Двигатели типы: Двигатели. Рядный? V-образный? «Оппозит»? — ДРАЙВ

Двигатели. Рядный? V-образный? «Оппозит»? — ДРАЙВ

В начале XX века, когда конструкторская мысль бушевала вовсю, двигатель рабочим объёмом 10 л мог быть как одноцилиндровым, так, к примеру, и рядной «восьмёркой». Тогда никого особо не удивляли установленная на автомобиле рядная «шестёрка» объёмом 23 л или семицилиндровый звездообразный мотор с аэроплана…

Однако рост мощностей, оборотов и ожесточенная борьба за снижение себестоимости всё расставили по местам. Простейший одноцилиндровый мотор для автомобилестроителей остался в далёком прошлом. Средний объём цилиндра двигателя обычного автомобиля сейчас — от трёхсот до шестисот кубических сантиметров. Литровая мощность — от 35 л.с./л для безнаддувного дизеля до 100 л.с./л для форсированного бензинового «атмосферника». Для серийных двигателей это оптимум, выходить за рамки которого просто невыгодно.

Очень маленькие цилиндры часто встречаются на японских микролитражках: например, объём рядной «четвёрки» у Subaru R1 — всего 658 см³. Из «европейцев» отличился трёхцилиндровый дизельный Smart — 799 «кубиков». Есть цилиндры-напёрстки и у «корейцев»: трехцилиндровый Matiz — это 796 «кубиков», а четырёхцилиндровый — 995. «Четвёркой» объёмом 1086 см³ оснащаются Hyundai i10 и Kia Picanto. На другом полюсе — конечно же «американцы». Объём V-образной «восьмёрки» купе Chevrolet Corvette Z06 составляет 7011 см³. Хотя японцы, например, оснащали внедорожник Nissan Patrol предыдущего поколения рядной «шестёркой» TB48DE объёмом 4758 «кубиков».

Сегодня двигатель мощностью 100 л.с. в большинстве случаев окажется четырёхцилиндровым, у 200-сильного будет четыре, пять или шесть цилиндров, у 300-сильного — восемь… Но как эти цилиндры расположить? Иными словами — по какой схеме строить многоцилиндровый двигатель?

Простота хуже компактности

О чём болит голова у конструктора? Во-первых, о том, как упростить конструкцию двигателя, чтобы он был дешевле в производстве и легче в обслуживании. Самый простой двигатель — рядный (мы будем обозначать такие моторы индексами R2, R3, R4 и т.

д.). Располагаем в ряд нужное количество цилиндров — получаем необходимый рабочий объём.

• Двигатель R3 (А). Угол между кривошипами — 120°.
• Добиться равномерности вспышек в двухцилиндровом двигателе (В) можно только при двухтактном цикле.
• А такой мотор (C), например, стоит на «Оке». Поршни движутся синфазно.

Двух- и трёхцилиндровые двигатели встречаются на автомобилях нечасто, хотя мода на «двухгоршковые» моторчики набирает обороты. Тому способствуют продвинутые системы смесеобразования и применение турбонаддува (как, например, на 85-сильной двухцилиндровой турбоверсии хэтчбека Fiat 500). А вот рядная «четвёрка» попала в самый массовый диапазон рабочего объёма легковых автомобилей — от 1,0 до 2,4 л.

В современных четырёхтактных двухцилиндровых двигателях, вроде турбомотора Фиата 500, проблему вибраций отчасти решает балансирный вал.

Пятицилиндровые рядные моторы появились на серийных автомобилях сравнительно недавно — в середине 70-х годов. Первым был Mercedes-Benz со своими дизельными «пятёрками» — они появились в 1974 году (на модели 300D с кузовом W123). Через два года увидел свет пятицилиндровый двухлитровый бензиновый двигатель Audi. А в конце 80-х годов такие моторы сделали Volvo и FIAT.

Рядные «шестёрки», до недавнего времени столь популярные в Европе, нынче во мгновение ока стали вымирающим видом. А про рядную «восьмёрку» и говорить нечего — с ней практически распрощались еще в 30-х годах. Почему?

Ответ прост. С ростом числа цилиндров двигатель становится длиннее, и это создаёт массу неудобств при компоновке. Например, втиснуть поперёк моторного отсека переднеприводного автомобиля рядную «шестёрку» удавалось в считанных случаях — можно припомнить лишь английский Austin Maxi 2200 середины 60-х годов (тогда конструкторам пришлось спрятать коробку передач под двигателем) и Volvo S80 с суперкомпактной коробкой передач.

Два мотора R3, составленные друг за другом, дают великолепный результат — абсолютно уравновешенную рядную «шестёрку».

Как укоротить рядный мотор? Его можно «распилить» пополам, поставить две половинки рядом друг с другом и заставить работать на один коленвал. Такие моторы, у которых цилиндры расположены в виде латинской буквы V, вдвое короче рядных — наибольшее распространение получили двигатели с углом развала блока 60° и 90°. А V-образный мотор с углом развала блока 180°, в котором цилиндры расположены друг против друга, называют оппозитным (или «боксером» — обозначения В2, В4, В6 и т. д. происходят именно от слова boxer).

Такие моторы сложнее рядных — например, у них две головки цилиндров (каждая со своей прокладкой и коллекторами), больше распредвалов, сложнее схема их привода. А оппозитные двигатели ещё и занимают много места в ширину. Поэтому из компоновочных соображений они применяются довольно редко — производителей «боксеров» можно пересчитать по пальцам.

А как сделать V-образный двигатель еще компактнее? Одно из простых, на первый взгляд, решений — установить угол развала блока менее 60°. Действительно, такие моторы были, но редко — можно вспомнить, например, автомобили Lancia Fulvia 70-х годов с моторами V4, угол развала блока которых составлял 23°. Почему же этим не пользовались все? Дело в том, что перед конструктором двигателя всегда стоит ещё одна проблема — вибрации.

О силах и моментах

Вообще без вибраций поршневой двигатель внутреннего сгорания работать не может — так уж он устроен. Но бороться с ними нужно, и не только для повышения комфорта пассажиров. Сильные неуравновешенные вибрации могут вызвать разрушения деталей мотора — со всеми вылетающими и выпадающими оттуда последствиями…

Отчего возникают вибрации? Во-первых, в некоторых схемах двигателей вспышки в цилиндрах происходят неравномерно. Таких схем конструкторы по возможности избегают или стараются делать массивней маховик — это помогает сгладить пульсации крутящего момента. Во-вторых, при движении поршней вверх-вниз они то разгоняются, то замедляются, из-за чего возникают силы инерции — сродни тем силам, что заставляют пассажиров автомобиля кланяться при торможении или вдавливают их в спинки сидений при разгоне. В-третьих, шатун в двигателе движется вовсе не вверх-вниз, а совершает сложное движение. Да и возвратно-поступательное перемещение поршня от верхней мёртвой точки к нижней тоже нельзя описать простой синусоидой.

• Силы инерции от двух масс, вращающихся на одном валу поодаль друг от друга, создают свободный момент.
• В простейшем моторе есть свободные силы инерции, но нет моментов. Цилиндр-то один.

Поэтому среди сил инерции появляются составляющие с удвоенной, утроенной, учетверённой частотой вращения коленвала… Этими так называемыми силами инерции высших порядков, как правило, пренебрегают — они по сравнению с основной силой инерции (которой присвоили первый порядок) очень малы. Исключение составляют силы инерции второго порядка, с которыми приходится считаться. Плюс к этому, пары сил, приложенные на определённом расстоянии, образуют моменты — так происходит, когда в соседних цилиндрах силы инерции направлены в разные стороны.

Что сделать для того, чтобы уравновесить силы и моменты? Во-первых, можно выбрать схему мотора, в которой цилиндры и кривошипы коленчатого вала расположены таким образом, что силы и моменты взаимно уравновесят друг друга — всегда будут равны и направлены в противоположные стороны.

Яркий представитель вымершего племени автомобилей с рядной «восьмёркой» — модель 1930-х годов Alfa Romeo 8C.

А если ни одна из уравновешенных схем не подходит — например, из компоновочных соображений? Тогда можно попытаться по-другому расположить шейки коленвала и применить всякого рода противовесы, создающие силы и моменты, равные по величине, но противоположные по направлению основным уравновешиваемым силам. Иногда это можно сделать, разместив противовесы на коленчатом валу мотора. А иногда — на дополнительных валах, которые называют балансирными валами противовращения. Называются они так потому, что крутятся в другую сторону, нежели коленвал. Но это усложняет и удорожает двигатель.

Чтобы облегчить описание степени уравновешенности разных двигателей, мы подготовили сводную таблицу. Зелёным в ней выделены самоуравновешенные силы и моменты, а красным — свободные (те, что не уравновешены и вырываются на свободу — через опоры силового агрегата проходят на кузов автомобиля).

Степень уравновешенности (зелёная ячейка — уравновешенные силы или моменты, красная — свободные)
	1	R2	R2*	V2	B2	R3	R4	V4	B4	R5	VR5	R6	V6	VR6	B6	R8	V8	B8	V10	V12	B12
Силы инерции первого порядка
Силы инерции второго порядка
Центробежные силы**
Моменты от сил инерции первого порядка
Моменты от сил инерции второго порядка
Моменты от центробежных сил
* Поршни в противофазе.
** Уравновешиваются противовесами на коленчатом вале.

Что же получается? Из распространённых типов двигателей абсолютно уравновешенных всего два — это рядная и оппозитная «шестёрки». Теперь понимаете, почему BMW и Porsche так крепко держатся за такие моторы? Ну а о причинах, по которым от них отказываются остальные, мы уже упоминали. Теперь рассмотрим поподробнее остальные схемы.

Шестицилиндровый «оппозитник» водяного охлаждения Porsche. С левой и правой сторон блока в целях экономии стоят одинаковые головки, поэтому цепные приводы распредвалов пришлось устраивать и спереди, и сзади.

Уравновешенные и не очень

Из двухцилиндровых двигателей на автомобилях нынче применяется только один — двухцилиндровый рядный мотор с коленчатым валом, у которого кривошипы направлены в одну сторону (такой, например, стоял на отечественной «Оке»). Как видно, этот двигатель по степени уравновешенности похож на одноцилиндровый, поскольку оба поршня движутся вверх и вниз одновременно, в фазе. Для того чтобы уравновесить свободные силы инерции первого порядка, в моторе «Оки» слева и справа от коленвала применялись два вала с противовесами. А как же быть с силами второго порядка? Для того чтобы с ними справиться, пришлось бы добавить ещё два балансирных вала, что на двухцилиндровом моторе, изначально предназначенном для маленьких и дешёвых автомобилей, было бы совершенно неуместным.

Впрочем, это ещё ничего — много двухцилиндровых моторов выпускалось вообще без балансирных валов. Так было, например, на малышках Fiat 500 образца 1957 года. Да, вибрации были, их старались погасить подвеской силового агрегата… Но мотор зато получался простым и дешёвым! Дешевизна двухцилиндровых двигателей соблазняет разработчиков и сегодня: не зря же эту схему использовали создатели самого доступного автомобиля планеты, индийского хэтчбека Tata Nano.

Машин с оппозитной «двойкой» — по экономическим и компоновочным соображениям — было немного. Можно упомянуть, например, французский Citroen 2CV.

Двухцилиндровый двигатель, у которого кривошипы направлены в разные стороны (под углом 180°), можно встретить сегодня только на мотоциклах. Поскольку поршни в нём всегда движутся в противофазе, то он уравновешен лучше. Однако равномерного чередования вспышек в цилиндрах можно добиться только на двухтактных моторах — такие двигатели устанавливались на довоенные DKW и их прямых наследников, пластиковые гэдээровские Трабанты. По причине простоты и дешевизны никаких балансирных валов на них тоже не было, а с возникающими вибрациями просто мирились.

Автомобиль с двухцилиндровым V-образным мотором припоминается только один — отечественный НАМИ-1. А до наших дней этот тип двигателя дожил только на мотоциклах — вспомните американский Harley Davidson и его японских последователей с их V-образными «двойками» во всей хромированной красе. Такой мотор можно уравновесить практически полностью с помощью противовесов на коленчатом валу, но достичь равномерного чередования вспышек невозможно. Хорошо, что байкеры особого внимания на вибрации не обращают…

НАМИ-1 — прототип 1927 года.

Трёхцилиндровый двигатель уравновешен хуже, чем рядная «четвёрка», и поэтому производители трёхцилиндровых моторов — например, Subaru и Daihatsu — стараются оснащать их балансирными валами. В своё время опелевские двигателисты решили отказаться от балансирного вала, разрабатывая трёхцилиндровый мотор семейства Ecotec для Корсы второго поколения — в целях удешевления и уменьшения механических потерь. И трёхцилиндровая Corsa после дебюта в 1996-м была раскритикована немецкими автожурналистами: «По городу на переменных режимах ездить совершенно невозможно».

В самой популярной среди двигателистов рядной «четвёрке» остаётся свободной сила инерции второго порядка. Её можно уравновесить только балансирным валом, вращающимся с удвоенной скоростью. (Вы не забыли — сила инерции второго порядка действует с удвоенной частотой?) А для компенсации момента от балансирного вала придётся ставить ещё один, вращающийся в противоположную сторону. Дорого? Безусловно. Однако моторы с балансирными валами можно встретить на автомобилях Mitsubishi, Saab, Ford, Fiat и самых разных марок концерна Volkswagen.

Пример рядной «четвёрки» с балансирными валами — двухлитровый двигатель Audi. Валы располагаются по обе стороны от коленвала и с удвоенной скоростью вращаются в противоположные стороны. Здесь балансирные валы расположены снизу и соединены зубчатой передачей, а раньше (как, например, на приведённом на картинке внизу двигателе Saab 2.3) их располагали сверху и у каждого был свой шкив цепного привода.

Кстати, оппозитная «четвёрка» уравновешена лучше, чем рядная, — здесь есть только момент от сил инерции второго порядка, который стремится развернуть двигатель вокруг вертикальной оси. Однако и «оппозитник» воздушного охлаждения легендарного «Жука», и знаменитые «боксеры» Subaru обходились и обходятся без балансирных валов.

Subaru из компоновочных соображений предпочитает рядной «четвёрке» оппозитную. Что до вибраций, то силы инерции второго порядка у «боксера» уравновешены, но момент от них всё же остаётся свободным.

У рядных «пятёрок» с уравновешенностью дела обстоят не очень. Силы инерции компенсируются, но вот моменты от этих сил… Во время работы двигателя по блоку постоянно «пробегает» волна изгибающего момента, поэтому блок должен быть весьма жёстким. Однако и Mercedes-Benz, и Audi, и Volvo борются с вибрациями, дорабатывая подвеску силового агрегата или применяя специальные противовесы (как у наддувной «пятёрки» 2.5 TFSI на Audi TT RS). И только фиатовские мотористы применяли балансирный вал, который полностью уравновешивал все моменты.

• На картинке FIAT JTD от хэтчбека Croma — потомок пятицилиндрового турбодизеля Fiat TD 125 объёмом 2387 см³, образованного путём добавления одного цилиндра к 1,9-литровой «четвёрке» TD 100. Балансирный вал — слева, в нижней части картера.
• Под каким углом расположить кривошипы коленвала рядной «пятёрки»? 360° делим на пять. .. Правильно — 72°!

Кстати, практически все «пятёрки» образованы путём прибавления ещё одного цилиндра к четырёхцилиндровому двигателю — как кубики в конструкторе. Делают это для того, чтобы с минимальными производственными и конструкторскими затратами получить более мощные моторы. При этом всю начинку, включая поршни, шатуны, клапаны и т. д., можно взять от «четвёрки». Понадобятся иные блок и головка цилиндров и, само собой, коленчатый вал, кривошипы которого должны быть расположены под углом в 72°.

О шестицилиндровых моторах — мечте с точки зрения уравновешенности — мы уже упоминали. А вот в моторах V6, которые вытесняют рядные «шестёрки», ситуация с уравновешенностью такая же, как у «трёшки», то есть не ахти. Поэтому, например, балансирным валом в развале блока цилиндров был оснащён самый первый двигатель V6 фирмы Mercedes-Benz — заслуженный М112 с тремя клапанами на цилиндр. У трёхлитровой «шестёрки» концерна PSA вал находился в одной из головок блока. На других моторах того времени инженеры пытались не усложнять конструкцию и старались свести уровень вибраций к минимуму за счёт усовершенствованной подвески силового агрегата и хитроумного смещённого расположения шатунных шеек коленчатого вала (как, например, на Audi V6).

• В моторе V6 с углом развала блока 90° сдвоенные кривошипы расположены под углом 120°. А в моторах с развалом 60° каждый шатун приходится устанавливать на своём кривошипе.
• Для уравновешивания свободного момента от сил второго порядка мотору V6 90° необходим один балансирный вал (показан стрелкой). В двигателе Citroen 3.0 V6 он был установлен в одной из головок блока.

У новейших мерседесовских двигателей V6 угол развала блока сократился до 60°, в результате чего необходимость в балансирном вале отпала.

Добавим сюда ещё одно замечание — в моторах V6 с развалом в 90° не обеспечивается равномерное чередование вспышек в цилиндрах. Возникающая неравномерность хода может компенсироваться за счёт утяжелённого маховика, но лишь отчасти. Вот вам и ещё один источник вибраций…

Двигатели V8 с углом развала цилиндров в 90° и коленвалом, кривошипы которых располагаются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, весьма неплохо уравновешены. В таком моторе можно обеспечить равномерное чередование вспышек, что тоже работает на плавность хода. Остаются неуравновешенными два момента, которые можно полностью утихомирить с помощью двух противовесов на коленчатом валу — на щеках крайних цилиндров. Понимаете, почему американцы раньше других прочувствовали всю прелесть V-образных моторов? Вибрации и тряски в своих автомобилях они очень не любят…

Двигатель V8: и развал блока, и угол между кривошипами — 90°.

Напоследок можно поговорить о схемах необычных. Сначала вспомнить о моторах V4. Таких было немного — европейский Ford образца 60-х годов (который стоял на автомобилях Ford Taunus, Capri и Saab 96) да чудо-двигатель отечественного «Запорожца». Здесь не обошлось без уравновешивающего вала для момента от сил инерции первого порядка. Впрочем, конструкторы вышеупомянутых автомобилей выбирали эту схему из условий компактности и отчасти экономии, а не за хорошую уравновешенность.

• Ford и ЗАЗ выбрали экзотику: мотор V4, в котором и угол развала блока, и угол между кривошипами составляют 90°.
• Угол развала цилиндров моторов V2 колеблется от 25° до 90°.

А что насчёт V-образных «десяток»? Как можно видеть, степень уравновешенности таких моторов точно такая же, как и у моторов R5. Впрочем, конструкторы прежних моторов Формулы-1 или монстров Dodge Viper и Dodge RAM, где стоят двигатели V10, о вибрациях думали далеко не в первую очередь.

Как жаль, что Viper и его коллосальный V10 — уже история.

Двигателями V10 отметилась целая череда знаковых машин: BMW M5, Audi S6 и S8, а также RS6 с наддувной «десяткой». Не говоря уже об автомобилях Lamborghini. Наконец, Lexus LFA тоже оснащается двигателем V10.

Ну а прочие схемы легко свести к предыдущим. Например, оппозитная «восьмёрка» (пример применения — гоночные болиды Porsche 917) — это две «четвёрки», работающие на один коленвал. А V-образный и оппозитный двенадцатицилиндровые двигатели можно свести к двум рядным «шестёркам».

VR6, VR5, W12…

Помните, мы упоминали о V-образных моторах с малым углом развала блока — как на Лянчах? Раньше таких схем избегали — уравновесить их сложнее, чем моторы с развалом в 60° или 90°, а выигрыш в компактности тогда ценили не так…

Но теперь ситуация изменилась. Во-первых, повсеместно применяются гидроопоры силового агрегата, которые значительно ослабляют вибрации. Во-вторых, пространство под капотом нынче на вес золота. Ведь кто раньше мог себе представить скромный хэтчбек с 2,8-литровым мотором? А теперь — пожалуйста! Всё началось с Фольксвагена Golf VR6 третьего поколения.

Знаменитый фольксвагеновский двигатель VR6, «V-образно-рядный» мотор (об этом и говорит обозначение VR), стал дальнейшим развитием V-образных двигателей с малым углом развала блока. Цилиндры этого мотора разведены на ещё меньший угол, чем на Лянчах, — всего на 15°. Угол настолько мал, что такой мотор называют ещё «смещённо-рядным». Гениальное решение — «шестёрка» 2. 8 компактнее, чем обычный мотор V6, да ещё и имеет одну головку блока! Потом появился двигатель VR5 — это VR6, от которого «отрезали» один цилиндр. После этого мотористы концерна Volkswagen вообще словно с цепи сорвались.

Двигатель VR5 2.3 конструкторы Фольксвагена получили, отняв один цилиндр от мотора VR6. Угол развала компактного блока — 15°, все пять цилиндров укрыты одной головкой блока.

Они придумали суперкомпактный двигатель W12, который дебютировал в 1998 году на концепт-каре W12 Roadster. Это два двигателя VR6, установленные под углом 72° на одном коленвале. Но прежде в серию пошёл мотор W8, которым оснащалась топ-модель седана Passat. Там тоже два мотора VR6, от которых «отрезано» по два цилиндра и которые тоже объединены в одном блоке на одном коленвале. Когда-то в Вольфсбурге подумывали и о восемнадцатицилиндровом двигателе — но в итоге остановились на W16 с четырьмя турбокомпрессорами, который разгоняет Bugatti Veyron до 431 км/ч.

Супермотор W12, показанный на концепте имени себя, приводит в движение представительские модели фирм Audi, Volkswagen и Bentley. На фото хорошо видно шахматное расположение цилиндров пары блоков, объединённых в одной отливке под углом 72°. Длина 420-сильного мотора — всего 51 см, ширина — 70 см.

Почему же таких моторов не было раньше? Взгляните, к примеру, на коленвал двигателя W12 — такое технологу и в страшном сне не приснится! Создателям новых схем должен помогать компьютер. Чтобы просчитать все варианты угла развала блока, расположения шатунных шеек, порядка вспышек в цилиндрах и выбрать самый уравновешенный, без помощи вычислительных мощностей обойтись очень сложно.

Теория и практика

Как видно, при выборе схемы силового агрегата конструкторы ставят во главу угла вовсе не степень уравновешенности. Главное — это удачно вписать в моторный отсек такой двигатель, который будет обладать наилучшим соотношением массы, размеров и мощности. Потом, двигатели сейчас всё чаще строятся по модульному принципу. Говоря упрощённо, на одной поршневой группе можно построить любой мотор — и трёхцилиндровый, и W12. Вслед за Фольксвагеном на модульные конструкции переходит всё больше производителей. Новейшая линейка моторов Mercedes — тому отличное подтверждение.

А вибрации… Во-первых, следует различать теоретическую и действительную уравновешенность двигателя. Если коленчатый вал в сборе с маховиком не отбалансирован, а поршни и шатуны заметно отличаются по массе, то трясти будет даже рядную «шестёрку». А потом, действительная уравновешенность всегда значительно хуже теоретической — по причинам отклонения деталей от номинальных размеров и из-за деформации узлов под нагрузкой. Так что вибрации «прорываются» из двигателя наружу при любой схеме. Поэтому автомобильные инженеры и уделяют такое внимание подвеске силового агрегата. На самом деле конструкция и расположение опор двигателя — не менее важный фактор, чем степень уравновешенности самого мотора. ..

Материал адаптирован к публикации с разрешения ООО «Газета «Авторевю». Все права на перепечатку принадлежат Авторевю.

Топ-10 моторов всех времен — журнал За рулем

В нашем обзоре — десять знаменитых двигателей, десять ступеней к совершенству. Почти каждый из них повлиял не только на развитие техники, но и на социальную среду.

10-е место: родоначальник даунсайзинга

01 TopEngines zr04–11

Приличные характеристики двигателя при скромном рабочем объеме уже не особенно удивляют. Мы начинаем привыкать к понятию «даунсайзинг», понимая, что эра двигателей большого литража постепенно уходит. А началось это, на мой взгляд, с дебюта в середине 1990-х годов наддувного мотора в 1,8 л, разработанного «Ауди». При умеренном рабочем объеме он должен был удовлетворить владельцев автомобилей самых различных классов. Поэтому даже в самой простой версии двигатель выдавал 148 сил, чего вполне хватало, чтобы превратить в маленькую зажигалку хэтчбек «СЕАТ-Ибица» и не заставлять гореть со стыда владельца престижного «Ауди-А6».

Собственно, литраж ничего не говорил о способностях агрегата. Это был небольшой (в том числе по габаритам — ставь его хоть вдоль, хоть поперек) шедевр своего времени: пять клапанов на цилиндр, изменяемые фазы на впуске, кованые алюминиевые поршни и, конечно, турбонаддув.

С его помощью мощность мотора поднимали все выше и выше, дойдя в спецверсии «Ауди-ТТ кваттро Спорт» до 236 сил. Данный предел был обусловлен лишь спецификой дорожного автомобиля. В гоночной формуле «Палмер Ауди», где ресурс не так важен, с новым блоком управления и агрегатом наддува с 1800-кубового двигателя сняли 365 сил. В Формуле-2, превращая серийный двигатель в чисто гоночный агрегат, достигли и вовсе фантастических 480 сил. Поэтому переход Формулы-1 на «шестерки» объемом 1,6 л в свете достижений мотора «Ауди» не выглядит абсурдным.

9-е место: верность ротору

02 TopEngines zr04–11

Исключительный случай — когда автомобильная компания прочно ассоциируется с одним типом двигателя. Конечно, «Мазда» не сама изобрела роторно-поршневой двигатель Ванкеля. Зато она в труднейшие времена энергетического кризиса 1970-х пересилила обстоятельства: не бросила, как другие, эту весьма сложную в доводке конструкцию, а продолжила совершенствовать «Ванкель» в узком, зато перспективном для имиджа сегменте форсированных спортивных машин. Хотя первоначально планировалось, что все модели «Мазды», вплоть до грузовиков и автобусов, перейдут со временем на двигатель Ванкеля.

Когда в 1975 году двухсекционный мотор с индексом 13В появился на серийных машинах, никто не мог предположить, что он станет самым массовым РПД в мире и продержится в производстве более 30 лет. Более того, даже современный маздовский РПД «Ренезис» — лишь результат эволюции 13B. Именно этот мотор стал проводником в серию большинства впервые примененных на РПД новинок, которые и обеспечили ему столь долгую жизнь, — настроенного впуска с изменяемой геометрией, электронного впрыска топлива, турбонаддува. В итоге мотор, который начал жизнь под капотом утилитарного пикапа с мощности чуть больше 100 сил, превратился в короля автогонок, выдававшего даже в серийном варианте минимум 280. Повышенный расход топлива и большой угар масла — неизбежные проблемы любого РПД — были оправданной расплатой за скромный вес, низкий центр тяжести и способность крутить свыше 10 тысяч оборотов в минуту. Маздовские купе RX-7 доминировали в американских кузовных чемпионатах на протяжении 1980-х годов во многом благодаря роторно-поршневому мотору 13B.

8-е место: «восьмерка» планеты Земля

03 TopEngines zr04–11

Материалы по теме

Любой, кто хоть немного интересуется американским автомобилестроением, наверняка слышал о «восьмерке» «Шевроле» семейства Small Block. Неудивительно, ведь ее в почти неизменном виде можно было встретить на различных моделях концерна «Дженерал моторс» с 1955 по 2004 год. Долгая карьера сделала этот нижневальный двигатель самым распространенным V8 на Земле. Small Block первого поколения (не путать с аналогичными моторами второй и третьей генераций серий LT и LS!) выпускается и сейчас, правда, только на рынок запчастей. Общее число изготовленных моторов превысило 90 миллионов.

Не стоит соотносить слово Small с небольшим литражом двигателя. Рабочий объем «восьмерки» никогда не опускался ниже 4,3 л, а в лучшие времена достигал 6,6 л. Свое имя мотор получил за небольшую высоту блока, обусловленную соотношением диаметра цилиндра и хода поршня: на первом образце 95,2х76,2 мм. Такая короткоходность обусловлена техзаданием: новую «восьмерку» следовало вписать под низкий капот родстера «Шевроле-Корвет», который до этого едва не лишился спроса из-за слабой для него рядной «шестерки». Не появись этот мощный V8, подхлестнувший интерес к первому массовому американскому спорткару, «Корвет» вряд ли пережил бы середину 1950-х.

Вскоре удачного шевролетовского «малыша» назначили базовой «восьмеркой» для всего GM, хотя двигатели V8 собственной конструкции были у каждого отделения концерна. Простой, надежный и неприхотливый мотор пережил все уровни признания: участвовал в гонках, трудился в качестве движущей силы катеров и изредка монтировался даже на легкие самолеты. И хотя в последние годы полноценной жизни двигателя его предлагали только для пикапов и фургонов, все автомобильные фанаты знали, что именно этот заслуженный V8 когда-то был рожден для спасения «Шевроле-Корвет».

7-е место: единственный в своем роде

04 TopEngines zr04–11

Какой же рейтинг моторов обойдется без БМВ! Марка попала бы в наш перечень уже за исключительную приверженность рядной «шестерке» — когда-то такая компоновка легковых двигателей была широко распространена. Помимо баварцев, на легковых машинах (вседорожники и пикапы не в счет) ее применяют сейчас только «Вольво» и австралийский филиал «Форда» (остальные сдались в пользу менее уравновешенного, зато гораздо более компактного V6). Но БМВ стоит особняком: только эта компания смогла выжать из расположенных в ряд шести цилиндров все преимущества — от потрясающе плавной работы до способности легко раскручиваться до самых высоких оборотов.

С каждым поколением, начиная с «шестерки» БМВ образца 1968 года, которую получили, добавив пару цилиндров к уже выпускавшейся «четверке», эти двигатели становились легче, мощнее, совершеннее. Многоцилиндровые схемы для баварцев были практически под запретом — первый V12 появился лишь в 1986 году, а V8 вообще только в 1992-м. Создание этих двигателей легче оправдать маркетингом, нежели истинной любовью инженеров — они всю душу и умение вкладывали именно в шесть расположенных в ряд цилиндров.

Апофеоз атмосферной «шестерки» БМВ — мотор S54 образца 2000 года, предназначенный для М3. Это гимн совершенству гоночного по сути двигателя, водруженного на гражданский автомобиль. Тяжелого на подъем вначале, но расцветающего при малейшем намеке на спортивный стиль езды. С 3,2 л рабочего объема сняли 343 силы (с литра — 107) — для атмосферного мотора даже сейчас великолепный результат.

Его было бы трудно достичь без применения всех новейших на тот момент технологий — индивидуальных дросселей на каждый цилиндр с электронным управлением, системы регулирования фаз, причем как впуска, так и выпуска. Чтобы мотор выдерживал любые нагрузки, его даже перевели на чугунный блок цилиндров, что для БМВ редкость.

К сожалению, следующее поколение M3 отказалось от семейных ценностей в пользу V8. Это тоже очень неплохой мотор — но радость от укрощения разъяренного зверя ушла вместе с прежней «шестеркой». Подобные ей двигатели в нынешних условиях считаются, как бы точнее сказать, неполиткорректными.

6-е место: легенда гонок

05 TopEngines zr04–11

Последние образцы настоящего V8 «Хеми» собрали в 1971 году (современное одноименное семейство не имеет с ним ничего общего), но еще более четверти века этот двигатель служил любимой игрушкой любителям дрэг-рейсинга. Мотор, появившийся в 1964 году как чисто гоночный для серии NASCAR, был идеальным образцом спортивного V8 (рабочий объем 7 л, или 426 куб. дюймов по американской системе, стандартная мощность 425 сил) с минимальным применением сложных технологий: нижневальный, с двумя клапанами на цилиндр.

Важнейшим отличием от конкурентов стала полусферическая (отсюда «хеми», происходит от HEMIspherical — «полусферический») камера сгорания, позволившая оптимизировать процесс — получить большую мощность при меньшей степени сжатия. Впрочем, это тоже изобрел не «Крайслер». Его заслуга в том, что на основе известной технологии он создал непобедимый мотор, отличавшийся помимо характеристик еще и нереальной прочностью, способный выдержать самые ужасные методы форсировки. Недаром «Хеми» весил заметно больше, чем любой другой V8 начала 1960-х, — почти 400 кг. Но это обстоятельство совершенно не мешало автомобилям с 426-м «Хеми» уверенно громить соперников в гонках.

Гегемонию крайслеровского мотора не раз пытались ограничить — переписывая правила, изменяя количество требуемых для омологации серийных моторов, но он не сдавался и удерживал лидирующие позиции в NASCAR вплоть до 1970-х годов. К тому времени он стал не только спортивной, но и уличной легендой: серийные машины, снабженные дорожной версией «Хеми», выпускались в мизерных количествах — их сделали не более 11 тысяч, причем и эту малость распределили среди нескольких моделей «Доджа» и «Плимута». Ныне автомобили с оригинальным «Хеми», несмотря на примитивную конструкцию, стоят бешеные деньги — легенда пошла на новый круг.

5-е место: сложнее не бывает

06 TopEngines zr04–11

Самый необычный и амбициозный проект двигателя уникальной компоновки W16 выпестовали ради возрожденной марки «Бугатти». На самом деле этот двигатель, за исключением грандиозной мощности в 1001 л.с., является логичным развитием семейства компактных VR-образных моторов «Фольксвагена». Они отличались критически малым углом развала цилиндров — всего 15 градусов, что позволяло использовать на оба ряда одну головку. Мотор VR6 появился на «фольксвагенах» еще в 1991 году. Американский рынок требовал машин с шестью цилиндрами, и немцы умудрились выйти из положения, применив оригинальную схему, позволявшую без увеличения подкапотного пространства легко втиснуть «шестерку» (как вдоль, так и поперек) взамен стандартных четырех цилиндров.

Материалы по теме

Позже удачная находка получила развитие в более крупных масштабах. Амбиции Фердинанда Пиха, желавшего сделать «Фольксваген» топ-брендом, привели к созданию W8, представлявшего собой два VR4, установленных на общий картер под углом 72 градуса. Появился W12, «собранный» из двух VR6. Но мотор «Бугатти» даже в этой компании стоит особняком. Перед его создателями стояла задача почти неразрешимая — выдать рекордную мощность при минимальной массе. Поэтому мотор даже при схожей схеме получился иного уровня — сделанный на грани инженерного безумства. Конструкторы максимально уплотняли пространство вокруг двигателя. Блоки двух VR8 развалили под углом 90 градусов, разместив между ними сразу четыре турбонагнетателя.

Серьезная проблема возникла с охлаждением — решая ее, только для одних интеркулеров предусмотрели 15 л охлаждающей жидкости. Обычно данного количества хватало на весь мотор. Но «Вейрон» не вписывался в стандартные схемы — на охлаждение его двигателя в предельных режимах работали три отдельных радиатора, перегоняя 40 л антифриза. Возникли сложности с диагностикой, ведь определить сбои в одном из 16 цилиндров на слух практически невозможно. Поэтому мотор оснастили системой самодиагоностики, способной оперативно решать проблему, вплоть до отключения проблемного цилиндра.

А теперь самое интересное. При всей сложности и грандиозности замысла (одних только клапанов — вдумайтесь! — 64 штуки) создателям удалось удержать массу W16 в пределах 400 кг. Финансовый фактор при создании этого двигателя не имел почти никакого значения, поэтому титановые шатуны или полностью алюминиевый масляный насос для мотора «Бугатти» в порядке вещей.

4-е место: основоположник американской мечты

07 TopEngines zr04–11

Теперь о воплощении одной из последних замечательных идей Генри Форда, перевернувшей автомобильный мир. До него никто не предполагал, что массовый автомобиль можно запросто комплектовать престижной и мощной «восьмеркой», которая считалась принадлежностью лишь дорогих, роскошных машин. Появившийся в 1932 году фордовский V8 кардинально изменил на последующие полвека представление об автомобилях из-за океана. Они и до того заметно превосходили по размерам европейские модели аналогичной стоимости, а появление массового V8 окончательно развело процесс развития автомобилестроения на разных берегах Атлантики в противоположных направлениях.

Материалы по теме

Но как Генри Форду удалось снизить себестоимость довольно-таки сложного и массивного агрегата до уровня ширпотреба? О, здесь была масса ухищрений. К примеру, оба блока цилиндров и картер в фордовском V8 отливали как единую деталь. У «восьмерок» старой школы это были как минимум три отдельных элемента, скреплявшихся воедино болтами. Коленчатый вал, вместо того чтобы ковать, отливали с последующим термоупрочнением, что также снижало себестоимость.

Распредвал располагался в блоке, клапаны и выпускная система размещались внутри развала цилиндров — это упрощало конструкцию двигателя, однако приводило к перегреву при малейших проблемах с охлаждением. Даже в начальном варианте «восьмерка» при рабочем объеме 3,2 л выдавала приличные 65 сил, что быстро сделало «Форд- V8» любимцем гангстеров и полиции. Джон Диллинджер и Клайд Берроу в перерывах между кровавыми делами умудрились черкнуть пару строк Генри Форду с благодарностью за столь быстрый автомобиль.

Когда у первых V8 наступил пенсионный возраст, они оказались в руках молодых людей, творивших на их базе диковинные тачки по кличке «хот-род». Простая, мощная и легко поддающаяся форсировке фордовская «восьмерка» поспособствовала рождению сверхпопулярной автоконтркультуры. Ну а сама фирма отправила мотор на пенсию лишь в 1953 году, когда восьмицилиндровые двигатели в американских машинах стали уже повсеместным явлением.

3-е место: изменивший сознание

08 TopEngines zr04–11

В 1993 году в недрах исследовательского подразделения «Тойоты» была создана группа по разработке перспективных машин с минимальными выбросами, которые смогли бы занять нишу между традиционными машинами с ДВС и электромобилями. Результатом стала появившаяся в 1997 году «Тойота-Приус» — первый массовый автомобиль с гибридным приводом. Тогда он воспринимался как любопытный эксперимент, игрушка, продаваемая заведомо в убыток, которая вряд ли выйдет за пределы обожающих экзотику Японских островов. Но «Тойота» строила более серьезные планы.

Коренное отличие «Приуса» от прочих гибридных машин, уже существовавших в то время (речь идет о множестве экспериментальных и чуть раньше вышедшей на рынок серийной «Хонде-Инсайт»), заключалось в новом подходе к построению подобной модели. «Приус» создавали как гибрид с самого начала, без упрощений и компромиссов вроде заимствования кузова у традиционной модели или использования обычной механической коробки передач (как было сделано на «Инсайте»).

«Тойота» внедрила гибридную трансмиссию как неотъемлемую часть машины. Даже 1,5-литровый бензиновый двигатель специально модифицировали для работы с электромотором, переведя его на цикл Аткинсона, отличающийся укороченным тактом сжатия за счет увеличенной продолжительности открытия впускных клапанов. Это позволило получить необычно высокую степень сжатия (13–13,5) и дополнительные плюсы в копилку экономичности и экологичности.

Расплатой стала полная беспомощность ДВС на низких оборотах, но для гибрида, который всегда располагает поддержкой электродвигателя, это не проблема. Такой комплексный подход в итоге сделал «Приус» законодателем моды на гибриды. Он стоял в начале процесса, который уже не остановить.

2-е место: любимец всех континентов

09 TopEngines zr04–11

Что сказать про этот воздушник от «Фольксвагена»? Он так же легендарен, как и «Жук» — автомобиль, под который его сделали. Даже больше — ведь одним «Жуком» область применения данного мотора далеко не ограничивалась. Простой, надежный и легкий, четырехцилиндровый оппозитник воздушного охлаждения оказался столь эффективным, что его популярность намного превзошла признание даже самого распространенного в мире автомобиля.

С той поры, как благодаря таланту Фердинанда Порше первые образцы мотора в 1933 году появились на прототипах «Жука», он перепробовал десятки профессий. Достаточная мощность (довоенные образцы выдавали минимум 24 силы, а самые мощные под конец серийного выпуска утроили этот показатель), беспроблемное в любом климате воздушное охлаждение и небольшая масса (цилиндры алюминиевые, картер — из магниевого сплава) позволили фольксвагеновскому мотору найти массу занятий. Он служил на амфибиях вермахта, примешивал свой выхлоп к запаху марихуаны в микробусах хиппи, приводил пожарные насосы, компрессоры, лесопилки, стал основой прогулочных багги и понтовых трайков, взмывал в небо более чем на 40 типах самолетов. И это далеко не полный список его талантов. Еще важнее, что именно из этого двигателя выросло семейство оппозитников «Порше».

На протяжении всех лет производства (моторы семейства окончательно прекратили выпускать только в 2006 году) принципиальная схема двигателя не менялась. Рос рабочий объем, на некоторых версиях применили впрыск топлива, но изначальная схема со штанговым приводом клапанов оставалась такой же, как на первых образцах 1930-х годов. Он радует сердца автомобилистов, да и не только их, более 70 лет — это ли не лучший показатель совершенства мотора?

1-е место: первый массовый

10 TopEngines zr04–11

С «Форда-Т» и его двигателя начал раскручиваться маховик массовой автомобилизации. Больше того, именно мотор «тэшки» стал в свое время самым распространенным ДВС в мире, с ним познакомилось подавляющее большинство жителей земного шара. Как и в случае с описанным выше оппозитником «Фольксвагена», мотор «Форда-Т» приводил не только одноименный автомобиль, которых с 1908 по 1927 год было построено более 15 миллионов.

Материалы по теме

Трактора, грузовики, моторные лодки, походные электростанции — он применялся везде, где была нужда в дешевом и простом в обращении моторе. Что касается автомобилей, то в какой-то период до 90% машин, колесивших по Земле, были одной-единственной модели Т. И приводил их этот самый двигатель необычно большого по сегодняшним меркам рабочего объема 2,9 л — при скромной мощности 20 сил. Но мощность тут была не принципиальна. Гораздо важнее крутящий момент и всеядность — помимо бензина «тэшку» официально разрешалось заправлять керосином и этанолом. Двигатель удивительно прост. Собранный в одном блоке с двухступенчатой планетарной коробкой передач, четырехцилиндровый мотор делил с трансмиссией смазочное масло. Никакого давления в системе не создавалось, смазка осуществлялась разбрызгиванием. Водяную помпу через год производства отправили в отставку — Генри Форд решил, что дешевому автомобилю достаточно простого термосифонного принципа, когда жидкость циркулирует благодаря разности температур. С другой стороны, фордовский мотор необычен для своего времени тем, что его блок и картер отливались как одно целое, а головка цилиндров впервые в мировой практике была сделана отдельной деталью. Но это дань массовости производства: ни один автомобиль в мире не выпускали в таких масштабах, как «Форд», поэтому его конструкция изначально рассчитана на максимально быструю и простую сборку. Двигатель «тэшки» надолго пережил сам автомобиль. Последний экземпляр собрали в августе 1941 года. Он останется в истории как первый массовый ДВС человечества.

Бензиновые двигатели: виды, принцип работы, преимущества бензиновых двигателей

Бензиновые двигательные агрегаты представляют собой особую разновидность двигателей внутреннего сгорания. В них изначально сжатая топливовоздушная смесь поджигается электроискрой, что приводит к ее воспламенению и расширению.

Практически все крупные автопроизводители (и модели, представленные в ГК Favorit Motors – не исключение) сегодня оснащают часть моделей (или комплектаций одной модели) именно двигателями, работающим на бензине класса А-92 или А-95.

Двигательная установка, потребляющая бензиновое топливо, состоит из следующих компонентов:

• искровые свечи зажигания;
• цилиндры;
• клапаны;
• поршень;
• шатун;
• коленвал.

Основным узлом бензинового двигателя является блок цилиндров с поршнями. Количество цилиндров зависит от модификации двигателя, их может быть четыре, шесть, восемь и более. Поршень, находящийся в каждом цилиндре, через шатун присоединяется к коленчатому валу. Сверху блок цилиндров закрыт головкой, в ней расположены впускные и выпускные клапаны – по паре на каждый цилиндр. Через них осуществляется подача топливовоздушной смеси и отвод отработанных газов.

Искровая свеча зажигания отвечает за воспламенение горючей смеси. При сгорании газы расширяются и приводят поршень вместе с головкой шатуна в поступательное движение «вверх-вниз». А головка шатуна, прикрепленная к коленвалу, осуществляет при этом вращательные движения по часовой стрелке.

Коленвал проворачивается на 360 градусов за два хода поршня в цилиндре (вверх и вниз). К коленвалу жестко крепится маховик, а к нему корзина сцепления – через нее крутящий момент мотора передается на коробку передач.

Мощностью бензинового двигателя управляют при помощи специальной дроссельной заслонки (дросселя). Дроссель регулирует подачу воздуха в цилиндры и образование воздушно-топливной смеси.

В старых автомобилях управление заслонкой осуществляется при помощи педали газа. А вот современные бензиновые силовые агрегаты – это высокотехнологичные механизмы, работой которых «руководит» электронный блок управления (в народе известный, как «мозги»). Дроссельная заслонка в таких авто изменяет свое положение при помощи электромотора, которым управляет электронный блок. А в педальном блоке имеется потенциометр, который изменяет силу сопротивления в зависимости от силы нажатия на педаль газа и посылает соответствующий сигнал на блок управления двигателем.

Особенности бензиновых двигателей

Автомобили, оснащенные бензиновыми силовыми агрегатами, имеют множество достоинств:

• отменные динамические характеристики;
• устойчивость к низким температурам;
• низкий уровень вибраций и шума;
• экономичность обслуживания;
• долговечность моторов.

При одном и том же объеме мощность бензинового двигателя будет, как правило, выше, чем у дизельного мотора. Поэтому авто, работающее на бензине, станет отличным выбором для тех, кто любит чувствовать себя королем автострады. Кстати, недаром спорткары в подавляющем большинстве оснащаются именно бензиновыми моторами.

Бензиновые агрегаты дешевле в обслуживании, чем дизельные моторы. Периодичность ТО у них реже, чем у дизелей. И, кроме того, расходные материалы стоят дешевле.

Силовые агрегаты, работающие на бензине, менее требовательны к качеству топлива, чем дизели. Конечно, от низкокачественного горючего ухудшится динамика, но авто будет ехать. В худшем случае, придется через некоторое время чистить форсунки.

К особенностям современных бензиновых двигателей можно отнести еще и установку электропривода для повышения/понижения мощности вместо классического тросика на педали. Эта опция устанавливается практически на все модели с круиз-контролем и позволяет распределять топливо в оптимальном варианте.

Современная история бензиновых двигателей

Бензиновые двигатели нового поколения отличаются большим разнообразием – от самых простых до мощнейших. На моделях – как новых, так и б/у, – представленных в автосалоне ГК Favorit Motors, можно встретить силовые агрегаты различного объема и мощности, работающие на бензине. Каждый из них основывается на выработке механической энергии посредством поглощения топливовоздушной смеси.

Стоит заметить, что мощность и объем силового агрегата могут значительно различаться в зависимости от того, какие цели ставил перед собой завод-изготовитель. К примеру, Kia Venga оснащена бензиновым двигателем 1.4 литра мощностью в 90 лошадиных сил. Для городского компактного хэтчбэка этой мощности вполне хватит, чтобы владелец авто уверенно чувствовал себя на дорогах мегаполиса. А дорогостоящий Chevrolet Corvette имеет очень мощный силовой агрегат в 466 л.с., объемом 6.2 литра. Это позволяет ему не только брать быстрый старт, но и быть лидером на трассах.

Подборка б/у автомобилей Chevrolet

Как сохранить работоспособность бензинового двигателя при многолетней эксплуатации?

Надежность и износостойкость бензинового агрегата практически во всех случаях определяются применяемыми на производстве технологиями. Однако не все зависит от производителя.

Автовладелец должен внимательно следить за состоянием двигателя:

• своевременно проводить техническое обслуживание;
• контролировать качество потребляемого бензина и заливаемых в мотор расходных материалов;
• выбирать умеренный стиль езды;
• выполнять профилактические работы, предупреждающие появление дефектов.

Внешне неисправности бензинового силового агрегата могут проявляться следующим образом:

• появление посторонних звуков и вибрации;
• ухудшение динамических характеристик;
• увеличение расхода топлива;
• повышенный расход масла;
• быстрое падение уровня охлаждающей жидкости;
• изменение цвета выхлопа;
• неустойчивая работа;
• отказ запуска.

Сегодня в интернете достаточно информации, чтобы автолюбитель получил минимальные знания о своем двигателе и мог своевременно замечать начавшиеся неполадки. Разумеется, самостоятельно производить ремонтные работы не рекомендуется, так как можно только усугубить положение. Вне зависимости от того способа, по которому образуется топливовоздушная смесь (то есть карбюраторный двигатель или инжекторный), можно быстро и без ущерба для своего кошелька выполнить диагностику и ремонт руками профессионалов.

Никаких проблем с проведением диагностики и ремонта бензинового двигателя не возникнет, если обратиться в ГК Favorit Motors. Специалисты компании обладают необходимым опытом работы, а также сертификацией, подтверждающий уровень их компетенции. Доверив нам автомобиль, можно не беспокоиться о грамотности и качестве любой проводимой операции — от стандартной диагностики до сложных ремонтных работ на двигателе. Все работы выполняются в строгом соответствии с регламентом производителей.

В зависимости от типа повреждений, после проведения диагностических работ выбирается методика ремонта или корректировки текущих настроек в двигателе. Как уже было сказано, бензиновые двигатели изначально обладают более простым устройством, чем дизельные, а потому восстановительные работы не затянутся надолго и не обернутся большими затратами.

Услуги, предоставляемые ГК Favorit Motors, полностью соответствуют золотому правилу «цена-качество», благодаря чему можно провести необходимые работы выгодно и в максимально короткий срок.

---

Просто о сложном. Двигатель

Все вышло из воды

Двигатель – это устройство, которое преобразует какой-либо вид энергии в механическую работу.

Двигатели разделяют на первичные и вторичные.

К первичным относятся те виды двигателей, которые преобразуют природные энергетические ресурсы в механическую работу. Это ветряное и водяное колесо, гиревой механизм, тепловые двигатели.

Вторичные – двигатели, которые преобразуют выработанную или накопленную энергию другими источниками. К ним относят электрические, пневматические и гидравлические.

Первичные двигатели, такие как парус и водяное колесо, были известны с незапамятных времен и использовались повсеместно.

До середины XVII века человек обходился первичными двигателями и довольствовался силой воды, ветра и тяжести.

Первым шагом на пути к двигателю стала пароатмосферная машина, созданная по проектам французского физика Дени Папена и английского механика Томаса Севери, которая сама по себе не могла служить механическим приводом, и к ней необходимо было водяное колесо.

В 1763 году механик Иван Ползунов по собственному проекту изготовил стационарную паровую машину, которая хоть и была далека от совершенства, но работала без сбоев.

К 1784 году английский механик Джеймс Уатт создал более совершенную паровую машину, которая была названа универсальным паровым двигателем.

В машине был предусмотрен жесткий поршень, по обе стороны которого поочередно подавался пар. Подача пара происходила автоматически, а поршень через кривошипно-шатунную систему вращал маховик, который обеспечивал плавность хода. Такая модификация машины Севери не была привязана к водонапорной башне и могла стать самостоятельным приводом различных механизмов. Уатт создал элементы, которые в дальнейшей истории двигателестроения в той или иной вариации входили во все паровые машины, получившие широкое распространение. Их использовали как приводы станков, экипажей для перевозки людей и грузов, судов и локомотивов на железных дорогах.

Следующим шагом в двигателестроении стала паровая турбина, изобретенная в конце XIX века, которая применялась на морских судах и на электростанциях в начале XX века.

Индустрия двигателестроения не стояла на месте, и в конце XIX века на первый план вышли двигатели внутреннего сгорания.

Первым в семействе ДВС стал механизм, созданный французским инженером Этьеном Ленуаром в 1860 году. Его конструкция представляла собой одноцилиндровый двухтактный газовый двигатель. Ленуар использовал принцип работы поршня двигателя Уатта, но рабочим телом служил не пар, а продукты сгорания смеси воздуха и светильного газа, вырабатываемого газогенератором.

Двигатель Ленуара стал первым в истории серийно выпускавшимся ДВС.

В 1897 году инженер Рудольф Дизель предложил ДВС с воспламенением рабочей смеси в цилиндре от сжатия воздуха, который был впоследствии назван его именем.

Двигатели внутреннего сгорания стали основой развития автомобильного транспорта в XX веке.

В первой половине XX века были созданы новые типы первичных двигателей: газовые турбины, реактивные двигатели, а в 1950-х и ядерные силовые установки.

В 1834 году русский ученый Борис Якоби создал первый пригодный для практического использования вторичный двигатель – электродвигатель постоянного тока.

Двигатели можно классифицировать по источнику энергии, по типам движения, по устройству, по назначению и т.д.

Отрасль двигателестроения является одной из наиболее развивающихся. В год по всему миру подается до 50 заявок на патентование в категории «Двигатели». В основном это модификации существующих механизмов с новым соотношением элементов либо с принципиальными новинками. Новые конструкции же появляются редко.

А вместо сердца – пламенный мотор

В авиации используются в основном тепловые двигатели, которые создают тягу, необходимую для поднятия летательного аппарата в воздух.

По способу создания тяги авиационные двигатели можно разделить на три группы: винтовые, реактивные и комбинированные.

Винтовые двигатели создают тягу вращением воздушного винта, а реактивные преобразуют энергию топлива в кинетическую энергию вытекающей из двигателя газовой струи, вызывающей силу реакции, непосредственно используемой в качестве движущей силы. Воздушно-реактивные двигатели используют для сгорания кислород атмосферного воздуха.

Комбинированные создают тягу, складывающуюся из силы реакции потока продуктов сгорания, вытекающих из двигателя, и тяги, создаваемой обычным или специальным воздушным винтом. Комбинированные двигатели разделяются на турбовинтовые, турбореактивные и винтовентиляторные. Также их называют газотурбинными авиадвигателями.

Такие двигатели с легкостью поднимают в небо трансатлантические лайнеры, но их мощности недостаточно для того, чтобы поднять ракету в космос.

Для ракет используют реактивные двигатели, в них для сгорания топлива используется окислитель, транспортируемый самим летательным аппаратом.

Кроме того, сила тяги реактивного двигателя не зависит от наличия окружающей среды, а также от скорости самой ракеты.

Взлетные технологии

Развитие отрасли двигателестроения в России, стремящейся к независимости от импортных механизмов, началось в 1980-х гг. Такие предприятия, как УМПО, НПП «Мотор», рыбинское НПО «Сатурн», включились в мировую гонку за создание передового двигателя, который составит конкуренцию продукции таких гигантов промышленности, как Pratt & Whitney, которой комплектуют самолеты линейки Boeing и Airbus.

В результате многолетней кропотливой работы всех предприятий и НИИ отрасли, а также интеграции частного и государственного капитала был создан авиационный двигатель ПД-14. Он предназначен для новейшего российского среднемагистрального самолета МС-21, который в конце 2017 года совершил тестовый перелет с аэродрома корпорации «Иркут» на аэродром Жуковский для проведения дальнейших испытаний.

ПД-14 представляет собой турбореактивный двухконтурный двухвальный двигатель. Взлетная тяга ПД-14 может достигать 18 тонн.

Эксперты сравнивают ПД-14 с двигателями для среднемагистральных самолетов компаний Pratt & Whitney и Rolls-Royce.

На базе ПД-14 ведутся разработки вертолетного двигателя ВК-2500М. Подготовка демонстрационной модели двигателя нового поколения запланирована на 2021 год. Как и в ПД-14, в конструкции ВК-2500М будут использованы новейшие материалы, что позволит облегчить массу на 15% по сравнению с существующими аналогами без потери мощности.

Первая модификация указанного двигателя ВК-2500 активно вводится в эксплуатацию, а также выводится на международный рынок путем валидации сертификатов в странах-импортерах. 

Мы наращиваем объемы производства двигателей ВК-2500 в интересах государственного заказчика, а также планируем существенно нарастить экспорт. При этом сборка ведется полностью из российских комплектующих

Анатолий Сердюков, индустриальный директор авиационного кластера Госкорпорации Ростех

В отличие от своего предшественника, новый вертолетный двигатель оснащен цифровой системой автоматического управления с современным электронным блоком автоматического регулирования и новейшими датчиками. Использование современных технологий и новейших материалов позволило обеспечить поддержание режимов в более широком диапазоне температур наружного воздуха, повысить ресурсы и показатели топливной экономичности. Такие двигатели позволят вертолетам семейства Ми-17 и аналогичным расширить потенциал своих возможностей в высокогорных районах и районах с жарким климатом.

Российское двигателестроение развивается в направлении как гражданской, так и военной авиации. В апреле 2018 года завершились работы по стендовым испытаниям опытного двигателя АЛ-41Ф-1.Данная разработка предприятия «ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение» является двигателем первого этапа для истребителя пятого поколения Су-57. АЛ-41Ф-1 является авиационным турбореактивным двухконтурным двигателем с форсажной камерой и управляемым вектором тяги.

Несмотря на гонку технологий, существуют системы, проверенные временем и доказавшие свою эффективность даже спустя многие годы. Ракетные двигатели РД 107/108 на протяжении более полувека являются основой пилотируемой космонавтики в России.

Именно благодаря РД 107/108 Юрий Гагарин совершил свой легендарный полет. Двигатели РД-107 устанавливаются на блоках первой ступени, а РД-108 – второй.

РД-107/108 показали себя как одни из самых надежных и удачных двигателей, поднимающих космические корабли. Они стоят на серийном производстве и доставляют на орбиту российских космонавтов, американских астронавтов и космических туристов.

Российский ракетный двигатель уже назван рекордсменом. За 60 лет использования он не утратил своего первенства в отрасли. На основе первых двигательных систем разработано 18 модификаций.

Когда в 2011 году США прекратили использование шаттлов, единственным способом отправки космонавтов на МКС остались корабли «Союз», оснащенные двигателями РД-107/108. 

Выводы

• Отрасль двигателестроения является одной из наиболее востребованных и перспективных как для развития промышленности страны, так и для выхода на международный рынок.

• Внедрение частного капитала и интеграция научно-технической базы предприятий, занимающихся разработкой и производством двигательных систем и комплектующих, позволили создать полный производственный цикл отечественных двигателей, способных составить конкуренцию мировым аналогам.

Рекомендации

• Интеграция научно-технических достижений и новейших технологий в области двигателестроения для оперативного реагирования отрасли на запросы гражданской и военной авиации, а также космонавтики и своевременного ввода в эксплуатацию новых двигательных систем, отвечающих вызовам времени и не уступающих мировым аналогам.

• Создание и поддержание научно-технической базы, способной обеспечить российскую авиационную отрасль двигательными системами отечественного производства, сокращение объемов импорта, а также вывод конкурентоспособной продукции на мировой рынок.

Двигатель автомобиля (ДВС). Типы двигателей

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – одно из главных устройств в конструкции автомобиля, служащее для преобразования энергии топлива в механическую энергию, которая, в свою очередь, выполняет полезную работу. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания построен на том, что топливо в соединении с воздухом образуют воздушную смесь. Циклически сгорая в камере сгорания, воздушно-топливная смесь обеспечивает высокое давление, направленное на поршень, а тот, в свою очередь, вращает коленчатый вал через кривошипно-шатунный механизм. Его энергия вращения передается трансмиссии автомобиля.

Для запуска двигателя внутреннего сгорания часто используется стартер – обычно электрический двигатель, проворачивающий коленвал. В более тяжелых дизельных двигателях в качестве стартера и для той же цели применяется вспомогательный ДВС («пускач»).

Существуют следующие типы двигателей (ДВС):

1. бензиновые
2. дизельные
3. газовые
4. газодизельные
5. роторно-поршневые

Также ДВС классифицируются: по виду топлива, по числу и расположению цилиндров, по способу формирования топливной смеси, по количеству тактов работы двигателя внутреннего сгорания и т.д.

 

Бензиновые и дизельные двигатели

Бензиновые двигатели внутреннего сгорания – наиболее распространенные из автомобильных двигателей. Топливом для них служит бензин. Проходя через топливную систему, бензин попадает через распыляющие форсунки в карбюратор или впускной коллектор, а затем эта воздушно-топливная смесь подается в цилиндры, сжимается под воздействием поршневой группы, поджигается искрой от свечей зажигания.

Карбюраторная система считается устаревшей, поэтому сейчас повсеместно используется инжекторная система подачи топлива. Распыляющие топливо форсунки (инжекторы) осуществляют впрыск либо непосредственно в цилиндр, либо во впускной коллектор. Инжекторные системы делятся на механические и электронные. Во-первых для дозации топлива используются механические рычаговые механизмы плунжерного типа, с возможностью электронного контроля топливной смеси. Во вторых процесс составления и впрыска топлива полностью возложен на электронный блок управления (ЭБУ). Инжекторные системы необходимы для более тщательного сгорания топлива и минимизации вредных продуктов горения.

Дизельные ДВС используют специальное дизтопливо. Двигатели автомобиля подобного типа не имеют системы зажигания: топливная смесь, попадающая в цилиндры через форсунки, способна взрываться под действием высокого давления и температуры, которые обеспечивает поршневая группа.

 

Газовые двигатели

Газовые двигатели используют газ в качестве топлива – сжиженный, генераторный, сжатый природный. Распространение таких двигателей было обусловлено растущими требованиями к экологической безопасности транспорта. Исходное топливо хранится в баллонах под большим давлением, откуда через испаритель попадает в газовый редуктор, теряя давление. Далее процесс аналогичен инжекторным бензиновым ДВС. В некоторых случаях газовые системы питания могут не использовать в своем составе испарители.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

Виды электродвигателей и их особенности

Экономичность и надежность оборудования напрямую зависят от электродвигателя, поэтому его выбор требует серьезного подхода.

Посредством электродвигателя электрическая энергия преобразуется в механическую. Мощность, количество оборотов в минуту, напряжение и тип питания являются основными показателями электродвигателей. Также, большое значение имеют массогабаритные и энергетические показатели.

Электродвигатели обладают большими преимуществами. Так, по сравнению с тепловыми двигателями сопоставимой мощности, по размеру электрические двигатели намного компактнее. Они прекрасно подходят для установки на небольших площадках, например в оборудовании трамваев, электровозов и на станках различного назначения.

При их использовании не выделяется пар и продукты распада, что обеспечивает экологическую чистоту. Электродвигатели делятся на двигатели постоянного и переменного тока, шаговые электродвигатели, серводвигатели и линейные.

Электродвигатели переменного тока, в свою очередь, подразделяются на синхронные и асинхронные.
 

Электродвигатели постоянного тока

Используются для создания регулируемых электроприводов с высокими динамическими и эксплуатационными показателями. К таким показателям относятся высокая равномерность вращения и перезагрузочная способность. Их используют для комплектации бумагоделательных, красильно-отделочных и подъемно-транспортных машин, для полимерного оборудования, буровых станков и вспомогательных агрегатов экскаваторов. Часто они применяются для оснащения всех видов электротранспорта.
 

Электродвигатели переменного тока

Пользуются более высоким спросом, чем двигатели постоянного тока. Их часто используют в быту и в промышленности. Их производство намного дешевле, конструкция проще и надежнее, а эксплуатация достаточно проста. Практически вся домашняя бытовая техника оборудована электродвигателями переменного тока. Их используют в стиральных машинах, кухонных вытяжных устройствах и т.д. В крупной промышленности с их помощью приводится в движение станковое оборудование, лебедки для перемещения тяжелого груза, компрессоры, гидравлические и пневматические насосы и промышленные вентиляторы.
 

Шаговые электродвигатели

Действуют по принципу преобразования электрических импульсов в механическое перемещение дискретного характера. Большинство офисной и компьютерной техники оборудовано ими. Такие двигатели очень малы, но высокопродуктивны. Иногда и востребованы в отдельных отраслях промышленности.
 

Серводвигатели

Относятся к двигателям постоянного тока. Они высокотехнологичны. Их работа осуществляется посредством использования отрицательной обратной связи. Такой двигатель отличается особой мощностью и способен развивать высокую скорость вращения вала, регулировка которого осуществляется с помощью компьютерного обеспечения. Такая функция делает его востребованным при оборудовании поточных линий и в современных промышленных станках.
 

Линейные электродвигатели

Обладают уникальной способностью прямолинейного перемещения ротора и статора относительно друг друга. Такие двигатели незаменимы для работы механизмов, действие которых основано на поступательном и возвратно-поступательном движении рабочих органов. Использование линейного электродвигателя способно повысить надежность и экономичность механизма благодаря тому, что значительно упрощает его деятельность и почти полностью исключает механическую передачу.
 

Синхронные двигатели

Являются разновидностью электродвигателей переменного тока. Частота вращения их ротора равняется частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре. Их используют для компрессоров, крупных вентиляторов, насосов и генераторов постоянного тока, так как они работают с постоянной скоростью.
 

Асинхронные двигатели

Также, относятся к категории электродвигателей переменного тока. Частота вращения их ротора отличается от частоты вращения магнитного поля, которое создается током обмотки статора. Асинхронные двигатели разделяются на два типа, в зависимости от конструкции ротора: с короткозамкнутым ротором и фазным ротором. Конструкция статора в обоих видах одинакова, различие только в обмотке.

Электродвигатели незаменимы в современном мире. Благодаря им значительно облегчается работа людей. Их использование помогает снизить затрату человеческих сил и сделать повседневную жизнь намного комфортнее.

Двигатель внутреннего сгорания – Что такое Двигатель внутреннего сгорания?

Двигатель внутреннего сгорания — тепловой двигатель, который преобразовывает теплоту сгорания топлива в механическую работу.

Двигатель внутреннего сгорания – тепловой двигатель, который преобразовывает теплоту сгорания топлива в механическую работу.

По сравнению с паромашинной установкой двигатель внутреннего сгорания характеризуется следующими признаками:

• принципиально проще (нет парокотельного агрегата),

• компактнее,

• легче,

• экономичнее,

• требует газообразное и жидкое топливо лучшего качества.

Типы двигателей внутреннего сгорания

По назначению:

• транспортные, 

• стационарные, 

• специальные.

По роду применяемого топлива:

• легкие жидкие (бензин, газ), 

• тяжелые жидкие (дизельное топливо, судовые мазуты).

По способу образования горючей смеси:

• внешнее (карбюратор),

• внутреннее (в цилиндре ДВС).

По способу воспламенения:

• с принудительным зажиганием, 

• с воспламенением от сжатия, 

• калоризаторные.

По расположению цилиндров:

• рядные, 

• вертикальные, 

• оппозитные с одним и с двумя коленвалами, 

• V-образные с верхним и нижним расположением коленвала, 

• VR-образные и W-образные, 

• однорядные и двухрядные звездообразные, 

• Н-образные, 

• двухрядные с параллельными коленвалами, 

• “двойной веер”, 

• ромбовидные, 

• трехлучевые и др.

Поршневой двигатель – это двигатель, у которого камера сгорания находится в цилиндре, где тепловая энергия топлива превращается в механическую энергию, а механическая из поступательного движения поршня превращается во вращательную с помощью кривошипно-шатунного механизма.

Бензиновый двигатель – это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической искрой. 

Управление мощностью в данном типе двигателей производится, как правило, регулированием потока воздуха, посредством дроссельной заслонки.

Дизельный двигатель характеризуется воспламенением топлива без использования свечи зажигания. 

В разогретый от сжатия воздух (до температуры, превышающей температуру воспламенения топлива) через форсунку впрыскивается порция топлива. 

В процессе впрыскивания топлива происходит его распыливание, а затем вокруг отдельных капель топлива возникают очаги сгорания. 

Т.к. дизельные двигатели не подвержены явлению детонации, характерному для двигателей с принудительным воспламенением, в них допустимо использование более высоких степеней сжатия (до 26), что благотворно сказывается на КПД данного типа двигателей, который может превышать 50% в случае с крупными судовыми двигателями.

Газовый двигатель – двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии при нормальных условиях

Роторно-поршневой двигатель – двигатель, конструкция которого предложена изобретателем Ванкелем в начале ХХ века. 

Основа двигателя – треугольный ротор (поршень), вращающийся в камере особой 8-образной формы, исполняющий функции поршня, коленвала и газораспределителя. 

Такая конструкция позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. 

За 1 оборот двигатель выполняет 3 полных рабочих цикла, что эквивалентно работе 6-цилиндрового поршневого двигателя.

Типы электродвигателей

Электродвигатели теперь более разнообразны и адаптируемы, чем когда-либо прежде. При планировании системы управления движением чрезвычайно важен выбор двигателя. Двигатель должен соответствовать назначению и общим рабочим характеристикам системы. К счастью, существует конструкция двигателя, подходящая для любых мыслимых целей.

К наиболее распространенным электродвигателям, используемым сегодня, относятся:

Бесщеточные двигатели переменного тока

Бесщеточные двигатели переменного тока

являются одними из самых популярных в управлении движением.Они используют индукцию вращающегося магнитного поля, генерируемого в статоре, для вращения как статора, так и ротора с синхронной скоростью. Для работы они полагаются на постоянные электромагниты.

Щеточные двигатели постоянного тока

В щеточном двигателе постоянного тока ориентация щетки на статоре определяет ток. В некоторых моделях решающее значение имеет ориентация щетки относительно сегментов стержня ротора. Коммутатор особенно важен в любой конструкции щеточного двигателя постоянного тока.

Бесщеточные двигатели постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока

были впервые разработаны для достижения более высоких характеристик в меньшем пространстве, чем щеточные двигатели постоянного тока, и они меньше, чем сопоставимые модели переменного тока.Встроенный контроллер используется для облегчения работы при отсутствии контактного кольца или коммутатора.

Прямой привод

Прямой привод – это высокоэффективная технология с низким уровнем износа, которая заменяет обычные серводвигатели и сопутствующие им трансмиссии. Эти двигатели не только намного проще обслуживать в течение длительного периода времени, но и ускоряются быстрее.

Линейные двигатели

Эти электродвигатели имеют развернутый статор и двигатель, создающий линейную силу по длине устройства.В отличие от цилиндрических моделей, они имеют плоскую активную секцию с двумя торцами. Как правило, они быстрее и точнее вращающихся двигателей.

Серводвигатели

Серводвигатель – это любой двигатель, соединенный с датчиком обратной связи для облегчения позиционирования; Таким образом, серводвигатели являются основой робототехники. Используются как поворотные, так и линейные приводы. Недорогие щеточные двигатели постоянного тока широко распространены, но их заменяют бесщеточные двигатели переменного тока для высокопроизводительных приложений.

Шаговые двигатели

В шаговых двигателях

используется внутренний ротор, управляемый электроникой с помощью внешних магнитов.Ротор может быть изготовлен на постоянных магнитах или из мягкого металла. Когда обмотки находятся под напряжением, зубья ротора выравниваются по магнитному полю. Это позволяет им перемещаться от точки к точке с фиксированным шагом.

Перед тем, как начать работу над какой-либо новой системой, тщательно подумайте о конкурирующих свойствах различных двигателей. Выбор правильного двигателя позволяет лучше начать любой проект.

Готовы узнать больше? Ознакомьтесь с курсом «Основы проектирования электродвигателей», предлагаемым колледжем MCMA Motion & Motor College.

Различные типы электродвигателей и их применение

Как мы знаем, электродвигатель играет жизненно важную роль во всех секторах промышленности, а также в широком спектре приложений. На рынке доступно множество типов электродвигателей. Выбор этих двигателей может быть сделан в зависимости от режима работы, напряжения и применения. Каждый двигатель состоит из двух основных частей: обмотки возбуждения и обмотки якоря. Основная функция обмотки возбуждения – создание фиксированного магнитного поля, тогда как обмотка якоря выглядит как проводник, расположенный внутри магнитного поля.Из-за магнитного поля обмотка якоря использует энергию для создания крутящего момента, необходимого для вращения вала двигателя. В настоящее время классификация двигателей постоянного тока может быть сделана на основе соединений обмоток, что означает, как две катушки в двигателе связаны друг с другом.

Типы электродвигателей

Типы электродвигателей доступны в трех основных сегментах, таких как электродвигатели переменного тока, электродвигатели постоянного тока и электродвигатели специального назначения.

типов двигателей

Двигатели постоянного тока

Типы двигателей постоянного тока в основном включают в себя серийные, параллельные и комбинированные двигатели и двигатели постоянного тока с постоянным током.

двигатель постоянного тока

1). Шунтирующий двигатель постоянного тока

Шунтирующий двигатель постоянного тока работает от постоянного тока, и обмотки этого электродвигателя, такие как обмотки якоря и обмотки возбуждения, соединены параллельно, что называется шунтом. Этот тип двигателя также называется двигателем постоянного тока с шунтирующей обмоткой, а тип обмотки известен как шунтирующая обмотка. Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о работе двигателя постоянного тока и его применениях

2). Двигатель с раздельным возбуждением

В двигателе с раздельным возбуждением соединение статора и ротора может быть выполнено с использованием другого источника питания.Таким образом, двигателем можно управлять с помощью шунта, а обмотку якоря можно усилить для создания магнитного потока.

3). Двигатель постоянного тока

В двигателе постоянного тока обмотки ротора соединены последовательно. Принцип работы этого электродвигателя во многом зависит от простого электромагнитного закона. Этот закон гласит, что всякий раз, когда магнитное поле может быть сформировано вокруг проводника, оно взаимодействует с внешним полем, создавая вращательное движение. Эти двигатели в основном используются в стартерах, которые используются в лифтах и ​​автомобилях.Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о работе двигателей постоянного тока и его применениях

Пожалуйста, обратитесь по этой ссылке, чтобы узнать больше о ДВИГАТЕЛЯХ постоянного тока – Основы, типы и применение

4). Двигатель PMDC

Термин PMDC означает «двигатель постоянного тока с постоянными магнитами». Это один из видов двигателей постоянного тока, в который может быть встроен постоянный магнит для создания магнитного поля, необходимого для работы электродвигателя. Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о двигателе PMDC: конструкция, работа и применение

5).Составной двигатель постоянного тока

Как правило, составной двигатель постоянного тока является гибридным компонентом серийных и параллельных двигателей постоянного тока. В этом типе двигателя присутствуют оба поля, такие как последовательный и шунтирующий. В этом типе электродвигателя статор и ротор могут быть соединены друг с другом через соединение последовательных и шунтирующих обмоток. Последовательная обмотка может быть спроектирована с несколькими витками широких медных проводов, что дает небольшой путь сопротивления. Шунтирующая обмотка может быть спроектирована с несколькими обмотками из медного провода для получения полного i / p напряжения.

Двигатели переменного тока

Типы двигателей переменного тока в основном включают синхронные, асинхронные и асинхронные двигатели.

двигатель переменного тока

1). Синхронный двигатель

Работа синхронного двигателя в основном зависит от трехфазного источника питания. Статор электродвигателя генерирует ток возбуждения, который вращается со стабильной скоростью в зависимости от частоты переменного тока. Так же как и ротор, от аналогичной скорости зависит ток статора. Между скоростью тока статора и ротора нет воздушного зазора.При высоком уровне точности вращения эти двигатели применимы в автоматизации, робототехнике и т. Д. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о типах синхронных двигателей и их применениях.

2). Асинхронный двигатель

Электродвигатель, работающий с асинхронной скоростью, известен как асинхронный двигатель, и альтернативное название этого двигателя – асинхронный двигатель. Асинхронный двигатель в основном использует электромагнитную индукцию для изменения энергии с электрической на механическую. По конструкции ротора эти двигатели подразделяются на два типа: с короткозамкнутым ротором и с фазовой обмоткой.Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о типах и преимуществах асинхронных двигателей.

Двигатели специального назначения

К двигателям специального назначения в основном относятся серводвигатель, шаговый двигатель, линейный асинхронный двигатель и т. Д.

Электродвигатель специального назначения

1) . Шаговый двигатель

Шаговый двигатель может использоваться для обеспечения углового шага вращения в качестве альтернативы стабильному вращению. Мы знаем, что для любого ротора полный угол вращения составляет 180 градусов. Однако в шаговом двигателе полный угол вращения может быть разделен на множество шагов, например, 10 градусов X 18 шагов.Это означает, что за полный цикл оборота ротор совершит ступенчатое движение восемнадцать раз, каждый раз на 10 градусов. Шаговые двигатели применимы в плоттерах, производстве схем, инструментах управления технологическим процессом, генераторах обычного движения и т. Д. Пожалуйста, обратитесь к этой ссылке, чтобы узнать больше о типах шаговых двигателей и их применениях

2). Бесщеточные двигатели постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока были впервые разработаны для достижения превосходных характеристик на меньшем пространстве, чем щеточные двигатели постоянного тока. Эти двигатели меньше по размеру по сравнению с моделями переменного тока.Контроллер встроен в электродвигатель, чтобы облегчить процесс за счет отсутствия коммутатора и контактного кольца. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о бесщеточном двигателе постоянного тока – преимущества, применение и управление

3). Двигатель с гистерезисом

Работа двигателя с гистерезисом уникальна. Ротор этого двигателя может быть вызван гистерезисом и вихревым током для создания необходимой задачи. Работа двигателя может зависеть от конструкции, однофазное питание или трехфазное питание.Эти двигатели обеспечивают очень плавный процесс со стабильной скоростью, как и другие синхронные двигатели. Уровень шума этого двигателя довольно мал, по этой причине они применимы во многих сложных приложениях, где бы ни использовался звуконепроницаемый двигатель, например, в аудиоплеере, диктофоне и т. Д.

4). Реактивный двигатель

В основном, реактивный двигатель – это однофазный синхронный двигатель, и эта конструкция двигателя аналогична асинхронному двигателю, например, клеточного типа. Ротор в двигателе похож на короткозамкнутый ротор, а статор двигателя включает в себя наборы обмоток, такие как вспомогательная и основная обмотка.Вспомогательная обмотка очень полезна при запуске двигателя. Поскольку они предлагают ровную работу со стабильной скоростью. Эти двигатели обычно используются в приложениях синхронизации, которые включают генераторы сигналов, записывающие устройства и т. Д.

5). Универсальный двигатель

Это особый тип двигателя, и этот двигатель работает от одного источника переменного тока, иначе от источника постоянного тока. Универсальные двигатели имеют последовательную намотку, при этом обмотки возбуждения и якоря соединены последовательно и, таким образом, создают высокий пусковой момент.Эти двигатели в основном предназначены для работы на высоких оборотах свыше 3500 об / мин. Они используют источник переменного тока на низкой скорости и источник постоянного тока аналогичного напряжения. Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше об универсальном двигателе

Таким образом, речь идет о типах электродвигателей. В настоящее время существуют разные и гибкие. Назначение двигателя – всякий раз, когда требуется управление движением, это лучший выбор. Двигатель должен поддерживать использование и общее функционирование системы. Вот вам вопрос, что такое моторы особого типа?

Типы электродвигателей и их применение

Знание различных типов электродвигателей всегда полезно благодаря широкому распространению двигателей от бытовых до промышленных.Если у вас есть система кондиционирования воздуха дома или вы используете воздушный компрессор на промышленном предприятии, вы используете электродвигатели. Следовательно, если вы знаете о различных типах электродвигателей, вы сможете лучше понять систему, которой вы владеете, и лучше контролировать ее работу.

Здесь, в Linquip, мы предоставили вам удобную платформу, чтобы вы могли найти тип электродвигателя, который вам нужен для вашего приложения. Кроме того, в этом посте мы пытаемся демистифицировать различные типы электродвигателей для вашей справки.Итак, следите за обновлениями!

Что такое электродвигатели?

Прежде чем узнать о различных типах электродвигателей, лучше начать с вопроса «что такое электродвигатель»? Что ж, самый короткий ответ заключается в том, что электродвигатель или просто двигатель – это электромеханическое устройство, которое получает электрическую энергию и преобразует ее в движение или механическую энергию.

Изображение из проекта по повышению осведомленности о стандартах устройств

Это движение в основном вращательное. Поток электрического тока индуцирует магнитное поле, и в электродвигателе возникает вращательное движение, перпендикулярное направлению тока и магнитного поля.

Применение электродвигателей

Электродвигатели могут использоваться в быту, например, в электроприборах, таких как кондиционеры, пылесосы, вентиляторы, кухонные комбайны и т. Д., Которые все по-своему используют вращательную силу электродвигателей или даже в игрушках. например, игрушечные машинки или модели самолетов с дистанционным управлением или управлением через приложение.

Говоря об электрических моделях транспортных средств, более крупные и сложные версии электродвигателей можно найти в электромобилях и самолетах реальных размеров (ну, эти самолеты все еще изучаются, чтобы стать коммерчески доступными).

И последнее, но не менее важное: некоторые типы электродвигателей широко используются в промышленности, например, в промышленных газовых компрессорах, насосах, подъемных машинах, смесителях и т. Д.

Способы классификации электродвигателей

Различные типы электродвигателей можно классифицировать по-разному. Один из способов классификации основан на их вольерах. У нас есть двигатели с защитой от капель (ODP), подходящие для чистых, сухих и закрытых помещений, усовершенствованной версией которых являются двигатели с защитой от атмосферных воздействий с конфигурацией корпуса WP1 или WP2.У нас также есть полностью закрытые корпуса с вентиляторным охлаждением (TEFC), полностью закрытые надувные кожухи (TEAO), полностью закрытые с принудительной вентиляцией (TEFV) и полностью закрытые без вентиляции (TENV) для различных типов электродвигателей. Существуют также взрывозащищенные (Ex) двигатели, которые используются во взрывоопасных зонах с возможностью взрыва из-за присутствия в этой зоне некоторых взрывоопасных жидкостей, пыли и т. Д.

Тем не менее, электродвигатели обычно классифицируют по источнику питания. Существуют двигатели переменного тока или двигатели переменного тока, в которых ток меняет направление с некоторой частотой.Существуют также двигатели постоянного или постоянного тока, которые широко используются в небольших приложениях из-за их легкого регулирования скорости.

Двигатели переменного тока подразделяются на однофазные и трехфазные. Однофазный двигатель может достигать мощности около 3 кВт при питании от однофазного источника питания, что характерно для бытовых и коммерческих приложений. С другой стороны, трехфазный двигатель может производить мощность до 300 кВт. Эти двигатели – идеальный выбор для промышленного применения.

Двигатели переменного тока

Как упоминалось ранее, электродвигатель переменного тока является одним из типов электродвигателей, использующих ток переменного направления. Эти двигатели не так легко регулируются по скорости, как двигатели постоянного тока; однако, с небольшими потерями в мощности, можно использовать двигатели переменного тока с частотно-регулируемыми приводами, чтобы лучше регулировать скорость.

Существует два широко используемых типа двигателей переменного тока и еще один менее распространенный тип:

• Асинхронные двигатели

В этих типах электродвигателей магнитное поле вращается в статорах, что индуцирует ток в роторе, приводящий к вращению двигателя.Поскольку вращение ротора индуцируется внешним магнитным полем, эти двигатели возбуждаются извне.

В синхронных типах электродвигателей происходит прямое приложение магнитного поля к обмоткам ротора, что имеет свои недостатки и преимущества. Такие двигатели с внутренним возбуждением требуют иных требований к защите и управлению, чем асинхронные двигатели.

Существуют также линейные типы электродвигателей, в которых статор и ротор не вращаются, и поэтому они создают линейную силу вместо крутящего момента.

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель – это один из типов электродвигателей Elector, который, вероятно, наиболее широко используется в промышленности. Статор намагничивается из-за его подключения к электросети, затем магнитное поле индуцирует напряжение и, следовательно, ток в обмотках ротора, затем индуцированный ток в роторе создает другое магнитное поле, а затем взаимодействие между этими двумя магнитными полями. создает вращающую силу или крутящий момент, приводящий в движение вал двигателя.

Эти двигатели имеют очень простую конструкцию, прочную конструкцию, низкую цену и простоту обслуживания. Они также имеют широкий диапазон номинальной мощности, как уже было сказано, наиболее широко используемые типы электродвигателей. Тем не менее, регулирование скорости непросто без частотно-регулируемого привода, который заставляет двигатель работать с запаздывающим коэффициентом мощности.

Асинхронный двигатель выпускается в двух различных типах: асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором , асинхронный двигатель и асинхронный двигатель с фазным ротором .Каждый из этих двигателей также может быть однофазным или трехфазным. Однофазные асинхронные двигатели – менее распространенный тип асинхронных двигателей в промышленности. Сообщается, что трехфазный асинхронный двигатель является одним из типов электродвигателей, который присвоил себе около 70% доли рынка промышленных асинхронных двигателей.

Двигатель с фазным ротором или электродвигатель с контактным кольцом имеет больше витков обмотки, что означает, что он имеет более высокое наведенное напряжение и более низкий ток, чем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.Они также могли производить больший пусковой крутящий момент. С другой стороны, их сложнее производить из-за добавленного количества компонентов по сравнению с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, что значительно увеличивает их удельную стоимость, а также затраты на их обслуживание.

• Короткозамкнутый ротор Асинхронный двигатель изготовлен из параллельно расположенных токопроводящих шин, закороченных на обоих концах закорачивающими кольцами.
  • Однофазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют одну обмотку статора, и всегда есть какое-то другое устройство, запускающее двигатель.Они идеально подходят для приложений, требующих всего несколько лошадиных сил, например, для бытовой техники. До сих пор они были наиболее широко используемыми для бытовой техники.
  • Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором могут справляться с высокими требованиями к мощности; их номинальная мощность может варьироваться от очень небольшой до сотен лошадиных сил. Они тоже самозапускаются. Почти 90% трехфазных асинхронных двигателей, используемых в промышленности, таких как насосы, компрессоры и вентиляторы, относятся к типу с короткозамкнутым ротором.

• Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет распределенную обмотку, которая является двухслойной. Причина названия в том, что ротор этих типов электродвигателей намотан на столько же полюсов, сколько и статор. Из-за более высокой стоимости двигатели с фазным ротором рассматриваются в ситуациях, когда требуется высокий пусковой момент.
  • Однофазные двигатели с фазным ротором подходят для более высоких номинальных мощностей, чем их аналоги с короткозамкнутым ротором.Они могут довольно комфортно стартовать и могут очень хорошо разгоняться. Некоторые машины, превышающие размеры бытовой техники, могут использовать эти типы электродвигателей, например, в сельском хозяйстве, в небольших воздушных компрессорах, в горнодобывающей промышленности и т. Д.
  • Трехфазный ротор с фазным ротором Двигатели используют только 10% трехфазных типов асинхронных двигателей, используемых в промышленности, но имеют хорошие характеристики своих собратьев с короткозамкнутым ротором.

см. Здесь видео о том, как работает асинхронный двигатель.

Синхронные двигатели

В отличие от асинхронных двигателей, синхронные двигатели в основном не запускаются автоматически, несмотря на то, что для некоторых небольших приложений можно найти некоторые самовозбуждающие конфигурации. Создание магнитного поля ротора для электродвигателей этих типов не зависит от тока, а скорость вращения синхронного двигателя привязана к частоте сети. Другими словами, вращение вала синхронных электродвигателей происходит с синхронизацией скорости с частотой питающего тока.

Что делает их интересными для промышленных предприятий с более высокими требованиями к мощности, так это их высокая эффективность преобразования переменного тока в работу и их способность корректировать коэффициент мощности. Это означает, что они могут работать при единичном коэффициенте мощности, что предполагает равенство реальной мощности нагрузки с полной мощностью цепи.

Синхронные двигатели переменного тока бывают двух типов: без возбуждения и с возбуждением постоянным током. Синхронные электродвигатели без возбуждения подразделяются на три категории: с постоянным магнитом, с реактивным сопротивлением и с гистерезисом.

Двигатели синхронные без возбуждения

Электродвигатели синхронного типа без возбуждения спроектированы таким образом, чтобы их ротор следовал синхронизированному вращающемуся полю на разных этапах, что создаёт постоянное поле. Когда ротор синхронных двигателей без возбуждения вращается, он взаимодействует со статором. Взаимодействие между полюсами поля статора и ротором приводит к тому, что ротор становится электромагнитным с северным и южным полюсами. Ротор электродвигателей этих типов обладает высокой удерживающей способностью, что означает, что он обладает высокой способностью удерживать или сопротивляться намагничиванию.

Как уже упоминалось, существует три типа синхронных двигателей без возбуждения, а именно синхронные двигатели с постоянным магнитом, реактивные и гистерезисные синхронные двигатели. Давайте обсудим их далее.

Постоянный магнит

В синхронных типах электродвигателей с постоянными магнитами стальной ротор прикреплен к постоянному магниту, например неодимовому магниту, который обеспечивает непрерывное непрерывное магнитное поле. Это реализуется посредством взаимодействия ротора с вращающимся полем, создаваемым статором, к которому подключен источник переменного тока.Постоянная часть ротора привязана к вращающемуся полю статора, что обеспечивает синхронную скорость вращения ротора. Эта конструкция похожа на бесщеточные двигатели постоянного тока, которые будут рассмотрены позже.

Для запуска этих типов электродвигателей необходим источник переменной частоты, поскольку ротор в этой конструкции представляет собой постоянный магнит, создающий постоянное магнитное поле. Управление скоростью осуществляется с использованием прямого управления крутящим моментом и управления с ориентацией на поле.

Сопротивление

Ротор реактивных синхронных электродвигателей, не имеющий обмоток, изготовлен из ферромагнитного материала, на котором наведены непостоянные магнитные полюса. Причина названия в том, что он генерирует крутящий момент, используя магнитное сопротивление, то есть которое является мерой сопротивления или сопротивления материала магнитному потоку.

Изображение из ABB Group

Число полюсов ротора реактивных синхронных двигателей равно числу полюсов статора.Число полюсов всегда четное и обычно равно четырем или шести. Однако количество полюсов ротора меньше, чем количество полюсов статора, чтобы предотвратить пульсации крутящего момента. Пульсация крутящего момента – это периодическое увеличение и уменьшение крутящего момента, создаваемого валом двигателя, что не очень хорошо.

Когда ротор статора находится под напряжением, на ротор действует крутящий момент в направлении уменьшения магнитного сопротивления. Этот крутящий момент будет тянуть ближайший к ротору усилие, так что он будет выровнен с полем статора в положение с меньшим сопротивлением.Следовательно, чтобы поддерживать вращение, полюс статора должен постоянно выходить из полюса ротора, вращаясь впереди полюсов ротора.

Гистерезис

Для гистерезисных синхронных двигателей, когда магнитное поле статора вращается, ротор испытывает обратное магнитное поле. Причина этого явления в том, что цилиндрический ротор этих типов электродвигателей изготовлен из материала с высокой коэрцитивной силой. Это означает, что, как только ротор намагничен в каком-либо направлении, вы не сможете легко изменить его направление без приложения большого обратного магнитного поля.

Изображение из Elprocus

Обратное магнитное поле, испытываемое каждым небольшим объемом ротора из-за вращения магнитного поля статора, будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнута синхронная скорость. Это дает нам преимущество синхронных двигателей с гистерезисом, которые могут создавать постоянный крутящий момент до достижения синхронной скорости без пульсаций крутящего момента. Еще один момент, связанный с этими типами двигателей, заключается в том, что, несмотря на то, что обычно имеется короткозамкнутая обмотка для запуска двигателя, двигатель может запускаться самостоятельно из-за того, что движение ротора зависит только от фазовой задержки между статором и магнитным полем ротора. поля.

Двигатели синхронные с возбуждением постоянным током

Ротор этих типов электродвигателей возбуждается с помощью внешнего источника постоянного тока, который создает магнитный поток, необходимый для приведения ротора в движение. Это можно сделать с помощью отдельного источника постоянного тока или источника, напрямую подключенного к валу двигателя.

Вы можете посмотреть видео здесь, чтобы увидеть, как работают синхронные двигатели.

Линейный

Линейные двигатели – это один из типов электродвигателей переменного тока, создающих линейную силу вместо крутящего момента.Они похожи на те, которые уже обсуждались ранее, за исключением того, что их роторы и статоры развернуты. Они широко используются в электропоездах, приводах, используемых в раздвижных дверях и т. Д.

Это видео покажет вам, как работают такие моторы.

Двигатели постоянного тока

В электродвигателях постоянного тока электрическая энергия постоянного тока преобразуется в механическую. Двигатели постоянного тока могут быть с самовозбуждением или с независимым возбуждением. Однако двигатели постоянного тока с самовозбуждением, вероятно, более интересны, если вы можете использовать их в своих приложениях.

Двигатели постоянного тока

также можно классифицировать в зависимости от того, являются ли они щеточными двигателями постоянного тока (BDC) или бесщеточными двигателями постоянного тока (BLDC). Щеточные двигатели постоянного тока дешевы и просты в разработке и производстве; однако двигатели BLDC сложны и дороги. В целом, небольшие и малочувствительные приложения, такие как электроприборы и автомобильные электрические стеклоподъемники и сиденья, могут использовать двигатели BDC, тогда как приложения, такие как HVAC и охлаждение, автомобильные электродвигатели и другие подобные промышленные системы, будут работать с BLDC.

Матовый DC

Щеточные электродвигатели постоянного тока имеют внутреннюю коммутацию, что означает, что крутящий момент создается непосредственно из мощности постоянного тока, подаваемой с помощью стационарных постоянных магнитов или электромагнитов и вращающихся электромагнитов.

Достаточно недорогие и очень надежные. Вы можете легко контролировать их скорость, используя простую двухпроводную систему, хотя есть некоторые конструкции с фиксированной скоростью, для которых нет управления скоростью.

В щеточных двигателях постоянного тока также можно найти некоторые недостатки, такие как необходимость периодического технического обслуживания, обусловленного специально щетками, и малый срок службы для выполнения сложных работ, для которых высоки крутящий момент или скорость. Другой важной проблемой является их ограниченная скорость из-за щеток и генерации электромагнитных помех (EMI) из-за искрения щеток.

Изображение с ZGC Motor

Шунтирующая рана

Катушки возбуждения или обмотки электродвигателей постоянного тока с параллельной обмоткой подключены параллельно якорю; отсюда и название этих типов электродвигателей. В этой конфигурации обмоток подаваемый ток будет распределяться между шунтирующим якорем и обмотками возбуждения. С двигателями BDC с параллельной обмоткой регулировать скорость очень просто.

Когда нагрузка прикладывается к электродвигателям постоянного тока с шунтирующей обмоткой и щеточным электродам, скорость имеет тенденцию к снижению, но в этой ситуации сетевое напряжение будет увеличиваться.Когда сетевое напряжение увеличивается, ток якоря увеличивается, а это означает, что будет генерироваться некоторый дополнительный крутящий момент, который компенсирует снижение скорости из-за приложения нагрузки, что делает эти типы электродвигателей устройствами с постоянной скоростью.

Все это означает, что вы, вероятно, захотите рассмотреть такой двигатель, если бы у вас были низкие требования к пусковому крутящему моменту, а также хорошее регулирование скорости.

Обмотка серии

Если вместо того, чтобы соединять обмотки якоря и обмотки возбуждения последовательно, а не параллельно, то вы получаете щеточный электродвигатель постоянного тока с последовательной обмоткой.Понятно, что ток в обмотках возбуждения и якоря для этой конструкции будет одинаковым. Им потребуется значительный ток, но крутящий момент, который они создают, очень высок, особенно при запуске.

Однако эта конструкция не очень хороша с регулированием скорости. Причина в том, что, несмотря на повышенное напряжение из-за нагрузки, двигатель будет увеличивать ток для нарастания, но магнитное поле в конечном итоге станет насыщенным, что означает, что магнитный поток между якорем и статором не будет расти достаточно быстро, что означает недостаточный крутящий момент. будет сгенерирован, чтобы вернуть скорость к предыдущим условиям.

Можно сказать, что вы могли бы рассмотреть типы электродвигателей, когда вам нужен высокий пусковой крутящий момент, но не слишком заботитесь о регулировании скорости.

Сложная рана

Что делать, если вам нужен BDC с высоким пусковым моментом, а также с хорошим контролем скорости? Что ж, для этого тоже есть решение: электродвигатели постоянного тока со сложной обмоткой и щеткой. Двигатели с комбинированной обмоткой – это «гибрид» двигателей постоянного тока с шунтирующей обмоткой и щеточных двигателей с последовательной обмоткой. В этих типах электродвигателей имеется обмотка возбуждения, включенная последовательно с обмоткой якоря, и еще одна обмотка возбуждения, шунтирующая с обмоткой якоря.

Существует конфигурация с коротким шунтом и длинная конфигурация для двигателей BDC с составной обмоткой. Если бы поле шунта было только параллельно якорю, это была бы конфигурация короткого шунта, но если бы поле шунта было параллельно ряду якоря и последовательному полю, это был бы BDF с составной обмоткой с длинным шунтом.

У вас может быть полярность шунтирующего поля, совпадающая с полярностью последовательного поля, что делает кумулятивную составную обмотку BDC. Это двигатель с высоким пусковым моментом и хорошей регулировкой скорости.У вас также может быть полярность шунтирующего поля, противоположная последовательному полю, что делает дифференциальный двигатель с составной обмоткой.

Постоянный магнит

В щеточном двигателе постоянного тока с постоянными магнитами якорь окружен постоянными магнитами, прикрепленными к внутренней поверхности цилиндрического статора этих типов электродвигателей. Магниты установлены таким образом, чтобы противоположные полюса соседних магнитов были обращены к якорю. Якорь, который является проводником с током, поэтому будет испытывать механическую силу, действующую на него со стороны магнитного поля этой системы постоянных магнитов, и будет вращаться в его направлении.

Серводвигатель

Серводвигатели

могут не относиться к типу электродвигателей и, вероятно, представляют собой отдельную категорию, но, поскольку в простейших небольших из них используются двигатели BDC с постоянными магнитами вместе с системой управления с обратной связью, мы решили упомянуть их здесь как хорошо. Серводвигатели – это механические устройства или приводы, которые очень удобны, когда дело доходит до точного управления положением, скоростью или ускорением. Они состоят из двигателя постоянного тока, датчика положения и контроллера.

Бесщеточный DC

Вы, наверное, заметили, что щетки и их взаимодействие с механическим коммутатором двигателей BDC являются причиной появления бесщеточных электродвигателей постоянного тока. Что ж, щетки изнашиваются и требуют обслуживания и замены, а щетки создают искры, которые опасны для мест, где есть вероятность взрыва.

Бесщеточные двигатели постоянного тока коммутируются электронно, что обеспечивает им более длительный срок службы, лучшие характеристики скорости и крутящего момента, высокую эффективность, лучший динамический отклик и более высокие изменения скорости, а также бесшумную работу.

Эти типы электродвигателей могут использоваться как для переменных нагрузок, так и для приложений с фиксированной нагрузкой, а также для приложений позиционирования, и они набирают популярность на рынке.

Видео, в котором сравниваются щеточные двигатели постоянного тока с бесщеточными двигателями постоянного тока, и критерии выбора между ними см. Здесь.

Типы двигателей и принцип их работы (для коммерческого и промышленного применения)

Двигатели – это механические или электромеханические устройства, преобразующие энергию в движение.Энергия в форме электрической, гидравлической или пневматической преобразуется во вращательное или линейное движение, а затем выводится на вал или другой компонент передачи энергии, где она обеспечивает полезную работу. Электродвигатели включают разновидности переменного или постоянного тока, которые далее подразделяются на электродвигатели специального назначения, включая мотор-редукторы, шаговые двигатели, серводвигатели и линейные двигатели. Гидравлические и пневматические двигатели используют жидкость (масло, воздух) в качестве движущей силы. Химические двигатели включают подвесные двигатели для использования на лодках и ракетных двигателях, оба из которых используют внутреннее сгорание и часто называются двигателями.Электродвигатель, используемый для приведения в движение небольших рыбацких лодок, называется троллинговым двигателем. Ни одна из этой последней группы здесь не обсуждается.

Типы двигателей (и принцип их работы)

Двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока

– это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным током для создания вращательного движения. Вращение обеспечивает механическую работу для привода других вращающихся машин, таких как насосы. Для облегчения взаимозаменяемости доступны стандартные размеры корпуса с разным диапазоном мощности. Корпуса могут варьироваться от простых открытых конструкций до взрывозащищенных невентилируемых конструкций, обычно полностью закрытые с вентиляторным охлаждением (TEFC).Международная рейтинговая система также предписывает уровни охлаждения и защиты. Двигатели переменного тока составляют значительную часть используемых сегодня двигателей и приводят в действие насосы, вентиляторы, компрессоры и т. Д. Диапазон размеров от машин с малой мощностью до 20 000 л.с. Двигатели переменного тока будут одно- или трехфазными.

Трехфазные машины классифицируются по конструкции ротора: с короткозамкнутым ротором или с фазным ротором. В конструкции с короткозамкнутым ротором используются медные или алюминиевые стержни ротора, закороченные концевыми кольцами, и в определенном смысле они представляют собой настоящие индукционные машины – своего рода вращающийся трансформатор.В роторах с обмоткой используется проволочная обмотка ротора, количество полюсов которой равно количеству полюсов статора, а контактные кольца обеспечивают метод вставки сопротивления для запуска и изменения скорости. Пуск трехфазных машин при полном напряжении или через линию возможен примерно до 200 л.с., после чего часто требуется метод пониженного напряжения, особенно для двигателей, которые запускаются часто, из-за заметного падения напряжения, влияющего на освещение. , двигатели прочие и др.

Однофазные двигатели используются в основном в диапазонах малых л.с.Они не запускаются автоматически и могут быть сгруппированы по способу запуска. Наиболее широко используемая конструкция – двигатель с расщепленной фазой – использует две обмотки статора для получения пары несбалансированных токов обмотки, при этом вспомогательная обмотка отключается, когда двигатель приближается к синхронной скорости. Конденсаторный двигатель вставляет конденсатор во вспомогательную обмотку, который в случае конденсаторной пусковой машины выпадает, когда двигатель приближается к рабочей скорости, и, в случае двухзначного конденсаторного двигателя, переключается на второй конденсатор по мере приближения. скорость бега.В конструкции постоянного разделенного конденсатора вспомогательная обмотка и конденсатор остаются под напряжением на рабочей скорости. Наконец, в двигателе с экранированными полюсами используются неравномерно разделенные полюса с экранирующими катушками, которые заставляют вращающееся поле перемещаться в направлении заштрихованного полюса (т. Е. Необратимо). Двигатели с расщепленными полюсами – одни из самых дешевых из однофазных машин. В синхронизирующих устройствах используются синхронные однофазные двигатели.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашей полной статьей о типах двигателей переменного тока.

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока

– это электромеханические устройства, приводимые в действие постоянным током для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу для приведения в движение других вращающихся машин, таких как подъемники, с разными скоростями. Определенные схемы проводки могут создавать сильный крутящий момент на низкой скорости, что делает их пригодными в качестве тяговых двигателей для локомотивов, хотя они в значительной степени были заменены двигателями с регулируемой частотой вращения. Точно так же двигатели для гольф-каров неуклонно переделываются от щеточных конструкций к более продвинутым формам с электронными приводами.Для облегчения взаимозаменяемости доступны стандартные размеры корпуса с разным диапазоном мощности. Корпуса могут быть от простых открытых до взрывозащищенных, невентилируемых. Международная рейтинговая система также предписывает уровни охлаждения и защиты. Двигатели постоянного тока находят множество применений в игрушках и потребительских товарах и широко используются автопроизводителями. Они находят применение на лифтах, вилочных электропогрузчиках и конвейерах, где нагрузки с постоянным крутящим моментом являются нормальным явлением. Двигатели постоянного тока доступны как в щеточной, так и в бесщеточной (с постоянными магнитами) конструкциях, причем последние требуют для работы электронных приводов и контроллеров.

Традиционные щеточные двигатели постоянного тока классифицируются на основе возбуждения, используемого в обмотке возбуждения, с тремя основными различиями: шунтирующие, последовательные и составные. Шунтовые двигатели имеют низкий пусковой момент, низкую перегрузочную способность, минимальное изменение скорости в ответ на нагрузку и плохую стабильность при нулевой нагрузке. Серийные двигатели обладают высокими пусковыми моментами, высокой перегрузочной способностью, значительным изменением скорости в зависимости от нагрузки и хорошей стабильностью при нулевой нагрузке. Составные двигатели находятся где-то между двумя другими по характеристикам, хотя они также остаются стабильными при нулевой нагрузке.

Для двигателей постоянного тока мощностью более 3/4 л.с. необходимо использовать стартеры для ограничения пускового тока во избежание возгорания коммутаторов.

Мотор-редукторы

Мотор-редукторы

– это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным или постоянным током для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу, которая затем понижается через встроенный редуктор для привода других вращающихся машин, таких как конвейеры или упаковочные машины. Мотор-редукторы используются там, где требуется, чтобы двигатели и редукторы скорости обеспечивали высокий крутящий момент на низких скоростях.За счет интеграции двух компонентов мотор-редукторы достигают КПД по размеру, устраняют внешние муфты, улучшают сопротивление смыванию и т. Д. Часто редукторы взаимозаменяемы между производителями. Хотя мотор-редукторы редко используются для больших двигателей, они довольно часто имеют дробную мощность. Они доступны с различными типами выходных валов с выбором среди двигателей переменного тока, щеточных и бесщеточных двигателей постоянного тока.

Шаговые двигатели

Шаговые двигатели

– это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным током для создания вращательного движения и позиционирования.Как правило, шаговые двигатели не включают в себя контур обратной связи, как серводвигатели, а вместо этого достигают управления положением, поворачивая ротор двигателя на дискретное количество шагов. Они специфичны для приложений управления движением. Шаговые двигатели используются в приложениях позиционирования, где важно удерживать позицию, и используются на упаковочных машинах, принтерах и т. Д., Где потеря положения из-за перегрузки не критична и где важна экономия.

Серводвигатели

Серводвигатели

– это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным или постоянным током для создания вращательного движения и позиционирования.Серводвигатели используют контур обратной связи для управления радиальным положением ротора двигателя относительно его статора. Они специфичны для приложений управления движением. Серводвигатели используются в приложениях для позиционирования, где первостепенное значение имеет плавное управляемое движение, например, в промышленных роботах. Во втором примере упаковочная машина может использовать серводвигатель для индексации точного количества упаковочной пленки в зоне формования, где в прошлом такая подача могла регулироваться с помощью механического индексатора с приводом от двигателя.

Линейные двигатели

Линейные двигатели

– это электромеханические устройства, приводимые в действие переменным или постоянным током для создания линейного, а не вращательного движения. Линейное движение полезно в приложениях, где можно использовать воздушный цилиндр, но где требуется большая точность и обратная связь по положению, или где движение может изменяться от хода к ходу. Конфигурация двигателя и форма движка / ползуна также могут быть проблемой. Линейные двигатели используются в упаковочных машинах, сборочных машинах, подъемно-транспортном оборудовании и в различных областях медицинского оборудования.

Пневматические двигатели

Пневматические двигатели

– это механические устройства, приводимые в действие давлением воздуха для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу для привода других вращающихся машин, таких как приемные бобины и инструменты. Пневматические двигатели используются там, где есть источник сжатого воздуха, и там, где необходим постоянный крутящий момент независимо от скорости, например, на приемной бобине на упаковочной машине. Они также используются во взрывоопасных средах, где считаются искробезопасными.

Гидравлические двигатели

Гидравлические двигатели

– это механические устройства, приводимые в действие жидкостью для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу для привода других вращающихся элементов, таких как ведущие колеса экскаватора тяжелого оборудования. Гидравлические двигатели широко используются в строительной технике, где требуется вращательное движение от компактного устройства, а гидравлическая энергия уже доступна. Гидравлические двигатели могут быть лопастными, шестеренчатыми или поршневыми, как и гидравлические насосы. Двигатели LSHT или низкоскоростные двигатели с высоким крутящим моментом доступны у некоторых производителей.Модифицированный электродвигатель лопаточного типа, называемый электродвигателем роторного упора, имеет более низкое трение и лучшее уплотнение, чем эквивалентный электродвигатель с крыльчаткой.

Различные области применения двигателей и отрасли

Среди двигателей переменного тока, постоянного тока, зубчатых, пневматических и гидравлических двигателей обеспечивается вращательное движение, в то время как шаговые, сервомоторы и линейные двигатели обеспечивают позиционирование. Электродвигатель переменного тока – вероятный выбор для привода насоса; двигатель постоянного тока хорошо подходит для привода барабана крана, где важна переменная скорость; мотор-редукторы выполняют те же функции, что и двигатели постоянного и переменного тока без покрытия, за исключением того, что они имеют встроенные редукторы; а воздушные и гидравлические двигатели удовлетворяют аналогичные потребности в ситуациях, когда электричество нецелесообразно или неприемлемо.

Позиционирование – это область трех других типов, что означает, что эти типы используются там, где элементы машины необходимо переместить в точные места. В то время как машины вращательного движения охватывают весь спектр размеров от очень маленьких субфракционных единиц HP до самых больших машин, превышающих NEMA, шаговые, сервомоторы и линейные двигатели обычно имеют максимальную мощность в несколько лошадиных сил и превосходят меньшие размеры.

Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока широко используются в промышленности. В них используются роторы с короткозамкнутым ротором (бесщеточные), которые создают магнитные поля в обмотках полюсов, которые затем взаимодействуют с магнитными полями обмоток статора, вызывая вращение.Скорость двигателя переменного тока зависит от количества полюсов и частоты приложенного напряжения, особенно часто встречаются 1800 (4-полюсный) и 3600 об / мин (2-полюсный). Фактическая скорость немного отстает от номинальной скорости вращающегося магнитного поля или линейной скорости и зависит от нагрузки. Синхронные двигатели переменного тока точно соответствуют скорости вращающегося поля, независимо от нагрузки, но их применение обычно ограничивается особыми случаями, когда это важно, например, в двигателях-генераторах. Другой синхронный двигатель, так называемый двигатель переменного тока с постоянными магнитами, использует ту же технологию с постоянными магнитами, что и бесщеточные конструкции постоянного тока, для создания синхронных двигателей переменного тока, которые доступны в дробных и интегральных размерах л.с.Для этих двигателей требуются электронные приводы. Двигатели переменного тока по своей сути не подходят для управления скоростью, хотя существует ряд методов как в конструкции двигателя (с фазным ротором), так и в схеме контроллера, чтобы сделать возможным управление скоростью. Несколько обмоток – это один из способов получения двухскоростного асинхронного двигателя. Частотно-регулируемые приводы могут обеспечивать плавную регулировку скорости. Также доступны различные пускатели, такие как устройства плавного пуска, которые помогают снизить воздействие запуска двигателя, например, на бутылки на конвейерной линии.

Другой электродвигатель переменного тока, получивший название универсального или электродвигателя переменного тока серии , используется во многих устройствах, таких как пылесосы, дрели, вакуумные системы и т.д. ток также, потому что направление переключения тока возбуждения точно совпадает с направлением коммутируемого тока якоря. Они имеют тенденцию к шуму при работе и лучше всего подходят для периодического использования, например, в электроинструментах из-за износа щеток, но они могут регулировать скорость.

Двигатели постоянного тока предлагают внутреннее регулирование скорости в силу своей конструкции и использования нечастотного постоянного тока в качестве движущей силы. В двигателе постоянного тока обычно используются щетки для подачи постоянного тока на ротор. Контролируя уровень постоянного напряжения, оператор может напрямую управлять скоростью двигателя. Двигатели постоянного тока этой конструкции, иногда называемые коллекторными двигателями для установленного на валу коммутатора, на котором движутся щетки, используются в автомобилях и в основном в небольших приложениях.В своих больших размерах они используются в приложениях, где регулирование скорости является обязательным: подъемники и краны, станки, прессы и т. Д. С появлением более сильных магнитов стали популярными двигатели постоянного тока с постоянными магнитами, которые обходятся без щеток. Эти двигатели несколько ограничены по размеру, примерно в одну лошадиную силу в верхней части, и для их электронного переключения требуются приводы. Прорези между зубьями обмотки статора вызывают явление, известное как «зубчатое зацепление», а конструкция без зазоров представляет собой попытку преодолеть это явление.Доступны определенные конструкции с постоянными магнитами, которые обеспечивают высокий крутящий момент на низких скоростях, например, двигатели BLDC типа «блины», которые особенно подходят для роботизированных приложений. Существуют также небольшие двигатели постоянного тока, называемые микродвигателями, которые используются в электронных устройствах и т.п., часто питающихся от батареи.

Мотор-редукторы доступны как блоки переменного тока, так и постоянного тока, как правило, небольшого размера, где практично тесное соединение двигателя и коробки передач. Мотор-редукторы доступны с различными редукторами, такими как параллельный вал, прямой угол, планетарный редуктор и т. Д.

Шаговые двигатели предназначены для позиционирования. В их роторах используются постоянные магниты, которыми можно управлять через дискретные промежутки времени, возбуждая поле статора. Шаговый двигатель нуждается в контроллере / приводе для работы. Шаговые двигатели обычно имеют угол поворота 1,8 или менее градусов для каждого шага, но они могут быть дополнительно подразделены за счет использования так называемых микрошаговых контроллеров. Конструкция двигателя также играет роль в разрешающей способности шагового двигателя – количестве шагов на оборот – при этом 5-фазные двигатели предлагают большее количество шагов, чем 2-фазные двигатели.Шаговые двигатели обеспечивают относительно недорогой способ имитации позиционирования сервоприводов, хотя, как правило, им не хватает обратной связи по положению. Шаговые двигатели обычно могут удерживать нагрузку в остановленном состоянии, что является преимуществом для приложений позиционирования.

Серводвигатели – это позиционеры с истинной обратной связью, которые включают энкодеры для передачи информации о положении обратно на свои контроллеры. Они контролируют как скорость, так и точность за счет использования контуров обратной связи. Специальный серводвигатель, называемый моментным двигателем, предназначен для приложения крутящего момента к валу, не обязательно его вращая, что может потребоваться для поддержания постоянного натяжения на натяжителе полотна.Конструкция позволяет двигателю создавать крутящий момент при остановке без перегрева. Его также можно использовать для прямого доступа к индексным таблицам.

Линейные двигатели лучше всего рассматривать как роторные двигатели, которые были «развернуты» для создания роторов, движущихся по линейным путям. Обычно они управляются сервоприводом, но также могут быть основаны на шаговом двигателе и использоваться для позиционирования и точного управления скоростью, чего нельзя достичь с помощью более дешевых средств, таких как воздушные цилиндры и т. Д. Некоторые производители предлагают линейные двигатели, которые также могут вращаться.Как и для любого серво- или шагового двигателя, для линейных двигателей требуются электронные приводы / контроллеры.

Пневматические двигатели просто приводятся в действие воздухом, а не электричеством и обычно используются в пневматических инструментах, таких как пневматические ключи и т. Д. Пневматические двигатели используются там, где требуется постоянный крутящий момент, например, на приемных барабанах на машинах для обработки полотна. Они также используются во взрывоопасных средах, поскольку считаются искробезопасными. Скорость пневмодвигателя можно несколько изменить, дросселируя впускной клапан, что дает возможность бесплатно регулировать скорость, например, при использовании на подъемнике.

Гидравлические двигатели приводятся в действие гидравлической жидкостью и обычно используются на вращающихся элементах строительного оборудования, например, на колесных двигателях. Они мощные для своего размера, легко переворачиваются и регулируются по скорости. Для них требуются источники гидравлической энергии, которая на строительной технике с приводом от двигателя обычно осуществляется в виде гидравлических насосов / систем. Стационарные станции с меньшей вероятностью будут иметь гидравлическую энергию, доступную в качестве коммунальных услуг, поскольку они будут использовать сжатый воздух, но для них доступны так называемые гидравлические силовые агрегаты.

Соображения

Двигатели переменного и постоянного тока доступны в стандартных типоразмерах NEMA, что делает эти двигатели взаимозаменяемыми. Их иногда называют интегральными агрегатами высокого давления или просто средними машинами. Двигатели также бывают в виде дробных блоков HP, получивших название FHP или, проще говоря, малых, и имеют нестандартную конструкцию за пределами встроенных рамок NEMA, иногда называемых большими машинами. IEC предлагает аналогичные стандартизированные моторные корпуса и подразделения метрических размеров.

Варианты защиты обычно указываются в одной из двух форм: кода или классификации NEMA и кода IEC.Большинство двигателей представляют собой полностью закрытые двигатели с вентиляторным охлаждением, сокращенно TEFC, но существует множество разновидностей от открытых, каплезащищенных (ODP) до полностью закрытых, невентилируемых (TENV). Код IEC обеспечивает аналогичную классификацию с помощью двузначного цифрового кода, первый из которых определяет защиту корпуса от твердых предметов, а второй – уровень защиты от проникновения влаги. Например, двигатель со степенью защиты IP67 считается пыленепроницаемым и водонепроницаемым. Погружные двигатели, охлаждаемые иммерсивной жидкостью, доступны для скважинных насосов и т.п.

NEMA также делает различие между двигателями, работающими в непрерывном и прерывистом режиме. Двигатель с прерывистым режимом работы спроектирован для нечастого использования с достаточным охлаждением между пусками, как это может быть в случае с воздушным компрессором нижнего уровня, который также имеет рабочий цикл менее 100%. Также существует пятибуквенная рейтинговая система NEMA для описания работы двигателя, например «A», которая может использоваться для вентилятора, который не нужно запускать под нагрузкой, или «C», который подходит для конвейер, который, вероятно, запустился бы под нагрузкой.

Эти же коды могут применяться и к другим типам двигателей, особенно к редукторным, шаговым и серводвигателям.

Варианты монтажа включают монтаж на основании или на лапах и лицевой монтаж. В первом варианте двигатели поддерживаются на собственных основаниях – часто на одной раме с приводным оборудованием, тогда как во втором варианте двигатели прикреплены к корпусам ведомого оборудования, что иногда используется с насосами. Некоторые двигатели специально разработаны для работы в вертикальной ориентации.Эти так называемые специализированные двигатели предназначены для приведения в действие насосов и особенно подходят для работы в условиях ограниченного пространства, например, на борту судов.

Номинальная частота вращения и мощность являются основными характеристиками для определения двигателей ротационного типа. Количество фаз тоже важно, обычно одна или три.

Важные атрибуты и критерии выбора

Тип двигателя

Для блоков переменного тока основной выбор – между асинхронными и синхронными машинами. Двигатели с тормозом – это асинхронные машины со встроенными тормозами, которые могут удерживать нагруженный двигатель на месте.Для машин постоянного тока основной выбор – между бесщеточными агрегатами и теми, которые используют щетки. Мотор-редукторы предлагают многие из этих вариантов.

Ориентация на отрасль / предполагаемое применение

Многие двигатели предназначены для использования в обычных условиях, в то время как некоторые из них обладают специальными функциями или характеристиками, позволяющими использовать их в определенных областях применения. NEMA определяет множество двигателей специального назначения, в том числе для вентиляторов и воздуходувок, деревообрабатывающих станков и т. Д. Производители часто классифицируют свои двигатели специального назначения по этим линиям, т.е.например, работа на ферме, система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, промывка и т. д. Специалисты по спецификации двигателей могут полагаться на эти атрибуты, чтобы сузить выбор, выходя за пределы диапазона двигателей общего назначения. Один пример – 400 Гц. двигатели, предназначенные для авиационной и космической техники. В некоторых приложениях, например, в вибраторах для погрузочно-разгрузочных работ, могут использоваться электрические или пневматические двигатели.

Вращение вала

Обычно трехфазные асинхронные двигатели реверсивны. Многие из них могут работать в противоположном направлении, переключая провода в месте их подключения к двигателю.Некоторые двигатели, особенно небольшие синхронные двигатели, используемые для управления заслонкой и т. Д., Являются однонаправленными, но часто могут быть указаны как вращение по часовой стрелке или против часовой стрелки. Вращение двигателя обычно определяется, если смотреть со стороны привода (DE), то есть конца двигателя на стороне нагрузки или соединенной стороне. Для нереверсивных двигателей постоянного тока, однофазных двигателей переменного тока, синхронных и универсальных двигателей обычное направление – CW.

Напряжение двигателя

Двигатели среднего напряжения обычно работают от 2300 или 4000 вольт.Меньшие трехфазные двигатели общего назначения могут работать от источников питания 208–230 или 460 вольт. Однофазные двигатели обычно работают от источника питания 115 или 230 В.

Класс NEMA Расчетный рейтинг

NEMA поддерживает ряд номинальных характеристик двигателя, которые определяют изоляцию и превышение температуры, которое он должен выдерживать.

Конструкция вала

Валы двигателей могут быть заказаны со шпоночными пазами или плоскими шлицами для крепления муфт и т. Д. Они также могут быть короче стандартных валов. Валы также могут иметь резьбу для крепления резьбовых крепежных элементов.

ресурса

Торговые ассоциации

Нормы и стандарты

Стандартов на двигатели

слишком много, чтобы их перечислить, но читатель может обратиться к организациям по стандартизации, таким как NEMA, IEC и NFPA (Nat’l Fluid Power Assn.), За их исчерпывающими сборниками стандартов на двигатели. Выборка включает:

• Размеры крепления гидронасоса / двигателя и привода SAE J744
• Двигатели и генераторы NEMA MG1
• Малые электродвигатели NEMA SEM S1
• IEC 60034 Вращающиеся электрические машины
• NEMA ICS 16 Двигатели с управлением движением / положением, управление, обратная связь

Внешние ссылки

Сводка

Это руководство дает общее представление об электродвигателях и двигателях с гидравлическим приводом, а также об их выборе и использовании в различных средах.Для получения дополнительной информации о дополнительных продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Прочие изделия для двигателей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Типы электродвигателей – Thomson Lamination Company, Inc.

Электродвигатели

можно найти во многих сферах применения, от обычных предметов домашнего обихода до различных видов транспорта и даже передовых аэрокосмических приложений.Здесь мы делимся руководством, которое поможет вам лучше понять доступные варианты.

Электродвигатели и генераторы

И электродвигатели, и генераторы представляют собой электромагнитные устройства с обмоткой якоря или ротором, который вращается внутри обмотки возбуждения или статора; однако у них противоположные функции. Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую, а двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую.

Два типа электродвигателей

Обмотка возбуждения в электродвигателях вырабатывает электрический ток для создания фиксированного магнитного поля, которое обмотка якоря использует для создания крутящего момента на валу электродвигателя.Различия между различными типами электродвигателей связаны с их уникальной работой, напряжением и требованиями к применению. Существует как минимум дюжина различных типов электродвигателей, но есть две основные классификации: переменного тока (AC) или постоянного тока (DC). То, как обмотки в двигателях переменного и постоянного тока взаимодействуют друг с другом для создания механической силы, создает дополнительные различия в каждой из этих классификаций.

Двигатели постоянного тока

Матовые двигатели

Щеточные двигатели состоят из четырех основных компонентов:

• Статор
• Ротор или якорь
• Кисти
• Коммутатор

Существует четыре основных типа щеточных двигателей, в том числе:

• Двигатели серии. Статор включен последовательно или идентичен ротору, поэтому их токи возбуждения идентичны. Характеристики: используется в кранах и лебедках, большой крутящий момент на низкой скорости, ограниченный крутящий момент на высокой скорости.
• Параллельные двигатели. Катушка возбуждения параллельна (шунтируется) ротору, благодаря чему ток двигателя равен сумме двух токов. Характеристики: используется в промышленности и автомобилестроении, отличное управление скоростью, высокий / постоянный крутящий момент на низких скоростях.
• Кумулятивные составные двигатели. Этот тип сочетает в себе аспекты последовательного и закрытого типов, делая ток двигателя равным сумме последовательных и шунтирующих токов поля. Характеристики: используется в промышленности и автомобилестроении, объединяет преимущества как серийных, так и параллельных двигателей.
• Двигатели постоянного тока (постоянный магнит). Самый распространенный тип щеточных электродвигателей, электродвигатели с постоянным постоянным током, в которых для создания поля статора используются постоянные магниты. Характеристики: используется в коммерческом производстве игрушек и бытовой техники, дешевле в производстве, хороший крутящий момент на нижнем конце, ограниченный крутящий момент на верхнем конце.

Бесщеточный

Двигатели категории бесколлекторных не имеют коллектора и щеток. Вместо этого ротор представляет собой постоянный магнит, а катушки находятся на статоре. Вместо того, чтобы управлять магнитными полями на роторе, бесщеточные двигатели управляют магнитными полями статора, регулируя величину и направление тока в катушках. Одним из основных преимуществ бесщеточных двигателей является их эффективность, которая позволяет лучше контролировать и производить крутящий момент в более компактной сборке.

Двигатели переменного тока

Двигатели, относящиеся к классификации двигателей переменного тока, бывают синхронными или асинхронными, в первую очередь различаются скоростью ротора относительно скорости статора. Скорость ротора относительно статора в синхронном двигателе равна, но скорость ротора меньше, чем его синхронная скорость в асинхронном двигателе. Кроме того, синхронные двигатели имеют нулевое скольжение и требуют дополнительного источника питания, в то время как асинхронные или асинхронные двигатели имеют скольжение и не требуют вторичного источника питания.

Синхронный двигатель

Синхронный двигатель – это машина с двойным возбуждением, то есть он имеет два электрических входа. В обычном трехфазном синхронном двигателе один вход, обычно трехфазный переменный ток, питает обмотку статора, создавая трехфазный вращающийся магнитный поток. Питание ротора обычно осуществляется постоянным током, который возбуждает или запускает ротор. Как только поле ротора сцепляется с полем статора, двигатель становится синхронным.

Асинхронный (индукционный)

В отличие от синхронных двигателей, асинхронные двигатели позволяют запускать асинхронные двигатели, подавая питание на статор без подачи питания на ротор.Асинхронные двигатели имеют конструкцию с возбуждением или с короткозамкнутым ротором. Некоторые примеры асинхронных асинхронных двигателей включают:

• Индукционные двигатели с конденсаторным пуском. Это однофазный двигатель с ротором и двумя обмотками статора, запускаемый конденсатором. Их использование включает компрессоры и насосы в холодильниках и системах переменного тока с частым запуском и остановкой.
• Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Трехфазное питание создает магнитное поле в обмотке статора в этом двигателе, который включает в себя ротор с короткозамкнутым ротором, сделанный из листовой стали с высокой проводимостью.Это недорогие, низкие эксплуатационные расходы и высокоэффективные двигатели, используемые в центробежных насосах, промышленных приводах, больших нагнетателях и вентиляторах, станках, токарных станках и другом токарном оборудовании.
• Двигатели с двойным короткозамкнутым ротором. Эти двигатели решают проблемы с низким пусковым крутящим моментом в двигателях с короткозамкнутым ротором. Их конструкция уравновешивает отношение реактивного сопротивления к сопротивлению между внешней и внутренней клеткой, увеличивая пусковой крутящий момент при сохранении общей эффективности.

Нажмите, чтобы развернуть

Идентификатор электродвигателя

Выбор двигателя, наиболее подходящего для конкретного применения, зависит от четырех характеристик:

• Мощность и скорость
• Рама двигателя
• Требования к напряжению
• Корпуса и монтажные позиции

Металлическая табличка, прикрепленная к двигателю, содержит важную информацию, относящуюся к этим характеристикам, за исключением информации о корпусе.

Номинальная мощность и скорость электродвигателя

Как номинальная мощность, так и номинальная частота вращения (об / мин) должны соответствовать требованиям к нагрузке для установленного приложения. Двигатели бывают разных категорий мощности, в том числе: дробные двигатели (от 1/20 до 1 л.с.), встроенные двигатели (от 1 до 400 л.с.) и большие двигатели (от 100 до 50 000 л.с.). Номинальные значения частоты вращения включают 3600 об / мин (2 полюса), 1800 об / мин (4 полюса) и 1200 об / мин (6 полюсов).

Рама электродвигателя

Размер рамы двигателя не указывает на его рабочие характеристики, особенно на номинальную мощность в лошадиных силах.Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) разработала номера корпусов, соответствующие монтажным размерам, с их цифрами, относящимися к их размеру «D» или расстоянию от центра вала до центра нижней части крепления. Как правило, двухзначные метки предназначены для дробных двигателей, но в них могут быть встроены двигатели большей мощности.

Требования к напряжению

Напряжение, частота и фаза – все это часть требований к напряжению. В большинстве случаев в Северной Америке и Европе трехфазные двигатели оснащены дисплеями с двойным напряжением, например 230/460.Стандартная рабочая частота для большинства электродвигателей составляет 60 Гц, хотя в Европе распространены двигатели с частотой 50 Гц. Это изменение в герцах указывает на то, что двигатель будет работать со скоростью 5/6 от нормальной скорости вращения. Фаза – это последний бит информации, включенный в требования к напряжению двигателя, указывающий тип требуемого источника питания, например трехфазный, однофазный и постоянный ток.

Корпуса и монтажные позиции

Информация о корпусе зависит от среды, в которой установлен двигатель.Есть две основные категории корпусов – открытые двигатели и закрытые двигатели.

Открытые двигатели

Применения для открытых двигателей включают помещения в относительно чистых и сухих помещениях, что важно, поскольку открытые кожухи двигателей обеспечивают циркуляцию воздуха через обмотки.

Закрытые двигатели

Эти типы не допускают свободного воздухообмена между внешней и внутренней частью двигателя. Различия в герметичности корпуса и характеристиках охлаждения дополнительно различают двигатели закрытого типа, в том числе:

• Полностью закрытый вентилятор с охлаждением (TEFC)
• Полностью закрытые, невентилируемые (TENV)
• Полностью закрытый воздуховод (TEAO)
• Полностью закрытая промывка (TEWD)
• Взрывозащищенные корпуса (EXPL)
• Опасная зона (HAZ)

Найдите электродвигатель, наиболее подходящий для вашего применения

Thomson Lamination Company – ведущий производитель штампованных компонентов для ламинирования двигателей, способный производить большие партии пластин ротора и статора из металлов с высокой проводимостью.

Ознакомьтесь с нашими возможностями по производству ламинации или свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о наших решениях для ламинирования с электродвигателем.

Двигатели переменного и постоянного тока: различия и преимущества

Электродвигатели играют важную роль почти во всех отраслях промышленности. Использование двигателя правильного типа с высококачественными деталями и регулярным обслуживанием обеспечивает бесперебойную работу вашего предприятия и предотвращает повреждение оконечного оборудования из-за износа или скачков напряжения.

Gainesville Industrial Electric может помочь вашей компании выбрать правильные промышленные электродвигатели и детали для ваших приложений.

A Primer on Electric Motors

Электродвигатели – это машины, которые преобразуют электрическую энергию – из накопленной мощности или прямого электрического соединения – в механическую энергию за счет создания вращательной силы. Двумя основными типами электродвигателей являются:

• Двигатели переменного тока , которые питаются от переменного тока
• Двигатели постоянного тока , которые питаются от постоянного тока

Как работают электродвигатели

И переменного тока, и Электродвигатели постоянного тока используют электрический ток для создания вращающихся магнитных полей, которые, в свою очередь, создают вращательную механическую силу в якоре, расположенном на роторе или статоре, вокруг вала.В различных конструкциях двигателей используется одна и та же базовая концепция для преобразования электрической энергии в мощные всплески силы и обеспечения динамических уровней скорости или мощности.

Компоненты главного двигателя

Хотя электродвигатели могут отличаться от одной конструкции или типа к другому, многие из них содержат следующие детали и узлы (расположены от центра, направленного наружу):

• Центральный вал двигателя
• Обмотки
• Подшипники (для уменьшения трения и износа)
• Якорь (расположен на роторе, вращающейся части или статоре, неподвижной части)
• Щетки (в двигателях постоянного тока)
• Клеммы
• Рама и концевые щитки

Типы электродвигателей: AC vs.Двигатели постоянного тока

Двигатели переменного и постоянного тока – это широкие категории двигателей, которые включают меньшие подтипы. Например, асинхронные двигатели, линейные двигатели и синхронные двигатели – это все типы двигателей переменного тока. Двигатели переменного тока также могут включать в себя частотно-регулируемые приводы для управления скоростью и крутящим моментом двигателя, в то время как двигатели постоянного тока доступны в моделях с самовозбуждением и с раздельным возбуждением.

Привод с регулируемой скоростью переменного тока

Двигатель переменного тока по сравнению с двигателем постоянного тока Преимущества

Каждый тип двигателя имеет различные преимущества, которые делают их наиболее подходящими для различных коммерческих и промышленных применений.Электродвигатели переменного тока , например, универсальны и просты в управлении. Некоторые из их других преимуществ включают:

• Низкие требования к пусковой мощности, которые также защищают компоненты на принимающей стороне
• Контролируемые уровни пускового тока и ускорение
• Надстройки VFD или VSD, которые могут контролировать скорость и крутящий момент на разных этапах используйте
• Высокая надежность и более длительный срок службы
• Возможности для многофазных конфигураций

Двигатели постоянного тока также обладают собственными преимуществами , такими как:

• Более простая установка и обслуживание
• Высокая пусковая мощность и крутящий момент
• Быстрое время отклика на запуск, остановку и ускорение
• Наличие нескольких стандартных напряжений

Какой двигатель более мощный: переменного или постоянного тока? Двигатели

переменного тока обычно считаются более мощными, чем двигатели постоянного тока, поскольку они могут создавать более высокий крутящий момент за счет использования более мощного тока.Однако двигатели постоянного тока обычно более эффективны и лучше используют входную энергию. Двигатели переменного и постоянного тока бывают разных размеров и мощностей, которые могут удовлетворить любые отраслевые требования к питанию.

Применение двигателей переменного и постоянного тока

Двигатели переменного и постоянного тока находят применение в технологических процессах и объектах практически во всех отраслях промышленности. Некоторые из наиболее распространенных промышленных приложений для двигателей переменного тока включают:

• Приборы
• Приводы и системы компрессоров
• Компьютеры
• Конвейерные системы
• Вентиляторы и кондиционеры
• Гидравлические и ирригационные насосы
• Транспортное оборудование
  52 Распространенные промышленные применения для двигателей постоянного тока включают:
  • Производство и производственные единицы
  • Оборудование, требующее постоянной мощности, такое как пылесосы, лифты и швейные машины
  • Оборудование для сортировки на складе

  ---

  Выбор подходящего электрического Электродвигатель для вашего промышленного применения

  Установка и обслуживание правильных электродвигателей на предприятиях и оборудовании вашей компании является важным шагом к обеспечению бесперебойной работы и производства.

  Gainesville Industrial Electric продает и обслуживает двигатели переменного и постоянного тока, запчасти и многое другое. Мы также являемся авторизованным заводским гарантийным центром. Чтобы получить помощь в выборе подходящего электродвигателя или промышленной сборки для вашего применения, свяжитесь с нами или запросите дополнительную информацию сегодня, чтобы получить ценовое предложение.

  ---

  Соответствующее содержание:

  Типы двигателей | Renesas

  Матовый двигатель постоянного тока

  Поскольку этот тип двигателя приводится в действие источником постоянного тока, его также называют просто двигателем постоянного тока.Чтобы отличить его от синхронного двигателя с постоянными магнитами (бесщеточный двигатель постоянного тока), мы будем называть его щеточным двигателем постоянного тока. Поскольку щеточный двигатель постоянного тока сравнительно экономичен и прост в управлении, он используется в широком спектре применений.

  Щеточный двигатель постоянного тока генерирует крутящий момент путем механического переключения направления тока в координации с вращением с помощью коммутатора и щеток. Недостатки щеточного двигателя постоянного тока включают необходимость технического обслуживания из-за износа щеток и возникновения электрических и механических шумов.Коэффициент заполнения ШИМ можно регулировать с помощью микроконтроллера и т. Д. Для изменения приложенного напряжения, что позволяет контролировать скорость вращения и положение.

  Приложения

  • Игрушки
  • Электроинструменты
  • Автомобильные электронные компоненты

  ---

  Синхронный двигатель с постоянным магнитом (бесщеточный двигатель постоянного тока)

  Уберите коллектор и щетки, которые являются недостатками щеточного двигателя постоянного тока, и вы получите синхронный двигатель с постоянными магнитами (бесщеточный двигатель постоянного тока).

  Из-за отсутствия щеток бесщеточный двигатель постоянного тока имеет длительный срок службы и низкий уровень шума. Кроме того, он может обеспечить высокую эффективность, поэтому он используется в широком спектре приложений, включая энергосберегающие бытовые приборы и длительные промышленные приложения.

  Есть два основных типа конструкции, различающиеся тем, как магнит установлен на роторе.

  • Поверхностный постоянный магнит (SPM): у этого типа постоянный магнит прикреплен к внешней стороне ротора, а магнитная проницаемость постоянна во всех положениях.
  • Внутренний постоянный магнит (IPM): этот тип имеет постоянный магнит, встроенный в ротор, и, поскольку магнитная проницаемость изменяется в зависимости от положения, можно использовать момент сопротивления.

  Поскольку не существует структуры для механического переключения направления тока, это необходимо выполнять электронным способом с использованием схемы инвертора. При возбуждении схемы инвертора с помощью микроконтроллера и т. Д. К статору прикладывается трехфазное напряжение переменного тока, создавая вращающееся магнитное поле.

  Управляющие сигналы можно разделить на следующие два основных типа.

  • Привод с трапецеидальной (прямоугольной) волной.
  • Привод синусоидальной волны: Приводится путем подачи напряжения синусоидальной формы для подавления вибрации, шума и пульсации крутящего момента, которые возникают при использовании привода с трапецеидальной волной. Во многих случаях векторное управление (управление, ориентированное на поля) используется для линейно независимого управления крутящим моментом и фазой.Поскольку крутящий момент пропорционален приводному току, высокоскоростное и высокоточное управление положением и скоростью возможно за счет добавления датчиков положения и скорости.

  Чтобы двигаться эффективно, необходимо определить положение ротора (магнита). Датчики Холла, энкодеры и резольверы используются для определения положения. Из-за температурных ограничений датчиков и соображений стоимости бывают случаи, когда положение ротора (магнита) оценивается по трехфазному току или наведенному напряжению без использования датчиков (оценка положения без датчиков).

  В целом, в промышленных системах в основном используется сенсорный метод, а в бытовых приборах – бессенсорный метод оценки положения.

  Приложения

  • Кондиционеры
  • Стиральные машины
  • Холодильники
  • Электроинструменты
  • Сервоприводы
  • Роботы
  • Компрессоры
  • Жесткие диски (HDD)
  • Автомобильные электронные компоненты

  ---

  Трехфазный асинхронный двигатель

  Трехфазный асинхронный двигатель – это асинхронный двигатель, приводимый в действие трехфазным источником переменного тока.Вращающееся магнитное поле создается путем пропускания трехфазного переменного тока через статор, а индуцированный ток создается в роторе за счет электромагнитной индукции. Это вращающееся магнитное поле и индуцированный ток создают электромагнитную силу, которая заставляет ротор вращаться. Поскольку магнитное поле должно перемещаться относительно ротора, чтобы генерировать индуцированный ток, скорость вращения ротора всегда ниже, чем синхронная скорость вращающегося магнитного поля.Разница между частотой вращающегося магнитного поля и частотой, эквивалентной скорости вращения, называется частотой скольжения. Создаваемый крутящий момент пропорционален частоте скольжения.

  Трехфазный асинхронный двигатель имеет простую и прочную конструкцию. Поскольку он прост в использовании для двигателей большой мощности и имеет относительно хороший КПД, он часто используется в промышленных сегментах. Однако из-за вышеупомянутой частоты скольжения он не подходит для управления положением.

  Во многих случаях трехфазный переменный ток, используемый на заводах и т. Д., Вводится напрямую для привода двигателя с постоянной скоростью. Для энергосберегающих приложений с регулируемой скоростью, которые ценят эффективность, двигатель может иметь инверторный привод для управления крутящим моментом и скоростью вращения.

  ---

  Однофазный асинхронный двигатель

  Однофазные асинхронные двигатели – это тип асинхронных двигателей, которые, как следует из названия, работают от однофазного источника переменного тока.Поскольку самозапуск невозможен при однофазном переменном токе, двигателю требуется способ запуска.

  Однофазные асинхронные двигатели можно разделить на следующие три основных типа, в зависимости от способа их запуска.

  • Конденсатор: Конденсатор разделяет фазы для создания двухфазного переменного тока для получения пускового момента.
  • Разделенная фаза: Катушка стартера с низкой индуктивностью используется для получения пускового момента.
  • Затененный полюс: затененный полюс производит наведенный ток, который используется для получения пускового момента.

  Во многих случаях однофазный переменный ток, используемый в домах и т. Д., Вводится напрямую для привода двигателя с постоянной скоростью. Фазой переменного напряжения можно управлять с помощью симистора для управления скоростью вращения.

  Приложения

  • Холодильники
  • Вентиляторы
  • Пылесосы
  • Компрессоры

  Рекомендуемые аналоговые устройства и устройства питания

  ---

  Шаговый двигатель

  Шаговый двигатель изменяет положение ротора ступенчатым образом, переключая диаграмму напряжения, которая прикладывается к обмотке статора.Поскольку количество переключений диаграммы напряжения и угол поворота диаграммы напряжения находятся в точной пропорции, положение можно контролировать без какой-либо обратной связи. К недостаткам шагового двигателя относятся небольшой крутящий момент, неспособность справиться с резкими изменениями нагрузки и подверженность вибрации, которая снижает эффективность.

  Шаговые двигатели

  можно разделить на следующие три основных типа.

  • Переменное сопротивление (VR): Также называется реактивным электродвигателем с регулируемым сопротивлением (электродвигатель SR).Это низкая стоимость, потому что нет магнита, но недостатком является низкая эффективность.
  • Постоянный магнит (PM): Поскольку используется постоянный магнит, крутящий момент и эффективность относительно высоки. Кроме того, положение можно удерживать, даже когда ток не течет.
  • Hybrid (HB): объединяет типы VR и PM для двигателя с хорошим разрешением, относительно крутящим моментом и эффективностью.

  Существует четыре основных типа вождения.

  • Однофазное возбуждение: управляет, пропуская ток через любую однофазную обмотку по порядку.
  • Двухфазное возбуждение: Управляет, пропуская ток через любую двухфазную обмотку по порядку.
  • Однофазное возбуждение: объединяет однофазное возбуждение и двухфазное возбуждение для увеличения угла шага в два раза.
  • Microstep: управляет ступенчатым углом с высоким разрешением за счет синусоидального изменения величины тока, подаваемого на каждую фазу.

  Приложения

  • Аппаратура автоматизации делопроизводства
  • Камеры
  • Промышленное оборудование
  .