Turbina eléctrica automotriz

La forma más efectiva de aumentar la potencia del motor de un automóvil es una turbina. Sin embargo, tiene una serie de inconvenientes importantes, tales como: la presencia de un orificio turbo, el funcionamiento óptimo en un pequeño rango de velocidad del motor, un bajo recurso y la dificultad de instalarlo en un motor no preparado para esto.

Muchos de estos problemas pueden resolverse con una turbina eléctrica. Con una turbina eléctrica, se puede crear la presión de refuerzo necesaria en cualquier momento y puede reducir la velocidad sin temor a que la presión disminuya. En la turbina eléctrica no hay una parte caliente calentada hasta mil grados. Esto tiene un efecto positivo en su recurso, precio y facilidad de instalación.

Este artículo estará dedicado a nuestro desarrollo en esta dirección.



Características de desarrollo y diseño.

Por el momento, en China puede comprar muchas turbinas eléctricas, que se colocan directamente en la entrada frente al filtro de aire. Sin embargo, son 100% inútiles. Para garantizar la presión necesaria y un gran volumen de aire suministrado, la potencia del motor eléctrico debe ser de aproximadamente 4 kW. Las turbinas chinas tienen varios cientos de vatios de potencia.

Para esta tarea, hemos desarrollado especialmente un motor eléctrico sin escobillas capaz de entregar hasta 5KW de potencia y que puede hacer girar una turbina hasta 50000 RPM. El motor se diseñó especialmente para que, a plena potencia, proporcione su máxima eficiencia del 93%, luego producirá 350 W de calor, lo que es bastante realista de eliminar y, en teoría, nuestro motor puede producir un impulso completo constantemente. Más detalles sobre las características de nuestro motor se pueden encontrar aquí .





Para alimentar este motor, decidimos usar dos baterías de automóvil. Esto simplificará enormemente el proceso de operación y el costo de instalación. Se usa una batería estándar, la segunda está conectada en serie. Para recargar la segunda batería, se vuelve a conectar a la primera a través de contactores de relé de alta precisión. Las baterías de litio costarían un orden de magnitud más caro, mientras que requerirían una carga especial y una operación muy cuidadosa de acuerdo con las condiciones de temperatura correctas.

Sin embargo, esta solución tiene un signo menos. Para alimentar el motor a plena potencia, se necesita una corriente de aproximadamente 250 A, las baterías de plomo pueden producir esto, pero no por mucho tiempo (10-30 segundos). Entonces las baterías necesitarán un poco de "descanso". Sin embargo, nos parece que esto es suficiente, rara vez el motor necesita potencia completa durante un período más largo.

Utilizamos esta turbina como la turbina misma (sus características también están disponibles aquí ).

Quitamos todo lo superfluo y lo desperdiciamos debajo del soporte del motor. Todos los cojinetes están ubicados directamente en el motor y el impulsor se coloca sobre su eje, lo que automáticamente alinea el eje del motor y el impulsor. Como la turbina rotará a velocidades muy altas, recogimos rodamientos de alta velocidad SKF de fabricación italiana en el motor.


Para que el motor sin escobillas funcione, necesita un controlador y para una corriente tan alta es bastante costoso. Sin embargo, seleccionamos especialmente corrientes y voltajes para que el controlador más poderoso y barato con un costo de 1,500 r surgiera para esta tarea. Este controlador es suficiente al borde de la máxima potencia y necesita proporcionar una refrigeración muy buena. Los controladores más potentes ya son más caros que 10000r.

Resultado



Las mediciones de nuestro motor para una potencia de hasta 1000 W mostraron que las características de nuestro motor (consumo, velocidad, Kv) son bastante cercanas a las calculadas durante la simulación. Un gran volumen de estator y alambre de cobre fue capaz de proporcionar alta eficiencia y bajo calentamiento. Con la potencia adecuada, la turbina con ella acelera a la velocidad deseada. Pero desafortunadamente, aún no hemos podido realizar pruebas completas a plena potencia. Cuando funciona con dos baterías, 2 segundos después de alcanzar la velocidad máxima, el controlador se quemó debido a la falta de enfriamiento adecuado. Pedimos un nuevo controlador y planeamos ponerlo en un tanque con aceite de transformador, lo que debería garantizar su mejor enfriamiento.


Conclusión

Como resultado, logramos crear una turbina eléctrica que funciona, que tiene un bajo costo y es bastante simple de instalar. A continuación se probará ya en un automóvil real.

El costo aproximado de los componentes necesarios:

• Motor -17000r
• Turbina -20000r
• Batería -3000r
• 4 relés -3000r
• Electrónica adicional, tuberías, conductos de aire -5000r

El costo total del kit de la turbina estará en la región de 50000r.

PS
El autor de esta idea es Frimen3 (frimen3@gmail.com). Él ha estado trabajando en este tema durante mucho tiempo geektimes.ru/post/252076 y nos acaba de ordenar que desarrollemos un motor para esta tarea.