Двигатели бывают: виды, типы и особенности ДВС

Какие бывают двигатели ДВС?

Рядный шестицилиндровый двигатель является редким примером уравновешенного двигателя для авто, хотя это уже вымирающий вид подобных устройств. Мы спросили автоинструкторов, какой еще конструкции бывают ДВС, и на что эта конструкция влияет.

Когда конструкторская мысль бушевала…

В прошлом веке двигатель с 10 литрами мог быть одноцилиндровым или рядной «восьмеркой». В то время никто не удивлялся рядной «шестерке» с 23 литрами. Но, по воспоминаниям опытных инструкторов по вождению, рост мощностей и жесткая борьба за уменьшение себестоимости сделали свое дело. Простейший мотор с одним цилиндром для автомобилестроителей остался в прошлом. Сегодня средний объем цилиндра мотора обычного ТС составляет 300-600 см³.

Небольшие цилиндры сегодня устанавливаются на японские микролитражки.

Объем, к примеру, «четверки» у Subaru R1 составляет 658 см³. Что касается европейского производителя, то стоит отметить 3-хцилиндровый Smart с 799 литрами. У корейского трехцилиндрового Matiz — 796 «кубиков», а если рассматривать четырехцилиндровый, то там чуть больше — 995. Kia Picanto и Hyundai i10 оснащаются объемом 1086 см³.

Дешевле и проще

Любой нормальный конструктор хочет создать двигатель с упрощенным дизайном, легким в обслуживании и дешевым для производства. Самый простой мотор — это рядный (возьмем индексы R2, R3 и т.д.). Если расположить в ряд необходимое количество цилиндров, то мы получим рабочий объем.

Сегодня мода на двухцилиндровые двигатели набирает обороты, и все это благодаря турбонадуву, рядная «четверка» стоит в самом массовом диапазоне объема — 1-2,4 литра.

Пятицилиндровые моторы стали использоваться совсем недавно, примерно в 70-е годы прошлого столетия. Mercedes-Benz стал первым автомобилем «пятеркой». Чуть позже появился пятицилиндровый бензиновый двигатель с 2 литрами (Audi). Далее такие двигатели стали использоваться FIAT и Volvo.

Вымирающий вид

Рядные «шестерки» постепенно отходят на второй план, а «восьмерка» вообще стала не просто вымирающим, а уже вымершим видом. Все дело в том, что из-за количества цилиндров мотор получается длиннее, а это в свою очередь затрудняет компоновку.

Надо сказать, что два двигателя R3 вместе дают отличный результат — рядную «шестерку» высокого качества.

Чтобы укоротить рядный двигатель, его можно, так скажем, «распилить» на две части, установить их рядом и заставить работать одновременно на один коленвал. Получается V-образный двигатель. А если у такого мотора цилиндры расположить друг против друга, то получится оппозитный двигатель или, как его называют, «боксер» (обозначение с буквой В). Последние используются очень редко из-за своих размеров.

Возникает вопрос: почему не сделать такие двигатели еще более компактными, например, установив угол развала блока на 60°? Об этом, конечно, задумывались, но здесь мешает вибрация.

Чем помешали вибрации и инерция?

По словам специалистов, поршневой мотор внутреннего сгорания не может функционировать без вибраций, которые даже разрушают детали двигателя, да и комфорта при езде не предносят.

Вибрации образуются по нескольким причинам. Первая заключается в том, что вспышки в цилиндрах идут неравномерно. Вторая — это неравномерный разгон поршней при движении. Третья причина: шатун движется не просто вверх-вниз, его движение довольно сложное.

Что касается инерции, то ее сила от двух масс, которые вращаются на одном валу, формируют свободный момент. Поэтому появляются составляющие среди сил инерции с удвоенной, утроенной и т.д. частотой вращения коленвала. Это силы инерции высших порядков, и они настолько малы, что ими вполне можно пренебречь. А вот силы второго порядка следует принимать во внимание. К тому же пары сил, имеющиеся на определенном расстоянии, также формируют моменты, особенно когда силы инерции в соседних цилиндрах направлены в совершенно разные стороны. Чтобы уравновесить моменты и силы, конструкторы выбирают схему двигателя, где кривошипы и цилиндры коленчатого вала установлены так, что моменты и силы просто уравновесят друг друга, то есть будут направлены в разные стороны и будут равны.

Уравновешенные и не совсем

На сегодняшний момент из двухцилиндровых моторов применяется лишь один. Это рядный двигатель с коленчатым валом, где кривошипы идут в одно направление. По степени уравновешенности такой двигатель очень похож на одноцилиндровый, ведь оба поршня вверх и вниз движутся одновременно, то есть в так называемой фазе. Для уравновешивания использовались два вала с противовесами.

Чтобы уравновесить силы второго порядка, добавляются еще пара балансирных валов, однако это совсем неуместно для двухцилиндрового двигателя, предназначенного для дешевых и небольших автомобилей.

Трехцилиндровый двигатель уравновешен намного хуже, чем, например, рядная «четверка». Именно поэтому производители трехцилиндровых двигателей (Daihatsu и Subaru) оснащают моторы балансирными валами. Чтобы уравновесить рядную «четверку», точнее свободную силу инерции 2-го порядка, применяется балансирный вал, который вращается в два раза быстрее. Чтобы компенсировать момент от балансирного вала ставится еще один вал, который вращается в противоположную сторону. Это, конечно, дороговато. Но такие двигатели встречаются на Mitsubishi, Fiat, Ford, Saab и Volkswagen.

Ярким примером рядной «четверки» с установленными балансирными валами является двухлитровый мотор Audi.

Заметим, что оппозитная «четверка» уравновешена намного лучше, чем рядная. Но и «оппозитник» легендарного «Жука», и известные «боксеры» Subaru до сих пор обходятся без балансирных валов.

Видеоматериал о двигателе нового поколения — двигателе внешнего сгорания:

Легкой дороги и счастливого пути!

В статье использовано изображение с сайта widecars.ru

✔ 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.

Судовой двигатель СУДОВЫЕ ДИЗЕЛИ, СУДОВЫЕ ДИЗЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ, СУДОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ —

Судовой двигатель СУДОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ входит в состав судовой энергетической установки. Судовые двигатели различают  на главные судовые двигатели (обеспечивающие движение судна) и вспомогательные судовые двигатели (для привода электрогенераторов, насосов, вентиляторов и т. п.). В качестве судового двигателя используют двигатели внутреннего сгорания (ДВС – СУДОВЫЕ ДИЗЕЛИ, СУДОВЫЕ ДИЗЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ, СУДОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ), паровые турбины, и газовые турбины.  Основными характеристиками судовых двигателей являются: большой ресурс, возможность реверсирования, умеренная трудоёмкость технического обслуживания, проводимого в судовых условиях, использование топлива в основном тяжёлых сортов, отсутствие жёстких ограничений по массе и размерам двигателя. Чаще всего на судах используются ДВС — судовые дизели, обладающие наибольшей экономичностью из всех типов судовых двигателей. На транспортных, промысловых и вспомогательных судах применяются мало-, средне- и высокооборотные дизели с наддувом. Малооборотные судовые двигатели внутреннего сгорания используются как главные двигатели судов различных типов; их агрегатная мощность составляет 2,2—35 Мвт, число цилиндров 5—12, удельный эффективный расход топлива 210—215 г/ (квт×ч), частота вращения 103—225 об / мин. Среднеоборотные судовые двигатели внутреннего сгорания используются преимущественно в качестве главных двигателей судов среднего размера; их мощность достигает 13,2 Мвт, число цилиндров 6—20, эффективный расход топлива 205—210 г/(квт×ч), частота вращения 300—500 об/мин. Высокооборотные судовые двигатели внутреннего сгорания применяются в основном как главные двигатели на малых судах, а также в качестве вспомогательных двигателей на судах всех типов; их агрегатная мощность до 2 Мвт, число цилиндров 12—16, удельный эффективный расход топлива 215—230 г/(квт×ч), частота вращения свыше 500 об/мин. Паровые турбины по степени распространённости несколько уступают двс; используются в качестве главных двигателей на крупных танкерах, контейнеровозах, газовозах и других судах, а также на судах с ядерной энергетической установкой (см. Атомный ледокол «Ленин»). Применяются также как вспомогательные двигатели. Мощность паротурбинных установок достигает 80 Мвт, удельный эффективный расход топлива 260—300 г/(квт×ч), частота вращения турбины 3000—4000 об/мин. Газовые турбины в составе судовых двигателей применяются в основном в качестве главных двигателей на военных кораблях, транспортных судах на подводных крыльях и на судах на воздушной подушке. Примером газовых турбин является судовой газотурбинный двигатель. Эксплуатация судовых дизелей— подготовка дизельной установки к действию, пуск дизеля, обслуживание дизеля во время работы, вывод из действия (остановка) дизеля в соответствии с инструкцией завода-изготовителя и Правилами технической эксплуатации (ПТЭ). РАЗДЕЛ «ОБОРУДОВАНИЕ»         «Аппаратдизель», ООО   Экспорт/импорт оборудования и запасных частей для агрегатов на базе отечественных дизелей размерности 6 ЧН 36/45, 6-8Ч23/30, 6Ч18/22, 3Д6, 4Ч9,5/11, 4Ч12/14 и их ремонтом. Диапазон оборудования базирующегося на этих двигателях: от электростанций больших мощностей 1000 кВт и до судовых установок главных и стационарных. Роспромснаб   Филиал ООО «АлтайРОСПРОМСНАБ» занимается материально-техническим снабжением флота.Мы специализируемся на поставке главных и вспомогательных судовых дизелей ЧН 15/18(дизели 3Д6, 3Д12, 7Д6, 7Д12), а также запасных частей к ним. На складе имеются : главные судовые дизели: 3Д6С2; 3Д6Н-235С2; 3Д12А, 3Д12А-1; 3КД12Н-520; 3КД12Н-520Р; ВАЗ-3415. Вспомогательные судовые дизели:7Д6-150; П 7Д6АФ-С2; 7Д12; 7Д12А-1; 1Д6БГС2-301; 1Д12В-300КС2-301. Двигатель 3Д6, 3Д12, ЯМЗ запасные части   Предлагаем Вам продукцию ОАО ХК Барнаултрансмаш, Турбомоторный завод : — Промышленные дизели (1Д6Н-250,2Д6Н, 1Д12-400БС,1Д12БС(БМС),2Д12, В2-450,В2-500) применяемые для привода механизмов буровой техники, маневровых тепловозов. — Стационарные дизели (1Д6-150,1Д6БА(БГС), 1Д12В-300), применяемые для привода дизель-генераторов 100-200кВт -Транспортные дизели (Д12А-525,Д12А-525А),применяемые для многоосных тягачей Типа МАЗ-537, 543, 7310, КЗКТ-7428, 74106 — Судовые дизели (3Д6, 3Д12, 7Д6, 7Д12) укомплектованные РРП 150-300 л.с. применяемые как главные и вспомогательные судовые дизели, а также предлагаем весь ассортимент запасных частей ОАО ХК Барнаултрансмаш с хорошим дисконтом. -Судовые дизели ЯМЗ ДРА 90-360 л.с. удовлетворяющих требованиям Российского Речного Регистра.   ОПИСАНИЕ ТЕРМИНОВ Судовой газотурбинный двигатель CГТД — тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. Рабочий процесс ГТД может осуществляться с непрерывным сгоранием топлива при постоянном давлении или с прерывистым сгоранием топлива при постоянном объёме. Основной источник электроэнергии на судах — дизель генератор. Судовой дизель генератор СДГ — агрегат, состоящий из генератора и дизеля, образованный путём соед. их валов. Осн. достоинства Д.-г. — экономичность и быстрота запуска. Размеры Д.-г. тем меньше, чем больше частота вращения. Однако с ростом частоты вращения падает ресурс дизеля. Поэтому в составе осн. длительно работающих Д.-г. применяются средне-и малооборотные дизели с частотой вращения соотв. 750 и 250 об/мин. Потребление топлива Д.-г. составляет ок. 220-230 г на 1 кВт мощн. в теч. 1ч работы. В качестве генераторов на соврем. судах применяют в большинстве случаев синхронные явнополюсные генераторы с автомат. регуляторами напряжения. Регуляторы в зависимости от отклонения напряжения от установленного значения подают больший или меньший ток в обмотку возбуждения генератора, стабилизируя тем самым напряжение. Дизель-компрессор судовой ДКС — уст-во, использующее  хим.энергию топлива для сжатия воздуха и наполнения воздушных баллонов. Представляет собой агрегат, состоящий из одноцилиндрового двухтактного двигателя внутреннего сгорания и поршневого компрессора. Противоположно движущиеся поршни в цилиндре ДВС непосредственно соединены с поршнями компрессора. Д.-к. по конструктивному исполнению и принципу работы близок к свободопоршневому генератору газа. Выпускные газы дизельной части после приведения в действие поршней дизеля и компрессора отводятся в атмосферу. В суд. Д.-к. давление достигает 40 МПа, а их производительность -10 л/мин. Достоинством Д.-к. является независимость его работы от др. суд. оборудования, высокая экономичность расхода энергии на 1л сжатого воздуха и небольшие габариты.   Если у Вас есть вопросы или Вы хотите стать участником любого из раздела обратитесь к нашим менеджерам:  «РА Корабел.ру», ООО тел.+7(812) 458-4452  сот. +7 (921) 912-0373 [email protected] skype www.korabel.ru _____________________ Портал: www.korabel.ru Журнал: www.korabel.su Торговая площадка: www.sudoremont.ru  Морские сувениры  https://www.korabel.ru/shop.html  ___________________ https://www.facebook.com/korabel.ru/ https://vk.com/korabelru https://www.instagram.com/korabel_ru/

Шаговые двигатели (подробный разбор 4 типов)

Общие сведения:

Шаговый двигатель — это бесколлекторный двигатель, ротор которого вращается не плавно, а шагами (дискретно). Полный оборот ротора состоит из нескольких шагов. Меняя форму сигнала, количество импульсов, их длительность и фазовый сдвиг, можно задавать скорость вращения, направление вращения и количество оборотов ротора двигателя.

Шаговые двигатели состоят из ротора (подвижная часть) и статора (неподвижная часть). На статоре устанавливают электромагниты, а части ротора взаимодействующие с электромагнитами выполняются из магнитотвердого (двигатель с постоянными магнитами) или магнитомягкого (реактивный двигатель) материала.

Виды шаговых двигателей по типу ротора:

По типу ротора, шаговые двигатели делятся на: двигатели с постоянными магнитами, реактивные двигатели и гибридные двигатели.

• Двигатель с постоянными магнитами (ротор из магнитотвердого материала). На роторе установлен один, или несколько, постоянных магнитов. Количество полных шагов в одном обороте таких двигателей, зависит от количества постоянных магнитов на роторе, и количества электромагнитов на статоре. Обычно в одном обороте от 4 до 48 шагов (один шаг от 7,5° до 90°).
• Реактивный двигатель (ротор из магнитомягкого материала). Еще такие двигатели называют двигателями с переменным магнитным сопротивлением. Ротор не имеет постоянных магнитов, он выполнен из магнитомягкого материала в виде многоконечной звезды. Данные двигатели встречаются редко, так как у них наименьший крутящий момент, по сравнению с остальными, при тех же размерах. Количество полных шагов в одном обороте таких двигателей, зависит от количества зубцов на звезде ротора, и количества электромагнитов на статоре. Обычно в одном обороте от 24 до 72 шагов (один шаг от 5° до 15°.)
• Гибридный двигатель (совмещает технологии двух предыдущих двигателей). Ротор выполнен из магнитотвердого материала (как у двигателя с постоянными магнитами), но имеет форму многоконечной звезды (как у реактивного двигателя). Количество полных шагов в одном обороте таких двигателей, зависит от количества постоянных магнитов на звезде ротора, и количества электромагнитов на статоре. Количество шагов в одном обороте таких двигателей может доходить до 400 (один шаг от 0,9°).

Какой тип шагового двигателя у меня?

Если вручную покрутить ротор отключённого двигателя, то можно заметить, что он движется не плавно, а шагами. После того, как Вы покрутили ротор, замкните все провода двигателя и покрутите ротор повторно. Если ротор крутится также, значит у Вас реактивный двигатель. Если для вращения ротора требуется прикладывать больше усилий, значит у вас двигатель с постоянными магнитами или гибридный. Отличить двигатель с постоянными магнитами от гибридного можно подсчитав количество шагов в одном обороте. Для этого не обязательно считать все шаги, достаточно примерно понять, их меньше 50 или больше. Если меньше, значит у Вас двигатель с постоянными магнитами, а если больше, значит у Вас гибридный двигатель.

Виды шаговых двигателей по типу соединения электромагнитов статора:

По типу соединения электромагнитов, шаговые двигатели делятся на: униполярные и биполярные.

На рисунке представлено упрощённое, схематическое, представление обмоток.
На самом деле, каждая обмотка состоит из нескольких обмоток электромагнитов, соединённых последовательно или параллельно

• Биполярный двигатель имеет 4 вывода. Выводы A и A питают обмотку AA, выводы B и B питают обмотку BB. Для включения электромагнита, на выводы обмотки необходимо подать разность потенциалов (два разных уровня), поэтому двигатель называется биполярным. Направление магнитного поля зависит от полярности потенциалов на выводах.
• Униполярный двигатель имеет 5 выводов. Центральные точки его обмоток соединены между собой и являются общим (пятым) выводом, который, обычно, подключают к GND. Для включения электромагнита, достаточно подать положительный потенциал на один из выводов обмотки, поэтому двигатель называется униполярным. Направление магнитного поля зависит от того, на какой именно вывод обмотки подан положительный потенциал.
• 6-выводной двигатель имеет ответвление от центральных точек обмоток, но обмотка AA не соединена с обмоткой BB. Если не использовать выводы центральных точек обмоток, то двигатель будет биполярным, а если эти выводы соединить и подключить к GND, то двигатель будет униполярным.
• 8-выводной двигатель является наиболее гибким в плане подключения электромагнитов. Данный двигатель можно не только использовать как биполярный или униполярный, но и самим определять, как соединить электромагниты обмоток, последовательно или параллельно.

Какой тип шагового двигателя у меня?

Если у Вашего двигателя 4 вывода, значит он биполярный. Если у Вашего двигателя 5 выводов, значит он униполярный. Но если у Вашего двигателя 6 и более выводов, то это не значит что некоторые из них являются центральными выводами катушек электромагнитов. Дело в том, что есть двигатели, некоторые выводы которых (обычно крайние), электрически замкнуты, так биполярный двигатель может иметь 6 выводов. Точно определить тип соединений, для двигателей с 6 и более выводами, можно только измеряя сопротивление между выводами.

Режимы работы шаговых двигателей:

Для работы шагового двигателя (вне зависимости от его вида) можно выбрать один из трех режимов работы:
• Полношаговый режим — ротор поворачивается на 1 шаг за 1 такт.
• Полушаговый режим — ротор поворачивается на ½ шага за 1 такт.
• Микрошаговый режим — ротор поворачивается на ¼, ⅛ и т.д. шагов за 1 такт.

Ниже рассмотрены режимы работы, на примере биполярного двигателя с постоянным магнитом и полным шагом 90°.

Полношаговый режим (одна фаза на полный шаг). Номинальные значения шагового двигателя указываются именно для этого режима.

Полношаговый режим (две фазы на полный шаг). Этот режим позволяет увеличить крутящий момент почти в половину от номинального.

Полушаговый режим. Этот режим позволяет увеличить количество шагов в полном обороте в два раза, при незначительном уменьшении крутящего момента.

Микрошаговый режим. Этот режим является наиболее распространённым, он позволяет увеличить количество шагов в полном обороте в четыре раза, благодаря неравномерному распределению токов в обмотках. Снижение токов можно достичь снижением напряжения (как показано на картинке) или подавать полное напряжение через подключаемую внешнюю нагрузку.

Если подавать уровни не «0» — «½» — «1» (как на картинке), а «0» — «¼» — «½» — «¾» — «1», то количество шагов в полном обороте увеличится не в 4 раза, а в 8 раз. Можно увеличить количество шагов в 16, 32, 64 раза и т.д., а если заменить дискретные уровни сигналов на синусоиды, то мотор будет вращаться плавно (без шагов).

Режимы пониженного энергопотребления — доступны только для 8-выводных двигателей. Эти режимы отличаются от обычных тем, что используют только половину фазы (половину электромагнитов). Данные режимы используются редко, так как они значительно снижают крутящий момент двигателя.

Пример работы шаговых двигателей с разными видами роторов:

Подключение шаговых двигателей к Arduino:

Электромоторы нельзя подключать к выводам Arduino напрямую, так как они потребляют значительные токи, шаговые двигатели не являются исключением, поэтому их подключают через драйверы.

Большинство драйверов работают либо с биполярными двигателями, либо с униполярными.

• Биполярный двигатель можно подключить только к драйверу биполярных двигателей.
• 6-выводной двигатель можно подключить к любому драйверу. Если не использовать выводы центральных точек обмоток, то двигатель будет биполярным, а если эти выводы соединить и подключить к GND, то двигатель будет униполярным.
• 8-выводной двигатель является наиболее гибким в плане подключения. Данный двигатель можно не только использовать как биполярный или униполярный, но и самим определять, как соединить электромагниты обмоток внутри двигателя, последовательно или параллельно.
• Униполярный двигатель, при необходимости, можно подключить и к драйверу биполярного двигателя по простой схеме из нескольких диодов (лучше использовать диоды Шоттки), но такое подключение гарантирует корректность работы униполярного двигателя только в полношаговом режиме.

Драйверы делятся на две категории:

• Повторяющие форму сигналов. Этот тип драйверов не формирует импульсы, а лишь повторяет их форму для управления двигателем. Формирование импульсов отводится микроконтроллерам (например Arduino). К этой категории относятся такие драйверы как MotorShield на базе чипа L298.
• Формирующие сигналы управления. Используя данный тип драйверов, можно обойтись без микроконтроллеров, так как для их работы достаточно подать меандр и выбрать режимы работы. К этой категории относятся такие драйверы как например A4988.

какие они бывают / Хабр

В прошлых статьях был рассмотрен принцип работы синхронного и асинхронного электродвигателей, а также рассказано, как ими управлять. Но видов электродвигателей существует гораздо больше! И у каждого из них свои свойства, область применения и особенности.

В этой статье будет небольшой обзор по разным типам электродвигателей с фотографиями и примерами применений. Почему в пылесос ставятся одни двигатели, а в вентилятор вытяжки другие? Какие двигатели стоят в сегвее? А какие двигают поезд метро?

Каждый электродвигатель обладает некоторыми отличительными свойствами, которые обуславливают его область применения, в которой он наиболее выгоден. Синхронные, асинхронные, постоянного тока, коллекторные, бесколлекторные, вентильно-индукторные, шаговые… Почему бы, как в случае с двигателями внутреннего сгорания, не изобрести пару типов, довести их до совершенства и ставить их и только их во все применения? Давайте пройдемся по всем типам электродвигателей, а в конце обсудим, зачем же их столько и какой двигатель «самый лучший».

С этим двигателем все должны быть знакомы с детства, потому что именно этот тип двигателя стоит в большинстве старых игрушек. Батарейка, два проводка на контакты и звук знакомого жужжания, вдохновляющего на дальнейшие конструкторские подвиги. Все ведь так делали? Надеюсь. Иначе эта статья, скорее всего, не будет вам интересна. Внутри такого двигателя на валу установлен контактный узел – коллектор, переключающий обмотки на роторе в зависимости от положения ротора. Постоянный ток, подводимый к двигателю, протекает то по одним, то по другим частям обмотки, создавая вращающий момент. Кстати, не уходя далеко, всех ведь, наверное, интересовало – что за желтые штучки стояли на некоторых ДПТ из игрушек, прямо на контактах (как на фото сверху)? Это конденсаторы – при работе коллектора из-за коммутаций потребление тока импульсное, напряжение может также меняться скачками, из-за чего двигатель создает много помех. Они особенно мешают, если ДПТ установлен в радиоуправляемой игрушке. Конденсаторы как раз гасят такие высокочастотные пульсации и, соответственно, убирают помехи.

Двигатели постоянного тока бывают как очень маленького размера («вибра» в телефоне), так и довольно большого – обычно до мегаватта. Например, на фото ниже показан тяговый электродвигатель электровоза мощностью 810кВт и напряжением 1500В.

Почему ДПТ не делают мощнее? Главная проблема всех ДПТ, а в особенности ДПТ большой мощности – это коллекторный узел. Скользящий контакт сам по себе является не очень хорошей затеей, а скользящий контакт на киловольты и килоамперы – и подавно. Поэтому конструирование коллекторного узла для мощных ДПТ – целое искусство, а на мощности выше мегаватта сделать надежный коллектор становится слишком сложно (рекорд — 12,5МВт).
В потребительском качестве ДПТ хорош своей простотой с точки зрения управляемости. Его момент прямо пропорционален току якоря, а частота вращения (по крайней мере холостой ход) прямо пропорциональна приложенному напряжению. Поэтому до наступления эры микроконтроллеров, силовой электроники и частотного регулируемого привода переменного тока именно ДПТ был самым популярным электродвигателем для задач, где требуется регулировать частоту вращения или момент.

Также нужно упомянуть, как именно в ДПТ формируется магнитный поток возбуждения, с которым взаимодействует якорь (ротор) и за счет этого возникает вращающий момент. Этот поток может делаться двумя способами: постоянными магнитами и обмоткой возбуждения. В небольших двигателях чаще всего ставят постоянные магниты, в больших – обмотку возбуждения. Обмотка возбуждения – это еще один канал регулирования. При увеличении тока обмотки возбуждения увеличивается её магнитный поток. Этот магнитный поток входит как в формулу момента двигателя, так и в формулу ЭДС. Чем выше магнитный поток возбуждения, тем выше развиваемый момент при том же токе якоря. Но тем выше и ЭДС машины, а значит при том же самом напряжении питания частота вращения холостого хода двигателя будет ниже. Зато если уменьшить магнитный поток, то при том же напряжении питания частота холостого хода будет выше, уходя в бесконечность при уменьшении потока возбуждения до нуля. Это очень важное свойство ДПТ. Вообще, я очень советую изучить уравнения ДПТ – они простые, линейные, но их можно распространить на все электродвигатели – процессы везде схожие.

Как ни странно, это самый распространенный в быту электродвигатель, название которого наименее известно. Почему так получилось? Его конструкция и характеристики такие же, как у двигателя постоянного тока, поэтому упоминание о нем в учебниках по приводу обычно помещается в самый конец главы про ДПТ. При этом ассоциация коллектор = ДПТ так прочно заседает в голове, что не всем приходит на ум, что двигатель постоянного тока, в названии которого присутствует «постоянный ток», теоретически можно включать в сеть переменного тока. Давайте разберемся.

Как изменить направление вращения двигателя постоянного тока? Это знают все, надо сменить полярность питания якоря. А ещё? А еще можно сменить полярность питания обмотки возбуждения, если возбуждение сделано обмоткой, а не магнитами. А если полярность сменить и у якоря, и у обмотки возбуждения? Правильно, направление вращения не изменится. Так что же мы ждем? Соединяем обмотки якоря и возбуждения последовательно или параллельно, чтобы полярность изменялась одинаково и там и там, после чего вставляем в однофазную сеть переменного тока! Готово, двигатель будет крутиться. Есть один только маленький штрих, который надо сделать: так как по обмотке возбуждения протекает переменный ток, её магнитопровод, в отличие от истинного ДПТ, надо изготовить шихтованным, чтобы снизить потери от вихревых токов. И вот мы и получили так называемый «универсальный коллекторный двигатель», который по конструкции является подвидом ДПТ, но… прекрасно работает как от переменного, так и от постоянного тока.

Этот тип двигателей наиболее широко распространен в бытовой технике, где требуется регулировать частоту вращения: дрели, стиральные машины (не с «прямым приводом»), пылесосы и т.п. Почему именно он так популярен? Из-за простоты регулирования. Как и в ДПТ, его можно регулировать уровнем напряжения, что для сети переменного тока делается симистором (двунаправленным тиристором). Схема регулирования может быть так проста, что помещается, например, прямо в «курке» электроинструмента и не требует ни микроконтроллера, ни ШИМ, ни датчика положения ротора.

Еще более распространенным, чем коллекторные двигатели, является асинхронный двигатель. Только распространен он в основном в промышленности – где присутствует трехфазная сеть. Про принцип его работы написана

отдельная статья

. Если кратко, то его статор – это распределенная двухфазная или трехфазная (реже многофазная) обмотка. Она подключается к источнику переменного напряжения и создает вращающееся магнитное поле. Ротор можно представлять себе в виде медного или алюминиевого цилиндра, внутри которого находится железо магнитопровода. К ротору в явном виде напряжение не подводится, но оно индуцируется там за счет переменного поля статора (поэтому двигатель на английском языке называют индукционным). Возникающие вихревые токи в короткозамкнутом роторе взаимодействуют с полем статора, в результате чего образуется вращающий момент.

Почему асинхронный двигатель так популярен? У него нет скользящего контакта, как у коллекторного двигателя, а поэтому он более надежен и требует меньше обслуживания. Кроме того, такой двигатель может пускаться от сети переменного тока «прямым пуском» – его можно включить коммутатором «на сеть», в результате чего двигатель запустится (с большим пусковым током 5-7 крат, но допустимым). ДПТ относительно большой мощности так включать нельзя, от пускового тока погорит коллектор. Также асинхронные привода, в отличие от ДПТ, можно делать гораздо большей мощности – десятки мегаватт, тоже благодаря отсутствию коллектора. При этом асинхронный двигатель относительно прост и дешев.

Асинхронный двигатель применяется и в быту: в тех устройствах, где не нужно регулировать частоту вращения. Чаще всего это так называемые «конденсаторные» двигатели, или, что тоже самое, «однофазные» асинхронники. Хотя на самом деле с точки зрения электродвигателя правильнее говорить «двухфазные», просто одна фаза двигателя подключается в сеть напрямую, а вторая через конденсатор. Конденсатор делает фазовый сдвиг напряжения во второй обмотке, что позволяет создать вращающееся эллиптическое магнитное поле. Обычно такие двигатели применяются в вытяжных вентиляторах, холодильниках, небольших насосах и т.п.

Минус асинхронного двигателя по сравнению с ДПТ в том, что его сложно регулировать. Асинхронный электродвигатель – это двигатель переменного тока. Если асинхронному двигателю просто понизить напряжение, не понизив частоту, то он несколько снизит скорость, да. Но у него увеличится так называемое скольжение (отставание частоты вращения от частоты поля статора), увеличатся потери в роторе, из-за чего он может перегреться и сгореть. Можно представлять это себе как регулирование скорости движения легкового автомобиля исключительно сцеплением, подав полный газ и включив четвертую передачу. Чтобы правильно регулировать частоту вращения асинхронного двигателя нужно пропорционально регулировать и частоту, и напряжение. А лучше и вовсе организовать векторное управление, как более подробно было описано в прошлой статье. Но для этого нужен преобразователь частоты – целый прибор с инвертором, микроконтроллером, датчиками и т.п. До эры силовой полупроводниковой электроники и микропроцессорной техники (в прошлом веке) регулирование частотой было экзотикой – его не на чем было делать. Но сегодня регулируемый асинхронный электропривод на базе преобразователя частоты – это уже стандарт-де-факто.

Про принцип работы синхронного двигателя также

была отдельная статья

. Синхронных приводов бывает несколько подвидов – с магнитами (PMSM) и без (с обмоткой возбуждения и контактными кольцами), с синусоидальной ЭДС или с трапецеидальной (бесколлекторные двигатели постоянного тока, BLDC). Сюда же можно отнести некоторые шаговые двигатели. До эры силовой полупроводниковой электроники уделом синхронных машин было применение в качестве генераторов (почти все генераторы всех электростанций – синхронные машины), а также в качестве мощных приводов для какой-либо серьезной нагрузки в промышленности.

Все эти машины выполнялись с контактными кольцами (можно увидеть на фото), о возбуждении от постоянных магнитов при таких мощностях речи, конечно же, не идет. При этом у синхронного двигателя, в отличие от асинхронного, большие проблемы с пуском. Если включить мощную синхронную машину напрямую на трехфазную сеть, то всё будет плохо. Так как машина синхронная, она должна вращаться строго с частотой сети. Но за время 1/50 секунды ротор, конечно же, разогнаться с нуля до частоты сети не успеет, а поэтому он будет просто дергаться туда-сюда, так как момент получится знакопеременный. Это называется «синхронный двигатель не вошел в синхронизм». Поэтому в реальных синхронных машинах применяют асинхронный пуск – делают внутри синхронной машины небольшую асинхронную пусковую обмотку и закорачивают обмотку возбуждения, имитируя «беличью клетку» асинхронника, чтобы разогнать машину до частоты, примерно равной частоте вращения поля, а уже после этого включается возбуждение постоянным током и машина втягивается в синхронизм.

И если у асинхронного двигателя регулировать частоту ротора без изменения частоты поля хоть как-то можно, то у синхронного двигателя нельзя никак. Он или крутится с частой поля, или выпадает из синхронизма и с отвратительными переходными процессами останавливается. Кроме того, у синхронного двигателя без магнитов есть контактные кольца – скользящий контакт, чтобы передавать энергию на обмотку возбуждения в роторе. С точки зрения сложности, это, конечно, не коллектор ДПТ, но всё равно лучше бы было без скользящего контакта. Именно поэтому в промышленности для нерегулируемой нагрузки применяют в основном менее капризные асинхронные привода.

Но все изменилось с появлением силовой полупроводниковой электроники и микроконтроллеров. Они позволили сформировать для синхронной машины любую нужную частоту поля, привязанную через датчик положения к ротору двигателя: организовать вентильный режим работы двигателя (автокоммутацию) или векторное управление. При этом характеристики привода целиком (синхронная машина + инвертор) получились такими, какими они получаются у двигателя постоянного тока: синхронные двигатели заиграли совсем другими красками. Поэтому начиная где-то с 2000 года начался «бум» синхронных двигателей с постоянными магнитами. Сначала они робко вылезали в вентиляторах кулеров как маленькие BLDC двигатели, потом добрались до авиамоделей, потом забрались в стиральные машины как прямой привод, в электротягу (сегвей, Тойота приус и т.п.), всё больше вытесняя классический в таких задачах коллекторный двигатель. Сегодня синхронные двигатели с постоянными магнитами захватывают всё больше применений и идут семимильными шагами. И все это – благодаря электронике. Но чем же лучше синхронный двигатель асинхронного, если сравнивать комплект преобразователь+двигатель? И чем хуже? Этот вопрос будет рассматриваться в конце статьи, а сейчас давайте пройдемся еще по нескольким типам электродвигателей.

У него много названий. Обычно его коротко называют вентильно-индукторный двигатель (ВИД) или вентильно-индукторная машина (ВИМ) или привод (ВИП). В английской терминологии это switched reluctance drive (SRD) или motor (SRM), что переводится как машина с переключаемым магнитным сопротивлением. Но чуть ниже будет рассматриваться другой подвид этого двигателя, отличающийся по принципу действия. Чтобы не путать их друг с другом, «обычный» ВИД, который рассмотрен в этом разделе, мы на кафедре электропривода в МЭИ, а также на фирме ООО «НПФ ВЕКТОР» называем «вентильно-индукторный двигатель с самовозбуждением» или коротко ВИД СВ, что подчеркивает принцип возбуждения и отличает его от машины, рассмотренной далее. Но другие исследователи его также называют ВИД с самоподмагничиванием, иногда реактивный ВИД (что отражает суть образования вращающего момента).

Конструктивно это самый простой двигатель и по принципу действия похож на некоторые шаговые двигатели. Ротор – зубчатая железка. Статор – тоже зубчатый, но с другим числом зубцов. Проще всего принцип работы поясняет вот эта анимация:

Подавая постоянный ток в фазы в соответствии с текущим положением ротора можно заставить двигатель вращаться. Фаз может быть разное количество. Форма тока реального привода для трех фаз показа на рисунке (токоограничение 600А):

Однако за простоту двигателя приходится платить. Так как двигатель питается однополярными импульсами тока, напрямую «на сеть» его включать нельзя. Обязательно требуется преобразователь и датчик положения ротора. Причем преобразователь не классический (типа шестиключевой инвертор): для каждой фазы у преобразователя для SRD должны быть полумосты, как на фото в начале этого раздела. Проблема в том, что для удешевления комплектующих и улучшения компоновки преобразователей силовые ключи и диоды часто не изготавливаются отдельно: обычно применяются готовые модули, содержащие одновременно два ключа и два диода – так называемые стойки. И именно их чаще всего и приходится ставить в преобразователь для ВИД СВ, половину силовых ключей просто оставляя незадействованной: получается избыточный преобразователь. Хотя в последние годы некоторые производители IGBT модулей выпустили изделия, предназначенные именно для SRD.

Следующая проблема – это пульсации вращающего момента. В силу зубчатой структуры и импульсного тока момент редко получается стабильным – чаще всего он пульсирует. Это несколько ограничивает применимость двигателей для транспорта – кому хочется иметь пульсирующий момент на колесах? Кроме того, от таких импульсов тянущего усилия не очень хорошо себя чувствуют подшипники двигателя. Проблема несколько решается специальным профилированием формы тока фазы, а также увеличением количества фаз.

Однако даже при этих недостатках двигатели остаются перспективными в качестве регулируемого привода. Благодаря их простоте сам двигатель получается дешевле классического асинхронного двигателя. Кроме того, двигатель легко сделать многофазным и многосекционным, разделив управление одним двигателем на несколько независимых преобразователей, которые работают параллельно. Это позволяет повысить надежность привода – отключение, скажем, одного из четырех преобразователей не приведет к остановке привода в целом – трое соседей будут какое-то время работать с небольшой перегрузкой. Для асинхронного двигателя такой фокус выполнить так просто не получается, так как невозможно сделать несвязанные друг с другом фазы статора, которые бы управлялись отдельным преобразователем полностью независимо от других. Кроме того, ВИД очень хорошо регулируются «вверх» от основной частоты. Железку ротора можно раскручивать без проблем до очень высоких частот.
Мы на фирме ООО «НПФ ВЕКТОР» выполнили несколько проектов на базе этого двигателя. Например, делали небольшой привод для насосов горячего водоснабжения, а также недавно закончили разработку и отладку системы управления для мощных (1,6 МВт) многофазных резервируемых приводов для обогатительных фабрик АК «АЛРОСА». Вот машинка на 1,25 МВт:

Вся система управления, контроллеры и алгоритмы были сделаны у нас в ООО «НПФ ВЕКТОР», силовые преобразователи спроектировала и изготовила фирма ООО «НПП «ЦИКЛ+». Заказчиком работы и проектировщиком самих двигателей являлась фирма ООО «МИП «Мехатроника» ЮРГТУ (НПИ)».

Это совсем другой тип двигателя, отличающийся по принципу действия от обычного ВИД. Исторически известны и широко используются вентильно-индукторные генераторы такого типа, применяемые на самолетах, кораблях, железнодорожном транспорте, а вот именно двигателями такого типа почему-то занимаются мало.

На рисунке схематично показана геометрия ротора и магнитный поток обмотки возбуждения, а также изображено взаимодействие магнитных потоков статора и ротора, при этом ротор на рисунке установлен в согласованное положение (момент равен нулю).

Ротор собран из двух пакетов (из двух половинок), между которыми установлена обмотка возбуждения (на рисунке показана как четыре витка медного провода). Несмотря на то, что обмотка висит «посередине» между половинками ротора, крепится она к статору и не вращается. Ротор и статор выполнены из шихтованного железа, постоянные магниты отсутствуют. Обмотка статора распределенная трехфазная – как у обычного асинхронного или синхронного двигателя. Хотя существуют варианты такого типа машин с сосредоточенной обмоткой: зубцами на статоре, как у SRD или BLDC двигателя. Витки обмотки статора охватывают сразу оба пакета ротора.

Упрощенно принцип работы можно описать следующим образом: ротор стремится повернуться в такое положение, при котором направления магнитного потока в статоре (от токов статора) и роторе (от тока возбуждения) совпадут. При этом половина электромагнитного момента образуется в одном пакете, а половина – в другом. Со стороны статора машина подразумевает разнополярное синусоидальное питание (ЭДС синусоидальна), электромагнитный момент активный (полярность зависит от знака тока) и образован за счет взаимодействия поля, созданного током обмотки возбуждения с полем, созданного обмотками статора. По принципу работы эта машина отлична от классических шаговых и SRD двигателей, в которых момент реактивный (когда металлическая болванка притягивается к электромагниту и знак усилия не зависит от знака тока электромагнита).

С точки зрения управления ВИД НВ оказывается эквивалентен синхронной машине с контактными кольцами. То есть, если вы не знаете конструкцию этой машины и используете её как «черный ящик», то она ведет себя практически неотличимо от синхронной машины с обмоткой возбуждения. Можно сделать векторное управление или автокоммутацию, можно ослаблять поток возбуждения для повышения частоты вращения, можно усиливать его для создания большего момента – всё так, как будто это классическая синхронная машина с регулируемым возбуждением. Только ВИД НВ не имеет скользящего контакта. И не имеет магнитов. И ротор в виде дешевой железной болванки. И момент не пульсирует, в отличие от SRD. Вот, например, синусоидальные токи ВИД НВ при работе векторного управления:

Кроме того, ВИД НВ можно создавать многофазным и многосекционным, аналогично тому, как это делается в ВИД СВ. При этом фазы оказываются несвязанными друг с другом магнитными потоками и могут работать независимо. Т.е. получается как будто бы несколько трехфазных машин в одной, к каждой из которых присоединяется свой независимый инвертор с векторным управлением, а результирующая мощность просто суммируется. Координации между преобразователями при этом не требуется никакой – только общее задание частоты вращения.

Минусы этого двигателя тоже есть: напрямую от сети он крутиться не может, так как, в отличие от классических синхронных машин, ВИД НВ не имеет асинхронной пусковой обмотки на роторе. Кроме того, он сложнее по конструкции, чем обычный ВИД СВ (SRD).

На основе данного двигателя мы также сделали несколько успешных проектов. Например, один из них – это серия приводов насосов и вентиляторов для районных теплостанций г. Москвы мощностью 315-1200кВт (ссылка на проект). Это низковольтные (380В) ВИД НВ с резервированием, где одна машина «разбита» на 2, 4 или 6 независимых трехфазных секций. На каждую секцию ставится свой однотипный преобразователь с векторным бездатчиковым управлением. Таким образом можно легко наращивать мощность на базе однотипной конструкции преобразователя и двигателя. При этом часть преобразователей подключено к одному вводу питания районной теплостанции, а часть к другому. Поэтому если происходит «моргушка питания» по одному из вводов питания, то привод не встает: половина секций кратковременно работают в перегрузке, пока питание не восстановится. Как только оно восстанавливается, на ходу в работу автоматически вводятся отдыхавшие секции. Вообще, наверное, этот проект заслуживал бы отдельной статьи, поэтому пока про него закончу, вставив фото двигателя и преобразователей:

К сожалению, двумя словами здесь не обойтись. И общими выводами про то, что у каждого двигателя свои достоинства и недостатки – тоже. Потому что не рассмотрены самые главные качества – массогабаритные показатели каждого и типов машин, цена, а также их механические характеристики и перегрузочная способность. Оставим нерегулируемый асинхронный привод крутить свои насосы напрямую от сети, тут ему конкурентов нет. Оставим коллекторные машины крутить дрели и пылесосы, тут с ними в простоте регулирования тоже потягаться сложно.

Давайте рассмотрим регулируемый электропривод, режим работы которого – длительный. Коллекторные машины здесь сразу исключаются из конкуренции по причине ненадежности коллекторного узла. Но остались еще четыре – синхронный, асинхронный, и два типа вентильно-индукторных. Если мы говорим о приводе насоса, вентилятора и чего-то похожего, что используется в промышленности и где масса и габариты особо не важны, то здесь из конкуренции выпадают синхронные машины. Для обмотки возбуждения требуются контактные кольца, что является капризным элементом, а постоянные магниты очень дороги. Конкурирующими вариантами остаются асинхронный привод и вентильно-индукторные двигатели обоих типов.

Как показывает опыт, все три типа машин успешно применяются. Но – асинхронный привод невозможно (или очень сложно) секционировать, т.е. разбить мощную машину на несколько маломощных. Поэтому для обеспечения большой мощности асинхронного преобразователя требуется делать его высоковольтным: ведь мощность – это, если грубо, произведение напряжения на ток. Если для секционируемого привода мы можем взять низковольтный преобразователь и наставить их несколько, каждый на небольшой ток, то для асинхронного привода преобразователь должен быть один. Но не делать же преобразователь на 500В и ток 3 килоампера? Это провода нужны с руку толщиной. Поэтому для увеличения мощности повышают напряжение и снижают ток. А высоковольтный преобразователь – это совсем другой класс задачи. Нельзя просто так взять силовые ключи на 10кВ и сделать из них классический инвертор на 6 ключей, как раньше: и нет таких ключей, а если есть, они очень дороги. Инвертор делают многоуровневым, на низковольтных ключах, соединенных последовательно в сложных комбинациях. Такой инвертор иногда тянет за собой специализированный трансформатор, оптические каналы управления ключами, сложную распределенную систему управления, работающую как одно целое… В общем, сложно всё у мощного асинхронного привода. При этом вентильно-индукторный привод за счет секционирования может «отсрочить» переход на высоковольтный инвертор, позволяя сделать привода до единиц мегаватт от низковольтного питания, выполненные по классической схеме. В этом плане ВИПы становятся интереснее асинхронного привода, да еще и обеспечивают резервирование. С другой стороны, асинхронные привода работают уже сотни лет, двигатели доказали свою надежность. ВИПы же только пробивают себе дорогу. Так что здесь надо взвесить много факторов, чтобы выбрать для конкретной задачи наиболее оптимальный привод.

Но всё становится еще интереснее, когда речь заходит о транспорте или о малогабаритных устройствах. Там уже нельзя беспечно относиться к массе и габаритам электропривода. И вот там уже нужно смотреть на синхронные машины с постоянными магнитами. Если посмотреть только на параметр мощности деленной на массу (или размер), то синхронные машины с постоянными магнитами вне конкуренции. Отдельные экземпляры могут быть в разы меньше и легче, чем любой другой «безмагнитный» привод переменного тока. Но здесь есть одно опасное заблуждение, которое я сейчас постараюсь развеять.

Если синхронная машина в три раза меньше и легче – это не значит, что для электротяги она подходит лучше. Всё дело в отсутствии регулировки потока постоянных магнитов. Поток магнитов определяет ЭДС машины. На определенной частоте вращения ЭДС машины достигает напряжения питания инвертора и дальнейшее повышение частоты вращения становится затруднительно. Тоже самое касается и повышения момента. Если нужно реализовать больший момент, в синхронной машине нужно повышать ток статора – момент возрастет пропорционально. Но более эффективно было бы повысить и поток возбуждения – тогда и магнитное насыщение железа было бы более гармоничным, а потери были бы ниже. Но опять же поток магнитов повышать мы не можем. Более того, в некоторых конструкциях синхронных машин и ток статора нельзя повышать сверх определенной величины – магниты могут размагнититься. Что же получается? Синхронная машина хороша, но только лишь в одной единственной точке – в номинальной. С номинальной частотой вращения и номинальным моментом. Выше и ниже – всё плохо. Если это нарисовать, то получится вот такая характеристика частоты от момента (красным):

На рисунке по горизонтальной оси отложен момент двигателя, по вертикальной – частота вращения. Звездочкой отмечена точка номинального режима, например, пусть это будет 60кВт. Заштрихованный прямоугольник – это диапазон, где возможно регулирование синхронной машины без проблем – т.е. «вниз» по моменту и «вниз» по частоте от номинала. Красной линией отмечено, что можно выжать из синхронной машины сверх номинала – небольшое повышение частоты вращения за счет так называемого ослабления поля (на самом деле это создание лишнего реактивного тока по оси d двигателя в векторном управлении), а также показана некоторая возможная форсировка по моменту, чтобы было безопасно для магнитов. Всё. А теперь давайте поставим эту машину в легковое транспортное средство без коробки передач, где батарея рассчитана на отдачу 60кВт. Желаемая тяговая характеристика изображена синим. Т.е. начиная с самой низкой скорости, скажем, с 10км/ч привод должен развивать свои 60кВт и продолжать их развивать вплоть до максимальной скорости, скажем 150км/ч. Синхронная машина и близко не лежала: её момента не хватит даже чтобы заехать на бордюр у подъезда (или на поребрик у парадной, для полит. корректности), а разогнаться машина сможет лишь до 50-60км/ч.

Что же это значит? Синхронная машина не подходит для электротяги без коробки передач? Подходит, конечно же, просто надо по-другому её выбрать. Вот так:

Надо выбрать такую синхронную машину, чтобы требуемый тяговый диапазон регулирования был весь внутри её механической характеристики. Т.е. чтобы машина одновременно могла развить и большой момент, и работать на большой частоте вращения. Как вы видите из рисунка… установленная мощность такой машины будет уже не 60кВт, а 540кВт (можно посчитать по делениям). Т.е. в электромобиль с батареей на 60кВт придется установить синхронную машину и инвертор на 540кВт, просто чтобы «пройти» по требуемому моменту и частоте вращения.

Конечно же, так как описано, никто не делает. Никто не ставит машину на 540кВт вместо 60кВт. Синхронную машину модернизируют, пытаясь «размазать» её механическую характеристику из оптимума в одной точке вверх по скорости и вниз по моменту. Например, прячут магниты в железо ротора (делают инкорпорированными), это позволяет не бояться размагнитить магниты и ослаблять поле смелее, а также перегружать по току побольше. Но от таких модификаций синхронная машина набирает вес, габариты и становится уже не такой легкой и красивой, какой она была раньше. Появляются новые проблемы, такие как «что делать, если в режиме ослабления поля инвертор отключился». ЭДС машины может «накачать» звено постоянного тока инвертора и выжечь всё. Или что делать, если инвертор на ходу пробился — синхронная машина замкнется и может токами короткого замыкания убить и себя, и водителя, и всю оставшуюся живой электронику — нужны схемы защиты и т.п.

Поэтому синхронная машина хороша там, где большого диапазона регулирования не требуется. Например, в сегвее, где скорость с точки зрения безопасности может быть ограничена на 30км/ч (или сколько там у него?). А еще синхронная машина идеальна для вентиляторов: у вентилятора сравнительно мало изменяется частота вращения, от силы раза в два – больше особо нет смысла, так как воздушный поток ослабевает пропорционально квадрату скорости (примерно). Поэтому для небольших пропеллеров и вентиляторов синхронная машина – это то, что нужно. И как раз она туда, собственно, успешно ставится.

Тяговую кривую, изображенную на рисунке синим цветом, испокон веков реализуют двигатели постоянного тока с регулируемым возбуждением: когда ток обмотки возбуждения изменяют в зависимости от тока статора и частоты вращения. При увеличении частоты вращения уменьшается и ток возбуждения, позволяя машине разгоняться выше и выше. Поэтому ДПТ с независимым (или смешанным) управлением возбуждением классически стоял и до сих пор стоит в большинстве тяговых применений (метро, трамваи и т.п.). Какая же электрическая машина переменного тока может с ним поспорить?

К такой характеристике (постоянства мощности) могут лучше приблизиться двигатели, у которых регулируется возбуждение. Это асинхронный двигатель и оба типа ВИПов. Но у асинхронного двигателя есть две проблемы: во-первых, его естественная механическая характеристика – это не кривая постоянства мощности. Потому что возбуждение асинхронного двигателя осуществляется через статор. А поэтому в зоне ослабления поля при постоянстве напряжения (когда на инверторе оно закончилось) подъем частоты в два раза приводит к падению тока возбуждения в два раза и моментоообразующего тока тоже в два раза. А так как момент на двигателе – это произведение тока на поток, то момент падает в 4 раза, а мощность, соответственно, в два. Вторая проблема – это потери в роторе при перегрузке с большим моментом. В асинхронном двигателе половина потерь выделяется в роторе, половина в статоре. Для уменьшения массогабаритных показателей на транспорте часто применяется жидкостное охлаждение. Но водяная рубашка эффективно охладит лишь статор, за счет явления теплопроводности. От вращающегося ротора тепло отвести значительно сложнее – путь отвода тепла через «теплопроводность» отрезан, ротор не касается статора (подшипники не в счет). Остается воздушное охлаждение путем перемешивая воздуха внутри пространства двигателя или излучение тепла ротором. Поэтому ротор асинхронного двигателя получается своеобразным «термосом» — единожды перегрузив его (сделав динамичный разгон на машине), требуется долгое время ждать остывания ротора. А ведь его температуру еще и не измерить… приходится только предсказывать по модели.

Здесь нужно отметить, как мастерски обе проблемы асинхронного двигателя обошли в Тесла в своей Model S. Проблему с отводом тепла из ротора они решили… заведя во вращающийся ротор жидкость (у них есть соответствующий патент, где вал ротора полый и он омывается внутри жидкостью, но достоверно я не знаю, применяют ли они это). А вторую проблему с резким уменьшением момента при ослаблении поля… они не решали. Они поставили двигатель с тяговой характеристикой, почти как у меня нарисована для «избыточного» синхронного двигателя на рисунке выше, только у них не 540кВт, а 300кВт. Зона ослабления поля в тесле очень маленькая, где-то два крата. Т.е. они поставили «избыточный» для легкового автомобиля двигатель, сделав вместо бюджетного седана по сути спорт-кар с огромной мощностью. Недостаток асинхронного двигателя обратили в достоинство. Но если бы они попытались сделать менее «производительный» седан, мощностью 100кВт или меньше, то асинхронный двигатель, скорее всего, был бы точно таким же (на 300кВт), просто его искусственно задушили электроникой бы под возможности батареи.

А теперь ВИПы. Что могут они? Какая тяговая характеристика у них? Про ВИД СВ я точно сказать не могу – это по своему принципу работы нелинейный двигатель, и от проекта к проекту его механическая характеристика может сильно меняться. Но в целом он скорее всего лучше асинхронного двигателя в плане приближения к желаемой тяговой характеристике с постоянством мощности. А вот про ВИД НВ я могу сказать подробнее, так как мы на фирме им очень плотно занимаемся. Видите вон ту желаемую тяговую характеристику на рисунке выше, которая нарисована синим цветом, к которой мы хотим стремиться? Это на самом деле не просто желаемая характеристика. Это реальная тяговая характеристика, которую мы по точкам по датчику момента сняли для одного из ВИД НВ. Так как ВИД НВ имеет независимое внешнее возбуждение, то его качества наиболее приближены к ДПТ НВ, который тоже может сформировать такую тяговую характеристику за счет регулирования возбуждения.

Так что же? ВИД НВ – идеальная машина для тяги без единой проблемы? На самом деле нет. Проблем у него тоже куча. Например, его обмотка возбуждения, которая «висит» между пакетами статора. Хоть она и не вращается, от неё тоже сложно отводить тепло – получается ситуация почти как ротором асинхронника, лишь немного получше. Можно, в случае надобности, «кинуть» трубку охлаждения со статора. Вторая проблема – это завышенные массогабаритные показатели. Глядя на рисунок ротора ВИД НВ, можно видеть, что пространство внутри двигателя используется не очень эффективно – «работают» только начало и конец ротора, а середина занята обмоткой возбуждения. В асинхронном двигателе, например, вся длина ротора, всё железо «работает». Сложность сборки – засунуть обмотку возбуждения внутрь пакетов ротора надо еще суметь (ротор делается разборным, соответственно, есть проблемы с балансировкой). Ну и просто массогабаритные характеристики пока получаются не очень-то выдающимися по сравнению с теми же асинхронными двигателями Тесла, если накладывать тяговые характеристики друг на друга.
А также есть еще общая проблема обоих типов ВИД. Их ротор – пароходное колесо. И на высоких частотах вращения (а высокая частота нужна, так высокочастотные машины при той же мощности меньше тихоходных) потери от перемешивания воздуха внутри становятся очень значительными. Если до 5000-7000 об/мин ВИД еще можно сделать, то на 20000 об/мин это получится большой миксер. А вот асинхронный двигатель на такие частоты и гораздо выше сделать вполне можно за счет гладкого статора.

Так что же лучше всего в итоге для электротяги? Какой двигатель самый лучший?
Понятия не имею. Все плохие. Надо изобретать дальше. Но мораль статьи такова – если вы хотите сравнить между собой разные типы регулируемого электропривода, то нужно сравнивать на конкретной задаче с конкретной требуемой механической характеристикой по всем-всем параметрам, а не просто по мощности. Также в этой статье не рассмотрены еще куча нюансов сравнения. Например, такой параметр как длительность работы в каждой из точек механической характеристики. На максимальном моменте обычно ни одна машина не может работать долго – это режим перегрузки, а на максимальной скорости очень плохо себя чувствуют синхронные машины с магнитами – там у них огромные потери в стали. А еще интересный параметр для электротяги – потери при движении выбегом, когда водитель отпустил газ. Если ВИПы и асинхронные двигатели будут крутиться как болванки, то у синхронной машины с постоянными магнитами останутся почти номинальные потери в стали из-за магнитов. И так далее, и так далее…
Поэтому нельзя вот так просто взять и выбрать лучший электропривод.

UPD:
Обобщая замечания в комментариях, необходимо дополнить некоторые важные, как оказалось, вещи, которые я изначально опустил как маловажные.
1. Асинхронные двигатели до эры преобразователей частоты регулировали за счет применения так называемого фазного ротора — когда ротор делался в виде обмотки, а не беличьей клетки, а через контактные кольца (как у синхронной машины) фазы ротора выводились наружу. Включая в цепь ротора резисторы можно было мягко пускать АД и безопасно регулировать частоту вращения, изменяя сопротивление. Проблема в том, что очень много энергии при этом терялось в резисторах — иногда до половины от подводимой к приводу мощности.

2. В статье не упомянуты синхронные реактивные машины и их совмещение с синхронными машинами с постоянными магнитами. Если сделать ротор синхронной машины с магнитами явнополюсным — например таким, как нарисован ротор SRD двигателя на gif анимации, то развиваемый момент может быть не только активным, но и реактивным — как у SRD. Подбирая оптимальное сочетание активного и реактивного момента можно частично исключить проблемы классической синхронной машины с магнитами, значительно расширив диапазон работы с постоянством мощности. Получается некий гибрид реактивной машины и синхронной с магнитами.

3. Шаговые двигатели не рассмотрены, потому что по принципу действия они в первом приближении схожи либо с синхронными машинами с постоянными магнитами, либо с SRD двигателями — зависит от конкретного типа шаговика. Только шаговые двигатели, в отличие от «силовых» приводов, имеют гораздо большее количество пар полюсов (зубцов) для увеличения коэффициента электрической редукции: чтобы одному периоду тока соответствовало меньшее угловое перемещение вала. Управление шаговиками обычно тривиальное — последовательный перебор фаз друг за другом (шаги). Более продвинутые системы дробят шаг, подавая в двигатель «микрошаги» — по сути приближая управление к синусоидальному. Еще более продвинутые используют датчик положения ротора и применяют полноценное векторное управление. Но в таком случае и машину нужно делать более качественную, а называться в сумме это будет уже настоящим сервоприводом.

Ваш вопрос: Какие бывают виды двигателей?

Какие есть виды моторов?

Виды двигателей

• Паровая машина
• Бензиновый двигатель
• Карбюраторная система впрыска
• Инжектор
• Дизельные двигатели
• Газовый двигатель
• Электрические моторы
• Роторно-поршневые ДВС

Какой самый лучший двигатель в мире?

Смотрите ТОП-12 ниже:

1. 1 место: Ferrari 3.9-litre twin-turbo V8.
2. 2 место: Ford 1.0-litre EcoBoost. …
3. 3 место: BMW M 3.2-litre. …
4. 4 место: Volkswagen 1.4-litre TSI twin-charger. …
5. 5 место: Toyota 1.5-litre Hybrid Synergy Drive. …
6. 6 место: BMW 1.5-litre petrol-electric hybrid. …
7. 7 место: BMW 3.0-litre twin-turbo. …

Как устроен двигатель?

В поршневом ДВС преобразование энергии происходит в камере сгорания, которая образована цилиндром, головкой цилиндра и поршнем. Таким образом, тепловая энергия преобразуется в механическую, а возвратно-поступательное движение — во вращательное как наиболее удобный для трансформации вид движения. …

Какие существуют виды двигателей внутреннего сгорания?

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) можно разделить на рядные, V-образные, VR-образные, опозитные и W-образные. Также к ним можно отнести роторный мотор.

Какой двигатель самый надежный?

Двигатель – один из наиболее важных узлов любого автомобиля. Силовые агрегаты бывают удачными, а бывают и весьма проблемными.
…
Названы 5 самых надежных и долговечных автомобильных двигателей

1. 1 место – Mercedes OM617.
2. 2 место – Honda D-Series. …
3. 3 место – Mercedes M111. …
4. 4 место – Chevrolet A15 SMS. …
5. 5 место – BMW M50 B25. …

3.08.2019

Как правильно мотор или двигатель?

Мотор в большинстве случаев обозначает электродвигатель или ДВС, тогда как двигатель включает в себя более широкий спектр понятий. ДВС, установленный на автомобиле чаще называют двигателем, тогда как отдельно стоящий агрегат чаще мотор.

Какой двигатель Тойота самый надежный?

2ZZ-GE пожалуй самый надёжный двигатель в автомобилей Тойота.
…
Такой силовой агрегат устанавливался на следующие машины:

• Celica;
• Corolla;
• Lotus Elise.

17.12.2020

Какие современные двигатели самые надежные?

Самые надежные версии – это двигатели с приставкой BSF и BSE (выпускались с 2002 по 2015 годы). Существует еще неплохие серии CFNA и CFNB, но их рекомендовать сложно из-за отзывной кампании по поршневой группе и не очень долговечной цепи ГРМ.

Сколько ходит двигатель?

Срок службы современных двигателей

В зависимости от модели и режима эксплуатации, средний показатель ресурса современного силового агрегата зарубежного производства составляет 300 000 – 350 000 км. Российские автомобили, оснащаются двигателями, рассчитанными на 150 000 – 200 000 км.

Как устроен инерционный двигатель?

Инерционный двигатель содержит устройство приведения во вращение маховика, содержащее маховик, выполненный вокруг системы вложенных друг в друга шарикоподшипников, выполненных таким образом, что в паре двух соседних шарикоподшипников внутренний шарикоподшипник вложен во внешний шарикоподшипник таким образом, что шарики …

Что происходит когда работает двигатель?

В цилиндре происходит взрыв бензинового заряда, что заставляет поршень опуститься вниз. Как только поршень достигает дна, открывается выхлопной клапан, и продукты сгорания выводятся из цилиндра через выхлопную трубу.

Что делает двигатель в автомобиле?

Автомобильный двигатель — двигатель, который преобразует энергию какого-либо рода в механическую работу, необходимую для приведения автомобиля в движение. Наиболее распространённым типом автомобильного двигателя является поршневой двигатель внутреннего сгорания.

Какие бывают типы электродвигателей?

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

• Электродвигатели постоянного тока …
• Электродвигатели переменного тока …
• Шаговые электродвигатели …
• Серводвигатели …
• Линейные электродвигатели …
• Синхронные двигатели …
• Асинхронные двигатели

Почему называется атмосферный двигатель?

Это означает, что необходимая для воспламенения смесь бензина и атмосферного воздуха достигается благодаря естественным законам физики (атмосферному давлению). Поэтому агрегат и получил такое название.

Где еще кроме автомобилей используется двигатель внутреннего сгорания?

Применение двигателей внутреннего сгорания (ДВС) очень широкое. Это всевозможные транспортные средства: мопеды, мотоцыклы, автомобили, теплоходы, тепловозы, самалеты и вертолеты..

Двигатели для грузовых автомобилей

Cummins 6BT — самый известный двигатель для грузовиков серии B. Двигатель Cummins 5,9 л был первым дизельным двигателем, который использовался в полноразмерных пикапах в качестве альтернативы большим бензиновым двигателям V8. Производство было начато в 1984 году. Он разрабатывался как двигатель для сельхозтехники Case. Но в будущем 6BT широко использовался в легких, средних и некоторых тяжелых грузовиках и автобусах. 12-клапанный двигатель Cummins с турбонаддувом приобрел огромную популярность в пикапах Dodge Ram 1989-1998 модельного года благодаря огромному крутящему моменту на низких оборотах и ​​во всем диапазоне оборотов двигателя, а также лучшему расходу топлива по сравнению с бензиновыми двигателями Dodge V8. Читать больше проДвигатель Cummins 6BT 5.9L …

Двигатель 4BT представляет собой рядный 4-цилиндровый турбодизельный двигатель с водяным охлаждением из серии Cummins B. Двигатель имеет чугунный блок цилиндров с отверстиями, выточенными непосредственно в блоке цилиндров. Клапанный механизм двигателя — OHV. Распределительный вал установлен в блок и приводится в движение коленчатым валом через шестерни в передней части двигателя (а также масляный насос). Распределительный вал открывает и закрывает клапаны, проталкивая коромысла толкателями и твердыми толкателями. Головка блока цилиндров тоже из чугуна. Впускной и выпускной патрубки находятся на противоположных сторонах (головка цилиндров с поперечным потоком). Клапанов 8, по 2 на цилиндр. 4BT оснащен механической системой прямого впрыска. Ранние версии оснащались механическим ТНВД P7100, приводимым в действие через шестерню распределительного вала. Читать больше проДвигатель Cummins 4BT 3.9L …

Двигатель MAN D2865 — 5-цилиндровый рядный мотор с водяным охлаждением, производился с 1992 года. Мощность двигателя составляет 270 л.с. (198 кВт) при объеме двигателя 9973 куб. см. (10 литров). Читать больше проДвигатель MAN D2865 …

Серия двигателей ЯМ3-7601 стала результатом дальнейшей модернизации классических 6-цилиндровых V-образных дизелей Ярославского моторного завода. По сути своей, двигатель ЯМ3-7601 является форсированным мотором ЯМ3-2З6БЕ2, с увеличенной до 300 л.с. мощностью. Читать больше проДвигатель ЯМЗ 7601 …

Мотор DAF WS 259 — дизельный двигатель мощностью 352 лошадиные силы. WS 259 имеет 6 цилиндров объемом 11,6 литров с 12 клапанами. Модель двигателя имеет высокий показатель удельной мощности. Данный мотор предназначен для доставки грузов на ближних и дальних расстояниях благодаря экономичности и высокой производительности. Читать больше проДвигатель DAF WS 259 …

Дизельный двигатель производства фирмы Mercedes-Benz является 4-тактным и имеет объем 9572 куб.см, что соответствует ориентировочно 575 куб.дюймам. Он относится к серии двигателей — 400, которая начала разрабатываться в 1969 году и дополнила серию двигателей 300. Читать больше проДвигатель Mercedes OM401 …

Дизельный двигатель DAF WS 282 мощностью 384 лошадиных сил, 282 кВт. Этот V-образный мотор DAF имеет 6 цилиндров объемом 11,6 литров с 12 клапанами. Устанавливается на DAF 95 FA 95.380, DAF 95 FAT 95.380, DAF 95 FT 95.380, DAF 95 FAC 95.380. Читать больше проДвигатель DAF WS 282 …

Мощные и надежные двигатели семейства Mercedes OM427 применяются в качестве силовой установки в автомобилях средней грузоподъемности. Эти моторы устанавливаются не только в собственные грузовики компании Mercedes, но и в технику некоторых других производителей. В первую очередь, эти агрегаты ценятся за их бесперебойность и прочность. Читать больше проДвигатель Mercedes OM427 …

Двигатель OM362 относится к семейству дизельных моторов производства Mercedes-Benz. Двигатели этого семейства ставили на некоторые модели коммерческих автомобилей, выпущенных после 1983 года. Mercedes OM362LA это рядный 6-цилиндровый ДВС, объемом 5,7 литра, с турбонадувом и промежуточным охладителем. Читать больше проДвигатель Mercedes OM362 …

Мотор DAF XD3P — дизельный двигатель мощностью 70 лошадиных сил. XD3P имеет 4 цилиндра с 8 клапанами и объем в 2,5 литра. Устанавливался на DAF 400 Series, Peugeot J9 Karsan, SsangYong Korando, SsangYong Korando Family, Ford Granada и Scorpio. Читать больше проДвигатель DAF XD3P …

Двигатели DAF WS 268 с маркировкой WS характеризуются высокой мощностью за счет установленной системы турбонаддува. Их отличает высокий показатель удельной мощности. Кроме того, моторы имеют невысокий показатель потребления топлива, моторного масла и прочих расходных материалов. Читать больше проДвигатель DAF WS 268 …

Мотор DAF RS 222 — дизельный двигатель мощностью 302 лошадиные силы. RS 222 имеет 6 цилиндров с 12 клапанами, располагает объемом 8,5 литров. Модель двигателя RS 222 устанавливалась на грузовики DAF 75 FA 75.300 и DAF 75 FT 75.300. Читать больше проДвигатель DAF RS 222 …

Двигатель DAF RS 180 — агрегат объемом в 8 литров, 6-цилиндровый, имеет по 2 клапана на цилиндр, с ходом поршня 132 мм. Устанавливался на грузовики c бортовой платформой/шасси с колёсной формулой 4×4. Читать больше проДвигатель DAF RS 180 …

Мотор DAF BN 52 — двигатель, объемом в 2 литра. 4-цилиндровый, имеет по 2 клапана на цилиндр, с ходом поршня 97 мм. Читать больше проДвигатель DAF BN 52 …

Двигатели Mercedes OM421 достигают мощности в 216 л.с. (159 кВт). Объем рабочей области этих моторов составляет 11 л. Это 6-цилиндровые двигатели с 12-ю клапанами, которые при низких эксплуатационных затратах обеспечивают достаточную для средней нагрузки мощность. Читать больше проДвигатель Mercedes OM421 …

Как производятся двигатели Ferrari? | Двигатель Ferrari

в сборе

Многие детали Ford, Buick или Mercedes-Benz будут отданы на аутсорсинг, но каждый Ferrari производится в одном и том же месте, где всегда производились Ferrari: в Маранелло. И каждый двигатель Ferrari собирается вручную, чтобы обеспечить высочайший уровень контроля качества . Каждый день в Маранелло производится 147 двигателей, собираемых вручную из деталей, отлитых на месте.

Отливка деталей двигателя Ferrari

На создание

автомобилей Ferrari уходит около трех месяцев, и сборка двигателя является первым и наиболее важным этапом. Чтобы обеспечить высочайший уровень качества, компоненты двигателя отливаются в собственном литейном цехе . Алюминий плавится в печи и разливается в формы для блока цилиндров, головок цилиндров, картера и клапанов.

Несмотря на то, что двигатели собираются вручную, это первый этап, на котором требуется помощь машины для обеспечения точности: отливка алюминиевого сплава выполняется роботами.

Вместо того, чтобы отливать цельный блок из алюминия и просверливать необходимые проходы, в машину для литья под давлением вставляют стержни из песка и смолы.После извлечения из литого алюминиевого двигателя эти сердечники оставляют после себя точно спроектированные каналы.

Робот-помощник при сборке двигателя Феррари

Сборка двигателя Ferrari требует особого внимания, которое не следует автоматизировать, но есть некоторые работы, которые настолько сложны, требуют работы настолько точной, что требуется некоторая помощь.

Помимо автоматической заливки расплавленного алюминия, седла клапанов двигателя Ferrari требуют дополнительной робототехнической обработки. Пара роботов по прозвищу Ромео и Джульетта соединяет седла клапанов двигателей .Ромео берет головку цилиндра и осторожно нагревает ее сжатым воздухом, а Джульетта берет алюминиевое кольцо и окунает его в жидкий азот. Затем две части соединяются вместе.

Производство коленчатого вала

Хотя двигатели Ferrari собираются вручную, они также строятся стратегически. Пока детали двигателя отливаются, коленчатый вал также производится с помощью сложного процесса, который включает:

• Черновая обработка
• Рекуперационная термообработка
• Растачивание и шлифование
• Азотирование
• Окончательная шлифовка и доводка

Изготовление коленчатого вала для Ferrari может занять около 25 рабочих дней.

Блок двигателя

Все готовые детали двигателя поступают в узел сборки двигателя, где блок цилиндров, головки цилиндров, клапаны и коленчатый вал объединяются для создания двигателя.

Вы найдете 32 станции на сборочном конвейере V8 , где двигатель переходит от одного сотрудника к другому, каждый из которых обучен и сертифицирован в своем конкретном аспекте сборки двигателя. Двигатели V12 собираются отдельно от V8 из-за их более сложной конструкции и необходимости дополнительного внимания человека.

После выхода из сборочного узла двигателя добавляются другие элементы (цепи привода ГРМ, электрическая система, кожух, предназначенный для защиты распределения). Затем двигатель отправляется на испытательный стенд, чтобы убедиться, что он соответствует стандартам Ferrari, прежде чем он попадет на сборочную линию для установки на автомобиль.

Узнайте больше с Ferrari Lake Forest

Ferrari — это равные части искусства и инженерии, и чтобы быть транспортными средствами мирового класса, они требуют человеческого участия на каждом этапе.Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о заботе, которая прилагается к созданию вашего Ferrari, и наша команда экспертов по обслуживанию может подробно рассказать о высоком уровне заботы, который также требуется при обслуживании вашего автомобиля.

40 CFR § 1039.5 — Какие двигатели исключены из требований этой части? | CFR | Закон США

§ 1039.5 Какие двигатели исключены из требований этой части?

Эта часть не применяется к определенным внедорожным двигателям, а именно:

(а) Двигатели локомотивов.

(1) Следующие двигатели локомотивов не подпадают под действие положений данной части 1039:

(i) Двигатели локомотивов сертифицированы согласно 40 CFR часть 1033.

(ii) Двигатели локомотивов, на которые не распространяются стандарты 40 CFR часть 92 или 1033 в соответствии с положениями 40 CFR часть 1033 или 1068 (за исключением положений 40 CFR 1033.150 (e)).

(2) Следующие двигатели локомотивов подпадают под действие положений данной части 1039:

(i) Двигатели локомотивов освобождены от действия 40 CFR часть 1033 в соответствии с положениями 40 CFR 1033.150 (е).

(ii) Двигатели локомотивов исключены из определения локомотивов в 40 CFR 1033.901.

(iii) Двигатели локомотивов, произведенные в соответствии с положениями 40 CFR 1033.625.

(б) Судовые двигатели.

(1) Положения данной части 1039 не распространяются на следующие судовые двигатели:

(i) Двигатели, подпадающие под действие стандартов 40 CFR, часть 94.

(ii) Двигатели, не подпадающие под действие стандартов 40 CFR, часть 94, только потому, что они были произведены до того, как стали применяться стандарты 40 CFR, часть 94.

(iii) Двигатели, на которые не распространяются стандарты 40 CFR, часть 94 в соответствии с положениями 40 CFR, часть 94 (за исключением положений 40 CFR 94.907 или 94.912). Например, двигатель, на который не распространяется действие согласно 40 CFR 94.906, поскольку он принадлежит производителю, не подпадает под действие положений этой части 1039.

(iv) Двигатели с номинальной мощностью ниже 37 кВт.

(v) Двигатели иностранных судов.

(2) Судовые двигатели подпадают под действие положений этой части 1039, если они освобождены от требований 40 CFR часть 94 на основании положений 40 CFR 94 по редактированию двигателей.907 или положениями общего семейства 40 CFR 94.912.

(c) Горные двигатели. Двигатели, используемые в подземных горных выработках или в подземном горном оборудовании и регулируемые Управлением по безопасности и гигиене труда в горнодобывающей промышленности в 30 CFR, части 7, 31, 32, 36, 56, 57, 70 и 75, не подпадают под действие положений этой части 1039.

(d) Двигатели для хобби. Двигатели, установленные в уменьшенных моделях транспортных средств, не способных перевозить человека, не подпадают под действие положений данной части 1039.

(e) Двигатели, используемые в транспортных средствах для отдыха. Двигатели, сертифицированные на соответствие требованиям 40 CFR часть 1051, не подпадают под действие положений этой части 1039.

[69 FR 39213, 29 июня 2004 г., с поправками, внесенными в 70 FR 40462, 13 июля 2005 г .; 73 FR 59191, 8 октября 2008 г .; 75 FR 22988, 30 апреля 2010 г .; 81 FR 74133, 25 октября 2016 г.]

Как современные дизельные двигатели помогают снизить влияние автомобилей на качество местного воздуха

Комбинация революционных технологий снижения выбросов позволила снизить выбросы NOx и твердых частиц, что сделало современное дизельное топливо ответственным выбором для городского водителя.

Что вам нужно знать о качестве воздуха в городах?

По данным Европейского агентства по окружающей среде (ЕАОС), загрязнение воздуха является экологической причиной номер один преждевременной смерти в Европейском Союзе. Источники загрязнения воздуха в городах включают промышленные выбросы, отопление и автомобильный транспорт, такой как легковые и грузовые автомобили.

Качество воздуха оценивается путем измерения ряда загрязняющих веществ, таких как озон, диоксид азота (NO ₂ ) и твердые частицы (ТЧ), значения которых не должны превышать определенных ориентиров.Хотя выбросы углекислого газа (CO ₂ ) играют определенную роль в изменении климата, они не несут ответственности за ухудшение качества местного воздуха.

В Европе стандарты Euro 6 определяют максимальное количество загрязняющих веществ, которые могут выбрасывать автомобили. В 2017 году были введены так называемые тесты на выбросы при реальном вождении (RDE), чтобы гарантировать, что автомобили имеют низкий уровень выбросов при движении в реальном мире, а не только в лабораторных условиях.

Как автомобили влияют на качество местного воздуха?

Качество воздуха является серьезной проблемой, и в транспортном секторе были предприняты значительные улучшения для сокращения вредных выбросов.По всему Европейскому Союзу предпринимаются усилия по повышению эффективности двигателей, чтобы в долгосрочной перспективе перейти на автомобили с нулевым уровнем выбросов.

Если бы все городские автомобилисты сегодня ездили на новых дизельных автомобилях Евро-6, соответствующих требованиям RDE, то в наших городах произошло бы существенное сокращение загрязнения воздуха NOx.

В ближайшем будущем автомобили с двигателями внутреннего сгорания вряд ли исчезнут с европейских дорог. Чтобы свести к минимуму их влияние на качество воздуха, двигатели современных автомобилей постоянно совершенствуются.

Современные дизельные двигатели сочетают в себе большую экономию топлива с почти нулевыми выбросами загрязняющих веществ

Несмотря на негативное общественное мнение, технология дизельных двигателей претерпела значительные изменения в последние годы, чтобы ограничить загрязнение воздуха и сократить выбросы CO ₂ .

Фактически, современные и более чистые дизельные автомобили сочетают в себе большую экономию топлива с почти нулевыми выбросами сверхмелкозернистых частиц и оксидов азота, что делает их одним из наиболее экономически эффективных вариантов сокращения транспортных выбросов в Европе.

Вот некоторые из инноваций в технологии дизельных двигателей, которые активно борются с проблемами качества воздуха:

• Дизельные сажевые фильтры (DPF) удаляют 99,9% частиц, поступающих из двигателя, включая сверхмелкозернистые частицы. Керамические настенные проточные фильтры удаляют почти все частицы углерода, включая мелкие частицы диаметром менее 100 нанометров (нм). Поскольку в 2011 году был введен закон о выбросах выхлопных газов Euro 5b, сажевые фильтры стали фактически обязательными.
• Системы нейтрализации выхлопных газов DeNOx , такие как Selective Catalytic Reduction (SCR) и ловушки NOx, дополнительно сокращают и контролируют выбросы NOx в выхлопных трубах дизельных автомобилей. В системе SCR аммиак используется для преобразования более 70% (до 95%) NO и NO ₂ в азот через специальную каталитическую систему. AdBlue ^® , например, представляет собой раствор мочевины, который осторожно впрыскивается из отдельного бака в выхлопную систему дизельного автомобиля, где он гидролизуется до аммиака перед катализатором SCR.Все большее количество дизельных автомобилей, зарегистрированных после сентября 2015 года (преимущественно автомобили, соответствующие стандарту Euro 6), оснащены этой технологией.
• Катализаторы окисления остаются ключевой технологией для дизельных двигателей и преобразуют окись углерода (CO) и углеводороды (HC) в CO ₂ и воду.

Как мы можем измерить реальное влияние езды на автомобиле?

С 1992 года последовавшие друг за другом европейские стандарты выбросов устанавливали более строгие ограничения на количество выбросов загрязняющих веществ, которые автомобиль может выделять, таких как PM, NOx, несгоревшие углеводороды и CO.

Европейскому легковому автомобилю с дизельным двигателем было разрешено выбрасывать 140 миллиграммов ТЧ на километр в 1992 году, но в 2014 году это число упало до 4,5 миллиграммов. Кроме того, предельные значения выбросов NOx и несгоревших углеводородов снизились более чем на 90% по сравнению с аналогичным периодом. период.

С 1992 года у легковых автомобилей с дизельным двигателем наблюдается снижение массы твердых частиц на 96% на километр

Измерение реального воздействия езды на автомобиле зависит от места проведения исследования.В течение многих лет выбросы от автомобилей измерялись только в лабораторных условиях, имитирующих дорожные условия. Эти испытания подверглись критике за выявление лазеек, которые были использованы в печально известном скандале с «Дизельгейтом».

В 2017 году Европейский Союз представил два новых дополнительных теста для измерения загрязнителей воздуха, выбрасываемых автомобилями в различных реальных условиях вождения, чтобы избежать лазеек и неточностей в измерениях.

Какие инновации в области выбросов мы можем ожидать в будущем?

Европейские производители автомобилей и их поставщики являются мировыми лидерами в разработке новейших технологий для дизельных двигателей.Новые дизельные двигатели не только выбрасывают меньше загрязняющих веществ, ухудшающих качество воздуха, но и производят более низкие уровни CO ₂ .

Современные, более чистые дизельные автомобили сочетают в себе большую экономию топлива с почти нулевыми выбросами сверхмелкозернистых частиц и оксидов азота, что делает их одним из самых экономически эффективных вариантов сокращения транспортных выбросов в Европе.

В ближайшие годы частичная или полная гибридизация дизельной трансмиссии (например, с 48-вольтовой технологией или подключаемым гибридом) в сочетании с передовыми технологиями контроля выбросов позволит дополнительно снизить как вредные загрязнители, так и выбросы CO ₂ .

Однако европейские водители уже могут повлиять на качество местного воздуха в городах. Если бы все городские автомобилисты сегодня водили существующие новые дизельные автомобили стандарта RDE, соответствующие стандарту Euro 6 (зарегистрированные с сентября 2017 года), то в наших городах произошло бы существенное сокращение загрязнения воздуха NOx.

Выбросы NOx и числа частиц (PN) от автомобилей, соответствующих требованиям RDE, протестированных на дорогах, являются общедоступными. Выбросы NOx и PN от новейших дизельных автомобилей находятся в пределах нормы выбросов, не превышающей допустимой, как показано ниже.

Последние дизельные автомобили имеют выбросы NOx и PN, которые находятся в пределах нормы выбросов, не превышающей нормы

ADAC в Германии предоставляет список автомобилей, соответствующих требованиям RDE, уже имеющихся на рынке.

Вооруженные этими данными и дальнейшими технологическими обновлениями, водители могут сделать выбор, который положительно повлияет на качество воздуха в их городах.

Двигатели | Двигатель Бэббиджа

Двигатели

Чарльз Бэббидж (1791–1871), пионер компьютеров, разработал два класса двигателей: разностные двигатели и аналитические двигатели.Разностные машины называются так из-за математического принципа, на котором они основаны, а именно метода конечных разностей. Прелесть метода в том, что он использует только арифметическое сложение и устраняет необходимость умножения и деления, которые сложнее реализовать механически.

Разностные двигатели — это строго калькуляторы. Они вычисляют числа единственным способом, которым умеют — путем многократного сложения по методу конечных разностей. Их нельзя использовать для общих арифметических расчетов.Аналитическая машина — это гораздо больше, чем просто калькулятор, и она отмечает прогресс от механизированной арифметики вычислений к полноценным вычислениям общего назначения. На разных этапах развития его идей было как минимум три дизайна. Так что говорить об Аналитических машинах во множественном числе строго правильно.

Двоичное, десятичное и обнаружение ошибок

Вычислительные машины

Бэббиджа представляют собой десятичные цифровые машины. Они являются десятичными в том смысле, что используют знакомые десять чисел от «0» до «9», и они являются цифровыми в том смысле, что только целые числа распознаются как действительные.Числовые значения представлены шестеренками, и каждая цифра числа имеет свое собственное колесо. Если колесо останавливается в положении, промежуточном между целочисленными значениями, значение считается неопределенным, и двигатель спроектирован так, чтобы заклинивать, чтобы указать, что целостность расчета была нарушена. Замедление — это форма обнаружения ошибок.

Бэббидж рассматривал использование систем счисления, отличных от десятичной, включая двоичную, а также систему счисления 3, 4, 5, 12, 16 и 100. Он остановился на десятичной системе из соображений технической эффективности — чтобы уменьшить количество движущихся частей — а также для их повседневное знакомство.

Разница № двигателя 1

Бэббидж начал в 1821 году с разностной машины № 1, предназначенной для вычисления и табулирования полиномиальных функций. Конструкция описывает машину, которая автоматически вычисляет ряд значений и выводит результаты в таблицу. Неотъемлемой частью концепции дизайна является печатающее устройство, механически связанное с вычислительной секцией и являющееся неотъемлемой частью ее. Разностная машина № 1 — это первая законченная разработка для автоматической вычислительной машины.

Время от времени Бэббидж менял мощность двигателя.На схеме 1830 года изображена машина, рассчитывающая с шестнадцатью цифрами и шестью порядками разницы. Для Engine потребовалось около 25 000 деталей, поровну разделенных между вычислительной секцией и принтером. Если бы он был построен, он бы весил около четырех тонн и был около восьми футов в высоту. Строительство двигателя было остановлено в 1832 году из-за спора с инженером Джозефом Клементом. Государственное финансирование было окончательно прекращено в 1842 году.

Аналитическая машина

Когда строительный проект застопорился и освободился от гаек и болтов детальной конструкции, Бэббидж задумал в 1834 году более амбициозную машину, позже названную Analytical Engine, универсальную программируемую вычислительную машину.

Аналитическая машина обладает многими важными функциями, присущими современным цифровым компьютерам. Его можно было программировать с помощью перфокарт, идея заимствована из жаккардового ткацкого станка, который использовался для ткачества сложных узоров на текстиле. Механизм имел «Хранилище», где можно было хранить числа и промежуточные результаты, и отдельную «Мельницу», где выполнялась арифметическая обработка. Он имел внутренний репертуар из четырех арифметических функций и мог выполнять прямое умножение и деление. Он также был способен выполнять функции, для которых у нас есть современные названия: условное ветвление, цикл (итерация), микропрограммирование, параллельная обработка, итерация, фиксация, опрос и формирование импульсов, среди прочего, хотя Бэббидж нигде не использовал эти термины.Он имел множество выходных документов, включая распечатку на бумаге, перфокарты, построение графиков и автоматическое создание стереотипов — лотки из мягкого материала, в которые впечатывались результаты, которые можно было использовать в качестве форм для изготовления печатных форм.

Логическая структура аналитической машины была по существу такой же, как и та, которая доминировала в компьютерном дизайне в электронную эпоху — отделение памяти («Хранилище») от центрального процессора («Мельница»), последовательная работа с использованием «цикл выборки-выполнения», а также средства для ввода и вывода данных и инструкций.Назвать Бэббиджа «первым компьютерным пионером» — не просто дань уважения.

Новый двигатель различия

Когда новаторская работа над аналитической машиной была в основном завершена к 1840 году, Бэббидж начал рассматривать новую разностную машину. Между 1847 и 1849 годами он завершил разработку разностной машины № 2, улучшенной версии оригинала. Этот механизм вычисляет числа длиной в тридцать одну цифру и может табулировать любой многочлен до седьмого порядка. Конструкция была элегантно простой и требовала только около трети деталей, требуемых в разностном двигателе No.1, обеспечивая при этом аналогичную вычислительную мощность.

Модель

Difference Engine № 2 и аналитическая машина имеют одинаковую конструкцию для принтера — устройства вывода с замечательными характеристиками. Он не только производит распечатку печатных копий на бумаге в качестве контрольной копии, но также автоматически стереотипирует результаты, то есть впечатляет результаты на мягком материале, например, на гипсе, который может использоваться в качестве формы, из которой может быть изготовлена ​​печатная форма. сделал. Аппарат автоматически набирает результаты и допускает программируемое форматирование i.е. позволяет оператору предварительно настроить расположение результатов на странице. Изменяемые пользователем функции включают переменную высоту строки, переменное количество столбцов, переменные поля столбцов, автоматический перенос строк или перенос столбцов и оставление пустых строк через каждые несколько строк для удобства чтения.

Физическое наследие

За исключением нескольких частично завершенных механических сборок и тестовых моделей небольших рабочих секций, ни один из проектов Бэббиджа не был полностью реализован физически при его жизни.Основная сборка, которую он завершил, была одна седьмая разностного двигателя № 1, демонстрационного образца, состоящего из примерно 2000 деталей, собранных в 1832 году. Он работает безупречно по сей день и является первым успешным автоматическим вычислительным устройством, воплощающим математические правила в механизме. Небольшая экспериментальная часть аналитической машины строилась во время смерти Бэббиджа в 1871 году. Многие из небольших экспериментальных сборок уцелели, как и исчерпывающий архив его чертежей и записных книжек.

Проекты огромных механических вычислительных машин Бэббиджа считаются одним из поразительных интеллектуальных достижений 19, 90, 160, века. Лишь в последние десятилетия его работа была подробно изучена, и масштабы того, чего он достиг, становится все более очевидным.

Mazda CX-5 2021 Мощность и рабочие характеристики двигателя

Mazda CX-5 2021 Мощность и рабочие характеристики двигателя

На протяжении многих лет Mazda CX-5 была известна своей впечатляющей управляемостью, доставляющей удовольствие от вождения.Он также демонстрирует отличную управляемость при движении по снегу. Еще на год Mazda CX-5 2021 года по-прежнему обеспечивает надежную и интересную производительность. Сколько двигателей доступно для модели 2021 года? Продолжайте читать этот блог, чтобы узнать больше о мощности двигателя и технических характеристиках Mazda CX-5 2021 года.

---

Вам также может понравиться: Какие модели Mazda 2021 года будут иметь версию Carbon Edition?

---

Два мощных двигателя, обеспечивающих высокое качество работы

Mazda CX-5 2021 года имеет два мощных двигателя, доступных в семи комплектациях.Первый двигатель — это 2,5-литровый 16-клапанный четырехцилиндровый двигатель SKYACTIV®-G DOHC с отключением цилиндров. Этот двигатель развивает мощность до 187 лошадиных сил и крутящий момент 186 фунт-фут. Второй двигатель — 2,5-литровый четырехцилиндровый 16-клапанный четырехцилиндровый двигатель SKYACTIV®-G Dynamic Pressure Turbo DOHC с VVT. В зависимости от того, какое топливо используется, этот двигатель выдает разные уровни мощности и крутящего момента. Заправленный неэтилированным бензином с октановым числом 87, двигатель выдает 227 лошадиных сил и 310 фунт-фут крутящего момента. При работе на неэтилированном бензине с октановым числом 93 он развивает мощность до 250 лошадиных сил и крутящий момент 320 фунт-фут.

Оба этих двигателя работают в паре с 6-ступенчатой ​​автоматической коробкой передач SKYACTIV®-Drive с ручным переключением передач и спортивным режимом. Каждый из уровней отделки салона может быть оснащен передним приводом (FWD) или i-ACTIV AWD® с системой помощи при движении по бездорожью.

---

Подробнее: Что нового в Mazda CX-5 2021 года?

---

Mazda CX-5 2021 года в продаже на Fontana Mazda

Если вы готовы испытать увлекательные характеристики Mazda CX-5 2021 года, не стесняйтесь проверить наш доступный инвентарь здесь, в Fontana Mazda.Ознакомившись с нашим выбором, обязательно запланируйте тест-драйв, чтобы убедиться в плавности хода, прежде чем отправиться домой.

Какие двигатели доступны на Toyota Camry 2021 года?

2021 Toyota Camry Двигатель и характеристики производительности

Если вы ищете автомобиль, который обеспечивает потрясающую производительность, исключительную мощность и многое другое, Toyota Camry 2021 года — это то, что вам нужно! Эта отличная модель обладает множеством функций и систем, позволяющих вам идти дальше и делать больше. Вы спросите, каковы некоторые особенности этого замечательного автомобиля? Продолжайте читать ниже, чтобы узнать!

2021 Toyota Camry Опции двигателя

Для Toyota Camry 2021 года доступно множество вариантов двигателей, которые позволят вам справиться с дорогой с максимальной производительностью и эффективностью.Эти двигатели включают 2,5-литровый четырехцилиндровый двигатель Dynamic Force, 2,5-литровый двигатель Hybrid Engine и 3,5-литровый двигатель V6. Это дает вам общую мощность до 301 лошадиных сил, позволяя вам решать мир и все, что он предлагает, без беспокойства и паузы.

У вас будет производительность, мощность и многое другое! Однако эти двигатели — далеко не все, что вам предлагает Toyota Camry 2021 года! Для модели доступно множество других систем производительности.

Toyota Camry 2021 Характеристики производительности

Наряду с превосходными двигателями, указанными выше, Toyota Camry 2021 года предлагает множество потрясающих систем производительности и функций, которые вам понравятся.Эти характеристики включают трансмиссии модели, а также системы трансмиссии модели. Примеры этих функций включают две трансмиссии, 8-ступенчатую автоматическую коробку передач Direct Shift-8AT с электронным управлением, бесступенчатую трансмиссию с электронным управлением и технологию полного привода.

Эти и другие особенности делают Toyota Camry 2021 года одной из лучших моделей на рынке сегодня, когда дело доходит до производительности.

Подробнее: Какие варианты цвета есть на Toyota Prius Prime 2021 года?

Итак, если вы ищете автомобиль, обладающий высокими характеристиками и мощностью, Toyota Camry 2021 года — это то, что вам нужно! Чтобы узнать о нем больше или протестировать его самостоятельно, свяжитесь с нашими агентами сегодня же!

Как двигатели прикрепляются к самолету

Все мы привыкли видеть два или четыре двигателя, установленных в отсеках под крылом самолета.Это стандартное навесное оборудование для двигателей всех крупных коммерческих самолетов. Однако их привязанность интересна и сложна. Это не так просто, как как можно надежнее закрепить двигатели на крыле. Это меняют важные соображения безопасности.

Какого бы размера ни был двигатель, способ крепления под крыльями аналогичен. Фото: Airbus

Размещение двигателей в отсеках

Двигатели на большинстве коммерческих самолетов размещаются в отсеках под крылом.Это дает несколько преимуществ. Во-первых, это обеспечивает облегчение изгиба крыла. Вес крыльев (включая топливо и двигатели) противодействует эффекту подъемной силы, изгибающему законцовки крыла вверх. Это также обеспечивает более легкий доступ и обслуживание, но подвергает крылья большему риску повреждения посторонними предметами.

Двигатели обычно устанавливаются немного впереди крыла, чтобы предотвратить дрожание крыла (это также позволяет сделать общую конструкцию крыла легче).

Некоторые небольшие самолеты имеют двигатели, установленные на хвостовой части фюзеляжа (включая, например, семейство Embraer ERJ и региональный самолет COMAC ARJ21).

737 MAX и его двигатели в гондоле. Фото: Белавиа

Будьте в курсе: Подпишитесь на наши ежедневные и еженедельные дайджесты авиационных новостей.

Двигатели прикреплены к пилону

Двигатель в гондоле крепится не непосредственно к крылу, а к пилону. Конечно, конструкции различаются для разных типов самолетов, но принцип остается аналогичным. Пилон крепится к конструкции крыла с помощью прочного и очень надежного крепления.

Пилон создает некоторое расстояние между двигателем и крылом.Это жизненно важно в случае возгорания двигателя для защиты крыла (и хранящегося в нем топлива) до тех пор, пока возгорание двигателя не будет потушено.

Вы можете вблизи увидеть конструкцию пилона на этом самолете ANA Boeing 787. Фото: Getty Images

Подсоединение отсека двигателя к пилону

Затем к этим пилонам с помощью болтов крепятся блоки двигателей. Подставки обычно соединяются всего в двух точках — в верхней части корпуса вентилятора и в верхней части корпуса турбины. Эти соединения рассчитаны на то, чтобы воспринимать огромные силы двигателя, как силу тяги вперед, так и силу веса двигателя, направленную вниз.

Важнейшей частью этой конструкции является безопасная выдержка максимальных усилий, но не слишком большая нагрузка. Привязанность, по сути, не такая сильная, как могла бы быть. Болты, которые крепятся к конструкции пилона, невероятно прочные (по крайней мере, на 737 они сделаны из суперсплава, никелевого сплава 718), но это тщательно сбалансированная и рассчитанная конструкция. Эти сильные стороны и цифры хорошо обсуждаются на Stack Exchange.

На этом эскизе показаны типичные крепления пилона и гондолы (это для самолета DC-10, но принцип один и тот же для всех самолетов).Изображение: Федеральное управление гражданской авиации через Wikimedia

Эти болты будут поддерживать силы, значительно превышающие максимально ожидаемые силы, даже в случае очень жестких посадок или экстремальной турбулентности. Но они срежут в случае экстремальных сил.

Если двигатели соприкоснутся с землей при посадке (например, при посадке без шасси или при выходе за пределы взлетно-посадочной полосы), возникающие силы сломают болты и приведут к отрыву двигателей от пилонов. Это предпочтительнее, чтобы они оставались прикрепленными (значительный риск возгорания) или для сил, передаваемых на крыло и вызывающих его отрыв.

Почему бы не встроить двигатель в крыло?

Это также поднимает вопрос, почему двигатели не встроены в крыло. Так было с некоторыми ранними самолетами (включая первый реактивный самолет de Havilland Comet). Такая конструкция может показаться более прочной и обтекаемой, но у нее есть несколько проблем, и от нее отказались в коммерческих самолетах.

У de Havilland Comet были двигатели, установленные внутри крыльев. Согласитесь, выглядит великолепно! Фото: Ян Данстер через Wikimedia

Во-первых, это серьезная проблема безопасности.Возгорание двигателя внутри крыла потенциально может быть более разрушительным, чем в удаленном двигателе с гондолами.