1Апр

Принцип работы мотора: Принцип работы и устройство двигателя

Содержание

Принцип работы двигателя автомобиля

Процессы, происходящие в автомобильных двигателях, их влияние на износ деталей и возникновение неисправностей в совокупности представляет собой

принцип работы двигателя автомобиля


Ремонт двигателя предусматривает глубокие знания автослесаря  о технологических приемах ремонта и о предмете ремонта, то есть двигатель, его конструкцию и рабочий процесс. Определить причины неисправности бывает очень сложно, даже с хорошей теоретической подготовкой. Для точного определения причин возникновения неисправности мы должны четко представлять рабочий процесс двигателя, его конструкцию и наиболее нагружаемые детали.
Общее представление об устройстве двигателя и рабочих процессах, которые в нем протекают можно найти во многих пособиях. Но главной задачей для учащегося является сопоставление теоретического и практического материала. Нужный подход к восприятию материала я попытаюсь изложить ниже.
Современные двигатели выпускаются различных конструкций и типов. Некоторые двигатели имеют различия даже в самом рабочем процессе. Когда сталкиваешься с ремонтом двигателей автомобилей разных производителей, то понимаешь, что у каждого автомобиля есть свои нюансы и нельзя быть полностью уверенным в диагностировании неисправностей, если вы не обладаете должной практикой и знаниями, конкретно для данной конструкции двигателя.


Нагружение, износ и повреждение деталей автомобильного двигателя.

Если проанализировать работу двигателя, изменение усилий прикладываемых к деталям в зависимости от положения коленчатого вала, можно определить для себя, какие детали наиболее нагружены и подвергаются наибольшему износу.
Подробный анализ по внешним признакам, таким как шум, стуки, станет основой для дальнейшей диагностики неисправностей двигателя.  После чего проводится дефектация деталей, и более точно определяются причины поломки.
Правильная диагностика двигателя дает нам большой процент того, что ремонт двигателя будет произведен качественно и надежно с наименьшими потерями времени и средств.

Принцип работы двигателя автомобиля. Такт впуска.


Такт впуска начинается при движение поршня от ВМТ к НМТ.
Коленчатый вал проворачивается под действием стартера или по инерции от маховика, поршень движется вниз. Распределительный вал приводится в действие от ведущей шестерни коленчатого вала, поворачивается и нажимая своими кулачком на толкатель, открывает впускной клапан. Выпускной клапан во время такта впуска закрыт.
За счет относительно небольшой площади, открываемой впускным клапаном, по сравнению с площадью двигающегося вниз поршня, объем пространства в цилиндре увеличивается значительно быстрее, чем количество воздуха, которое может поступить через впускной клапан. В результате этого в цилиндре возникает разрежение, под действием которого через открытый впускной клапан топливовоздушная смесь поступает из впускного коллектора в цилиндр.
При движении поршня вниз поршневые кольца силой трения прижимаются к верхним краям канавок на поршне. За счет ускорения поршня (скорость поршня нарастает при постоянной скорости вращения коленчатого вала) шатун и поршень испытывают растягивающие нагрузки, действующие на стержень, верхнюю и нижнюю головки шатуна, шатунные болты, поршневой палец и бобышки поршня. Нагрузки от шатуна и поршня при движении из ВМТ передаются на шатунный подшипник, причем на его нижнюю часть (вкладыш, установленный в крышке шатуна). Указанные нагрузки максимальны вблизи положения поршня в ВМТ и тем больше, чем больше частота вращения коленчатого вала, массы шатуна и поршня, причем эти нагрузки усиливаются разрежением в цилиндре. Вследствие этого момент начала движения поршня из ВМТ на такте впуска является достаточно опасным с точки зрения возможных поломок деталей.
На режимах частичных нагрузок (малые углы открытия дроссельной заслонки) и на больших частотах вращения разрежение во впускном трубопроводе превышает 0,05-0,07 МПа. Такое большое разрежение на впуске объясняет чувствительность работы двигателя к негерметичности различных соединений трубопроводов и фланцев, а также к легкому засасыванию небольших посторонних предметов. Так, в эксплуатации встречаются случаи разрушения поршней в результате гидроударов, превышения максимальной частоты вращения, обрыва шатуна, тарелки клапана, выпадения седла клапана. За счет негерметичности деформированных или сломанных клапанов и перепада давлений между выпускной и впускной системами куски разрушившихся деталей засасываются во впускной коллектор и распределяются по впускным трубопроводам всех цилиндров. Если при последующем ремонте двигателя впускная система не будет тщательно очищена, то после запуска и непродолжительной работы двигатель выйдет из строя и потребует повторного ремонта.
Разрежение, возникающее во впускном трубопроводе при всасывании смеси через открытый впускной клапан способствует проникновению масла через зазоры между стержнями впускных клапанов и направляющих втулок. В многоцилиндровом двигателе такты в различных цилиндрах чередуются, поэтому во впускных каналах (за дроссельной заслонкой) устанавливается разрежение, величина которого зависит от частоты вращения и положения дроссельной заслонки. При этом масло может непрерывно проникать в канал по стержню даже того впускного клапана, который в данный момент закрыт. Поступление масла через зазор между клапаном и направляющей втулкой приводит к увеличению расхода масла, отложению нагара на тарелке и стержне клапана, из-за чего со временем возможно снижение количества поступающей в цилиндр смеси, падение мощности и увеличение расхода топлива.

Смесь, обтекая впускной клапан, охлаждает его тарелку и стержень, и далее, поступая в цилиндр, охлаждает поршень. При этом в цилиндре происходит образование вихря сопровождающегося интенсивной турбулизацией (перемешиванием) смеси. Турбулизация смеси тем выше, чем больше частота вращения и нагрузка (открытие дроссельной заслонки). Чем сильнее турбулизация, тем интенсивнее идет процесс испарения и сгорания топлива, больше мощность и крутящий момент двигателя. При движении поршня вниз происходит съем масла со стенок цилиндра маслосъемными кольцами. Масло сбрасывается в пазы между гребнями колец и далее через отверстия и пазы в маслосъемной канавке внутрь поршня. При этом важное значение для уменьшения расхода масла имеет надежное уплотнение между верхними торцевыми поверхностями канавки и маслосъемного кольца. Поршневые кольца, двигаясь вместе с поршнем вниз, скользят по поверхности цилиндра. Между наружной поверхностью колец и цилиндром находится тонкая пленка масла толщиной в несколько микрон, которая разделяет движущиеся друг относительно друга поверхности и уменьшает трение и износ деталей. Для достижения минимального трения и износа масло должно хорошо удерживаться на деталях, поэтому детали не должны иметь гладкую, отполированную поверхность.

Подробнее, такт сжатия…

Принцип работы двигателя V8: Видео

Пример работы двигателя V8 на пластиковой модели

Сегодня мы разберемся как работает двигатель V8, от основ, до деталей, на примере 3

D-отпечатанного пластикового мотора, копии двигателя Chevrolet Camaro LS3.

 

Первое, о чем хотелось бы сказать – двигатель получил свое названием из-за 90-градусного развала цилиндров относительно коленчатого вала. В данном случае, угол между поршнями такого силового агрегата соответствует прямому, хотя на самом деле он может быть любым.

 

Цилиндро-поршневая группа

Количество цилиндров – 8. Счет рабочих цилиндров начинается с переднего правого и идет таким образом:

 

Смотрите также: Принцип работы сцепления для новичков: Видео

 

Двигатель V8 работает на основе базовых принципов обычного бензинового четырехтактного силового агрегата, со стандартным набором тактов: Впуск (бензин и воздух смешивается в цилиндрах), Сжатие (происходит сжатие смеси до давления степени сжатия, происходит зажигание свечей), Рабочий ход

(движение поршня в сторону нижней мёртвой точки под давлением горячих газов, передаваемого поршнем через шатун коленчатому валу), Выпуск (отработавшая смесь выводится из цилиндров). 55 секунда видео.

 

Далее цикл повторяется. В двигателях V8 эти циклы проходят в восьми разных цилиндрах, в разное время работы мотора. Для мотора LS3, зажигание происходит по следующему порядку: 1-8-7-2-6-5-4-3. Важная деталь: каждый цилиндр активируется при каждом обороте коленчатого вала на 90-градусов, что означает, в каждое мгновение два цилиндра в работающем двигателе совершают Рабочий ход.

 

Обычный четырёхцилиндровый мотор будет совершать в два раза меньше работы, только одним цилиндром, что делает работу последнего не такой гладкой, как мотора V8.

 

Газораспределительный механизм

Клапанный механизм. Впуск воздуха происходит из верхней части двигателя, сбоку крышки цилиндра. С противоположенной стороны через схожие отверстия в крышки цилиндров происходит удаление отработавших газов из цилиндров.

 

Как видно, в крышке цилиндров стоят по два клапана (один-впускной, одни-выпускной). В данном двигателе – больший клапан – впускной, меньшие – выпускной. Клапаны приводятся в движение двумя распределительными валами, проложенными по центру крышек цилиндров. Принцип работы показан на 2:16 минуте видео.

 

На каждые два оборота коленчатого вала, распределительный вал делает один оборот.

 

Работа коленвала продемонстрирована на модели на 3 минуте видео. Обратите внимание, что на одну шатунную шейку коленвала, через шатунные подшипники установлено по два шатуна поршней. Также в видео акцентируется внимание на противовесах коленчатого вала и их форме, балансирующую систему от центробежных сил и инерции (3.30 минута видео). Помимо этого, в ролике говорится о том, что данный мотор, как и многие другие V8, имеет крестообразный коленчатый вал, который крайне выгодно сбалансирован по так называемым вторичным вибрациям, имеет компактную компоновку и очень выносливую основу.

 

И вообще, двигатели V8 отличаются крайне сбалансированной работой.

 

В минусы записывают: высокий центр тяжести, относительную сложность конструкции, больший вес.

 

Принцип работы двигателя V8: Видео

Как устроен ДВС

Первые поршневые моторы имели лишь один цилиндр небольшого диаметра. В процессе развития для увеличения мощности сначала увеличивали диаметр цилиндра, а потом и их количество. Постепенно двигатели внутреннего сгорания приняли привычный нам вид. Мотор современного автомобиля может иметь до 12 цилиндров.

Современный ДВС состоит из нескольких механизмов и вспомогательных систем, которые для удобства восприятия группируют следующим образом:

  1. КШМ — кривошипно-шатунный механизм.
  2. ГРМ — механизм регулировки фаз газораспределения.
  3. Система смазки.
  4. Система охлаждения.
  5. Система подачи топлива.
  6. Выхлопная система.

Также к системам ДВС относятся электрические системы пуска и управления двигателем.

КШМ — кривошипно-шатунный механизм

КШМ — основной механизм поршневого мотора. Он выполняет главную работу — преобразует тепловую энергию в механическую. Состоит механизм из следующих частей:

  • Блок цилиндров.
  • Головка блока цилиндров.
  • Поршни с пальцами, кольцами и шатунами.
  • Коленчатый вал с маховиком.

ГРМ — газораспределительный механизм

Чтобы в цилиндр поступало нужное количество топлива и воздуха, а продукты сгорания вовремя удалялись из рабочей камеры, в ДВС предусмотрен механизм, называемый газораспределительным. Он отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, через которые в цилиндры поступает топливо-воздушная горючая смесь и удаляются выхлопные газы. К деталям ГРМ относятся:

  • Распределительный вал.
  • Впускные и выпускные клапаны с пружинами и направляющими втулками.
  • Детали привода клапанов.
  • Элементы привода ГРМ.

ГРМ приводится от коленчатого вала двигателя автомобиля. С помощью цепи или ремня вращение передается на распределительный вал, который посредством кулачков или коромысел через толкатели нажимает на впускной или выпускной клапан и по очереди открывает и закрывает их

В зависимости от конструкции и количества клапанов на двигатель может быть установлен один или два распределительных вала на каждый ряд цилиндров. При двухвальной системе каждый вал отвечает за работу своего ряда клапанов — впускных или выпускных. Одновальная конструкция имеет английское название SOHC (Single OverHead Camshaft). Систему с двумя валами называют DOHC (Double Overhead Camshaft).

Как устроен двигатель внутреннего сгорания

  • Корпусная конструкция;
  • Механизмы газораспределения; кривошипно-шатунный;
  • Впускная и топливная системы;
  • Зажигание;
  • Охлаждение и смазка;
  • Системы управления и выпуска.

Конструкцией мотора объединены в единый узел блок цилиндров и его головка. Под воздействием кривошипа происходит преобразование поршневого движения во вращение коленвала. Газораспределительным механизмом осуществляется своевременная подача к цилиндрам воздуха, также подается топливная смесь, и выполняется отвод отработанных газов.

Впускная система подает в мотор воздух. При помощи топливной системы обеспечивается доставка горючего. Благодаря их совместной работе образуется смесь топлива с воздухом. Главным элементом в топливной системе считается механизм впрыска.

Задача зажигания в моторе, работающем на бензине – воспламенение выше рассмотренной смеси. В дизелях же она воспламеняется самопроизвольно.

Смазочная система отвечает за уменьшение трения поверхностей рядом расположенных деталей. Охлаждение при этом возлагается на соответствующую систему. Задача по удалению отработанных газов, уменьшению шумообразования цилиндров и показателей токсичных выделений возложена на выпускную систему.

Электроника ДВС отвечает за исправное функционирование подконтрольных ей узлов.

Немного истории

Принцип превращения возвратно-поступательного движения во вращательное, посредством использования кривошипно-шатунного механизма известен с 1769 года, когда француз Николя Жозеф Кюньо показал миру первый паровой автомобиль. В качестве рабочего тела двигатель использовал водяной пар, был маломощным и извергал клубы черного, дурнопахнущего дыма.

Все изменилось в тот момент, когда в поисках новых источников энергии человечество обратило свой взор на органическую жидкость — нефть. В стhемлении повысить энергетические характеристики данного продукта, ученные и исследователи, проводили опыты по перегонке и дистилляции, и, наконец, получили неизвестное доселе вещество – бензин.

Примерно в то же время Этьен Ленуар сконструировал первый газовый двигатель внутреннего сгорания, работавший по двухтактной схеме, и запатентовал его в 1880 году.

ПОДРОБНОСТИ: Двигатель GDI: плюсы и минусы выбора

В 1885 году немецкий инженер Готтлиб Даймлер, в сотрудничестве с предпринимателем Вильгельмом Майбахом, разработал компактный бензиновый двигатель, уже через год нашедший свое применение в первых моделях автомобилей. Рудольф Дизель, работая в направлении повышения эффективности ДВС (двигателя внутреннего сгорания), в 1897 году предложил принципиально новую схему воспламенения топлива.

А в 1903 году братья Райт подняли в воздух свой первый самолет, оснащенный бензиновым двигателем Райт-Тейлор, с примитивной инжекторной схемой подачи топлива.

Система охлаждения двигателя

Во время работы мотора его детали соприкасаются с раскаленными газами, которые образуются при сгорании топливо-воздушной смеси. Чтобы детали двигателя внутреннего сгорания не разрушались из-за чрезмерного расширения при нагреве, их необходимо охлаждать.

  • Рубашка охлаждения двигателя
  • Насос (помпа)
  • Термостат
  • Радиатор
  • Вентилятор
  • Расширительный бачок

Рубашку охлаждения двигателей внутреннего сгорания образуют полости внутри БЦ и ГБЦ, по которым циркулирует охлаждающая жидкость. Она отбирает избыточное тепло у деталей двигателя и относит его к радиатору. Циркуляцию обеспечивает насос, привод которого осуществляется с помощью ремня от коленчатого вала.

Термостат обеспечивает необходимый температурный режим двигателя автомобиля, перенаправляя поток жидкости в радиатор либо в обход него. Радиатор, в свою очередь, призван охлаждать нагретую жидкость. Вентилятор усиливает набегающий поток воздуха, тем самым увеличивая эффективность охлаждения.

КПД двигателя внутреннего сгорания

Во время рассмотрения принципа функционирования вышеуказанных двигателей вполне отчетливо видна причина относительно скромного КПД – ориентировочно 40%. Объясняется это участием в полезной работе на каком-то промежутке времени только одного цилиндра, когда другие заняты обеспечением трех остальных тактов: впуском, сжатием и выпуском.

В моторах разных мощностей КПД отличается своими особенностями. То, насколько эффективным будет КПД, зависит от потерь механического характера на разной рабочей стадии. Потери возникают во время трения отдельных движущихся частей мотора: поршней, поршневых колец и подшипников.

Ниже вы можете просмотреть видео о том, как работает двигатель внутреннего сгорания.

Как это работает

Начнем с начального положения поршня – он находится вверху. В данный момент впускное отверстие открывается клапаном, поршень начинает движение вниз и засасывает топливную смесь в цилиндр. При этом всего лишь небольшая капля бензина поступает в емкость цилиндра. Это первый такт работы.

Во время второго такта поршень достигает самой нижней точки, при этом впускное отверстие закрывается, поршень начинает движение вверх, в результате чего топливная смесь сжимается, так как ей в закрытой камере некуда деваться. При достижении поршнем максимальной верхней точки топливная смесь сжата до максимума.

Третий этап – это поджигание сжатой топливной смеси с помощью свечи, которая испускает искру. В результате горючий состав взрывается и толкает поршень с большой силой вниз.

На заключительном этапе деталь достигает нижней границы и по инерции возвращается к верхней точке. В это время открывается выпускной клапан, отработанная смесь в виде газа выходит из камеры сгорания и через выхлопную систему попадает на улицу. После этого цикл, начиная с первого этапа, повторяется снова и продолжается в течение всего времени, пока водитель не заглушит двигатель.

В результате взрыва бензина поршень движется вниз и толкает коленчатый вал. Тот раскручивается и передает нагрузки на колеса автомобиля. Именно так и выглядит устройство двигателя автомобиля.

ПОДРОБНОСТИ: Моторное масло кастрол — его разновидности особенности и подбор

Общее устройство двигателя и основные принципы его работы станут понятны при изучении одноцилиндровой двухтактной модели.

Такой ДВС состоит из:

  • камеры сгорания;
  • поршня, соединенного с коленвалом посредством кривошипно-шатунного механизма;
  • системы подачи и воспламенения топливно-воздушной смеси;
  • клапана для удаления продуктов горения (выхлопных газов).

При пуске двигателя поршень начинает путь от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней (НМТ), за счет поворота коленвала. Достигнув нижней точки, он меняет направление движения к ВМТ, одновременно с чем проводится подача топливно-воздушной смеси в камеру сгорания.

Движущийся поршень сжимает ТВС, при достижении верхней мертвой точки система электронного зажигания воспламеняет смесь. Стремительно расширяясь, горящие пары бензина отбрасывают поршень в нижнюю мертвую точку. Пройдя определенную часть пути, он открывает выхлопной клапан, через который раскаленные газы покидают камеру сгорания. Пройдя нижнюю точку, поршень меняет направление движения к ВМТ. За это время коленвал совершил один оборот.

Данные пояснения станут более понятными при просмотре видео о работе двигателя внутреннего сгорания.

Данный видеоролик наглядно показывает устройство и работу двигателя автомобиля.

Два такта

Основным недостатком двухтактной схемы, в которой роль газораспределительного элемента играет поршень, является потеря рабочего вещества в момент удаления выхлопных газов. А система принудительной продувки и повышенные требования к термостойкости выхлопного клапана приводят к увеличению цены двигателя.

Четыре такта

Описанных недостатков лишены четырехтактные ДВС, используемые в более «серьезной» технике. Каждая фаза работы такого двигателя (впуск смеси, ее сжатие, рабочий ход и выпуск отработанных газов), осуществляется при помощи газораспределительного механизма.

Разделение фаз работы ДВС очень условно. Инерционность отработавших газов, возникновение локальных вихрей и обратных потоков в зоне выхлопного клапана приводит к взаимному перекрыванию во времени процессов впрыска топливной смеси и удаления продуктов горения.

Проблема была успешно решена путем механической синхронизации работы впускных и выпускных клапанов с оборотами коленвала. Проще говоря, впрыск топливно-воздушной смеси в камеру сгорания произойдет только после полного удаления отработанных газов и закрытия выхлопного клапана.

Но данная система управления газораспределением так же имеет свои недостатки. Оптимальный режим работы двигателя (минимальный расход топлива и максимальная мощность), может быть достигнут в достаточно узком диапазоне оборотов коленвала.

Развитие вычислительной техники и внедрение электронных блоков управления дало возможность успешно разрешить и эту задачу. Система электромагнитного управления работой клапанов ДВС позволяет на лету, в зависимости от режима работы, выбирать оптимальный режим газораспределения. Анимированные схемы и специализированные видео облегчат понимание этого процесса.

На основании видео не сложно сделать вывод, что современный автомобиль это огромное количество всевозможных датчиков.

Система смазки ДВС

В любом моторе есть множество трущихся деталей, которые необходимо постоянно смазывать, чтобы уменьшить потери мощности на трение и избежать повышенного износа и заклинивания. Для этого существует система смазки. Попутно с ее помощью решается еще несколько задач: защита деталей двигателя внутреннего сгорания от коррозии, дополнительное охлаждение деталей мотора, а также удаление продуктов износа из мест соприкосновения трущихся частей. Систему смазки двигателя автомобиля образуют:

  • Масляный картер (поддон).
  • Насос подачи масла.
  • Масляный фильтр с редукционным клапаном.
  • Маслопроводы.
  • Масляный щуп (индикатор уровня масла).
  • Указатель давления в системе.
  • Маслоналивная горловина.

ПОДРОБНОСТИ: Промывка инжектора своими руками Виды промывок форсунок инжекторного двигателя

Насос забирает масло из масляного картера и подает его в маслопроводы и каналы, расположенные в БЦ и ГБЦ. По ним масло поступает в места соприкосновения трущихся поверхностей.

Система питания

Система подачи для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры и от сжатия отличаются друг от друга, хотя и имеют ряд общих элементов. Общими являются:

  • Топливный бак.
  • Датчик уровня топлива.
  • Фильтры очистки топлива — грубой и тонкой.
  • Топливные трубопроводы.
  • Впускной коллектор.
  • Воздушные патрубки.
  • Воздушный фильтр.

В обеих системах имеются топливные насосы, топливные рампы, форсунки подачи топлива, но в силу различных физических свойств бензина и дизельного топлива конструкция их имеет существенные различия. Сам принцип подачи одинаков: топливо из бака с помощью насоса через фильтры подается в топливную рампу, из которой попадает в форсунки.

Но если в большинстве бензиновых двигателей внутреннего сгорания форсунки подают его во впускной коллектор мотора автомобиля, то в дизельных оно подается непосредственно в цилиндр, и уже там смешивается с воздухом. Детали, обеспечивающие очистку воздуха и поступление его цилиндры — воздушный фильтр и патрубки — тоже относятся к топливной системе.

Автомобили с роторным двигателем

Первым серийным автомобилем с роторным мотором стал NSU Spider, а мировую славу Ванкелю принесла модель NSU Ro80. Автомобиль вышел в серию в 1967 году, а тираж ограничился 38 000 экземплярами. Тем не менее автомобиль установил новые стандарты в классе седанов с точки зрения дизайна и показывал отличные технические характеристики.

На него установили двухсекционный литровый роторный мотор, который выкручивал 115 лошадей, а максималка у автомобиля была за 180 км/ч. До сотни NSU разгонялся за 12 секунд. Все бы хорошо, но в эксплуатации автомобиля сквозило слишком много недостатков:

  1. Камера сгорания имела серповидную форму, вследствие чего плохо проветривалась, а это влияло на расход и на частые перегревы мотора.
  2. Постоянно работающая камера сгорания не остывала во время работы, а только накалялась, в результате чего материалы цилиндра просто не выдерживали термической нагрузки.
  3. Уплотнители создавали конструкторам большие проблемы, но еще большие проблемы они начертили экологам, потому что масло, которое необходимо для смазки стенок камеры сгорания не выгорало, существенно загрязняя выхлоп.
  4. Роторный двигатель не может работать на дизельном топливе. Слишком большие нагрузки.

Система выпуска

Система выпуска предназначена для отвода отработанных газов из цилиндров двигателя автомобиля. Основные детали, ее составляющие:

  • Выпускной коллектор.
  • Приемная труба глушителя.
  • Резонатор.
  • Глушитель.
  • Выхлопная труба.

В современных двигателях внутреннего сгорания выхлопная конструкция дополнена устройствами нейтрализации вредных выбросов. Она состоит из каталитического нейтрализатора и датчиков, сообщающихся с блоком управления двигателем. Выхлопные газы из выпускного коллектора через приемную трубу попадают в каталитический нейтрализатор, затем через резонатор в глушитель. Далее через выхлопную трубу они выбрасываются в атмосферу.

В заключение необходимо упомянуть системы пуска и управления двигателем автомобиля. Они являются важной частью двигателя, но их необходимо рассматривать вместе с электрической системой автомобиля, что выходит за рамки этой статьи, рассматривающей внутреннее устройство двигателя.

  1. Система охлаждения двигателя автомобиля: устройство и принцип работы
  2. Что такое инжектор: принцип работы и устройство инжекторных систем
  3. Устройство принцип работы и меры безопасности использования иммобилайзера
  4. ТО Рено Логан – стоимость у официального дилера, перечень работ, регламент

Бензиновый гибридный двигатель — электричество в моде

Не так давно на рынок начали поступать гибридные автомобили. Это машины, у которых силовой агрегат состоит из двух частей. Первая часть не отличается от стандартных бензиновых агрегатов, но зачастую не столь объемистая и мощная. А вторая часть представлена электродвигателями в разных количествах и расположениях.

Батареи для электродвигателя оснащены отдельным генератором, который заряжается от работы бензинового агрегата. Также энергия берется из рекуперации энергии торможения и прочих процессов, которые обычно теряются в стандартном исполнении. Гибрид работает по следующей схеме:

  • в стандартных ситуациях городской поездки используются только электромоторы, вы ведете электромобиль;
  • когда энергия батарей на исходе, в дело включается бензиновый двигатель, нагнетающий запас в аккумуляторах;
  • также при резком нажатии на педаль газа включаются сразу все двигатели, давая огромную энергию;
  • при полной разрядке батарей ДВС продолжает работать и весьма экономично везет вас в нужном направлении;
  • у некоторых гибридных автомобилей есть выход для зарядки батарей от обычной электрической сети.

Такие технологии являются дыханием будущего, поскольку экономия на гибридных автомобилях ощутима. Большой внедорожник с такой установкой может затрачивать всего 5-6 литров топлива, независимо от выбранного режима поездки. Хороший двигатель внутреннего сгорания обеспечивает быструю зарядку батарей.

Сегодня активно развивается применение гибридных установок на основе дизельного двигателя. В таком случае расход опускается до невероятных 2-3 литров на 100 километров. Впрочем, технологии гибридного использования знают и расход в 1 литр на 100 километров, который является эталонным для современных производителей автомобилей. Предлагаем изучить принцип работы гибридного двигателя на следующем видео:

Принцип работы трёхфазного индукционного двигателя

Что можно сказать об электродвигателе? Такой мотор является таким электромеханическим девайсом, который преобразует электрическую энергию в механическую энергию. В случае работы переменного тока, который является трёхфазным, наиболее часто применяющимся мотором является трехфазный индукционный мотор, ведь данный вид мотора не требует никакого стартового устройства. Можно также сказать, что данный двигатель является самозапускающимся индукционным мотором.

Для того чтобы лучше понять принцип действия трёхфазного индукционного двигателя, необходимо иметь достаточно чёткое представление об основной особенности, которая присуща конструкции данного мотора. Данный электродвигатель имеет две части, которые можно назвать основными. А именно, это статор и ротор. Чтобы хорошо представлять себе работу данного устройства нужно знать достаточно об этих составляющих.

Статор

Статор данного индукционного двигателя сделан из определённого количества слотов, для того чтобы получилась трёхфазная обмотка, которая подключена к источнику переменного тока, являющегося трёхфазным. Трёхфазная обмотка размещена в слотах таким образом, что она производит магнитное поле, которое является вращающимся. Это происходит после третьей фазы. Обмотка должна получать питание в виде переменного тока.

Ротор

Ротор данного индукционного мотора содержит многослойный сердечник, который имеет цилиндрическую форму. Этот сердечник с параллельными слотами, которые могут держать элементы, проводящие электрический ток. В роли таких элементов в данном случае выступают тяжёлые медные или алюминиевые стержни, которые подходят к каждому слоту и они замкнуты конечными кольцами.

Слоты не то что бы абсолютно параллельны оси вала. Они несколько скошены. Это обусловлено тем, что такое расположение уменьшает магнитный гудящий шум и может помочь избежать потери скорости данного мотора

О том, как работает этот двигатель

Создание магнитного поля, которое вращается

Статор мотора содержит смещённые перекрытые обмотки. Электрический угол смещения составляет 120º. Тут основная обмотка или же статор подключены к источнику тока, который является переменным и трёхфазным. Это обстоятельство уже, в свою очередь, служит причиной возникновения такого магнитного поля, которое вращается, причём вращается оно с синхронной скоростью.

Секреты вращения:

Согласно закону Фарадея “электродвижущая сила, которая вызвана в какой-либо электрической схеме, является следствием процента изменения магнитного потока, который идёт через схему”. Так как обмотка ротора в индукционном моторе тоже замкнута через внешнее сопротивление или прямо замкнуто замыкающим кольцом, и отрезает магнитное поле статора (вращающееся), электродвижущая сила появляется на медном стержне ротора, и благодаря этой силе электрический ток течёт через элемент ротора, который специально для этого предназначен.

Здесь относительная скорость между вращающемся магнитным потоком и статичным проводящим элементом ротора является причиной возникновения электрического тока. Отсюда, исходя из закона Ленца, ротор будет вращаться непосредственно в том же направлении, чтобы относительная скорость уменьшилась.

Таким образом, исходя из принципа действия этого электрического двигателя, можно заметить, что скорость, которую имеет ротор, не должна достигать синхронной скорости, которая производится статором. Если скорости были бы равны, то не было бы такой относительной скорости, так что не возникало бы и электродвижущей силы в роторе, не было бы потока электрического тока, и поэтому не было бы крутящего момента.

Следовательно, ротор не может достичь синхронной скорости. Разница между скоростью статора (синхронная скорость) и скоростью ротора называется проскальзыванием. Вращение магнитного поля в индукционном двигателе имеет преимущество, что не нужны никакие электрические связи с ротором.

Пора подвести итоги. Из перечисленных выше особенностей трехфазного индукционного мотора следует, что:

— Данный электродвигатель самозапускающийся и не нуждается в помощи какого-то другого элемента для своего старта.

— Этот мотор имеет меньше противодействия арматуры и искрообразования на щётках в силу того, что отсутствуют коммутаторы и щётки, которые могут вызывать образование искр.

— Электродвигатель данного типа прочен по конструкции, что, конечно же, является большим плюсом.

— Мотор экономичный, что делает его интересным решением во многих областях; соответственно, данный двигатель имеет неплохие перспективы, ведь он будет достаточно популярен и востребован.

— Данный электродвигатель довольно лёгок в обслуживании, что опять же позволяет назвать его перспективным, ведь данное качество интересно любому пользователю подобных устройств, который понимает важность этого нюанса.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Навигация по записям

Принцип работы автомобильного двигателя


Автомобильный двигатель: основные детали и принцип работы

Мотор автомобиля работает на бензине или на каком-либо другом горючем, которое легко воспламеняется. Двигатель машины чаще называют двигателем внутреннего сгорания, так как внутри цилиндра происходит процесс горения топлива.

Детали мотора

 

Коленчатый вал четырехцилиндрового мотора представляет собой круглые точеные элементы, на которых крепятся шатуны и поршни.

Две головки шатуна – это верхний и нижний подшипники, благодаря которым шатун подвижно крепит меж собой коленчатый вал и поршень.

Поршень – это цилиндрическое тело в двигателя, на которое оказывают воздействия действие газы. Специальные пружинящие кольца служат для того, чтобы удержать внутри газы большого давления. Они устанавливаются в выступах поршня, и называются поршневыми шашками.

В цилиндре мотора автомобиля происходит процесс сгорания топлива и воздуха. Следует отметить, что при этом вырабатывается высокая температура, которая довольно вредно воздействует на цилиндр, поэтому автомобильные цилиндры оборудованы водным охладителем. Для данного действия в верхней части цилиндра имеется двойная стенка, по которой циркулирует вода.

Нужно отметить, что цилиндры мотора машины закрепляются болтами на картере, который одновременно является разъемной коробкой, имеющей посередине коленчатый вал. На нем укреплены прибор зажигания, охлаждения и смазки мотора.

Внутри цилиндра поршень двигается вверх и вниз, вдоль оси, при этом коленчатый вал крутится подшипниками; при помощи шатуна, от поршня движение передается к коленчатому валу. Предназначение клапанов мотора состоит в запуске свежего газа в цилиндр и выпуска из него перегоревшего. Поднятие клапанов происходит с помощью толкателей, которые движутся кулачковыми валиками и связанными с коленчатым валом цилиндрическими шестернями.

В моторе машины происходит сжигание смеси паров бензина (или другого горючего) и воздуха. Отметим, что данная смесь воспламеняется электрической искрой, при этом сама смесь должна хорошо сгорать. Число горючего и воздуха должно составлять около 15 кг кислорода на 1 кг топлива, при этом горючее должно полностью испариться и смещаться с воздухом. Для этого в двигателе имеется карбюратор. К нему по особой трубке из бака поступает топливо, которое, в свою очередь, внутри карбюратора распыляется и смешивается с воздухом в четком количестве.

Чтобы элементы мотора имели меж собой малое трение, в моторе имеется специальный масляный насос, с помощью которого масло подается к трущимся деталям.

Особенности работы двигателя

Итак, мы рассмотрели основные детали двигатели и узнали, что мотор работает за счет внутреннего сгорания горючего в цилиндрах, а также за счет тепла, которое выделяется в процессе этого.

Следовательно, работа двигателя – это общность процессов, а именно: заполнение цилиндра двигателя рабочим раствором, сгорание которого и чистит цилиндр от остатков продуктов сгорания.

Обычно, двигатель машины имеет от двух до двенадцати цилиндров, однако рабочие процессы в них всегда одинаковы. При обороте коленчатого вала вправо, движущийся поршень создает в цилиндре давление газа  меньше внешнего. Вал расположен так, что позволяет под толкателем открывать всасывающий клапан. В цилиндр через клапан засасывается консистенция бензина и воздуха, которая образовалась в карбюраторе.

Процесс всасывания необходим для того, чтобы зарядить цилиндр новой рабочей смесью и является первый шагом к запуску мотора. За этот период поршень сделает один ход, а коленчатый вал пройдет половину оборота.

Вал, вращаясь, приводит поршень из нижнего положения в верхнее, а кулачковые валики не подходят к толкателям клапанов, поэтому они остаются прикрытыми, когда поршень движется вверх. В этот момент полость цилиндра не соприкасается с воздухом и   внутри цилиндра совершается сокращение консистенции.  При верхнем положении поршня сокращение является максимальным, не менее 6—6,5 атмосфер. Это второй шаг рабочего процесса мотора.

Поршень двигается вверх и сжимает рабочую смесь, затем на короткий промежуток времени останавливается в верхнем положении. В этот момент через свечу проходит электрическая искра, которая и воспламеняет смесь. Горючая смесь быстро сгорает, повышая ее температуру и давление до 25—30 атмосфер.

Далее поршень движется вниз под давлением газов, заставляя поворачиваться коленчатый вал. При этом возрастает размер полости цилиндра, и давление газа уменьшается. При нижнем положении поршня давление падает до 4—5 атмосфер.

Процедура расширения перегоревших газов и передачи их на коленчатый вал двигателя считается третьим шагом в работе мотора.

Тогда, когда поршень будет приближаться к нижней точке расположения, кулачковый вал развернется так, что его кулачок поднимет выпускной клапан и газы начнут извергаться вовне. Потом клапан остается раскрытым во время всех движений поршня вверх, через него будет выталкиваться с цилиндра перегоревшее топливо.

Эта процедура очистки цилиндра от перегоревшего топлива является четвертым тактом рабочего хода мотора.

Во время того, как поршень за процедуру выталкивания дойдет до собственного верхнего состояния, выпускной клапан прикрывается, так как кулачок уже минует толкач клапана. Кулачок валика к этому времени дойдет к толкателю всасывающего клапана и приоткроет последний, после чего все процессы начнутся сначала, и будут меняться друг за другом — всасывание, сжатие, расширение и выталкивание.

Тут же клапаны открываются по 1 разу, следовательно, за 2 оборота вала кулачки приблизятся по 1 разу к толкателям всасывающего и выпускного клапанов.

Для того, чтобы снизить колебания скорости оборотов коленчатого вала за рабочий процесс мотора, на коленчатый вал прикрепляется большой элемент — маховик. Чем он массивнее, тем правильнее ход двигателя и тем лучше он работает. В многоцилиндровом моторе за 2 оборота коленчатого вала такое количество рабочих ходов равно количеству цилиндров. Иными словами, чем больше имеется цилиндров у мотора, тем плавнее движется автомобиль.

Устройство двигателя автомобиля по принципу Николауса Отто

«И вместо сердца пламенный мотор» 

Сегодня мы поговорим о таком важном моменте, как устройство двигателя автомобиля. Эта деталь по праву считается сердцем любой машины. В настоящее время существует множество различных типов двигателей. Они различаются по ряду принципов работы, используемым типам топлива, объёму, количеству цилиндров и прочим характеристикам.

Двигатели внутреннего сгорания

По типу топлива двигатели внутреннего сгорания делятся на бензиновые и дизельные. Принцип работы двигателя внутреннего сгорания довольно прост и понять его может не только профессиональный автомобилист, но и простые люди. Мы постараемся в общих чертах вам его объяснить.

На рисунке показан классический бензиновый двигатель внутреннего сгорания

В классическом бензиновом двигателе внутреннего сгорания, горючее (бензин), смешиваясь с воздухом, воспламеняется при помощи электрической искры из системы зажигания.

Как устроен двигатель автомобиля

С целью производства энергии, необходимой для движения автомобиля, в камеру сгорания, находящуюся в каждом цилиндре автомобильного двигателя, подаётся необходимое количество смеси горючего и воздуха. После этого, поршень двигает коленвал, который, в свою очередь, передаёт движение на колёса автомобиля.

Двигатель работает в несколько тактов

Современные двигатели внутреннего сгорания работают в четыре такта. Практически вся энергия от сжигания горючего преобразуется в полезную, потому, КПД современных двигателей намного выше, чем у их паровых, угольных и прочих предшественников.

Принцип работы современного двигателя в 4 такта принято называть циклом Отто в честь изобретателя первого двигателя внутреннего сгорания. Николаус Отто запатентовал прототип современных моторов ещё в 1867 году.

Принцип Отто – 4 основных цикла:

  • впуск;
  • сжатие;
  • рабочий такт;
  • выпуск.

Рекомендуемая статья:  Подробно о системе питания двигателя

Выпускаемые в наше время, двигатели внутреннего сгорания бывают двух основных типов: карбюраторные и инжекторные.

Принцип работы карбюраторного двигателя заключается в том, что приготовление воздушно-топливной смеси происходит внутри карбюратора – специального устройства, соединённого с двигателем. Именно от карбюратора многое зависит, если рассматривать конкретно тюнинг ВАЗ 2106.

Карбюратор работает таким образом, что топливо, которое в него попадает, смешивается с атмосферным воздухом, который постоянно втягивается двигателем. Инжектор работает по иному принципу. Горючее подаётся небольшими порциями под воздушным давлением с помощью особых форсунок. Например, в старых девятках (ВАЗ 2109) работают и до сих пор карбюраторы, а в новых или тюнингованных ВАЗ 2109 уже стоят инжекторы. Прогресс не стоит на месте, как никак:)

Регулировка количество подаваемого бензина, или дизельного топлива происходит, благодаря электронному устройству, передающему на форсунку электроимпульс, который заставляет её открываться в нужный момент.

А вот так выглядит двигатель, который подвергся серьезному тюнингу своими руками, или руками целой команды мастеров.

Помимо этих основных систем, существуют ряд дополнительных, связанных с двигателем. Это системы зажигания, запуска двигателя, выхлопная система, система охлаждения и система смазки.

Дизельные двигатели

Дизельный двигатель был изобретён и запатентован в 1897 году. Автором изобретения принято считать Рудольфа Дизеля, в честь которого двигатель получил современное название.

Дизель отличается от классического бензинового двигателя тем, что в нём воздушные массы не смешиваются с горючим, а под давлением подаются в мотор отдельно. В результате сжатия, воздух разогревается до 700 градусов и более, а затем в двигатель подаётся топливо.

При соединении разогретого воздуха с горючим происходит возгорание, которое и порождает энергию, двигающую поршень. В этих двигателях используется дизельное опливо (солярка).

Alex S Октябрь 2nd, 2013

Опубликовано в: Полезные советы и устройство авто

Метки: Советы автомобилистам

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания применяется в современных машинах

Двигатель внутреннего сгорания, который сейчас стоит едва ли не на каждом автомобиле в мире, был создан настолько давно, что сейчас это даже сложно представить. Ведь датой появления первого образца такого агрегата считается 1860 год.

То есть, механизм, который, пусть и претерпел ряд изменений, но остался всё тем же устройством, был создан ещё в девятнадцатом столетии. Причиной такой популярности стал простой и понятный принцип работы двигателя внутреннего сгорания.

Проведём небольшой экскурс в историю. Уже упомянутое выше изобретение Ленуара, созданное в 1860 году, имело ряд конструктивных недоработок, что серьёзно его снижало КПД. Потому, широкого распространения этот двигатель не получил.

Зато стал плодом для размышлений другого конструктора, чьё имя так же вошло в историю. Им стал немец Николаус Отто, который смог доработать механизм, создав двухтактный двигатель.

В итоге работа двигателя внутреннего сгорания Отто показала КПД выше 15%, таким образом полностью вытеснив двигатели первооткрывателя. Конечно же, созданный в 1863 году двигатель не был верхом совершенства.

И спустя некоторое время, после значительных коррекций своего механизма, Отто выпускает четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания – предка тех моторов, работу которые мы каждый день видим, наблюдая за современным автотранспортом.

В разное время механизм, созданный Отто многократно улучшали. Но принцип работы двс существенно не изменился.

Четыре такта Отто — так происходит работа ДВС

Гениальный немец создал принцип, который никто не сумел не только превзойти, но и существенно улучшить так, чтобы вытеснить оригинал.

Работа ДВС это четыре повторяющихся действия, которые получили название «цикл Отто». Первым идёт такт впуска, затем – сжатие, рабочий ход, и, наконец – выпуск. Чтобы понять, как работает ДВС, рассмотрим каждый такт работы двигателя отдельно.

Рекомендуемая статья:  Самое главное про клиренс Опель Астра

Шаг первый в работе двигателя внутреннего сгорания — впуск

В процессе этого такта топливо, смешиваясь с воздухом, попадает в цилиндр, благодаря действию поршня.

Клапан впуска при этом находится в открытом состоянии. К слову, в наше время есть масса двигателей, где клапанов сразу несколько. И это делается с целью повышения мощности двигателя.

Ещё одним способом повышением мощности стали двигатели, в которых педалью газа можно регулировать количество топлива, попадающего в цилиндры, путём удержания клапанов в открытом состоянии. На время ускорения машины это влияет весьма положительно.

Шаг второй в работе ДВС — сжатие

В ходе второго такта, поршень из нижней точки начинает постепенно подниматься. Благодаря этому, топливовоздушная смесь сжимается и попадает уже в таком состоянии в камеру сгорания. Движение поршня обеспечивается вращением коленчатого вала и шатуна.

Такт сжатия завершается воспламенением горючей смеси в результате попадания искры зажигания. Полученные в результате сжигания газы имеют больший объём, потому двигают поршень вниз, и он через шатун двигает коленвал. Это называется рабочим циклом.

Четвертый шаг в работе двигателя внутреннего сгорания — выпуск

Четвёртый такт называется выпуском. При перемещении поршня в верхнее положение, происходит открытие впускного клапана. Теперь газы могут выйти наружу а цилиндр получает вентиляцию.

Современные двигатели внутреннего сгорания, типы и принципы работы

Автомобильный рынок предлагает очень много различных типов двигателей, созданных по знакомому нам принципу.

Сейчас мы привыкли считать классикой карбюраторный двигатель, который обычно устанавливается на ВАЗ 2106. Что примечательно, его создал наш соотечественник Огнеслав Костович. Произошло это в 1880, или чуть позже. Сейчас нет точной информации об этом. Тем не менее, это был первый шаг к появлению того, что мы привыкли считать стандартным карбюраторным ДВС.

Работа двигателя стала более производительной. Пользуясь этой разработкой, немцы Даймлер и Майбах (сейчас эти фамилии известны всем автолюбителям), создали облегчённую версию карбюраторного двигателя на бензине. Первым такой двигатель получил не автомобиль из Германии, а мотоцикл.

Дизельные двигатели

Казалось бы, всё, что можно было придумать, уже создано. Но, так не считал талантливый изобретатель из Германии Рудольф Дизель. Его интересовало, как можно ещё изменить и усовершенствовать принцип Отто. В результате его трудов, появился ещё один двигатель, который по сей день используется повсеместно, особенно – в грузовом автотранспорте.

В чём же принцип работы дизельного двигателя? В таких двигателях, дизельное топливо, или как его ещё называют, солярка, впрыскивается в нужное время под давлением. В результате, горючая смесь образуется непосредственно в двигателе, где частички сжатого топлива соединяются с воздухом и под давлением происходит возгорание.

Увидеть, как работает двигатель внутреннего сгорания можно здесь:

Alex S Октябрь 8th, 2013

Опубликовано в: Полезные советы и устройство авто

Метки: Как устроен автомобиль

 

«Питер — АТ»
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Принцип работы мотора Стирлинга

Многим интересен принцип работы двигателя Стирлинга, и не только из праздного любопытства, но и потому, что если не понять основу его действия, то очень трудно изготовить работающую модель. В данной публикации подробно и насколько возможно, лаконично, дан ответ на этот вопрос. А наглядно все представлено в видеоуроке со всеми схемами.

В этом китайском магазине можно найти отличный генератор.

Рассмотрим сначала

Принцип работы низкотемпературного двигателя.

Сам двигатель состоит из цилиндра, в котором движется вытеснитель и из второго цилиндра, в котором ходит рабочий поршень. Боковые стенки большого цилиндра не проводят тепло. Верхняя часть холодная, нижняя — горячая. Когда вытеснитель опускается вниз, перекрывая горячую пластину, воздух резко охлаждается и сжимается, втягивая рабочий поршень (зеленого цвета на видео).

Схема низкотемпературного двигателя Стирлинга

При движении вытеснителя вверх, он перекрывает холодную пластину, воздух от нижней пластины резко нагревается, расширяется (от нагрева) и вытесняет рабочий зеленый поршень вверх.

Далее цикл повторяется, так как вытеснитель и рабочий поршень связаны между собой коленвалом со смещением 90 градусов.

Принцип действия высокотемпературного мотора Стирлинга

Левая и правая части цилиндра не касаются друг друга. Между ними стоит теплоизолятор. Когда вытеснитель находится в левой стороне, он вытесняет весь горячий воздух вправо, воздух остывает, всасывая рабочий поршень. Когда же вытеснитель уходит вправо, он выгоняет весь воздух в горячую камеру, воздух нагревается, расширяется и вытесняет рабочий поршень вправо. Рабочий поршень и вытеснитель связаны между собой коленвалом со смещением 90 градусов. Далее цикл повторяется.

Схема высокотемпературного двигателя Стирлинка

Далее вся механика наглядно на видео. Во второй части видео один из вариантов сборки Стирлинга.

Чтобы окончательно понять принцип действия мотора Стирлинга, нужно собрать его работающую конструкцию и в процессе доводки совершенствовать его и тестировать при разных конфигурациях.
Для наиболее простого понимания законов, по которым работает двигатель, достаточно сделать так:
— сделать цилиндр с вытеснителем;
— вместо рабочего поршня установить резиновый воздушный шарик;
— маховик пока не ставить;
— нагреть нижнюю часть устройства, остудить верхнюю и начать изменять положение вытеснителя;
— если попробовать поднять вытеснитель вверх — шарик резко надуется;
— если опустить вытеснитель вниз — шарик сдуется.
Таким образом эти простые действия наглядно покажут, как все происходит в механизме двигателя.
— Далее заменим воздушный шарик на поршень;
— поршень должен свободно двигаться, но следует настроить все так, чтобы он не пропускал воздух;
— смазать поршень силиконовой смазкой;
— проделать те же действия, что ранее были выполнены с шариком, но уже с поршнем;
— понаблюдать ход поршня, зафиксировать в записях в рабочем блокноте для того, чтобы подсчитать ход (выгиб) коленвала;
— изготовить маховик, шатун, коленвал и всё, мотор Стирлинга готов!
— окончательно протестировать готовый аппарат.

Важные моменты, если вы делаете сами движок

При изготовлении мотора Стирлинга придерживайтесь рекомендаций.

1. Стенки цилиндра, где ходит вытеснитель, должны быть сделаны так, чтобы не проводить тепло.
2. Один край цилиндра — холодный, другой- горячий. Чем больше разница температур — тем выше эффективность работы.
3. Между стенками цилиндра и вытеснителем должен быть зазор (3 мм достаточно), чтобы было куда воздуху просачиваться с холодной камеры в горячую.
4. Не должно быть утечек воздуха (свести их к минимуму). Это одно из основных причин, которые не дают двигателю работать.
5. Убрать все трение по максимуму. Используйте силиконовую смазку — она дает очень хороший результат.
Удачи в техническом творчестве!

В другом материале о том, как приспособить для этого движка генератор тока. А тут еще одна модель, которую можно собрать дома.

Как работают двигатели Стирлинга?

В течение почти 200 лет термические двигатели, известные по имени их изобретателя, были известны в как двигатели Стирлинга. Их изобретатель работал над построением наиболее эффективного или оптимального рабочего теплового двигателя. Стирлинг подошел к проблеме довольно научным образом. То есть, двигатель (его теоретическая циркуляция) был проанализирован и проверен вычислительно до того, как был построен прототип. Все в теории выглядело очень многообещающим. В принципе, до сих пор предполагалось, что они должны быть одним из наиболее эффективных тепловых двигателей. Так почему бы нам не путешествовать с автомобилями, использующими Стирлинг, несмотря на их многочисленные преимущества?

Рисунок двигателя Стирлинга из оригинального патента от 1816 года. Источник: Wikimedia Commons , автор: Индийский технологический институт, копия изображения в патенте Роберта Стирлинга 1816 года .

Чтобы получить полезную мощность от поршневого двигателя, он должен развивать достаточно высокий крутящий момент или достигать высокой скорости вращения. Двигатели Стирлинга не достигают высоких скоростей вращения, поэтому давайте рассмотрим момент. В основном, это будет зависеть от силы, действующей на поршень, а это, в свою очередь, от давления рабочего тела в рабочем ходу и поверхности поршня, которое работает. Эти упрощенные рассуждения помогут нам понять структурные проблемы двигателей Стирлинга. Для того, чтобы двигатель был больше, чем модель на столе, он должен быть огромным — иметь большой диаметр рабочего поршня, или поршень должен находиться под высоким давлением во время рабочего хода.

Типичная «настольная» модель двигателя Стирлинга с рубежа 20 и 21 веков. Диаметр маховика: около 30 мм. Он должен быть включен в группу так называемых «Гаджеты».

История двигателя Стирлинга в 19 веке

В начале 19-го века двигатели в основном использовались для привода машин (например, насосов в шахтах, приводов центральных машин на заводах), а двигатели могли быть огромными. На повестке дня были указаны рабочие цилиндры диаметром более 0,5-1 м. Несмотря на это, паровые двигатели Уатта выиграли конкурс на двигатели Стирлинга. Правда, двигатели Стирлинга были проще в дизайне и обработке, но паровые двигатели, включая всю систему (котельную) и все их недостатки, однако, были более эффективными (читай: более дешевый в эксплуатации) и обеспечили большую мощность. Даже в мобильных системах, таких как корабли и поезда (в Англии и Шотландии в середине 19 века сеть железных дорог уже была разработана), паровые двигатели были намного лучше.

Промышленный двигатель Стирлинга примерно с 1860 года. Представленный двигатель, произведенный Эрикссоном, реализовал модифицированный цикл Стирлинга, названный в честь его создателя Эрикссоном . Источник: Wikimedia Commons , Vasárnapi Ujság, 1861/8 [1] .

Конечно, двигатели Стирлинга использовались здесь и там, но они не доминировали на рынке. Более того, установленные двигатели Стирлинга часто заменялись паровыми двигателями, а те, которые остались, уже считались раритетами и нишевыми приложениями. В Европе, возможно, самыми известными двигателями Стирлинга с рубежа XIX и XX веков были те, которые использовались в… аквариумных насосах. Одним из наиболее известных производителей таких двигателей в этот период стала компания Louis Heinrici .

Семейство двигателей Стирлинга от компании Louis Heinrici. Иллюстрация из каталога компании с 1914 года. Источник: Wikimedia Commons , автор: First-Neutron .

Но вернемся к теме. В конце 19-го века появились двигатели внутреннего сгорания, сначала с газом, а затем с жидким топливом. Кроме того, в автомобильных приводах появились также электродвигатели. Теоретически двигатели Стирлинга должны быть лучше всех (независимо от того, что это означает), поэтому все время мир науки и техники периодически интересовался ими. Поскольку строительство огромных двигателей Стирлинга в 19 веке утратило свой смысл, предпринимались попытки построить небольшие двигатели, но с высоким давлением рабочего тела, так что создаваемые двигательные системы были бы конкурентоспособными с двигателями внутреннего сгорания. Пик работы на таких двигателях произошел в 1950-х и 1960-х годах. Конечно, возникла значительная группа проблем, которые были более или менее успешно решены.

Коммерчески доступный электрический генератор, приводимый в движение двигателем Стирлинга от Philips с середины 20-го века (1953). Электрическая мощность: около 180 Вт. Высота корпуса: около 0,5 м. Источник: Викисклада , Норберт Шнитцлер .

Использование гелия

В то же время появилась идея заменить рабочий фактор. До сих пор под лозунгом «рабочий фактор» в двигателях Стирлинга мы понимали обычный атмосферный воздух. В какой-то момент инженеры и ученые задали вопрос, есть ли что-то лучше с точки зрения термодинамических свойств? Да. Более или менее с 1930-х годов этот газ был коммерчески продан в промышленных количествах. Это гелий. Использование гелия в качестве рабочего вещества значительно повышает эффективность двигателей Стирлинга. Однако использование нового фактора вызвало совершенно новые проблемы. Гелий плохо хранится даже при комнатной температуре. То есть. из-за очень малых частиц, он имеет тенденцию проникать в большинство материалов, используемых в технологии со сталью в головке. В 60-х и 70-х годах были изучены гелиевые двигатели. Их характерная особенность, видимая на фотографиях,… прикреплена к двигателю гелиевого цилиндра, используемого для пополнения газа, выходящего из двигателя практически через все его элементы. Проблема была серьезной. Для обеспечения конкурентоспособности с другими двигательными системами (т. Е. В основном двигателями внутреннего сгорания) среднее давление рабочей среды в двигателях Стирлинга составляло 20… 30 бар, а температура горячих частей двигателей (нагреватель) часто превышала 500 градусов по Цельсию (с разностью температур 400 градусов). Проблемы утечки двигателей «на гелие» до сих пор не были решены практически и экономично. Для обеспечения конкурентоспособности с другими двигательными системами (т. Е. В основном двигателями внутреннего сгорания) среднее давление рабочей среды в двигателях Стирлинга составляло 20… 30 бар, а температура горячих частей двигателей (нагреватель) часто превышала 500 градусов по Цельсию (с разностью температур 400 градусов). Проблемы утечки двигателей «на гелие» до сих пор не были решены практически и экономично. Для обеспечения конкурентоспособности с другими двигательными системами (т. Е. В основном двигателями внутреннего сгорания) среднее давление рабочей среды в двигателях Стирлинга составляло 20… 30 бар, а температура горячих частей двигателей (нагреватель) часто превышала 500 градусов по Цельсию (с разностью температур 400 градусов). Проблемы утечки двигателей «на гелие» до сих пор не были решены практически и экономично.

Моторы Стирлинга, их применение в конце 20 века

В конце 20-го века двигатели Стирлинга снова вернулись. Оба НАСА, Государственный департамент США и Европейский союз инвестировали в исследования новых поколений двигателей Стирлинга. Они были в основном предназначены для солнечных систем (т. Е. Источник тепла должен был быть солнечным светом, сфокусированным на обогревателе двигателя большим параболическим зеркалом). Многие из этих двигателей имели неровный дизайн.

Пример проекта двигателя Стирлинга, предложенного г-ном Мацей Жукашем в соответствии с патентом P.389415 . Проект выполнен в рамках магистерской работы на факультете SiMR в Варшавском технологическом университете (руководитель: проф. Вяслав Остапски, PhD, Eng.

Идея этой идеи заключалась в том, что весь двигатель с электрическим генератором должен быть запечатан в герметичном (для гелиевого) несъемного корпуса, считая, что он не может использоваться на протяжении всего срока его службы. Однако на этот раз технология не удалась. Если были получены положительные результаты, они были связаны со слишком высокими издержками. Наилучшим образом, самые распространенные двигатели Стирлинга в двадцатом веке остались в Индии настольные вентиляторы, конструктивно похожие на вышеупомянутые насосы для аквариума…

Пример солнечной системы с электрическим генератором, приводимым в движение двигателем Стирлинга. Источник: Wikimedia Commons , автор: Загружено Skyemoor .

Одной из последних идей использования двигателей Стирлинга было «спуск с параметров». То есть нашли применение для двигателей с низкими характеристиками и существенно более низкой эффективностью, чем двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели. Примерно в начале XXI века с помощью двигателей Стирлинга была обнаружена идея восстановления энергии, утраченной в процессах нагрева, таких как «дымоход» с дымовым газом из СО-печей. Однако экономический расчет по-прежнему был против использования таких решений в больших масштабах.

Конечно, несмотря на все технологические проблемы, двигатели Стирлинга производятся и используются. Однако это очень специфические приложения, которые позволяют оправдать высокие производственные и / или эксплуатационные расходы. В дополнение к военным применениям примерами являются энергетические системы, работающие на биогазе, восстановленном на полигонах. Яднак таких двигателей по-прежнему остается большой «экзотикой» в мире технологий, и, вероятно, большинство читателей этого текста никогда не встретит такой движок…

Коммерчески доступный электрический генератор, приводимый в движение двигателем Стирлинга STM с начала 21 века. Электрическая мощность: около 38 кВт или 65 кВт. Высота корпуса: около 1 м. Источник: Викисклада , автор: В.Т.Чыманский.

Заключение

Мы процитировали выше упрощенную историческую схему тенденций проектирования двигателей Стирлинга. Конечно, мы опустили множество проектов как энтузиастов, так и тех, которые были разработаны в «серьезных» исследовательских проектах (например, машины с жидкими поршнями — «жидкость», термоакустические двигатели и т.д.). Это не меняет того факта, что инженеры и ученые пытались построить эффективный и надежный двигатель Стирлинга почти 200 лет. Практически каждое последующее поколение инженеров пытается решить проблемы этих двигателей, надеясь, что это обеспечит технический прогресс, который произошел в предыдущие 20-25 лет. К сожалению, усилия по-прежнему неэффективны. Я должен признать, что, по-видимому, мое поколение также пыталось это сделать, а также потерпело неудачу. Однако мы глубоко убеждены в том, что

Совсем другое дело, что каждое поколение инженеров начинает свою деятельность почти с самого начала, на практике имея очень сложный доступ к документации ранее выполненных работ… но это снова тема для совершенно другого случая.

Модель двигателя Стирлинга в бета-системе, разработанной и сделанной г-ном Рафалом Ходорковским в рамках инженерных работ на факультете SiMR в Варшавском технологическом университете (руководитель: Мачей Тулодзекский, PhD). Длина двигателя: около 35 см.

Степперский принцип работы двигателя и метод реализации

Степперский принцип работы двигателя и метод реализации

Шагпинг двигатель — это электродвигатель управления, который преобразует электрический импульсный сигнал в механическое угловое смещение. Так называемый электрический импульс, аналогичный импульсу, аналогичен высокому импульсу, когда проводится импульсный удар, а низкий уровень не подпрыгивается, что является электрическим пульсом. Агрегат углового смещения является дугой.

Степенные двигатели можно разделить на реактивный, постоянный магнит, смешанный. У каждого есть свои преимущества, выбирает в соответствии с фактическим спросом, тип реакции небольшой, высокая точность; постоянный магнит большой. Смешанный тип имеет высокую точность, высокий крутящий момент, но стоимость высока. Ниже приведено реактивное образование в качестве примера для объяснения структуры и принципа работы шагового двигателя. Степенные двигатели в основном состоят из двух частей:

Статор и ротор. Статор и ротор не являются незнакомцем после изучения двигателя постоянного тока. Тем не менее, ступенчатый двигатель имеет три фазы в трех фазах, и в статоре и ротор составляют шесть четыре магнитных полюсов и ротор, соответственно. На вышеупомянутой фигуре A и A ‘формируют фазу; B и B’ являются одной фазой; C и C ‘являются одной фазой. Следовательно, этот шаговый двигатель — трехфазный шаг в двигатель.

Шаговый двигатель получает электрический импульсный сигнал, который будет поворачивать фиксированный угол. Этот фиксированный угол является важным параметром в шаговом двигателе, угла шага. Подробно, после того, как шаговый двигатель получает электрический импульсный сигнал, магнитный поток в направлении образуется роторным ротором. Если ротор и направление оси магнитного поля имеют определенный угол, под действием магнитного поля ротор намагничивается, притягивая ротор, так что зубы статора останавливаются. То есть связь выровнена с ротором 1, 3 зубами и AA ‘; следующий импульсный сигнал, B подключается к выравниванию ротора 2, 4 зубами и Bb’; третий пульс-сигнал находится позади, C соединен с ротором 3, 1 зубным и CC «выравнивание». Этот тип диска представляет собой трехфазную трехфазный режим выстрела. Как показано ниже:

Следовательно, шаговый двигатель вращается по количеству импульсов, а количество импульсов, которые необходимо обратиться к соответствующему количеству импульсов. Следовательно, ступенчатый двигатель может достичь точного позиционирования; в то же время скорость и ускорение вращения двигателя могут контролироваться путем контроля частоты импульса, то есть как долго контроль отдается импульсу, тем самым достигая цели ускорение. Каждый раз, когда введен электрический импульс, двигатель вращается дальше до одного угла. Его выходное угловое перемещение пропорционально количеству ввода импульсов, а скорость пропорциональна частоте импульса. Измените порядок, в котором обмотки под напряжением и управляют двигателем вперед. То есть, если электроэнергия на порядок A, B и C является правильным, затем двигатель будет инвертировать в соответствии с порядком C, B и A. Следовательно, вращение шагового двигателя может контролироваться путем управления количеством импульсов, частоты и соответствующих фазных обмоток двигателя.

Выполнение:

Благодаря изучению двигателей постоянного тока, мы знаем, что мотор представляет собой текущий компонент и требует большого тока для работы. Шагпинг двигатель все еще. Водительская способность односпологового выходного отверстия намного менее чем достаточно, и также необходимо добиться контроля шаговых двигателей с помощью другого компонента. Другой компонент представляет собой ступеньку контроллера привода двигателя. Один микрокомпьютер CHIP косвенно контролируется контролем привода. Здесь мы используем четырефазную пятерку проводной продукции на двигатель в качестве примера, водитель выбирает знакомый компонент ULN2003, который также является увеличенным током привода. Чип может отсоединиться сразу. В этом примере используется четырефафазный беспроводной систему 24бай-48 шагового двигателя, напряжение привода составляет 5 В, режим вождения — четыре-фазы четырех выстрелов.

Электродвигатель — принцип работы, схема

Последнее обновление: 30 апреля 2020 г., Teachoo

Это вращающееся устройство (устройство, которое вращается или перемещается по кругу)

Он преобразует электрическую энергию в механическую энергию

Они используются в электрических вентиляторах, холодильниках, стиральных машинах, миксерах и т. д.

вот как это выглядит

Принцип работы электродвигателя

Электродвигатель работает по принципу

когда прямоугольную катушку помещают в магнитное поле и через нее пропускают ток,

на катушку действует сила, которая непрерывно вращает ее

Конструкция электродвигателя

Электродвигатель состоит из

  • Прямоугольная катушка провода ABCD
  • А сильный подковообразный магнит (или 2 разных магнита) — Если мы возьмем 2 магнита, северный полюс первого магнита обращен к южному полюсу другого магнита, как показано на рисунке…
  • катушка расположена перпендикулярно магниту как показано на рисунке
  • Концы катушки соединены с разрезные кольца — П и В
    Разрезные кольца действуют как коммутатор — который меняет направление тока в цепи
  • Внутренняя сторона разрезных колец изолированы и прикреплены к оси (который может свободно вращаться)
  • Внешние токопроводящие кромки разъемных колец жесткие два стационарные щетки — X и Y
  • Эти щетки крепятся к батарея чтобы завершить цепь

Работа электродвигателя

Давайте посмотрим на работу электродвигателя.

  • Когда батарея включена, ток течет через катушку АВ от А к В,
    и Магнитное поле направлено с севера на юг…
    Итак, по правилу левой руки Флеминга к АВ приложена направленная вниз сила.

    Точно так же восходящая сила применяется к компакт-диску.
    Таким образом, катушка вращается, при этом AB движется вниз, а CD вверх

  • Теперь катушки AB и CD меняются местами,
    Так как ток течет от C к D, а магнитное поле от севера к югу
    CD получит направленную вверх силу и будет двигаться вверх

    Аналогично, AB будет двигаться вниз
    Итак, наша катушка сделала бы половину оборота

  • Но, мы не хотим половинчатых оборотов,
    Нам нужен полный оборот катушки.
  • Итак, для этого мы изменим направление тока в катушке, когда она сделает половину оборота.
  • Чтобы изменить направление тока, мы используем коммутатор.
    Коллектор состоит из разъемных колец (двух колец с некоторым зазором между ними) и щеток, прикрепленных к цепи.
  • Теперь, когда катушка вращается, кольца вращаются вместе с ней.
    Когда катушка становится параллельной магнитному полю,
    щетки X и Y касаются зазора между кольцами
    и цепь разрывается
  • Теперь по инерции кольцо продолжает двигаться… так что противоположный конец кольца теперь подключен к положительному концу провода
    Разрезное кольцо P соединяется с катушкой CD, а разрезное кольцо Q соединяется с катушкой AB.
    Меняет направление тока в цепи.
  • Теперь, когда CD находится слева, а AB справа..
    Ток в CD становится обратным, то есть с D на C.
    Итак, сила на CD направлена ​​вниз, а сила на AB направлена ​​вверх
    Таким образом, катушка продолжает вращаться
  • Это реверсирование электрического тока происходит каждые пол-оборота.
    и катушка продолжает вращаться до отключения батареи

Примечание — Если бы разрезное кольцо не использовалось, катушка вращалась бы наполовину по часовой стрелке и наполовину против часовой стрелки.
Следовательно, цель разъемного кольца состоит в том, чтобы изменить направление тока и заставить катушку вращаться в одном направлении.
Чтобы написать «Работа электродвигателя» в экзаменационной работе, отметьте — NCERT Вопрос 11

Как коммерческие электродвигатели увеличивают производимую мощность и мощность двигателей?

Они увеличивают производимую силу и мощность двигателей на

  • Использование электромагнита вместо постоянного магнита
  • Большое количество витков проводящего провода (чем больше витков в проводе, тем больше магнитное поле)
  • Сердечник из мягкого железа, на котором намотана катушка
Примечание : Сердечник из мягкого железа, на который намотана катушка вместе с витками, называется арматура .
Увеличивает мощность двигателя.

Примечание : Для тебя Экзамены,
пожалуйста, напишите принцип, работа, конструкция электродвигателя.
И не забудьте сделать первую цифру (та, что указана в NCERT)

Вопросы

NCERT Вопрос 3 — Устройство, используемое для получения электрического тока, называется

  1. генератор.
  2. гальванометр.
  3. амперметр.
  4. мотор.

Посмотреть ответ

NCERT Вопрос 6 (а) — Укажите, верны или нет следующие утверждения.

а) Электрический двигатель преобразует механическую энергию в электрическую.

Посмотреть ответ

NCERT Вопрос 11 — Нарисуйте маркированную схему электродвигателя. Объясните его принцип и работу.Какова функция разрезного кольца в электродвигателе?

Посмотреть ответ

NCERT Вопрос 12 — Назовите некоторые устройства, в которых используются электрические двигатели.

Посмотреть ответ

Вопросы 2 Страница 233 — Каков принцип работы электродвигателя?

Посмотреть ответ

Вопросы 3 Страница 233 — Какова роль разрезного кольца в электродвигателе?

Посмотреть ответ

Электродвигатель: принцип, конструкция, работа и использование

Электродвигатель

Электродвигатель:-

Электродвигатель представляет собой вращающееся устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.

Принцип:-

Он основан на том принципе, что когда проводник с током помещается в перпендикулярное ему магнитное поле, на него действует сила.

Строительство:-

Рассмотрим прямоугольную катушку ABCD, помещенную в магнитное поле так, что AB и CD перпендикулярны направлению магнитного поля. Концы катушки соединены с двумя половинками разрезных колец. Внутренние стороны разрезных колец изолированы и прикреплены к оси. Внешние токопроводящие кромки разрезных колец касаются двух угольных щеток.Противоположные стороны щеток соединены с батареей и ключом, как показано на рисунке.

Рис. Двигатель постоянного тока

Коммутатор: —  Устройство, которое меняет направление тока в цепи на противоположное, называется коммутатором.

 В электродвигателе разрезные кольца действуют как коллектор.

Якорь:- Сердечник из мягкого железа, на который намотана катушка, а также катушки, называется якорем.

Рабочий:-

Согласно рисунку ток в катушку ABCD поступает от щетки X.Так как катушка с током ABCD находится в перпендикулярном к ней магнитном поле. Итак, по правилу левой руки Флеминга мы можем сказать, что AB движется вниз, а CD движется вверх. В следующей половине оборота CD приближается к северному полюсу, а AB приближается к южному полюсу. Опять же, применяя правило левой руки Флеминга, мы видим, что AB движется вверх, а CD движется вниз. Этот процесс продолжается, и катушка начинает вращаться.

Источник: Uniclass Content

В коммерческих двигателях,

  • вместо постоянного магнита используется электромагнит.
  • используется большое количество витков катушки.
  • используется сердечник из мягкого железа, на который наматывается катушка.

Использование электродвигателя: —

Используется в электровентиляторах, холодильниках, mp3-плеерах, стиральных машинах и т. д.

 Двигатель постоянного тока состоит из разрезных колец, а двигатель переменного тока состоит из двух контактных колец.

Принцип работы двигателя постоянного тока

Двигатель постоянного тока представляет собой электрическую машину, которая преобразует электрическую энергию в механическую .

Работа двигателя постоянного тока основана на том принципе, что когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует механическая сила.

Направление механической силы определяется Правилом левой руки Флеминга , а ее величина определяется как F ​​= BIL Ньютон.

Принципиальной разницы в конструкции генератора постоянного тока и двигателя постоянного тока нет. Фактически, одна и та же машина постоянного тока может использоваться как генератор или как двигатель.

Как и генераторы, существуют различные типы двигателей постоянного тока, которые также классифицируются как двигатели постоянного тока с параллельной, последовательной и смешанной обмоткой .

Двигатели постоянного тока редко используются в обычных целях, потому что все электроснабжающие компании поставляют переменный ток.

Однако для специальных применений, таких как сталелитейные заводы , шахты и электропоезда , выгодно преобразовывать переменный ток в постоянный, чтобы использовать двигатели постоянного тока.Причина в том, что скорость/момент характеристики двигателей постоянного тока намного лучше, чем у двигателей переменного тока.

Поэтому неудивительно, что для промышленных приводов двигатели постоянного тока так же популярны, как и трехфазные асинхронные двигатели.

Принцип двигателя постоянного тока

Машина, которая преобразует электрическую энергию постоянного тока в механическую, известна как двигатель постоянного тока.

Работа двигателя постоянного тока основана на том принципе, что когда проводник с током помещается в магнитное поле, на проводник действует механическая сила.

Направление этой силы определяется правилом левой руки Флеминга , а величина определяется по формуле;

F ​​= BIL Ньютоны

Согласно правилу левой руки Флеминга, когда электрический ток проходит через катушку в магнитном поле, магнитная сила создает крутящий момент, который вращает двигатель постоянного тока.

Направление этой силы перпендикулярно как проводу, так и магнитному полю.

Правило левой руки Флеминга

По сути, нет никакой конструктивной разницы между двигателем постоянного тока и генератором постоянного тока.Одна и та же машина постоянного тока может работать как генератор или двигатель.

Поперечное сечение машины постоянного тока

Работа двигателя постоянного тока

Рассмотрим часть многополярного двигателя постоянного тока , как показано на рисунке ниже. Когда клеммы двигателя подключены к внешнему источнику питания постоянного тока:

  • магниты возбуждения возбуждаются, создавая чередующиеся северный и южный полюса
  • проводники якоря пропускают ток.
Часть многополярного двигателя постоянного тока

Все проводники под северным полюсом пропускают ток в одном направлении, а все проводники под южным полюсом пропускают ток в противоположном направлении.

Проводники якоря под полюсом N пропускают токи в плоскость бумаги (обозначены ⊗ на рисунке). А по проводникам под S-полюсом текут токи из плоскости бумаги (обозначены ⨀ на рисунке).

Так как каждый проводник якоря несет ток и находится в магнитном поле, на него действует механическая сила .

При применении правила левой руки Флеминга становится ясно, что сила, действующая на каждый проводник, стремится повернуть якорь против часовой стрелки.Все эти силы складываются вместе, чтобы создать крутящий момент , который заставляет якорь вращаться.

Когда проводник перемещается с одной стороны щетки на другую, ток в этом проводнике меняется на противоположный. В то же время он попадает под влияние следующего полюса, который имеет противоположную полярность. Следовательно, направление силы на проводнике остается тем же .

Следует отметить, что функция коммутатора в двигателе такая же, как и в генераторе.Путем изменения направления тока в каждом проводнике, когда он проходит от одного полюса к другому, это помогает создать непрерывный и однонаправленный крутящий момент .

Анимация видео

Далее: Противо-ЭДС в двигателе постоянного тока

Принцип действия — Johnson Electric

Универсальные двигатели

Универсальный двигатель представляет собой однофазный серийный двигатель, который может работать как на переменном токе (ac), так и на постоянном токе (dc), и его характеристики одинаковы как для переменного, так и для постоянного тока.Обмотки возбуждения серийных двигателей соединены последовательно с обмотками якоря

.
Основные принципы Universal Motors

Областями электрической конструкции универсального двигателя являются магнитопровод, обмотки возбуждения и якоря, коллектор и щетки, изоляция и система охлаждения.


Процесс коммутации универсальных двигателей
 
Эксплуатационные характеристики универсальных двигателей

Двигатели с экранированными полюсами

Двигатель с экранированными полюсами представляет собой однофазный асинхронный двигатель переменного тока.Вспомогательная обмотка, состоящая из медного кольца, называется экранирующей катушкой. Ток в этой катушке задерживает фазу магнитного потока в той части полюса, чтобы обеспечить вращающееся магнитное поле. Направление вращения от незаштрихованной стороны к заштрихованному кольцу.


Основные принципы двигателя с экранированными полюсами
  • Эта конструкция экранирующей катушки (кольца) смещает оси экранированных полюсов от оси основных полюсов
  • Когда на статор подается питание, поток в основной части полюса индуцирует напряжение в экранирующей катушке, которая действует как вторичная обмотка трансформатора.
  • Так как ток во вторичной обмотке трансформатора не совпадает по фазе с током в первичной обмотке.
  • Ток в экранирующей катушке не совпадает по фазе с током в основной обмотке возбуждения.
  • Таким образом, поток затеняющего полюса не совпадает по фазе с потоком основного полюса.

 
Вращающееся поле двигателя с экранированными полюсами

Синхронные двигатели

Синхронные двигатели переменного тока представляют собой электродвигатели с постоянной скоростью и работают синхронно с частотой сети.Скорость синхронного двигателя определяется количеством пар полюсов и всегда является отношением частоты сети.

  • Статор снабжен двумя простыми катушками, которые можно напрямую подключать к сети.
  • Ротор состоит из цилиндрического постоянного двухполюсного магнита, намагниченного диаметрально.

 
Основные принципы синхронных двигателей

Принцип работы двигателя переменного тока с основами и конструкцией

Принцип работы двигателя переменного тока основан на простых принципах магнетизма.Но прежде чем подробно обсуждать принцип работы двигателя переменного тока, давайте разберемся с основами. AC является аббревиатурой от Переменный ток . В то время как постоянный или постоянный ток остается постоянным во времени, переменный ток периодически меняет свое направление.

 

Разница между переменным током и постоянным током:

Профиль напряжения постоянного тока показан на рисунке ниже. Посмотрите, как величина напряжения остается постоянной с течением времени.Для работы генератора постоянного тока и двигателя постоянного тока требуется такое напряжение.

Форма сигнала напряжения постоянного тока

 

Ниже приведен профиль напряжения переменного тока.

Один полный цикл источника переменного тока

 

  • В источнике переменного тока двигателя переменного тока величина напряжения начинается с нуля, увеличивается до максимального значения, а затем начинает уменьшаться, пока снова не достигнет нуля. Он совершает полупериод и известен как положительный полупериод .
Положительный полупериод источника переменного тока

 

  • После завершения полупериода величина напряжения снова увеличивается, но уже в обратном направлении.Он следует той же схеме, что и положительный полупериод, и известен как отрицательный полупериод .

 

Отрицательный полупериод источника переменного тока

 

  • Комбинация положительных и отрицательных циклов составляет один полный цикл.
  • Время, необходимое для завершения этого цикла, известно как Период времени . Обратная величина периода времени равна частоте . Таким образом, для электрической системы с частотой 50 Гц этот цикл завершается за 0.02 сек.
  • Двигатели переменного тока
  • работают по принципу электромагнитной индукции . Он преобразует электрическую энергию (в форме переменного тока) в механическую энергию (вращение вала).
  • Принцип работы двигателя переменного тока подробно объясняется после описания базовой конструкции двигателя переменного тока.

 

 

Базовая конструкция двигателя переменного тока

Конструкция двигателя переменного тока

** Источник изображения

Итак, после понимания основ, давайте узнаем, как двигатель переменного тока выглядит изнутри.

  • Если упростить конструкцию двигателя переменного тока, то он состоит из двух основных частей. Стационарная конструкция (статор) и вращающаяся часть (ротор).
  • Неподвижная часть состоит из катушек, покрывающих всю ее внутреннюю периферию. При прохождении электрического тока через эти обмотки электромагниты возбуждаются, создавая полюса с чередующейся полярностью.
  • В двигателях переменного тока
  • в качестве ротора используется либо постоянный магнит , либо сердечник из тонколистовой многослойной стали .Последний использует проводящие стержни вместо катушек проволоки в качестве проводника.
  • Вал удерживает вращающуюся часть двигателя. Подшипники между ними обеспечивают свободное перемещение ротора.
  • Внешняя рама охватывает как неподвижную, так и вращающуюся часть. Он защищает двигатель от воды или любых других факторов окружающей среды.
Статор (справа) и ротор (слева) двигателя переменного тока

**Изображение предоставлено

Подробное описание принципа работы двигателя переменного тока

Чтобы понять, как работает двигатель переменного тока, рассмотрим ротор с постоянными магнитами.Ротор свободно перемещается между двумя полюсами электромагнитного статора (полюсами А и В) с небольшим воздушным зазором между ними. Электромагниты подключаются непосредственно к источнику переменного тока.
При подаче переменного тока на электромагниты подается напряжение, и они образуют магнитные полюса.

Упрощенная конструкция, объясняющая принцип работы двигателя переменного тока

 

Случай 1:

Во время положительного полупериода переменного тока пусть полюс A достигает полярности северного полюса, а полюс B достигает полярности южного полюса.Теперь по закону магнетизма разноименные полюса будут притягиваться друг к другу. Итак, полюс А притягивает южный полюс ротора. И ротор выравнивается в положении, как показано на рисунке.

Ориентация ротора во время положительного полупериода

 

Случай 2:

Во время отрицательного полупериода полярность питания переменного тока меняется на противоположную, и, следовательно, меняется полярность полюсов. Так что теперь полюс А достигает полярности южного полюса, а полюс Б получает полярность северного полюса.
В этой ситуации одинаковые полюса обращены друг к другу.Таким образом, отталкивающая магнитная сила будет пытаться отклонить ротор от этого положения. Когда ротор отклоняется, в игру вступает сила магнитного притяжения. И, следовательно, теперь полюс А притягивает северный полюс ротора. Ротор выравнивается в новом положении, как показано на рисунке.

Ориентация ротора во время отрицательного полупериода

 

Вращающееся магнитное поле в двигателе переменного тока

Ротор повернулся на угол 180 градусов. Ротор снова поворачивается на 180 градусов в предстоящий положительный полупериод и так далее.Этот оборот ротора продолжается до тех пор, пока на обмотку статора подается питание.

Вращающееся магнитное поле статора с питанием переменным током

Если мы наблюдаем, магнитное поле статора постоянно меняется. В каждом цикле подачи переменного тока кажется, что магнитное поле вращается внутри периферии статора. С технической точки зрения это называется вращающимся магнитным полем.

 

Что такое RPM (количество оборотов в минуту)?

Оборот ротора на 180 градусов за один цикл переменного тока

Для любой вращающейся машины число оборотов в минуту означает скорость вращения ротора.Это количество оборотов ротора за одну минуту. На приведенном выше рисунке показано, что ротор вращается на 180 градусов за один цикл переменного тока. Таким образом, для системы с частотой 50 Гц ротор совершает один оборот за 0,02 секунды. Правильный? Значит, за одну секунду этот ротор сделает 50 оборотов. И, следовательно, за одну минуту ротор успешно сделает 3000 оборотов внутри периферии статора. Очень быстро, да? Итак, в нашем обсуждаемом примере скорость вращения ротора составляет 3000 об/мин.

 

Заключение

Приведенная выше теория была всего лишь примером, объясняющим, как работает двигатель переменного тока.В электрических системах двигатели переменного тока обычно имеют более двух электромагнитных полюсов для лучшего распределения потока. Не во всех двигателях переменного тока используется постоянный магнит. В зависимости от применения требуются различные типы роторов. Но основной принцип работы двигателя переменного тока всегда остается неизменным. то есть заставляя ротор вращаться в соответствии с вращающимся магнитным полем статора.

Принцип работы двигателя – InTraSys english

Для того, чтобы вторичная часть двигалась линейно поперек статора, необходимо бегущее магнитное поле.Это бегущее поле, в свою очередь, создается током, протекающим в статоре.

Магнитное поле вторичной обмотки и подвижное магнитное поле статора, создаваемое током, также накладываются друг на друга в линейном двигателе. Результатом является линейное движение вторичной обмотки (например, каретки) в зависимости от переменного тока, протекающего в статоре.

С одной стороны, вторичка может состоять из простой металлической пластины. В этом случае движущееся поле статора индуцирует ток во вторичной обмотке.Этот поток тока формирует собственное магнитное поле, которое, в свою очередь, взаимодействует с движущимся магнитным полем статора. Результирующие силы перемещают вторичную часть асинхронно с движущимся магнитным полем. Такое устройство называется линейным асинхронным двигателем или сокращенно ЛАД.

С другой стороны, вторичная обмотка также может состоять из постоянных магнитов. В этом случае положение фазы и частота тока возбуждения должны быть согласованы с положением и скоростью вторичной обмотки.Это достигается с помощью специальной системы датчиков и соответствующей управляющей электроники. Этот привод называется линейным синхронным двигателем или сокращенно LSM.

Движущая сила передается на вторичную часть полностью бесконтактно и, следовательно, без износа. Если сенсорная технология имеет хорошее разрешение, а управляющая электроника — высокую точность, то положение, движущая сила и скорость, с которой вторичные движения могут быть точно отрегулированы. Вторичный может быть ускорен (почти) по желанию или управляться на большие расстояния с чрезвычайно постоянной скоростью.

Преимуществом системы LSM перед системой LIM является ее значительно более высокая эффективность и квазификсированные зубы. Это обеспечивает высокую точность позиционирования без проскальзывания. Еще одним преимуществом системы LSM является то, что вторичная часть, оснащенная постоянными магнитами, также может использоваться в качестве вихретокового тормоза.

Однако в отдельных случаях система LIM также может иметь преимущества благодаря меньшей вторичной массе. По этой причине InTraSys предлагает обе системы.

История мотора – Правило, принцип и история –

С 1973 года компания Adamant Namiki специализируется на небольших двигателях и производстве двигателей без сердечника.Хотим немного рассказать о двигателях.

Что такое двигатель?

Двигатель представляет собой электромеханическое устройство, преобразующее электрическую энергию в кинетическую.

Правило левой руки Флеминга

Когда катушка и магнит расположены достаточно близко, движение в одном из них генерирует электричество в катушке. А подача тока в катушку в магнитном поле создает силу. Когда магнитная линия направлена ​​в направлении указательного пальца, создается сила в направлении большого пальца за счет тока, приложенного к направлению среднего пальца.Это называется «правило левой руки Флеминга».

Принцип вращения двигателя без сердечника

История практического применения двигателей

1820   >>>

Ганс Кристиан Эрстед (1777~1851) продемонстрировал в открытых экспериментах, что электрический ток обладает магнитным действием. Установите вращающуюся магнитную стрелку рядом с проводом, получающим электрический заряд. Подача электрического тока поворачивала магнитную стрелку, а изменение направления электрического тока меняет направление вращения стрелки.Этот электромагнетизм позже привел к диску Араго, закону Био-Савара, закону цепи Ампера и закону индукции Фарадея.

1821 >>>

Майкл Фарадей (1791~1867) изобрел первый электродвигатель, названный двигателем Фарадея. Стержневой магнит, помещенный в ртуть, когда свободно перемещаемая проволока помещается и находится под напряжением, проволока начинает вращаться вокруг магнита.

1825 >>>

Франсуа Жан Доминик Араго (1786~1853) обнаружил диск Араго.Дискавери представляет собой магнитную стрелку, установленную над медным диском, реагирующую на колебания при вращении диска.

1831 >>>

Фарадей открыл закон индукции Фарадея. Электромагнитная индукция – это генерация тока при изменении магнитного поля в катушке.

1832~1834 >>>

Вращающийся двигатель

(двигатель постоянного тока) был изобретен Уильямом Стердженом (1783–1850) в 1832 году, Морицем фон Якоби (1801–1874) в 1834 году и Томасом Давенпортом (1802–1851) в 1834 году (запатентовано в 1837 году).Ни один из них не мог найти практического применения из-за необходимости батареи для электрического магнита.

Каталожные номера

Хироси Ивамото: История электрических технологий.