшую износостойкость инструментов. Ввиду отсутствия щеток не создается трение внутри двигателя, соответственно нет внутренних загрязнений. Также отсутствие щеток снижает пожароопасность инструмента — при работе нет искрения, а значит можно работать практически в любых условиях.
  2. Вторым плюсом стоит отметить упрощенную регулировку крутящего момента — в отличие от щеточных моделей, у бесколлекторных инструментов достаточно просто нажать соответствующую кнопку на инструменте. Причем регулировка может иметь до 15 уровней и переключаться в одно мгновение.
  3. Одним из ключевых преимуществ бесщеточных моделей нужно отметить экономию расходуемой энергии. Этот пункт особенно актуален для аккумуляторных инструментов. Благодаря экономии инструменты работают до 50% дольше, чем модели со щеточным двигателем. Также КПД бесколлекторных инструментов намного выше — инструмент выполняет 90% поставленных задач, против 60% у коллекторных моделей. Это значит, что бесщеточными инструментами можно работать практически с любым материалом без потери мощности.
  4. Помимо вышеуказанных преимуществ инструментов с бесщеточным двигателем, они еще могут разгоняться до максимальных показателей и имеют быстрый запуск сразу с больших скоростей, чем не могут похвастаться щеточные инструменты.

Минусы:

Но не бывает все настолько радужно. Даже у инструментов с бесщеточными двигателями есть и свои недостатки. Так сказать, ложка дегтя в бочке меда.

  1. К минусам, в первую очередь стоит отнести стоимость инструментов. Техника с бесщеточным мотором в цене дороже, чем упрощенные модели со щеточным двигателем.
  2. Вторым недостатком бесколлекторных инструментов может быть сложное и дорогое техническое обслуживание. Бесщеточный двигатель — технологичное устройство, для работы с которым нужны знания в микроэлектронике. К счастью, в сотрудники наших сервисных центров знают и умеют обслуживать бесколлекторные двигатели.

Итоги сравнения щеточного и бесщеточного двигателей

Если сравнивать инструменты с разными видами двигателей, то можно смело сказать, что техника с бесщеточным двигателем надежнее и мощнее. Но нужно учитывать тот факт, что ориентирована такая техника больше на профессиональные работы. В быту же и инструменты со щеточным двигателем отлично справятся со своими задачами. Потому перед покупкой инструмента заранее определите цели, для которых вы будете использовать инструменты.

В ассортименте компании WORX есть инструменты и со щеточными и с бесщеточными двигателями. Чтобы определить какой именно тип двигателя установлен в инструменте, обратите внимание на иллюстрацию в карточке товара — в бесщеточных моделях есть специальная пометка «BRUSHLESS MOTOR».

Ford патентует режим дрифта с использованием двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя

Основываясь на недавней заявке на патент и торговую марку США, Ford работает над очень интересной системой режима дрифта для будущих продуктов. Эта уникальная система режима дрифта от Ford будет включать как двигатели внутреннего сгорания, так и электродвигатели в соответствии с патентной заявкой Ford.

Форд знаком с системами режима дрифта с момента их дебюта на Ford Focus RS. В этой новой заявке Ford на патент и торговую марку США подробно рассказывается о том, как будет работать система режима дрифта Ford следующего поколения: «Контроллер запрограммирован на то, чтобы в ответ на то, что транспортное средство находится в режиме дрифта, отсоединять ведущие колеса от привода, включить фрикционные тормоза, чтобы заблокировать ведущие колеса, и перевести исполнительный механизм в режим управления скоростью и передать крутящий момент на исполнительный механизм на основе разницы между измеренной скоростью исполнительного механизма и заданной скоростью исполнительного механизма.

Эта новая система режима дрифта будет использоваться как в двигателях внутреннего сгорания, так и в электродвигателях. коленчатый вал и вал, трансмиссия, оперативно соединяющая двигатель с ведущими колесами».

В заявке на патент и товарный знак США указано, что, когда транспортное средство находится в режиме дрифта, оно отсоединяет ведущие колеса и использует тормоза для их блокировки, чтобы вызвать скольжение.Затем система добавит мощность, чтобы максимизировать скольжение на основе данных датчика между текущей скоростью колеса и целевой скоростью колеса, оптимизированной для дрифта.

Нынешний набор режимов дрифта, предлагаемых производителями, в основном используется на полноприводных автомобилях, таких как Mercedes-AMG E63 или MK8 Golf R. Эти системы направляют дополнительную мощность в заднюю часть автомобиля, где владельцы могут создать сильное скольжение. как традиционный заднеприводный автомобиль. Когда мы смотрим на патент Форда, становится совершенно ясно, что это будет совершенно другая система благодаря включению фрикционных тормозов.

Этот инновационный патент, поданный Ford, представляет собой новое поколение режимов дрифта, предлагаемых производителями, и мы с нетерпением ждем возможности увидеть его в действии.

Rivian — одна из немногих компаний, производящих электромобили, которые отдают электродвигатели на аутсорсинг

Rivian решила отдать электродвигатели на аутсорсинг, чтобы ускорить запуск своего R1T. Стартап EV смог быстрее вывести на рынок электрический пикап, поскольку ему не нужно было заниматься проектированием, тестированием и внедрением собственных двигателей.Однако, похоже, компания передумала или, возможно, просто готова двигаться вперед по новому пути.

Согласно отчету Green Car Reports , основанному на данных IIHS Markit , аутсорсинг двигателей Rivian фактически уникален среди производителей электромобилей, особенно среди брендов, выпускающих только электромобили.

Как вы можете ясно видеть на графике IHS Market выше, Rivian присоединяется к General Motors в дальней левой части графика, что показывает, что в настоящее время он передает все свои электродвигатели на аутсорсинг.Ford также почти на одном уровне с Tata, Honda и Mercedes, которые внимательно следят за ними, примерно 25 или менее процентов их двигателей производятся собственными силами.

Между тем, Tesla и Lucid находятся на противоположном конце графика, и 100 процентов их электродвигателей показаны как «внутренние». IHS Market пишет:

«Мы прогнозируем неуклонный сдвиг в сторону инсорсинга электроприводов в ближайшее десятилетие, частично за счет OEM-производителей США. Однако будет много ситуаций, когда аутсорсинг по-прежнему имеет смысл.Например, Rivian сначала полностью отдала свой электропривод на аутсорсинг, что помогло ускорить выпуск первого продукта, а затем разработала свой собственный». , отметив, что в будущем появятся новые базовые модели с более низкими ценами.Это был полный провал, поскольку бренд планировал взимать с держателей резерваций новые, более высокие цены, хотя быстро изменил курс.

Причина, по которой мы упоминаем эту более раннюю новость, состоит в том, чтобы подчеркнуть, что в планы Rivian на будущее входит разработка и внедрение собственных двигателей, 800-вольтовой архитектуры, тепловых насосов и многого другого.

Анализ рынка IHS также показывает, что двигатели собственного производства являются более «нормой» в автомобильной промышленности, и такая же ситуация с двигателями на протяжении многих лет. Около 90 процентов газовых двигателей изготавливаются автопроизводителями собственными силами.

Green Car Reports пишет, что двигатели стали частью фирменного стиля.То же самое можно сказать и о собственных двигателях Lucid и Tesla, которые практически не имеют себе равных, когда речь идет о запасе хода и эффективности, но при этом предлагают невероятную производительность.

Крошечный электродвигатель Koenigsegg развивает мощность 335 л.с. и крутящий момент 443 фунт-фут

Шведский производитель гиперкаров Koenigsegg уже давно является домом для инновационных технологий, и это видно по его новому электродвигателю. Разработанный для четырехместного автомобиля Gemera, этот электродвигатель, получивший название Quark, представляет собой крошечную электростанцию. В пакете, который весит всего 63 фунта, Quark развивает 335 л.с. и 443 фунт-фут крутящего момента.Для масштаба это энергетический напиток объемом 330 мл на фотографиях.

Кенигсегг

Quark, анонсированный в понедельник, сочетает в себе конструкции с радиальным и осевым магнитным потоком, что обеспечивает хороший баланс между мощностью и крутящим моментом. Вместо того, чтобы объяснять разницу между ними, я обращусь к этой статье из торговой публикации EV Charged . Все, что вам действительно нужно знать, это то, что это лучшее решение из обоих миров — Koenigsegg утверждает, что Quark имеет лучшее в отрасли соотношение крутящего момента, мощности и веса.Эти пиковые значения мощности и крутящего момента доступны только в течение 20 секунд, что характерно для двигателей электромобилей. Через 20 секунд показатели падают до 134 л.с. и 184 Нм крутящего момента. Это нормально для Gemera, у которой три электродвигателя и трехцилиндровый двигатель мощностью 600 л.с.

«Кварк предназначен для увеличения диапазона низких скоростей Gemera, где он вам нужен, для резкого ускорения», — сказал в своем заявлении руководитель отдела разработки электродвигателей Koengisegg Драгос-Михай Постариу. «Затем ICE фокусируется на высокоскоростном диапазоне.Что это означает с точки зрения производительности Gemera, так это большой скачок мощности, за которым следует непрерывный скачок скорости до 400 км/ч [248,5 миль/ч] без каких-либо потерь крутящего момента или мощности».

Кенигсегг

Естественно, Koenigsegg использует всевозможные интересные материалы для создания Quark, в том числе сталь, подходящую для аэрокосмической и автомобильной промышленности, и полое углеродное волокно — технологию Koenigsegg Aircore — для ротора. Компания надеется, что Quark найдет применение не только в Gemera, поскольку он также был разработан для аэрокосмических и морских приложений.

«Quark уникален своей высокой эффективностью в сочетании с лучшей в своем классе матрицей отношения крутящего момента к мощности, оборотам в минуту и ​​массе », — говорится в заявлении генерального директора Кристиана фон Кенигсегга. «Это означает, что при использовании Quark в таких приложениях, как морские, авиационные или VTOL, нет необходимости в понижающей трансмиссии, вместо этого может быть достигнут прямой привод, так как скорость вращения двигателя составляет прямо с самого начала. Небольшие высокооборотные двигатели могут иметь более высокое пиковое отношение мощности к весу, но в большинстве приложений им требуются трансмиссии, чтобы достичь желаемых выходных оборотов и крутящего момента, что приводит к потерям энергии и увеличению веса и сложности для выполнения той же работы. .Так что любое преимущество в размере теряется.»

Кенигсегг

Koenigsegg также продает электропривод, состоящий из двух двигателей Quark, небольшого, но мощного инвертора и небольших планетарных редукторов с низким передаточным числом на каждом выходном валу. Агрегат называется Terrier и обеспечивает мощность 670 л. Terrier также можно прикрутить болтами непосредственно к монококу автомобиля.

Дополнительная информация о блоке Terrier скоро появится, и, предположительно, он будет представлен в будущих продуктах Koenigsegg. Как всегда, цифры инновационной шведской фирмы впечатляют и совершенно неудивительны.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на фортепиано.ио

Electric Engine — обзор

3.2 PTLIR с двумя руками

PTLIR с двумя руками были разработаны путем имитации движений животных, особенно обезьян. Было известно, что обезьяны могут ползать по деревьям и избегать любых препятствий, используя свои два предплечья [51]. Изучая и анализируя походку обезьян, исследователи начинают разрабатывать PTLIR с двумя руками. PTLIR с двумя руками обычно могут успешно подниматься и скользить по линии; однако быстрое и эффективное предотвращение препятствий остается проблемой.Группа инженеров бразильской электротехнической компании Eletrobras FURNAS разработала серию PTLIR в [52], как показано на рис. 4а. Первоначально робот был разработан для привода с использованием двигателя внутреннего сгорания, однако позже был заменен на электрический двигатель из-за проблем со стабильностью. Для конструкции требуется только один двигатель постоянного тока, подключенный к одному из колес с помощью конфигурации с ременной передачей. Робот движется вдоль линии при вращении ленты. Однако он может двигаться только по линии без препятствий; таким образом, он не может быть практически применим к проверке линий электропередач.

Рис. 4. Фиксированные двуплечие PTLIR, которые не могли поднять ни одно из своих плеч. (a) Беспрепятственный шагающий робот с ременным приводом, разработанный в [52]; (б) Пружинный робот с пешеходным препятствием, разработанный в [53]; (c) LineBot, который открывает и закрывает свой захват во время обхода препятствий, предложенный в [54]; (d) Робот TI, который постоянно проверяет ЛЭП, устанавливая дополнительные перемычки в каждом месте препятствия [55].

Сонг и др. [53] предлагают решение этой проблемы таким образом, чтобы робот мог непрерывно перемещаться по линии с помощью возвратной пружины, установленной в каждом плече, как показано на рис.4б. Пружина действует как пружина кручения, когда робот сталкивается с препятствием, так что колеса поднимаются на препятствие и сразу же возвращаются в исходное положение после преодоления препятствия. После анализа динамического поведения центроида робота был проведен эксперимент на линии 500 кВ в Суйчжун, Китай. Результаты показывают, что робот может скользить и проходить через демпферы противовеса и соединительные втулки. Однако у робота есть ограничения, поскольку он не может избегать других типов препятствий, таких как круглая сфера, подвесной демпфер и т. д.

Кроме того, Научно-исследовательский институт электроэнергетики (EPRI), Чунцин, Китай [54] разработал еще одного робота по имени Linebot с двумя идентичными руками, которые можно поднимать или сжимать с помощью двух прижимных блоков, прикрепленных к каждой руке, как показано на рис. 4c. По сути, процесс обхода препятствий роботом включает в себя открытие захвата переднего рычага, чтобы ролики могли двигаться вбок над препятствием, а затем закрываться после прохождения препятствия.

Более того, Andrew et al. [55] американского EPRI разработали и продемонстрировали другую стратегию обхода препятствий без поднятия какой-либо из рук робота, как показано на рис.4д. Представленное видео в [56] показывает, что робот может непрерывно проверять линию, используя свою мощность от индуцированного тока ЛЭП. Робот может проверять 3 мили PTL в день, собирая данные проверки с помощью бортовых видеокамер, GPS, систем датчиков погоды, детектора RFI, LiDAR и инфракрасной камеры. Робот прошел всесторонние испытания на испытательной линии ЛЭП 138 кВ в Ленукс, штат Массачусетс, США. И наоборот, робот предназначен для постоянной установки на ЛЭП. Таким образом, структура ЛЭП должна быть переконфигурирована, чтобы включить дополнительные перемычки для каждого препятствия, так как ни одно из ее плеч не может быть отсоединено от линии.Это делает его дорогостоящим подходом к проверке ЛЭП, поскольку настоящие ЛЭП проходят сотни километров.

Кроме того, на рис. 5 показаны новые двуногие лазающие PTLIR, разработанные Куньшаньским институтом промышленных исследований, Китай, в [57–62]. Робот был разработан на основе концепции двуногих роботов с призматическим механизмом, прикрепленным к каждой руке. В действительности, когда одна рука двуручного робота отсоединяется от PTL во время обхода препятствий, ее вес приводит к тому, что рука оказывается ниже линии из-за силы тяжести, что затрудняет повторное присоединение к линии.Таким образом, установленное призматическое соединение увеличит длину рычага, чтобы он мог выровняться с линией. На каждую ногу устанавливалась герметичная коробка, выполняющая роль противовеса. В ящиках также размещались батарея, блок управления, а также датчик и блок формирования изображения, как показано на рис. 5а и б. Более того, второй дизайн имитирует походку животных, как показано на рис. 5в. В отличие от большинства PTLIR, которые передвигаются с помощью колес, робот ходит по линии, поднимая одну ногу за раз (статическая ходьба). Тазобедренный сустав был образован путем соединения левого и правого призматических суставов двух ног, и его можно вращать, чтобы поднять ногу с линии во время ходьбы.Прототип был протестирован и хорошо зарекомендовал себя в лаборатории. Однако в нем нет места для размещения аккумулятора и другой электроники, что затрудняет его развертывание для проверки реальной линии электропередач.

Рис. 5. Biped PTLIR, имитирующий походку животных. а) концептуальный дизайн линейной ходьбы; (б) прокатка разработанной конструкции на лабораторной ЛЭП во время тестового эксперимента, предложенного в [61,62]; (c) Бионическая статическая пешеходная конструкция, которая ходит по PTL, используя ноги, а не ролики, как предложено в [60].

Более того, Lorimer et al. [63] предложили два прототипа треугольной формы для повышения гибкости. Прототип был испытан на лабораторной системе ЛЭП, как показано на рис. 6а. К каждому концу руки были прикреплены два ролика, больший из которых был активным роликом, а меньший — пассивным для поддержки. Выяснилось, что у робота были проблемы с уклонением от препятствий; таким образом, был разработан второй прототип, как показано на рис. 6б. Упрощенная конструкция была разработана с использованием анализа методом конечных элементов (FEA-CAD) и изготовлена ​​из алюминиевого сплава.Коллекторные двигатели постоянного тока были заменены более эффективными бесщеточными двигателями постоянного тока, которые увеличивают скорость робота до 1 м/с.

Рис. 6. Треугольные двуплечие PTLIR. (а) Первый прототип при обходе перемычки во время лабораторных испытаний; (б) модифицированный прототип без полезной нагрузки на ЛЭП, представленный в [63]; (c) Прототип SkySweeper, который избегает препятствий, вращая все свое тело, как показано в [64].

Морозовский и Бьюли [64] представили робота по имени Skysweeper, способного поворачивать все свое тело, чтобы пересечь препятствие, как показано на рис.6в. Манипуляторы робота крепятся к линии с помощью регулируемого захвата, который может работать в трех режимах: открытом (отсоединении от линии), полузакрытом (катится вдоль линии) и закрытом (фиксируется в одной точке). Во время обхода препятствия прототип ведет себя как двойной маятник, так что один рычаг отсоединяется от линии, а затем поворачивается на 180 °, чтобы перевернуть препятствие. Легкий Skysweeper был испытан на веревке и продемонстрировал превосходную способность быстро преодолевать препятствия. Однако робот нестабилен, и, если его использовать для проверки линии в режиме реального времени, потребуется больше встроенных электронных компонентов (больше веса), что затрудняет переворачивание гибкой ЛЭП.

Чжао и др. [65] из Института автоматизации Китайской академии наук (CAS), Пекин разработал PTLIR, способный регулировать свой центр масс для обхода препятствий, как показано на рис. 7a. Каждый из рычагов состоит из общего звена, которое позволяет вращать рычаг вне или на линии. Коготь помогает катку надежно подниматься по PTL. Скользящая направляющая, соединяющая два рычага, используется для перемещения противовеса в сторону при обходе препятствий. На каждом конце рельса установлена ​​одна камера для визуального контроля ЛЭП.Прототип был испытан в контролируемой лабораторной среде и успешно обошел демпфер вибраций вдоль ЛЭП.

Рис. 7. Двухплечевые PTLIR для обхода препятствий на основе противовеса. (а) механическая структура робота, разработанного в [65] на лабораторной системе PTL; (б) механическая конструкция робота, разработанная в [66], при пересечении подвесного изолятора; (c) Процедура обхода препятствий, (i) пауза робота при обнаружении препятствия, (ii) задний рычаг поворачивается к переднему рычагу, в то время как противовес скользит назад, (iii) затем передний рычаг поднимается с линии из-за для регулировки противовеса, когда робот движется вперед к препятствию с помощью заднего колеса, (iv) передняя рука затем снова прикрепляется к линии, а задняя рука возвращается в вертикальное положение.Те же шаги были повторены для задней части руки, как показано в (v) – (viii).

Еще один двухплечевой PTLIR был разработан и изготовлен Шанхайским университетом Цзяо Тонг (STJ), Китай в [66]. Он состоит из двух колес, приводимых в движение двумя двигателями постоянного тока, и шарнирного соединения для каждого плеча, как показано на рис. 7b. Между противовесом и двумя рычагами установлен ползунок. Робот может избежать препятствия, используя свой противовес (21 кг) и вращающиеся шарниры. Каждая из рук весит 8,2 кг и имеет длину 95 см, а ее основание весит 5 кг и длину 100 см.Экспериментальный тест в помещении, показанный на рис. 7c, показывает сложность обхода препятствий с использованием двухплечевых PTLIR в целом.

Кроме того, руки роботов, обсуждавшихся до сих пор, были симметричными и имели фиксированную длину. Однако PTL по своей природе провисают; это заставляет роботов наклоняться при движении вдоль линии. В таком случае центр масс робота изменится, следовательно, впоследствии повлияет на устойчивость роботов. Сян и др. [67–70] CAS, Шэньян, Китай, предложили два типа PTLIR, где каждое плечо первой структуры состоит из вращательного шарнира, параллелограмма и поступательного шарнира.Корпус робота можно поддерживать в горизонтальном положении с помощью механизма регулировки центроида и конструкции параллелограмма для лучшей устойчивости. Навигация робота относительно препятствия с деформационным зажимом была смоделирована в программном обеспечении ADAMS с удовлетворительными результатами. Однако авторы представили только этап моделирования робота.

Кроме того, вторая конструкция имеет трапециевидную форму вместо обычных прямоугольных PTLIR, как показано на рис. 8а. Каждая рука имеет вращающееся соединение для вращения механизма передвижения и призматические соединения для удлинения или уменьшения длины рук соответственно.Серводвигатель приводит в движение колесный механизм каждого рычага, поддерживаемого двумя захватами. Разработанный прототип, оснащенный видеокамерами, успешно прошел испытания на лабораторной ЛЭП 110 кВ при угле наклона до 24°.

Рис. 8. Двухплечевые PTLIR с регулируемым плечом. (a) Робот с призматической рукой, который изменяет свою длину при обходе изолятора деформации во время лабораторных испытаний, как показано в [69,70]; (б) Конструктивный дизайн робота, разработанный в [71], способный обходить многие препятствия, включая проволочную перемычку; (c) Конструктивный проект робота, разработанный в [72], с установленными датчиками для координации нескольких роботов.

Шрути и др. [71] из Технологического института, Каликут, Индия, предлагает 12-килограммового робота с двумя руками и десятью степенями свободы, способного пересекать соединительный кабель, как показано на рис. 8b. Платформа длиной 0,42 м, шириной 0,22 м и высотой 0,5 м имеет два удлиненных плеча, оснащенных захватами для захвата кабеля при обходе перемычки. Однако большое количество степеней свободы делает робота медленным и сложным в управлении. С другой стороны, система PTL работает на сотни километров, поэтому несколько PTLIR могут быть скоординированы для работы с одной PTL для более быстрой проверки.Таким образом, в [72] был предложен блок киберфизических датчиков для оценки переменных окружающей среды для эффективного управления навигацией, предотвращения столкновений и связи команды, состоящей из нескольких роботов, как показано на рис. 8с. Сводная информация о роботах с двумя руками, обсуждаемых здесь, представлена ​​в Таблице 1.

Таблица 1. Сводная информация о роботах PTLIR с двумя руками, разработанных многими исследовательскими институтами по всему миру.

Учреждение (имя кода) Описание 1 Рисунок Рисунок Ограничения 2
Электробары, Бразилия состоит из двух фиксированных оружий и использует электродвигатель для вождения его колес Рис.4a [52] Невозможно объехать какое-либо препятствие (не подходит для PTLI)
CAS, Шэньян, Китай Состоит из двух фиксированных рычагов и использует возвратные пружины для преодоления небольших препятствий Рис. 4b [53 ] Невозможно избежать многих препятствий
EPRI Чунцин, Китай Состоит из двух фиксированных рычагов и катится мимо небольших препятствий Рис. , Массачусетс, США Состоит из двух фиксированных рычагов, имеет автономный привод и обходит препятствия с помощью специальных перемычек Рис.4d [55] Требует доработки ЛЭП путем установки дополнительных перемычек для каждого препятствия
Kunshan Institute, Китай Двуногая конструкция с двумя призматическими плечами, имитирующая походку животных Рис. 5a–c [57–62 ] Небольшая грузоподъемность и невозможность избежать более крупных препятствий
Университет Квазулу-Натал, Южная Африка Состоит из двух вращающихся плеч и весит 80 кг с максимальной скоростью 1,0 м/с Рис.6a–b [63] Невозможно избежать многих препятствий и трудно разместить на PTL
Калифорнийский университет, США (Skysweeper) Состоит из двух акробатических рук, легкая (0,5 кг) и вращается целиком преодоление препятствий Рис. 6c [64] Неустойчивая конструкция, малая грузоподъемность (не подходит для PTLI)
CAS, Пекин, Китай Состоит из двух вращающихся рычагов с когтями и использует противовес для обхода препятствия Рис.7a [65] Сложный механизм обхода препятствий (нестабильный)
Шанхайский университет Цзяотун, Китай Конструкция массой 21 кг с двумя вращающимися плечами и использует противовес для обхода препятствий Рис. 7b–c [66] Сложный механизм обхода препятствий (нестабильный)
CAS, Шэньян, Китай Платформа весом 35 кг с двумя вращающимися рычагами и использует противовес для обхода препятствия. Рис. 8a [67–70] Сложный механизм обхода препятствий, трудно размещаемый на PTL
Технологический институт, Каликут, Индия Состоит из двух удлиненных рычагов для обхода препятствий, включая опоры натяжения, грузы 12 кг и 0.42 м в длину Рис. 8b [71] Сложная конструкция и автоматизация, трудность переноса в PTL
Уханьский университет, Китай Робот массой 50 кг с двумя призматическими руками, способный двигаться максимально Рис. 8c [72] Невозможность объехать множество препятствий и трудно разместить на линии

Компания Wright испытывает свои 2-мегаваттные электродвигатели на пассажирские самолеты – TechCrunch

Так же, как и автомобильная промышленность, аэрокосмическая промышленность нацелена на переход на электродвигатели, но полеты с двигателями на батарейках сложнее, чем полеты.Райт входит в число стартапов, стремящихся изменить математику и сделать возможным полет на электричестве в масштабах, выходящих за рамки небольших самолетов, а его 2-мегаваттный двигатель может привести в действие первое поколение крупных электрических пассажирских самолетов.

Электрические автомобили пользуются огромным успехом, но у них есть преимущество перед самолетами в том, что им не нужно создавать достаточную подъемную силу, чтобы удерживать собственную массу в воздухе. Электрические самолеты сдерживались этой фундаментальной загадкой: вес батарей, необходимых для полета на любое расстояние с пассажирами на борту, означает, что самолет слишком тяжелый для полета.

Чтобы избежать этой головоломки, главное, что нужно улучшить, — это эффективность: сколько тяги можно создать на ватт мощности. Поскольку уменьшение массы аккумуляторов — это долгий и медленный процесс, лучше внедрять инновации в другие области: материалы, планер и, конечно же, двигатель, который в традиционных реактивных самолетах является огромным, чрезвычайно тяжелым и сложным двигателем внутреннего сгорания.

Электрические двигатели, как правило, легче, проще и надежнее, чем топливные, но для достижения полета необходимо достичь определенного уровня эффективности.В конце концов, если бы реактивный самолет сжигал тысячу галлонов топлива в секунду, самолет не мог бы вместить количество, необходимое для взлета. Таким образом, таким компаниям, как Wright и h4x, приходится создавать электрические двигатели, которые могут производить большую тягу при том же количестве накопленной энергии.

В то время как h4x сосредоточен на небольших самолетах, которые, вероятно, начнут полеты раньше, основатель Wright Джефф Энглер объяснил, что если вы хотите взять на себя углеродный след аэрокосмической отрасли, вам действительно нужно начать смотреть на коммерческие пассажирские самолеты — и Райт планирует сделать один из них. .К счастью, несмотря на название компании, им не нужно строить целиком с нуля.

«Мы не изобретаем заново концепцию крыла, фюзеляжа или чего-то подобного. Что меняется, так это то, что продвигает самолет вперед», — сказал Энглер. Он сравнил его с электромобилями в том смысле, что большая часть автомобиля не меняется, когда вы переходите на электрический, в основном те части, которые в принципе работали одинаково в течение столетия. Тем не менее, интеграция новой двигательной установки в самолет не является тривиальной задачей.

Двигатель

Райта — это двигатель мощностью 2 мегаватта, который производит мощность, эквивалентную 2700 лошадиным силам, с эффективностью около 10 киловатт на килограмм. «Это самый мощный двигатель, разработанный для аэрокосмической промышленности, в 2 раза более мощный, и он значительно легче, чем что-либо еще», — сказал Энглер.

Легкость достигается за счет перепроектирования с нуля с использованием постоянного магнита с «агрессивной тепловой стратегией», пояснил он. Более высокое напряжение, чем обычно используется в аэрокосмических целях, и соответствующая система изоляции позволяют двигателю достигать уровней мощности и эффективности, необходимых для запуска большого самолета в полет.

Кредиты изображений: Райт

Wright следит за тем, чтобы его двигатели можно было использовать в модернизированных самолетах, но он также работает над собственным самолетом с известными производителями планеров. Этот первый корабль будет гибридным электрическим двигателем, сочетающим в себе легкий и эффективный силовой агрегат с запасом хода двигателя на жидком топливе. Использование водорода все усложняет, но обеспечивает гораздо более быстрый переход к полетам на электричестве и значительное сокращение выбросов и расхода топлива.

Несколько двигателей Райта будут прикреплены к каждому крылу предлагаемого самолета, что обеспечит как минимум два преимущества.Во-первых, избыточность. Самолеты с двумя огромными двигателями спроектированы таким образом, чтобы летать, даже если один из них выйдет из строя. Если у вас шесть или восемь двигателей, отказ одного из них не столь катастрофичен, и, как следствие, самолету не нужно нести в два раза больше двигателей, чем вам нужно. Во-вторых, это стабильность и снижение уровня шума, которые обеспечиваются наличием нескольких двигателей, которые можно регулировать по отдельности или совместно, чтобы уменьшить вибрацию и противодействовать турбулентности.

Прямо сейчас двигатель находится в лабораторных испытаниях на уровне моря, и как только он пройдет эти испытания (планируется, что в следующем году), он будет запущен в высотной камере моделирования, а затем действительно поднимется на высоту 40 000 футов.Это долгосрочный проект, но целая отрасль не изменится за одну ночь.

Энглер подчеркнул энтузиазм и поддержку, которую компания получила от НАСА и военных, которые предоставили значительные денежные средства, материалы и опыт. Когда я выдвинул идею о том, что двигатель компании может оказаться в новом беспилотнике-бомбардировщике, он сказал, что он чувствителен к этой возможности, но то, что он видел (и к чему стремится), гораздо больше соответствует бесконечному грузу министерства обороны. и полеты личного состава.Оказывается, военные — огромный загрязнитель окружающей среды, и они хотят это изменить — а также сократить ежегодные расходы на топливо.

«Подумайте, как все изменилось, когда мы перешли от пропеллеров к реактивным двигателям», — сказал Энглер. «Это изменило представление о том, как работает самолет. Эта новая двигательная технология позволяет изменить всю отрасль».

Как работает электродвигатель?

   Все признают, что если вы сможете сделать очень эффективные электродвигатели, вы сможете совершить качественный скачок вперед.- Джеймс Дайсон

Введение

«Электродвигатель стал немного более известен и ценится за последние несколько лет благодаря его улучшенной интеграции в наши автомобили. Поскольку большинство людей понимают и ценят влияние загрязнения окружающей среды на климат, спрос на автомобильные двигатели вырос. производителей для создания автомобилей, которые могут помочь улучшить нашу окружающую среду или, по крайней мере, причинить меньше вреда».

«Именно благодаря этой потребности в росте и развитии некоторые из величайших изобретателей мира усовершенствовали электродвигатель, чтобы он теперь работал лучше и эффективнее, чем когда-либо прежде.»

Детали электродвигателя

Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей — статора и ротора. Используйте интерактивное изображение ниже в этом разделе, чтобы узнать больше о статоре и роторе и узнать о той роли, которую каждый из них играет в электродвигателе.



статор Ротор

Статор

Статор состоит из трех частей — сердечника статора, токопроводящей проволоки и каркаса.Сердечник статора представляет собой группу стальных колец, изолированных друг от друга и склеенных между собой. Эти кольца имеют прорези на внутренней стороне колец, вокруг которых будет наматываться токопроводящая проволока, образуя катушки статора.

Проще говоря, в трехфазном асинхронном двигателе есть три разных типа проводов. Эти типы проводов можно назвать Фаза 1, Фаза 2 и Фаза 3. Провода каждого типа наматываются на пазы на противоположных сторонах внутренней части сердечника статора.

После того, как токопроводящий провод находится внутри сердечника статора, сердечник помещается в раму.

Ротор

Ротор также состоит из трех частей — сердечника ротора, токопроводящих стержней и двух концевых колец. Пластины из высококачественной легированной стали составляют цилиндрический сердечник ротора, который имеет нечто похожее на стержень, проходящий через его центр. На внешней стороне сердечника ротора имеются прорези, которые либо проходят параллельно стержнеобразному стержню в центре сердечника ротора, либо слегка скручены, образуя диагональные прорези. Если сердечник статора имеет диагональные пазы снаружи сердечника, он называется ротором с короткозамкнутым ротором.

В трехфазном четырехполюсном асинхронном двигателе используется ротор с короткозамкнутым ротором. Вдоль диагональных линий в сердечнике размещены токопроводящие стержни, образующие обмотку ротора. Затем по обеим сторонам сердечника размещают концевые кольца, чтобы замкнуть накоротко все токопроводящие стержни, расположенные по диагонали сердечника ротора.

После того, как ротор и статор собраны, ротор вставляется в статор, и с каждой стороны размещаются два концевых колпачка. Эти концевые воронки изготовлены из того же материала, что и рама статора, и используются для защиты двигателя с обеих сторон.


Как работает электродвигатель?

(просто говоря)

Если вы инженер-электрик, вы знаете, как работает электродвигатель. Если нет, то это может быть очень запутанным, поэтому вот упрощенное объяснение (или версия «как работает электродвигатель для чайников») того, как четырехполюсный трехфазный асинхронный двигатель переменного тока работает в автомобиле.

Запускается с аккумулятором в машине, который подключен к двигателю.Электроэнергия подается на статор через автомобильный аккумулятор. Катушки внутри статора (сделанные из проводящего провода) расположены на противоположных сторонах сердечника статора и действуют как магниты. Поэтому, когда электрическая энергия от автомобильного аккумулятора подается на двигатель, катушки создают вращающиеся магнитные поля, которые тянут за собой проводящие стержни снаружи ротора. Вращающийся ротор — это то, что создает механическую энергию, необходимую для вращения шестерен автомобиля, которые, в свою очередь, вращают шины.

В обычном неэлектрическом автомобиле есть и двигатель, и генератор. Аккумулятор питает двигатель, который питает шестерни и колеса. Вращение колес — это то, что затем приводит в действие генератор в автомобиле, а генератор заряжает аккумулятор. Вот почему вам говорят водить машину в течение некоторого времени после прыжка — аккумулятор необходимо перезарядить, чтобы он функционировал должным образом.

В электромобиле нет генератора.Итак, как тогда заряжается аккумулятор? Хотя отдельного генератора переменного тока нет, двигатель в электромобиле действует как двигатель и генератор переменного тока. Это одна из причин, почему электромобили настолько уникальны. Как упоминалось выше, аккумулятор запускает двигатель, который подает энергию на шестерни, вращающие колеса. Этот процесс происходит, когда ваша нога нажимает на педаль акселератора — ротор притягивается вращающимся магнитным полем, что требует большего крутящего момента. Но что происходит, когда вы отпускаете акселератор?

Когда вы отпускаете педаль акселератора, вращающееся магнитное поле прекращается, и ротор начинает вращаться быстрее (в отличие от магнитного поля).Когда ротор вращается быстрее, чем вращающееся магнитное поле в статоре, это действие перезаряжает батарею, действующую как генератор переменного тока.

Чтобы еще больше упростить этот процесс, представьте, что вы крутите педали на велосипеде в гору. Чтобы добраться до вершины холма, вам нужно сильнее крутить педали и, возможно, даже придется встать и потратить больше энергии, чтобы повернуть колеса и достичь вершины холма. Это похоже на нажатие на газ. Вращающееся магнитное поле, притягивающее ротор, создает сопротивление (или крутящий момент), необходимое для движения шин и автомобиля.Оказавшись на вершине холма, вы можете расслабиться и перезарядиться, пока колеса вращаются еще быстрее, чтобы спустить вас с холма. В автомобиле это происходит, когда вы отпускаете педаль газа, и ротор начинает двигаться быстрее и подает электроэнергию обратно в линию электропередачи для подзарядки аккумулятора.


Что такое переменный ток (AC)


по сравнению с постоянным током (DC)?

Концептуальные различия этих двух типов токов кажутся довольно очевидными.В то время как один ток является постоянным, другой является более прерывистым. Однако все немного сложнее, чем простое объяснение, поэтому давайте разберем эти два термина более подробно.

Постоянный ток (DC)

Термин «постоянный ток» относится к электричеству, которое постоянно движется в одном и том же постоянном направлении. Кроме того, напряжение постоянного тока сохраняет обычную полярность, то есть не меняется.

Подумайте о том, как батареи имеют четко определенные положительные и отрицательные стороны.Они используют постоянные токи для постоянной передачи одного и того же напряжения. В дополнение к батареям, топливные элементы и солнечные элементы также производят постоянный ток, в то время как простые действия, такие как трение определенных материалов друг о друга, также могут производить постоянный ток.

В соответствии с нашей концепцией батареи, при рассмотрении положительных и отрицательных сторон батареи важно отметить, что постоянный ток всегда течет в одном направлении между положительной и отрицательной стороной. Это гарантирует, что обе стороны батареи всегда положительные и отрицательные.



Переменный ток (AC)

Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением (представьте себе давление воды в шланге) и током (представьте скорость потока воды через шланг), которые изменяются во времени. Поскольку напряжение и ток сигнала переменного тока изменяются, они чаще всего следуют форме синусоиды (на изображении выше синусоида показана на правом графике напряжения). Из-за того, что форма волны представляет собой синусоидальную волну, напряжение и ток чередуются между положительной и отрицательной полярностью при просмотре с течением времени.Синусоидальная форма сигналов переменного тока обусловлена ​​тем, как генерируется электричество.

Еще один термин, который вы можете услышать при обсуждении переменного тока, — это частота. Частота сигнала — это количество полных волновых циклов, совершенных за одну секунду времени. Частота измеряется в герцах (Гц), а в Соединенных Штатах стандартная частота электросети составляет 60 Гц. Это означает, что сигнал переменного тока колеблется со скоростью 60 полных возвратно-поступательных циклов каждую секунду.

Так почему это важно?

Электричество переменного тока является наилучшим способом передачи полезной энергии от источника генерации (т.э., плотина или ветряная мельница) на большие расстояния. Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений. Вот почему в розетках вашего дома будет указано 120 вольт переменного тока (безопаснее для потребления человеком), но напряжение распределительного трансформатора, который подает электроэнергию в район (те цилиндрические серые коробки, которые вы видите на столбах линии электропередач), может иметь напряжение до 66 кВА (66 000 вольт переменного тока).

Мощность переменного тока позволяет нам создавать генераторы, двигатели и системы распределения электроэнергии, которые намного более эффективны, чем постоянный ток, поэтому переменный ток является наиболее популярным источником энергии для питания приложений.


Как работает трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель?

Большинство крупных промышленных двигателей являются асинхронными и используются для питания дизельных поездов, посудомоечных машин, вентиляторов и бесчисленного множества других устройств. Но что именно означает «асинхронный двигатель»? С технической точки зрения это означает, что обмотки статора индуцируют ток, протекающий по проводникам ротора. С точки зрения непрофессионала, это означает, что двигатель запускается, потому что электричество индуцируется в ротор магнитными токами, а не прямым подключением к электричеству, как в других двигателях, таких как коллекторный двигатель постоянного тока.

Что означает полифаза?

Всякий раз, когда у вас есть статор, содержащий несколько уникальных обмоток на полюс двигателя, вы имеете дело с многофазностью. Чаще всего предполагается, что многофазный двигатель состоит из трех фаз, но есть двигатели, которые используют две фазы.

Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фаз отдельно друг от друга, чтобы преднамеренно выйти из строя.

Что означает три фазы?

Основанный на основных принципах Николы Теслы, определенных в его многофазном асинхронном двигателе, представленном в 1883 году, «трехфазный» относится к токам электрической энергии, которые подаются на статор через аккумулятор автомобиля.Эта энергия приводит к тому, что катушки проводящего провода начинают вести себя как электромагниты.

Простой способ понять три фазы — рассмотреть три цилиндра в форме буквы Y, использующие энергию, направленную к центральной точке, для выработки энергии. По мере создания энергии ток течет в пары катушек внутри двигателя таким образом, что он естественным образом создает северный и южный полюс внутри катушек, позволяя им действовать как противоположные стороны магнита.


Лучшие электромобили

По мере того, как эта технология продолжает развиваться, производительность электромобилей начинает быстро догонять и даже превосходить их бензиновые аналоги.Хотя до электромобилей еще далеко, скачки, которые сделали такие компании, как Tesla и Toyota, вселили надежду на то, что будущее транспорта больше не будет зависеть от ископаемого топлива.

На данный момент мы все знаем об успехе, который Tesla добилась в этой области, выпустив седан Tesla Model S, способный проезжать до 288 миль, развивать скорость до 155 миль в час и иметь крутящий момент 687 фунт-футов. Однако есть десятки других компаний, которые добились значительного прогресса в этой области, например Ford Fusion Hybrid, Toyota Prius и Camry-Hybrid, Mitsubishi iMiEV, Ford Focus, BMW i3, Chevy Spark и Mercedes B-Class Electric.


Электромобили и окружающая среда

Реальность такова, что цены на газ должны быть намного выше, чем они есть на самом деле, потому что мы не учитываем реальный ущерб окружающей среде и скрытые затраты на добычу нефти и ее транспортировку в США — Илон Маск

Электродвигатели воздействуют на окружающую среду как прямо, так и косвенно на микро- и макроуровне. Это зависит от того, как вы хотите воспринимать ситуацию и сколько энергии вы хотите.С индивидуальной точки зрения, электромобилям не требуется бензин для работы, что приводит к тому, что автомобили без выбросов заполняют наши дороги и города. Хотя это представляет собой новую проблему с дополнительным бременем производства электроэнергии, это снижает нагрузку на миллионы автомобилей, густонаселяющих города и пригороды, выделяющих токсины в воздух.


Примечание. Значения MPG (миль на галлон), указанные для каждого региона, представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива в городе/шоссе для автомобиля с бензиновым двигателем, который будет иметь глобальное потепление, эквивалентное вождению электромобиля.Региональные рейтинги выбросов глобального потепления основаны на данных электростанций за 2012 год из базы данных EPA eGrid 2015. Сравнения включают выбросы при производстве бензина и электроэнергии. Средний расход топлива в США — 58 миль на галлон — это средневзвешенное значение продаж, основанное на том, где электромобили продавались в 2014 году.

В крупномасштабной перспективе появление электромобилей дает несколько преимуществ. Во-первых, снижается шумовое загрязнение, поскольку шум, издаваемый электрическим двигателем, намного тише, чем шум бензинового двигателя.Кроме того, из-за того, что электрические двигатели не требуют того же типа смазочных материалов и обслуживания, что и бензиновые двигатели, количество химикатов и масел, используемых в автосервисах, будет сокращено из-за меньшего количества автомобилей, нуждающихся в техническом обслуживании.


Заключение

Электродвигатель меняет ход истории точно так же, как паровой двигатель и печатный станок изменили ход прогресса. Хотя электрический двигатель не прокладывает новые пути в том же ключе, что и эти изобретения, он открывает совершенно новый сегмент транспортной отрасли, который сосредоточен не только на стиле и производительности, но и на внешнем воздействии.Таким образом, хотя электрический двигатель может и не реформировать мир из-за внедрения какого-то совершенно нового изобретения или создания нового рынка, он переопределяет то, как мы, как общество, определяем прогресс.

Если ничего другого не следует из достижений в области электрического двигателя, по крайней мере, мы можем сказать, что наше общество продвинулось вперед благодаря нашему осознанию нашего воздействия на окружающую среду. Это новое определение прогресса, определяемое электрическим двигателем.


Источники:

http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
Конструкция трехфазного асинхронного двигателя https://www.youtube.com/watch?v=Mle-ZvYi8HA
Как работает асинхронный двигатель работает? https://www.youtube.com/watch?v=LtJoJBUSe28
http://www.mpoweruk.com/motorsbrushless.htm
http://www.kerryr.net/pioneers/tesla.htm
https:// www.basilnetworks.com/article/motors/brushlessmotors.htm
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
https://www.youtube.com/watch?v=HWrNzUCjbkk
Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя https://www.youtube.com/watch?v=DsVbaKZZOFQ
https://www.youtube.com/watch?v=NaV7V07tEMQ
https ://www.teslamotors.com/models
http://evobsession.com/electric-car-range-comparison/
http://www.edmunds.com/mitsubishi/i-miev/2016/review/
http ://www.ford.com/cars/focus/trim/electric/
https://en.wikipedia.org/wiki/BMW_i3
http://www.edmunds.com/ford/fusion-energi/2016/ обзор/
http://www.chevrolet.com/spark-ev-electric-vehicle.html
http://www.topspeed.com/cars/volkswagen/2016-volkswagen-e-golf-limited-edition-ar168067.html
http://www. topspeed.com/cars/bmw/2016-bmw-i3-m-ar160295.html
http://www.popularmechanics.com/cars/hybrid-electric/reviews/a9756/2015-mercedes-benz-b-class- Electric-Drive-Test-Ride-16198208/
http://www.topspeed.com/cars/nissan/2016-nissan-leaf-ar171170.html
http://www.caranddriver.com/fiat/500e
http ://www.topspeed.com/cars/kia/2015-kia-soul-electricdriven-ar170088.html
http://www.topspeed.com/cars/ford/2016-ford-focus-electric-ar171335.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s- 70d-ar168705.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s-p85d-ar165627.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015- tesla-model-s-ar165742.html#main
http://www.caranddriver.com/reviews/2015-tesla-model-s-p90d-test-review
http://www.caranddriver.com/tesla/ model-s
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-1/what-is-alternating-current-ac/
http://science.howstuffworks.com/electricity8.htm
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
Изображение взято с: http://faq.zoltenergy.co/ технический/
http://www.kerryr.net/pioneers/tesla.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Westinghouse_Electric_(1886)
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating- current/chpt-13/introduction-ac-motors/
https://www.youtube.com/watch?v=Q2mShGuG4RY
http://www.explainthatstuff.com/electricmotors.html
http://electronics.howstuffworks.com/motor.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Induction_motor


FAA выпускает специальные условия для летной годности электродвигателя

30-минутный полет полностью электрического Cessna Grand Caravan от MagniX и AeroTEC приближает электрическую авиацию к прайм-тайму. (МагниХ)

Федеральное авиационное управление выпустило окончательные специальные условия летной годности для электродвигателей, созданных компанией magniX, сообщило агентство 10 сентября.27.

Особые условия, которые вступят в силу 27 октября, будут учитывать сертификацию двигателей MagniX моделей magni350 и magni650, в которых в качестве двигательных установок используются электродвигатель, контроллер и высоковольтные системы.

«Эти двигатели имеют новую или необычную конструктивную особенность по сравнению с состоянием технологии, предусмотренным в стандартах летной годности, применимых к авиационным двигателям», — говорится в правиле FAA. «Эта конструктивная особенность — электродвигатель, контроллер и высоковольтные системы в качестве основного источника движения для самолета.Применимые правила летной годности не содержат адекватных или надлежащих стандартов безопасности для этой конструктивной особенности. Эти особые условия содержат дополнительные стандарты безопасности, которые Администратор считает необходимыми для установления уровня безопасности, эквивалентного тому, который установлен существующими стандартами летной годности».

Во время дискуссии на симпозиуме по электрическим самолетам Сообщества вертикального полета 21 июля Гэри Хоран, специалист по аэрокосмическим системам управления в FAA, рассказал об агентствах, работающих с magniX в этих особых условиях.

«Мы работаем в FAA… над получением специального условия для первого проекта по сертификации электрического двигателя», — сказал Хоран. «Это специальное условие написано для одной конкретной компании и их продукта, и, честно говоря, мы не знаем, будут ли они первыми, кто пересечет финишную черту, но, вы знаете, мы должны были выбрать лошадь, и вот что мы сделали».

MagniX подала заявку на сертификат типа в апреле 2019 года. Особое условие основано на стандарте Американского общества испытаний и материалов (ASTM) и представляет собой сочетание 14 стандартов CFR Part 33 и особых условий.

Предлагаемые особые условия были опубликованы в Федеральном реестре 19 ноября 2020 г. и получили комментарии от 11 организаций и двух частных лиц, включая Wisk Aero (Wisk), Rolls-Royce North America (Rolls-Royce), GE Aviation (GE), Ampaire. Inc. (Ampaire), Textron Aviation (Textron), Associacao Das Industrias Aeroespaciais Do Brasil (AIAB), Safran Electrical & Power (Safran), Airbus Commercial Aircraft (Airbus), magniX USA, Inc. (magniX), Transport Canada Civil Aviation (TCCA) и Агентство по авиационной безопасности Европейского Союза (EASA).

30 сентября компания magniX была одной из двух компаний (другой была GE Aviation), выбранных Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства для поддержки своей демонстрации полета с электроприводом (EPFD), которая позволит быстро отработать технологии электрифицированных авиационных двигателей (EAP) на земле.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.