Как сделать двигатель из батарейки: Собираем простой электродвигатель из батарейки и магнита своими руками | ASUTPP

Содержание

Собираем простой электродвигатель из батарейки и магнита своими руками | ASUTPP

Задача любого электродвигателя – преобразовывать электрическую энергию в механическое движение. Используются такие преобразователи в очень многих отраслях: от серьёзных промышленных линий до небольших двигателей, которые поднимают в небо квадрокоптеры. А при минимуме подручных средств и знании основ электротехники, небольшой электродвигатель можно сделать самостоятельно.

Необходимы элементы

Чтобы сделать небольшой электродвигатель, потребуется:

  • Основа для источников питания. Если проще – гнездо с выводами «+» и «-». Для этой цели подойдёт старый фотоаппарат – «мыльница», ненужная детская игрушка или вышедший из строя магнитофон.
  • Магнит. Самый щедрый источник магнитов небольшого размера – старые динамики, на разборку которых редко уходит более 15-20 минут. При наличии лишних средств, можно купить маленький неодимовый магнит в любом магазине радиотехники.
Небольшой магнит

Небольшой магнит

  • «Пальчиковая» батарейка, напряжением не более 1,5 В.
Простая батарейка

Простая батарейка

  • Медная проволока сечением 1 мм2, отрезком не менее одного метра.

Когда все «ингредиенты» будущего электродвигателя будут собраны, можно приступать к его сборке.

Последовательность сборки простого электродвигателя

Главное, выполнять последовательность точно и аккуратно, иначе результат может получиться не совсем ожидаемым и двигатель будет работать некорректно.

Последовательность сборки электродвигателя:

  1. Намотать на батарейку несколько витков медной проволоки. Это импровизированная катушка будущего электродвигателя, поэтому витки должны ложиться плотно один к другому и после снятия с батарейки сохранить свою форму.
  2. Зафиксировать витки катушки с помощью двух отрезков проволоки и из этих же отрезков сделать короткие ровные выводы. На концах выводов необходимо удалить эмаль, для этой цели подойдёт монтёрский или простой канцелярский нож.
  3. Из двух коротких отрезков проволоки сделать 2 фиксатора для катушки, с двумя небольшими кольцами на концах.
  4. Вставить батарейку в гнездо.
  5. Вставить фиксаторы с двух сторон батарейки, там, где расположены выводы «+» и «-». Убедиться, что фиксаторы надёжно зажаты.
  6. В кольца фиксаторов вставить выводы катушки.
  7. Положить на верх батарейки магнит и легко толкнуть катушку.
Готовый электродвигатель

Готовый электродвигатель

Если конструкция сделана правильно, то катушка начнёт стремительно вращаться, до тех пор, пока хватит заряда батарейки. Конечно, подобный мотор не принесёт ощутимой пользы дома или в хозяйстве, но он является прямым примером действия природного магнетизма и на практике позволяет поэкспериментировать с основами электротехники.

Принцип действия электродвигателя из батарейки и магнита

Катушка, сделанная из нескольких витков проволоки, также является отрезком, по которому протекает реверсивный ток, и имеет на своих сторонах как положительные, так и отрицательные заряды. Которые притягиваются к размещённому ниже магниту.

Чтобы конструкция вращалась, необходимо, во-первых, правильно рассчитать расстояние от магнита до катушки, во-вторых, убедиться в качественном контакте проводников с выводами батарейки. Эти самые проводники также должны быть качественно зачищенными, чтобы эмаль проволоки не препятствовала прохождению постоянного тока.

Уникальное применение шариков-антистресс

Уникальное применение шариков-антистресс

Данный электродвигатель может использоваться как уникальное и интересное дополнение интерьера комнаты или кабинета. Такую игрушку всегда можно приобрести в магазине, но гораздо интереснее и познавательнее сделать самостоятельно, используя подручные материалы и средства.

Простейший электродвигатель

Долго тянется время на отдыхе (на работе)? Вот трюк, который заставит ваших  друзей (коллег) улыбнуться.
Униполярные двигатели и генераторы проще, чем их многополярные родственники, но они очень редко используется на практике. Тем не менее, они явно иллюстрируют принципы действия, а также их легко сделать, и легко понять.
Для того, чтобы сделать простейший электродвигатель, необходимо иметь:
один винт для гипсокартона, одну 1.5  вольтовую щелочную батарейку, 15 сантиметровый обычный медный провод,один неодимовый магнит дисковой формы .Никаких других инструментов и расходных материалов не потребуется. Вам понадобится не более 30 секунд, чтобы  электродвигатель заработал при скорости вращения более десяти тысяч оборотов в минуту. Сможете ли вы это сделать?
Давайте сделаем шаг назад. Наиболее распространенный тип электродвигателя постоянного тока — щеточный электродвигатель. Этот тип электродвигателя вы найдете внутри почти во  всем, что движется (или вибрирует) и работает от батареек.

Этот тип двигателя притягивает электромагнит к постоянному магниту. Когда оба достаточно близко, полярность тока через электромагнит меняется, так что теперь отталкивается постоянный магнит, и таким образом сохраняется поворот. Сделать рабочую модель довольно легко.
«Простейший в мире двигатель» просто выключает ток для половины цикла, разрешая угловому моменту вращающегося якоря двигателя довести его до конца. Но в действительности он не самый простой двигатель. Настоящим победителем является униполярный двигатель.
Итак, вы подготовили следующие инструменты и материалы:

один  ферримагнитный винт, одна батарейка, медная проволока и 1 неодимовый магнит дисковой формы. Лучше использовать  винт для гипсокартона, так как он имеет плоскую головку и лучше  будет видно его кручение. Также можете использовать гвоздь. Батарейка может быть любого типа; щелочная батарейка прекрасно работает и ее удобно держать. Практически любой медный провод нормально подойдет для этой цели. В данном примере использовался провод с частично снятой красной изоляцией, это легко увидеть на фотографиях. Голый медный провод также хорошо подойдет.

Лучшим магнитом для этой работы есть неодимовый магнит дисковой формы с проводящим покрытием.  Вы можете найти его в разных пластиковых игрушках, вытащить из наушников  или купить в одном из многочисленных магазинов. Обычные керамические магниты, скорее всего, будут слишком слабые, так что лучше используйте неодимовый.

Установите винт на магнит, согните проволоку.

Приложите магнит к одному концу батарейки. Слабый контакт в одной точке, который вы делаете, служит низким коэффициентом трения скольжения. На рисунке прикрепление сделано снизу, но можно прикрепить и сверху (если вы так сделаете, то двигатель будет вращаться в противоположном направлении. Вы можете также изменить направление, перевернув магнит на другую сторону).

Чем тяжелее ваш комплекс «магнит плюс винт», тем ниже будет трение, вплоть до значения, когда магнит не будет достаточно сильным, чтобы дальше их удерживать. Это происходит потому, что сила трения пропорциональна нормальной силе. Другими словами, чем больше магнит, тем, как правило, лучше.

Прижмите и удерживайте верхний конец провода c верхним концом батарейки, делая электрическое соединение верхнего конца батарейки с проводом.

Здесь мы идем следующее: легкое прикосновение свободного конца провода к  боковой поверхности магнита. Магнит и винт начинают вращаться немедленно. Так мы можем получить  до 10000 оборотов в  секунду.  Берегитесь: винт и магнит может легко вылететь из рук, а вам  ненужно, чтобы винт вас поранил.

Также отметим, что некоторые компоненты, такие как проволока, могут  очень  сильно нагреваться. Наденьте защитные очки и следуйте здравому смыслу!

Как это работает?
Когда вы делаете прикосновение провода с боковой поверхностью магнита, вы делаете замыкание электрической цепи. Электрический ток из батарейки течет вниз через винт, через боковую поверхность магнита к проволоке и через провод к другому концу батарейки. Магнитное поле от магнита ориентировано через плоские грани, так что оно параллельно оси симметрии магнита. Электрический ток течет через магнит в направлении от центра магнита к краю, таким образом, он течет в радиальном направлении,  перпендикулярно к оси симметрии магнита. Магнитное поле  воздействует на подвижные электрические  заряды: они испытывают силу, которая перпендикулярна направлению движения и магнитному полю. Так как поле направлено вдоль оси симметрии магнита,  а заряды движутся радиально наружу от этой оси, то сила имеет тангенциальное направление, так что магнит начинает вращаться.


История

Униполярный двигатель был первым электрическим двигателем. Принцип действия был  продемонстрирован Майклом Фарадеем в 1821 в Королевском институте в Лондоне.

Источник

Сверхлегкая ракета — двигатель на батарейках

07.07.2020

В обход идти, понятно, не очень-то легко,
довольно неприятно и очень далеко
Айболит 66 

Продолжение, начало — статьи 1, 2, 3, 4, 5, 6

В первой, второй и третьей публикациях цикла было рассказано о потенциальном рынке сверхлегких ракет-носителей (СЛРН). В четвертой и пятой статьях были рассмотрены некоторые нетрадиционные решения, которые пытались применять в проектах СЛРН. В

шестой статье рассмотрены широкодиапазонные двигатели. В настоящей статье изучается вопрос замены турбонасосного агрегата (ТНА) на электрический привод насосов (ЭН) с питанием от аккумуляторных батарей (АКБ). Статья скучноватая, картинок мало, но полезная, ссылок много.

Зачем ракете батарейки

Единственный жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) с ЭН, слетавший в космос, это Резерфорд (Rutherford) ракеты RocketLab Electron (рис.1-а). Он оснащен раздельным приводом насосов горючего и окислителя, что позволяет гибко дросселировать его мощность. Но такая схема не является обязательной, привод может быть и общим (рис.1-б). Обзор ЖРД Rutherford приведен в статьях [1],[2]. Каждый ЖРД снабжен двумя гидроцилиндрами (синие на рис.1-а), которые позволяют качать его по двум осям, обеспечивая таким образом управление ракетой.

Питание ЭН осуществляется от АКБ. Следует отметить, что АКБ давно и широко применяются на ракетах-носителях (РН) и космических аппаратах [3], но для питания электрических приводов насосов ЖРД они использованы на СЛРН Electron впервые.


Рисунок 1 - ЖРД Rutherford с индивидуальным электрическим приводом насоса окислителя и горючего (а) и альтернативная схема с насосами на одном валу и приводом от общего электрического двигателя

Основной причиной, почему в ракете Electron применены ЭН, является недоступность на рынке коммерческих ТНА. Лидер в области разработки и производства ТНА фирма Barber&Nichols [4] фактически является единственной, кто поставляет ТНА отдельно от ЖРД. Однако она не выпускает ТНА для ЖРД малой тяги. Насосы же и высокооборотные электрические двигатели являются серийной коммерческой продукцией, доступной на рынке, АКБ используются особые, но они тоже серийные.

Пожалуй, единственным подходящим по размерности для СЛРН является ТНА водородного воздушно-реактивного двигателя НК-88, устанавливавшегося в конце 80-х годов на экспериментальный самолёт Ту-155. Данный ТНА при частоте вращения 50 тыс. об/мин может использоваться на водородном НК-88, а при 20 тыс. об/мин – на метановом НК-89. Ценой немалых переделок этот ТНА можно приспособить для метанового ЖРД тягой 1,5 — 2,2 тс [5],[6].

АКБ — революция закончилась

Химические источники тока основаны на окислительно-восстановительной реакции между элементами.

Литий-ионные батареи – лучший выбор при времени работы до 5 мин. Литий является металлом с предельными характеристиками: самой низкой массой, самым низким электродным потенциалом (–3,05 В) и самой высокой токовой нагрузкой (3,83 А·ч/г). Литий-ионные аккумуляторы появились на рынке в начале 90-х годов, история их создания изложена в статье [7], а разновидности и перспективны развития – в статье [8].

Возможность применения литий-ионных АКБ для питания ЭН ЖРД рассмотрена в работе [9]. Показано, что необходимо учитывать одновременно два параметра: удельную емкость E/m и удельную мощность P/m (m-масса элемента). Кроме того, важен ток разрядки, т.е. то, как быстро батарея может отдать накопленную энергию (C-rate), т.к. вращение электродвигателя зависит от силы тока. Емкость по току измеряется в С=ампер·час. В настоящее время на литий-ионных серийных АКБ одновременно достигнуты E/m =220 Вт·ч/кг и P/m=2 кВт/кг, полная картина сочетания этих параметров представлена на рисунке 2.


Рисунок 2 — Характеристики современных АКБ различных типов

В отдельных тестах достигнуты удельная энергоемкость литий-ионных элементов порядка 1,5 кВт·ч/кг и рекордный ток 20 кА/кг массы электродов [10]. Их гибриды с литий-оксидными Li-Ο2 (которые сами по себе недостаточно мощные, но теоретически могут обладать рекордной емкостью до 5 кВт·ч/кг [11]) лидируют среди перспективных аналогов по обоим параметрам [12], но внедрены они могут быть не ранее, чем в течение 10 лет. Это связано с тем, что подача кислорода воздуха в ячейку, содержащую легко воспламеняющийся литий, требует сложных технологических решений, кроме того, имеются проблемы с электродами с высокой плотностью тока. С применением новых материалов анода, например, кремния, можно ожидать дальнейшего прогресса, однако этому препятствуют трудности: разрушение и разуплотнение элементов кремниевого слоя, а также рост литиевых дендритов через электролит.

На режимах высоких нагрузок литиевые батареи начинают перегреваться. Например, на токе 15С (характерный ток разрядки АКБ в ЖРД с ЭН) литий-ионные элементы выходят из строя за 600 с [13]. Также, в условиях стратосферы при нагреве может закипеть растворитель электролита, т.к. ячейки не защищены от падения давления и начинают разбухать. Безопасной считается эксплуатация АКБ при температуре элементов ниже 100°С, иначе могут инициироваться экзотермические реакции [14]. Максимум отдачи энергии наблюдается при температуре 35-41ºС. В сухих сборках без принудительного охлаждения теплоотвод осуществляется медленнее в несколько раз, поэтому высокомощные сборки элементов требуется защищать от перегрева даже для длительности пуска 150-200 с. Ожидается, что контроль температуры батарей хладагентом поможет на 20% повысить их энергоотдачу.

Литий-серные батареи имеют отличные показатели удельной энергии (до 1,6 кВт·ч/кг для малых токов разряда), поэтому их можно рассматривать при длительности работы от 10 мин. Напомним, у СЛРН Electron время работы первой ступени – 2,5 мин, второй ступени – 6,5 мин, т.е. применение литий-серных АКБ потребует изменения траектории выведения на более пологую, что попутно уменьшит гравитационные потери. В литий-серных батареях используются различные степени окисления серы в составе полисульфид-иона, что, вероятно, позволяет достигать множества стабильных промежуточных состояний серного электрода. Максимальный задокументированный ток разряда в лабораторных условиях – 3С для удельной энергии порядка 1 кВт·ч/кг [15].

Другие авторы полагают, что у потенциально реализуемых изделий ток разряда не превысит 0,2С [16]. В работе [17] для литий-серных АКБ приняты следующие параметры: 1,2 кВт/кг и 350 Вт·ч/кг, приведено их сравнение с литий-ионными и литий-ионными с полимерным электролитом АКБ (литий-полимерных). Сделан вывод, что для применения на СЛРН литий-серные АКБ хуже литий-полимерных.

Для литий-серных лабораторных тестовых микросборок, использующих структурированные наноуглеродные электроды, значение удельной мощности может достигать 10 кВт/кг, как у коммерческих суперконденсаторов, но это, как всегда с нанотехнологиями, дело отдаленного будущего.

Другие типы АКБ – серебряно-цинковые, никель-кадмиевые и никель-металлогидридные, литий-титанатные по отдельным характеристикам могут превосходить литий-полимерные элементы, но по интегральным показателям уступают им (см. рис.2).

Прекрасными разрядными характеристиками обладают АКБ на базе титаната лития: они быстро заряжаются и дают мощную отдачу по току, что делает привлекательным их применение в общественном транспорте. Но они очень тяжелые, и это закрывает им путь в космос.

К литий-ионным близки и отчасти их превосходят серебряно-цинковые элементы с емкостью до 0,22 кВт·ч/кг и током разряда до 50C (т.е. удельной мощностью до 10 кВт/кг) [18].

Ближайшими к ним серийно выпускаемыми бюджетными элементами являются никель-кадмиевые и никель-металлогидридные с мощностью разряда до 1 кВт/кг и удельной энергией в пределах до 0,11 кВт·ч/кг [19].

Гибрид суперконденсатора и элемента питания – «supercapattery» с использованием наноматериалов является перспективным направлением исследований. Сами по себе суперконденсаторы обладают максимально возможной мощностью разряда, превосходящей все известные элементы питания, но их удельная энергоемкость не превышает 10 Вт·ч/кг [20], что является крайне низким показателем (см. рисунок 3).


Рисунок 3 - Соотношение удельной емкости и удельной мощности у источников энергии различных типов, серым показаны области преимущественного использования

Таким образом, их применение целесообразно при времени разряда в несколько секунд, например, при страгивании с места автомобиля в городской среде или других транспортных средств с тяжелым грузом – тепловозов, электровозов, тягачей и т. п. На СЛРН суперконденсаторы могут быть использованы для раскрутки ЭН при запуске ЖРД.

Представляется также целесообразным объединить АКБ и суперконденсаторы в одну сборку. Удельная энергия таких систем в лабораторных условиях уже достигает 200 Вт·ч/кг, а удельная мощность 3 кВт/кг [21]. При использовании ионных жидкостей в качестве электролита уже сейчас достигнута емкость на уровне 90 Вт·ч/кг при комнатной температуре и 136 Вт·ч/кг при 80ºС [22] с перспективой увеличения до 230 Вт·ч/кг при использовании в качестве электролита LiClO4. Удельная мощность теоретически может достигать 10-20 кВт/кг, что выше, чем у турбокомпрессора.

Для СЛРН гибриды суперконденсаторов с АКБ – supercapattery сегодня уже лучше литий-ионных АКБ, но эта технология находится в самом начале пути своего развития. Кроме того, supercapattery тяготеют к периодичности функционирования заряд/разряд.

Можно сделать заключение, что в обозримом будущем на традиционной ракете могут быть применены только литий-ионные АКБ, причем, наиболее вероятно, с полимерным электролитом. Не следует ожидать улучшения их характеристик более, чем на 25%. Другие типы батарей и топливных элементов не имеют перспектив на классических ракетах-носителях.

При этом необходимо учитывать, что масса элементов – это еще не вся масса АКБ. Так, на гибридных автомобилях масса элементов составляет 0,55 массы АКБ. В перспективе, с учетом возможностей новых материалов и «высоких» аэрокосмических технологий, прогнозируется увеличение этого показателя до 0,7-0,8.

Перспективным направлением исследования являются гибриды supercapattery.

Альтернативные источники питания — а если попробовать в обход?

Как будет показано в следующей статье цикла, даже при самых оптимистичных характеристиках АКБ, ракета с ЭН существенно уступает ракете с ТНА по весовому совершенству. Не существует ли иных обходных путей, которые позволили бы получать электричество на борту в количестве и с параметрами тока, достаточными для привода ЭН?

Топливные элементы (ТЭ) фосфатных, карбонатных, щелочных классов и твердооксидные (ТОТЭ) обладают существенно большей эквивалентной удельной энергоемкостью по сравнение с лучшими АКБ. Как сообщает портал GasWorld [23], дрон на топливных элементах компании MetaVista с баком жидкого водорода и двигателем FCPM производства Intelligent Energy провел в небе 10 часов 50 минут. Удельная энергоемкость системы составила 1865 Вт·ч/кг. Для сравнения: энергоемкость систем на основе Li-Ion аккумуляторов редко превышает 200 Вт·ч/кг.

ТЭ не могут быть мгновенно введены в действие из-за необходимости разогрева до температур порядка 200-1000ºС, что не является для СЛРН серьезным недостатком. Время подготовки ракеты к старту, в любом случае, составляет несколько часов. Большинство ТЭ требуют подачи чистого водорода, что затрудняет их применение в ЖРД, работающих на углеводородном горючем.

К сожалению, достигнутая удельная мощность серийных ТЭ составляет около 1 кВт/кг, максимум — 1,25 кВт/кг, т.е. существенно ниже, чем у лучших литий-полимерных АКБ. Именно невысокая удельная мощность ограничивает применение ТЭ на борту СЛРН.

Интересными свойствами и способностью работать не только на водороде, но и на углеводородном горючем, высоким КПД преобразования химической энергии в электрическую обладают ТОТЭ и родственные им протон-керамические ТЭ [24], но они еще тяжелее обычных.

Таким образом, как и в случае литий-серных батарей, применение ТЭ может быть обоснованным при времени работы больше 10 минут, что потребует запуска СЛРН по пологой траектории.

Интересной идеей является прокачка водорода через протонообменную мембрану под давлением [25], предложенная компанией HyPoint, что позволяет прокачивать через ТЭ в три раза больше водорода, чем в традиционной конструкции – соответственно,  увеличивается в три раза его удельная выходная мощность (см. рис.4).

 

Рисунок 4 - Топливный элемент с воздушным охлаждением и принудительной прокачкой водорода под давлением фирмы HyPoint

Глава компании Алекс Иваненко заявляет, что достигнута удельная мощность 2 кВт/кг. Смущает только то, что компания, перебравшаяся из Сколково в Кремниевую долину, «прославилась» тем, что совместно с небезызвестной сколковской фирмой Бартини под камеры прессы в первом же публичном показе отправила своё чудо техники мордой в сугроб [26]. Очевидная безграмотность конструкции беспилотника Бартини, негативная реакция прессы и насмешки в социальных сетях вызвали специальный пресс-релиз Ассоциации «Аэронет», смысл которого был в том, что профессионалы к этим самодельщинам никакого отношения не имеют.

Сама же идея прокачки водорода под давлением на СЛРН может быть вполне продуктивной, тем более что на борту есть, чем охлаждать ТЭ.

Безгенераторные ТНА в ряде случаев могут быть альтернативой ЭН на АКБ. В безгенераторных водородных ЖРД рекордная энергия теплоотведения водорода, получаемая при охлаждении камеры сгорания и сопла, достаточна для привода турбины ТНА даже на ЖРД малой тяги. Низкие давления и температура перед турбиной позволяют выполнить её конструкцию надежной и легкой.

Так, в КБХА были разработаны безгенераторные ТНА для привода отдельно насоса водорода и отдельно насоса кислорода в ЖРД РД-0146 (см. рисунок 5), а также для первого в мире безгенераторного кислородно-водородного ЖРД Пратт-Уитни Рокетдайн RL10 (США, 1963 г), у которого насосы находятся на одном валу и связаны через редуктор (рисунок 6) [27]. Применение нового ТНА позволяет расширить диапазон использования двигателя RL10 по тяге – от 5 до 15,6 т вместо 6,7– 11,0 т.

Применение на таких ЖРД ЭН, АКБ и ТЭ лишено всякого смысла. Однако с уменьшением размерности турбины КПД её стремительно падает, площадь, с которой собирается энергия за счет охлаждения камеры сгорания, тоже уменьшается, а технические сложности нарастают.

1 – ТНА водорода, 2 – ТНА кислорода, 3 – БТНА водорода, 4 – БТНА кислорода, 5 – камера

Рисунок 5 — Схема системы питаний водородного ЖРД РД-0146 (КБХА) безгенераторного типа (а) и ротор ТНА подачи водорода (б)

Рисунок 6 — Схема системы питаний водородного ЖРД RL-10 (а), ротор водородного насоса (б) и разрез блочного ТНА (в)

Получение водорода для ТЭ прямо на борту. На ЖРД с углеводородным горючим для питания ТЭ необходимо использовать дополнительный источник водорода. Для применения в краткосрочных пусках от 5 минут может рассматриваться пара «цинк-перекись водорода» [28]. Экспериментальная сборка достигает плотностей мощности 1,2 Вт/см2 (как в коммерческих топливных элементах), топливом служит цинковый порошок, окисляемый на аноде. Однако такая конструкция ТЭ уступает известным ТНА, работающим за счет реакции разложения перекиси водорода в газогенераторе. Кроме того, позиция Роскосмоса – применение на борту СЛРН перекиси водорода в любых видах нежелательно. Существуют различные твердые порошки, содержащие водород, например, аминоборан и борогидрид лития, которые отдают при нагревании до 300ºС от 13% до 15% по массе водорода. Но они не конкурентоспособны с АКБ по энергоемкости.

Более перспективны жидкие вещества, которые можно использовать для охлаждения камеры сгорания и сопла ЖРД, например – метанол, который при нагревании до 300-350ºС разлагается на синтез-газ (СО+H2). Метанол имеет сравнительно слабые характеристики теплоотбора и как топливо неинтересен.

Аммиак весьма перспективен. Рассматриваются кислородно-керосиново-аммиачные ЖРД [29], в которых доля аммиака может достигать 35% без потери удельного импульса по сравнению с парой керосин-кислород (см. рис.7). При этом температура горения снижается почти на 600 — 1000ºС из-за невысокой теплотворной способности аммиака (меньше, чем у керосина на 30-33%), что упрощает охлаждение камеры сгорания.


Рисунок 7 — Зависимость идеального удельного импульса в пустоте (Iу,п) от массового соотношения кислородно-керосиновых компонентов топливной смеси (Km) и доли аммиака (в процентах от суммарного расхода топлива)

Такие характеристики являются следствием высокого значения газовой постоянной у продуктов сгорания смеси керосин-аммиак-кислород, которая на 10% больше, чем у керосина с кислородом. А удельный импульс Iу.и. ∽ (RT)½, где R — газовая постоянная, T — температура. При использовании в паре с жидким кислородом пустотный удельный импульс аммиака составляет порядка 2900 м/с, т.е. чуть меньше, чем у керосина, но в смеси с керосином удельный импульс не ниже.

По интенсивности теплоотбора (при паровой конверсии до 6 МДж/кг) аммиак уступает только водороду, хотя и сильно. Но все остальные углеводородные топлива он превосходит в четыре и более раза (паровая конверсия керосина — 1121 кДж/кг, что соответствует теплосъему 0,7 МВт/м2). По теплопроводности аммиак превосходит керосин в 40 и более раз.

Как хладагент аммиак превосходит и жидкий метан. В последнее время стали появляться публикации, что содержащейся в тугоплавких сплавах никель способствует пиролизу метана уже при температуре около 700ºС [30], что сопровождается образованием сажи. В упомянутой работе предлагается защищать охлаждаемую поверхность инертным материалом, например, графитом, что достаточно сложно для регенеративного охлаждения с внутренними каналами сложной формы.

Таким образом, аммиак – отличный хладагент: разлагаясь, он дает водород. При температуре 500-600ºС аммиак разлагается на водород и азот в пропорции 1:3. Высокая газовая постоянная и сравнительно низкая температура парогазовой смеси позволяют сделать турбину ТНА простой и эффективной. Аммиак можно использовать и внутри камеры сгорания и сопла для организации завесного охлаждения, при этом он также в 5-6 раз эффективнее керосина. Расчеты показывают, что при умеренных значениях давления в камере сгорания (80-100 атм) и применении турбины ТНА с перепадом давления πт>2, возможно организовать безгенераторную схему с использованием в качестве рабочего тела парогазовый смеси уже на первой ступени, тем более, на высотных и широкодиапазонных соплах.

Аммиак относится к 4 группе опасности, т.е. мало опасен, его утечки благодаря резкому запаху легко обнаруживаются, в этом отношении он гораздо безопаснее водорода. Он летуч, и его разливы вызывают меньшие экологические последствия, чем разливы керосина. Продукты сгорания содержат окислы азота, но в связи с отсутствием в нем углерода, подбор режимов, при которых выбросы NOx минимальные, не представляет проблемы. Следовательно, аммиак можно считать сравнительно безопасной для экологии и персонала добавкой к топливу.

Ацетам — аммиачно-ацетиленовый раствор. Ацетам имеет удельный импульс до 4200 м/с в пустоте и до 4000 м/с на уровне моря. Зависимость удельного импульса от концентрации аммиака в готовой топливной смеси с кислородом и от соотношения окислителя и горючего (Km) приведены на рисунке 8 [31], где видно, что ацетам существенно превосходит керосин, а при доле аммиака в топливной смеси 15% требует такого же количества кислорода.


Рисунок 8 - Зависимость идеальных значений удельного пустотного импульса для продуктов сгорания в кислороде ацетилено-аммиачного горючего различного процентного состава от Km при степени расширения сопла r = 10,3, (pк = 166 кгс/см2 , Km  массовое отношение кислорода к ацетилену/керосину в топливной смеси), процентное содержание аммиака в топливе

Ацетам — высокоэнергетическое топливо, уступающее только водороду. Оно может храниться при температуре минус 40ºС и давлении около 3 атм, что хорошо соответствует условиям наддува баков СЛРН по условиям прочности, когда стартовая тяговооруженность составляет порядка 2. Именно такая тяговооруженность является оптимальной для ракеты с корпусом из углепластика. Можно использовать аммиак для охлаждения, а затем смешивать его с ацетамом. Переход от окислительного газа к нейтральному парогазу снимает целый ряд острых технических проблем и повышает безопасность эксплуатации ЖРД, в том числе при многоразовом использовании. Вдобавок к химической нейтральности, лучше у аммиачной смеси также и работоспособность – газовая постоянная около 60 Дж/кг·град, тогда как для окислительного турбогаза она не превышает 30 Дж/кг·град. Следовательно, смешиваемый с ацетамов парогаз также может использоваться для получения электроэнергии на борту в ТЭ или в качестве рабочего тела для безгенераторного ТНА.

К сожалению, ацетам плохо изучен. Достоверно известно, что относительно безопасными могут быть смеси с парциальным давлением ацетилена в газовой смеси не более 10 атм. Растворимость ацетилена в жидком аммиаке нелинейно расчет с уменьшением температуры. Соответственно, при сжатии раствора, выделяться в газовую фазу будет больше ацетилена. Газообразный ацетилен непредсказуем, коварен и чрезвычайно взрывоопасен. Поскольку он детонирует при сжатии, а также и при нагреве до 500ºС, то совершено непонятно, как поведет его смесь с аммиаком в топливных насосах. Все эти вопросы требуют тщательного изучения и экспериментальной отработки.

С другой стороны, даже смесь ацетилена с аммиаком в пропорции 50-50% превосходит керосин по всем показателям как ракетное горючее и как хладагент. Ацетам является весьма перспективным для применения в ротационно-детонационном двигателе, который при работе на ацетаме и давлении в камере сгорания до 150 атм вообще не требует насосов.

Комбинированная схема с генератором электроэнергии для подзарядки АКБ может быть использована на классической ракете для вариантов, когда отбираемой за счет охлаждения энергии не хватает для привода ТНА. Поскольку удельная мощность электрогенератора в зависимости от частоты вращения составляет 3-5 кВт/кг, то выгоднее использовать для получения энергии генератор, а не ТЭ, в тех случаях, когда требуется высокая удельная мощность, т.е. при классическом вертикальном старте с большим ускорением. Следовательно, мощный электрический генератор, работающий через высокорейтинговые АКБ или, в идеале, через supercapattery, является оптимальным источником тока.

Вполне интересным может быть вариант с термоэмиссионным охлаждением (ТэО), кратко рассмотренным в шестой статье. Напомним, что в типичном случае, термоэмиссионное покрытие может генерировать электрическую мощность 250 кВт/м2 при температурах более 1500К. Защищаемая конструкция охлаждается при этом на 500-700 гр. С нагреваемых участков собирается электроэнергия с КПД преобразования в электричество порядка 50%. Её можно использовать для подзарядки АКБ.

Заключение

В настоящей статье были рассмотрены аккумуляторные батареи различных типов. Показано, что для традиционной сверхлегкой ракеты с быстрым вертикальным стартом наилучшим вариантом на обозримую перспективу являются литий-полимерные элементы. Наиболее перспективным направлением исследований являются гибриды суперконденсаторов и аккумуляторных батарей — supercapattery.

Переход на водород исключает потребность в электронасосах, т.к. безгенераторная схема с использованием паров водорода из рубашки охлаждения ЖРД генерирует достаточно энергии для привода насосов. Применение в качестве горючего смеси керосина с аммиаком и ацетилена с аммиаком представляется хорошей альтернативой водороду. В этом случае может быть реализована безгенераторная схема, в том числе, с выработкой водорода на борту для питания топливных элементов, но более привлекательным с точки зрения удельной массы выглядит привод от турбины электрического синхронного генератора, подзаряжающего аккумуляторные батареи. Данная схема отличается наибольшей гибкостью, поскольку частоты вращения турбины и насосов могут изменяться независимо друг от друга.

Для подзарядки батарей могут использоваться элементы термоэмиссионного охлаждения, которые уступают по эффективности теплоотбора регенеративным системам, использующим керосин, но преобразуют энергию непосредственно в электричество с КПД порядка 50%.

В следующей статье будет приведен весовой анализ ракет с электрическими насосами и турбонасосными агрегатами. Будут рассмотрены варианты различных топлив в сочетании с электрическим приводом.

Благодарности

Автор благодарит за помощь в подготовке статьи и предоставленные материалы сотрудников Научно — Исследовательской Лаборатории Беспилотных авиационно-космических систем (НИЛ БАКТС) БГТУ «Военмех»: Станислава Колосенка, Алексея Колычева и Александра Никитенко.



[1] https://thealphacentauri. net/25345-o-dvigatele-rutherford/

[2] https://habr.com/ru/post/404025/

[3] http://jurnal.vniiem.ru/text/171/14-23.pdf

[4] https://www.barber-nichols.com

[5] Иванов А.И., Борисов А.В. Кислородно-водородный ЖРД для разгонных блоков ракет-носителей легкого класса с использованием водородного ТНА, разработанного для авиационного ГТД. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, №3(34), 2012, с.302-306.

[6] Иванов А.И., Косицын И.П., Борисов В.А. Анализ схем жидкостного ракетного двигателя небольшой тяги с авиационным турбонасосным агрегатом на метане // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2016. Т. 15, No 4. С. 75-80. DOI: 10.18287/2541-7533- 2016-15-4-75-80.

[7] https://habr. com/ru/company/toshibarus/blog/455513/

[8] https://habr.com/ru/company/toshibarus/blog/462185/

[9] Rachov, A. Pavlov, P & Tacca, H.E. & Lentini, Diego. “Electric Feed Systems for Liquid-Propellant Rockets,” Journal of Propulsion and Power, Vol. 29, No. 5, 2013, pp. 1171-1180.
doi: 10.2514/1.B34714.

[10] Linpo Yu, George Zheng Chen, “Supercapatteries as High‑Performance Electrochemical Energy Storage Devices”, Electrochemical Energy Reviews, 2020.

[11] Grande L, Paillard E, Hassoun J, et al. The lithium/air battery: still an emerging system or a practical reality? Adv Mater. 2015;27:784–800. doi: 10.1002/adma.201403064.

[12] L. An, T.S. Zhao et al., “A low-cost, high-performance zinc-hydrogen peroxide fuel cell”, Journal of Power Sources 275 (2015) 831e.

[13] X T. Dong, P. Peng, F. Jiang, “Numerical modeling and analysis of the thermal behavior of NCM lithium-ion batteries subjected to very high C-rate discharge/charge operations”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 117, February 2018, pp. 261-272.

[14] Yang Yang, Yishen Xue, et al., “A Facile Microfluidic Hydrogen Peroxide Fuel Cell with High Performance: Electrode Interface and Power-Generation Properties”, ACS Appl. Energy Mater., 2018, 1, 10, 5328-5335.

[15] Zhan Lin, Chengdu Liang “Lithium-Sulfur Batteries: from Liquid to Solid Cells”, J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 936-958.

[16] Zhu Kunlei, Wang Chao, Chi Zixiang, Ke Fei, Yang Yang, Wang Anbang, Wang Weikun, Miao Lixiao, “How Far Away Are Lithium-Sulfur Batteries From Commercialization?” , Frontiers in Energy Research, vol. 7, 2019, p.123.

[17] Kaan Gegeoglu, Mehmet Kahraman, Arif Karabeyoglu. Assessment of Using Electric Pump on Hybrid Rockets. Conference: AIAA Propulsion and Energy 2019 Forum. DOI: 10.2514/6.2019-4124.

[18] Thomas P. J. Crompton, Battery Reference Book, Elsevier, Mar 20, 2000.

[19] Siraj Sabihuddin, Aristides E. Kiprakis and Markus Mueller, “A Numerical and Graphical Review of Energy Storage Technologies”, Energies 2015, 8, 172-216.

[20] М.Сизов, “Устройство для выравнивания напряжений на элементах батареи суперконденсаторов”, Современная Электроника, № 1, 2013, c 40-43.

[21] Linpo Yu, George Zheng Chen, “Supercapatteries as High‑Performance Electrochemical Energy Storage Devices”, Electrochemical Energy Reviews, 2020.

[22] Yu LP., Chen GZ. High energy supercapattery with an ionic liquid solution of LiClO4. Farad Discuss. 2016;190:231–240. doi: 10.1039/C5FD00232J.

[23] https://www.gasworld.com/hydrogen-powered-uav-sets-record-in-the-sky/2016427.article

[24] Duan C, Kee RJ, Zhu H, Karakaya C, Chen Y, Ricote S, et al. Highly durable, coking and sulfur tolerant, fuel-flexible protonic ceramic fuel cells. Nature 2018;557:217–22. doi:10.1038/s41586-018-0082-6.

[25] https://naukatehnika.com/turbo-toplivnyie-elementyi-evtol.html

[26] https://nplus1.ru/news/2018/12/08/bartini

[27] А. И. Дмитренко, А. В. Иванов, В. С. Рачук. Развитие конструкций турбонасосных агрегатов для водородных ЖРД безгенераторной схемы, разработанных в КБХА. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. No 4 (24) 2010 г., с.38-48.

[28] L. An, T.S. Zhao et al., “A low-cost, high-performance zinc-hydrogen peroxide fuel cell”, Journal of Power Sources 275 (2015) 831e.

[29] В.И. Архангельский, В.Н. Хазов. Кислородно-Керосино-Аммиачные топливные композиции в ЖРД. http://lpre.de/resources/articles/83121926.pdf.

[30] R. Minato, K. Higashino, M. Sugioka and Y. Sasayama. Control of LNG Pyrolysis and Application to Regenerative Cooling Rocket Engine. https://www.intechopen.com/books/heat-exchangers-basics-design-applications/control-of-lng-pyrolysis….

[31] Хазов, В.Н. Ацетилено-аммиачные растворы как высокоэффективное горючее кислородных ЖРД [Teкст] / В.Н. Хазов // Труды НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко. – 2008. – No 26. – С. 48-67.

#Аэроспейснет, #ракета, #космос

Как сделать самый простой электрический мотор из подручных предметов / Сделай сам / ПАПА СЕГОДНЯ

Чтобы объяснить ребенку основы электромагнетизма нет ничего лучше, чем продемонстрировать его действие наглядно. Тем более, что это очень просто – пожалуй, каждый отец может собрать самый простой электромагнит при помощи батарейки и мотка проволоки. Однако, не многие знают, что, затратив чуть больше усилий, можно практически из тех же запчастей собрать самый настоящий электромотор! Таким образом, ребенку можно наглядно продемонстрировать взаимодействие электрического тока и магнитного поля. Процесс сборки моторчика, так же как и результат, наверняка приведут в восторг маленького естествоиспытателя.
 
Итак, чтобы собрать свой моторчик, Вам понадобится:

 
1. «Большая» (тип D) полуторавольтовая батарейка  
2. Изолированная проволока
3. Две иголки с большими «ушками»
4. Пластилин
5. Изолента
6. Маленький круглый магнит
7. Нож или любое другое лезвие для зачистки контактов
8. Маркер
 
Как собрать:
1. Разверните проволоку, найдите её середину и оберните её около 30 раз вокруг маркера.
2. Снимите проволоку, и закрутите её свободные концы несколько раз вокруг получившегося кольца, чтобы мотки прочно держались вместе. Проследите, чтобы концы проволоки шли в противоположные стороны от кольца, как это показано на рисунке.

3. Зачистите концы проволоки при помощи лезвия.

4. Поместите получившееся кольцо между двух иголок таким образом, чтобы зачищенные концы проволоки проходили в иголочные ушки.

5. Положите батарейку на ровную поверхность. Закрепите её на поверхности при помощи двух кусков пластилина.
6. Воткните иголки остриями в поверхность таким образом, чтобы их концы оказались прижаты к краям батарейки. Закрепите их у основания пластилином.

7. Закрепите иголки к батарейке при помощи изоленты.
8. Поместите магнит на батарейку, чтобы он находился прямо под проволочным кольцом. Можете для прочности закрепить его пластилином.

9. Толкните кольцо, чтобы оно началось вращаться.
 
Если все сделано правильно, то Ваш самодельный электромотор будет прекрасно работать и ребенок от новой игрушки наверняка будет в восторге!
 
Удачи!

Как сделать высокооборотистый двигатель из болта и гайки


В качестве привода для различных самоделок может понадобиться компактный высокооборотистый электродвигатель постоянного тока. При наличии тонкой эмалированной проволоки и двух небольших магнитов, его легко сделать своими руками. Он сможет отлично работать как от батарейки, так и автомобильного аккумулятора.

Материалы:


  • болт М10 с гайкой;
  • медная эмалированная проволока 0,2 мм;
  • суперклей;
  • изолента;
  • ДВП;
  • тонкий металлический стержень;
  • мини подшипники –2 шт.;
  • магниты – 2 шт.;
  • тонкая проволока без изоляции.

Процесс изготовления двигателя



На короткий болт наживляется гайка. Далее его необходимо просверлить поперек по центру между гайкой и шляпкой.

Отверстие зачищается от заусениц, затем гайка подклеивается суперклеем, и на открытую резьбу наматывается изолента.


В отверстие вставляется стержень длиной 50-70 мм, и также фиксируется клеем.

В результате получается якорь двигатель с осью вращения. На него необходимо намотать 400 витков эмалированной проволоки 0,2 мм. Делается по 200 витков по обе стороны стержня.

Из тонкой жести вырезается 2 Г-образных контакта, и приклеиваются на ось якоря. К ним припаиваются зачищенные провода обмотки.




Из ДВП вырезаются 2 стойки с отверстиями, в которые вклеиваются подшипники. Стойки приклеиваются на подошву из ДВП, и в подшипники вставляется ось. Важно, чтобы высоты стоек было достаточно для вращения якоря. Он не должен доставать до подошвы.


В качестве статора для двигателя послужат 2 отрезка ДВП с приклеенными сверху магнитами. Они вклеиваются с разной стороной полярности. Магниты с отрезками ДВП закрепляются на подошве с достаточным отступом, чтобы вращающийся якорь их не задевал.


Из проволоки без изоляции скручивается 2 спиральки. С одной стороны к ним припаивается провод, из другой оставляется длинный хвостик. Спирали приклеиваются термоклеем на стойки с магнитами. При этом хвостики должны касаться контактов на оси ротора сверху и снизу. В результате получается подобие щеток.


Теперь при подаче питания якорь двигателя начинает вращаться. При напряжении 12,5 В моторчик выдает 21 тыс. об/мин. Если его подключить к аккумуляторной батареи 3,7В, то получается 5,7 тыс. об/мин.


Благодаря массивности и вытянутости якоря, при разгоне двигатель обладает высокой тяговой силой как для своего размера. Конечно, в случае использования его в качестве привода для серьезного механизма, сборку корпуса нужно проводить не на клей, а крепить стойки и магниты более основательно.

Смотрите видео


Для того чтобы собрать практически вечный электродвигатель в домашних условиях, достаточно смекалки и обычных знаний в области электротехники. Что в ряде случаев несомненно вам пригодится.

Сделайте простой автомобиль DIY на батарейках

Время проекта: 30-45 минут

Узнайте, как создать этот простой самодельный автомобиль с батарейным питанием из переработанных и переработанных материалов.

Эти проекты — отличный способ проявить свой творческий потенциал для создания уникальных дизайнов.

Вы будете использовать двигатель постоянного тока, батарейки типа AA и выключатель, чтобы создать простую цепь, которая питает ваше творение.

В этом проекте мы собираемся использовать старую коробку для макарон и сыра в качестве кузова автомобиля.Вы также можете использовать самые разные материалы, включая плоский картон, бутылки и контейнеры.

В дополнение к коробке вам понадобятся следующие материалы для сборки:

  • Крышки для бутылок
  • Деревянные шпажки / дюбеля
  • Соломка
  • Держатель батареи AA
  • Двигатель постоянного тока
  • Переключатель
  • Пластиковые шкивы (показаны белым)
  • Резинка

Для этого проекта вам не понадобится много инструментов, но вам понадобится кое-что самое необходимое.

  • Ножницы для жести
  • Лезвие для бритвы или ремесленный нож
  • Инструмент для зачистки проводов
  • Ножницы
  • Пистолет для горячего клея или супер клей

Рекомендуется использовать пистолет для горячего клея, но вы также можете использовать супер клей, если захотите.

Начните с вырезания отверстия в верхней части коробки. Для этой конкретной коробки наш проем был 2 дюйма на 3 дюйма.

Переверните коробку и прорежьте идентичное отверстие в нижней части.Попробуйте использовать кусок, вырезанный сверху, в качестве шаблона для низа.

Приклейте к дну коробки две соломинки. Прикрепляя соломинку, убедитесь, что она как можно прямее. Соломинки должны выходить из коробки примерно на дюйм с каждой стороны.

Когда клей высохнет, отрежьте кусок от середины передней соломки. Это отверстие должно быть около 1 дюйма в ширину.

Для этого проекта вам понадобятся (2) шкива и резинка. Мы использовали шкив 1/2 и 1 дюйм вместе с 2-дюймовой резинкой.

Маленький шкив устанавливается на валу двигателя и не требует регулировки. Однако для большого шкива потребуется просверлить центральное отверстие. Измерьте диаметр деревянной шпажки или дюбеля, который вы используете, так как это отверстие именно такого размера, которое вам нужно будет просверлить в центре шкива.

Положите резинку на одну сторону соломинки и оставьте там висеть. Проденьте деревянную шпажку через соломинку и через центр большого шкива. Как только все будет на месте, приклейте шкив к деревянной оси.

Для колес можно использовать множество различных переработанных предметов. Вот несколько примеров материалов, которые можно использовать для автомобильных колес.

  • Крышки для бутылок
  • Дно бутылок
  • Дно чашек

В этом уроке мы будем использовать крышки от четырех бутылок с водой.

Найдите центр крышки и просверлите отверстие того же размера, что и для большого шкива. Деревянная шпажка / дюбель должна войти в отверстие.

Вставьте деревянную шпажку / дюбель в отверстие в крышке бутылки.Нанесите клей до конца, чтобы закрепить колпачок на деревянной оси. Горячий клей затвердеет через минуту. Держите крышку бутылки прямо и вертикально, пока клей сохнет.

Повторите это для всех четырех колес. Когда все высохнет, вы можете отрезать конец деревянной оси ножницами для жести или чем-то подобным.

ВАЖНО — Обязательно используйте защитные очки при выполнении любых работ.

Вырежьте небольшую выемку в середине коробки, где находится шкив оси.Эта выемка позволит шкиву мотора работать должным образом.

Приклейте батарейный отсек к коробке.

Наденьте меньший шкив на вал двигателя постоянного тока.

Оберните резиновую ленту вокруг шкива двигателя и оси. Убедитесь, что резинка прямая, а затем приклейте мотор к коробке. Убедитесь, что клеммы двигателя находятся сверху и видны.

Возможно, вам потребуется усилить коробку внизу, где установлен двигатель. В нашем случае коробка была немного хлипкой, поэтому мы приклеили под нее палочку для мороженого.

Зачистите конец черного провода и скрутите его как можно лучше. Вставьте конец черного провода в один из выводов двигателя и поверните его, чтобы зафиксировать.

Зачистите конец красного провода и вставьте его в другую клемму двигателя. Поверните его на место, чтобы закрепить.

Отрежьте середину красного провода и зачистите оба конца. Подключите красный провод от держателя батареи к середине ползункового переключателя и поверните, чтобы зафиксировать.

Вставьте красный провод от двигателя в одно из отверстий на переключателе и поверните, чтобы закрепить.Приклейте выключатель к коробке.

Вставьте батарейки AA и сдвиньте переключатель, чтобы включить автомобиль.

ПРИМЕЧАНИЕ — Вы можете изменить направление вращения двигателя, поменяв местами красный и черный провода на клеммах.

Пришло время похвастаться своей машиной и участвовать в гонках с друзьями.

Попробуйте построить свою следующую машину из новых материалов для кузова и колес.

Как сделать так, чтобы он работал быстрее? Попробуйте поэкспериментировать с разными дизайнами.

Напишите нам в Твиттере на @Makerspaces_com и покажите, как выглядит ваша машина.

Есть ли у электромобилей двигатели?

У электромобиля меньше движущихся частей, чем у автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. У него есть одна движущаяся часть, двигатель, тогда как у автомобиля с бензиновым двигателем есть сотни движущихся частей. Это критически важные компоненты электромобиля, а именно: аккумулятор, порт зарядки, преобразователь постоянного тока в постоянный, тяговый электродвигатель, бортовое зарядное устройство, контроллер силовой электроники, тепловая система, блок тяговых аккумуляторных батарей и трансмиссия.

Меньшее количество движущихся частей в электромобиле приводит к еще одному важному отличию. Электромобиль требует меньше периодического обслуживания и более надежен. Автомобиль с бензиновым двигателем требует разнообразного обслуживания, от частой замены масла, замены фильтров, периодических настроек и ремонта выхлопной системы до менее частой замены компонентов, таких как водяной насос, топливный насос, генератор и т. Д.

АККУМУЛЯТОР

Он дает электричество для питания всего транспортного средства, сохраняя электроэнергию, необходимую для работы вашего электромобиля.Чем выше мощность батареи, тем выше диапазон.

ПОРТ ЗАРЯДКИ

Он позволяет автомобилю подключаться к внешнему источнику питания и заряжать аккумулятор.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ DC / DC

Он преобразует мощность постоянного тока высокого напряжения от тягового аккумуляторного блока в мощность постоянного тока более низкого напряжения, которая необходима для работы транспортного средства и подзарядки аккумулятора.

ТЯГОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ

Он приводит в движение колеса вашего автомобиля, используя энергию аккумуляторной батареи электромобиля.

БОРТОВОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО

Устройство, встроенное в автомобиль, которое преобразует мощность переменного тока от зарядного устройства в мощность постоянного тока и сохраняет ее в аккумуляторной батарее. Он также проверяет характеристики батареи, такие как температура, ток и напряжение.

КОНТРОЛЛЕР СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Он контролирует поток электроэнергии от аккумуляторной батареи электромобиля. Он контролирует скорость электродвигателя и крутящий момент.

ТЕПЛОВАЯ СИСТЕМА (ОХЛАЖДЕНИЕ)

Он поддерживает необходимый температурный диапазон двигателя, силовой электроники, электродвигателя и других компонентов.

ТЯГОВАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ

Он накапливает электроэнергию для использования тяговым электродвигателем.

ТРАНСМИССИЯ

Он передает механическую энергию от тягового электродвигателя для приведения в движение колес.

Как прыгнуть на машине

Вы знали что двойной выхлоп может создать огромную разницу в производительности, если у вас двигатель V-6 или больше? Связанная статья

Вы знали что когда батарея разряжена, она никогда полностью не восстанавливает свой заряд? Связанная статья

Вы знали что когда шины даже немного не выровнены, это может ускорить неравномерный износ шин? Связанная статья

Вы знали что Honda Accord 2018 года — это редкий автомобиль, который предлагает как вариатор, так и обычную автоматическую коробку передач? Связанная статья

Вы знали что свет двигателя почти никогда не означает чего-то чрезвычайно важного или серьезного? Связанная статья

Вы знали что вы должны мыть машину в среднем каждые две недели, чтобы поддерживать ее в отличном состоянии? Связанная статья

Вы знали что Ford Zodiac был первой моделью автомобиля, в которой реализована система ABS? Связанная статья

Вы знали что есть 8 важных моментов, которые вы должны проверить при покупке подержанного автомобиля? Связанная статья

Вы знали что мытье машины бытовыми чистящими средствами, такими как мыло для посуды / хозяйственное мыло, может на самом деле навредить вашей машине? Связанная статья

Вы знали что плохие генераторы — причина №1 разрядки автомобильных аккумуляторов? Связанная статья

Как работает автомобильный аккумулятор

Свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор на 12 В.Эти большие и довольно тяжелые батареи используются в каждом автомобиле с двигателем внутреннего сгорания на планете. Они являются неотъемлемой частью автомобиля. Итак, что он делает и как работает? Это то, о чем мы расскажем в этой статье, спонсируемой Squarespace. Зайдите на squarespace.com, чтобы начать бесплатную пробную версию, или воспользуйтесь набором идей разработки кода, чтобы сэкономить 10% на веб-сайтах и ​​доменах.

Прокрутите вниз, чтобы просмотреть руководство YouTube.

Что такое автомобильный аккумулятор?

Свинцово-кислотный аккумулятор

Автомобильный аккумулятор на 12 В выглядит примерно так.

Это свинцово-кислотный аккумулятор. Мы называем это свинцово-кислотным аккумулятором, потому что внутри устройства находятся свинцовые пластины, погруженные в кислоту. Это создает химическую реакцию, которая высвобождает энергию и дает нам напряжение и ток.

Химическая реакция

Таким образом, аккумулятор накапливает энергию в виде химической энергии. Не хранит электричество. Эта химическая энергия преобразуется в электрическую, когда нам это нужно. Эта батарея также является перезаряжаемой, если мы подадим в батарею электричество, тогда мы сможем обратить вспять химическую реакцию и перезарядить батарею.

Зарядка с помощью генератора переменного тока

Эти типы батарей могут обеспечивать большой ток, особенно по сравнению с типичными бытовыми щелочными батареями меньшего размера.

Мы рассмотрели, как работают щелочные батареи в нашей предыдущей статье, проверьте это ЗДЕСЬ.

Почему в автомобиле используется аккумулятор?

Типичный автомобильный аккумулятор находится в моторном отсеке автомобиля. Аккумулятор сначала используется для запуска двигателя, и он делает это, обеспечивая электричеством небольшой электродвигатель, известный как стартер.Он также подает электричество в систему зажигания, чтобы начать сгорание топлива.

Стартер включает небольшую шестерню на маховик двигателя. Он поворачивает коленчатый вал, который запускает двигатель внутреннего сгорания, после этого малая шестерня выключается, и двигатель запускается сам по себе. Стартер должен обеспечивать огромное усилие, чтобы вращать маховик, поэтому стартер будет потреблять очень большой ток, возможно, сотни ампер, но всего в течение нескольких секунд.Этот большой ток приведет к уменьшению энергии, хранящейся в батарее. Так что нам нужно снова пополнить его.

Стартер

К двигателю подключен генератор переменного тока. Генератор приводится во вращение двигателем и вырабатывает электричество. Он возвращается в батарею для ее подзарядки.

Генератор

Пока двигатель работает, генератор подзаряжает аккумулятор, но он также обеспечивает электроэнергией такие вещи, как освещение и музыкальная система. Когда потребность в электричестве превышает то, что может обеспечить генератор, аккумулятор обеспечивает дополнительную мощность, которая снова разряжает аккумулятор.

Если двигатель выключен, генератор перестанет вращаться и перезаряжать аккумулятор, поэтому аккумулятор будет обеспечивать полную электрическую мощность до тех пор, пока он не разрядится. На данный момент аккумулятор не может обеспечить достаточно электричества для запуска двигателя, поэтому нам нужно запустить машину от внешнего источника.

Основные детали

Давайте взглянем на основные части автомобильного аккумулятора, и тогда мы поймем, как он работает.

Прежде всего, у нас есть пластиковый корпус, в котором собраны все внутренние компоненты.Сверху у нас есть пластиковая крышка и две клеммы, положительная и отрицательная, которые называются клеммами.

Сняв крышку, мы можем заглянуть внутрь. Обратите внимание, что корпус разделен на 6 отдельных камер, каждая из которых разделена пластиковой стенкой. Каждая камера называется ячейкой. Каждая ячейка вырабатывает около 2,1 В постоянного или постоянного тока. Каждая ячейка соединена последовательно, отрицательная часть одной ячейки соединена с плюсом следующей ячейки, что дает нам общее напряжение около 12.6В.

6 отдельных камер

Это то же самое, как если бы вы соединяли бытовые щелочные батареи вместе, их напряжения складываются вместе, чтобы обеспечить более высокое общее напряжение.

Каждая ячейка в батарее соединена с помощью пластинчатой ​​ленты, которая сделана из свинца. Они свариваются через пластиковую стенку, образуя соединение.

Когда мы смотрим на батарею с этой точки зрения, мы видим, что ток течет через элементы батареи от положительного к отрицательному, и это с использованием традиционной теории тока.На самом деле происходит то, что электроны текут в противоположном направлении от отрицательного к положительному. Но мы поговорим об этом немного позже в статье.

Обратите внимание, что в каждой ячейке есть две планки для планшетов. Один положительный и один отрицательный. Они называются пластинчатыми лентами, потому что каждая полоса соединена с несколькими пластинами, которые представляют собой листы свинца.

Пластины имеют решетчатую структуру, увеличивающую площадь поверхности. Сетки покрыты пастой из оксида свинца.Паста — это место, где происходит химическая реакция, и мы увидим это чуть позже в статье. Паста действует как губка и впитывает часть электролитной жидкости, что улучшает характеристики аккумулятора. Размер пластины определяет, какой ток может обеспечить батарея, но не меняет напряжение. Используемые материалы и количество пластин определяют напряжение, создаваемое каждой ячейкой. Сетка удерживает пасту на месте, чтобы обеспечить равномерное распределение тока по пластине и помогает транспортировать электроны из батареи и по электрической цепи.

Отрицательная пластина — это анод, и это пластина из чистого свинца, хотя небольшое количество добавок добавлено для упрочнения свинца и защиты его от коррозии. Положительная пластина — это катод, сделанный из оксида свинца. Пластины сделаны из разнородных материалов, которые образуют химическую реакцию и высвобождают электроны. Однако мы не хотим, чтобы положительная и отрицательная пластины соприкасались друг с другом, это может привести к короткому замыканию аккумулятора. Поэтому вместо этого мы помещаем каждую положительную пластину в разделитель конвертов.Это пористый материал, который позволяет ионам проходить сквозь него без прямого контакта материалов друг с другом.

Положительная пластина

Положительная и отрицательная пластины располагаются между собой с небольшим зазором между ними. Затем камера заполняется жидким электролитом, состоящим из серной кислоты и воды. Следовательно, аккумулятор называется свинцово-кислотным.

Положительные и отрицательные

Основы электроэнергетики

Мы хотим кратко рассказать об основах электричества, чтобы вы поняли, как работает аккумулятор в следующей части.

Электроны

Электричество — это поток электронов в цепи. Нам нужно, чтобы много электронов текло в одном направлении через провод, чтобы мы могли размещать на пути электронов предметы, например, лампочки. Электроны должны пройти через это, и при этом они излучают свет. Когда много электронов течет в одном направлении, хорошо называть это током.

Атомы

Каждый материал состоит из атомов. Атомы имеют разное количество протонов, нейтронов и электронов, что и отличает материал.Некоторые материалы, такие как медь, имеют электрон, который может свободно перемещаться к другим атомам. Если мы подключим источник питания, например аккумулятор, к медному проводу, напряжение подтолкнет электроны, и они устремятся к положительной клемме аккумулятора.

Мы сказали, что электроны текут от отрицательного к положительному. Это называется потоком электронов, это теория о том, как работает электричество, и о том, что происходит на самом деле. Но, возможно, вы привыкли видеть обычный ток, который меняется от положительного к отрицательному, это первоначальная теория, известная как обычный ток.Это было ошибочно доказано Джозефом Томпсоном, который открыл электрон и обнаружил, что они текут от отрицательного к положительному.

Джозеф Томпсон

Однако мы до сих пор используем традиционную теорию тока при проектировании электрических цепей. Если мы посмотрим на эту простую схему, мы всегда должны предположить, что ток течет от положительного к отрицательному, но инженеры и ученые знают, что электроны на самом деле текут в противоположном направлении. Электрические формулы, которые мы используем, по-прежнему будут давать одни и те же ответы независимо от того, в каком направлении течет электричество, так что это не имеет особого значения.

Постоянный ток

Есть два типа электричества: постоянный ток, который мы получаем от батарей. Электроны этого типа толкаются в одном направлении. Это называется постоянным током. Думайте об этом, как о воде, текущей по реке. Другой тип электричества — это переменный или переменный ток, который вы получаете от электрических розеток в своих домах. В этом типе электроны постоянно толкаются и тянутся вперед и назад. Думайте об этом типе как о приливе и отливе моря.

Переменный ток

Когда мы смешиваем вместе определенные материалы, мы можем вызвать химические реакции. Это когда атомы одного материала взаимодействуют с атомами другого материала. Во время этого взаимодействия атомы будут связываться или распадаться. Электроны также могут быть освобождены или захвачены атомами во время реакции.

Химическая реакция

Когда мы говорим об атомах, вы обычно слышите термин ион. Ион — это атом, у которого неравное количество протонов или электронов. Атом имеет нейтральное изменение, когда у него одинаковое количество протонов и электронов, потому что протоны положительно изменены, а электроны заряжены отрицательно, поэтому они уравновешиваются.Если в атоме больше электронов, чем протонов, то это отрицательный ион. Если в атоме протонов больше, чем электронов, это положительный ион.

Ион

Как это работает

Вместо того, чтобы пытаться понять эту сложную конструкцию, мы собираемся упростить ее до этой простой модели ячейки с одним катодом и анодом.

В этой ячейке находится жидкий электролит, состоящий на 1/3 серной кислоты и 2/3 воды.

У нас есть положительный электрод, который является катодом, он сделан из оксида свинца (PbO 2 )

У нас есть положительный электрод, который является анодом, он сделан из чистого свинца (Pb)

Катод и анод

Когда эти материалы объединить, мы получим небольшую химическую реакцию между атомами.Мы покажем атомы этих материалов этими цветными сферами.

Положительный катодный вывод оксида свинца (PbO 2 ) будет реагировать с сульфатом (SO 4 -2 ) в электролите, это сформирует слой сульфата свинца (PbSO4) на катодном выводе. . Во время этой реакции ион кислорода (O 2 -2 ) выбрасывается с катода в электролит. Попадая в электролит, эти ионы кислорода объединяются с ионами водорода (H +) с образованием воды (H 2 O).

В то же время атомы свинца на аноде будут реагировать с ионами сульфата (SO 4 -2 ) в электролите. Эта реакция приведет к образованию слоя сульфата свинца (PbSO 4 ) вокруг электрода. Во время этой реакции два электрона высвобождаются и собираются на отрицательной клемме.

Итак, теперь у нас есть скопление электронов на отрицательной клемме. Поскольку электроны заряжены отрицательно, это означает, что у нас есть разница в заряде на двух клеммах, и мы можем измерить это с помощью вольтметра или мультиметра.

Если вы думаете о магните, противоположные концы притягиваются, а одинаковые концы отталкиваются. Электроны заряжены отрицательно, поэтому они отталкиваются друг от друга и притягиваются к положительному полюсу, на котором меньше электронов. Но они не могут этого достичь. Если мы обеспечим путь для электронов, такой как провод, то электроны будут проходить через него, чтобы добраться до положительного вывода. Затем мы можем поместить на пути этих электронов такие предметы, как лампу, и использовать их для выполнения такой работы, как освещение лампы.

Пока существует путь, химическая реакция продолжается, но это не будет длиться вечно. Химические вещества, необходимые для реакции, закончатся. Кислота становится более разбавленной и слабой, и наложения сульфата свинца покрывают оба электрода, это означает, что материалы становятся более похожими, и химическая реакция становится более сложной.

Но, к счастью, эта химическая реакция может быть обращена вспять, поэтому, если мы запитаем батарею электричеством от генератора переменного тока, мы можем начать обратную реакцию.

Может обратная реакция

Электроны входят в отрицательную клемму и снова соединяются с сульфатом свинца, высвобождая сульфат в электролит, оставляя только свинец на отрицательной пластине. Ионы сульфата попадают в электролит и объединяются с ионом водорода, высвобождая ион кислорода, так что кислота электролита становится сильнее. Ион кислорода соединяется со свинцом, образуя оксид свинца, который высвобождает сульфат обратно в электролит, снова делая его сильнее.

Если мы оставим батарею полностью разряжаться слишком долго или слишком много раз, будет очень трудно обратить вспять химическую реакцию.Кроме того, слой сульфата может оторваться от электродов и акклиматизироваться на дне батареи, что означает, что он больше не участвует в химической реакции, поэтому батарею необходимо отремонтировать или заменить.

Итак, когда мы смотрим на батарею, эта химическая реакция происходит между каждой пластиной в каждой ячейке, чтобы обеспечить ток в сотни ампер для запуска стартера, а также обеспечить напряжение для питания фонарей и т. Д. Затем он перезаряжается с помощью генератор.

Проверка автомобильного аккумулятора мультиметром

Чтобы проверить напряжение автомобильного аккумулятора, мы просто переключаемся на настройку постоянного напряжения на нашем мультиметре, а затем подключаем красный провод к положительному, а черный провод к отрицательному. Мы должны увидеть напряжение около 12,6 В, если оно ниже 12, значит, батарея не работает должным образом.

Двигатель выключен

Когда мы заводим автомобиль, напряжение падает, потому что стартер потребляет большой ток. Напряжение упадет примерно до 11 вольт, если оно упадет ниже примерно 10 вольт, аккумулятор не работает должным образом.

Запуск двигателя

После запуска двигателя генератор переменного тока должен вырабатывать электричество, поэтому мы должны увидеть более высокое напряжение около 14 вольт, потому что генератор перезаряжает батарею, и напряжение должно быть выше, чтобы заставить электроны вернуться и обратная химическая реакция.

Engine Running

Но теперь, когда вы все заряжены, зайдите на сайт squarespace.com, чтобы создать свое собственное присутствие в Интернете, в котором есть множество функций, позволяющих людям запускать, публиковать и продвигать свои собственные проекты.

Существуют мощные инструменты для ведения блога, позволяющие демонстрировать фотографии и видео из ваших проектов, а также обновлять информацию о ходе работы.

Вы можете легко запланировать встречи на занятиях и занятия с членами команды и клиентами с помощью встроенного инструмента. И вы даже можете собирать платежи или пожертвования, чтобы поддержать свое дело.

Посетите squarespace.com, чтобы получить бесплатную пробную версию, а когда будете готовы к запуску, перейдите на squarespace.com/engineeringmindset, чтобы сэкономить 10% на первой покупке веб-сайта или домена.


Семь причин, по которым движется мертвец по двигателю внутреннего сгорания [обновлено]

Зарядка Tesla

Фото: Tesla

Эра двигателей внутреннего сгорания (ДВС) закончилась. Электромобили — это будущее. Переход только начался, но переход от автомобилей с ДВС к электромобилям произойдет раньше и быстрее, чем думает большинство людей.

Какие факторы заставили меня сказать это с такой уверенностью?

1 Китай так говорит!

Китай в настоящее время является крупнейшим автомобильным рынком в мире (из 86 млн автомобилей, проданных в 2017 г., 30% (25.8 млн.) Были проданы в Китае, по сравнению с 20% (17,2 млн) в США и 18% (15,6 млн) в ЕС).

Мировые продажи автомобилей, 2017 г.

Фотография предоставлена ​​Jato.com

Неудивительно, что производители автомобилей хотят иметь доступ к этому рынку. Тем не менее, Китай принял закон, который требует от любого производителя транспортных средств получить к 2019 году балл для новых энергетических транспортных средств не менее 10%, который вырастет до 12% к 2020 году и до 20% продаж к 2025 году.

В результате этого объявления все основные OEM-производители внезапно обрели религию для электромобилей.За этим последовало множество объявлений о десятках миллиардов долларов или евро, которые они вкладывают в свои программы разработки электромобилей, а также о партнерствах или огромных инвестициях, которые они создают для обеспечения безопасности своей цепочки поставок аккумуляторов. Генеральный директор Porsche даже официально заявил, что после 2030 года все автомобили Porsche будут на 100% электрическими.

Итак, Китай высказался, и производители автомобилей прислушались. Ожидается, что в следующие 18 месяцев количество моделей электромобилей, доступных для покупки, значительно увеличится.

2 Расходы на аккумуляторные батареи снижаются

Основная стоимость электромобиля — это стоимость аккумулятора. При этом цена этих аккумуляторов значительно падает.

Тенденции развития литий-ионных батарей, 2010-2017 гг.

Bloomberg Литий-ионные батареи

в 2010 году стоили 1000 долларов за киловатт-час. К 2017 году эта стоимость упала до 200 долларов за киловатт-час, и на этом она не остановится. На собрании акционеров Tesla 5 июня этого года Илон Маск заявил, что Tesla будет стоить 100 долларов за киловатт-час в течение 2 лет.По общему мнению, 100 долларов за кВт · ч — это цифра, при которой электромобили и автомобили с ДВС будут иметь сопоставимую предварительную закупочную цену.

Итак, к 2020 году стоимость аккумуляторов упадет на 90% за 10 лет, и цена будет продолжать падать.

3 Емкость аккумулятора увеличивается

Литий-ионные батареи увеличивают удельную энергию на 5-8% в год. Mercedes заявил, что их полностью электрический Mercedes EQC, который выйдет на рынок в 2019 году, будет иметь ожидаемую дальность действия 500 км.В то время как Tesla Roadster, который запускается в 2020 году, имеет заявленный запас хода в 1000 км. Когда у электромобилей есть запас хода в 1000 км, проблемы с дальностью действия возникают именно у автомобилей с ДВС.

Более того, появятся и другие аккумуляторные технологии, такие как твердотельные аккумуляторы, что даст нам более дешевые аккумуляторы, более быструю зарядку и еще больший запас хода.

4 Аккумуляторы для электромобилей имеют очень долгий срок службы

Вопреки тому, что многие считают, батареи в электромобилях не разряжаются со временем (или даже при пробеге в милях / километрах).

Разрушение батареи Tesla

Фотография предоставлена ​​Matteo

Это график емкости аккумуляторов автомобилей Tesla Model S / X, который показывает, что после пробега 270 000 км (примерно 168 000 миль) у аккумуляторов все еще оставался 91% их первоначальной емкости. В этой статье есть более подробная информация, но суть в том, что батареи теряют около 1% емкости каждые 30 000 км (18 750 миль). Это означает, что первоначальная стоимость электромобиля может быть снижена за гораздо более длительный период времени, что значительно снизит общую стоимость владения автомобилем — электромобили будут продолжать работать.Сказав это, эти данные относятся к батареям Tesla — нам придется подождать, чтобы увидеть, как обстоят дела у других производителей.

5 Электромобили надежнее

Еще один фактор в пользу электромобилей — их надежность. Трансмиссия в автомобиле с ДВС обычно содержит 2000+ движущихся частей, тогда как трансмиссия в электромобиле содержит около 20. Об этом говорит быстрое сканирование 10 лучших автомобилей 2015 года, отремонтированных в 2015 году. Только одна из этих неисправностей может произойти с электромобилем (номер 4, и это, безусловно, самое дешевое решение).

ТОП-10 ремонтов автомобилей 2015

Фото Credit.com

6 Дешевле на топливо

Электромобили, как правило, также значительно дешевле в топливе (если только вы не живете где-нибудь, где особенно дешевый бензин и чрезвычайно дорогое электричество). А поскольку за последние 12 месяцев цена на нефть выросла на 50%, найти место с дешевым бензином станет все труднее.

Цена на сырую нефть за 1 год

Фотография предоставлена ​​InfoMine.com

7 Стоимость автомобилей с ДВС при перепродаже —

Наконец, как указано выше:

  • Количество моделей электромобилей, доступных для продажи, значительно возрастет
  • закупочная цена электромобилей значительно падает
  • ассортимент электромобилей, близких к автомобилям с ДВС или даже превосходящих их
  • У электромобилей
  • практически нет проблем с обслуживанием, за исключением необходимости замены тормозов и шин (а при рекуперативном торможении износ тормозных колодок минимален).
  • батареи в электромобилях служат на сотни тысяч миль / километров с минимальным износом;
  • и электромобили дешевле топлива

Так зачем кому-то подумать о покупке автомобиля с двигателем внутреннего сгорания? Большинство людей этого не сделает.И, как следствие, стоимость автомобилей с ДВС при перепродаже резко упадет.

И если стоимость автомобилей с ДВС при перепродаже упадет через 3-4 года, зачем вам покупать их сегодня? Подумайте об этом на секунду. Зачем покупать автомобиль с двигателем внутреннего сгорания сегодня, если его стоимость при перепродаже через 3-4 года значительно упадет? Ты бы не стал. И когда люди начнут это понимать, рынок перевернется. И произойдет это быстро. Раньше, чем думает большинство людей. Будет ли ваша следующая машина электромобилем?

Наконец —

И если вас это не убедит, возможно, посмотрите остальные характеристики Tesla Roadster — 0-100 км / ч (0-60 миль / ч) за 1.9 секунд, максимальная скорость 400 км / ч (250 миль / ч) и дальность полета 1000 км (620 миль).

Или, может быть, посмотрите, как Tesla Model S мчится с Boeing 737, или, что еще более невероятно, посмотрите, как Tesla Model X установила мировой рекорд Гиннеса, буксируя Boeing 787 Dreamliner.

И я даже не упомянул о растущем списке городов, которые принимают законы, запрещающие ездить по улицам дизельным транспортным средствам!

Последняя мысль: когда электромобили станут более распространенными, водители автомобилей с двигателями внутреннего сгорания будут думать так же, как сегодня курящие.И, поскольку потребуется меньше заправочных станций, их придется либо закрыть, либо преобразовать в электрические заправочные станции. Поскольку они закрываются ставнями, людям с двигателями внутреннего сгорания придется путешествовать все дальше и дальше, чтобы найти место для заправки. Этот неизбежный порочный круг означает, что игра для двигателя внутреннего сгорания действительно окончена.

Более ранняя версия этой истории была опубликована на Medium

.

Как завести машину, которая не работает

13 июля 2018 г., 13:51

ЧТО ОЗНАЧАЕТ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ?

Термин «переворачивание двигателя» относится к буквальному вращению коленчатого вала, который затем, в свою очередь, позволяет другим необходимым частям, включая поршни и кулачковый вал, начать движение в виде эффекта домино.

Когда вы поворачиваете ключ или нажимаете кнопку, чтобы завести автомобиль, аккумулятор посылает электричество на стартер, который сигнализирует коленвалу о начале вращения.

Говоря, что двигатель «не проворачивается», означает, что коленчатый вал не вращается, поэтому другие части не смогут сдвинуться с места, чтобы завести автомобиль.

Если ваш автомобиль отказывается заводиться, вы можете попробовать несколько уловок, чтобы сначала перевернуть двигатель, прежде чем вызывать механика.

Мы рассмотрели несколько распространенных ниже симптомов, которые могут у вас возникнуть, и что вы можете сделать, чтобы попытаться завести автомобиль самостоятельно.

СТАРТЕР ИДЕТ НАЖАТЬ

Если вы поворачиваете ключ и слышите, как стартер пытается повернуть двигатель, недостаток мощности, вероятно, вызван электрическими проблемами, такими как слабый аккумулятор, грязные клеммы аккумулятора или изношенный стартер. Давайте посмотрим, как их исправить.

Если зажигание включено, но внутренняя подсветка тусклая или мигает при повороте ключа, вероятно, аккумулятор разряжен. Вы можете попробовать повернуть ключ десяток раз подряд, оставив его на десять минут, а затем повторить попытку.

Если вам все еще не нравится, возможно, проблема в клеммах аккумулятора. Коррозия со временем может нарушить подачу электричества от аккумулятора к остальной части автомобиля. Если их хорошо почистить или даже просто покачать, можно решить любые проблемы с подключением.

Предполагая, что вы испробовали оба этих шага, но у вас ничего не вышло, вы можете попробовать начать с другого автомобиля.

Если это не вариант и вокруг есть несколько сильных добровольцев, попросите их помочь вам начать работу.

Как бы вы ни завели машину, вам следует немедленно отвезти ее в гараж, чтобы профессионал проверил проблему. Если рядом нет никого, кто мог бы начать работу, вам нужно будет позвонить в аварийную службу.

НЕ НАЖИМАЙТЕ ПРИ ПОВОРОТЕ КЛЮЧА

Если аккумулятор определенно заряжен, но при повороте ключа ничего не происходит, можно попробовать несколько простых вещей.

В автомобиле с механической коробкой передач убедитесь, что вы нажимаете сцепление полностью на пол и за ним ничего не перекатывается, что мешает движению.

В автоматическом режиме убедитесь, что вы полностью выбрали парк, или переместите его из парковки и обратно, затем попробуйте включить зажигание. В качестве альтернативы вы можете попробовать запустить его на нейтрали.

Если по-прежнему ничего не происходит, возможно, проблема в стартере или замке зажигания. Для решения обеих задач потребуется механик, поэтому вы должны немедленно отвезти машину в нужный гараж.

ДВИГАТЕЛЬ КОЛЕНЧАТКИ, НО НЕ ПОЖАРИТ

Это ваш классический кашель и шлепки, но никогда не начинаются.Первое, что нужно проверить, это уровень топлива — возможно, вы только что добрались до дома во время последней поездки и не осознали, что в баке осталось несколько капель.

Если не виновата нехватка топлива, то это может быть топливный насос. Насос подает топливо в двигатель и без него никуда не денешься.

Если вы не слышите, как он работает, когда вы впервые поворачиваете ключ, самое время посмотреть в руководстве пользователя расположение реле. Замена реле может восстановить питание насоса и возобновить подачу топлива.

Залитый двигатель также может помешать оживлению автомобиля. Просто удерживая педаль газа на полу, продолжая проворачивать двигатель до тех пор, пока он не промоется, это быстро решит проблему.

Если вы можете завести машину, вероятно, неплохо было бы как можно скорее доставить ее в местный гараж, чтобы решить проблему.

ВАЖНОСТЬ ОТБОЙНОЙ КРЫШКИ

У большинства людей нет знаний, навыков или инструментов, чтобы починить машину, когда она выходит из строя.Как мы уже говорили выше, есть несколько простых приемов, которые вы можете выполнить, чтобы попытаться завести автомобиль, но, в конечном счете, есть более серьезная проблема, которую необходимо решить профессионалу.

Обеспечение того, чтобы у вас было аварийное покрытие, которое выходит на ваш дом и покрывает вас по всей стране, важно для предотвращения того, чтобы вы не застряли с автомобилем, который не работает.

Все автомобили, которые мы продаем, имеют трехмесячную гарантию RAC и покрытие поломки. Поищите наши акции сегодня, чтобы покупать и уверенно управлять автомобилем.

Теги не указаны

Категория: Советы


Что такое гибридный автомобиль и как он работает?

Что такое гибрид?

Проще говоря, гибрид сочетает в себе по крайней мере один электродвигатель с бензиновым двигателем для движения автомобиля, а его система восстанавливает энергию посредством рекуперативного торможения. Иногда всю работу выполняет электродвигатель, иногда газовый двигатель, а иногда они работают вместе.В результате сжигается меньше бензина и, следовательно, повышается экономия топлива. В некоторых случаях добавление электроэнергии может даже повысить производительность.

В каждом из них электричество поступает от высоковольтной аккумуляторной батареи (отдельно от обычной 12-вольтовой аккумуляторной батареи автомобиля), которая пополняется за счет сбора энергии от замедления, которая обычно теряется на тепло, выделяемое тормозами в обычных автомобилях. (Это происходит через систему рекуперативного торможения.) Гибриды также используют газовый двигатель для зарядки и обслуживания аккумулятора.Автомобильные компании используют различные гибридные конструкции для выполнения различных задач, от максимальной экономии топлива до минимальной стоимости автомобиля.

Тип гибридных автомобилей

Параллельно-гибридный

В этой наиболее распространенной конструкции электродвигатель (двигатели) и бензиновый двигатель соединены в общей трансмиссии, объединяющей два источника энергии. Эта трансмиссия может быть автоматической, механической или бесступенчатой ​​(CVT).Одной из очень популярных гибридных трансмиссий является вариатор с разделением мощности, который используется в Toyota Prius и Chevrolet Volt. Тип трансмиссии и размер бензинового двигателя являются основными факторами, определяющими, как параллельный гибрид будет ускоряться, звучать и ощущаться. Бренды, использующие параллельный дизайн, включают Toyota, Lexus, Hyundai, Kia, Ford, Honda, Lincoln, Nissan и Infiniti.

Гибрид серии

В этой конструкции электродвигатель (-ы) обеспечивает всю тягу, и между двигателем и колесами никогда не возникает физико-механического соединения.Бензиновый двигатель нужен только для подзарядки аккумулятора. В результате получаются более характерные для электромобиля впечатления от вождения с более плавным и мощным ускорением. Обычно при включении бензинового двигателя вибрации меньше. Однако это взаимодействие не всегда происходит в соответствии с тем, что делает ваша правая нога (помните, что это требует аккумулятор), поэтому двигатель может набирать обороты, когда автомобиль движется с постоянной скоростью. Некоторых такое поведение смущает.BMW i3 с расширителем запаса хода является примером серийного гибрида.

Подключаемый гибридный модуль

Подключаемый гибридный модуль дополняет концепцию традиционного гибрида за счет гораздо большей аккумуляторной батареи, которую, как и у электромобиля, необходимо полностью заряжать от внешнего источника электроэнергии — из вашего дома , офисная или общественная зарядная станция. Этот больший объем накопителя энергии похож на больший бензобак: он позволяет длительное время вождения полностью на электричестве (от 15 до 55 миль в зависимости от модели) и может значительно снизить расход топлива.Фактически, если у вас короткая поездка на работу и подзарядка каждую ночь, вы большую часть времени будете работать на электричестве. Если вы исчерпаете запас хода полностью на электричестве, автомобиль по сути превратится в обычный параллельный гибрид. Подключаемый гибрид Chrysler Pacifica (показанный выше) является примером подключаемого модуля.

В конце концов, ответ на вопрос «что такое гибрид?» вероятно будет «все».

Подключаемые гибриды могут быть последовательными или параллельными.Никто не сказал, что это несложно.


Варианты гибридной темы

Двадцать лет развития делают еще более сложным ответ «что такое гибрид?» Например, новый гибридный дизайн Honda не вполне вписывается в серию или параллельную работу. В этой конструкции двигатель большую часть времени вращает генератор, как последовательный гибрид, но в других случаях двигатель также может напрямую приводить в движение колеса, как параллельный гибрид. Затем есть так называемые внедорожные гибриды, такие как подключаемые гибриды от Volvo, в которых используется довольно обычный переднеприводный двигатель и трансмиссия в сочетании с задней осью с электрическим приводом.Суперкары Acura NSX, BMW i8 и Porsche 918 Spyder похожи, за исключением того, что их оси только с электроприводом находятся спереди.


Мягкие гибриды

Все вышеперечисленное считается «полными гибридами», что означает, что электродвигатель способен самостоятельно перемещать автомобиль, даже если это на короткое расстояние. В «мягком» гибриде — нет. Так же, как и в полном гибриде, электродвигатель мягкого гибрида помогает бензиновому двигателю с целью повышения экономии топлива, увеличения производительности или того и другого.Он также служит стартером для автоматической системы старт-стоп, которая выключает двигатель, когда автомобиль останавливается, для экономии топлива.

Ram

Первоначально задумывавшиеся как более простое и дешевое средство вывода гибридных технологий на рынок, мягкие гибриды не улучшают экономию топлива в той степени, в которой это могут делать полные гибридные системы. Таким образом, они никогда не пользовались такой же популярностью. Однако в последнее время мягкие гибридные силовые агрегаты возвращаются, о чем свидетельствует внедрение 48-вольтовых электрических подсистем в таких транспортных средствах, как Ram 1500, Mercedes-Benz E-class и Audi A6, A7 и A8.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *