Разница между мотором и двигателем

«Автомобильный мотор, автомобильный двигатель» — оба эти выражения на равных используются в русской речи. «Лодочный двигатель» — звучит несколько непривычно. Словосочетание «реактивный мотор» можно встретить разве что в плохом автоматическом переводе иностранного текста. В чем же различие этих понятий? Попробуем разобраться в вопросе, не углубляясь в академические дебри русского языка.

Мотор

• Двигатель (внутреннего сгорания или электрический)- так определяет это слово толковый словарь Ожегова.
• Сердце или машина — такое толкование слова предлагает словарь воровского жаргона.
• В словаре Ушакова можно обнаружить еще одно значение слова: экипаж, вагон с двигателем, автомобиль.

Термин «мотор» согласно этимологическому словарю русского языка Макса Фасмера заимствован из немецкого языка. Латинские корни прослеживаются в других европейских языках: немецкий «Моtоr», французский «Moteur», английский «Моtоr».

Наиболее часто слово мотор употребляется в значении электрического двигателя или двигателя внутреннего сгорания: электрический мотор, авиационный мотор, лодочный мотор.

Широко используется при образовании сложных слов: мотопомпа, мотопехота, гидромотор. От слова мотор образованы прилагательные «моторный», «моторизированный».

Двигатель

• Толковый словарь Ожегова выделяет два значения этого термина. Первое — машина, превращающая какой-либо вид энергии в механическую работу. Второе (переносное) — сила, способствующая росту, развитию в какой-либо области.
• В словаре Ушакова можно найти еще одно, толкование: машина, приводящая что-нибудь в движение.
• В других словарях двигатель называется механизмом, агрегатом, силовой машиной, энергосиловой машиной, устройством, но смысл один – преобразование какой-нибудь энергии в механическую энергию или работу.

Слово произошло от глагола «двигать», в современном значении стало употребляться в конце ХVIII века, имеет схожие корни в других восточноевропейских языках. Слово «двигать» отмечается в различных письменных источниках, начиная XI века.

Термин двигатель более распространен в технической литературе. Он охватывает широкую группу понятий, в том числе самые древние и экзотические устройства для приведения в движение чего-либо. Этим словом можно назвать приспособление для движения парусного судна (ветродвигатель), гиревой привод часов-ходиков (гравитационный) или двигатель космической ракеты (реактивный).

Сходство терминов мотор и двигатель

Рассмотренные выше словари определяют данные слова как синонимы. И, действительно, в большинстве случаев оба эти термина употребляются для обозначения устройства, приводящего в движение какой-либо механизм. Если слово применяется для обозначения энергетической установки транспортного средства, промышленного оборудования или бытового устройства, то эти понятия являются равнозначными, а смысловые нюансы незначительными.

Рассмотрим некоторые случаи, когда один из терминов можно заменить другим, без искажения смысла и нарушения стилистики речи:

• Относится к электрической машине: электромотор, электродвигатель.
• Относится к двигателю внутреннего сгорания: бензиновый мотор (двигатель).
• Обозначает силовую установку механического транспортного средства: автомобильный мотор (двигатель).
• Является приводным устройством для станка, ручного инструмента, бытовой техники: мотор (двигатель) токарного станка.

Различия, особенности употребления

Рассматривая случаи употребления того и другого термина, можно сделать такие наблюдения:

1. В технической литературе электрическая силовая машина в большинстве случаев называется двигатель. Например: электродвигатель постоянного тока, асинхронный двигатель.
2. В художественной литературе, в стихах, текстах песен чаще встречается слово мотор.
3. Двигатель включает более широкую группу понятий, тогда как мотор это преимущественно электродвигатель или ДВС.
4. Силовую установку, смонтированную на транспортном средстве, обычно называют двигатель, а отдельный агрегат – мотор.
5. Для обозначения машин небольшой мощности чаще используют слово мотор. Мотор пылесоса, лодочный мотор.
6. Для мощных устройств используются термины двигатель, силовой агрегат.

Несколько примеров, когда замена одного термина другим будет выглядеть неуместно:

• Реактивный, ветровой, паровой двигатель.
• Моторная лодка, моторный завод, моторный отсек автомобиля.
• Сердце — пламенный мотор, реклама — двигатель торговли.
• Моторчик, микродвигатель.

Любопытные факты

Интересно, что в английском языке тоже есть два термина для обозначения «сердца» автомобиля: «motor» и «engine». В настоящее время эти понятия стали синонимами, а в XV веке словом engine называли орудие пыток, ловушку, а также хитрость или злой умысел.

Самые большие двигатели устанавливается на океанских судах. Самыми большими двигателями являются судовые! Они достигают мощности свыше 100000 л.с., цилиндр имеет диаметр около 1 метра.

Мы привыкли, что мотор непрерывно вращается, но, оказывается, есть особый двигатель, который может поворачиваться на определенный угол (шаг). Шаговый двигатель применяется, например, в электронных стрелочных часах.

Краткий итог

Это исследование не претендует на исключительную глубину и научность, но позволяет сделать определенные выводы. С технической точки зрения сложно выделить какие-то характерные особенности в понятиях мотор и двигатель. Различия заключаются, прежде всего, в особенностях употребления этих слов в текстах различных стилей и назначений.

Слово мотор, пришедшее в русский язык на заре автомобилестроения постепенно становится менее употребительным, а двигатель, как более универсальное понятие, встречается все чаще, особенно в специальной литературе и в профессиональной речи.

НаукаКомментировать

Отличия мотора от двигателя. В чём отличие между двигателем, и мотором? Стоимость приобретения и обслуживания

Поршневой ДВС (двигатель внутреннего сгорания) является тепловой машиной и работает по принципу сжигания смеси топлива и воздуха в камере сгорания. Главной задачей такого устройства выступает преобразование энергии сгорания топливного заряда в механическую полезную работу.

Не смотря на общий принцип действия, сегодня существует большое количество агрегатов, которые существенно отличаются друг от друга благодаря целому ряду индивидуальных конструктивных особенностей. В этой статье мы поговорим о том, какие бывают двигатели внутреннего сгорания, а также в чем состоят их главные особенности и отличия.

Мотор

На фото мотор-редуктор

Словарь Ожегова толкует слово мотор как двигатель внутреннего сгорания или электрический двигатель.

Что интересно, на воровском жаргоне слово мотор означает сердце или автомобиль (в этом случае заменить слово “мотор” на слово “двигатель” не получится, иначе вас не поймут, если вы конечно общаетесь используя такой сленг).

Само слово “мотор” было заимствовано из немецкого языка. Чаще всего слово мотор применяют при обозначении ДВС или электрического двигателя. Например: лодочный мотор, авиационный мотор.

Также от слова мотор есть прилагательные “моторизированный” и “моторный”.

Вторичные двигатели[ | ]

Электродвигатели[ | ]

В 1834 году русский учёный Борис Семёнович Якоби (так писалось его имя в русской транскрипции) создал первый пригодный для практического использования электродвигатель постоянного тока.

В 1888 году сербский студент и будущий великий изобретатель Никола Тесла высказал принцип построения двухфазных двигателей переменного тока, а год спустя русский инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский создал первый в мире 3-фазный асинхронный электродвигатель, ставший наиболее распространённой электрической машиной.

Пневмодвигатели и гидромашины[ | ]

Пневмодвигатели и гидромашины, соответственно, работают от сетей (баллонов) высокого давления воздуха или жидкости преобразуя гидравлическую (пневматическую) энергию насосов. Их широко применяют в качестве исполнительных механизмов в различных устройствах и системах. Так, созданы пневмолокомотивы (особенно пригодны для работ во взрывоопасных условиях, например в шахтах, где тепловые двигатели не применимы из-за температурных условий, а электрические — из-за искр при коммутации), с помощью гидромашин осуществляется привод гусениц в некоторых типах тракторов и танков, перемещение рабочих органов бульдозеров и экскаваторов. Всё разнообразнее конструкции экологически чистых городских автомобилях на пневмоприводах, предлагаемых инженерами разных стран. Вторичные двигатели играют большую роль в технике, однако их мощность относительно невелика. Их также широко применяют и в миниатюрных и сверхминиатюрных устройствах.

Сходство терминов мотор и двигатель

По своей сути слова “двигатель” и “мотор” являются синонимами. Оба они обозначают устройство, которое что-либо приводит в движение. В автомобильной, промышленной и бытовой сфере эти слова обозначают одно и то же.

Приведём несколько примеров, когда эти слова взаимозаменяемы:

Электромотор, электродвигатель.

Бензиновый (дизельный) мотор, бензиновый (дизельный) двигатель.

Двигатель (мотор) токарного станка.

Двигатель V-типа (V-образный силовой агрегат)

V-образный двигатель разделяет все цилиндры на две группы друг напротив друга под определенным углом. В итоге мотор образует плоскость под углом. Если посмотреть на этот тип двигателя со стороны, то он будет иметь V-образную форму. V-образные двигатели имеют небольшую высоту и длину. Этот тип моторов удобнее размещать в автомобиле по сравнению с обычными рядными моторами, которые по своим размерам гораздо больше.

В настоящее время во многих автомобилях среднего и люкс-класса используются V-образные двигатели. Чаще всего это 6-цилиндровые силовые агрегаты. Например, такие двигатели стоят на Volkswagen Passat, Audi A6 и Mercedes E-класса AMG.

Выхлопные газы

В плане экологии дизельные автомобили так же впереди. Систему выхлопа с каждым годом совершенствуют и доводят до норм Евро-4 и Евро-5. Современные модели стали оснащать сажевым фильтром, который дополнительно очищает выхлопные газы.

Возникает вопрос, как выбрать двигатель?

В первую очередь, стоит обратить внимание на:

• бренд двигателя;
• мощность двигателя, установленная на вашем мотоблоке, генераторе;
• техническая особенность садовой техники и двигателя;
• тип топлива.

Если речь идет, о том, как купить двигатель на мотоблок, или культиватор и не прогадать, стоит в первую очередь зайти на наш сайт, сделать фильтрацию по мощности двигателя, и изучить предложенные бренды или обратиться в наши магазины.

Несколько интересных фактов

Самые мощные и гигантские по размерам двигатели установлены на океанских судах. Они имеют мощность свыше 100000 л.с.!!! А цилиндр имеет диаметр около 1 метра.

В английском языке также два термина для обозначения «сердца» автомобиля: «motor» и «engine» (всеми нами знакомый Check Engine). Сейчас эти слова — синонимы, но в XV веке словом engine называли орудие для пыток, ловушку, или злой умысел.

Рядный двигатель

В рядном двигателе все его цилиндры расположены рядом друг с другом в одной плоскости. Конструкция цилиндров и коленвала довольно-таки проста. Головка блока цилиндров имеет небольшую стоимость при изготовлении. Также рядные двигатели отличаются высокой стабильностью, характеристиками крутящего момента на низких оборотах, низким расходом топлива и компактным размером. Рядные двигатели обычно обозначаются латинской буквой «L-n», где n – количество цилиндров рядного двигателя. Современные автомобили в основном имеют двигатели с обозначением L3, L4, L5, L6.

Применение

Четырёхтактные моторы экономичнее, зато тяжелее и дороже. Они обычно устанавливаются на автомобили и спецтехнику, в то время как на таких устройствах, как газонокосилки, мотороллеры и лёгкие катера, чаще встречаются более компактные двухтактные модели. А вот бензиновый генератор, например, можно найти как двухтактный, так и четырёхтактный. также может относиться к любому типу. Принцип работы этих двигателей в основном один и тот же, отличие только в способе и эффективности преобразования энергии.

Краткий итог

Это исследование не претендует на исключительную глубину и научность, но позволяет сделать определенные выводы. С технической точки зрения сложно выделить какие-то характерные особенности в понятиях мотор и двигатель. Различия заключаются, прежде всего, в особенностях употребления этих слов в текстах различных стилей и назначений.

Слово мотор, пришедшее в русский язык на заре автомобилестроения постепенно становится менее употребительным, а двигатель, как более универсальное понятие, встречается все чаще, особенно в специальной литературе и в профессиональной речи.

Источник

Что общего между ними

Эти два понятия очень схожи в написании, но принцип действия и конструкция таких механизмов разные. И всё же у них есть общие особенности:

• У обоих этих устройств одна цель – создание движения. Оба обязательно производят его. Это может быть поступательное перемещение чего-то, вращение вала (оси) или сразу то и другое.
• Оба устройства служат для преобразования одного вида энергии в другой. Парус собирает и трансформирует силу ветра в поступательное движение судна. Электродвигатель, потребляя электрическую энергию, создаёт вращение, которое потом используется в других частях механизма.

Разница между двигателем и приводом

Очень важно понимать разницу между двигателями и приводами. Двигатель (мотор) — это механическое или электрическое устройство, генерирующее вращательное или линейное усилие, используемое для движения механизмов. К двигателю обычно также прилагается устройство управления, называемое драйвер — это электронное устройство, управляющее электрической энергией, передаваемой мотору. Драйвер обеспечивает двигатель электроэнергией различной амплитуды и частоты, косвенно управляя скоростью и крутящим моментом мотора.

Существуют две основные разновидности управляющих устройств: стандартный

инвертор

(преобразователь частоты) с управлением только частотой вращения и крутящим моментом, и

серводрайвер

(сервоусилитель) с управлением не только частотой вращения и крутящим моментом, но и позиционированием компонентов оборудования при выполнении операций, требующих сложного движения узлов механизма. В отдельных случаях на мотор в ЧРП можно установить энкодер, и создать систему с обратной связью по положению, получив опять же сервопривод.

Устройство управления вместе с мотором и образуют узел, называемый «привод».

Какую же конфигурацию двигателя выбрать?

Итак, дорогие друзья, давайте подведем итоги, как выбрать число цилиндров и их расположение.

• На количество цилиндров можете не обращать особого внимания, выбирайте двигатель по мощности и объему, а число цилиндров будет им соответствовать.
• Если Вам нужен двигатель простой, надежный и дешевый, как при покупке, так и в обслуживании, то постарайтесь купить автомобиль с обычным рядным двигателем. Он может быть, как 2-х, 3-х, так и 4-х цилиндровым, а вот рядные движки с 5 и более цилиндрами сейчас устанавливают только на дорогие модели авто.
• V-образник Вам придется выбрать, если нужны мощность и объем побольше, чем может дать рядная четверка. Но при этом имейте ввиду, что V-образный мотор обойдется дороже рядного при покупке, да и в обслуживании будет стоить недешево.
• Оппозитные движки подойдут, если для Вас, в первую очередь, важны низкий центр тяжести и управляемость, а высокая стоимость облуживания Вас не слишком беспокоит.

Инжекторный тип двигателя

Ижекторный двигатель работает немного иначе: топливо подается в воздушную среду способом мелкого впрыска. Под давлением через форсунку распыляется горючая жидкость, что значительно снижает расход топлива, потому как количество дозируют специальные устройства. По этой причине инжекторные двигатели более экономичные, а оптимальная пропорция горючей смеси позволяет увеличить чистоту выхлопа и повысить КПД силового агрегата.

Инжекторные двигатели делятся на механические и электронные. В механическом двигателе устанавливается дозировка топлива с помощью рычагов, а в электронном силовом агрегате применяется специальная система управления дозировкой топлива. При использовании таких систем более тщательно перегорает топливо и снижаются вредные выбросы.

Цепь или ремень?

Вот Вам, уважаемые читатели, еще одна важная фишка, которую очень желательно учитывать, выбирая двигатель своего будущего авто. Дело в том, что каждый ДВС имеет в своем составе ГРМ – газораспределительный механизм, который должен вращаться строго синхронно с коленвалом. Передача вращения от коленвала к распредвалам может выполняться либо ремнем либо цепью, давайте рассмотрим плюсы и минусы каждого варианта.

• Ремень

Преимущество ремня заключается в том, что его замена является регламентной операцией и обходится недорого, а вот главным недостатком ременной передачи можно назвать тот факт, что ремень все-таки не железный и вполне может оборваться. Большинство современных двигателей в случае такого обрыва получают серьезные повреждения и автовладелец в результате попадает на весьма недешевый ремонт. Поэтому за двигателем с ременным приводом ГРМ надо следить, периодически проверяя натяжение ремня, а техобслуживание просто необходимо проходить строго по графику.

• Цепь

В противоположность ременной передаче цепь является гораздо более надежным элементом двигателя, что и понятно, ведь она все-таки делается из стали. Цепь, как и ремень, нуждается в замене, но гораздо реже, чем ремень, а прежде чем оборваться она сначала долго шумит, вот почему ее обрыв не бывает внезапным. С другой стороны замена цепи обходится владельцу гораздо дороже, чем замена ремня, а самостоятельно выполнить ее довольно сложно.

Долговечность ремня ГРМ сильно зависит от качества его установки. Сильно перетянутый или недотянутый ремень порвется очень быстро, цепь же сначала растянется и начнет громыхать, намекая, что ее пора заменить.

В общем, выводы такие:

• Если Вы умеете самостоятельно следить за автомобилем и планируете ездить на нем довольно долго (более 150 тыс.км), то Вам больше подойдет двигатель с ремнем в приводе ГРМ.
• Если же проверять натяжение ремня Вы не хотите или вообще не собираетесь ездить на этой машине больше 150 тыс. км, то Вам лучше выбрать мотор, оснащенный цепью ГРМ. В этом случае столь важный пункт ТО, как замена привода ГРМ для Вас вообще не будет существовать.

Выбирая модель авто, изучая ее двигатели, обращайте внимание на то, каким приводом ГРМ они оснащаются.

Дизельный тип двигателя

Отдельного внимания достойны дизельные двигатели. Их принцип работы основывается на воспламенении рабочей смеси при сжатии. Когда втягивается воздух, процесс происходит под высоким давлением, в результате чего смесь самовоспламеняется. После воспламенения происходит рабочий ход поршня, который потом вытесняет отработавшие газы.

Данный тип двигателя имеет более низкий расход топлива и небольшое количество вредных веществ в выбросах. КПД этого силового агрегата тоже намного выше. Дизельные двигатели сейчас продолжают совершенствоваться и даже заморозки уже не помеха к запуску мотора.

Разные виды двигателей, работающих на дизельном топливе, отличаются характеристиками, которые зависят от времени года. Эти силовые агрегаты не имеют системы зажигания, потому как топливо загорается из-за высокого давления, что дает движение поршня.

Расположение мотора

Здесь возможны всего два варианта: продольное и поперечное расположение двигателя, но эта характеристика для нас с Вами, уважаемые читатели, не имеет вообще никакого значения. Единственное, зачем конструкторы меняют положение двигателя – это чтобы уместить мотор под капотом.

• Продольное расположение мотора применяется на заднеприводных авто и автомобилях с постоянным полным приводом.
• Поперечное – обычно используется на переднеприводных, а также на автомобилях с подключаемым полным приводом, когда задние колеса подключаются с помощью муфты.

Есть мнение, что продольное расположение двигателя позволяет добиться меньшего уровня вибраций, но на современных машинах эта разница очень уж незначительна.

Какого же объема двигатель выбрать?

Итак, уважаемые читатели, давайте подведем итоги. Ясно, что лучше брать машину с двигателем большого объема, но у объемистых движков есть и свои минусы. Давайте перечислим преимущества и недостатки двигателей большого объема.

Плюсы двигателей большого объема:

• большой крутящий момент, мощное ускорение при разгоне
• большая мощность, а как следствие большая максимальная скорость
• долговечность, так как двигатель всегда недогружен
• быстрый прогрев двигателя

Недостатки объемистых двигателей:

• большой расход топлива
• большой транспортный налог
• высокая стоимость ОСАГО

Обычно для каждой модели можно выбрать двигатель из нескольких вариантов:

• Наименьшей мощности – самый экономичный
• Средний по всем характеристикам
• Наиболее мощный и прожорливый

Рекомендую Вам, дорогие читатели, избегать самых слабых двигателей и отдавать предпочтение средним или более мощным моторам из предлагаемого диапазона. При покупке такой мотор обойдется дороже, но дополнительные лошадки Вам обязательно пригодятся, и Вы будете благодарны за этот совет.

Надеюсь, уважаемые читатели, теперь Вы знаете, как выбрать объем двигателя.

Квазитурбинный двигатель

Квазидвигатель представляет собой модифицированный двигатель, основанный на роторном силовом агрегате. Если в обычном роторном двигателе задействованы три лопасти, то квазидвигатель использует цепной ротор, состоящий из четырех частей. Это беспоршневой роторный мотор с ромбовидным ротором. Преимущество двигателя: это новый тип двигателя небольшого размера, с высокой мощностью, высоким крутящим моментом, который может работать на множестве источников энергии.

Двигатель

Согласно словарю Ожегова существует два значения этого слова: прямое и переносное.

Прямое звучит так — машина, превращающая какой-либо вид энергии в механическую работу.

Переносное — сила, которая способствует развитию или росту в какой-либо области.

Слово двигатель образовано от глагола “двигать”.

Термин “двигатель” наиболее часто встречается в технической литературе. Также в литературе это слово можно встретить при обозначении даже древних устройств, предназначенных для приведения в движение что-либо.

Оппозитный двигатель

В горизонтально противоположном двигателе (оппозитном) поршни двигаются по обеим сторонам коленчатого вала влево и вправо в горизонтальном направлении. В этом случае высота двигателя уменьшена. За счет использования оппозитного двигателя уменьшается центр тяжести транспортного средства – автомобиль движется более плавно. Крутящий момент, создаваемый поршнями с обеих сторон, компенсирует друг друга, значительно уменьшая вибрацию транспортного средства во время движения.

Также подобная конструкция позволяет сделать двигатели высокооборотистыми. Но, несмотря на высокие обороты, оппозитные моторы имеют меньше шума, чем обычные ДВС.

Двигатели с горизонтальным ходом поршней использует компания Porsche почти во всех моделях. Но, например, в Porsche Cayenne и Panamera оппозитные двигатели не применяются.

Двигатель электромобиля — принцип работы, устройство, виды

Электродвигатель (тяговый электромотор, двигатель на электротяге) – мотор, который устанавливается на электротранспорт и гибридные автомобили. У электромобилей электродвигатель – единственный двигатель. У гибридных автомобилей электродвигатель работает в тандеме с двигателем внутреннего сгорания. В зависимости от выбранного режима работы и схемы автомобиля включается электромотор, бензиновый двигатель или два двигателя одновременно.

По планам многих автоконцернов – именно за тяговым двигателем для электромобиля – будущее. Так известно, что в плане развития известного гиганта Bentley Motors значится, что к 2030-му году компания полностью трансформируется в производителя электроавтомобилей. На электродвигатели ставки также делают такие известные на весь мир компании, как Nissan, Volvo, Aston Martin.  

Тенденции таковы, что в массовом производстве сейчас больше представлены легковые электромобили и городской электротранспорт (согласно планам, в ряде таких стран как, к примеру, Франция и Норвегия в 2025-2030-м гг. автобусы в городах будут полностью заменены на электротранспорт).

Но чувствуется интерес и к установке электромоторов на грузовой транспорт. Особенно электродвигатели интересны производителям городских развозных фургонов, терминальных тягачей и коммунальных грузовиков.

На весь мир уже хорошо известен седельный тягач капотного типа Tesla Semi, в коммунальном хозяйстве США активно не первый год используют мусоровозы PETERBILT на электротяге, в Евросоюзе возрастает интерес к седельному тягачу с электродвигателем Emoss Mobile Systems B.V. и Renault Trucks –развозному автомобилю для продуктов.

На постсоветском пространстве свой коммерческий электротранспорт пока только начинает появляться, но уже активно говорят про грузовик МАЗ-4381Е0 (на грузовике установлен асинхронный тяговый электродвигатель мощностью 70 кВт (95 л. с.), ориентированный на транспортировку грузов в черте города, и электрогрузовик Moskva опытно-конструкторского бюро Drive Electro (главное назначение — доставка товаров в магазины). Не за горами время, когда этот коммерческий транспорт с электромоторами будет активно востребован автопарками, логистическими центрами, предприятиями.

Также, безусловно, давно, как данность мы принимаем, что на электродвигателе работают трамваи, троллейбусы, погрузчики на складах и локомотивы. Трёхфазный асинхронный двигатель помогает двигаться на давно полюбившихся поездах «Ласточка» и «Сапсан».

Принцип работы

Принцип работы двигателя электромобиля основан на преобразовании электроэнергии в механическую энергию вращения. Главные участники преобразования энергии – статор и ротор.

Как работает традиционный электромотор?

1. Магнитное поле статора действует на обмотку ротора.
2. Возникает вращающий момент.
3. Ротор начинает двигаться.

Наглядная схема двигателя электромобиля в системе электропривода представлена ниже:

Важная особенность классического электрокара – отсутствие дифференциала, коробки передач, передаточных устройств с шестеренками. Энергия от электромотора поступает прямо на колеса.

Без коробки передач – и большинство «гибридов» с электродвигателем и ДВС. Исключение – «гибриды» с параллельной схемой передачи на колёса крутящего момента. К ней мы ещё вернёмся в этой статье в разделе, посвящённом гибридным автомобилям.

Принцип работы любого электродвигателя базируется на процессах взаимного притяжения и отталкивания полюсов магнитов на роторе и статоре. Движение осуществляется под действием самого магнитного поля и инерции.

Устройство

Как устроен двигатель электромобиля?

При описании принципа работы электродвигателя, уже было упомянуто, что главные компоненты двигателя электромобиля– ротор и статор.

1. Ротор – это вращающийся компонент двигателя.
2. Статор находится в неподвижном состоянии. Он ответственен за создание неподвижного магнитного поля.

Ротор

Классический ротор автомобиля состоит из сердечника, обмотки и вала. У некоторых электродвигателей в состав ротора также входит коллектор.

• Сердечник – это металлический стержень, на периферии которого располагается обмотка. Непосредственно через сердечник происходит замыкание магнитной цепи электродвигателя. Сердечник изготавливается из стальных пластин круглой формы. По структуре похож на слоёный пирог. При производстве сердечников используют изолированные листы стали с присадками кремния. В этом случае обеспечены увеличение КПД электродвигателя, наименьшие удельные потери в металле на единицу массы, снижение величины размагничивающих вихревых токов Фуко, которые возникают из-за перемагничивания сердечника. На поверхности сердечника есть продольные пазы. Через них прокладывается обмотка.
• Вал – металлический стержень, который непосредственно передаёт вращающий момент. Также изготавливается из электротехнической стали. Служит основой для насаживания сердечника. На концах вала есть резьба, выемки под шестерёнки, подшипники качения, шкивы.
• Коллектор – блок, крепящийся на валу. Представляет собой систему медных пластин. Изолирован от вала. Служит выпрямителем переменного тока, переключателем-автоматом направления тока (в зависимости от вида электродвигателя).

Статор (индуктор)

Статор состоит из станины, сердечника и обмотки:

• Станина статора – корпус статора. Как правило, корпус бывает алюминиевым или чугунным. Алюминиевые станины популярны у электродвигателей легковых авто, чугунные – у спецтехники, которая вынуждена работать в условиях высокой вибрации. Станина служит базой крепления основных и добавочных полюсов.
• Сердечник статора – цилиндр из профилированных стальных листов. Фиксируется винтами внутри станины. Снабжён пазами для обмотки.
• Обмотка. Создаёт магнитный поток. При пересечении проводников ротора наводит в них электродвижущую силу.

Виды

Электродвигатели классифицируют по типу питания привода, конструкции щеточно-коллекторного узла, количеству фаз для запитывания:

• По типу питания привода. Устройства делятся на моторы переменного и постоянного тока. Двигатели постоянного тока способны обеспечить более точную и плавную регулировку оборотов, высокий КПД. Двигатели переменного тока выручают, когда важна высокая перегрузочная способность. Это удачный вариант для подъёмно-транспортных машин. Впрочем, существуют и универсальные моторы, которые функционируют от переменного и постоянного тока.
• По конструкции щеточно-коллекторного узла. Выпускаются бесколлекторные и коллекторные моторы. Бесколлекторный мотор работает за счёт движения ротора с постоянным магнитом. У конструкции нет щеточно-коллекторного узла. Решение обеспечивает достойный крутящий момент, широкий диапазон скоростей и высокий КПД. Важные преимущества бесколлекторного мотора – надёжность, способность к самосинхронизации, возможность подпитываться при переменном напряжении. Ресурс бесколлекторного мотора ограничен исключительно ресурсом подшипников. У коллекторных моторов присутствует щелочно-коллекторный узел. Удобство решения связано с тем, что он может использоваться и в качестве переключателя тока в обмотках, и как извещатель положения ротора, нет необходимости в контролле. Проблема коллекторных моделей – в том, что они зависимы от постоянных магнитов, которые, как известно, со временем, к огромному сожалению, теряют свои свойства.
• По количеству фаз для запитывания. В зависимости от того, как запитывается обмотка, электродвигатели бывают однофазными и трёхфазными. В автомобилестроении широкое распространение получили трёхфазные решения, это связано с рядом технических характеристик (мощность, перегрузочная способность, частота вращения на холостом ходу).

Обратите внимание! Работать трёхфазные моторы могут синхронно и асинхронно, а в качестве ротора используются как короткозамкнутые, так и фазные модели. Самый популярный вариант – трехфазные асинхронные моторы с короткозамкнутым ротором. Они стоят на большинстве современных электрокаров.

Асинхронные и синхронные двигатели

Синхронные моторы – двигатели переменного тока, у которых частота вращения ротора идентична частоте вращения магнитного поля (измерение производится в воздушном зазоре). В автомобилестроении синхронные моторы встретить можно нечасто (хотя в мире техники – это, в целом, очень популярное решение – особенно в климатотехнике, насосных системах).

Но есть производители авто, которые при производстве электрокаров предпочитают устанавливать на свои машины именно синхронные двигатели. Яркий пример – концерн Renault. Синхронными двигателями на электромагнитах он оснастил электрокар Renault Zoe. На электромагниты подаётся постоянный ток. Полярность магнитов ротора стабильна. Полярность магнитов статора при этом изменяется и обеспечивает бесперебойное вращение.

Преимущество синхронных двигателей на электромагнитах у авто – максимальная оптимизация рекуперации энергии торможения. И главный «конёк» авто с таким типом электродвигателя – полная безопасность при буксировке.

Гораздо более популярный вариант – асинхронные двигатели. Это двигатели переменного тока, у которых потенциал напряжения – магнитного поля не совпадает с частотой вращения ротора. Типичным 3-фазным асинхронным двигателем оснащены, например, хорошо известные автомобили Tesla S и Tesla Х.

Иногда асинхронные моторы называют индукционными, так как в роторе в соответствие с законом Ленца у них индуцируется электромагнитная сила.

Двигатель-колесо

Обособленно среди электромоторов стоит двигатель-колесо. Особенность двигателя- колеса – ориентир крутящего момента и силы напряжения на конкретное колесо.

Такие решения можно встретить в плагин-гибридных автомобилях («гибридах» с параллельной схемой, при описании устройства гибридных авто ниже по тексту мы остановимся на них подробнее). Работает двигатель-колесо в паре с ДВС.

У первых плагин-гибридных автомобилей с двигателем-колесом агрегат был монтирован в ступицу колеса, а работа осуществлялась исключительно в паре с внутренним зубчатым редуктором.

Некоторые же современные модели моторов, монтируемые внутри колёс, вполне могут работать без зубчатого редуктора. Это увеличивает управляемость, позволяет избежать увеличения удельного веса шасси, уменьшить риски, повышает КПД.

Преимущества и недостатки электродвигателей

Преимуществ у электродвигателей существенно больше, нежели недостатков. Более того, за счёт усовершенствования и конструктивных особенностей самих электроприводов, и инфраструктуры, связанной с зарядкой, многие вещи, которые вчера ещё казались критичными, сегодня теряют свою актуальность.

Преимущества

• Не требуется «раскачка». Крутящий момент достигает максимума непосредственно при включении. Именно по этой причине электрический двигатель электромобиля не требует наличия стартеров и сцеплений – неотъемлемых спутников ДВС.
• Удобство. Для включения заднего хода (то есть коррекции со стороны вращения мотора) достаточно поменять полярность, сложная коробка передач не требуется.
• Высокий КПД. У машин с электродвигателями он достигает 95 %.
• Независимость. На любой отметке скорости достигается максимальный показатель крутящего момента.
• У мотора – малый вес. Производители могут себе легко позволить создавать компактные автомобили.
• Есть все возможности для рекуперации энергии торможения. Если у авто с ДВС кинетическая энергия просто уходит в колодки (и стирает их), то у электромобиля в режиме рекуперации мотор может функционировать как генератор. В режиме генерации электроэнергия просто трансформируется в другую форму и быстро накапливается в АКБ. Особенно решение эффективно для транспортных средств с длинным тормозным путем. На объём генерируемой и накопленной энергии существенно влияет маршрут (рельеф, в частности наличие холмистых участков на дороге и уклон дороги).
• Снижение расходов на эксплуатацию машины. Зарядку можно производить от электросети. Это существенно дешевле, нежели использование дизеля, бензина. Выгода очевидна даже по сравнению с бензиновыми авто эконом-класса.
• Малый уровень шума.
• В большинстве случаев для мотора не требуется принудительное охлаждение.
• Экологичность. Использование транспорта с электродвигателем снижает количество выхлопных газов в воздухе.

Недостатки

Долгое время считалось, что самый большой минус использования электродвигателя – его зависимость от аккумуляторов, которые быстро выходят из строя. Теперь это неактуально. Современные батареи электрокаров, представленных в массовом выпуске, гарантируют пробег автомобиля 150-200 тыс. км. Потерял актуальность и тот фактор, что машины с электродвигателем существенно уступают бензиновым по мощности. Электротяга современных электромоторов уже не уступает ДВС.

Поэтому недостатки электродвигателей сейчас правильно свести не к недостаткам конструкции, а к плохо развитой инфраструктуре для того, чтобы подзаряжать электромобили. Если в США, Скандинавии подзарядить электрокар легко, то до недавнего момента даже в Западной и Центральной Европе с инфраструктурой для подзарядки таких машин были проблемы.

В России, Беларуси, Украине, Казахстане, пока, увы, с инфраструктурой ситуация ещё хуже. Хотя, например, в России число заправок для электрокаров с 2018 по 2020 год возросло в 3 раза, но полотно покрытия площадками для зарядки очень неоднородное. В Москве – более плотное, в регионах – слабое. Даже разрыв с такими городами-гигантами как Санкт-Петербург и Челябинск — колоссальный.

Устройство электромобиля

Рассматривая электродвигатель, важно остановиться на устройстве электромобиля в целом, изучение электродвигателя не самого по себе, а как части системы электропривода, где электродвигатель – один из его базовых компонентов, его «сердце». Но «организм», функционирует только тогда, когда в порядке все другие «органы» – части электропривода:

• Аккумуляторная батарея.
• Бортовое зарядное устройство. Его функция – обеспечение возможности заряжать аккумуляторную батарею от бытовой электрической сети.
• Трансмиссия. Распространены трансмиссия с одноступенчатым зубчатым редуктором (чаще всего встречающийся и наиболее простой вариант) и бесступенчатая трансмиссия с гидротрансформатором (для старта с места), плавно изменяющие отношение скоростей вращения и вращающих моментов мотора и ведущих колес транспортного средства во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.
• Инвертор. Назначение инвертора – трансформирование высокого напряжения постоянного тока аккумулятора в трехфазное напряжение переменного тока.
• Преобразователь постоянного тока. Функция – зарядка дополнительной батареи, которая используется для системы освещения, кондиционирования, аудиосистемы.
• Электронная система управления (блок управления). Отвечает за управление функциями, связанными с энергосбережением, безопасностью комфортом. В её «подчинении» – оценка заряда АКБ, оптимизация режимов движения, регулирование тяги, контроль за использованной энергией и за напряжением, управлением ускорением и рекуперативным торможением.

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея (аккумулятор) – один из наиболее дорогих компонентов системы. По своей значимости играет такую же роль, как бензобак для ДВС. Электромобиль движется за счёт электричества, полученного от электросети во время зарядки и хранящегося в АКБ.

При этом важно помнить, что у большинства электромобилей устанавливаются одновременно два аккумулятора: один тяговой – он питает именно мотор и стартерный (как и в машинах с ДВС, он помогает системе освещения, системе подогрева). Эти аккумуляторы разные не только по назначению, но и техническим характеристикам.
Тяговый аккумулятор электрического двигателя электромобиля предназначен для питания мотора, запуска двигателя. У него нет высокого пускового тока, но он заточен на длительную работу, выдерживает большое количество циклов заряда-разряда.

Типичная тяговая АКБ – моноблочная секционная конструкция. Тяговая АКБ состоит из толстых электронных пластин – пористых сепараторов и электролитного вещества.
Самые распространенные аккумуляторы – литий-ионные. У них – наиболее высокая энергетическая плотность, не требуется обслуживание, достаточно низкий саморазряд.

Устройство и особенности гибридных систем

Свои особенности – у гибридных систем. В гибридных системах электродвигатель может рассматриваться и как «партнёр» ДВС, и как допэлемент, помогающий добиться экономии топлива и при этом повышения мощности.

Устройство «гибрида» отличается в зависимости от реализованной схемы передачи на колёса крутящего момента.

• Параллельная. Аккумуляторы передают энергию электромотору, бак – топливо для ДВС. Оба агрегата равноправны и способны создать условия для перемещения авто. Но работает такая схема только при наличии коробки передач. Параллельная схема успешно реализована у автомобиля Honda Civic. Нередко гибриды с параллельной схемой выделяют в отдельную группу и называют плагин-гибридными.

• Последовательная. Любое действие начинается с включения ДВС. Он же отвечает за последующие действия: поворот генератора для запуска электромотора, зарядку аккумуляторов.

• Последовательно-параллельная. Через планетарный редуктор соединены ДВС, электродвигатель и генератор. В зависимости от условий движения может использоваться тяга электродвигателя или ДВС. Режим выбирается программно системой управления транспортного средства. Среди хорошо известных последовательно-параллельных «гибридов» – Toyota Prius, Lexus-RX 400h.

Классический гибридный автомобиль использует интегрированный в трансмиссию электрический мотор-генератор.

При этом для получения электрической тяги у гибридных систем задействованы четыре базовых компонента:

• Мотор-генератор. Является обратимой силовой установкой. Может работать в двух режимах: непосредственно тягового мотора и генератора для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи. При работе в режиме мотора возможно создание крутящего момента и мощности, которых хватит для старта и движения автомобиля с выключенным ДВС, при работе устройства в режиме генератора продуцируется высоковольтная электроэнергия.
• Высоковольтные силовые кабели. Изолированные электрические кабели большого сечения. Важны для переноса энергии между компонентами высоковольтных электроцепей.
• Высоковольтные аккумуляторные батареи. Включенные в последовательную цепь аккумуляторные элементы. Позволяют накопить в батарее большой объём электроэнергии.
• Высоковольтный силовой модуль управления для управления потоком электроэнергии для движения транспортного средства на электрической тяге.

Гибридные авто открывают новые эксплуатационные возможности, с одной стороны можно быть максимально экологичным, радоваться комфортной езде и сэкономить на топливе, а с другой стороны, при разряде аккумулятора владелец авто не попадёт впросак, если невозможно подзарядить мотор: в работу вступит ДВС.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях напрямую связаны с тем, насколько активно будет развиваться инфраструктура. Там, где она не обеспечена, использование электрокаров действительно ограничено. Ведь без подзарядки у многих авто – малая дальность пробега.

Впрочем, даже последняя проблема активно решаемая. Немецкие и японские разработчики (компании DBM Energy, Lekker Energie, Japan Electric Vehicle Club) сумели доказать миру: потенциал у электродвигателей, аккумуляторов без подзарядки может достигать 500 -1000 тысяч километров пробега. Правда, пока что 1 000 тысяч км пробега без подзарядки возможны только в теории, а 500-600 уже на практике.

На данный момент доступность такого транспорта – на уровне инженерно-конструкторской работы, экспериментальных выпусков, но есть перспективы что их подхватят автогиганты, и не за горизонтом – серийное производство.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях очень тесно связаны и с политикой отдельных государств. Например, в Норвегии обладатели электромобилей освобождены от уплаты ежегодного налога на транспорт, пользования платными дорогами, паромными переправами и даже большинством парковок. С учётом того, что налоги и тарифы в Скандинавии одни из самых высоких, мотивация приобрести именно авто с электродвигателем, а не ДВС – очень высокая.

Обратите внимание, что на базе LCMS ELECTUDE есть специальный раздел “Электрический привод”, в нём подробно разбираются электродвигатели, виды электропривода, системы зарядки, особенности обслуживания транспорта с электромотором. Кроме комплексных теоретических знаний в обучающих модулях приводятся многочисленные практические примеры.

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.

Выбор двигателя и привода. Подбор типа электродвигателя.

Эта страница создана с целью помочь в выборе двигателя посетителям, имеющим отдаленное представление о
видах и типах
электромоторов, об их применении. Надеемся, что наши рекомендации помогут сориентироваться в типах
представленных на
сайте электродвигателей и выбрать подходящий из предлагаемых.

Выбрать тип электродвигателя можно, ответив на несколько общих вопросов.

Требуется ли точное позиционирование?

• Если да, то следует выбрать шаговый
  двигатель или
  сервопривод.

  Требуется ли очень высокая точность?

  • Если крайне высокая точность или разрешающая способность необходимы, следует выбрать серводвигатель.
  • Если точности 0,09 град. будет достаточно, выбирайте привод на базе шагового двигателя.

  Требуется ли плавное движение, особенно на маленьких скоростях?

  • Да: стоит рассмотреть возможность использования сервопривода
  • Нет: можно выбрать шаговый двигатель.

  Критична ли цена устройства?

  • Ответ «да, цена очень важна»: в пользу выбора шагового
    двигателя.
  • Если нет: можно пожертвовать ценой в пользу выдающихся достоинств сервопривода.

• Нет, точное позиционирование не требуется или не очень важно, или есть
  возможность
  работать с датчиками (концевыми выключателями).

купить шаговый двигатель

купить блок управления шаговым двигателем

Нужно ли регулировать скорость?

• Ответ «да, нужно»: в пользу выбора асинхронного двигателя с
  регулируемой скоростью.
• Если нет: асинхронный двигатель DKM.

И еще несколько рекомендаций и примеров по выбору двигателя:

• Предполагается использовать электродвигатель для простого вращения, например для витрины, рекламных
  конструкций,
  вентиляторов, для перемешивания — выбор мотор-редуктора с
  коллекторным двигателем.
• То же самое, но есть требования к надежности и ресурсу:
  • Предпочтительно питание от сети 220В — стоит выбрать асинхронный мотор-редуктор.
  • Питание от источника постоянного тока — используйте бесколлекторный двигатель.
• Если нужен привод для реализации работы двигателя по заданной программе: переместить в определенную
  позицию,
  выполнить реверс, приостановить работу на заданное время, продолжить работу с измененной скоростью.
  Такие
  алгоритмы используются, например, в намоточном оборудовании, в протяжке лент, проволоки, фольги и
  подобных
  устройствах, в сварочных автоматах, в этикетировщиках, механизмах подачи и распределения — без сомнения,
  в этих
  случаях предпочтительнее выбрать шаговый двигатель.
• Привод нужен для работы станка с ЧПУ или координатного стола — также предпочтительнее использовать
  шаговый
  привод.
• Если Ваше устройство очень ответственно, предъявляет повышенные требования к точности, плавности и
  требует
  сложных алгоритмов работы — используйте сервопривод.

Асинхронные двигатели с редуктором используются, как правило, в устройствах, не требующих особой точности
перемещеня
(т.е. позиционирования) и удобны, когда требуется простое вращение с постоянной скоростью. Питание двигателя
220В
50Гц, поэтому они не требуют дополнительного источника питания и могут работать от сети 220В. В большинстве
случаев
при использовании асинхронного двигателя не требуются дополнительные дорогие системы управления.

Управление асинхронным двигателем. Вращение вала двигателя начинается сразу при подаче
питания.
Величина скорости определяется передаточным числом редуктора. Чуть более усложненный вариант — регулирование
скорости
с помощью частотного преобразователя, т.е. скорость вращения можно изменять.

Примеры применения асинхронного мотор-редуктора — вентиляторы в помещении, вращающиеся
витрины и
рекламные конструкции, в случае, если удобно подключать их к сети 220В, устройства для перемешивания,
конвейеры.

Из достоинств асинхронных мотор-редукторов можно отметить высокую надежность, длительный
срок службы
и простоту использования. Из недостатков можно отметить высокую стоимость частотных
преобразователей,
которые необходимы для регулирования скорости. Выбрать асинхронный двигатель

Мотор-редукторы постоянного тока, как и асинхронные, используются в устройствах, не требующих точности, но
предъявляющих требования к цене. Мотор-редукторы постоянного тока чрезвычайно просты в применении и не
требуют
специальных устройств управления. Эти двигатели подключаются к источнику питания 3В, 12В или 24В. Можно
использовать и
меньшее напряжение питания.

Управление коллекторным мотор-редуктором. Вращение двигателя начинается сразу при подаче
питания.
Максимальная скорость определяется скоростью самого электромотора и редуктора. «Подгонка» скорости
осуществляется
изменением напряжения питания (в меньшую сторону). Изменение направления вращения обеспечивается сменой
полярности
питания.

Примеры применения коллекторных двигателей с редуктором — вращение демонстрационных
витрин, привод
шпинделя в станках, перемешивающие устройства, если удобно использовать питание 12В или 24В (иногда 3В).

Основное достоинство коллекторного двигателя с редуктором — его простота и низкая
стоимость.
Недостаток — меньший срок службы: трущиеся и контактирующие детали коллектора (щетки)
двигателя
довольно быстро выходят из строя. Выбрать коллекторный мотор-редуктор

Шаговый двигатель называется шаговым, т.к. может выполнять поворот вала на определенный угол. Шаговые
двигатели
используются в случаях, когда требуется точное перемещение и позиционирование — можно задать величину
углового
перемещения с точностью до десятых (а иногда и сотых долей градуса). Кроме того, шаговые двигатели удобно
применять,
когда требуется реализовать сложный алгоритм движения. Шаговый двигатель обязательно требует блок управления
(драйвер). Питание зависит от используемого драйвера.

Управление шаговым приводом. В самом общем виде управление шаговым двигателем сводится к
задаче
отработать определенное число шагов в нужном направлении и с нужной скоростью. Если говорить о
неподготовленных
пользователях, под управлением обычно понимают не сам шаговый двигатель, а шаговый привод вместе с системой
управления. В этом случае на блок управления ШД подаются сигналы «сделать шаг» и «задать направление».
Сигналы
представляют собой импульсы 5В. Такие импульсы можно получить от компьютера, например от LPT-порта, от
специального
контроллера управления шаговыми приводами или задавать сигналы самостоятельно от источника питания или
генератора 5В.

Управление от компьютера распространено для управления станками с ЧПУ — для такой задачи существует
специальное
программное обеспечение. Управление от контроллера удобно, когда нужно реализовать какой-то определенный
алгоритм
движения, например в протяжных механизмах, этикетировщиках, автоматах.

Применение шаговых двигателей. Одно из самых распространенных применений шаговых
двигателей — станки
с ЧПУ и координатные столики — работа шаговых приводов осуществляется от ПК — современное программное
обеспечение
позволяет осуществлять работу шаговых приводов в соответсвии с чертежем. Шаговые двигатели распространены в
роботах,
конвейерах, системах подачи. Выбор шагового двигателя оправдан в этикетировочных машинах, устройствах
протяжки
проволоки или фольги и др. подобных устройствах. Кроме того, шаговые двигатели используются в аналитических
приборах и
эмуляторах стрелочных приборов.

Преимущества шаговых двигателей заключаются в возможности их применения в довольно сложных
и
ответственных устройствах, возможность точно задавать положение вала и угол перемещения. Скорость двигателя
полностью
контролируется от 0 до максимально возможной. Шаговые двигатели имеют большой ресурс и срок службы.
К
недостаткам можно отнести стоимость системы управления, некоторую дискретность перемещения,
высокую (до 80
град) температуру поверхности двигателя, а также значительную потерю момента на высоких скоростях. Выбрать шаговый двигатель

Бесколлекторный двигатель можно сравнить с «вывернутым наизнанку» коллекторным двигателем постоянного тока
—
ротор-магнит вращается внутри статора с обмотками. Если проще — в бесколлекторном двигателе нет трущихся
переключающихся контактов, как в коллекторном двигателе. Двигатель несколько сложнее в управлении, выше его
цена. Но и
надежность и срок службы такого двигателя существенно выше.

Управление бесколлекторным двигателем. Для работы бесколлекторного двигателя обязательно
требуется
специальный блок управления. Как и в случае с шаговым двигателем, для бесколлекторного двигателя
подразумевается
управление приводом. Управление скоростью осуществляется аналоговым сигналом от 0В (мин. скорость) до 5В
(максимальная
скорость). Направление вращение — сигналом 0/5В, подаваемым на блок.

Применение бесколлекторных двигателей. Эти двигатели используются при производстве моделей
(часто в
радиоуправляемых авиамоделях), в небольших поворотных устройствах, механизмах позиционирования, рекламных
конструкциях, дозирующих механихмах, в строительстве, при изготовлении смесей (краски, лаки, клей и т.п.).
Двигатели
устанавливаются в выставочных стендах, поворотных рекламных столиках и площадках, вентиляторах для
помещений,
дозаторах жидкости, затворных механизмах, сварочных аппаратах, устройства для смешивания.

Преимущества бесколлекторных двигателей, во-первых, в их ресурсе — они намного долговечнее
и
надежнее аналогичных коллекторных моторов. Во-вторых, к достоинствам можно отнести их высокий КПД.
В-третьих, по
сравнению с шаговыми двигателями, бесколлекторные работают несколько тише. Также нужно отметить более
высокую скорость
бесколлекторного двигателя примерно в 10 раз выше, чем у шагового. Из недостатков —
необходимость
использовать специальный блок управления. Выбрать бесколлекторный двигатель

Сервопривод — это, как правило, интеллектуальное устройство, включающее сервомотор и блок управления.
Серводвигатели
отличаются очень высокой надежностью. При работе в паре с блоком управления, сервопривод может
использоваться для
решения очень сложных и ответственных задач. Точность сервопривода зависит от установленного в нем датчика
обратной
связи и выбирается в соответствии с решаемой задачей. Сервопривод позволяет осуществлять очень плавное
движение даже
на низких, близких к 0, скоростях.

Управление серводвигателем осуществляется при помощи специального блока, который получает
сигналы от
датчика обратной связи, встроенного в сервомотор. Блок управления обычно имеет множество опций для работы от
ПК,
встроенные интерфейсы позволяют использовать его в промышленности. Многочисленные настройки и нюансы работы
обычно
загружаются в привод через ПК. Далее возможна автономная работа и управление без компьютера.

Сервоприводы применяются там, где требуется надежность и безотказность, например в сложных
медицинских аппаратах и оборонной промышленности. Сервомоторы могут использоваться в устройствах,
обслуживание которых
может быть затруднено. Выбор серводвигателя обоснован в случае, когда необходима долговечность. Точность
позиционирования и плавность перемещения делают возможным применение привода в высокоточных приборах,
станках и прочих
механизмах.

Преимуществ при выборе сервомотора масса: плавность и точность перемещений доступны даже
на низких
скоростях, разрешающая способность может выбираться пользователем в зависимости от решаемой задачи.
Надежность и
безотказность, а следовательно, возможность использовать его в ответственных, не терпящих отказа
устройствах.
Бесшумность и плавность работы делают сервоприводы иногда единственным возможным вариантом при выборе
двигателя.
Достоинства сервопривода таковы, что применять их можно было бы всегда, когда только возможно, если бы не
два
недостатка: цена комплекта (сервомотор + блок управления) и сложность настройки, которая иногда
делает
применение сервопривода необоснованным. Выбрать
серводвигатель

Каргу А.П.

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

• Acura
• Alfa Romeo
• Aston Martin
• Audi
• Bentley
• BCC
• BMW
• Brilliance
• Cadillac
• Changan
• Chery
• Chevrolet
• Chrysler
• Citroen
• Daewoo
• Datsun
• Dodge
• Dongfeng
• DS
• Exeed
• FAW
• Ferrari
• FIAT
• Ford
• Foton
• GAC
• Geely
• Genesis
• Great Wall
• Haima
• Haval
• Hawtai
• Honda
• Hummer
• Hyundai
• Infiniti
• Isuzu
• JAC
• Jaguar
• Jeep
• Kia
• Lada
• Lamborghini
• Land Rover
• Lexus
• Lifan
• Maserati
• Mazda
• Mercedes-Benz
• MINI
• Mitsubishi
• Nissan
• Opel
• Peugeot
• Porsche
• Ravon
• Renault
• Rolls-Royce
• Saab
• SEAT
• Skoda
• Smart
• SsangYong
• Subaru
• Suzuki
• Tesla
• Toyota
• Volkswagen
• Volvo
• Zotye
• УАЗ

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

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

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

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

Простота хуже компактности

О чём болит голова у конструктора? Во-первых, о том, как упростить конструкцию двигателя, чтобы он был дешевле в производстве и легче в обслуживании. Самый простой двигатель — рядный (мы будем обозначать такие моторы индексами R2, R3, R4 и т. д.). Располагаем в ряд нужное количество цилиндров — получаем необходимый рабочий объём.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

О силах и моментах

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Уравновешенные и не очень

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

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

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

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

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

НАМИ-1 — прототип 1927 года.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

VR6, VR5, W12…

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

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

Знаменитый фольксвагеновский двигатель VR6, «V-образно-рядный» мотор (об этом и говорит обозначение VR), стал дальнейшим развитием V-образных двигателей с малым углом развала блока. Цилиндры этого мотора разведены на ещё меньший угол, чем на Лянчах, — всего на 15°. Угол настолько мал, что такой мотор называют ещё «смещённо-рядным». Гениальное решение — «шестёрка» 2.8 компактнее, чем обычный мотор V6, да ещё и имеет одну головку блока! Потом появился двигатель VR5 — это VR6, от которого «отрезали» один цилиндр. После этого мотористы концерна Volkswagen вообще словно с цепи сорвались.

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

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

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

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

Теория и практика

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

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

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

Комментарии 

Поделиться

Лайкнуть

Твитнуть

Отправить

© 2005–2022 ООО «Драйв», свидетельство о регистрации СМИ №ФС77-69924   16+

Полная версия сайта

В чем разница между мотором и двигателем?

Инженер Вакар

Содержание

• 1 Что такое двигатель
• 2 Что такое двигатель?
• 3 Двигатель VS Двигатель
• 4 Раздел часто задаваемых вопросов
  • 4. 1 В чем основное различие между электродвигателем и двигателем?
  • 4.2 Какие существуют типы двигателей?
  • 4.3 Из каких частей состоит двигатель?

Двигатель и двигатели используются во всем мире для различных целей. Они используются для промышленных, автомобильных и бытовых приложений. Основное различие между двигателем и двигателем заключается в том, что двигатель работает за счет сгорания топлива, а электродвигатель работает на электричестве. И двигатель, и двигатель представляют собой машину, используемую для преобразования некоторой формы энергии в механическую энергию. В этой статье в основном описывается разница между двигателем и двигателем.

Разница между двигателем и двигателем

Что такое двигатель

Латинский термин «Ingenium» используется для обозначения слова « двигатель ». Двигатель – это механическое устройство, преобразующее энергию топлива в механическую энергию.

Существует несколько типов двигателей, которые используются в различных устройствах, таких как автомобили, мотоциклы, автобусы, корабли и т. д. Двигатели делятся на два основных типа:

1. Двигатель внешнего сгорания (ЕС)
2. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Автомобили с двигателем внутреннего сгорания имеют топливный бак. Двигатель берет топливо из этого бака и вырабатывает энергию для движения автомобиля. Двигатели обычно имеют более сложный процесс, чем электродвигатели, но двигателям внутреннего сгорания не нужны контроллеры или электродвигатели, что может привести к значительной экономии веса. Поэтому двигатели внутреннего сгорания не имеют очень большого веса.

Двигатель внутреннего сгорания

Эти двигатели имеют порты, поршни, камеры сгорания и цилиндры сжатия. Двигатели внутреннего сгорания бывают разных типов в зависимости от их рабочего цикла, количества тактов и типа топлива (например, бензиновый, дизельный или газовый двигатель).

Несмотря на систему пыток, общим знаменателем здесь является улучшение или преобразование энергии для создания движения. Основная цель всех типов, таких как ядерные, механические, электрические или тепловые двигатели, заключается в создании движения. Разница в том, что двигатель работает от внешнего источника, а система содержит собственный источник топлива для создания движения.

Основные части и функции двигателя приведены ниже:

• Топливный насос или впрыск топлива используются для подачи топлива внутрь камеры для смешивания топлива с воздухом, после чего может начаться процесс зажигания.
• В бензиновом двигателе или двигателе SI используется свеча зажигания. Когда давление воздушно-топливной смеси достигает требуемого давления, свеча вырабатывает искру, благодаря чему происходит процесс сгорания топливовоздушной смеси.
• Впускное и выпускное отверстия позволяют топливу и воздуху поступать в камеру сжатия и помогают отводить отработанные газы.
• Поршень движется вверх и вниз внутри камеры сжатия. Он сжимает воздух или воздушно-топливную смесь.
• Шатун будет скользить, когда поршень совершает возвратно-поступательное движение вверх и вниз из-за контролируемого взрыва. Этот шатун передает это движение поршня коленчатому валу, который затем приводит в движение колеса вашего автомобиля.

Читайте также: Различные типы двигателей

Что такое двигатель?

Двигатель — это механическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую работу. Переменный или постоянный ток, такой как генератор, инвертор или аккумулятор, используется для запуска двигателя.

Электродвигатель работает за счет взаимодействия магнитного поля электродвигателя с током обмотки провода, который оказывает на вал двигателя силу в виде крутящего момента.

AC (переменный ток) или (DC (постоянный ток)), такие как выпрямители и батареи, используются для привода двигателя. Он имеет щетки, коммутатор, якорь, магнит возбуждения, источник питания и ось.

Читайте также: Различные типы двигателей внутреннего сгорания

Двигатель VS Двигатель

Основное различие между двигателем и электродвигателем приведено ниже:

03

Двигатель	Двигатель
Устройство, преобразующее тепловую энергию в механическую, называется двигателем.	Двигатель — это устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую работу.
Слово двигатель используется для обозначения поршневого двигателя, такого как двигатель внутреннего сгорания или паровой двигатель.	Слово «двигатель» используется для обозначения вращающегося устройства, такого как электродвигатель.
Он получает энергию за счет сжигания топлива.	Он питается от переменного или постоянного тока, как генератор, инвертор или батарея.
Поршень, камера сгорания, топливный бак, топливный насос, топливная форсунка, шатун и коленчатый вал являются частями двигателя.	Щетки, коллектор, якорь, магнит возбуждения, источник питания и ось являются частями двигателя.
Они могут использовать различные виды топлива, такие как бензин, дизельное топливо или газ.	Они используют переменный или постоянный ток.
Двигатели имеют высокую начальную стоимость.	Двигатели имеют низкую начальную стоимость.
Они производят больше шума.	Создают меньше шума.
Двигатели имеют высокие выбросы CO2.	Двигатель имеет очень низкий уровень выбросов CO2.
Срок службы меньше, чем у двигателя.	Имеет высокий срок службы.
Очень высокие требования.	Требует минимального обслуживания.
Двигатель отличается низкой стоимостью обслуживания.	Двигатель требует высоких затрат на техническое обслуживание.
Имеет высокую общую стоимость.	Имеет низкую общую стоимость.
Стоимость топлива выше стоимости электроэнергии.	Электричество имеет низкую стоимость.
Вероятность смертельного исхода из-за двигателя очень мала или отсутствует.	Высока вероятность смертельного исхода из-за электричества.
Инструмент, инструмент, дизель и дизель — синонимы двигателя.	Генераторы, цилиндры, турбины и трансформаторы являются синонимами двигателей.
Они не так экологичны, как мотор.	Они безопасны для окружающей среды.

FAQ Раздел

В чем основное отличие электродвигателя от двигателя?

Двигатель представляет собой устройство, которое преобразует электрической энергии в механическую работу , а двигатель представляет собой устройство, которое преобразует тепловую энергию топлива в полезная работа .

Какие бывают типы двигателей?

Основные типы двигателей приведены ниже:

1. Асинхронный двигатель с контактными кольцами
2. Двигатель с короткозамкнутым ротором
3. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
4. Трехфазный синхронный двигатель
5. Комбинированный двигатель постоянного тока 9007 Двигатель

Из каких частей состоит двигатель?

Ниже приведены основные части электродвигателя:

1. Axle
2. Brushes
3. Commutator
4. Rotor or armature 
5. Bearings
6. Shaft
7. Commutator
8. Housing

Read More

1. Different types of Reciprocating Engines
2. Types of IC Engines
3. Работа и типы бензинового двигателя
4. Работа дизельного двигателя

Разница между двигателем и двигателем [обновлено в 2022 г.]

Последнее обновление: 22 сентября 2022 г. / Автор Piyush Yadav
/ Факт проверен / 5 минут

Человек сделал много инноваций, чтобы облегчить рутинные задачи повседневной жизни. Было время, когда людям приходилось путешествовать верхом на животных и часами заниматься простейшими делами, потому что не было механических изобретений.

Сегодня человечество достигло такого уровня, когда путешествие в дальние места можно совершить за несколько часов, а повседневные дела занимают всего несколько минут. Вся эта заслуга принадлежит техническим достижениям, которых человек достиг за все эти годы.

Одной из таких отраслей, где люди оставили свой след в мире, является автомобильная промышленность. Это индустрия с оборотом в миллиард долларов, в которой разрабатываются, производятся и продаются автомобили всех видов.

Двумя наиболее важными компонентами при разработке этих транспортных средств являются двигатель и двигатель . Эти два термина часто используются взаимозаменяемо, но различаются по своему техническому значению.

Двигатель и двигатель

Основное различие между двигателем и двигателем заключается в том, что двигатель преобразует электрическую энергию в механическую энергию, в то время как двигатель преобразует другие формы энергии, такие как химическая энергия, тепло, пар, в механическую энергию. Другие различия между двумя устройствами заключаются в их конструкции, принципах работы и расположении их компонентов.

Таблица сравнения двигателя и двигателя (в табличной форме)

Параметр сравнения	Двигатель	Двигатель
Определение	Устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую работу.	Устройство, преобразующее другие формы энергии в механическую работу.
Ходовой механизм	Двигатели работают от батарей или электричества.	Двигатели в основном работают на топливе.
Основные компоненты	Ротор, статор, коллектор и щетки являются основными компонентами двигателя.	Поршень, цилиндр и коленчатый вал являются основными компонентами двигателя.
Эффективность	Двигатели более эффективны благодаря меньшим потерям мощности.	Двигатели менее эффективны из-за потери мощности при сгорании.
Примеры	Стиральная машина, вентиляторы, пылесос	Автомобили, корабли, поезда и другие автомобильные транспортные средства.

Что такое двигатель?

Двигатель — это устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую энергию вращения.

Двигатели работают по принципу электромагнетизма. Когда через прямоугольную катушку, помещенную в магнитное поле, пропускают электрический ток, на катушку действует сила, заставляющая ее непрерывно вращаться.

Катушка вращается, пока на нее подается ток.

Двигатель состоит из четырех основных компонентов: статора, ротора, коллектора и щеток. Статор – это неподвижная часть двигателя, состоящая из постоянного магнита.

Ротор является движущейся частью двигателя и обычно представляет собой катушки, намотанные вокруг статора. Когда ток протекает через катушку, он взаимодействует с магнитным полем, создавая механическую силу вращения.

Коммутатор действует как переключатель, который меняет направление тока в двигателе на противоположное. Это важно, чтобы концы катушки не остановили движение из-за притяжения или отталкивания северного полюса и южного полюса.

Щетки двигателя обычно изготавливаются из графита и подают электрический ток между статором и ротором. Существует два основных типа двигателей: двигатель постоянного тока и двигатель переменного тока.

Двигатели постоянного тока работают от постоянного тока, например аккумуляторы, тогда как двигатели переменного тока работают от циклов переменного тока.

Что такое двигатель?

Двигатель — это устройство, которое преобразует другие формы энергии, такие как химическая, тепловая и паровая, в механическую энергию.

Вы когда-нибудь задумывались, как работает автомобиль? Автомобиль имеет двигатель внутреннего сгорания, который преобразует теплоту сгорания топлива в механическую работу.

Основным корпусом двигателя является цилиндр. Цилиндр имеет поршни, которые перемещаются вверх и вниз внутри корпуса цилиндра.

Поршни соединены с коленчатым валом, который делает круговое движение поршня, который затем вращает коленчатый вал.

Каждую минуту в камере сгорания происходит взрыв из-за смешения топлива с кислородом. Смесь сжимается при движении поршней вверх.

Здесь свою роль играет свеча зажигания, воспламеняющая смесь и вызывающая взрыв. Это заставляет поршни двигаться вверх и вниз.

Имеются впускной клапан и выпускной клапан, которые впускают воздух и выводят отработанные газы. Но клапаны остаются закрытыми во время сгорания и сжатия топливной смеси.

Так двигатель приводит в движение колеса, поддерживая движение автомобиля.

В целом существует два типа двигателей: двигатель внешнего сгорания и двигатель внутреннего сгорания.

В двигателе внешнего сгорания сгорание происходит вне двигателя. Энергия может быть теплом, полученным при сжигании топлива, или паром, полученным из воды.

В двигателе внутреннего сгорания сгорание происходит внутри двигателя. Здесь сгорание происходит только за счет сжигания топлива, такого как дизельное топливо и бензин.

Основные различия между двигателем и двигателем

Ниже перечислены четыре основных отличительных признака, отличающих двигатель от двигателя:

1. другие различные формы энергии в механическую работу.
2. Двигатели в основном работают от аккумуляторов или электричества, тогда как двигатели работают на топливе, таком как бензин, пар или тепло.
3. Основные компоненты двигателя включают ротор, статор и коллектор, тогда как основные компоненты двигателя включают поршни, цилиндр и коленчатый вал.
4. КПД двигателей высокий из-за меньших потерь мощности, тогда как КПД двигателей низок по сравнению с двигателями из-за больших потерь мощности при сгорании.

Заключение

Двигатель и двигатель имеют несколько применений в автомобильной промышленности, а также в бытовой технике. Они широко используются в вентиляторах, холодильниках, компрессорах, стиральных машинах, автомобилях, кораблях и поездах.

Эти приборы и транспортные средства сделали нашу жизнь по-настоящему простой и заставили мир вступить в эпоху промышленной революции. Благодаря этим изобретениям человек смог производить самолеты и покорять небо.

Теперь мы делаем электромобили и беспилотные автомобили. Автомобильная промышленность превратилась в ведущую индустрию мира и пользуется спросом во всем мире.

Все компании пытаются инвестировать в него и оставить свой след в мире.

Основные различия между двигателем

и двигателем (в формате PDF)

Загрузите основные различия в формате .PDF, чтобы прочитать или распечатать их позже:

Ссылки

0 https://pubs://pubs.0040 .org/doi/abs/10.1021/es00141a010

Искать «Ask Any Разница» в Google. Оцените этот пост!

[Всего: 0]

Один запрос?

Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы он был вам полезен. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/семьей. SHARING IS ♥️

Содержание

сообщите об этом объявлении

Разница между двигателем и трансмиссией

Автор: Редакция | Обновлено: 18 ноября 2017 г.

Содержимое веб-сайта Difference.guru, такое как текст, графика, изображения и другие материалы, содержащиеся на этом сайте («Контент»), предназначены только для информационных целей. Содержимое не предназначено для замены профессиональной медицинской или юридической консультации. Всегда обращайтесь за консультацией к врачу по любым вопросам, которые могут у вас возникнуть относительно вашего состояния здоровья. Никогда не пренебрегайте профессиональным советом и не откладывайте его поиск из-за чего-то, что вы прочитали на этом сайте!

Двигатели и трансмиссии — это механические системы, обычно используемые в больших машинах. Каждый из них имеет свое собственное использование и функции, перечислить и объяснить которые призвана эта статья.

Содержание

• 1 Сводка Таблица
• 2 Описания
• 3 Двигатель VS Transmission
• 4 Видео

. различные формы энергии для производства механической энергии