В основе работы электродвигателя лежит:1)Действие магнитного поля на проводник , с
Если растягивать упругую пружину силой 10н ее длина станет 1,5 дм. Если же сжимать ее силой 5н ее длина составит 6 см определите длину пружины в нерас … тянутом состоянии. Вместе с решением, подробно, пожалуйста
Двом однаковим металевим кулькам надали певні заряди й розмістили на відстані 3 см одна від одної. Виявилося, що на цій відстані кульки притягуються і … з силою 90 мкН. Потім кульками торкнулися одна до одної й розвели на ту саму відстань, Тепер кульки почали відштовхуватися із силою 40 мкН. Які заряди були надані кулькам на початку досліду?
При падении луча света на стеклянную пластинку (показатель преломления данного сорта стекла равен 1,74) угол между отраженным и преломленным лучами ра … вен 90°. Определите угол падения луча. (Пожалуйста, очень срочно…буду благодарна)
Пружина игрушечного пистолета сжата на 5 см. При выстреле вертикально вверх пуля с массой 5 г приобретает скорость 8 м/с. Вычис лите жесткость пружины … . (g=10 м/с²) A) 124 H/M B) 128 H/M C) 132 H/M D) 126 H/M E) 130 Н/м
Пружина игрушечного пистолета сжата на 5 см. При выстреле вертикально вверх пуля с массой 5 г приобретает скорость 8 м/с. Вычис лите жесткость пружины … . (g=10 м/с²) A) 124 H/M B) 128 H/M C) 132 H/M D) 126 H/M E) 130 Н/м
Запитання на фото. З поясненням, будь ласка
помогите срочнооВсё ли ты знаешь об электризации тел?Знаешь ли ты, к примеру, какой заряд получит электроскоп, если к нему поднести горный хрусталь, н … аэлектризованный трением о мех? Не знаешь? Тогда прочитай приведённую ниже информацию!Вещества можно расположить в ряды, в которых предыдущее тело электризуется положительно, а последующее — отрицательно.Рассмотри ряд Фарадея!(+) мех, фланель, слоновая кость, перья, горный хрусталь, флинтглас, бумажная ткань, шёлк, дерево, металл, сера (-)Некоторые из веществ этого ряда были выписаны в таблицу, однако при этом были допущены ошибки. Найди их и отметь.(Будь внимателен! Отметь вещества, которые внесли в таблицу ошибочно!)ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ ЗАРЯДЫОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ЗАРЯДЫгорный хрустальшёлкслоновая костьмехметаллслоновая костьфланельбумажная тканьОтветь на вопрос!Какой заряд получит электроскоп, если к нему поднести флинтглас, наэлектризованный трением о фланель?Положительный.Не получит заряд.Отрицательный.
Человек ростом h=1,70 м (уровень глаз над землей 1,60 м) стоит на расстоянии /от плоского зеркальца и видит в нем отражение Солнца, которое находится … под углом 60° к горизонту (см. рис.). Чему равно расстояние l?
срочно помогитее Какая из жидкостей лучше проводит электрический ток? Водопроводная вода Графит Вакуум Дистиллированная вода Ртуть Каучук Бумага Медна … я проволока
Человек ростом h=1,70 м (уровень глаз над землей 1,60 м) стоит на расстоянии /от плоского зеркальца и видит в нем отражение Солнца, которое находится … под углом 60° к горизонту (см. рис.). Чему равно расстояние l? Плиииз срочно!
Урок 10. принцип работы электрогенераторов и электродвигателей — Естествознание — 11 класс
Естествознание, 11 класс
Урок 10. Принцип работы электрогенераторов и электродвигателей
- Действие какой силы лежит в основе работы электрогенератора и электродвигателя.
- Каковы основные узлы электрогенератора и электродвигателя.
- Где используют электродвигатели.
- В чём преимущества и недостатки электродвигателей по сравнению с тепловыми.
Глоссарий по теме:
Генераторы – это электрические машины, которые преобразуют механическую энергию в электрическую.
Электродвигатели – это электрические машины, которые, наоборот, электрическую энергию преобразуют в механическую (в виде вращения вала).
Коллектор – это полый цилиндр, набранный из отдельных медных пластин, изолированных друг от друга и от вала.
Щётки – деталь щёточно-коллекторного узла в электродвигателях.
Сила Лоренца – сила, действующая на движущийся со скоростью заряд q со стороны магнитного поля.
Индукция — векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства.
Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):
- Естествознание. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., – М.: Просвещение, 2017.: с 53 -58.
- Элементарный учебник физики под редакцией академика Г.С. Ландсберга. Том 2. Электричество и магнетизм.–12-е изд. – М.:ФИЗМАТЛИТ, 2001. – 480 с.
- Р.Фейнман, Р.Лейтон, М. Сэндс Фейнмановские лекции по физике. Том 5. Электричество и магнетизм.–М.: Либроком, 2016.– 304 с. Электронный ресурс: http://ftfsite.ru/wp-content/files/fiz_feynman_5_elmag_2.1.pdf
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Английский учёный Фарадей Майкл (1791-1867) сформулировал Закон электромагнитной индукции (открыт 29.08.1831г.): если на замкнутый проводник будет действовать изменяющееся магнитное поле, то по нему будут протекать токи называемые индукционными.
Русский физик Ленц Эмилий Христианович
Голландский учёный Хендрик Лоренц показал, что эти процессы связаны с силой, действующей на заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле. Сила Лоренца – это такая сила, которая действует на движущийся со скоростью заряд q со стороны магнитного поля и равна произведению вектора магнитной индукции, заряда частицы, скорости движения этой частицы и угла (альфа) между вектором магнитной индукции и скоростью частицы.
Направление силы Лоренца определяют по правилу левой руки: для положительного заряда: если левую руку расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а четыре пальца, сложенные вместе, показывали направление скорости движения положительного заряда, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы; если заряд отрицательный, то сила будет направлена в противоположную сторону.
При движении заряженной частицы в магнитном поле сила Лоренца работы не совершает.
Роль выпрямителя в электрических машинах выполняет коллектор.
Щетки в электрических машинах располагаются таким образом, чтобы одна из них была всегда соединена с проводником, который будет двигаться у северного полюса, а другая — с проводником, который будет двигаться у южного полюса. Щётки электродвигателя постоянного тока изготавливают из углеродных или графитных структур, создавая над вращающимся коллектором скользящий контакт. Используют их для передачи тока от внешнего контура на вращающуюся форму коллектора.
Направление индуктированного тока во внешней цепи с коллектором будет оставаться постоянным.
К электрическим машинам относятся:
-генераторы;
-электродвигатели.
Генераторы – это электрические машины, которые преобразуют механическую энергию в электрическую.
Электродвигатели – это электрические машины, которые, наоборот, электрическую энергию преобразуют в механическую.
В генераторе коллектор используется для выпрямления переменного тока в постоянный, а в электродвигателе коллектор применяется для распределения тока в проводниках.
Применение электрических двигателей:
— для привода электрифицированных транспортных средств (троллейбусов, трамваев, электровозов).
Преимущества электродвигателей по сравнению с тепловыми:
— не загрязняют атмосферу,
— не нужен запас топлива,
— КПД достигает до 98 %.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:
Задание 1. Как изменится сила Ампера, действующая на прямолинейный проводник с током в однородном магнитном поле, при увеличении индукции магнитного поля в 3 раза и увеличении силы тока в 3 раза?
Варианты ответа:
а) увеличится в 9 раз;
б) уменьшится в 9 раз;
в) не изменится;
Ответ: а)
Задание 2. Установите правильную последовательность появления основных законов и правил:
Варианты ответов:
1. процессы связаны с силой, действующей на заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле.
2. если на замкнутый проводник будет действовать изменяющееся магнитное поле, то по нему будут протекать токи называемые индукционными.
3. индукционные токи всегда имеют такое направление, что созданное ими магнитное поле всегда стремится устранить причину, их вызвавшую.
Ответ: 2,3,1
Электрические Машины — что это. Общие понятия и работа.
Каждый современный человек знает, что такое электродвигатель. Это устройство, вращение которого начинается после подсоединения к нему проводов. Этот процесс продолжается, пока провода подсоединены и на них подается необходимое для работы таких устройств напряжение. Электрогенераторы во многом схожи с электродвигателями. Однако у них есть одна особенность, которая отличает их от машин, о которых было сказано чуть выше. Эти устройства сами начинают вырабатывать электроэнергию при их вращении. Именно в результате этого и происходит превращение механической энергии в электрическую.
Школьный курс физики и химии говорит нам о том, что металл, который находится в твердом состоянии, представляет собой множество мельчайших частичек (атомов), которые держатся друг за друга за счет внутренних полей. В своем составе каждый атом имеет ядро, вокруг которого по орбитам и перемещаются небольшие по своим размерам электроны. Те из них, которые располагаются дальше всех от ядра, могут отрываться и перелетать к другим атомам. Такие электроны принято называть свободными. Вокруг каждого из электронов располагаются поля — электрические и магнитные. При взаимодействии электронов друг с другом поля выступают в роли посредников. Это означает, что поля двух электронов будут отталкиваться друг от друга. Именно они не будут давать электронам приблизиться на близкое расстояние. При большом количестве электронов, сила, с которой они будут отталкиваться, будет довольно большой. Отметим, что магнитное поле является наиболее эффективным для использования в электрических машинах. Оно присутствует в постоянном магните, а также вокруг находящихся в постоянном движении электродов.
Подводя итог: металл в виде обычной проволоки имеет большое число электронов, вокруг каждого из которых есть поля. Взяв постоянный магнит, который имеет вокруг себя электромагнитное поле, и, приблизив его к проволоке, то поле, которым обладает магнит, начнет оказывать воздействие на поле каждого электрона. Таким образом, это приведет к преобразованию механического движения с магнитом в движение электронов внутри проволоки. По такому принципу работает электрогенератор. Если же пропустить по проводу электроток, магнитное поле, возникшее вокруг медной проволоки, будет отталкивать постоянный магнит, находящийся в нашей руке. Данный принцип лежит в основе работы электродвигателя.
Если говорить о трансформаторах, то данные машины с большой натяжкой можно отнести к числу электрических. А все потому, что в своей работе эти устройства не используют механические движения, по причине чего не соответствуют нашему определению. Как известно, трансформатор позволяет производить преобразование электрического тока в магнитное напряжение, а затем наоборот.
Протекающие внутри этих машин электромагнитные процессы такие же, как и те, которые возникают при работе электрических машин. Отметим, что и для трансформаторов, и для электрических машин характерна природа электромагнитных и энергетических процессов, преобладающих при работе проводника с током и магнитным полем. Именно по этой причине трансформаторы и причисляют к категории электромагнитных машин.
Для электрических машин характерно несколько функций, которые они выполняют: преобразование энергии при их использовании в качестве двигателя или генератора; преобразование величины напряжения. Кроме этого к числу их функций относятся преобразование в постоянный переменного тока, увеличение коэффициента мощности электрических установок, усиление мощности электрических сигналов.
Всего комментариев: 0
Российский самолет с электродвигателем завершил первый полет – Москва 24, 24.07.2021
Фото: instagram.com/ciam_official/
Российский самолет-лаборатория Як-40ЛЛ совершил первый полет в рамках испытаний на авиасалоне МАКС-2021, сообщает РИА Новости со ссылкой на пресс-службу Фонда перспективных исследований.
«Только что на авиасалоне МАКС-2021 состоялся демонстрационный полет самолета Як-40, оснащенного гибридной силовой установкой на основе газотурбинного двигателя и сверхпроводникового электродвигателя. Во время полета самолет включил электрическую силовую установку, – заявили в пресс-службе.
Гибридная силовая установка на основе газотурбинного двигателя и сверхпроводникового электродвигателя дополняет два штатных турбореактивных двигателя. В ее состав входит блок аккумуляторных батарей, электрический двигатель мощностью 500 киловатт и энергоузел для его питания – турбовинтовой двигатель и подключенный к нему электрогенератор.
Испытания этой установки начались в феврале в Новосибирске.
Для проведения летных испытаний один из трех двигателей самолета, расположенных в хвостовой части, заменен на турбовальный газотурбинный двигатель с электрическим генератором, который разработал Центральный институт авиационный моторостроения им. П.И. Баранова (входит в НИЦ Институт имени Н.Е. Жуковского) совместно с Уфимским авиационным техническим университетом. В носу летающей лаборатории также установлен электродвигатель, который использует эффект высокотемпературной сверхпроводимости и криогенную систему.
Ранее стало известно, за первые дни работы салона «Рособоронэкспорт» подписал на МАКС-2021 13 контрактов на поставку вооружений и военной техники на сумму более миллиарда евро. Генеральный директор предприятия Александр Михеев уточнил, что в портфель заказов компании вошли самолеты Су-30СМЭ, вертолеты Ми-35М и Ми-17В5, РЛС «Противник-ГЕ», ПЗРК «Верба», а также современные авиационные средства поражения, ряд образцов бронетанковой и автомобильной техники.
В Жуковском проходит репетиция авиасалона МАКС-2021
Читайте также
Режимы работы электродвигателей и их характеристики
Содержание
- Основные режимы работы электродвигателей
- Дополнительные режимы работы электродвигателей
Режимы работы электродвигателей – это определенный порядок чередования периодов, который характеризуется:
- продолжительностью и величиной нагрузки;
- условиями охлаждения;
- частотой пуска и отключений;
- частотой реверса;
- соотношениями потерь в периоды установившегося движения и пуска.
Так как существует множество режимов, выпуск двигателей для каждого из них нецелесообразен, поэтому серийные двигатели проектируются согласно ГОСТ для работы в восьми номинальных режимах. Номинальные данные содержатся в паспорте электродвигателя. Оптимальное функционирование агрегата гарантируется при его эксплуатации при номинальной нагрузке и в номинальном режиме.
Основные режимы работы электродвигателей
Существуют три основных (продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный) и пять дополнительных режимов работы, условно маркированных согласно международной классификации S1-S8. Отечественные электромашиностроительные заводы в обязательном порядке включают номинальные данные на основные режимы в каталоги и паспорт агрегата.
Продолжительный режим (S1) предусматривает длительный и беспрерывный рабочий период, во время которого двигатель нагревается до установившейся температуры. Он может «подразделяться» на два вида:
- Режим с постоянной нагрузкой (без изменения температуры в период работы). В нем функционируют двигатели конвейеров, электроприводы вентиляторов и насосов.
- Режим с изменяющейся нагрузкой (температура поднимается или падает с изменением нагрузки). Он используется при работе металлорежущих, деревообрабатывающих и прокатных станков.
Кратковременный режим работы электродвигателя (S2) характеризуется непродолжительным рабочим периодом (по стандартам 10, 30, 60, 90 минут) без нагрева двигателя до установившейся температуры с последующим его охлаждением во время паузы до температуры окружающей среды. В этом режиме действуют электроприводы запорных устройств (вентилей, шлюзов, заслонок и т.д.). В паспорте двигателя указывается продолжительность рабочего периода (например, S2 – 60 мин.).
Повторно-кратковременный режим работы электродвигателя (S3) – режим, при котором в течение рабочего периода нагрев двигателя не достигает установившейся температуры, а во время паузы не происходит охлаждения до температуры окружающей среды. Он характеризуется непрерывным чередованием периодов работы под нагрузкой и вхолостую. Так функционируют электроприводы подъемных кранов, экскаваторов и лифтов, то есть устройств, действующих циклично.
Дополнительные режимы работы электродвигателей
Дополнительные режимы обозначены маркерами S4-S8. Они введены для более удобного эквивалентирования произвольных режимов и расширения номенклатуры номинальных режимов.
S4 – повторно-кратковременный режим с влиянием пусковых процессов. Каждый цикл работы включает в себя:
- длительный период пуска, в течение которого пусковые потери оказывают влияние на температуру узлов агрегата;
- период функционирования при постоянной нагрузке без нагрева до устоявшейся температуры;
- паузу, во время которой не предусмотрено охлаждение двигателя до температуры окружающей среды.
S5 – повторно-кратковременный режим с электрическим торможением. В цикл работы входят:
- долгое время пуска;
- время работы при постоянной нагрузке без нагрева до устоявшейся температуры;
- период быстрого электрического торможения;
- период работы вхолостую без охлаждения до температуры окружающей среды.
S6 – перемежающийся режим работы. Цикл работы состоит из:
- периода функционирования с постоянной нагрузкой;
- паузы.
В течение обоих периодов температура двигателя не достигает установившегося значения.
S7 – перемежающийся режим с электрическим торможением и влиянием пусковых процессов. В каждый цикл включены:
- длительный период пуска;
- время действия машины с постоянной нагрузкой;
- быстрое электрическое торможение.
Паузы данным режимом не предусмотрены.
S8 – перемежающийся режим с разными частотами вращения (2 или более). В цикл входят периоды:
- работы с неизменной частотой вращения и постоянной нагрузкой;
- работы при других неизменных нагрузках, причем каждой из них соответствует определенная частота вращения.
Как и предыдущий, этот режим не содержит пауз.
Если вы знаете характеристики работы электродвигателей, вам не составит труда выбрать агрегат, оптимально подходящий для ваших целей. Указанная в каталогах мощность двигателя предусматривает его эксплуатацию в нормальных условиях в режиме S1 (если это не двигатель с повышенным скольжением). Превышение мощности при режиме S2 допустимо не более чем на 50% в течение 10 минут, 25% в течение 30 минут и 10% в течение 90 минут.
Электросамолет на старте – Наука – Коммерсантъ
5 февраля в Новосибирске начались наземные отработки самолета — летающей лаборатории с демонстратором гибридной силовой установки (ГСУ), оснащенной сверхпроводниковым (ВТСП) электродвигателем мощностью 500 кВт.
В авиации с 2011 году перспективным направлением признаны самолеты с электродвигателями. Ряд инновационных проектов инициированы известными компаниями и организациями (Airbus, Boeing, NASA, DARPA, JAXA). Достигнуты значимые результаты в виде демонстраторов технологий.
Так, год назад Европейская авиастроительная корпорация Airbus совместно с компаниями Rolls-Royce и Siemens начала реализовывать программу E-Fan X, с конечной целью — создание «электрического» самолета. Демонстратор технологий должен был совершить первый полет в 2020 году, но в апреле 2020 года программа была свернута из-за пандемии COVID-19. В рамках этой программы Airbus намеревалась поднять в воздух среднеразмерный пассажирский реактивный самолет BAe 146, оснащенный одним опытным электродвигателем, мощность которого составляла бы 2 МВт (в штатном варианте BAe 146 имеет четыре турбовентиляторных реактивных двигателя).
В России разработкой электросамолетов занимается Фонд Перспективных Исследований, а конкретно — реализующее проект Фонда московское ЗАО «СуперОкс» (разработки на основе оксидных сверхпроводников). Как рассказал эксклюзивно для «Наука» заместитель генерального директора по аэрокосмическим технологиям ЗАО «СуперОкс» Алексей Сергеевич Воронов «В апреле 2021 года планируется завершение научно-технического проекта ФПИ «Контур» по созданию электродвигателя на основе высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) материалов 2-го поколения. В рамках проекта разработан демонстратор авиационной интегрированной электроэнергетической системы (АИЭС) для перспективных летательных аппаратов на основе единой ВТСП-платформы, включающей подсистемы выработки электроэнергии, ее преобразования и передачи, а также высокоэффективного привода воздушного винта. Основные элементы АИЭС представлены на рисунках 1, 1а, 1б.
Мощность двигателя составляет 500 кВт. Ключевыми отличиями разработанной электроэнергетической системы от существующих образцов является принцип сверхпроводимости и технология получения высокотемпературных сверхпроводников в виде провода (ленты) и возможность производства из ВТСП-лент 2-го поколения элементов электрических и электромагнитных систем. Разработка защищена десятками патентов и Ноу-Хау. Созданный в ходе выполнения проекта «Контур» научно-технический задел обеспечивает возможность:
- повышения удельной мощности электрических машин до 5 кВт/кг и более;
- снижения расхода топлива до 30%;
- снижения шумности на 20%;
- повышения транспортной эффективности на 10%.
На период с 2021 по 2026 годы запланирована разработка технологии создания полностью электрического самолета, что позволит Российской Федерации стать мировым лидером в переходе от традиционного парка самолетов, к аппаратам нового поколения».
Эффективность применения авиационной техники в терминах расхода топлива и стоимости пассажиро-километра или тонно-километра определяется весовой эффективностью используемой силовой установки. Традиционные подходы к созданию силовых установок, когда энергия топлива при сжигании преобразуется в тягу напрямую (турбореактивный двигатель – реактивная тяга, турбовентиляторный двигатель – воздушная тяга второго контура, турбовинтовой двигатель – тяга винта), достигли своего предела ввиду отсутствия потенциала для модернизации и оптимизации за приемлемую стоимость и время.
Концепция гибридных силовых установок (ГСУ) позволяет наиболее эффективно реализовывать расход топлива (источника энергии) вне зависимости от профиля полета летательного аппарата. Такой эффект достигается за счет того, что в гибридной схеме используются электрические приводы винта или вентилятора, а также существует энергетический буфер в виде аккумуляторных батарей. Применение подхода, когда генерация, передача и распределение энергии производится по электрическим проводам, позволяет управлять расходом топлива имея прогноз потребления энергии на борту ЛА.
В настоящее время ГСУ реализованы и серийно выпускаются для образцов автомобильной техники. А.С.Воронов убежден, что единственным подходом к созданию высокоэффективной ГСУ, способной конкурировать с существующими энергоустановками, является использование ВТСП-материалов, которые кратно отличаются от традиционных проводников (медь, алюминий и их сплавы) по токо-несущей способности. Они позволяют создавать эффективные электродвигатели, силовые кабели, системы защиты от токов короткого замыкания, которые отличают предельно высокие удельные мощностные характеристики. Развитие технологий производства ВТСП-лент привело к созданию более совершенных ВТСП-двигателей и значительному расширению сфер их применения. Снижение потерь на переменном токе в ВТСП-ленте 2-го поколения более чем в 10 раз обеспечило возможность в ходе проекта «Контур» впервые в мире изготовить из ВТСП-материалов статорные обмотки и разработать для демонстратора ВТСП-АИЭС эффективные электрические машины с меньшими массо-габаритными характеристиками и заданной скоростью вращения вала. В основе этих электрических машин лежит принцип построения синхронной электрической машины с использованием сверхпроводников в качестве токонесущих элементов.
Более высокая плотность тока, допустимая в ВТСП-материалах, приводит к значительному улучшению основных характеристик электрической машины и кабелей. С целью обеспечения криогенных температур, необходимых для функционирования сверхпроводников, были использованы доступные технологии криостатирования (вакуумные криостаты с многослойной изоляцией) и криоохлаждения (криокулеры, жидкий азот в качестве криогенной жидкости).
За счет усовершенствования технологии производства и повышения инженерной плотности тока ВТСП-ленты представляется возможным модернизировать имеющиеся технологии и создавать электрические машины на ВТСП мегаваттного класса. Степень надежности как электрической машины, так и других элементов ВТСП-системы и системы криогенного обеспечения при этом выходит на более высокий уровень.
Основные технологические проблемы, решенные в ходе проекта «Контур», заключались в необходимости создания ВТСП-провода, обеспечивающего возможность работы элементов статора двигателя в переменном магнитном поле с критическим током более 150 Ампер при частоте 250-300 Гц, а также интеграции криогенной среды в «теплую» электрическую машину с необходимостью теплоизоляции криогенного объема. «Нами решена задача объединения ВТСП-элементов в единую систему с общим криогенным охлаждением!» — доволен результатом Воронов.
При создании нового двигателя также решена задача повышения выживаемости ВТСП-обмоток при многократном ударном термоциклировании с комнатной температуры до температуры жидкого азота. Обеспечение необходимого криогенного охлаждения ВТСП-элементов системы достигнуто за счет увеличения скорости и объема прокачки хладагента, эффективными тепловыми развязками и мостами, обеспечением работы с переохлажденным жидким азотом в диапазоне температур от 77 К до 70 К. Контроль уровня охлаждения обеспечивался организацией сбора требуемых параметров (температуры, давления и т.д.) и передачу собранной информации в систему управления.
Изготовление компонентов ВТСП освоено на производственной площадке ЗАО «СуперОкс» в Москве (технопарк на Калужской). Разработкой заинтересовалось Минпромторговли РФ.
Рис. 2. Схема расположения электродвигателя на крыле самолета BAe 146
Фото: Airbus
В 2016 году Американское космическое агентство NASA представило демонстрационный электросамолет Х-серии, винты которого приводятся в движение четырнадцатью электродвигателями (рис. 3). Новые технологии отрабатываются на экспериментальном образце самолета X-57, получившего название «Максвелл», в рамках 10-летней программы New Aviation Horizons с бюджетом $790 млн.
Рис. 3. Самолет Х-57 Maxwell
Фото: Maxwell
По расчетам создателей X-57, энергия, которая требуется для полета, сократится в пять раз в сравнении с обычным самолетом, летящим на скорости 175 миль/час. Кроме того, «Максвелл» будет работать исключительно на батареях, что исключает выброс углекислого газа в атмосферу во время полета и значительно уменьшит шум самолета. В рамках указанной программы планируется дополнительно создать пять крупных транспортных самолетов Х-серии, с задачами демонстрации передовых технологий по сокращению потребления топлива, выбросов и шума, для их скорейшего вывода на рынок.
Исследования Airbus, Boeing, Rolls-Royce, NASA, DLR и JAXA показывают, что создание гибридных силовых установок позволит снизить потребление топлива региональных и магистральных самолетов до 70 %, а шумность — на 65 %. Для мощности двигателя, превышающей 1 МВт, только применение ВТСП-технологий позволяет достичь этих целевых показателей (рис. 4).
Рис. 4. Место перспективных электрических систем в линейке авиационных силовых установок (источник: Rolls Royce, 2020)
Фото: Rolls Royce
Компании Airbus и Siemens с 2016 года ведут активные исследования в этом направлении с целью обеспечить технологический прорыв и заложить фундамент для новых стандартов в области авиации, в частности, в рамках проекта LuFo-V2 TELOS с финансированием 23,4 млн евро.
На прошедшем в 2019 г. парижском авиасалоне Le Bourget компания MagniX продемонстрировала два электрических авиационных двигателя: magni250 мощностью 375 лошадиных сил и 750-сильный magni500. Электродвигатель magni500 представлен на рис. 5.
Электродвигатели модельного ряда magni позиционируются как более экономичная и экологичная замена газотурбинным двигателям Pratt and Whitney PT6, традиционно применяемым на самолетах малой авиации. На этап серийного производства компания планирует выйти в 2022 году. Характеристики двух модификаций электродвигателей magni представлены в табл. 1.
Таблица 1. Характеристики двигателей magni250 и magni500 (на основе рекламных материалов компании MagniX).
|
|||||||||||||||||||||||||||||
* без учета силовой электроники и охлаждающей системы
В рамках программы Advanced Superconducting Motor Experimental Demonstrator (ASuMED) в 2019 г. разработан прототип полностью сверхпроводящего авиационного двигателя (рис. 6) и в течение 2020 г. проводится изготовление его демонстрационного образца.
Рис. 6. Макет ВТСП-двигателя ASuME
Фото: Oswald Elektromotoren
Проект ВСТП-двигателя ASuMED координируется немецкой компанией Oswald Elektromotoren при поддержке европейской программы Horizon 2020. Бюджет программы составляет около 10 млн долл. В проекте приняла участие российская компания ЗАО «СуперОкс» с задачами разработки и поставки ВТСП-ленты 2-го поколения. Конфигурация ВТСП-двигателя ASuMED представляет собой синхронный двигатель, в котором вращающий момент создается за счет магнитного поля, генерируемого в ВТСП-роторе и ВТСП-статоре, работающих при температуре – 250°С (охлаждение жидким водородом). Целью программы ASuMED является создание прототипа ВТСП-двигателя, обладающего плотностью мощности и эффективностью, достаточными для реализации проекта «Гибридно-электрического распределенного движения» (HEDP) перспективного большого гражданского самолета, характеристики которого должны соответствовать требованиям по экологии и эргономики, намеченных Flightpath 2050. Проектные характеристики двигателя, создаваемого в рамках программы ASuMED, представлены в табл. 2. В перспективе компания Oswald Elektromotoren планирует повысить мощность силового агрегата до 10 и более мегаватт.
Таблица 2. Проектные характеристики двигателя AsuMED
|
* без учета силовой электроники и охлаждающей системы
Наиболее значимые проекты по перспективным разработкам для авиации с применением ВТСП-технологий приведены в табл. 3.
Таблица 3. Перспективные разработки по созданию авиационной техники с применением ВТСП-технологий
|
Результаты концептуальных исследований возможных подходов к построению летательных аппаратов на основе передовых технологий приведены в табл. 4
Для каждой компании, представленной в табл. 4, определен горизонт прогнозирования, когда станет возможно достижение требуемого уровня технической готовности для создания первого самолета данного типа:
Таблица 4. Результаты исследования летательных аппаратов с электрической силовой установкой
|
- для Boeing и NASA STARC-ABL техническая готовность будет достигнута в 2025-2030 годах, а эксплуатационные возможности появятся к 2030-2040 годам;
- Airbus имеет техническую готовность, а эксплуатационных возможностей она достигнет к 2025 году;
- ESAero планирует достигнуть технической готовности уже в 2020 году и эксплуатационных возможностей – в 2025-2035 годах.
Таким образом, проведенный анализ развития инновационных технологий в авиации позволяет сделать вывод, что на сегодняшний день все ведущие авиастроительные компании мира находятся в преддверии реализации концепции полностью электрического самолета. Практически все проекты планируют применение ВТСП-технологии как основы для технологического прорыва в создании ГСУ мегаваттного класса для перспектив авиационного применения.
В России развитие рассматриваемых технологий проводится в аналогичных направлениях, а именно:
- технология электродвижения включена в Перечень приоритетных направлений развития оборонно-промышленного комплекса России;
- создание электрического самолета предусмотрено «Стратегией развития авиационной промышленности Российской Федерации на период до 2030 года»;
- создание перспективных электрических силовых установок, включено в «Стратегию развития судостроительной промышленности до 2035 года» как один из основных приоритетов научно-технического развития отрасли;
«Транспортной стратегией Российской Федерации до 2035 года» предусмотрен массированный переход на гибридные силовые установки и двигатели, использующие сжиженный газ.
Основным национальным достижением в области силового электродвижения можно считать создание единой системы энергообеспечения и электродвижения с использованием технологий сверхпроводимости (проект «Контур»), аналогичных которой, ни серийно, ни на уровне демонстраторов зарубежными конкурентами не производится. Полученный в рамках проекта уникальный НТЗ вывел Российскую Федерацию в лидеры по созданию электрического самолета, с опережением ближайших конкурентов на 3-5 лет.
Для реализации достигнутых конкурентных преимуществ необходимо провести разработку первого регионального пассажирского самолета с ГСУ на основе ВТСП-технологий. Реализация этого амбициозного проекта в короткие сроки становится
возможной благодаря сложившейся кооперации передовых отечественных компаний, обладающих требуемыми компетенциями:
- ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» – головная научная организация российского авиа-двигателестроения;
- ПАО «Туполев» – ведущее отечественное предприятие в области проектирования, производства и послепродажного сопровождения летательных аппаратов различных классов;
- ЗАО «СуперОкс» – лидирующая инновационная компания, способная обеспечить высокий научно-технический и производственный уровень ВТСП-узлов и механизмов перспективного электрического самолета.
Владимир Тесленко, кандидат химических наук
Асинхронные электродвигатели
Асинхронные погружные электродвигатели (ПЭД) — это наиболее широко используемый тип двигателей для привода электроцентробежных насосов. Несмотря на то, что они не способны развивать высокие обороты, как двигатели на постоянных магнитах (вентильные), они доказали свою надежность в ходе эксплуатации, обладают меньшей себестоимостью и трудоемкостью изготовления. Стандартные асинхронные двигатели просты в эксплуатации и доступны в широком диапазоне типоразмеров по мощности, габариту и исполнению.
От технического уровня на стадии проекта, качества изготовления и надежной работы двигателя зависит долговечная работа установки. Компания «Новомет» имеет собственную научно-техническую базу для проектирования, изготовления и испытания опытных образцов, а также производственную базу для серийного изготовления погружных электродвигателей.
область применения
- Применяются в качестве привода центробежных насосов, применяемых для откачки пластовой жидкости.
возможности
- Выпускаются в габаритах от 96 мм до 185 мм
- Номинальная мощность в диапазоне от 16 до 650 кВт
особенности
- Широкая линейка типоразмеров по мощности и габариту
- Применение компаундированного статора позволяет добиться полной герметезации обмоток, устранить перегрев, увеличить сопротивление изоляции в 10 раз
- Фильтр для масла в основании двигателя позволяет продлить срок безотказной эксплуатации
| Наружный диаметр двигателя |
Номинальная мощность |
||
|
1 секция |
2 секции |
3 секции |
|
|
96 мм 3.78 дюйма |
16-32 кВт (@50Гц) |
45-56 кВт (@50Гц) |
70-100 кВт (@50Гц) |
|
103 мм 4.06 дюйма |
16-90 кВт (@50Гц) |
63-160 кВт (@50Гц) |
140-250 кВт (@50Гц) |
|
117 мм 4.60 дюйма |
12-125 кВт (@50Гц) |
90-250 кВт (@50Гц) |
270-400 кВт (@50Гц) |
|
130 мм 5.12 дюйма |
22-140 кВт (@50Гц) |
160-300 кВт (@50Гц) |
350-560 кВт (@50Гц) |
|
143 мм 5.62 дюйма |
63-220 кВт (@50Гц) |
260-440 кВт (@50Гц) |
555 кВт (@50Гц) |
|
185 мм 7.44 дюйма |
100-400 кВт (@50Гц) |
345-650 кВт (@50Гц) |
|
В настоящее время компанией «НОВОМЕТ» производится широкая линейка асинхронных электродвигателей, освоено 6 габаритов: 96, 103, 117, 130, 143 и 185 мм. Число типоразмеров ПЭД – от 7 до 28 в каждом габарите диапазон мощностей – от 8 до 650 кВт. Обширная номенклатура позволяет подобрать наиболее оптимальное сочетание двигатель-насос, для обеспечения работы установки с максимально возможным КПД.
В зависимости от конструкции электродвигатели могут изготавливаться в различных модификациях, например с трубчатым охладителем (для температуры окружающей среды до 200°С), с двухсторонним выходом вала (для установок перевернутого типа, или присоединения погружного сепаратора механических примесей).
Электродвигатели оснащаются погружным блоком контроля параметров установки различных производителей, в том числе ТМС-Новомет.
Погружной электродвигатель состоит из основных элементов: неподвижного статора, вращающегося ротора, головки с токовводом и основания. Электродвигатель выполняется маслозаполненным. В головке электродвигателя, расположенной в верхней части, размещена колодка токоввода и узел упорного подшипника, который воспринимает осевые нагрузки от веса ротора. Основание расположено в нижней части электродвигателя и содержит фильтр для очистки масла. Головка и основание герметично соединены с корпусом статора резьбой.
Выбор подходящего электродвигателя
Производители все чаще задумываются об энергоэффективности . Более зеленая и экологически чистая экономика — одна из целей Конференции Организации Объединенных Наций по изменению климата 2015 года, которую взяли на себя многие государства. Но прежде всего в целях ограничения потребления и экономии в последние годы промышленность приобретает более энергоэффективное оборудование. Согласно исследованию Европейской комиссии, на двигатели приходится 65% промышленного потребления энергии в Европе.Поэтому принятие мер в отношении двигателей является важным шагом на пути к сокращению выбросов CO2. Комиссия даже прогнозирует, что к 2020 году можно повысить энергоэффективность двигателей европейского производства на 20–30%. В результате будет на 63 миллиона тонн меньше CO2 в атмосфере и на 135 миллиардов киловатт-часов.
Если вы также хотите интегрировать энергоэффективные двигатели и получить экономию, внося свой вклад в развитие планеты, вам сначала нужно взглянуть на стандарты энергоэффективности для двигателей в вашей стране или географической области .Но будьте осторожны, эти стандарты распространяются не на все двигатели, а только на асинхронные электродвигатели переменного тока .
Международные стандарты
- Международная электротехническая комиссия (МЭК) определила классы энергоэффективности для электродвигателей, размещаемых на рынке, известные как код IE, которые кратко изложены в международном стандарте МЭК .
- IEC определила четыре уровня энергоэффективности, которые определяют энергетические характеристики двигателя:
- IE1 относится к СТАНДАРТНОЙ эффективности
- IE2 относится к ВЫСОКОЙ эффективности
- IE3 относится к ПРЕМИУМ-КПД
- IE4 , все еще изучается, обещает СУПЕР ПРЕМИУМ эффективность
- МЭК также внедрила стандарт IEC 60034-2-1: 2014 для испытательных электродвигателей .Многие страны используют национальные стандарты испытаний, а также ссылаются на международный стандарт IEC 60034-2-1.
В Европе
ЕС уже принял несколько директив, направленных на снижение энергопотребления двигателей, включая обязательство производителей размещать на рынке энергоэффективные двигатели:
- Класс IE2 является обязательным для всех двигателей с 2011 г.
- Класс IE3 является обязательным с января 2015 года для двигателей мощностью 7.От 5 до 375 кВт (или IE2, если эти двигатели оснащены преобразователем частоты)
- Класс IE3 является обязательным с января 2017 года для двигателей мощностью от 0,75 до 375 кВт (или IE2, если эти двигатели имеют преобразователь частоты).
В США
В США действуют стандарты, определенные американской ассоциацией NEMA (Национальная ассоциация производителей электрооборудования). С 2007 года минимальный требуемый уровень установлен на IE2.
Та же классификация применяется к Австралия и Новой Зеландии .
Азия
В China корейские стандарты MEPS (минимальный стандарт энергоэффективности) применяются к трехфазным асинхронным двигателям малого и среднего размера с 2002 года (GB 18693). В 2012 году стандарты MEPS были гармонизированы со стандартами IEC, перейдя от IE1 к IE2, а теперь и к IE3.
Япония гармонизировала свои национальные правила с классами эффективности IEC и включила электродвигатели IE2 и IE3 в свою программу Top Runner в 2014 году.Программа Top Runner, представленная в 1999 году, вынуждает японских производителей постоянно предлагать на рынке новые модели, которые более энергоэффективны, чем предыдущие поколения, тем самым стимулируя эмуляцию и инновации в области энергетики.
Индия имеет знак сравнительной эффективности с 2009 года и национальный стандарт на уровне IE2 с 2012 года.
КПД двигателя — обзор
Меры КПД
В идеале, управление энергопотреблением является наиболее экономичным. эффективное использование энергии.Таким образом, эффективность — важное понятие для энергоменеджера. Эффективность можно рассматривать с точки зрения первого или второго законов термодинамики. Первый закон эффективности относится к преобразованию энергии из одной формы в другую и сохранению всего количества энергии без прямого учета качества энергии. При оценке общего использования топлива или форм энергии применяются соображения второго закона , поскольку они учитывают качество энергии и помогают определить верхние границы эффективности.Эффективность второго закона выражается в количестве, известном как доступной работы .
В своей основной форме эффективность первого закона конкретной задачи можно представить как отношение полезной энергии, переданной задаче, к требуемой затраченной энергии. Однако есть много задач, для которых это базовое определение неадекватно или не подходит. Таким образом, возникли по крайней мере две другие широкие категории энергоэффективности. Здесь они называются «коэффициентами производительности» (COP) или коэффициентами эффективности использования энергии (EUPF).
Пример : КПД электродвигателя. Каков КПД по первому закону однофазного электродвигателя мощностью 1 л.с., номинального напряжения 240 В, тока полной нагрузки 4,88 А и коэффициента мощности 80%? См. Ответ в уравнении 7.1. Обратите внимание, что мы используем энергию в единицу времени в этом уравнении и в уравнениях с 7.2 по 7.4 ниже.
[7,1] η = поставленная полезная энергия (в данном случае «работа») Потребляемая энергия = л.с. × LF (# фазы) (В) (A) (pf) η = (1 л.с.) (0,746 кВт / л.с.) (1,0) (1) (240 В) (4,88 А) (0,8) (10−3 кВт / Вт) η = 0,796 = 80%
, где
η = КПД, безразмерный (или%)
л.с. = двигатель мощность, л.с.
LF = коэффициент нагрузки, безразмерный
# фаз = количество фаз двигателя, безразмерный
В = номинальное напряжение, В
A = ток полной нагрузки, A
pf = коэффициент мощности, безразмерный
Этот расчет показывает рабочий КПД 80%.Это верно для заявленных условий (т.е. при полной нагрузке и при коэффициенте мощности 80%). При работе с другими коэффициентами мощности или при нагрузке ниже полной КПД ниже. Коэффициент мощности остается довольно постоянным при номинальном значении полной нагрузки до тех пор, пока нагрузка не упадет ниже примерно 50–60%. Когда нагрузка падает примерно до одной трети полной нагрузки, коэффициент мощности может упасть до 20–30%.
В таблицах 7.1a и 7.1b показаны типичные значения КПД электродвигателя при полной нагрузке для двигателей премиум-класса. Обратите внимание, что стандарты NEMA и стандарты ЕС во многих случаях идентичны.Когда эти данные сравниваются с КПД двигателя в первом издании этой книги, КПД увеличился с 76–85,5% (1,0 л.с.) и с 91–95,4% (100 л.с.).
Таблица 7.1A. Номинальная эффективность при полной нагрузке: высокоэффективные электродвигатели NEMA премиум-класса
| ОТКРЫТАЯ РАМА | ЗАКРЫТАЯ РАМА | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| л.с. 6 ПОЛЮСА | |||||||||||||
| 1 | 77.0 | 85,5 | 82,5 | 77,0 | 85,5 | 82,5 | |||||||
| 3 | 85,5 | 89,5 | 88,5 | 86,5 | 89197 | 89,5 | 88,5 | 89,5 | 89,5 | ||||
| 10 | 89,5 | 91,7 | 91,7 | 90,2 | 91,7 | 91.0 | |||||||
| 30 | 91,7 | 94,1 | 93,6 | 91,7 | 93,6 | 93,0 | |||||||
| 50 | 93,0 | 94,1 | 94,1 | 100 | 93,6 | 95,4 | 95,0 | 94,1 | 95,4 | 95,0 | |||
| 300 | 95,4 | 95,8 | 95,4 | .8 | 96,2 | 95,8 | |||||||
Источник: NEMA MG-1 (2006) Таблица 12–12.
Таблица 7.1B. Высокоэффективные двигатели класса IE3 в Европейском Союзе (3-фазные асинхронные двигатели)
| кВт | 2 полюса 50 Гц / 60 Гц | 4 полюса 50 Гц / 60 Гц | 6 полюсов 50 Гц / 60 Гц | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,75 | 80,7 / 77,0 | 82,5 / 85,5 | 78,9 / 82,5 | |||||
| 2,2 | 85.9 / 86,5 | 86,7 / 89,5 | 84,3 / 89,5 | |||||
| 7,5 | 90,1 / 90,2 | 90,4 / 91,7 | 89,1 / 91,0 | |||||
| 22 | 92,7 | 92,7 / 91,7 92,2 / 93,0 | ||||||
| 37 | 93,7 / 93,0 | 93,9 / 94,5 | 93,3 / 94,1 | |||||
| 75 | 94,7 / 94,1 | 95,0 / 95,4 | 95,8 / 95.8 | 96,0 / 96,2 | 95,8 / 95,8 |
Источник: IEC 60034-30 (2009).
Как упоминалось выше, эффективность лучше всего при полной или близкой к ней нагрузке. Когда нагрузка на двигатель падает с полной нагрузки до менее чем 50%, КПД двигателя начинает падать, снижаясь до 40–80%, когда нагрузка составляет всего 10–15%. Падение больше для небольших двигателей.
Это первое, что мы хотим подчеркнуть в этой главе: Эффективность обычно зависит от нагрузки .«Нагрузка», как здесь используется, может означать множество вещей: температуру, давление, силу, работу и т. Д.
Пример: Электрический резистивный нагреватель. Нагреватель рассчитан на 240 В и 4,167 А и подает 3412 БТЕ в час. В чем его эффективность? Предположим, что коэффициент нагрузки равен 100%, а коэффициент мощности — 100%.
[7.2] η = полученная потребляемая энергия (в данном случае «тепло») потребляемая энергия = Q˙ × LF (V) (A) (pf) η = (3412Btu / h) (0,29307wh / Btu) (1.0) (240V) ( 4,167A) (1,0) η = 1,0 = 100%
, где
Q˙ = Тепло, отдаваемое за единицу времени, БТЕ / ч (или Вт)
. То есть, электричество — доставляется к нагрузке в виде тепла.Очевидно, мы пренебрегли потерями, возникающими в процессе преобразования топлива в электричество, и любыми потерями, связанными с доставкой тепла к нагрузке (например, радиационными потерями, потерями в вентиляционных или дымовых трубах и т. Д.).
Это приводит ко второму пункту: Эффективность определяется только в определенных заданных границах системы .
Пример: Электрическая лампа накаливания. Лампа рассчитана на 100 Вт и 120 В. Это означает, что входная мощность составляет 100 Вт при полной нагрузке, то есть без затемнения.Световой поток — 1500 лм. Коэффициент преобразования люменов в ватт составляет 1,496 × 10 −3 Вт / люмен. Это дает следующую эффективность лампы накаливания:
[7,3] η = потребляемая энергия (в данном случае «свет») Потребляемая энергия = лм × LFE˙inη = (1500 лм) (1,496 × 10−3 Вт / лм) (1,0) (100 Вт) η = 0,0224 = 2,24%
, где
лм = люмен, лм
E˙in = входная энергия, в данном случае мощность лампы, Вт
мера эффективности, так как отношение входной энергии к доставляемому свету неясно.Обычно используемым показателем является отношение светоотдачи в люменах к входной мощности в ваттах, называемое эффективностью :
[7,4] Эффективность = 1,500 лм 100 Вт = 15 лм / Вт
Эффективность является примером эффективности использования энергии. фактор; то есть фактор, который измеряет, как энергия используется для достижения конкретной цели производительности.
Пример: Оконный кондиционер. Это устройство использует входную мощность 1000 Вт для обеспечения охлаждения 10 200 БТЕ / ч. Кондиционеры используют входящую энергию (работу) для передачи тепла из области с более низкой температурой (внутреннее пространство) в область с более высокой температурой (снаружи), тем самым охлаждая внутреннее пространство.Тепловые насосы в режиме охлаждения работают так же, как кондиционеры, но в режиме обогрева они работают в обратном направлении. При обогреве тепловые насосы используют работу для передачи тепла от более низкой температуры наружного воздуха к более высокотемпературному внутреннему пространству.
Вместо использования символа η , который обычно используется для значений КПД в диапазоне от 0 до 1,0, один подход, используемый для представления КПД кондиционеров и тепловых насосов, заключается в определении коэффициента производительности (COP), определяемого как:
[7.5] COP = достигнутые характеристики (т. Е. Количество произведенного нагрева или охлаждения) Потребляемая энергия (электричество) = Q˙E˙inCOP = (10 200 БТЕ / ч) (0,29307 Вт-ч / БТЕ) (1000 Вт) COP = 2,99
Коэффициенты производительности всегда больше единицы для тепловых насосов и может быть больше или меньше единицы для кондиционеров.
Другой подход к измерению производительности кондиционирования (или производительности тепловых насосов в режиме охлаждения) — это коэффициент энергоэффективности (EER), который аналогичен COP, но не безразмерен:
[7.6] EER = Количество поставляемой охлаждающей жидкости (электричество в) EER = (10 200 БТЕ / ч) (1000 Вт) EER = 10,2 БТЕ / Втч = (COP) (3,412 БТЕ / Втч)
Еще одним показателем охлаждающей способности кондиционеров или тепловых насосов является сезонный коэффициент энергоэффективности (SEER), который представляет собой отношение общего количества тепла, отведенного в течение сезона охлаждения (Btu), к общему количеству электроэнергии, потребляемой в течение сезона охлаждения (Wh).
Кроме того, сезонный коэффициент полезного действия отопления (HSPF) является мерой производительности теплового насоса в режиме отопления.Это отношение общего объема отопления помещения, необходимого в течение отопительного сезона (БТЕ), к общему объему электроэнергии, потребляемой в течение отопительного сезона (Втч).
Вот и все, что касается эффективности первого закона. Как видно из приведенных выше примеров, эффективность (как обычно используется) относится только к соотношению работы или тепловой мощности по сравнению с затраченной энергией. Эта мера отражает количеств задействованной энергии, но ничего не говорит о качестве .
Качество формы энергии — это мера ее способности выполнять полезную работу.Например, галлон масла имеет теплотворную способность приблизительно 148 МДж (140 000 британских тепловых единиц). Это примерно такое же энергосодержание, как 1000 галлонов теплой воды, нагретой на 9 ° C (17 ° F) выше температуры окружающей среды. Хотя количество энергии одинаково в обоих случаях, способность масла выполнять полезную работу намного больше, чем способность теплой воды. Качество масла намного лучше.
Доступность (также называемая доступной работой или exergy ) — это метрика, используемая для количественной оценки качества энергии.Он представляет собой максимальный объем доступной работы системы относительно эталонного состояния. Он также определяется как минимальная работа, необходимая для приведения системы из эталонного состояния в повышенное состояние. Для системы контрольной массы (например, поршня и цилиндра) доступность обозначается как непроточная доступность и может быть выражена следующим образом:
[7,7] Bcm = (U-U0) + P0 (V-V0 ) −T0 (S − S0) + mv22 + mgz
где:
B см = отсутствие потока, Дж
U = внутренняя энергия, Дж
P = давление, Па
V = объем, м 3
T = температура, К
S = энтропия, Дж / К
- mv22 = кинетическая энергия, где м — масса (кг) и v — скорость (м / с), Дж
mgz = потенциальная энергия, где г — ускорение (м / с 2 ) силы тяжести и z — высота (м), J
и нижний индекс 0 относится к исходному состоянию
Для системы контрольного объема (например,g., турбина), доступность называется доступностью потока и может быть выражена следующим образом:
[7,8] Bcv = (H − H0) −T0 (S − S0) + mv22 + mgz
где:
B cv = доступность потока, Дж
H = энтальпия, Дж
Доступность потока имеет отношение ко многим термодинамическим циклам.
Для данной энергии, объема и состава системы B уменьшается по мере увеличения энтропии системы; B также уменьшается по мере приближения внутренней энергии или энтальпии системы к эталонному состоянию.(Обратите внимание, что во многих энергетических системах терминами кинетической и потенциальной энергии можно пренебречь.)
Применительно к углеводородному топливу B — это минимальная полезная работа, необходимая для образования топлива в данном состоянии из воды и углекислого газа. в атмосфере. Поскольку минимум — это также полезная работа обратимого процесса, B также представляет максимальную полезную работу, которая может быть получена путем окисления топлива и возврата продуктов в атмосферу.
В относительном смысле качество (доступность) электроэнергии и топлива, такого как нефть, уголь и газ, довольно высокое.Точно так же пар под высоким давлением и высокой температурой имеет высокую доступность. И наоборот, горячая вода, низкотемпературное технологическое тепло или пар низкого давления имеют относительно низкую доступность.
Мера термодинамической эффективности (или второй закон эффективности) использования энергии для процесса может быть определена как отношение увеличения доступной работы, достигаемой продуктами в процессе, к максимально доступной полезной работе потребляемого топлива. . Другой способ определить это как отношение теоретического минимума доступной работы для выполнения задачи к фактической полезной работе, необходимой для выполнения задачи.Мы можем думать об этом как о доступности восстановленных , разделенных на доступность , предоставленных . Разница между тем, что было поставлено, и тем, что было восстановлено, потеряно или уничтожено, доступно. Таким образом, концепция доступности обеспечивает полезную меру эффективности, которая выходит за рамки ограничений эффективности первого закона. Кроме того, анализ доступности помогает точно определить этапы процесса или области, в которых возможно повышение эффективности.
Пример: Паровой котел.Разница между популярными представлениями об эффективности и концепцией эффективности иллюстрируется работой парового котла. Приемлемый котел — это котел, КПД которого составляет около 90%. То есть только 10% подводимой энергии рассеивается в дымовых газах или за счет потерь тепла. С точки зрения первого закона, мы можем быть удовлетворены эффективностью 90% и считаем, что делаем все возможное в соответствии с нынешними технологическими стандартами. Тем не менее, при этом не учитывается вопрос о том, максимально ли мы использовали топливо.На основании термодинамической доступности этот «эффективный» работающий котел имеет КПД всего 40–45%, что указывает на ненужные потери работы при производстве пара. Для более полного обсуждения потерь в котле см. Главу 11 «Управление технологической энергией».
Теперь мы повторим анализ, выполненный в уравнениях 7.1, 7.2 и 7.5, на этот раз вычисляя эффективность, а не эффективность. В таблице 7.2 приведены результаты первого и второго закона эффективности для обычных процессов, использующих энергию.Читателю следует обратиться к литературе для более подробного обсуждения имеющихся работ.
Таблица 7.2. Эффективность первого и второго закона для устройств с одним источником и одним выходом
| Источник | ||||
|---|---|---|---|---|
| Работа E in | Топливо: Теплота сгорания | Δ H | доступная работа B | Heat E 1 из горячего резервуара при T 1 | ||
| Конечное использование | ||||
| 1. | 2. | 3. | ||
| Работа | η = Eout / Ein | η = Eout / | ΔH | | η = Eout / E1 | |
| E out | ∈ = η | ∈ = EoutB (≃η) | ∈ = η1− (t0 / T1) | |
| (например, электростанция) | (например, геотермальная установка) | |||
| Тепло E 2 добавлено в теплый резервуар при T 2 | 4. | 5. | 6. | |
| η (COP) = E2 / Ein∈ = η (1 − T0T2) | η (COP) = E2 / | ΔH | ∈ = E2B (1 − T0T2) | η (COP) = E2 / E1∈ = η1− (T0 / T2) 1− (T0 / T1) | ||
| (например, тепловой насос с электрическим приводом) | (например, тепловой насос с приводом от двигателя) | (например, , печь) | ||
| Тепло E 3 извлечено из охлаждающего резервуара при T 3 | 7. | 8. | 9. | |
| η (COP) = E3 / Ein∈ = η (T0T3−1) | η (COP) = E3 / | ΔH | ∈ = E3B (T0T3−1) | η (COP) = E3 / E1∈ = η (T0 / T3) −11− (T0 / T1) | ||
| (напр.г., электрический холодильник) | (например, газовый кондиционер) | (например, абсорбционный холодильник) | ||
Для электродвигателя. Мы исходим из предположения, что эффективность определяется у источника электроэнергии и не включает производство и доставку электроэнергии. В данном случае
[7.9] ϵ = Эффективность = WorkdeliveredEnergyin, Ein = η = 80%
Это тот же результат, что и раньше. Если вместо этого мы определим знаменатель как максимальную доступную энергию в первичном топливе, используемом для производства электроэнергии, эффективность будет ниже из-за потерь при генерации, передаче и распределении.
Для резистивного нагревателя. Предположим, обогреватель подает теплый воздух с температурой 43 ° C (316 K) в дом с температурой наружного воздуха 0 ° C (273 K). Доступная полезная переданная работа определяется как:
[7.10] W˙rev = Q˙ (1 – T0T2)
, где:
W˙rev = теоретическая максимальная доступная работа теплового двигателя, работающего между двумя нагревами. перекачивающие резервуары в реверсивном цикле, Вт
Q˙ = тепловая мощность нагревателя, 3412 БТЕ / ч или 1000 Вт
T 0 = температура радиатора, 0 ° C или 273 K
T 2 = температура теплого резервуара, 43 ° C или 316 K
Максимально возможная работа, которую можно с пользой переносить для той же функции с тем же входом энергии, составляет 240 В × 4.167 A = 1000 Вт, опять же при условии, что эффективность определяется у источника электроэнергии и не включает производство электроэнергии. Таким образом, эффективность равна:
[7,11] ϵ = W˙revE˙in = Q˙ (1 – T0T2) E˙in = η (1 − T0T2) ϵ = 100% (1−273K316K) = 13,6%
Это показывает что потеря доступной работы является результатом использования высококачественной высокотемпературной формы энергии (электричества) для производства низкотемпературного тепла. Эффективность была бы намного выше (около ϵ = 68%), если бы значение T 2 было ближе к 600 ° C.Эффективность также была бы выше, если бы это был тепловой насос, а не резистивный нагреватель. В этом случае ϵ будет равно (1– T 0 / T 2 ), умноженному на COP, который обычно составляет порядка 3,0.
Для кондиционера. Фактический КПД кондиционера составляет 2,99. В типичных погодных условиях жаркого летнего дня его эффективность определяется выражением:
[7.12] ϵ = W˙revE˙in = Q˙ | 1 − T0T3 | E˙in = COP (T0T3−1) ϵ = 2,99 (313K293K− 1) = 20.4%
где:
T 0 = температура радиатора, 40 ° C или 313 K
T 3 = температура охлаждающего резервуара, 20 ° C или 293 K
Это означает, что эффективность второго закона или эффективность кондиционера низка, когда температура наружного воздуха близка к температуре кондиционируемого помещения. Еще раз, поскольку электричество с высокой доступностью используется для охлаждения помещения с небольшим перепадом температур по сравнению с окружающей средой (и, следовательно, с низкой доступностью для работы), имеется значительная потеря доступной работы (текстовое поле 7.1).
Текстовое поле 7.1Предупреждение уместно в отношении интерпретации концепции теоретической минимальной требуемой энергии. Теоретически автомобиль, движущийся из Денвера в Лос-Анджелес, не должен использовать топливо и, по сути, должен давать полезную энергию (из-за разницы в высоте). Таким образом, хотя теоретический минимум является полезной концепцией для оценки потенциала экономии топлива, нет никаких указаний на то, что достижение такой цели практически или даже возможно.
Heart представляет электрическую силовую установку для авиалайнера ES-19
Heart Aerospace в среду представила электрическую силовую установку, которая будет использоваться в региональном авиалайнере ES-19, который, как утверждается, будет готов к коммерческой эксплуатации летом 2026 года. Шведская компания , которая поддерживается EQT Ventures, также объявила, что получила финансовую поддержку в размере 2,5 млн евро (2,9 млн долларов США) от Программы ускорения зеленых сделок Европейского совета по инновациям.
19-местный ES-19 оснащен четырьмя гребными винтами, приводимыми в действие электродвигателями.Эскизный проект модели с алюминиевым фюзеляжем и неподвижным крылом показывает крылышки и Т-образное хвостовое оперение и несколько напоминает уменьшенную версию De Havilland Canada Dash 7.
По данным Heart Aerospace, штаб-квартира которой находится в аэропорту Сэйв в Гетеборге, полностью электрический самолет сможет летать на расстояние около 400 км (217 морских миль) и работать с взлетно-посадочных полос длиной до 750 метров (2461 фут). Ожидается, что он будет развивать максимальную скорость 215 узлов и крейсерскую скорость 180 узлов. Компания утверждает, что такая низкая скорость не будет недостатком на коротких участках, особенно потому, что самолет сможет работать с небольших и менее загруженных аэродромов, что сократит время в пути от двери до двери.
Компания была образована в 2018 году в рамках проекта Electric Air Travel in Sweden (ELISE) и финансировалась инновационным агентством Vinnova вместе с несколькими другими неизвестными спонсорами. В его команду инженеров входят ветераны почти 70 программ, включая Bombardier CSeries, HondaJet и электрические самолеты Zunum Aero.
Уже начались испытания наземного прототипа полной двигательной установки, а до конца 2020 года начнутся летные испытания модели самолета в масштабе 20 процентов.План программы предусматривает запуск полномасштабного прототипа, который будет достаточно близок к серийному проекту, для начала летных испытаний в середине 2024 года.
Самолет будет сертифицирован по стандартам EASA CS23. Производитель находится на ранних этапах подачи заявки на утверждение проектной организации.
Heart самостоятельно разработало свою силовую установку и использует автомобильные батареи в качестве источника энергии. MT Propeller поставляет винты с семью лопастями для ES-19. Компания ведет переговоры с несколькими аэрокосмическими группами с целью получения систем кабины и средств управления полетом.
Компания утверждает, что восемь авиакомпаний из Европы, Северной Америки и Азии подписали письма о намерениях приобрести в общей сложности 147 экземпляров ES-19. К ним относятся SAS, Braathens и Wideroe в Скандинавии; Air Greenland; Sounds Air Новой Зеландии; Паскан в Квебеке; Quantum Air в Калифорнии; и британский стартап CityClipper.
Heart не опубликовал базовую цену на самолет, но при заявленной совокупной стоимости писем о намерениях в 1,1 миллиарда евро (1,3 миллиарда долларов) можно предположить, что цена за единицу составляет почти 8 долларов.8 миллионов. Компания полагает, что стоимость может упасть и дальше, поскольку производственные затраты на силовую установку снижаются при увеличении объемов.
По мере совершенствования технологии электрических силовых установок Heart планирует расширить дальность действия ES-19 или последующих моделей примерно до 2000 км / 1080 морских миль. По данным компании, этот диапазон будет охватывать до 85 процентов вылетов авиакомпаний по всему миру и 43 процента текущих выбросов углекислого газа от авиации.
Программа Green Deal Accelerator Европейского совета по инновациям поддерживается Европейской комиссией и Европейским банком развития.В соответствии с предложенным Европейским зеленым курсом Европейская комиссия стремится к 2030 году сократить все выбросы парниковых газов как минимум на 50 процентов.
Первоначально Heart нацелена на ожидаемое скорейшее внедрение электрических самолетов в Скандинавии. В ее родной Швеции правительство взяло на себя обязательство сделать все внутренние рейсы без ископаемого топлива к 2030 году, в то время как соседняя Норвегия поставила цель, чтобы все внутренние рейсы были на электричестве к 2040 году.
По словам генерального директора и основателя Heart Aerospace Андерса Форслунда, пандемия Covid-19 усилила давление на авиатранспортную отрасль, чтобы изменить ее подход к экологической и финансовой устойчивости.Он указал на тот факт, что в Европе некоторая государственная помощь испытывающим трудности авиакомпаниям сопровождалась требованиями, чтобы она соответствовала более амбициозным целям по сокращению выбросов углерода в этом секторе.
Перед лицом падающего спроса на авиаперелеты, вызванного Covid, и так называемой тенденции «стыда за рейс», когда потребители летают реже, Форслунд прокомментировал: «Это момент перезагрузки, поскольку повсеместно предоставляется государственное финансирование. с оговоркой, что спасательные операции будут предлагаться только в обмен на сокращение выбросов, а электрические самолеты могут быть наиболее экономичным и устойчивым способом передвижения.”
Yamaha Motor начинает прием заказов на разработку прототипа электродвигателя Hyper-EV — Новый электродвигатель достигает максимальной мощности класса 350 кВт — — Пресс-релизы
12 апреля 2021 г.
IWATA, 12 апреля 2021 г. — Компания Yamaha Motor Co., Ltd. (Токио: 7272) объявила сегодня о разработке электродвигателя, достигающего наивысшего в отрасли класса по удельной мощности. Это устройство предназначено для использования в моделях гипер-электромобилей и других предложениях в сегменте высокопроизводительной мобильности, и Yamaha начнет принимать заказы на разработку прототипов с апреля этого года.
С 2020 года Yamaha Motor принимает заказы на разработку прототипов электродвигателей (35–200 кВт) для автомобилей и других мобильных приложений. Однако компания также недавно разработала блок с максимальной мощностью в классе 350 кВт (рабочее напряжение 800 В), предназначенный для установки и использования в гипер-электромобилях и других приложениях с высокой выходной мощностью.
Главной особенностью этого недавно разработанного электродвигателя является его компактная конструкция, в которой механические и электрические компоненты рассматриваются как единое целое, интегрируя редуктор и инвертор в один блок.Он также был разработан в ожидании установки и использования нескольких единиц на одном автомобиле.
Что касается заказной разработки прототипа, Yamaha будет использовать свои производственные технологии и ноу-хау в областях литья, механической обработки и сборки, которые дадут компании гибкость в адаптации к потребностям мотоциклов и ее многочисленных других продуктов, оборудования и оборудования для создания прототипов и т. Д. чтобы в короткие сроки разработать прототип двигателей, отвечающих конкретным требованиям клиентов.
Yamaha Motor планирует продемонстрировать агрегат класса 350 кВт и другие прототипы электродвигателей на выставке Automotive Engineering Exposition 2021 Yokohama, которая пройдет с 26 по 28 мая 2021 года.
Обзор прототипа электродвигателя для Hyper-EV
| Тип двигателя | Синхронный двигатель с внутренним постоянным магнитом (IPMSM) |
| Максимальная мощность | 350 кВт * |
| Способ охлаждения | с масляным охлаждением |
* Модель находится в стадии разработки, цифры могут изменяться.
* «Максимальная мощность» и «Метод охлаждения» изменены / настроены в соответствии с потребностями клиента.
* Сайт электродвигателя: https://global.yamaha-motor.com/business/e-motor/
Elektrik motoru | mayr® Antriebstechnik
Эк Билджилер
Ağır yük altında bile güvenilir, hassas çalışma: mayr ® Antriebstechnik’in DC tahrikleri bunun için vardır.DC ve servo tahrikler, минимум bakımla uzun bir kullanım ömrü sunmak için geliştirilmiştir. mayr ® DC tahrikleri ve servo motorlar otomasyon teknolojisinde, talaşlı üretim işlemlerinde veya asansör teknolojisinde kullanılmaktadır. mayr ® , uygulama alanına bağlı olarak IP koruma sınıfı, montaj yönü veya kontrol cihazı bakımından farklılık gösteren DC motorlar ve servo tahrikler üretir.
mayr ® DC tahriklerin avantajları:
- alışma gereksinimlerine modüler olarak uyarlanabilir
- Sessiz çalışma
- Farklı montaj seçıneklerias
- Farklı montaj seçınekleri.000 Saat çalışma süresine Кадар узун Kullanım ömrü
IP54 IP65 в Koruma sınıflı, çok Bakım gerektirmeyen DC tahrikler
Mayr ® двигатель постоянного тока в tahriklerle torklar azaltılmakla Калмазский Zamanda yüksek в том же hızda aktarılır. Tahrikler bazı sektörlerdeki yüksek yükler hesaba katılarak tasarlanmıştır. DC tahrikler , toza karşı dayanıklı, toz tutmaz, su sıçramasına dayanıklı ve talp edilmesi durumunda su geçirmez olan kapalı bir yapı aracıçamritııııııı.Tüm bileşenler, sipariş edilen koruma sınıfına (IP54 veya IP65) göre uyarlanmıştır. Talep üzerine IP68 koruma sınıfı da kullanılabilir.
mayr ® DC tahrikler her şarta uyum sağlar
mayr ® DC tahriklerin en önemli parçası, devir hızı yük değiştiğinde bile sabildekurlükırıkı. Bu çalışma davranışı, kontrol edilebilir torkta sabit devir sayısı sağlayan şönt motorlarıyla aynıdır.
Mayr ® Antriebstechnik «в KALICI mıknatıslı tahrikleri, серво motorlar ве серво tahriklerin yanı Sira birçok Alanda başarılı şekilde kullanılır: Sonsuz dişli üzerindeki Bir Veya ики taraflı takılır şaftlar рубчик аз йер kaplar рубчик yüksek çıkış torkuna dayanabilir.DC tahrikler, özellikle servo alanında kullanılan kompakt bir planet dişlisiyle sipariş verilebilir. Sabit mıknatıslı motoru ve dişliyi birbirine bağlayan entegre ROBA-stop ® durdurma freni ile çalışma güvenliği ve işlevsellik sağlanır.
DC Ile серво tahriki: hassas в узун ömürlü çalışma kontrolü
Yüksek sayıdaki çalışma gereklilikleri nedeniyle Tüm çalışma alanlarında yüksek uzmanlık derecesi gerekir: Mayr ® , бушель nedenle DC tahrikleri, DC Ile çalışan motorların düzenleme в Контрол mekanizmaları ile donatır:
- Аналоговый devir sayısı ölçümü için tako
- Dijital devir sayısı ölçümü veya konumlandırma için artımlı enkoder
- Hassas konumlandırma için servoçi model20
- Hassas konumlandırma için servoçi model20 için servomodelırılı için servomoderili için servomoderili модель için servomoderili için servo modeıli için servo modeılıı için servo model20 için servo modeılı için servo model20 için servo modeıli , Devir Sayısı aralıkları ве Paratreler mevcuttur.Uzmanlarımızla birlikte, gereksinimlerinize ve ekipmanınıza tam olarak uyarlanmış DC tahrikleri yapılandırın.
- Проверить затяжку крепежных болтов. Если они болтаются, затяните их до тех пор, пока в креплениях не будет люфта. Перед окончательной затяжкой необходимо проверить правильность центровки. При необходимости повторно отполировать двигатель, чтобы сохранить выравнивание.
- Убедитесь, что между креплениями нет люфта, будь то между пластиной и резиновыми изолирующими ножками или между пластиной и жестким креплением.
- Осмотрите пластину двигателя на предмет деформации или трещин, которые могут вызвать ненужное изгибание под нагрузкой или при запуске.
- Документируйте все! Таким образом, вы точно знаете, что происходит с вашими моторами.
- Если будут повторяться какие-либо симптомы, будет легче решить проблему в следующий раз, когда она возникнет.
- Ведение записей также поможет выяснить типичные проблемы, чтобы при необходимости можно было иметь запасные части.
- Возможно, вы заметили некую закономерность, чтобы превентивно устранить ее.
- представляет собой масштабные изменения в ассортименте доступных транспортных средств, разработках аккумуляторных батарей, программах государственных субсидий и инициативах в области строительства легких транспортных средств;
- также включает в себя промышленные секторы, такие как производители аккумуляторов, производители транспортных средств, их поставщики компонентов и поставщики энергии;
- описывает радикальное изменение ландшафта мобильности: после столетия конкуренции друг с другом даже противники, такие как BMW и Daimler, идут — или, скорее, едут — по одному и тому же пути, в настоящее время с каршерингом.
- BEV (аккумуляторные электромобили) — это автомобили, работающие исключительно от аккумуляторных батарей, воплощение электромобильности будущего. Их нужно «заправлять» на внешних зарядных станциях.
- FHEV (полностью гибридный электромобиль). Полногибридный привод включает в себя как двигатель внутреннего сгорания, так и электродвигатель; оба мотора могут быть разъединены, что обеспечивает чистое электронное вождение. Но чистое электронное вождение требует аккумуляторов мощностью не менее 20 кВт на тонну веса автомобиля.
- MHEV (мягкие гибридные электромобили) основаны на двигателе внутреннего сгорания с «вспомогательным» электродвигателем (стартер-генератор коленчатого вала).
- PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicles) — это гибридные автомобили, которые могут заряжаться от внешнего источника (от розетки).
- REEV (электромобили с увеличенным запасом хода) — это электромобили, способные преодолевать большие расстояния до подзарядки. По сути, они противоположны мягким гибридам: двигатель внутреннего сгорания «помогает», перезаряжая батареи, но не может быть разъединен, чтобы стать единственным приводом.
6 способов улучшить смазку электродвигателя для повышения надежности подшипников
Электродвигатели, являющиеся «кровью жизни» вашего предприятия, требуют особого подхода к смазке. Теоретический расчетный срок службы электродвигателя составляет 20 лет и более. Однако многие десятки тысяч промышленных электродвигателей преждевременно попадают в мусорную кучу.Это приводит к огромным потерям для всех отраслей промышленности.
В этой статье мы рассмотрим более шести пунктов о том, как улучшить смазку электродвигателя, чтобы обеспечить правильную работу этих жизненно важных элементов оборудования и максимально продлить их жизненный цикл. Следуйте этим советам, и вы увидите стабильную производительность.
1. Смажьте должным образом
Руководства по смазке двигателя (OEM или поставщики пластичной смазки) обычно полагаются на «владельца», который управляет двигателем в идеальных или близких к идеальным условиях.«Лучшая практика» — содержать двигатель, вал и подшипниковый узел в чистоте, сухости, выравнивании и обслуживании, чтобы свести к минимуму вибрацию и ударную нагрузку.
В этом разделе мы расскажем, как обеспечить правильную смазку подшипников вашего электродвигателя в неидеальных условиях. Несколько профессиональных организаций (таких как EPRI и STLE) определили, что 50-60% отказов двигателей являются результатом преждевременного выхода из строя подшипников из-за ненадлежащей практики смазки.
Не смазывайте подшипники слишком сильно.
Избыточная смазка может привести к попаданию смазки или масла в обмотки.Это приведет к ухудшению изоляции вокруг обмотки, что приведет к возникновению дуги и короткого замыкания внутри двигателя на корпус. Избыточная смазка также приведет к чрезмерному нагреву и износу ротора и статора.
Для повторной смазки требуются передовые методы для сегодня и ваша конкретная среда обслуживания . Остерегайтесь использования руководств OEM, которые могли быть созданы много лет назад и могут не иметь отношения к текущим доступным технологиям и процедурным рекомендациям.
Вы можете избежать чрезмерной смазки с помощью ультразвукового датчика или акустического контроля во время процесса повторной смазки.Прислушайтесь к подшипнику и прекратите смазку, когда звуковой сигнал покажет, что контактные поверхности подшипника должным образом заполнены свежей смазкой.
Другой метод, который считается «наилучшей практикой», — всегда снимать нижнюю сливную пробку с корпуса подшипника во время повторной смазки и повторно смазывать во время работы двигателя. Это позволяет свежей смазке полностью впитаться в корпус и поверхности подшипников за счет естественного «перекачивающего действия» вращающегося подшипника.Это действие, в свою очередь, поможет обеспечить механическое воздействие, помогающее удалить излишки старой смазки через открытый дренажный порт или, как минимум, обеспечить выравнивание давления в корпусе при впрыске новой смазки.
Автоматические дозаторы смазки
Если рабочая сила ограничена, рассмотрите возможность использования небольших автоматических дозаторов смазки. Эти агрегаты могут быть с газовым приводом (предпочтение отдается азоту перед водородом) или электромеханическими (двигатель и насос с микропроцессорным управлением). Выберите устройство, размер которого соответствует коэффициенту скорости и рабочей температуре подшипника двигателя.
Синхронизированные блоки доступны для резервного оборудования. Синхронизированные дозаторы могут быть подключены напрямую к источнику питания двигателя, распределительной коробке или контроллеру. Кроме того, дозаторы также доступны с модулями измерения вибрации, которые включают дозатор при включении двигателя.
Всегда используйте смазку, рекомендованную производителем в зависимости от конструкции подшипника, частоты вращения и температуры.
Выбор правильной вязкости базового масла, класса NLGI и выбора загустителя на основе точки каплепадения, отделения масла и стабильности консистенции имеет решающее значение для долгосрочной надежности.В целом, смазки EP # 2 старой технологии снижают срок службы двигателя, поскольку добавки серы и фосфора могут образовывать коррозионные побочные продукты при использовании во влажных / влажных условиях.
Общая рекомендация — использовать синтетическую консистентную смазку на основе G IV, PAO, вязкость ISO 100 VG, класс NLGI № 2 для горизонтальных двигателей и NLGI № 3 для вертикальных двигателей.
Современные технологии смазки, присадки и загустители могут быть выбраны с помощью поставщика смазки, если срок службы подшипников электродвигателя снижается из-за коррозии, вибрации, ударных нагрузок и попадания воды.Полимочевина, хотя и является наиболее распространенным загустителем, не обязательно должна быть единственным загустителем в зависимости от условий эксплуатации. Проведя анализ отказов подшипников на предмет ржавчины, точечной коррозии и выкрашивания, вы можете обнаружить ключи к потенциальному улучшению характеристик смазочного материала.
Обратитесь к своему руководству или на веб-сайте производителя, чтобы узнать правильный интервал смазки.
Слишком частая или недостаточная смазка также может вызвать преждевременный износ подшипников при недостаточной смазке или вызвать ухудшение изоляции вокруг обмотки при чрезмерной смазке.
Использование инструментов для повторной смазки, таких как Chesterton Precision Lubrication Инструмент , * рассчитывает количество и частоту повторной смазки в зависимости от скорости, температуры, потенциала загрязнения водой и абразивной грязью, вибрации, а также положения и типа подшипника. .
Часто интервалы обслуживания увеличиваются или уменьшаются в зависимости от конкретных условий эксплуатации и воздействия окружающей среды на двигатель.
* Обратитесь к местному представителю Chesterton.
2. Выберите лучший тип подшипника для вашего приложения
Подшипники электродвигателя могут быть нескольких конфигураций. Конкретный подшипник, используемый в двигателе, обычно указывается на паспортной табличке двигателя. Однако лучше не верить информации, так как во многих случаях двигатели были восстановлены, а подшипники могут отличаться от оригинальной конфигурации. Каждая конфигурация предъявляет свои уникальные требования к подшипникам и смазочным материалам.
В электродвигателях используются подшипники различных типов, перечисленные ниже, и обозначены буквенным кодом после номера подшипника. Например, подшипник каталожного номера № 6308, 6308Z, 6308ZZ или 6308RR будет соответствовать подшипнику следующего типа:
Открытые подшипники
Открытые подшипники состоят из внутренней и внешней дорожки качения, тел качения и удерживающего сепаратора. При открытой конструкции нет ни экрана, ни пломбы. Консистентная смазка свободно проходит через детали подшипника, и консистентная смазка легко проникает в подшипник.Такая конструкция выгодна тем, что оптимизирована замена смазки во время повторной смазки. Поэтому эта конструкция подшипника работает холоднее, чем другие конструкции, позволяет легко удалять загрязнения и требует более низкого давления в шприце для смазки для подачи свежей смазки. А поскольку экранов нет, нет никакого беспокойства о том, что они могут разрушиться или столкнуться с телами качения.
Недостатком открытой конструкции является также простота смазки. Поскольку поток смазки в корпус не ограничен, при несоблюдении правил смазки излишек смазки может выталкиваться через корпус в обмотки.Во всех случаях важно удалить нижнюю пробку для смазки и повторно смазать при работающем двигателе.
Экранированные подшипники
Экранированные подшипники имеют тонкий металлический экран, вставленный в отверстие дорожки качения или кольцевое пространство подшипника. Экран имеет небольшой зазор на внутреннем диаметре, обычно 0,5 мм или 1/32 дюйма. Этот зазор в некоторой степени ограничивает свободно текущую смазку и оказывает значительное противодавление по сравнению с открытым подшипником. Ограничительный поток помогает предотвратить чрезмерную смазку и попадание смазки в обмотку.
Экран может быть обращен внутрь или наружу в зависимости от марки или предпочтений электродвигателя. Из-за ненадлежащей повторной смазки или слишком быстрой закачки смазки в подшипник может возникнуть избыточное давление и экран может разрушиться на телах качения. Необходимо соблюдать простое правило: 1-2 секунды между ходами шприца для смазки и смазка при работающем двигателе. НИКОГДА не используйте электрический смазочный шприц для смазки электродвигателя.
Недостатком экранированных подшипников является увеличение трения и температуры подшипника.Экранированные подшипники нагреваются до температуры до 10 ° C / 50 ° F, чем открытые подшипники. Они требуют очень точной процедуры повторной смазки или инструкций.
Подшипники с двойным экраном
Подшипники с двойным экраном похожи на подшипники с одним экраном, но включают в себя два экрана (внутренний и внешний). Как и ожидалось, они предлагают больше ограничений для потока смазки, оборота или замены при повторной смазке и работают более горячие, чем одиночные экранированные подшипники. Преимущества этого типа подшипников заключаются в уменьшении загрязнения твердыми частицами и попадания смазки на обмотки.Недостатки — нагревание, разрушение экрана и чрезвычайно точные процедуры / протоколы смазки.
Герметичный подшипник
Герметичный подшипник считается подшипником с «пожизненной смазкой». Это неправильное название, поскольку они смазываются для только на срок службы консистентной смазки . Их срок службы обычно намного меньше, чем у правильно смазанного открытого подшипника. Они нашли признание во многих мастерских по ремонту электродвигателей и производителями оригинального оборудования для двигателей малой мощности (кВт) из-за снижения затрат на конструкцию двигателя и механическую обработку корпуса, необходимого для подшипников со смазкой.Запечатанный подшипник НЕЛЬЗЯ повторно смазывать. В результате старую смазку, загрязнения или испорченный смазочный материал невозможно удалить из подшипника. Когда смазка не работает, то же самое происходит с подшипником и двигателем.
3. Предотвращение выхода из строя подшипников
Неисправности подшипников — одна из самых распространенных проблем, которую легче всего предотвратить. Если ваши подшипники выйдут из строя, есть несколько вещей, которые могут выйти из строя с вашим электродвигателем. В этом разделе рассказывается, как проверить подшипники на вашем двигателе и предотвратить ненужный износ подшипников.
Выравнивание
Убедитесь, что нагрузка, прикрепленная к вашему двигателю, выровнена правильно. Несоосные нагрузки могут нарушить баланс вращения, вызывая деформацию одного или обоих подшипников электродвигателя.
Эксплуатационная нагрузка
Шарикоподшипники более подвержены поломкам, связанным с нагрузкой, чем роликовые и сферические роликоподшипники. Из-за меньшей площади контактной поверхности шариковые подшипники обычно подходят для ударных нагрузок, пуска и останова или условий вибрации.Опубликованный ресурс L10 типичных шарикоподшипников электродвигателей может составлять 25 000 часов для «лучших условий». Номинал подшипника L10 может быть уменьшен до 1/8 теоретического срока службы при двукратном увеличении рабочей нагрузки.
Вибрация
Увеличение вибрационного воздействия резко снижает срок службы подшипника. Американская ассоциация производителей подшипников (ABMA) подсчитала, что удвоение вибрации может сократить срок службы подшипников на 75%!
Двигатели, прикрепленные к ведущим шкивам с одним или несколькими клиновыми ремнями, будут боковыми нагрузками на электродвигатель , внутренний подшипник.Вибрация ремня подвергнет подшипники еще большему повреждению. Если такие условия существуют, может быть целесообразно выбрать смазку с более высокой номинальной нагрузкой при сварке 4 шариков, ASTM D 2596. Типичная пластичная смазка для подшипников электродвигателя имеет нагрузку при сварке 4 шариков 160-250 кг по сравнению с Chesterton 630 SXCF Grease и . Chesterton 635 SXC Grease , у которых сварочная нагрузка на 4 шарика составляет 620 кг и 800 кг соответственно.
Доступны альтернативные технологии, которые могут обеспечить на 250–400% более высокое сопротивление нагрузке и выдерживать нагрузку сварным швом с 4 шариками до 800 кг.Более высокая прочность пленки и сопротивление нагрузке снижают вероятность растрескивания.
Загрязнения & Очистка
Следите за тем, чтобы двигатель был чистым от загрязнений и влаги. Возможно, вам придется время от времени продувать двигатель, чтобы не допустить попадания влаги и мелких частиц, которые могут попасть в подшипники. Защитите себя от смывки водой с максимальным давлением водяного шланга.
Если двигатели покрыты технологическим мусором, бумажной массой, минеральной пылью и т. Д., очистите с помощью мягкого моющего средства и ополосните водой под низким давлением. Остатки масел можно удалить с обмоток с помощью сверхчистых растворителей с высокой диэлектрической прочностью. Во всех случаях после очистки корпуса или обмоток убедитесь, что поверхности сухие, а подшипники повторно смазаны перед повторным запуском электродвигателя.
Следует избегать струи воздуха или воды под высоким давлением. Если требуется смывание водой, дезинфицирующая очистка или процессы CPI, подшипники электродвигателя и оборудования следует смазать водостойкой смазкой.
По сравнению с пластичными смазками, указанными изготовителями оборудования с вымыванием водой 3-5% в соответствии с ASTM D 1264, передовые водостойкие технологии, такие как Chesterton 630 SXCF Grease и Chesterton 635 SXC Grease, могут защитить и сохранить поверхности подшипников благодаря сопротивлению вымыванию водой l < 0,5%. Повышенная водостойкость в сочетании с хорошей конструкцией уплотнения предотвращает попадание воды в корпус подшипника и точечную коррозию.
Контроль температуры
Время от времени снимайте показания температуры, чтобы контролировать, насколько нагреваются или нагреваются подшипники.Сравните эти показания с безопасным диапазоном температур, указанным производителем (обычно не превышающим 140–160 ° F. Если подшипники становятся слишком горячими, прекратите использование двигателя. Дайте ему остыть и незамедлительно проверьте подшипники на предмет повреждений или загрязнений.
Избыточная смазка вызывает такое же тепловыделение, как и недостаточная смазка. Не думайте, что чрезмерный нагрев является проблемой чрезмерного смазывания. Проконсультируйтесь со своим поставщиком смазочных материалов и проанализируйте условия эксплуатации подшипников. В случае чрезмерного нагрева помните, что передовые методы смазки предполагают повторную смазку при работающем двигателе и удаление нижней сливной пробки при добавлении новой смазки.Пробку для смазки можно заменить открытым портом и трубкой или портом сброса давления.
Мониторинг шума
Если вы слышите какие-либо необычные звуки, исходящие от вашего двигателя, вы можете использовать ультразвуковые детекторы, чтобы лучше определить, какая часть двигателя создает шум. Уплотнения вала и масляные кольца могут контактировать с корпусом подшипника и создавать шум, не связанный с состоянием подшипника.
Мы рекомендуем комбинацию ультразвукового и вибрационного анализа. Прислушайтесь к любым необычным звукам, исходящим от двигателя, чтобы вы могли решить проблему, прежде чем она нанесет дальнейший ущерб другим компонентам.
Проверьте маслосъемные кольца (если применимо) и обратите внимание на чрезмерный люфт вала. Чрезмерный люфт вала — хороший показатель того, что подшипник неисправен или скоро появится.
4. Мониторинг ротора и статора
ФункцияРотор и статор — это сердце вашего электродвигателя. Без правильной работы этих компонентов ваш двигатель будет работать очень плохо или совсем не работать. Вот несколько советов, которые помогут вам убедиться, что с ротором и статором все в порядке.
Запишите размеры зазора сверху, снизу и с обеих сторон с каждого конца. Помните, что подшипники в состоянии покоя позволяют роторному узлу слегка осесть из-за диаметральных зазоров в подшипнике.
Диаметральный зазор — это полное свободное перемещение внутреннего кольца относительно внешнего кольца в радиальной плоскости, также называемое радиальным зазором. Подшипники типа «X» и «C» изготавливаются с некоторым внутренним зазором в качестве стандартной заводской внутренней посадки перед установкой.
Используйте щуп для проверки зазора между статором и ротором на предмет равного зазора по всему периметру. Эксцентричное движение может указывать на износ подшипника или несоосность узла.
Сравните любые предыдущие показания, которые у вас могут быть, с техническими характеристиками производителя . Любые различия являются хорошим признаком чрезмерного износа подшипников и, возможно, пора заменить эти подшипники.
5. Проверьте состояние крепления двигателя
Целесообразно время от времени проверять крепление двигателя, чтобы убедиться, что оно все еще в хорошем состоянии.Неисправное крепление двигателя может вызвать повреждение двигателя изнутри и даже отрицательно повлиять на нагрузку. «Мягкая лапа» — это состояние, при котором одна или несколько точек крепления ослабляются. Это вызовет перекос и усилит вибрационные повреждения.
Если он установлен на бетон, проверьте бетон на наличие трещин или сколов / эрозии вокруг анкерных болтов. Если бетонные основания подверглись коррозии из-за химического воздействия, рекомендуется использовать химически стойкие растворы и растворы.Покрытия Chesterton ARC для бетона могут использоваться для восстановления оснований двигателей и бетонных полов.
6. Записывайте все
Очень важно вести записи для ваших машин. Это значительно упрощает обслуживание ваших машин и сводит к минимуму время простоя. Передовой опыт и повторение успешных процессов и процедур важны для устойчивости.
Надежность подшипников имеет важное значение для надежности двигателя, а также для достижения эксплуатационных целей и эффективности вашей установки.
Используйте этот пост в блоге как руководство, когда дело доходит до обслуживания электродвигателей. Следуя перечисленным выше пунктам, вы сможете оптимизировать производительность и продлить срок службы ваших двигателей.
Компания Chesterton разработала целевые решения, в которых документально подтверждены эксплуатационные характеристики снижения затрат и удобные для пользователя процедуры внедрения для продления срока службы подшипников и надежности двигателей.
Свяжитесь с инженером по приложениям Chesterton для получения дополнительной информации.
Для доп. Информации:
Что такое электромобильность и как работает электромотор?
В эпоху электронной мобильности нас многое волнует.Но что мы подразумеваем под электромобильностью? Какие автомобили в него входят? А как работает электропривод? Обзор.
Уличные автомобили с электроприводом — это не изобретение 21 века. Однако в нашу современную эпоху электромобильность лежит в основе глобального развития, основанного на нашем изменившемся экологическом сознании.
Все это электромобили
«Электромобильность» или «электронная мобильность» — это обобщающий термин для многих тенденций в текущем развитии в направлении доминирования электрических приводов.Это
Короче говоря, электромобильность описывает путь к устойчивому и эффективному управлению транспортными средствами, заложенный в новую всеобъемлющую транспортную стратегию.
Несмотря на концептуальное разнообразие, сегодня этот термин означает, прежде всего, растущую электрификацию частного транспорта и все связанные с этим проблемы. В центре внимания находится (частный) автомобиль, постоянно доступный вид транспорта. К нему присоединяются педелеки, электровелосипеды и общественный транспорт. Их всех объединяет одно: электродвигатель.
Центральным элементом является электродвигатель
В основе электродвигателя лежит магнетизм, физический принцип, лежащий в основе этого привода: как магнитные полюса отталкиваются, в отличие от полюсов притягиваются. Чтобы использовать этот эффект, неподвижные постоянные магниты или электромагниты устанавливаются на ротор. Статор, который обычно окружает ротор, обернут одной или несколькими медными катушками. Когда катушки наэлектризованы, ротор выравнивается в соответствии с окружающим его магнитным полем. Однако, когда направление электрического потока в катушках меняется на противоположное, это изменение полярности «отталкивает» ротор, заставляя его менять направление.Следовательно, при включении питания ротор приводится в непрерывное вращение, давая импульс транспортному средству — двигатель работает. Скорость движения зависит в первую очередь от рабочего напряжения в катушках. В электромобиле водитель регулирует скорость с помощью педали акселератора.
E Mobility — как это работает?
Что делает электромобиль особенным
Так можно ли еще «пустить ногу» в электромобиль? Хотя вам, возможно, придется привыкнуть нажимать на педаль электричества (электромобильность также ставит перед нами языковые проблемы), производители, поставщики услуг и водители сталкиваются с проблемами более существенного характера.Радикально измененная конструкция транспортных средств дает нам электродвигатели, а не двигатели внутреннего сгорания, регуляторы напряжения вместо трансмиссий и кожухи аккумуляторных батарей вместо топливных баков, в результате чего необходимо переосмыслить многие элементы. Сюда входит, например, рассмотрение аккумуляторов как части общей конструкции транспортного средства. Также следует учитывать вес, равно как и многие аспекты безопасности — охлаждение, напряжение и защиту от столкновений. Но обслуживание становится проще: двигатель внутреннего сгорания имеет в 90 раз больше движущихся частей, чем электродвигатель! (Источник: австрийская газета «Der Standard», 18.01.2019)
Несмотря на все эти различия, спрос на надежные и экологически чистые автомобили остается. Они должны обеспечивать пассажирам надлежащую защиту независимо от типа привода, и здесь высокопрочная и легкая стальная конструкция остается оптимальным решением. В дополнение к обычным областям применения, когда речь идет об электродвигателях и конструкции надежных корпусов аккумуляторных батарей, сталь демонстрирует свои исключительные возможности в мобильных решениях сегодня и завтра.Компания voestalpine предлагает самые совершенные решения для электромобилей, предлагая оптимизированные электрические полосы, наиболее эффективные комплекты электрических полос, устойчивые аккумуляторные отсеки и другие компоненты.
E для эффективности
В принципе, электродвигатель лучше способен преобразовывать энергию (электричество от его бортовой батареи) в движение, чем двигатели внутреннего сгорания. Это делает его экологически чистым. Усовершенствованные электродвигатели, такие как модели, используемые в гоночной серии Formula E, имеют КПД 92%.Если учесть потери в батарее и тому подобное, 85% потребляемой мощности доступно для привода транспортного средства. Современные двигатели внутреннего сгорания имеют КПД от 25% до 40% при высоких нагрузках, тогда как при более низких нагрузках (городское движение) он может упасть до 5%….
Концепции электропривода
Примерно к середине 2020-х годов на рынке прогнозируется равное количество автомобилей с двигателем, работающих только на двигателе внутреннего сгорания (ДВС), и автомобилей с электрическим приводом (EV). Тем не менее, ряд европейских стран уже установили конкретные сроки удаления с дорог исключительно дизельных и газовых автомобилей.Выдача лицензий на новые автомобили этого типа прекратится в 2025 году в Норвегии, в 2030 году в Дании и Швеции, в 2040 году во Франции и Великобритании, в 2025 году для дизельных автомобилей и в 2035 году на бензиновых автомобилях на Балеарских островах. Многие другие последуют этому примеру.
По этой причине все больше внимания уделяется разнообразию электрических конструкций. Вот полезный обзор:
Между прочим …
… возникновение электромобильности на дорогах восходит к 1888 году и появлению электромобиля Flocken в Кобурге. Переоборудованная повозка, приводимая в движение электродвигателем мощностью 0,9 кВт, могла развивать скорость до 15 км / ч.Однако на своем первом пути его пришлось протолкнуть последние несколько метров к следующей «зарядной станции», гидроэлектростанции … В период первого бума электромобильности (около 1896-1912 гг.) Было выпущено 565 различных марок электромобилей. зарегистрированы по всему миру.