Меню

Что такое линейная нагрузка генераторов



Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Линейная токовая нагрузка

Большая величина зазора вынуждает применять в МГД-машинах значительно большие линейные токовые нагрузки , чем в нормальных машинах при тех же габаритах. [16]

Поскольку воздушный зазор обычно возрастает с ростом линейной токовой нагрузки и диаметра, некоторое увеличение индукции на отдельных участках магнитной цепи может быть связано иногда с ростом этих параметров. [17]

В машинах постоянного тока как индукция, так и линейная токовая нагрузка возрастают приблизительно в равной мере. [18]

Для того чтобы получить упомянутый поток, необходимо уменьшить линейную токовую нагрузку приблизительно до половины величины, свойственной обычным машинам. [19]

Нагрев крайних пакетов стали и элементов в торцевых зонах этих генераторов из-за высоких линейных токовых нагрузок статора оказывается выше ( несмотря на применение элементов из немагнитных материалов, экранов, разрезных зубцов крайних пакетов стали, интенсивности охлаждения), чем в генераторах с косвенным охлаждением. В результате ограничивается нагрузка машин в режимах с недовозбуждением, а в генераторах типа ТГВ-200 даже в режиме перевозбуждения при коэффициенте мощности, близком к единице. [20]

К удельным электромагнитным нагрузкам обычно относятся индукция В, плотность тока / и линейная токовая нагрузка А. [21]

Для высокоиспользованных машин невозможно дать какие-либо общие рекомендации в отношении выбора индукции и линейной токовой нагрузки . Обычно стремятся к тому, чтобы эти величины были как можно большими. Как мы видели в предыдущем параграфе, рассеяние при увеличении машины уменьшается. [23]

В машинах с косвенным охлаждением нагрев обмотки является главным фактором, определяющим допустимую величину линейной токовой нагрузки . В конструкциях с непосредственным охлаждением помимо нагрева выступают и другие ограничивающие факторы. [24]

Прогресс в повышении использования активного объема и роста мощности в единице связан со значительным увеличением линейных токовых нагрузок в турбогенераторах с непосредственным охлаждением обмоток. Линейная нагрузка изменяется в турбогенераторах в зависимости от размеров и системы охлаждения от 500 до 2100 а / см. Индукция же в воздушном зазоре изменяется относительно мало — от 0 65 до 0 95 тл. [25]

В машинах с протяжной вентиляцией нагрев согласно табл. 54 остается неизменным или даже уменьшается в зависимости от величины линейной токовой нагрузки . В действительности нагрев увеличивается при постоянной плотности тока с повышением мощности машины. Для того чтобы сохранить неизменный нагрев, плотность тока в крупных машинах уменьшают. Это объясняется увеличивающимся внутренним перепадом температуры, который в нашем исследовании не учитывался. Установить какую-либо закономерность для воздушных и тепловых сопротивлений, как правило, очень трудно. Поэтому приведенные в табл. 54 зависимости для нагрева и охлаждения следует рассматривать как весьма приближенные. [26]

Как показывают расчет и опыт, эта тенденция сохраняется и для двигателей большой мощности, хотя в этом случае вследствие большей линейной токовой нагрузки сталь ротора уже при номинальном токе насыщается потоком рассеяния и цг даже магнитно-мягкой стали может быть близка к оптимальной. [27]

При 2а 60 получается распределение тока трехщеточного комплекта, при 2а 120 — распределение тока однофазной обмотки ( двухщеточный комплект), а при 2а 180 линейная токовая нагрузка равна нулю. [28]

В правильно сконструированном двигателе, в котором нет запаса по перегрузочной способности сверх необходимого, уменьшение индукции не дает уменьшения потерь в экране, так как при этом необходимо уменьшать и линейную токовую нагрузку . [29]

Для машин с непосредственным охлаждением ротора допустимая длительность несимметричного режима при том же токе обратной последовательности Л должна быть меньше, так как, хотя с поверхности ротора таких генераторов отводятся только добавочные потери, их линейная токовая нагрузка и электромагнитное использование активных материалов выше, чем у генераторов с косвенным охлаждением ротора. [30]

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Линейная нагрузка — статор

Линейные нагрузки статора в этих двигателях принимаются Л5 40 — г — 80 а / см, а амплитуды индукций в воздушном зазоре — В6 0 18 — 0 26 тл. [1]

А — линейная нагрузка статора , А / см; В (, — индукция в воздушном зазоре, Тл; D — диаметр расточки статора, м; U — длина активной стали статора, м; пЯОм — номинальная частота вращения, об / мин. [2]

Из факторов, ограничивающих величину линейной нагрузки статора , прежде всего следует остановиться на нагреве обмоток. [3]

Снижение массы ротора достигается за счет увеличения линейных нагрузок статора , плотности тока в обмотке ротора, выбора максимально допустимой индукции в зубцах ротора. [4]

Увеличение мощности гидрогенераторов также возможно лишь путем увеличения линейных нагрузок статора и ротора и соответственно применения более интенсивных систем охлаждения. Таким образом, рост мощности генераторов неразрывно связан с совершенствованием и изменением систем охлаждения. [6]

Анализ выражения (4.1) показывает, что для увеличения мощности турбогенераторов необходимо увеличивать линейную нагрузку статора и пропорциональную ей линейную нагрузку ротора. Это влечет за собой увеличение плотности тока в проводниках обмоток статора и ротора, что допустимо только при повышении эффективности систем охлаждения генераторов. С этой целью был сделан переход от косвенных ( поверхностных) систем охлаждения к непосредственным ( внутрипроводниковым) и смешанным системам охлаждения. [7]

Анализ выражения ( 4 — 1) показывает, Ч ю для увеличения мощности турбогенераторов необходимо увеличивать линейную нагрузку статора и пропорциональную ей линейную нагрузку ротора. Это влечет за собой увеличение плотности тока в проводниках обмоток ротора и статора, что допустимо только при повышении эффективности систем охлаждения генераторов. С этой целью был сделан переход от косвенных ( поверхностных) систем охлаждения к непосредственным ( внутрипроводнико-вым) смешанным системам охлаждения. [8]

Как показывает уравнение (17.5), активная мощность трехфазного реактивного двигателя составляет примерно около 40 % активной мощности равного ему по габаритам трехфазного синхронного или асинхронного двигателя при одинаковых значениях индукции в воздушном зазоре и линейной нагрузки статора . Следовательно, при переделке, например, трехфазного асинхронного двигателя с беличьей клеткой в трехфазный реактивный двигатель путем фрезеровки на поверхности ротора междуполюсных пространств ( см. рис. 13.5) необходимо учитывать уменьшение мощности в 2 0 — 2 5 раза. [9]

При заданной частоте вращения машины и индукции в зазоре Be — 0 8 — 1 0 Тл, ограниченной насыщением в зубцовом слое, основными факторами, влияющими на увеличение мощности генератора, являются как геометрические размеры DI, / в, так и линейные нагрузки статора и ротора. [11]

Правила технической эксплуатации разрешают работу в асинхронном режиме также и машинам с непосредственным охлаждением, однако при определении критериев допустимости такой работы требуется учесть ряд особенностей этих машин: 1) большие x d и х а, которые обусловливают меньшее значение Масх и большие скольжения в установившемся асинхронном режиме по сравнению с машинами косвенного охлаждения; 2) большие номинальные плотности тока в обмотке статора и, следовательно, меньшую допускаемую длительность асинхронного режима; 3) иное распределение потоков теплоты в массиве ротора как в нормальном, так и в асинхронном режиме; 4) большую линейную нагрузку статора машин с непосредственным охлаждением. [13]

Тип распорок и способ их крепления выбираются в зависимости от располагаемого места между катушками. При более высоком значении линейной нагрузки статора ( Л5500 а / см) катушки возбуждения сходятся около тела ротора настолько близко, что для болтов не оказывается достаточно места. [15]

Источник

Линейная токовая нагрузка тягового синхронного генератора, А/м

(59)

где I – действующее значение тока статора, А;

z – число пазов статора;

Dа – диаметр сердечника статора, м;

2а – число параллельных ветвей обмотки статора.

При параллельном соединении двух обмоток статора (звезд), характерном для отечественных тяговых синхронных генераторов, значение I определяют в следующей последовательности [8]:

Ø выпрямленный ток, приходящийся на одну обмотку статора (звезду), А

(60)

Читайте также:  Гашение поля генератора с бесщеточным возбуждением

Ø выпрямленное напряжение, приходящееся на одну обмотку статора (звезду), В

(61)

Ø действующее значение фазной ЭДС, В

(62)

Ø угол коммутации вентилей выпрямительной установки

(63)

Примечание: полученное значение угла γ о не должно превышать 60 0 для продолжительного режима работы тягового синхронного генератора

Ø действующее значение тока статора, А

(64)

Предельное допустимое значение линейной токовой нагрузки для тяговых синхронных генераторов тепловозов [Аг∞]=68500 А/м, для тяговых агрегатов мощных тепловозов [Аг∞]=90600 А/м.

4.2. Номинальная частота вращения ротора тягового генератора

После выбора серии тягового генератора необходимо определить его номинальную частоту вращения nг ном (об/мин), которая должна соответствовать условию

где nг min — минимальная возможная частота вращения ротора ТГ, требуемая для реализации номинальных значений мощности и напряжения;

nг max — максимальная допустимая частота вращения ротора ТГ.

1) Минимальная возможная частота вращения ротора ТГ на номинальном режиме определяется из уравнения

(65)

где Кд – требуемый для проектируемого тепловоза коэффициент регулирования напряжения, питающего тяговые двигатели (значение Кд определено в пункте 2.5);

kтг – коэффициент, значение которого зависит от конструкции ТГ и режимов его работы на проектируемом тепловозе.

(66)

где ατ – коэффициент полюсного перекрытия (для синхронного ТГ ατ=0,72-0,74; для ТГ постоянного тока ατ=0,64-0,71);

Ко – обмоточный коэффициент (для синхронного ТГ Ко=0,972-0,976; для ТГ постоянного тока Ко=0,91);

Кв – коэффициент формы кривой поля (Кв=1,11);

Аг∞ — линейная токовая нагрузка ТГ в продолжительном режиме, А/м;

δ)max – магнитная индукция в воздушном зазоре при работе ТГ с максимальным напряжением, Тл (для тепловозных тяговых генераторов (Вδ)max=0,80-1,05 Тл);

Dа и Lа – диаметр и длина сердечника якоря ТГ, м (для синхронных ТГ якорем является статор, то есть элемент, на котором расположена рабочая обмотка);

Рэм∞ — номинальная электромагнитная мощность генератора.

Номинальную электромагнитную мощность ТГ определяют следующим образом:

Ø для ТГ постоянного тока

(67)

где ηтг – к.п.д. тягового генератора в продолжительном режиме;

Ø для синхронного ТГ

(68)

где cos φ – коэффициент мощности.

В продолжительном режиме значение коэффициента мощности составляет [8]

, (69)

где γ о – угол коммутации вентилей выпрямительной установки.

2) Максимальная допустимая частота вращения ротора ТГ на номинальном режиме определяется по условию механической прочности ротора:

(70)

где [Va] – предельная допустимая линейная скорость на поверхности ротора ТГ
(по условию механической прочности [Va] = 65-70 м/с [6]);

Dр – диаметр ротора ТГ, м (для генераторов постоянного тока Dр = Dа ; для тяговых синхронных генераторов Dр=(0,98÷0,99) . Dа ).

Для коллекторного ТГ постоянного тока значение nг max также ограничивается по условию нормальной коммутации, выражаемому уравнением В.Т. Касьянова [8]:

(71)

Тогда для ТГ постоянного тока величина nг max выбирается как минимальное значение из двух, полученных расчетами по формулам (70) и (71).

Теперь, когда определены граничные значения nг min и nг max , можно приступить к выбору номинальной частоты вращения дизель-генераторной установки. Эта задача решается совместно с выбором технических параметров дизеля проектируемого тепловоза.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

Линейный генератор: за или против?

Несмотря ни на что работа мысли продолжается. Так было и так всегда будет. Человек являет миру все новые, и новые изобретения. Вот и сегодня вниманию читателей мы представляем линейный генератор Олега Гунякова. Имеет ли эта разработка право на жизнь? Свой ответ на этот вопрос дает Владимир Гуревич. Отдать предпочтение одному из авторов можете и вы, приняв участие в опросе. Комментарии и обсуждения на форуме.

Олег Гуняков: линейный генератор

Исторически сложилось, что традиционные устройства для выработки электрической энергии используют вращательное движение для перемещения обмоток в магнитном поле. В движения такие устройства приводятся различными движителями: гидротурбинами, газовыми турбинами, ветром и т.д. Одним из движителей является и традиционный двигатель внутреннего сгорания. В таких движителях химическая энергия топлива проходит многократные преобразования: сначала в поступательное движение поршней, а затем — во вращательное движение коленвала. Необходимость такого преобразования приводит, как к механическим потерям, так и к усложнению конструкции движителя в целом. Мы все на опытах физики видели одну и туже картину: преподаватель берет постоянный магнит, и начинает возвратно-поступательно его двигать в катушке индуктивности. При этом на клеммах катушки появляется напряжение. В этой статье я рассмотрел возможность использования возвратно-поступательного движения для выработки электрического тока без промежуточных преобразований во вращательное движение. Такие механизмы получили название ЛИНЕЙНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ.

Предлагаемый тип линейного генератора рассчитан для использование в промышленных целях, в первую очередь на судах.

Краткое описание

В данном линейном генераторе (далее ЛГ) вместо крышек цилиндра устанавливаются два внешних поршня, которые жестко между собой закреплены. Такое технологическое решение обусловлено следующим: в традиционных цилиндрах при взрыве топлива поршень начинает двигаться в одну сторону, но по законам инерции сам цилиндр ведь тоже начинает двигаться в противоположную. И если такой генератор заставить вырабатывать большие мощности, то силы продольного смещения будут вызывать огромную вибрацию и повреждение фундаментных болтов. Для компенсации возникающих усилий и устанавливаются дополнительные внешние поршни. При условии что масса внутренних поршней и масса внешних поршней одинаковы, то и возникающие силы инерции тоже будут одинаковы. Такие силы будут взаимно гаситься, и на корпус передаваться не будут. Катушки, с которых будет сниматься напряжение крепятся к неподвижному корпусу. А в качестве индуктора будет использоваться набор постоянных магнатов трапециевидной формы.

Синхронизация движения поршней будет обеспечиваться за счет сопротивления движению постоянных магнитов при выработке электрической энергии. При условии, что обмотки электрической части имеют одинаковое сопротивление, сопротивление движению постоянных магнитов также одинаково. Но для увеличения надежности и предотвращения аварий в ЛГ устанавливают механический синхронизатор, представляющий собой две зубчатые рейки, двигающиеся относительно друг друга, и зубчатого колеса, закрепленного на неподвижной оси и вращающегося лишь от движения реек.

Более подробное описание конструкции смотрите ниже.

Работа генератора

После разгона поршней до пусковой частоты, в первый цилиндр подается топливо, происходит сгорание и начинается расширение образовавшихся газов. Во вторм цилиндре в этот момент идет сжатие воздуха.

При достижении внешнего поршня в первом цилиндре выпускных клапанов начинается выпуск отработавших газов.

При достижении внутреннего поршня в первом цилиндре продувочных окон начинается процесс продувки. В данном ЛГ продувка прямоточная, что обеспечивает наименьший коэффициент остаточных газов. Это, в свою очередь, увеличивает массовый заряд воздуха в цилиндре, что приводит к полному сгорания топлива и т.д. В этот момент поршни достигают своих крайних положений.

Расширение газов во втором цилиндре приводят в движение поршни первого цилиндра. Внутренний поршень достигает продувочных окон и перекрывает их, в то время, как выхлопные окна все еще открыты. Это приводит к потере массового заряда воздуха в цилиндре, но данной потерей можно пренебречь из-за низкого коэффициента остаточных газов в цилиндре. Внешний поршень достигает выхлопных окон, перекрывает их, и тем самым обеспечивает процесс сжатия в первом цилиндре, в то время, как во втором идет расширение. И цикл повторяется.

Читайте также:  Как снимать обгонную муфту генератора

Технологический разрез линейного генератора

Корпус двигателя 1 — сварной стальной, цилиндрической формы, имеет внутри опоры 2, 3 и 4 для установки втулки рабочего цилиндра 5. Втулка крепится нажимным кольцом 6 на 8-ми шпильках. Шпильки крепятся в толстостенной фундаментной плите 7. Далее на втулку одевается цилиндрический водяной коллектор 8. После коллектора на втулку цилиндра одевается газовыхлопной коллектор-улитка 9.

Проточка втулки и улитки на посадочных поверхностях устроены таким образом, что между ступеньками зажимается теплостойкая асбестовая прографиченная прокладка. Улитка при работе нагревается и может расширяться в линейном направлении. Для возможности расширения улитка крепится на длинных шпильках 10, проходящих через трубки 11, гайками 12, которые создают нажимной усилия на улитку через пружины 13. После улитку на втулку одевается водяной коллектор 14.

Втулка рабочего цилиндра 5 цельная. Центральная часть втулки имеет утолщение так же, как и в месте крепления втулки — гребень 15. В центральной части втулка имеет отверстия для 2-х насос-форсунок 16. Так же втулка имеет с каждой стороны от центра по 6 отверстий для штуцеров лубрикаторной смазки (на чертеже не показана). Во втулке в центральной части внешне сделана цилиндрическая проточка для отвода и сбора охлаждающей воды с тангециальних сверлений охлаждающих каналов 17. На втулке есть 17-ть канавок для резиновых уплотнительных колец системы охлаждения. Во втулке со стороны выхлопа и со стороны продувки является тангенциальные расположены окна.

Линейный генератор имеет силовой сварной корпус 18 и легкий корпус для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Легкий корпус закрывается с торцов двигателя крышками 18 на фланцах.

Поршневая группа каждого линейного генератора состоит из 2-х поршней 20. Внутренний поршень крепится к корпусу индуктора 21 на 8-ми шпильках 22. Внешний поршень крепится к траверс-диска 23 на 8-ми шпильках 24. Траверса-диск цилиндрической формы подкреплен в радиальном направлении треугольными косынками 25 с двух сторон, которые крепятся сваркой. Каждый поршень имеет по 6 колец: 4 компрессионных и 2 маслосъемных. Во избежание ударов поршней друг о друге при высоких степенях сжатия в линейном генераторе, днища поршней имеют плоскую конфигурацию.

Поршни имеют водяное охлаждение. Вода во внешние поршни подается по внутренней телескопической неподвижной трубке 26 с соплом на конце. Охлаждающая вода возвращается по телескопической средней трубке 27. Трубка 27 движется в неподвижной трубке 28. Между трубками 27 и 28 находятся уплотнения 29.

Внутренний поршень также охлаждается водой. Вода подводится по телескопической трубке 30, которая крепится к корпусу индуктора 21 с помощью фланца. В индукторе и в опорном фланце поршня есть канал. Далее вода движется по трубке 31 и охлаждает поршень. Возвращается вода по трубке 32, по аналогичному пути и по телескопии 33 отводится уже подогретая.

Внешние поршни связаны между собой посредством траверза-диска 23, 6-ти штанг 34 и корпуса индуктора 35. На концах штанги имеют резьбу и крепятся за счет гаек, зажимаемых гидродомкратом. Движение внутренних и внешних поршневых групп сдвинуты на 180 градусов. Синхронизм обеспечивается за счет механизма синхронизатора — 3-х шестерен 36 6-ти зубчатых реек.

Три рейки 37, относящиеся к внутренней группе, имеют в части, ближней к корпусу индуктора 21 цилиндрическое сечение и проходят через сальники 38. Далее сечение рейки переходит в квадратное. Рейки, относящихся к внешней группе, — это 3 из 6-ти штанг 34, на которые с помощью болтов прикреплены зубчатые рейки. Все 3 механизма синхронизаторов расположены в отдельных выгородках и имеют в своем объеме масло для смазки механизма.

Сравнение ЛГ и традиционного дизеля.

  • В ЛГ производство и сборка двигателя существенно упрощается из-за отсутствия таких дорогих и сложных в производстве деталей как распределительный вал и коленчатый вал.
  • Уменьшение расхода топлива за счет увеличения механического КПД из-за отсутствия коленвала и распредвала.
  • Уменьшение вибрации из-за взаимного гашения возникающих инерционных сил.
  • Повышенная надежность ЛГ за счет уменьшения количества движущихся деталей.
  • В ЛГ невозможно обеспечить ровную синусоиду генерируемого тока из-за неравномерности скорости перемещения магнитов относительно катушек. Но при современном уровне развития преобразовательной техники эта проблема не является неразрешимой.
  • Повышенная неустойчивость работы ЛГ из-за наличия всего двух цилиндров и отсутствия маховика. При пропуске вспышки в одном из цилиндров ЛГ остановится, так как во втором цилиндре не произойдет сжатия воздуха достаточного для воспламенения топлива. Поэтому для решения этой проблемы возникает необходимость в установке как минимум двух форсунок на один цилиндр.

Олег Гуняков

Отзыв на статью О. Гунякова

Начать придется издалека, а именно со статьи «Линейный бензогенератор (дизель-генератор)» автора Скоромца Ю. Г., опубликованной в журнале «Электротехнический рынок», 2008, № 5(23), а также, параллельно, на многих Интернет сайтах. В этой статье описан принцип построения силовой установки относительно небольшой мощности, предназначенной для выработки электроэнергии, отличающийся тем, что в нем двигатель внутреннего сгорания объединен с электрогенератором, при этом вращательное движение ротора генератора заменено возвратно-поступательным движением магнитопровода с заложенной в него обмоткой возбуждения. Основной целью такой замены, по мнению автора, является устранение из системы кривошипно-шатунного механизма, включая коленвал, преобразующего возвратно-поступательное движение поршней двигателя внутреннего сгорания во вращательное движение ротора генератора в обычном дизель-электрическом агрегате. Идея, на первый взгляд, неплохая, хотя ее изложение вызывает массу недоуменных вопросов. Не будем комментировать некоторые высказывания автора этой статьи, а лишь процитируем, чтобы читатель мог сам оценить его вопиющий дилетантизм в области электротехники:

  • В генераторе средней и высокой мощности синхронизация движения шатунов достигается путем уменьшения тока возбуждения отстающего шатуна.
  • Регулирование выходного напряжения осуществляется путем изменения частоты работы генератора.
  • Запуск осуществляется тремя короткими мощными импульсами тока, при этом генератор работает в режиме двигателя. Импульсы тока получаем с клемм конденсатора, предварительно зарядив его за некоторое время, через повышающий трансформатор (50-100 кГц) от маломощного источника питания.
  • Ток нагрузки генератора не влияет на магнитное поле генератора, а значит и на характеристики генератора.
  • Что касается самого генератора, то магнитное поле предложенного генератора, в основной части, всегда постоянно, это дает возможность изготавливать магнитопровод не с отдельных пластин (для уменьшения вихревых токов), а с цельного куска материала, что значительно увеличит прочность магнитопровода и уменьшит трудоемкость изготовления.

А теперь относительно самой идеи. Как следует из написанного автором, целью его проекта является устранение из системы двигатель-генератор кривошипно-шатунного механизма, преобразующего один вид движения (возвратно-поступательный) в другой (вращательный). Однако, с точки зрения поставленной задачи эта проблема уже давным-давно решена. В широко известном роторно-поршневом двигателе Ванкеля вращательное движение выходного вала получается без всяких кривошипно-шатунных механизмов, рис. 1.


Рис. 1. Роторно-поршневой двигатель Ванкеля и принцип его действия

Роторно-поршневые двигатели по схеме Ванкеля известны уже более пятидесяти лет. В 1960-х годах из двадцати наиболее крупных автомобилестроительных компаний 11 фирм приобрели лицензионные права на разработку и производство этих двигателей. На долю этих фирм приходилось около 70% мирового автомобильного производства, в т.ч. 80% производства легковых автомобилей США, 71% Японии, 44% Западно-европейских стран.

Проблемой этого двигателя долгое время считался быстрый износ уплотнителей. Однако в последствие эта проблема была преодолена и эти двигатели стали применять в автомобилестроении. Первый серийный автомобиль с роторным двигателем — немецкий спорткар NSU Wankelspider. Первый массовый (37204 экземпляра) — немецкий седан бизнес-класса NSU Ro80. В 1967 году японская Mazda начала продажи первого автомобиля «Cosmo Sport» оснащенного роторным двигателем мощностью в 110 лошадиных сил. Дальнейшие исследования помогли на 40 процентов снизить расход топлива и улучшить экологичность этих двигателей. К 1970 году суммарная продажа автомобилей с роторными двигателями достигла 100 тыс., в 1975 — 500 тыс., а к 1978 — перевалила за миллион. Двухцилиндровый двигатель «Renesis» фирмы Mazda объёмом всего 1,3 л выдавал мощность уже в 250 л. с. и занимал гораздо меньше места в моторном отсеке, чем обычные двигатели внутреннего сгорания. Современная модель двигателя Renesis-2 16X имеет еще меньший объём при большей мощности и меньше нагревается, рис. 2.

Читайте также:  Генератор ключей для автодата


Рис. 2. Серийный автомобильный двигатель роторно-поршневого типа (Renesis-2 16X) компании Mazda

В этой связи возникает вполне правомерный вопрос: «а был ли мальчик?», то бишь была ли вообще проблема (а может быть и была, но не верно сформулирована)?

Кроме того, необходимость наличия весьма дорогостоящего полупроводникового преобразователя, рассчитанного на полную мощность генератора (необходимого, по утверждению автора, для обеспечения синусоидального выходного напряжения), резко снижает экономическую эффективность предлагаемого решения (если она вообще была!), не говоря уже о тысячах других, не решенных в этом проекте проблем, на которых, в виду вышесказанного, на данном этапе просто нет смысла останавливаться.

Господин О. Гуняков публикует все ту же (то есть, чужую) идею без всяких ссылок на ее истинного автора, слегка изменив конструкцию. Основное (то есть принципиальное, а не в мелких и ничего не значащих деталях) отличие его проекта от проекта Ю. Г. Скоромца) заключается в замене обмотки возбуждения генератора — постоянным магнитом и расширение области применения его установки в область больших мощностей (из переписки с автором выяснилось, что он рассчитывает на применение такого принципа в генераторах мощностью в мегаватты). Поскольку, с одной стороны, для идеи линейного дизель-генератора не важно, как будет выполнен источник магнитного поля (обмотка или постоянный магнит), а с другой стороны и для магнита не важно, в какой именно конструкции генератора он будет использован (с вращательным или возвратно-поступательным движением), то отсюда следует, что идея замены обмотки возбуждения генератора постоянным магнитом не имеет никакого отношения к конкретной конструкции генератора, а относится ко всем генераторам вообще. Но тут сразу возникает вопрос: если в генераторе мощностью в несколько мегаватт можно заменить сложную и дорогую обмотку возбуждения постоянным магнитом из современных сплавов (например, из широко известного сплава NdFeB), то почему же этого не делают сейчас, а используют это решение лишь в небольших маломощных генераторах? Совершенно очевидно, что для этого есть веские причины. Обсуждение этих причин должно содержать слишком много подробностей «из жизни генераторов» и «из жизни магнитов», для того, чтобы подробно освещать их в данном отзыве, но даже не это сейчас главное, а то, что эта идея О. Гунякова о применении постоянных магнитов никак не связана с идеей Ю. Г. Скоромца о линейном дизель-генераторе. Попытка О. Гунякова «привязать» свою идею с постоянными магнитами (которая, сама по себе, давным-давно известна и ничего нового не содержит) к чужой должна служить, по-видимому, для поднятия значимости его идеи.

Даже если не учитывать того обстоятельства, что постоянные магниты применяются только в генераторах очень ограниченной мощности, дополнительная проблема конкретной конструкции О. Гунякова заключается в том, что его генератор расположен в зоне высокой температуры, а постоянные магниты имеют довольно незначительную верхнюю рабочую температуру, ограниченную так называемой точкой Кюри, при которой магнит полностью теряет свои магнитные свойства. Так вот, для сплава NdFeB точка Кюри находится в пределах 300-350°С, а максимальная рабочая температура ограничена величиной 100-150°С. А теперь вспомним, какая температура бывает внутри камеры сгорания ДВС. Правильно, от 300 до 2000°С (во время разных циклов). Какая средняя температура будет на поверхности камеры сгорания, в зоне расположения магнитов? Правильно, намного больше той, на которую рассчитаны постоянные магниты. Следовательно, нужно обеспечить очень эффективное охлаждение магнитов. Как и чем? Весьма сомнительно, что температуру в области расположения магнитов можно снизить до 100°С приемлемыми, а не фантастическим способом. В этой связи следует отметить, что и вопрос об охлаждении самого линейного дизель-генератора не проработан в должной мере. Предлагаемое автором водяное охлаждение далеко не везде применимо. Например, на современных дизель-генераторных установках мощностью от сотен киловатт до нескольких мегаватт, предназначенных для резервного или аварийного электроснабжения (а это очень большой сектор рынка таких агрегатов), не используется водяное охлаждение. Такой агрегат охлаждается огромным (до двух метров в диаметре) вентилятором, насаженным на валу дизеля. Почему это сделано понятно: в аварийных ситуациях неоткуда и нечем подавать воду. Но где взять вращающийся вал для вентилятора в предлагаемой конструкции? Ага, использовать отдельный мощный электромотор, способный вращать двухметровый вентилятор. И тут наш проект начинает обрастать.

В заключение хотелось бы отметить, что ни Ю. Г. Скоромец, ни О. Гуняков не являются ни первооткрывателями этой идеи, ни авторами лучшей из конструкций. Идея эта сама по себе была известна задолго до публикаций обоих авторов. За последние годы были предложены и более удачные конструкции, чем те, которые мы обсуждаем. Например, в конструкции, предложенной Ondřej Vysoký, Josef Božek и др. из Чешского политехнического университета в 2007 году (то есть до публикации статьи Ю. Г. Скоромца) также используются постоянные магниты (авторы не претендуют на мощности в мегаватты), но в ней нет проблемы с нагревом магнитов, так как они могут находиться далеко от камер сгорания и могут быть отделены теплоизолирующей вставкой вала, на котором они закреплены. Изготовлены и испытаны небольшие лабораторные образцы таких агрегатов, рис. 3. В англоязычной литературе такие установки называются «Linear Combustion Engine (LCE)».



Рис. 3. Конструктивная схема и лабораторные образцы линейных дизель-электрических агрегатов, разработанных в Чехии

Имеется много публикаций на эту тему и в Интернете, и виде статьей и даже в виде книг (см. например, «Modeling and Control of Linear Combustion Engine»), хотя реально существующих изделий, присутствующих на рынке еще нет, как и нет каких бы то ни было технико-экономических обоснований, сравнения, например, с тем же двигателем Ванкеля. В этой связи для читателей журнала была бы, на наш взгляд, очень интересна квалифицированная обзорная информация о принципах построения таких систем, их сравнительная характеристика с другими устройствами для получения электроэнергии, информация о проблемах технических и экономических, о достигнутых результатах, а не подробное описание каких-то второстепенных деталей доморощенных конструкций, обладающих массой очевидных недостатков, но выдаваемых за величайшее достижение. Можно было бы только приветствовать публикацию автором такой обзорной статьи.

В технике существуют миллионы красивых, на первый взгляд, идей, не имеющих под собой экономической базы, или не учитывающих реальные технические проблемы, или просто не достаточно проработанных и поэтому не получивших реального воплощения. Достаточно обратиться к патентному фонду любой страны, чтобы увидеть миллионы оригинальных идей, пылящихся на полках. Такая же, по нашему мнению, судьба уготована и конкретным проектам Ю. Г. Скоромца и О. Гунякова. Тем не менее, нельзя утверждать, что миллионы не используемых сегодня патентов абсолютно бесполезны. Их очевидная польза состоит уже в том, что они стимулируют человеческую мысль и являются основой для новых идей. Как мы видим, творческая мысль продолжает активно работать и в рассмотренном направлении. Будем надеяться, что в недалеком будущем появится много новых перспективных идей в этом направлении, количество которых со временем перерастет в качество и они смогут когда-нибудь стать достаточно привлекательными для промышленности.

Владимир Гуревич

Проголосовать и(или) оставить свои комментарии на форуме

Источник