Что такое коллекторный двигатель с турбиной

540й коллекторный мотор для RC моделей

• Цена: US$ 8.99

• Перейти в магазин

Добрый день, уважаемые читатели. Сегодня снова радиоуправляемые модели, точнее аксессуары для них.
Миниобзор коллекторного мотора 540 класса для RC машин.

Я писал в обзоре WLtoys 10428-B2, что хочу попробовать сменить мотор на более тихоходный.
Купил на БГ во время акций с купоном 3/6. Да без акций цена на этот мотор не особо большая, на БГ всегда дешевые RC запчасти.
Посылка без трека.

Характеристики:
Коллекторный мотор для RC машин масштаба 1:10
Витки: 21/27/35/45/55T Чем больше витков, тем больше момент, но ниже скорость.
Диаметр выходного вала: 3.175 мм
Рабочее напряжение: 7.2 В
Даташит 1

Даташит 2

Внешний вид:

Вал на подшипниках. Длина 54 мм.
Сзади похоже на медь:

На выходном валу лыска для удержания шестерни:

Размеры:

Диаметр 3,175 стандартен для этого типа моторов.

Масса:

Для нагруженных условий эксплуатации желательно принудительное охлаждение:
Радиатор для него

Провода надо припаивать самому:

Ставим на модель:
На редукторе Wltoys 10428-B2 :

Размеры как у штатного мотора, проблем нет. Только штатный мотор был на 18 витков.
Установлен на машинку:

Регулятор у меня используется bdesc-s10e-rtr и он что то глючит, выжирает батарейку и на перед дает меньше скорость, чем назад. Заказал новый. Поэтому странное поведение машинки в ролике списываем на регуль. На штатном регуляторе 10428 мотор ведет ведет себя адекватно.

Видео покатушек с этим мотором:

Мотор на красной 10428.
Получилось все как и ожидалось — скорость уменьшилась, момент возрос.

Спасибо за внимание! Удачных покупок!

Создание бесколлекторных двигателей.

Ну и начал я искать из чего бы сделать двигатель:
1) Нашел коллекторный двигатель из старого шуроповерта (главное чтоб он был круглым)
2) Проволку (старые катушки)
3) Провода и термоусадку
4) Клей (цианокрилат)

В создании бесколлекторных двигателей из коллекторных моторов существуют две проблемы:
1) Правильно и аккуратно перемотать двигатель проволкой, дело это долгое и тяжелое, и еще не известно будет ли работать твой двигатель. Грустно становится когда надо все снимать и заново перематывать.
2) Механика. Я считаю что это самая главная проблема, т.к. заставить крутится не ротор а статор, крепко закрепить ось и правильно приклееть магниты очень трудная работа.

На удивление у меня получилось все это сделать с первого раза. Пожалуй начнем:
1) Перемотка трех зубьев делается вот таким способом:

Я перематывал самым легким способом (1) — звездочкой. Перематывал 0.4мм проволкой. Количество витков на зуб я делал на глаз=) Но конечно следует их делать одинаковыми.

Аккуратно соединил одни концы, скрутил их, зачистил и припаял. К другим концам припоял провода и заизолировал термоусадкой.

2) Дальше я криклеел, предварительно зачистив место склеевания спиртом, ось вместе с барашком к статору (к стойке), от которой не забыл еще оторвать чётки.

3) Начинаем разбираться со статором, который будет вращатся. Из-за отсутствия редко земельных магнитов, я решил оставить те ферромагниты, которые были изначально.

Всего два магнита, а значит 4 полюса, а надо как минимум 5 магнитов.
Немного о закреплении магнитов:
—Теория:

—Инструменты:
1) Хитрый пинцет (1)
2) Две ковырялки (2-3)

—Создание:
Для начала надо пометить полюса магнитов. Для этого мы возьмем большой магнит с помеченной стороной и начнем к нему примагничивать маленькие магниты, наружную часть магнитика помещаем маркером (Нам не особо важно, где у магнита север или юг) нам главное что мы знаем общий полюс всех магнитов.

Теперь начнем клеить магниты, клеять будем цианокрилатом. Вот таким способом:
Для этого нам нужно будет сделать специальную перемычку, размер с одного конца 2 магнита, с другого 1 магнит.

Клеем и зажимаем пинцетом.

4) Вращение статора. Статор держится крепко за плассмасовую основу, поэтому пазы, за которые держится статор, пришлось отшлифовать и замазать ВД-40. Получилось отличное вращение, и без подшипников=))

5) Испытания:
—Первым делом я проверил крутится ли он! (я не хотел подключать к слабым регуляторам, поэтому я подключил к автомодельному регулятору на 75 А). На удивление он закрутися и не слабо.
—Я не смог найти сегодня найти весы, но я придумал пропсейвер=) Завтра измерю тягу:

Тяга чувствуется, использовал винт 7х6.

При включении на 15 сек, мотор изрядно нагрелся (градусов так 40-45 цельсия).

Долгожданная тяга, с учетом всех недоделок, с винтом 7х6, с Li-poly 1300мА 25С и регулятором на 75А, на удивление большая- 533 грамм. Урааааааа=)

Еще мои разработки:

Многие из них были вытащены из старого видака.

Что такое электротурбина

Говоря о системах наддува двигателя, автолюбители зачастую представляют себе систему, в основе которой лежит турбина (турбокомпрессор) – специальный агрегат, использующий энергию отработавших газов для раскручивания крыльчатки и нагнетания атмосферного воздуха. Кто-то может вспомнить механические нагнетатели, отнимающие энергию от силового агрегата. О них мы писали в данном материале. В силу относительной простоты, высокой надежности и пристойного КПД в системах наддува чаще всего используют имено турбины. Автомобильные концерны и сторонние компании придерживаются идеи, что привычную турбину можно и даже нужно улучшить. Сказано – сделано, и инженеры из года в год представляют различные модели электрических турбин. В данном материале Avto.pro разберется в том, что они собой представляют и можно ли устанавливать их на свой автомобиль уже сегодня.

Коротко о системах наддува

Заранее отметим, что данный материал написан и опбликован в середине 2020 года , когда крупные компании и концерны ведут работу над улучшением имеющихся электротурбин (у некоторых это получилось), однако эффективность таких агрегатов высока только на бумаге – достойные внимания образцы, прошедших строгие проверки, можно пересчитать по пальцам. В дальнейшем ситуация может измениться и электротурбины могут вытеснить классические турбокомпрессоры. Чем обусловлена их эффективность? Давайте разберемся.

Перед началом подробного разбора электрических турбин стоит рассказать о более привычных агрегатах. А перед тем как рассказать о них, стоит уделить внимание особенностям работы двигателей внутреннего сгорания. Начнем с рабочих циклов 4-тактного двигателя, который мы возьмем в качестве примера. За четыре такта коленвал успевает сделать два полных оборота. В случае выбранного двигателя такты можно описать так:

1. Впуск. Поршень продвигается вниз, а в камеру сгорания может попасть топливовоздушная смесь (в случае бензинового мотора) или воздух (если мотор дизельный);
2. Сжатие. На этом такте горячая смесь сжимается;
3. Рабочий ход. Горячая смесь зажигается искрой от свечи зажигания или под действием давления впрыска в дизельном агрегате;
4. Выпуск. Поршень продвигается вверх, давая выйти отработавшим газам.

Вдумчивый читатель уже может предложить несколько вариантов доработки двигателя, которые повысят его эффективность. Например, увеличение рабочего объема. Это хороший вариант, однако на практике бесконечное увеличение объема нецелесообразно – агрегат станет слишком большим и тяжелым, а его экологичность и экономичность окажется под большим вопросом. Существует другой вариант – повысить мощностные показатели агрегата без существенного увеличения расхода горючего посредством «адаптации» процесса приготовления топливоздушной смеси . Проще говоря, улучшить способность агрегата всасывать атмосферный воздух. Это и будет называться наддувом двигателя.

Классические турбины и их недостатки

В материале, посвященном турбокомпрессорам , мы писали о том, как устроена одна из наиболее распространенных система наддува. Если вкратце, то в нее входит воздухозаборник, интеркулер, турбина, коллекторы и специальная система охлаждения (масляная или комбинированная). Также система может быть дополнена специальными клапанами. В отдельных случаях автомобиль может комплектоваться сразу двумя турбинами. Основа подобных систем наддува – турбина – имеет ряд недостатков:

• Турболаг (турбояма);
• Повышенные требования к качеству горючего;
• Неоптимальные габариты в случае некоторых моделей;
• Повышенный расход масла.

Наиболее существенным недостатком принято считать турболаг. Под этим термином подразумевают эффект, при котором турбонагнетатель срабатывает с некоторой задержкой. Например, при движении авто с невысокой скоростью и при небольшим оборотах двигателя. Напоминаем, что сама турбина может работать при оборотах более 150 тысяч в минуту. Здесь прослеживается почти прямая зависимость – чем выше нагрузка на двигатель и чем выше обороты, тем больше объемы отработавших газов, энергия движения которых и используется для раскручивания крыльчатки турбины. От эффекта турболага можно избавиться при помощи чип-тюнинга, о котором мы писали в данном материале , а также посредством установки тюнинг-боксов. И то, и другое предусматривает внесение изменений в работу двигателя.

Отдельные претензии к турбокомпрессорам сводятся к их невысокой надежности. На самом деле агрегаты довольно надежны, но при сравнении с механическими нагнетателями становится ясно, что требования к надежности, эффективности работы смежных с турбиной и двигателем систем, а также общий расход масла могут быть ниже. Владельцы авто с турбированным двигателем уже привыкли к особенностям обслуживания подобных агрегатов и знают, что для поддержания их нормальной работы достаточно вовремя проходить ТО и заливать в автомобиль только качественные технические жидкости.

Подробнее об электротурбинах

Интерес к электрическим турбинам (англ.: Electric Turbocharger ) во многом обусловлен желанием избавиться от эффекта турболага. Так, например, определенных успехов на поприще разработки таких агрегатов добился Renault . Проблема в том, что французский концерн рассматривает модернизированные турбины как решение для спорткаров. Массовое производство модернизированных турбин было начато на заводах Volvo и Audi. Пойти дальше намерены в Mercedes-Benz . В 2020 году компания почти закончила работу над электрическим турбонагнетателем для всех будущих серийных моделей транспорта.

Техническое решение от автоконцернов и сторонних компаний, вроде американского Garett , выглядит очень просто: к оси турбины подсоединяется небольшой электродвигатель, питаемый от источника напряжения 48V и подкручивающий колесо в тех случаях, когда есть вероятность возникновения турболага. К примеру, на малых оборотах двигателя. Сама технология не нова и существует несколько вариантов компоновки турбин и электродвигателей. Выделяют два основных варианта:

• Турбина, совмещенная с электродвигателем. Разработка Garrett, также продвигаемая Mercedes-Benz. Электродвигатель может работать и как двигатель, и как генератор;
• Раздельные турбина и электрокомпрессор. Разработка VAG, которая, которая отличается от указанной выше. Такая схема не приспособленная под зарядку АКБ.

В качестве отдельной компоновки стоит выделить раздельную турбину и маломощный электродвигатель во впускной системе. В англоязычных источниках все три компоновки объединяются под термином Electric Turbocharger , однако как читатель уже наверняка догадался, мы не зря заострили внимание на еще одной компоновке. Из-за использования маломощного «вентилятора» такая система не может обеспечить всасывания больший объемов воздуха. Первый и второй варианты – другое дело. Разрабатываемые турбины имеют не только электродвигатель, но и оснащаются специальным нагнетателем, геометрия которого была изменена с целью лучшего сжатия воздуха. Хорошо себя показывают нагнетатели с ребристой внутренней поверхностью.

Наиболее перспективные варианты исполнения электрических турбин предусматривают использование электродвигателя для подкрутки крыльчатки на низких оборотах двигателя и в качестве генератора, когда обороты достаточно велики. Напоминаем, что большинство турбин становятся эффективными лишь при оборотах более 3 тысяч в минуту. Резюмируя, отметим, что электрические агрегаты создавались с целью устранения главного недостатка агрегатов классических – задержки срабатывания, – однако в ходе экспериментов оказалось, что они в целом более эффективны и повышают топливную экономичность силового агрегата.

Выбор электротурбины?

Онлайн-маркетплейсы уже сегодня могут предложить автолюбителям множество электрических турбин. Обратимся к Джеффу Даффу, руководителя отдела разработок Garrett. По его словам, в зависимости от конфигурации двигателя и модели электротурбины можно повысить топливную эффективность автомобиля максимум на 10%, но на испытаниях новые агрегаты повысили эффективность на 2-4%. Их еще нужно доработать. Цель компании: создать агрегат, с которым двигатель всегда будет потреблять идеальную топливовоздушную смесь. Со слов Даффа становится ясно, что мировой производитель агрегатов для систем наддува еще разрабатывает или улучшает имеющиеся электротурбины. Могут ли предлагаемые уже сегодня турбины быть настолько же эффективными, как тестовые образцы Garrett, Volkswagen, Audi, Mercedes-Benz и прочих? Для начала они должны удовлетворять следующим требованиям:

• Зафиксированное в ходе испытаний повышение производительности двигателя;
• Отсутствие эффекта турболага;
• Снижение расхода горючего хотя бы на 2% при тех же мощностных показателях;
• Работа при напряжении 48V. При меньшем напряжении совмещенный с турбиной электродвигатель будет недостаточно эффективен, а вынесенный «вентилятор» будет попросту создавать воздушную пробку.

В основном в продаже встречаются именно «вентиляторы», эффективность которых якобы гарантируется производителем. Редкие фирмы решаются на создание турбин с совмещенным электродвигателем, поскольку их разработка и производство обходится дороже. На практике и те, и другие в подавляющем большинстве случаев неэффективны или недостаточно надежны . Если вы нашли в продаже чудо-турбину, внимательнее изучите характеристики. Если производитель указывает лишь процентные прибавки какого-либо из показателей (даже не указывая методику проверки до и после), это должно вас насторожить. А если не указано потребление, показатели давления, ничего не сказано о применяемости, не уточнено, для каких двигателей агрегат подходит лучше всего (низко- или высокооборотистых), то покупать и устанавливать такую электротурбину точно не стоит. Даже если агрегат окажется эффективным, нет никаких гарантий, что его электрическая часть не выйдет из строя спустя пару недель или месяце эксплуатации.

Вывод

Подавляющее большинство электрических турбин на вторичном рынке не достойны внимания покупателя. Продавцы воспользуются всеми известными маркетинговыми уловками для того, чтобы продать такие агрегаты незадачливому автолюбителю, однако мы гарантируем, что на момент написания данного материала (2020 год) электротурбины еще являются одним из экспериментальных автомобильных агрегатов, которые только предстоит улучшить. В продаже можно встретить достаточно качественные агрегаты, обеспечивающие стабильный прирост мощности и не имеющие эффекта турболага, однако мы все же советуем автолюбителям повременить с покупкой. В ближайшие годы технология ETurbo будет «обкатана» и подобные агрегаты можно устанавливать на свой автомобиль без опасений. Правда, лишь после внесения доработок в электрику.

Турбированный двигатель

Турбированный мотор – это силовой агрегат, в котором подача воздуха в цилиндры осуществляется посредством специального устройства – турбины. Мощность турбированного двигателя значительно больше, чем у обычного атмосферного. В этой статье мы расскажем, как работает турбированный двигатель, какие он имеет преимущества и недостатки, а также как правильно его эксплуатировать.

Принцип работы турбированного двигателя

Турбированный двигатель (будь то бензиновый или дизельный) конструктивно имеет некоторые отличия от своего атмосферного аналога. Главной особенностью любого турбированного двигателя является турбокомпрессор. Данное устройство состоит из специального вентилятора и турбины. Компрессор подключается к выхлопной системе автомобиля и через систему специальных труб принимает часть выхлопного газа на лопасти турбины. Турбина раскручивается под давлением, создаваемым выхлопным газом и приводит в движение вентилятор компрессора. Компрессор закачивает под давлением большое количество воздуха.

Увеличение количество и давление воздуха способствует лучшему сгоранию топлива, а значит, увеличению мощности двигателя. Таким образом, при меньшем объеме, турбированный двигатель способен иметь больше лошадиных сил, чем больший по объему атмосферный мотор.

Охлаждение турбированного двигателя отличается от охлаждения атмосферного. Прежде всего, в таких двигателях вместо радиатора применяется специальное устройство – интеркуллер. Он представляет собой тот же радиатор, однако в нем, вместо ОЖ циркулирует воздух. Иногда интеркуллер может дополняться вентилятором, для эффективности охлаждения потоком воздуха.

Видео — Работа ДВС как работает турбонаддув

Преимущества и недостатки турбированного двигателя

Как и любой другой двигатель, турбированный тоже обладает своими преимуществами и недостатками.

Преимущества:

1. Самое главное преимущество турбированного двигателя – высокая мощность. Пожалуй, это главная цель, которую получили при минимальном изменении конструкции двигателя. При одинаковом объеме с атмосферным двигателем, турбированный может выдавать мощность и крутящий момент на 70 процентов больше.

2. Турбокомпрессор позволяет снизить содержание вредных веществ в выхлопном газе, что делает такой двигатель намного экологичнее. Это связано с тем, что воздух в цилиндрах сгорает намного эффективнее и полностью, в связи с этим, количество выхлопных газов уменьшается, а то и вовсе пропадает по пути в компрессор.

3. Двигатель, оборудованный турбиной, имеет низкий уровень шума, в отличие от атмосферного аналога.

4. Турбированный двигатель можно установить практически на любой автомобиль. Это связано с тем, что его конструктивные особенности мало чем отличаются от обычного ДВС. А значит, при равном объеме, они имеет такие же габариты, что позволяет монтировать его на те же крепежные элементы. Данное свойство касается как бензиновые, так и дизельные двигатели.

Недостатки:

1. Пожалуй, это самый логичный недостаток из всех – повышенный расход топлива. Дело в том, что при потреблении большего объема воздуха, необходимо и соответствующее количество топлива. Решить эту проблему невозможно, так как двигатель, раскручиваясь быстрее, будет самостоятельно закачивать требуемый уровень топлива.

2. Очень большие трудности в эксплуатации. Они связаны с высокой чувствительностью качества топлива и моторного масла. Если атмосферный двигатель менее привередлив к этим показателям, то турбированный может запросто выйти из строя.

3. В дополнение ко второму недостатку можно отметить очень низкий срок службы масло и его фильтра. Дело в том, что турбированный двигатель строится на основе обычного ДВС, а значит, рассчитан на такой же пробег и количество оборотов. Так как турбированный двигатель чаще работает на повышенных оборотах, соответственно масло быстрее теряет свои свойства.

4. Большие цены. Суть данного вопроса начинается с того, что цена на турбину и ее комплектующие изделия достаточно высокая. Соответственно турбокомпрессор очень дорого ремонтировать, что не каждому по карману.

5. Есть некоторые особенности охлаждения турбины после долгой поездки. Дело в том, что она достаточно сильно перегревается и может остыть только на холостых оборотах. Поэтому, прежде чем глушить двигатель, ему дают поработать еще около двух минут.

6. Двигатель с турбокомпрессором в сборе стоит дороже своего атмосферного аналога на 20-30 процентов.

Как правильно эксплуатировать турбированный двигатель?

Если соблюдать все правила эксплуатации, то двигатель, оснащенный турбокомпрессором, может прослужить около 500 тысяч километров. Известны случаи, когда двигатель «переживал» собственный автомобиль. Кузов сгнивал, а мотор устанавливали на другой автомобиль и продолжали эксплуатировать.

• Заливайте в бензобак только самое качественное топливо. Не заправляйтесь на сомнительных заправках. То же самое относится и к моторному маслу. Некачественное масло очень быстро приведет к дорогостоящему ремонту турбированного двигателя. Помимо этого, необходимо чаще проверять уровень масла.
• Работа на холостых оборотах, которые превышают нормируемые значения, дольше 30 минут недопустима. Если у вас холостые обороты выставлены на слишком больших или малых значениях, обязательно отрегулируйте карбюратор или перепрограммируйте систему впрыска топлива.
• После каждого запуска турбированного двигателя, его необходимо прогревать не менее двух минут. Только затем можно начинать движение.
• Если после длительной поездки вы решили остановиться, то не глушите двигатель сразу. Необходимо выждать время, пока на холостых оборотах остынет турбокомпрессор (порядка 2-3 минут) и только после этого выключайте зажигание.
• Всегда своевременно проводите мероприятия, касающиеся технического обслуживания двигателя. Здесь имеется ввиду замена масла, расходных материалов.

Вот так устроен турбированный двигатель. Если вы не боитесь всех сложностей эксплуатации и повышенного расхода топлива, то можете без проблем установить на свой автомобиль подобный агрегат. Однако стоит отметить, что если вы планируете установку такого двигателя на свой автомобиль, то необходимо соответствующее переоформление двигателя в органах ГИБДД.