ელექტროტურბინა: მახასიათებლები, მოქმედების პრინციპი, მუშაობის დადებითი და უარყოფითი მხარეები, გააკეთეთ საკუთარი ხელით დაყენების რჩევები და მფლობელის მიმოხილვები

2024 ავტორი: Erin Ralphs | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-02-19 17:07

გამკაცრებული გარემოსდაცვითი რეგულაციებით, ავტომწარმოებლები იძულებულნი არიან შეიმუშაონ გზები ძრავების გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობისა და ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად, მუშაობის შენარჩუნებისას. ამ მხრივ ფართოდ გავრცელდა იძულებითი ინდუქციური სისტემები. მაშინ, როცა წარსულში ისინი გამოიყენებოდა პროდუქტიულობის გაზრდისთვის, ახლა ისინი გამოიყენება როგორც ეკონომიკისა და გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობის გაუმჯობესების საშუალება. სუპერდამუხტვის წყალობით, შეგიძლიათ მიაღწიოთ იგივე ეფექტურობას, როგორც ატმოსფერულ ძრავებზე, ნაკლები ცილინდრებით და მცირე მოცულობით. ანუ სუპერდამუხტული ძრავები უფრო ეფექტურია. კიდევ ერთი მეთოდია ელექტრო ენერგიის გამოყენება როგორც ცალ-ცალკე (ელექტროძრავები), ასევე შიდაწვის ძრავებთან (ჰიბრიდული ელექტროსადგურები) კომბინაციაში. ეს სტატია განიხილავს ელექტრო ტურბინებს, რომლებიც აერთიანებს ამ მიდგომებს.

ზოგადი მახასიათებლები

არაელექტრო იძულებითი ინდუქციური სისტემები ენერგიის წყაროს მიხედვით კლასიფიცირდება ტურბო დამტენებად და სუპერდამტენებად. ელექტრო სისტემები ეფუძნება მათ და მიზნად ისახავს გააუმჯობესოს შესრულება გარდამავალი პერიოდის დროს.პროცესები და შეფერხებების მინიმიზაცია.

ელექტრული აფეთქება, Honeywell-ის მიხედვით, არის კომპრესორი, რომელიც ამოძრავებს ელექტროძრავას, რომელიც დამონტაჟებულია სუპერდამუხტულ ძრავზე. ანუ ეს არის დამატებითი მოწყობილობა ტურბო ძრავისთვის. ელექტრო ტურბინა არის მექანიკური ტურბინის ანალოგი. დისკი ამ შემთხვევაში შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა გზით.

ვისკონსინ-მედისონის უნივერსიტეტის მკვლევართა კლასიფიკაციის მიხედვით, იძულებითი ინდუქციის ელექტრული სისტემები დიზაინისა და მოქმედების პრინციპის მიხედვით იყოფა შემდეგ ტიპებად:

• ელექტრო საფენები (EC/ET/ES);
• ტურბინები ელექტრო ასისტენტით (EAT);
• ელექტრონულად გამოყოფილი ტურბინები (EST);
• ტურბინები დამატებითი ელექტროძრავიანი კომპრესორით (TEDC).

დიზაინი

აღნიშნული ტიპის ელექტროტურბინებს განსხვავებული დიზაინი აქვთ. ეს მდგომარეობს კომპონენტების განსხვავებულ განლაგებაში, მათ ტექნიკურ პარამეტრებში განსხვავებულობაში და ა.შ.

EC

EC არის ელექტროძრავიანი კომპრესორი. ეს არის ზემოთ ნახსენები ელექტრო აფეთქება. ელექტრული დრაივი უზრუნველყოფს კონტროლის უდიდეს მოქნილობას და კომპრესორის მუშაობის ოპტიმალურ სამუშაო წერტილში. თუმცა, ამისათვის საჭიროა ძლიერი ელექტრო კომპონენტები.

ჭამა

EAT-ში, მაღალსიჩქარიანი ელექტროძრავა დამონტაჟებულია ტურბინასა და კომპრესორს შორის, ჩვეულებრივ, ლილვზე. იმის გამო, რომ ის არ არის ენერგიის ძირითადი წყარო, გამოიყენებადაბალი სიმძლავრის ელექტრო კომპონენტები. ეს იწვევს დაბალ ღირებულებას. გარდა ამისა, ასეთ ტურბო დამტენებს აქვთ როტორის პოზიციის თვითგამორკვევის უნარი და ხასიათდებიან კარგი გენერირებისა და საავტომობილო შესაძლებლობებით. მთავარი პრობლემა არის მაღალი ტემპერატურის ეფექტი ელექტროძრავაზე, განსაკუთრებით თუ ის დამონტაჟებულია კორპუსის შიგნით.

მის გადაჭრის სხვადასხვა მეთოდი არსებობს. მაგალითად, BMW-მ დაამონტაჟა კლატჩები, რათა ელექტროძრავა შეერთებულიყო და გათიშულიყო ლილვიდან. ამის წყალობით, ძრავა შეიძლება განთავსდეს ტურბინის გარეთ. G+L ინოტეკმა გამოიყენა მუდმივი მაგნიტის ძრავა დიდი ჰაერის უფსკრულით, რომელიც ასევე შეიძლება განთავსდეს გარეთ. სტატორის შიდა დიამეტრი უდრის კომპრესორის გარე დიამეტრს, ხოლო როტორის გარე დიამეტრი უდრის ლილვის გამოსასვლელ დიამეტრს. ჰაერის უფსკრული შეიძლება იმოქმედოს როგორც ჰაერის შესასვლელი. ეს იძლევა უპირატესობას გაგრილების, ინერციის და თერმული ეფექტის თვალსაზრისით. გარდა ამისა, თერმული სტაბილურობისა და თერმული კონტროლის თვალსაზრისით, ინდუქციური ელექტროძრავები ცვლადი მაგნიტური წინააღმდეგობით, უნივერსალური კოლექტორის ძრავები უფრო სასურველია ზედაპირული მუდმივი მაგნიტების მქონე ძრავებთან შედარებით.

EST

EST-ში ტურბინა და კომპრესორი არ არის დაკავშირებული ლილვით და თითოეული მათგანი აღჭურვილია ელექტროძრავით. ეს საშუალებას აძლევს კომპრესორს და ტურბინის ბორბლებს იმუშაონ სხვადასხვა სიჩქარით. ამ დიზაინს აქვს ET-ის მსგავსი უპირატესობები, მაგრამ, მისგან განსხვავებით, შეუძლია ენერგიის გამომუშავება. გარდა ამისა, მანმას აქვს ნაკლები თერმული ეფექტი კომპრესორისა და ტურბინის გამიჯვნის გამო, ასევე ტურბინისა და მისი ლილვისგან დამატებითი ინერციის არარსებობის გამო. ტურბინისა და კომპრესორის განცალკევება ხელსაყრელია შეფუთვის თვალსაზრისით, რადგან ის საშუალებას აძლევს ჰაერის ნაკადის გზის ოპტიმიზაციას. თუმცა, ეს ტექნოლოგია ასევე მოითხოვს მძლავრ ელექტროძრავას, გენერატორს და ინვერტორებს, რათა დააკმაყოფილოს ბრუნვის/ინერციის თანაფარდობა, რაც ფასიანია.

TEDC

TEDC არის მექანიკური ტურბინა დამატებითი კომპრესორით, რომელსაც ამოძრავებს ელექტროძრავა. კომპრესორის მდებარეობის მიხედვით ტურბინასთან მიმართებაში, ეს სისტემები კლასიფიცირდება ვარიანტებად ზემოთ და ქვემოთ (ტურბინის ზემოთ და ქვემოთ, შესაბამისად). ზოგადად, ისინი ხასიათდებიან მნიშვნელოვნად უკეთესი რეაგირებით "ქვედა" ტრანზიენტების დროს ელექტროძრავის დამოუკიდებლობის გამო ტურბინისა და ლილვის ინერციისგან. უფრო მეტიც, ქვემოთ TEDC-ები ამ მხრივ უპირატესობას ანიჭებენ ზედა დინების ვარიანტებს იმის გამო, რომ ეს უკანასკნელი ხასიათდება დიდი მოცულობით წნევის შესანარჩუნებლად. ამ ტიპის ელექტრო ტურბინების კიდევ ერთი უპირატესობა არის მინიმალური განსხვავება მექანიკურისგან.

ოპერაციული პრინციპი

ელექტრული ტურბინების ზემოაღნიშნული ტიპები განსხვავდება მუშაობის პრინციპით. ასე რომ, დისკი სხვაგვარად არის დანერგილი, ზოგიერთ მათგანს შეუძლია ენერგიის გამომუშავება და ა.შ.

EC

EC-ში კომპრესორი მოძრაობს ელექტროძრავით. ასეთ სისტემას ძალუძს არა ენერგიის გამომუშავება, არამედ მისისაცავი შეიძლება გაერთიანდეს რეგენერაციულ სამუხრუჭე სისტემასთან ან ჩაშენებულ დამწყებ გენერატორთან.

ჭამა

EAT-ში დაბალ ბრუნზე, ელექტროძრავა უზრუნველყოფს კომპრესორს დამატებით ბრუნვას გამაძლიერებელი წნევის გასაძლიერებლად. „ზევით“ის გამოიმუშავებს ენერგიას, რომელიც შეიძლება გადავიდეს შესანახად. გარდა ამისა, ელექტროძრავას შეუძლია თავიდან აიცილოს ტურბინის სიჩქარის ლიმიტის გადაჭარბება. თუმცა, შეიძლება მოხდეს მაღალი უკანა წნევის ეფექტი, რომელიც ანაზღაურებს გამონაბოლქვი აირებიდან მოპოვებულ ენერგიას.

გამონაბოლქვი აირებიდან ელექტროენერგიის გამომუშავების შესაძლებლობის გამო, ასეთ ტურბო დამტენებს ჰიბრიდს უწოდებენ. სამგზავრო მანქანებზე, მართვის ციკლიდან გამომდინარე, მათ შეუძლიათ გამოიმუშაონ რამდენიმე ასეული ვატიდან კვტ-მდე. ეს საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ ალტერნატორი საწვავის დაზოგვისას.

EST

EST-ში გამონაბოლქვი აირების ენერგია პირდაპირ არ ამოძრავებს კომპრესორს, მაგრამ გარდაიქმნება ელექტრო ენერგიად გენერატორის გამოყენებით. კომპრესორი მართავს დაგროვილი ენერგიით.

TEDC

TEDC-ში ელექტროძრავა ფუნქციონირებს ტურბინისგან დამოუკიდებლად და მის მიერ ამოძრავებული დამატებითი კომპრესორი ემსახურება გაძლიერების გაზრდას "ქვემოში".

დიზაინი და ფუნქციონალური განსხვავებები

ფუნდამენტური განსხვავებები იძულებითი ინდუქციის განხილულ ელექტრულ სისტემებს შორის გაერთიანებულია ვისკონსინ-მედისონის უნივერსიტეტის მკვლევარების მიერ გრაფიკული და ცხრილის სახით. ქვემოთ მოყვანილი სურათი აჩვენებს მათი მოწყობილობის დიაგრამებს (a - EAT, b - EC, c - EST, d - TEDC ზემოთ, e - TEDC ქვემოთ).

ცხრილი ასახავს მოწყობილობის ძირითად დებულებებს. ეს მოიცავს ენერგიის წყაროს, კომპრესორის ძრავას, ელექტრული კომპონენტების სიმძლავრეს. გარდა ამისა, ისეთი თვისებები, როგორიცაა ზომები და ტემპერატურის ეფექტი მნიშვნელოვანია.

ტიპი	EC	ჭამა	EST	TEDC
ენერგიის წყარო	ბატარეა	გამონაბოლქვი აირები / ბატარეა	გამონაბოლქვი აირები / ბატარეა	გამონაბოლქვი აირები / ბატარეა
ელექტროძრავის და ინვერტორის სიმძლავრე	მაღალი	დაბალი	მაღალი	დაბალი
ტემპერატურული ეფექტი	დაბალი	მაღალი	დაბალი	დაბალი
ზომა	პატარა	საშუალო	დიდი	დიდი
ელექტრული ტურბინა	არა	დიახ	დიახ	არა
ტურბო-ელექტრული კომპრესორის წამყვანი	არა	დიახ	არა	არა

ამგვარად, EAT და EST ტექნოლოგიები მიეკუთვნება ელექტროტურბინებს. EC როგორც იყოაღინიშნა - ცალკე მექანიზმი, TEDC - ჩვეულებრივი ტურბო დატენვის სისტემა, რომელიც აღჭურვილია.

დადებითი და უარყოფითი მხარეები

ტურბინის მოძრაობა ელექტროძრავით გამორიცხავს მექანიკური ტურბო დამტენების ძირითად მინუსებს.

• არ არის შეფერხება, რადგან ელექტროძრავას შეუძლია როტორი ძალიან სწრაფად დაატრიალოს.
• არ არის გამონაბოლქვი აირების ნაკლებობით გამოწვეული ტურბო ჩამორჩენა, ვინაიდან ამ შემთხვევაში ელექტროძრავა ანაზღაურებს ენერგიის ნაკლებობას.
• ელექტროძრავა საშუალებას გაძლევთ შეინარჩუნოთ გაძლიერება გარდამავალი პერიოდის დროს, როგორიცაა ჩამორჩენის საწინააღმდეგო, ამ უკანასკნელის უარყოფითი ზემოქმედების გარეშე.
• ეს უზრუნველყოფს მუშაობის ფართო დიაპაზონს და თანმიმდევრულ ბრუნვას.
• ამ მექანიზმების ზოგიერთ ტიპს შეუძლია ელექტროენერგიის გამომუშავება, გენერატორზე დატვირთვის შემცირება და საწვავის მოხმარების შემცირება.
• დაკარგული ენერგიის აღდგენა შესაძლებელია, როგორც Ferrari-მ დანერგა ფორმულა 1-ის ძრავში.
• ელექტროტურბინები მუშაობს უფრო რბილ პირობებში და დაბალ სიჩქარეზე (100 ათასი ნაცვლად 200-300 ათასი).

თუმცა, ამ ტექნოლოგიას აქვს მთელი რიგი უარყოფითი მხარეები.

• დიზაინის დიდი სირთულე ძრავისა და კონტროლერების ჩათვლით.
• ეს იწვევს მაღალ ღირებულებას.
• გარდა ამისა, დიზაინის სირთულე გავლენას ახდენს საიმედოობაზე.
• სტრუქტურული ელემენტების დიდი რაოდენობის გამო (ტურბინის გარდა, ეს მოიცავს ელექტროძრავას, კონტროლერებს, ბატარეას), ეს ტურბო დამტენები ბევრად უფრო დიდი და მძიმეა ვიდრე ჩვეულებრივი.

გარდა ამისა, თითოეული ტიპის ელექტროტურბინა ხასიათდებასპეციფიკური მახასიათებლები.

ტიპი	EC	ჭამა	EST	TEDC დინების ზემოთ	TEDC ქვემოთ
ღირსება	მოქნილობის კონტროლი; განლაგების მოქნილობა; ლილვის ინერციის ნაკლებობა; არანაკარგი; უკუწნევის გარეშე	კომპაქტური; დაბალი სიმძლავრის ძრავა და ინვერტორი; ფუჭების გარეშე	მოქნილობის კონტროლი; განლაგების მოქნილობა; ლილვის ინერციის ნაკლებობა; ფუჭების გარეშე	მარტივი ინსტალაცია; ლილვის ინერციის ნაკლებობა; დაბალი სიმძლავრის ძრავა და ინვერტორი; შესრულების უწყვეტი გაუმჯობესება	უკეთესი დროებითი პასუხი; მარტივი ინსტალაცია; დაბალი სიმძლავრის ძრავა და ინვერტორი; შესრულების უწყვეტი გაუმჯობესება
ხარვეზები	მაღალი სიმძლავრის ძრავა და ინვერტორი; დაბალი ეფექტურობა	დამატებითი გაგრილების საჭიროება; ლილვის დამატებითი ინერცია; აჩქარების ლიმიტის გაზრდა უკანა წნევის გამო	მაღალი სიმძლავრის ძრავა და ინვერტორი; ენერგიის დაკარგვა კონვერტაციის დროს; ლიმიტიგაძლიერებული გაძლიერება უკანა წნევის გამო; საჭიროებს დამატებით ინსტალაციის ადგილს	არც თუ ისე სწრაფი გარდამავალი პასუხი; საჭიროებს დამატებით ინსტალაციის ადგილს; დაბალი ეფექტურობა	საჭიროებს დამატებით ინსტალაციის ადგილს; დაბალი ეფექტურობა

გამძლეობის თვალსაზრისით, IHI-ს მიხედვით, ელექტრო ტურბინები მექანიკურის ექვივალენტური იქნება იმავე პირობებში მუშაობის უფრო ნაზი რეჟიმში უფრო დიდი დიზაინის სირთულით.

რელევანტურობა

მიუხედავად კარგი მუშაობისა, ელექტრო ტურბინები ამჟამად ფართოდ არ გამოიყენება მასობრივი წარმოების მანქანებზე. ეს გამოწვეულია მათი მაღალი ღირებულებით და სირთულით. გარდა ამისა, მექანიკური ტურბინების გაუმჯობესებულ ვერსიებს (ორმაგი გადახვევა და ცვლადი გეომეტრია) აქვთ მსგავსი უპირატესობები საწყის მოდიფიკაციებთან შედარებით (თუმცა უფრო მცირე ზომით) გაცილებით დაბალ ფასად. ახლა EST იყენებს Ferrari-ს ფორმულა 1-ის ძრავში. Honeywell-ის თქმით, ელექტრო ტურბინების მასობრივი გამოყენება მომდევნო ათწლეულის დასაწყისში დაიწყება. უნდა აღინიშნოს, რომ ელექტრო სუპერჩამტენები უკვე გამოიყენება ზოგიერთ წარმოების მანქანაზე, როგორიცაა Honda Clarity, რადგან ისინი უფრო მარტივია.

უმარტივესი და ხელნაკეთი მექანიზმები

ათწლეულის დასაწყისში ბაზარზე გამოჩნდა მარტივი, იაფი მანქანები, როგორიცაა კომპიუტერული გამაგრილებელი, რომელსაც ასევე უწოდებენ ელექტრო ტურბინებს. ისინი განთავსებულია შესასვლელთან და მუშაობს ბატარეაზე.ასეთი ელექტროტურბინების გამოყენება შესაძლებელია როგორც კარბუტერზე, ასევე ინჟექტორზე. მწარმოებლების აზრით, ისინი ზრდიან ძრავში შემავალი ჰაერის ნაკადს, აჩქარებენ მას, რაც იძლევა მუშაობის 15% -მდე ზრდას. ამ შემთხვევაში, პარამეტრები (ბრუნები, ნაკადი, სიმძლავრე) ჩვეულებრივ არ არის მითითებული. ასეთი ელექტროტურბინების მანქანაზე საკუთარი ხელით დაყენება ძალიან მარტივია.

თუმცა, სინამდვილეში, მათი ელექტროძრავები ვითარდება რამდენიმე ასეულ ვატამდე, რაც საკმარისი არ არის ნაკადის მოცულობის გასაზრდელად, რადგან ამას დაახლოებით 4 კვტ სჭირდება. ამიტომ, ასეთი მოწყობილობა გახდება სერიოზული დაბრკოლება შესასვლელთან, რის შედეგადაც, პირიქით, შემცირდება პროდუქტიულობა. საუკეთესო შემთხვევაში, მისგან ზარალი მცირე იქნება, რაც დინამიკაზე მნიშვნელოვნად არ იმოქმედებს.

გარდა ამისა, ინტერნეტში შეგიძლიათ იპოვოთ განვითარებული მოვლენები საკუთარი ხელით ელექტრო ტურბინის შექმნის შესახებ. ზემოთ ნახსენები იაფი ვარიანტებისგან განსხვავებით, ისინი აგებულია ცენტრიდანული კომპრესორისა და ჯაგრისების ძრავის საფუძველზე 17 კვტ-მდე სიმძლავრით და 50-70 ვ ძაბვით, რადგან მხოლოდ ასეთ ძრავას შეუძლია უზრუნველყოს საკმარისი ბრუნვის მომენტი და. კომპრესორის ბრუნვის სიჩქარე. ძრავა აღჭურვილი უნდა იყოს სიჩქარის კონტროლერით. ამ სისტემას არ სჭირდება ინტერქულერი - ამისთვის საკმარისია ცივი მიღება. ამ ტიპის ელექტრო ტურბინის დამონტაჟებამ შეიძლება მოითხოვოს გენერატორის (90-100 ა-სთვის) და ბატარეის (უფრო ტევადი მაღალი დენის გამომავალი) გამოცვლა. კომპრესორის ბრუნვის სიჩქარე განისაზღვრება დროსელის პოზიციით. უფრო მეტიც, დამოკიდებულება არ არის წრფივი, არამედ ექსპონენციალური.

მიზანშეწონილია ასეთი ელექტროტურბინების შექმნა 1,5 ლიტრამდე მცირე ძრავის მქონე მანქანებისთვის, ენერგიის მაღალი მოხმარების გამო. უფრო მეტიც, რაც უფრო დიდია ძრავის მოცულობა, მით ნაკლები გამაძლიერებელი წნევა შეიძლება შექმნას სუპერჩამტენმა. ასე რომ, 0,7 ლიტრიან ძრავაზე, ეს იქნება 0,4-0,5 ბარი, 1,5 ლიტრისთვის - 0,2-0,3 ბარი. გარდა ამისა, ასეთი სუპერჩამტენი დიდი ხნის განმავლობაში ვერ იმუშავებს მაქსიმალურ შესრულებაზე გათბობის გამო. თუმცა, კონტროლერი შეიძლება კონფიგურირებული იყოს იძულებითი გააქტიურების მიზნით.

კომპონენტების სიძვირის გამო, ასეთი ელექტროტურბინის დამზადება ძალიან ძვირია. მიმოხილვები მიუთითებს შესრულების გაზომვად ზრდაზე.

დიზაინის თვალსაზრისით, ეს მექანიზმები, ისევე როგორც ზემოთ ნახსენები იაფი ვარიანტები, არის ელექტრო სუპერჩამტენები. თუმცა, მათ ხშირად შეცდომით უწოდებენ ელექტრო ტურბინებს. ახლა ბაზარზე არის უფრო სერიოზული ბრენდირებული მოძრაობები, რომლებიც ახლოსაა ხელნაკეთთან.

CV

ელექტრო ტურბინები უფრო მგრძნობიარე, პროდუქტიული და ეფექტურია, ვიდრე მექანიკური და აქვთ დამატებითი ფუნქციები. ამავდროულად, ერთის მხრივ, აქვთ რთული დიზაინი, მაგრამ, მეორე მხრივ, უფრო კეთილთვისებიან პირობებში მოქმედებენ.