Spalovací turbíny, elektromotory

Transkript

1 KAEDRA VOZIDEL A OORŮ Salovací turbíy, eletromotory #/ Karel Páv

2 Salovací turbía / 5 79 Joh Barber rví atet (salováí ři ostatím objemu s výbuchem) 90 Fra Whittle - turbovrtulová lyová turbia v letectví rví turbiy v automobilech Rover, Fiat, G, Chrysler Použití: Hlavě v letectví Lodí a železičí dorava Pro automobily evýhodé z důvodu omalých změ výou Salovací omora Komresor urbía Sotřebič 0.6 ht [-] h t q ř q q ř odv w q ř c s c P c Př P K [-] ht

3 ht [-] Salovací turbía s reuerací / 5 Výměí tela Salovací omora Komresor urbía Sotřebič Sdíleé telo: qvym c ' c ' Dodávaé telo ve salovací omoře: q c ř ' s S reuerací h t w q ř c ' c ' P c ' Př P K h t [-] Ve sutečosti je turbía zatížea začými ztrátami

4 Ztráty salovací turbíy / 5 Ztráty vzilé evratými změami v omresoru a v turbíě (vyjádřeo izoetroicou účiostí) elotí ztráty odvodem tela do oolí c s laové ztráty rouděím lyu hsk c h s c c s q ř c (bez ztrát odvodem tela) s w P P c h c s s s K s s s (bez ztrát rouděím) h sk ht [-] s h s = 0,8 h t w q ř hskh h s sk [-] Požadave a žáruevé materiály ři vyšších telotích oměrech

5 očivý momet Salovací turbía 5 / 5 Jedohřídelová Dvouhřídelová Jedoduchá ostruce Nevhodé ro automobil Odděleá výoová turbia racuje ezávisle a otáčách omresoru Ideálí charateristia ro automobil K rozjezdu eí zaotřebí sojy Zcela ostačuje ouze redučí dvoustuňová řevodova Otáčy motoru

6 Salovací turbía ro automobil 6 / 5 Startováí roztočeím a 5000 mi - Otáčy omresoru mi - Stlačeí vzduchu v radiálím omresoru, stueň stlačeí Předehřev vzduchu reuerací tela omocí rotačího voštiového výměíu = 0 0 mi - Vstřiováí aliva o tlau 5 Pa Salováí s řebytem vzduchu Natáčeí variabilích statorových loate ro zvýšeí účiosti Výměí tela Salovací omora 5 Komresor urbía omresoru 5 Sotřebič Výoová turbía

7 Salovací turbía ve srováí se salovacím motorem 7 / 5 Výhody: Vyvážeí Komatost usořádáí Provozí solehlivost Vysoý hmotostí výo 5 W/g Leší ředolady ro zvládutí stacioárího salováí Nevýhody: Vysoá telotí exozice dílů Vysoá cea Nižší účiost 5 5% Siréový hlu t max 00 C PS t max C S s

8 Eletromotory Přeměňují eletricou eergii a mechaicou ráci Využívá se silového účiu mageticého ole df I dl B [ N, A, m, ] Loretzův záo (B mageticá iduce) 8 / 5 Ve viutí v ohyblivém mageticém oli je iduováo aětí i l vb d l [ V, m/s,, m ] [ V, Wb, rad/s ] ( mageticý to) i S BdS I Záladí části E: Eletricý obvod (cívy otvy, budící cívy, omutátor, roužy, artáče) ageticý obvod (trafolechy, feromageticý stator) echaicá část (ložisa, svorovice, chlazeí) Kostruce eletromotoru většiou umožňuje více režimů rovozu: otoricý Geerátoricý (reuerace, do odoru) Brzděí (řeólováí, eergie se měí v telo) Ztráty: Ohmicé ztráty ve viutí V mageticém obvodu (vířivé roudy) echaicé (v ložisách)

9 Pro oho vozidel se ejčastěji oužívají: Eletromotory Stejosměré motory s eletroicou omutací (ahradily omutátorové motory) Střídavé asychroí motory s frevečím měičem Střídavé sychroí motory s frevečím měičem (s ermaetím magetem) 9 / 5 Výhody: Přízivá mometová charateristia Jedoduchost ostruce Životost, bezúdržbovost Vyvážeí ichost chodu ožost idividuálího řízeí síly a olech Vozidlo emusí mít řevodovu s řazeím Porsche (r.900) Baterie 90V Doba jízdy h Nevýhody: Nutost aumulace eletricé eergie ebo oužití salovacího motoru s geerátorem (zvyšováí cey a hmotosti automobilu) Cea a hmotost baterií (00 00 g, eergeticá hustota < J/g) Nároy a bezečost s ohledem a ebezečí úrazu eletricým roudem Aliace v loomotivách ve sojeí se vzětovým PS: PS Dyamo Stejosměrý motor PS Alterátor směrňovač Stejosměrý motor PS Alterátor Střídavý asychroí ebo sychroí motor

10 Výo až 7 W ři =00V Stejosměré eletromotory 0 / 5 S ermaetími magety S cizím buzeím S aralelím (derivačím) buzeím Se sériovým buzeím Stejosměrý motor s cizím buzeím ebo s ermaetími magety Eletromobily - R b K i I b R R I b + I i i I R I R R Přío E: omet E: Otáčy E: Zůsoby řízeí otáče: Změou odoru v obvodu otvy (evýhodé) Změou aětí a otvě Změou mageticého tou (odbuzováí) P I I R Se smíšeým (omaudím) buzeím I Výo motoru P R max R I Ztráty v obvodu otvy 0

11 Stejosměré eletromotory Stejosměrý derivačí motor Eletromobily s ižším výoem, aumulátorové vozíy - K i R b R b I b R R I R r R r I b R s R s I + I +I b I b I b Pro R s =0: I i i R I b I I I R Rb Rr R Rb Rr Rb Rr I b R R b r / 5 Při =ost. má derivačí motor stejou charateristiu jao motor s cizím buzeím. Zůsoby řízeí otáče: Změou odoru R s v obvodu otvy (evýhodé) Změou svorového aětí (vyvolá i změu buzeí) Změou mageticého tou vřazeím odoru R r (odbuzováí) Brzděí (latí i ro cizí buzeí): Reueračí (ři > 0 ) Do odoru (ři < 0 ) Protiroudem (řeólováí b. viutí) max R s R s max max R r Souštěí stejosměrých motorů: Sížeí svorového aětí Předřazeí souštěcího odoru R s R s >R s 0 < 0 R r >R r R r 0

12 Stejosměrý sériový motor Loomotivy, tramvaje - K R R b R s Stejosměré eletromotory + I i i R Rb Rs I I / 5 i R I R R R b I R s I I R I i R R I R, otor musí být zatíže, jia hrozí řetočeí. 0 Zůsoby řízeí otáče: Změou souštěcího odoru R s v obvodu otvy (evýhodé) Změou aětí a otvě Změou buzeí omocí aralelě řiojeého rezistoru budícímu viutí Brzděí: Do odoru (musí být řeólováo budící viutí) teelé ztráty: mechaicý výo a hřídeli Protiroudem (řeólováí budícího viutí) teelé ztráty: mech. výo a hřídeli + eletricý výo Sériový motor eí schoe reuerace ři brzděí ( 0 ). Sériové motory bývají aájey i střídavým roudem (vrtačy, uchyňsé sotřebiče).

13 Střídavé eletromotory Asychroí Sychroí Podstatou je vytvořeí rotujícího mageticého ole statoru omocí -fázové sítě -fázový asychroí motor Stator Zaojeí viutí do Zaojeí viutí do Y (využívá se ři rozběhu motoru) / 5 Sychroí otáčy mageticého ole: Rotor S otvou aráto (lecový) f s S viutím do Y s roužovou otvou (roužy sojey řes regulačí odory ebo aráto) Frevece aájecího roudu statoru Počet ólových dvojic vytvořeých statorovým viutím Při otáčách rotoru rot < s se v rotorových cívách iduuje aětí roto též ozačeí Idučí motory Cívy jsou aráto (ebo uzavřeé řes odor) taže jimi rotéá roud vytvářející mageticé ole Na rotor ůsobí síla (momet) Sluz: s s s rot Přío: P I cos fázové veličiy ( = 0 V), fázový osu mezi a I

14 Střídavé eletromotory / 5 -fázový asychroí motor Brzda + otor Geerátor Geerátoricý rovoz: Při > s Vziající momet ůsobí roti směru otáčeí ole. echaicý výo se měí v eletricý, do sítě se dodává čiá složa roudu. - s =0 s= s=0 = s + -s Brzděí rotiroudem: Realizováo řeojeím dvou řívodích fází. Rotor se ohybuje roti směru otáčeí mg. ole. echaicá i eletricá eergie se měí v telo. - omet ři motoricém rovozu: f Souštěí a řízeí asychroích motorů: Přeutím do Y Zařazeím odorů mezi viutí rotoru roužové otvy Polovodičovým řízeým měičem aětí Změou očtu ólových dvojic (ouze soová změa otáče) Změou mitočtu s využitím frevečího měiče

15 [Nm] -fázový sychroí motor Střídavé eletromotory Současé eletromobily Provedeím se od asychroího motoru liší je rotorem te je tvoře ermaetími magety ebo budícím viutím aájeým řes roužy stejosměrým roudem. Rotující mageticé ole statoru je vytvářeo -fázovým roudem z frevečího měiče. Veliost mometu motoru je závislá a mageticém tou a úhlu vychýleí rotoru vůči rotujícímu mageticému oli statoru o úhel s-r (rotor se za mg. olem oožďuje). Eletroia může ulzě řídit aájeí jedotlivých obvodových viutí i stejosměrým roudem a vytvářet ta rotující mageticé ole. Obvylá aětí baterie DC = V, I DC < 50 A 5 / Pole účiosti vozidlového sychroího eletromotoru s ermaetími magety včetě frevečího měiče h c [-] max f ( sr ) [/mi] s