Что такое ротор в двигателе: Роторы vs поршни: гонка вооружения

Содержание

Зачем двигателю треугольный ротор? | Наука и жизнь

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

В обычном поршневом двигателе всё происходит в одном и том же цилиндре. Туда впрыскивают смесь воздуха с горючим, там её сжимают, там она сгорает и расширяется и оттуда же уходит выхлоп. Входное и выходное отверстия называются клапанами. В цилиндре их как минимум два — впускной и выпускной. Ими надо довольно точно и быстро управлять.

Идея двигателя Ванкеля в том, чтобы разные фазы процесса происходили в разных местах камеры. Конечно, она тогда должна быть не цилиндрическая. Тут-то как раз и выходит на сцену треугольник Рёло. Он относится к так называемым фигурам равной ширины: если его зажать между двумя параллельными прямыми и поворачивать, то он всё время соприкасается с обеими. Следовательно, двигаясь в камере (вращаясь, потому что надо, чтобы он возвращался в исходную позицию), он всё время герметично отсекает одну часть камеры (на схеме закрашена) от прочих. Впрыснули смесь (голубой цвет на схеме), ротор повернулся, ушёл от впускного отверстия. Смесь сжали (зелёный), ротор повернулся дальше, там ждёт свеча зажигания: вспышка, красное, рабочий ход, горячие газы расширяются и крутят ротор. Дошли до выпускного отверстия — выхлоп, после чего вернулись к началу — опять поступает свежая порция смеси. В этом двигателе не надо клапанов на отверстиях, не надо затейливо их синхронизировать, что делает устройство очень компактным и лёгким по сравнению с обычным поршневым двигателем той же мощности. У двигателя Ванкеля тоже есть проблемы. Во-первых, он требует очень высокой точности станков для производства и ротора, и камеры. Во-вторых, склонен перегреваться — площадь стенок камеры сгорания получается больше, чем у обычного движка, через них больше теплопередача. В-третьих, скользящий край — вершина треугольника — требует изощрённого инженерного решения, там очень высокие температуры и трение. Словом, ломается такой двигатель всё равно быстро, но успешно используется для специальных целей, например в полицейских и гоночных машинах.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором: конструкция, принцип работы

Учитывая то, что электроснабжение традиционно осуществляется путём доставки потребителям переменного тока, понятно стремление к созданию электромашин, работающих на поставляемой электроэнергии. В частности, переменный ток активно используется в асинхронных электродвигателях, нашедших широкое применение во многих областях деятельности человека. Особого внимания заслуживает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который в силу ряда причин занял прочные позиции в применении.

Секрет такой популярности состоит, прежде всего, в простоте конструкции и дешевизне его изготовления. У электромоторов на короткозамкнутых роторах есть и другие преимущества, о которых вы узнаете из данной статьи. А для начала рассмотрим конструктивные особенности этого типа электрических двигателей.

Конструкция

В каждом электромоторе есть две важных рабочих детали: ротор и статор. Они заключены в защитный кожух. Для охлаждения проводников обмотки на валу ротора установлен вентилятор. Это общий принцип строения всех типов электродвигателей.

Конструкции статоров рассматриваемых электродвигателей ничем не отличаются от строения этих деталей в других типах электромоторов, работающих в сетях переменного тока. Сердечники статора, предназначенного для работы при трехфазном напряжении, располагаются по кругу под углом 120º. На них устанавливаются обмотки из изолированной медной проволоки определённого сечения, которые соединяются треугольником или звездой. Конструкция магнитопровода статора жёстко крепится на стенках цилиндрического корпуса.

Строение электродвигателя понятно из рисунка 1. Обратите внимание на конструкцию обмоток без сердечника в короткозамкнутом роторе.

Рис. 1. Строение асинхронного двигателя с КЗ Ротором

Немного по-другому устроен ротор. Конструкция его обмотки очень похожа на беличью клетку. Она состоит из алюминиевых стержней, концы которых замыкают короткозамыкающие кольца. В двигателях большой мощности в качестве короткозамкнутых обмоток ротора можно увидеть применение медных стержней. У этого металла низкое удельное сопротивление, но он дороже алюминия. К тому же медь быстрее плавится, а это не желательно, так как вихревые токи могут сильно нагревать сердечник.

Конструктивно стержни расположены поверх сердечников ротора, которые состоят из трансформаторной стали. При изготовлении роторов сердечники монтируют на валу, а проводники обмотки впрессовывают (заливают) в пазы магнитопровода. При этом нет необходимости в изоляции пазов сердечника. На рисунке 2 показано фото ротора с КЗ обмотками.

Рис. 2. Ротор асинхронного двигателя с КЗ обмотками

Пластины магнитопроводов таких роторов не требуют лаковой изоляции поверхностей. Они очень просты в изготовлении, что удешевляет себестоимость асинхронных электродвигателей, доля которых составляет до 90% от общего числа электромоторов.

Ротор асинхронно вращается внутри статора. Между этими деталями устанавливаются минимальные расстояния в виде воздушных зазоров. Оптимальный зазор находится в пределах от 0,5 мм до 2 мм.

В зависимости от количества используемых фаз асинхронные электродвигатели можно разделить на три типа:

Они отличаются количеством и расположением обмоток статора. Модели с трехфазными обмотками отличаются высокой стабильностью работы при номинальной нагрузке. У них лучшие пусковые характеристики. Зачастую такие электродвигатели используют простую схему пуска.

Двухфазные двигатели имеют две перпендикулярно расположенных обмотки статора, на каждую из которых поступает переменный ток. Их часто используют в однофазных сетях – одну обмотку подключают напрямую к фазе, а для питания второй применяют фазосдвигающий конденсатор. Без этой детали вращение вала асинхронного электродвигателя самостоятельно не начнётся. В связи с тем, что конденсатор является неотъемлемой частью двухфазного электромотора, такие двигатели ещё называют конденсаторными.

В конструкции однофазного электродвигателя используют только одну рабочую обмотку. Для запуска вращения ротора применяют пусковую катушку индуктивности, которую через конденсатор кратковременно подключают к сети, либо замыкают накоротко. Эти маломощные моторчики используются в качестве электрических приводов некоторых бытовых приборов.

Принцип работы

Функционирование асинхронного двигателя осуществляется на основе свойства трёхфазного тока, способного создавать в обмотках статора вращающее магнитное поле. В рассматриваемых электродвигателях синхронная частота вращения электромагнитного поля связана прямо пропорциональной зависимостью с собственной частотой переменного тока.

Существует обратно пропорциональная зависимость частоты вращения от количества пар полюсов в обмотках статора. Учитывая то, что сдвиг фаз составляет 60º, зависимость частоты вращения ротора (в об/мин.) можно выразить формулой:

n= (f1*60) / p, где n1 – синхронная частота,  f1 частота переменного тока, а pколичество пар полюсов.

В результате действия магнитной индукции на сердечник ротора, в нём возникнет ЭДС, которая, в свою очередь, вызывает появление электрического тока в замкнутом проводнике. Возникнет сила Ампера, под действием которой замкнутый контур начнёт вращение вдогонку за магнитным полем. В номинальном режиме работы частота вращения ротора немного отстаёт от скорости вращения создаваемого в статоре магнитного поля. При совпадении частот происходит прекращение магнитного потока, ток исчезает в обмотках ротора, вследствие чего прекращается действие силы. Как только скорость вращения вала отстанет, переменными токами магнитных полей, возобновляется действие амперовой силы.

Разницу частот вращения магнитных полей называют частотой скольжения: n

s=n1–n2, а относительную величину s, характеризующую отставание, называют скольжением.

s = 100% * ( n/ n1) = 100% * (n— n2) / n1 , где nsчастота скольжения; n1, n2 – частоты вращений статорных и роторных магнитных полей соответственно.

С целью уменьшения гармоник ЭДС и сглаживания пульсаций момента силы, стержни короткозамкнутых витков немного скашивают. Взгляните ещё раз на рис. 2 и обратите внимание на расположение стержней, выполняющих роль обмоток ротора, относительно оси вращения.

Скольжение зависит от того, какую механическую нагрузку приложено к валу двигателя. В асинхронных электромоторах изменение параметров скольжения происходит в диапазоне от 0 до 1. Причём в режиме холостого хода набравший обороты ротор почти не испытывает активного сопротивления. S приближается к нулю.

Увеличение нагрузки способствует увеличению скольжения, которое может достигнуть единицы, в момент остановки двигателя из-за перегрузки. Такое состояние равносильно режиму короткого замыкания и может вывести устройство из строя.

Относительная величина отставания соответствующая номинальной нагрузке электрической машины называется номинальным скольжением. Для маломощных электромоторов и двигателей средней мощности этот показатель изменяется в небольших пределах – от 8% до 2%. При неподвижности ротора электродвигателя скольжение стремится к 0, а при работе на холостом ходу оно приближается к 100%.

Во время запуска электромотора его обмотки испытывают нагрузку, что приводит к резкому увеличению пусковых токов. При достижении номинальных мощностей электрические двигатели с короткозамкнутыми витками самостоятельно восстанавливают номинальную частоту ротора.

Обратите внимание на кривую крутящего момента скольжения, изображённую на рис. 3.

Рис. 3. Кривая крутящего момента скольжения

При увеличении крутящего момента коэффициент s изменяется от 1 до 0 (см. отрезок «моторная область»). Возрастает также скорость вращения вала. Если скорость вращения вала превысит номинальную частоту, то крутящий момент станет отрицательным, а двигатель перейдёт в режим генерации (отрезок «генерирующая область»). В таком режиме ротор будет испытывать магнитное сопротивление, что приведёт к торможению мотора. Колебательный процесс будет повторяться, пока не стабилизируется крутящий момент, а скольжение не приблизится к номинальному значению.

Преимущества и недостатки

Повсеместное использование асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

  • стабильностью работы на оптимальных нагрузках;
  • высокой надёжностью в эксплуатации;
  • низкие эксплуатационные затраты;
  • долговечностью функционирования без обслуживания;
  • сравнительно высокими показателями КПД;
  • невысокой стоимостью, по сравнению с моделями на основе фазных роторов и с другими типами электромоторов.

Из недостатков можно отметить:

  • высокие пусковые токи;
  • чувствительность к перепадам напряжений;
  • низкие коэффициенты скольжений;
  • необходимость в применении устройств, таких как преобразователи частоты, пусковые реостаты и др., для улучшения характеристик электромотора;
  • ЭД с короткозамкнутым ротором нуждаются в дополнительных коммутационных управляющих устройствах, в случаях, когда возникает необходимость регулировать скорость.

Электродвигатели данного типа имеют приличную механическую характеристику. Несмотря на недостатки, они лидируют по показателям их применения.

Основные технические характеристики

В зависимости от класса электродвигателя, его технические характеристики меняются. В рамках данной статьи не ставится задача приведения параметров всех существующих классов двигателей. Мы остановимся на описании основных технических характеристик для электромоторов классов 56 А2 – 80 В2.

В этом небольшом промежутке на линейке моделей эелектромоторов с короткозамкнутыми роторами можно отметить следующее:

Мощность составляет от 0,18 кВт (класс 56 А2) до 2,2 кВт (класс 80 В2).

Ток при максимальном напряжении – от 0,55 А до 5А.

КПД от 66% до 83%.

Частота вращения вала для всех моделей из указанного промежутка составляет 3000 об./мин.

Технические характеристики конкретного двигателя указаны в его паспорте.

Подключение

Статорные обмотки трёхфазного АДКР можно подключать по схеме «треугольник» либо «звезда». При этом для звёздочки требуется напряжение выше, чем для треугольника.

Обратите внимание на то, что электродвигатель, подключенный разными способами к одной и той же сети, потребляет разную мощность. Поэтому нельзя подключать электромотор, рассчитанный на схему «звезда» по принципу треугольника. Но с целью уменьшения пусковых токов можно коммутировать на время пуска контакты звезды в треугольник, но тогда уменьшится и пусковой момент.

Схемы включения понятны из рисунка 4.

Рис. 4. Схемы подключения

Для подключения трёхфазного электрического двигателя к однофазному току применяют фазосдвигающие элементы: конденсаторы, резисторы. Примеры таких подключений смотрите на рисунке 5. Можно использовать как звезду, так и треугольник.

Рис. 5. Примеры схем подключений в однофазную сеть

С целью управления работой двигателя в электрическую цепь статора подключаются дополнительные устройства.

МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ СОПРОТИВЛЕНИЙ СТАТОРА И РОТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Известия высших учебных заведений Приборостроение


DOI 10.17586/0021-3454-2017-60-9-807-811

УДК 681.51

МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ СОПРОТИВЛЕНИЙ СТАТОРА И РОТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Базылев Д. Н.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; аспирант

Бобцов А. А.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; директор мегафакультета

Пыркин А. А.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; профессор, декан

Ортега Р. .
Национальный центр научных исследований, Париж, 75016, Франция; директор по исследованиям

Читать статью полностью 


Аннотация. Представлен метод оценивания сопротивлений статора и ротора асинхронного двигателя. Разработанный алгоритм также позволяет оценивать магнитный поток ротора. Предполагается, что токи и напряжения обмоток статора, а также механическая скорость ротора являются измеримыми, а все остальные параметры двигателя известны. Предложенный метод обеспечивает глобальную ограниченность всех сигналов и экспоненциальную сходимость оценок.

Ключевые слова: идентификация, адаптивный наблюдатель, асинхронный двигатель, сопротивление ротора и статора

Список литературы:

  1. De Wit P., Ortega R., Mareels I. Indirect eld-oriented control of induction motors is robustly globally stable // Automatica. 1996. N 30(10). P. 1393—1402.
  2. Marino R., Peresada S., Tomei P. Online stator and rotor resistance estimation for induction motors // IEEE Transact. on Control Systems Technology. 2000. N 8(3). P. 570—579.
  3. Pavlov A., Zaremba A. Real-time rotor and stator resistances estimation of an induction motor // Proc. IFAC Symp. on Nonlinear Control Systems. St. Petersburg, Russia. 2001. P. 1252—1257.
  4. Castaldi P., Geri W., Montanari M., Tilli A. A new adaptive approach for on-line parameter and state estimation of induction motors // Control Eng. Pract. 2005. N 13(1). P. 81—94.
  5. Matsuo T., Lipo T. A. A rotor parameter identification scheme for vector-controlled induction motor drives // IEEE Transact. on Industry Applications. 1985. N 21(4). P. 624—632.
  6. Wade S., Dunnigan M., Williams B. A new method of rotor resistance estimation for vector-controlled induction machines // IEEE Transact. on Industrial Electronics. 1997. N 44(2). P. 247—257.
  7. Laroche E., Sedda E., Durieu C. Methodological insights for online estimation of induction motor parameters // IEEE Transact. on Control Systems Technology. 2008. N 16(5). P. 1021—1028.
  8. Li-Campbell M., Chiasson J., Bodson M., Tolbert L. Speed sensorless identification of the rotor time constant in induction machines // IEEE Transact. on Automatic Control. 2007. N 52(4). P. 758—763.
  9. Ortega R., Bobtsov A., Pyrkin A., Aranovskiy A. A parameter estimation approach to state observation of nonlinear systems // Systems and Control Letters. 2015. N 85. P. 84—94.
  10. Aranovskiy S., Bobtsov A., Ortega R., Pyrkin A. Parameter estimation via dynamic regressor extension and mixing // Amer. Control Conf., ACC’16. 2016.
  11. Astolfi A., Karagiannis D., Ortega R. Nonlinear and Adaptive Control with Applications. Springer, 2008.
  12. Aranovskiy S., Bobtsov A., Pyrkin A., Ortega R., Chaillet A. Flux and position observer of permanent magnet synchronous motors with relaxed persistency of excitation conditions // Proc. of the 1st IFAC Conf. on Modelling, Identification and Control of Nonlinear Systems. 2015. P. 311—316.

9 типичных неисправностей электродвигателя и способы их устранения

В этом обзоре мы рассмотрим типичные неисправности трехфазных асинхронных электродвигателей и способы их предупреждения и устранения.

Электрические неисправности электродвигателя

Электрические неисправности двигателя всегда связаны с обмоткой.

  1. Межвитковое замыкание может возникнуть при ухудшении изоляции в пределах одной обмотки. Возможные причины: перегрев обмотки, некачественная изоляция, износ изоляции вследствие вибрации. Определить межвитковое замыкание бывает сложно. Основной метод диагностики – сравнение сопротивления и рабочего тока всех трех обмоток. Первые симптомы межвиткового замыкания – повышенный нагрев двигателя и падение момента на валу. При этом по одной из фаз ток больше, чем по двум другим.
  2. Замыкание между обмотками происходит из-за смещения обмоток, механической вибрации и ударов. При отсутствии должной электрической защиты может возникнуть короткое замыкание и пожар.
  3. Замыкание обмотки на корпус. При данной неисправности электродвигатель может продолжать работать, если неправильно выполнены заземление и защита от короткого замыкания. Однако в работе он будет смертельно опасен, так как его потенциал будет находиться под фазным напряжением.
  4. Обрыв обмотки. Эта неисправность равносильна пропаданию фазы. Если обрыв происходит в работе, то двигатель резко теряет мощность и начинает перегреваться. При правильно выполненной защите двигатель отключится, поскольку ток по другим фазам будет повышен.

Для устранения большинства из этих поломок требуется перемотка двигателя.

Механические неисправности электродвигателя

Механические неисправности электродвигателя связаны с его конструкцией.

  1. Износ и трение в подшипниках. Проявляется в повышении механической вибрации и шума при работе. В этом случае требуется замена подшипников, иначе неисправность приведет к перегреву и падению производительности двигателя.
  2. Проворачивание ротора на валу. Ротор может вращаться в магнитном поле статора, а вал будет неподвижен. Требуется механическая фиксация ротора на валу.
  3. Зацепление ротора за статор. Эта проблема связана с механической поломкой подшипников, их посадочных мест или корпуса двигателя. Кроме того, подобная неисправность приводит к повреждению обмотки статора. Практически не подлежит ремонту.
  4. Повреждение корпуса двигателя. Может происходить из-за ударов, повышенных нагрузок, неправильного крепления или низкого качества двигателя. Ремонт является трудоемким из-за трудностей соосной установки переднего и заднего подшипников.
  5. Проворачивание или повреждение крыльчатки обдува. Несмотря на то, что двигатель продолжит работать, он будет перегреваться, что существенно сократит срок его службы. Крыльчатку необходимо закрепить (для этого используется шпонка или стопорное кольцо) или заменить.

Аварийные ситуации при работе электродвигателя

Существуют неисправности, не связанные непосредственно с двигателем, но влияющие на его работу, характеристики и срок службы. Большинство этих неисправностей вызваны механической перегрузкой, увеличением тока, и, как следствие, перегревом обмоток и корпуса.

  1. Увеличение нагрузки на валу вследствие заклинивания привода либо приводимых механизмов.
  2. Перекос напряжения питания, который может быть вызван проблемами питающей сети либо внутренними проблемами привода.
  3. Пропадание фазы, которое может произойти на любом участке питания двигателя – от питающей трансформаторной подстанции до обмотки двигателя.
  4. Проблема с обдувом (охлаждением). Может возникнуть из-за повреждения крыльчатки двигателя при собственном охлаждении, из-за останова вентилятора внешнего принудительного охлаждения или вследствие значительного повышения температуры окружающей среды.

Способы защиты электродвигателя

Для защиты электродвигателя от внутренних и внешних неисправностей, а также для минимизации дальнейших трудозатрат по его ремонту применяют различные устройства.

1. Мотор-автоматы и тепловые реле

Мотор-автоматы (автоматы защиты двигателя) и тепловые реле используют для обнаружения превышения тока по одной или всем фазам двигателя. В случае превышения через некоторое время происходит отключение привода.

В отличие от мотор-автомата, у теплового реле нет силовой коммутации. Оно имеет только управляющий контакт, который размыкает питание силовой цепи. Мотор-автомат является самостоятельным коммутационным устройством, способным выключать двигатель.

Минус теплового реле заключается в отсутствии защиты от короткого замыкания. Мотор-автомат имеет защиту от перегрузки и электромагнитную защиту от короткого замыкания, которая мгновенно срабатывает и выключает двигатель при превышении тока уставки в 10-20 раз.

Данные устройства используются наиболее широко и при правильной установке и настройке способны с большой долей вероятности защитить электродвигатель и оборудование от поломки и других негативных последствий.

2. Электронные реле защиты двигателей

Данный вид защиты обеспечивает большой выбор различных защит. Основным элементом таких реле является микропроцессор, который анализирует мгновенные значения напряжения и тока и принимает решения на основе заданных настроек. Это может быть выдача сигнала на индикацию либо на отключение двигателя.

3. Термисторы и термореле

Когда по какой-то причине не сработала тепловая защита по перегрузке, последний рубеж обороны — термозащита. Внутрь обмотки устанавливается термочувствительный элемент (как правило, термистор или позистор), который меняет свое сопротивление в зависимости от температуры. При пересечении порога срабатывает соответствующая защита, и двигатель отключается.

Возможно применение более простых дискретных термореле (термоконтактов), которые размыкают контрольную или тепловую цепь, что приводит к аварийной остановке электродвигателя.

4. Преобразователи частоты

Обычно преобразователи частоты располагают несколькими видами защиты – по превышению момента и тока, по превышению напряжения, обрыву фазы и проч. Кроме того, возможно ограничение момента и тока. В этом случае на двигатель будет подаваться напряжение с меньшим уровнем и частотой, если будет обнаружена перегрузка. При этом будет выдано соответствующее сообщение оператору, а двигатель может продолжать работать.

Также производители частотных преобразователей рекомендуют устанавливать защитный автомат на входе ПЧ, тепловое реле на выходе и термисторную защиту.

Другие полезные материалы:
Выбор электродвигателя для компрессора
Как определить параметры двигателя без шильдика?
Выбор мотор-редуктора для буровой установки

Как работают роторные двигатели | HowStuffWorks

В роторных двигателях используется четырехтактный цикл сгорания, аналогичный циклу четырехтактных поршневых двигателей. Но в роторном двигателе это осуществляется совершенно по-другому.

Если вы внимательно посмотрите, то увидите, что выступ на выходном валу вращается три раза за каждый полный оборот ротора.

Сердцем роторного двигателя является ротор. Это примерно эквивалентно поршням поршневого двигателя.Ротор установлен на большом круглом выступе на выходном валу. Этот лепесток смещен от центральной линии вала и действует как рукоятка на лебедке, давая ротору рычаг, необходимый для поворота выходного вала. По мере того, как ротор вращается внутри корпуса, он толкает лепесток по узким кругам, поворачивая три раза по за каждый оборот ротора.

По мере движения ротора в корпусе размеры трех образованных ротором камер меняются. Это изменение размера вызывает насосное действие.Давайте рассмотрим каждый из четырех тактов двигателя, глядя на одну сторону ротора.

Впуск

Фаза впуска цикла начинается, когда кончик ротора проходит через впускное отверстие. В тот момент, когда впускное отверстие обращено к камере, объем этой камеры близок к минимуму. Когда ротор проходит мимо впускного отверстия, объем камеры расширяется, втягивая воздушно-топливную смесь в камеру.

Когда вершина ротора проходит через впускное отверстие, эта камера закрывается и начинается сжатие.

Сжатие

По мере того, как ротор продолжает свое движение вокруг корпуса, объем камеры уменьшается, а воздушно-топливная смесь сжимается. К тому времени, когда торец ротора доходит до свечей зажигания, объем камеры снова близок к своему минимуму. В это время начинается горение.

Сгорание

Большинство роторных двигателей имеют две свечи зажигания. Камера сгорания длинная, поэтому пламя распространялось бы слишком медленно, если бы была только одна свеча.Когда свечи зажигания воспламеняют топливно-воздушную смесь, давление быстро нарастает, заставляя ротор двигаться.

Давление сгорания заставляет ротор двигаться в направлении, увеличивающем объем камеры. Газы сгорания продолжают расширяться, перемещая ротор и создавая мощность, пока вершина ротора не пройдет через выпускное отверстие.

Выхлоп

Как только вершина ротора проходит через выпускное отверстие, газы сгорания под высоким давлением могут свободно вытекать из выхлопа.По мере того, как ротор продолжает двигаться, камера начинает сжиматься, вытесняя оставшийся выхлоп из порта. К тому времени, когда объем камеры приближается к минимуму, вершина ротора проходит через впускное отверстие, и весь цикл начинается снова.

Отличительной особенностью роторного двигателя является то, что каждая из трех сторон ротора всегда работает в одной части цикла — за один полный оборот ротора будет три такта сгорания. Но помните, выходной вал вращается три раза за каждый полный оборот ротора, а это означает, что на каждый оборот выходного вала приходится один такт сгорания.

Преимущества и недостатки роторного двигателя

Gear and Tech: 29 января 2009 г.

Что такое, черт возьми, роторный двигатель? При чем тут роторы и БЕЗ ПОРШНЕЙ !? Богохульство! На самом деле, это очень просто. В отличие от поршневого двигателя, который имеет фазы сжатия и зажигания для каждого цилиндра, роторный двигатель делает все это за один оборот треугольного ротора.

Преимущества

Роторный двигатель очень прост.Это конструкция двигателя, в которой используется гораздо меньше движущихся частей, чем в его поршневом аналоге. 13B-MSP Renesis (от RX8) имеет самую высокую мощность на рабочий объем среди всех безнаддувных двигателей, производимых на заводе в Америке. Для своего размера роторный проигрыватель наносит удар. Для справки, 13B от RX8 имеет объем 1,3 литра и выдает 232 лошадиных сил. Это равняется смехотворным 178 лошадиным силам на литр . Теоретически это будет эквивалентно 6,0-литровому LS2 (от Corvette) , производящему 1068 лошадиных сил на заводе.

В отличие от поршневых двигателей, роторные двигатели почти невосприимчивы к катастрофическим отказам. В поршневом двигателе у вас может быть заклинивание поршня и причинение всевозможных повреждений, но в роторном двигателе, хотя двигатель теряет мощность, он будет продолжать производить ограниченное количество энергии, пока, наконец, не умрет.

Ротари

также будут вращаться до Луны и по-прежнему будут генерировать энергию. Например, красная линия A RX8 составляет 9k , и именно здесь он также развивает пиковую мощность. Излишне говорить, что Rotary любит оставаться на высоких оборотах.

Недостатки

Некоторые основные жалобы на Rotary — расход бензина и сжигание масла. Одним из самых распространенных заблуждений является то, что роторный двигатель жрет масло по вине, это не обязательно так. Ротари использует маслораспылители, которые берут небольшое количество масла и смешивают его с топливом для смазки уплотнений. Расход бензина очень Mehhhhh в середине 20-х годов (предположительно ….на самом деле намного меньше.)

Ротари также , как правило, создают такой же крутящий момент, как и отвертка , а уплотнения через некоторое время могут стать большой проблемой, если вы живете в более холодном климате.Запчасти, как правило, дорогие, и, поскольку это Ротари, вам нужно отнести его к механику или дилеру, чтобы он починил его, когда что-то пойдет не так.

Ротари также иногда имеют проблемы с заполнением топливом при холодном запуске. Как правило, это происходит только с более старыми 13B, поэтому необходимо дать двигателю прогреться до рабочей температуры, прежде чем вы решите взлететь.

В общем, у ротора есть свои плюсы и минусы, как и у всего остального.Ничто не может по-настоящему сравниться со звуком 26B, который звучит как огромный V8 с распредвалом на холостом ходу, а затем набирает обороты, как уличный байк. Надеюсь, эта статья была информативной и развеяла некоторые заблуждения. Ротари могут быть разными, но они всегда будут в моем сердце.

Экзотический 12-роторный роторный двигатель достигает 815 фунт-футов при 3300 об/мин

2-е обновление: разработчик двигателя Тайсон Гэвин опубликовал пару видеороликов о 12-роторном двигателе, выполняющем первые испытания на динамометрическом стенде.Мы показали короткую версию выше, а длинную версию можно найти внизу страницы. Есть работа роторного двигателя во время обкатки и легкой тяги. Как отмечалось ранее, команда работает над полной системой EFI, чтобы обеспечить достаточное количество топлива для двигателя 960ci. Одного Холли, использованного для стартапа, недостаточно. Последние видео обеспечивают более четкое звучание 12-роторной пули и дают хороший намек на то, что произойдет в ближайшем будущем.

Обновление

: на официальной странице 12-роторного роторного двигателя R12 в Facebook только что были опубликованы данные о мощности, полученные на первом динамометрическом стенде двигателя, и они, мягко говоря, весьма убедительны.В лучшем случае крутящий момент составил 815 фунт-фут всего при 3200 об/мин. Владелец Тайсон Гэвин говорит в посте на FB, что его двигатель разогнался до 7500 об/мин, но только при частичном дросселе, поскольку получить достаточное количество топлива и воздуха для рабочего объема 960 кубических дюймов было проблемой. Одиночный карбюратор на 1300 кубических футов в минуту в настоящее время является единственным источником индукции, в то время как команда ожидает полной системы EFI. Они попытались добавить еще два карбюратора, но расширение отключило вакуумные сигналы от двигателя. Они даже добавили закись азота, чтобы закачивать больше топлива.Гэвин говорит, что перед продолжением испытаний двигатель будет осмотрен, а затем оснащен системой EFI.

Этот зловеще выглядящий 12-роторный роторный двигатель был замечен публикой несколько раз за последние пару лет, включая PRI, но до недавнего времени не производил много шума.

Тайсон Гэвин, разработчик этого уникального трехрядного двигателя, разместил приведенное выше видео на YouTube о запуске двигателя для начального набора тестов приспособляемости для проверки на наличие утечек, уплотнений, давления масла и т. д.Следующий шаг — прикрутить его к динамометрическому стенду и сделать рывки, чтобы настроить EFI и искру, а затем пришло время сделать силовые тяги.

Рекордсмен по гонкам на лодках Гэвин начал работу над этой конструкцией двигателя почти пять лет назад, чтобы разработать альтернативу традиционным морским характеристикам.

«Мы достигли предела возможностей большого блока, — говорит Гэвин. «Мы хотели увеличить непрерывную мощность, а не только мощность для дрэг-рейсинга. Роторный двигатель производит больше энергии для своего размера».

Гэвин измерил полностью упакованный крупногабаритный Chevy в маринованном виде и пришел к выводу, что 12 роторов аккуратно заполнили бы это пространство.В целом, 12-роторный двигатель имеет длину 30 дюймов, ширину 31 дюйм и высоту 24 дюйма. Общий вес 830 фунтов.

Зубчатая передача включает промежуточную шестерню, позволяющую двум правым рядам вращаться в одном направлении, в то время как верхний левый ряд вращается в противоположном направлении.

«Мы рассмотрели 100 различных способов [расположения роторов]», — вспоминает он. «Но [дизайн Y] был единственным способом получить 12 роторов в пространстве большого блока».

По сути, есть три группы по четыре ротора. Два верхних ряда помогают приводить в движение нижний ряд, который имеет фактический выходной вал.Три ряда соединены шестернями на задней части блока цилиндров. Один ряд настроен на встречное вращение по отношению к основному ряду, в то время как другой набор шестерен оснащен промежуточной шестерней, поэтому он вращается в том же направлении, что и главный вал.

«Нам нужно было, чтобы один ряд вращался в противоположном направлении, чтобы выпускная сторона совпадала с другой, — говорит Гэвин.

Если выхлопные отверстия направлены в одну сторону, двигатель будет проще оснастить турбонаддувом. Однако для стороны впуска требуется уникальный коллектор с общей камерой и 12 направляющими, которые змеятся вниз к впускным отверстиям.Хотя при начальных испытаниях при запуске используется карбюратор, впуск оснащен отдельными топливными форсунками, расположенными внутри камеры над впускными каналами. Форсунки, а также зажигание с двумя свечами зажигания на ротор будут управляться электронным блоком управления Adaptronic.

Все работы по проектированию и механической обработке выполнялись собственными силами Гэвина и его команды. Размер ротора является единственным общим знаменателем с традиционным роторным двигателем Mazda. С 12 роторами рабочий объем составляет 960 кубических дюймов.После того, как базовая конструкция была определена, команда должна была доработать такие детали, как каналы охлаждающей жидкости, уплотнения и масляные камбузы. Задняя часть двигателя оснащена разболтовкой колокола BBC — опять же, с целью замены больших блоков Chevy, уже установленных на спортивных лодках. Выходной вал имеет такое же расстояние и фланец, что и коленчатый вал BBC. Всего в 12-роторном двигателе всего 19 движущихся частей, что должно повысить долговечность.

По словам Гэвина, двигатель спроектирован таким образом, чтобы его можно было использовать на прогулочных судах мощностью около 1400 лошадиных сил в течение 400 часов между плановыми техническими обслуживаниями. примерно на 200 часов для игры в покер и других захватывающих приключений.Оба этих показателя мощности указаны для топлива с октановым числом 87. Подъем до 25 фунтов наддува на гоночном газе может поднять уровень мощности выше 3600 лошадиных сил. И 50 фунтов наддува могут дать более 5000 лошадиных сил. Для стабильной работы рекомендуемые обороты будут в диапазоне от 8500 до 9000 об/мин. Но полнофункциональная драг-версия могла раскручиваться до 14 000 об/мин.

«Эти цифры взяты из версии с 2 роторами, которую мы построили и отремонтировали», — говорит Гэвин. «Мы начнем с двух турбин. Если они не поставляют достаточно воздуха, мы добавим еще два.

Модульная конструкция двигателя позволяет использовать различные конфигурации, включая дизельную и 6-роторную версии.

Знакомьтесь: британский спортивный автомобиль с однороторным роторным двигателем — рожденный инженером Спортивный автомобиль британского производства

успешно оснащен однороторным роторным двигателем.

Новаторский низкоуглеродистый роторный двигатель был встроен в популярный британский спортивный автомобиль Westfield с открытым верхом. Новая конструкция двигателя развивает мощность 120 л.с. и прошла несколько шагов на испытательном полигоне Миллбрук.

Двигатель является результатом совместного проекта Niche Vehicle Network и предназначен для разработки высокопроизводительного автомобиля с низким уровнем выбросов углерода. Роторный двигатель AIE специально разработан для повышения топливной экономичности и экологических характеристик.

Хотя история роторного двигателя означает, что его не часто рассматривают как экономичный вариант, компания AIE хотела продемонстрировать возможности своего последнего поколения роторных двигателей 650S. В них используется SPARCS (система охлаждения ротора с самонагнетанием воздуха), инновационная концепция охлаждения, изобретенная специалистом по роторным двигателям Norton Дэвидом Гарсайдом, которая обеспечивает превосходный отвод тепла и эффективную тепловую балансировку для снижения износа.

SPARCS представляет собой интересную систему охлаждения, в которой в качестве охлаждающей среды используется самонагнетающийся поток газов, образующихся в процессе сгорания (это газы, выбрасываемые внутрь активной зоны двигателя через боковые уплотнения ротора).Поскольку система SPARCS полностью герметична, потери масла в атмосферу, типичные для роторных двигателей с воздушным охлаждением, полностью исключены.

Двигатель 650S вырабатывает ошеломляющую мощность из небольшого, компактного и легко интегрируемого блока

Натан Бейли, управляющий директор AIE, сказал: «Это был определенно важный момент, когда мы увидели, как наш 650S вошел в историю как первый однороторный двигатель. двигатель для британского спортивного автомобиля на трассе. Компания AIE еще раз доказала, что благодаря передовым технологиям и точному проектированию роторные двигатели могут предлагать инновационные решения в виде легких и эффективных силовых агрегатов в автомобильной промышленности».

Подписаться

Если вам понравилась эта статья, подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать еженедельные обновления!

Новая конструкция двигателя занимает менее 50 % площади традиционного двигателя и позволяет снизить общий вес на 50 %. Двигатель может развивать впечатляющую мощность в 120 л.с., потребляя при этом меньше топлива и снижая выбросы автомобиля.

Следующие шаги для AIE заключаются в дальнейшем повышении эффективности двигателя. Тем не менее, компания надеется, что интерес, проявленный в Cenex в этом году, сыграет свою роль в будущем роторных двигателей следующего поколения и поможет возродить интерес к некогда желанной технологии.

Трансформация гоночного роторного двигателя (RE)

Было объявлено новое правило, согласно которому в следующем, 1989 году, автомобили RE больше не будут допущены к гонкам в Ле-Мане, поэтому Mazda и Mazdaspeed, взявшие на себя разработку кузова автомобиля, работали вместе над созданием новой Mazda 767B. В результате изменения систем впуска и выпуска и использования нескольких новых материалов мощность модифицированного двигателя 13J (89) была увеличена более чем на 10% по сравнению с моделью предыдущего года.В результате все три машины, участвовавшие в гонке, финишировали и заняли 7, 9 и 12 места. Однако стало ясно, что они все еще недостаточно сильны, чтобы стремиться к общей победе.

Поскольку большинство команд не были готовы к соревнованиям по новым правилам, введение новых правил было отложено на один год, и Mazda/Mazdaspeed приняла вызов Ле-Мана 1990 года с новой решимостью добиться победы. Система впуска была доработана, система зажигания улучшена, введена система управления для более эффективного использования топлива, а выходная мощность четырехроторного двигателя RE наконец увеличена до 700 л.с.Однако из-за резкого изменения формы трассы в гонке возникло множество проблем, и команда не смогла победить.

Команда Mazda была разочарована тем, что это, казалось бы, конец их пробега, но когда они узнали, что гоночные автомобили старой спецификации будут допущены к участию в гонках «24 часа Ле-Мана» в соответствии с новыми правилами, которые вступили в силу в следующем году, они снова ускорили развитие. Двигатель 1991 года был оснащен линейной регулируемой системой впуска воздуха, которая позволяла более точно настраивать управление, чем модель 1990 года.Впускной воздушный рожок был связан с дроссельной заслонкой с помощью привода, который выдвигал и втягивал его длину. Чем длиннее рупор, тем больше крутящий момент на низких скоростях, и чем короче рупор на более высоких скоростях, тем больше доступной мощности. Форсунки были изменены с впрыска воздушного рога на периферийный впрыск, а система впрыска топлива была улучшена. Система зажигания была тщательно доработана за счет применения системы с тремя свечами для каждого цилиндра. После проведения всех возможных обновлений кузова автомобиля была завершена машина, способная конкурировать с такими европейскими производителями, как Mercedes, Jaguar, Porsche и Peugeot.Перед гонкой были проведены 24-часовые испытания на выносливость, и в 1991 году команда отправилась в Ле-Ман с полной системой, которая в конечном итоге одержала полную победу в знаменитой 24-часовой гонке.

ОДНОРОТОРНЫЙ ВАНКЕЛЬ

Причиной этого было расположение сапуна на двигателе. У меня он был на маслоналивной горловине, которая находится сверху корпуса вспомогательных агрегатов. По-видимому, масло слишком много движется и пенится в этой области для этого решения.Подсоединение сапуна к штуцеру в масляном поддоне, чуть ниже антипенной пластины, решило проблему.

Двигатель теперь работает очень стабильно при 6000 об/мин и WOT. Расчетное значение HP составляет 92–100, в зависимости от используемого номера BSFC.

Демонстрационный заезд на мероприятии Alternative Engine Gathering в Падьюке, Кентукки, 2010 г.

Рисунок Дугласа Демпси.

 

По моему личному мнению, это уже больше мощности, чем мне нужно для полета на ПРАГМЕ.

Обзор конфигурации.

Объем двигателя                          1/2 MAXDA 12A

Эксцентриковый вал                       Модифицированный 12A с цементируемыми подшипниками и выходным конусом 10:1.

Маховик                               Индивидуальная конструкция со встроенным противовесом.

Масляный насос                                           MAZDA 12A

Водяной насос                                   Subaru

Генератор                               30A PM.

Зажигание Streetfire CDI, двойная катушка

Карбюратор                           Инжектор AeroV.

 

Переход в область установки самолетов поставил перед нами целый ряд новых задач. Некоторые из них готовятся и сейчас.

Для опоры двигателя я выбираю трехточечную версию с двумя жесткими точками и одной растяжкой.Отличительной чертой AVID является то, что на фюзеляже есть шесть точек крепления для установки двигателя. К сожалению, два из них находились в неправильном месте для практической установки роторного двигателя. С этим исправлением подвеска двигателя получилась довольно приличной.

 

(PDF) ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ДВУХРОТОРНОГО РОТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВАНКЕЛЯ В ОДНОРОТОРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Исследовательская статья – IJAAT – 2017 – 30Press, Istanbul, Turkey

Vol.1, No. 4, pp. 198-206, October, 2017

2017; Принято 10 августа 2017 г.

Статья рекомендована к публикации в переработанном виде соредактором Ясином Карагозом

199

двигатели. В двигателе этого типа впуск и выпуск осуществляются

портами, расположенными на корпусе двигателя; вместо распредвала-распределителя

механизма

поршневых двигателей.Время открытия и закрытия впускных отверстий контролируется поверхностью ротора

. Ротор выполняет функцию кривошипно-шатунного механизма, поэтому при исключении этой системы

он имеет простой механизм и намного

легче обычного двигателя, а также может вращаться на высоких

скоростях. Еще одним преимуществом двигателя Ванкеля является малое количество деталей, он меньше по размеру и занимает меньше места, а также производит на

больше мощности, чем поршневой двигатель того же веса.

Более низкие выбросы NOx, более низкая вибрация за счет устранения возвратно-поступательных масс

— другие преимущества этого типа двигателя

[2-4]. Учитывая преимущества современного двигателя Ванкеля, он может играть важную роль в расширителях диапазона и особенно в беспилотных

летательных аппаратах, где требуется низкая вибрация и высокая удельная мощность. Кроме того, компания Mazda,

, которая использует двигатель Ванкеля в своих легковых автомобилях,

, проводит серьезные исследования и разработки двигателей этого типа

.Получив результаты исследований и разработок

по двигателям этого типа, можно было бы предсказать более широкое применение двигателя Ванкеля

в будущем.

КОНВЕРСИЯ НА ОДНОРОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

В данном исследовании основой экспериментального двигателя является

RENESIS RX8 13B компании MAZDA. Причины, по которым мы выбрали этот двигатель

, это, во-первых, наличие запасных частей,

, затем размеры двигателя, соответствующие необходимым измерительным приборам

, а также это новый тип двигателя.О RX8

Двигатель Ванкеля, Ohkubo et. все. представил исчерпывающую информацию

[5]. Потребляемая мощность тормоза двигателя

в лабораторных условиях составляет 70кВт. Мощность двигателя RX8

около 170кВт и из-за этого мощности существующего динамометра

недостаточно для этого двигателя. Кроме того, однороторный двигатель

больше подходит для экспериментальных целей, поэтому двухроторный двигатель

преобразуется в однороторный двигатель.Среди этого преобразования

, внедрения эксцентрикового вала, впускного и выпускного коллекторов

, систем охлаждения и смазки, блока электронного управления

и изменения других требующих замены деталей, таких как эксцентриковый вал

, или новые детали, указанные для одного Произведен роторный двигатель

.

В ходе этого процесса сначала была выполнена конструкция эксцентрикового вала

, предназначенная для однороторного двигателя, затем вал двухроторного двигателя

был изменен на однороторный вал.В этой модификации

поставлены новые каналы подачи масла для питания подшипников

и других деталей на этом валу. После этого процесс термообработки

выполняется на рабочих поверхностях вала и

, наконец, эксцентриковый вал преобразуется в единый вал ротора.

Рис. 2. Преобразование эксцентрикового вала двухроторного двигателя

(вверху) в однороторный эксцентриковый вал (внизу).

Затем были выполнены процессы статической и динамической балансировки

двигателя.Во время динамической балансировки балансировочная масса

на маховике была уменьшена, а дополнительная масса

была добавлена ​​к шкиву, расположенному перед двигателем. В процессе тестирования

было замечено, что процесс балансировки

выполнен успешно.

Первое, что изменилось в системе смазки это масло

маслоналивная трубка, которая была изготовлена; а также отверстие для масломерного щупа

размещено на корпусе двигателя и для этого места изготовлена ​​деталь

; это отверстие устроено таким образом, что в него можно поместить датчик для измерения

температуры масла (что является одним из данных, измеренных

в эксперименте).В системе смазки

двигателя RX-8 используется дозирующий масляный насос

для подачи определенного количества масла через масляные форсунки в соответствии с нагрузкой и скоростью

. По результатам исследований было принято решение

смешивать масло для двухтактных двигателей с топливом в указанном соотношении к

смазывать поверхность между трохоидным и верхушечным уплотнениями, вместо

направлять масло форсунками в корпус [6]. -8].Благодаря этому

способу смазки сгорание будет более чистым, и

не оставят отложений на

поверхности ротора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.