Turbina elétrica automotiva

A maneira mais eficaz de aumentar a potência do motor de um carro é uma turbina. No entanto, ele tem várias desvantagens significativas, como: presença de um furo turbo, operação ideal em uma pequena faixa de velocidade do motor, baixo recurso e a dificuldade de instalá-lo em um motor não preparado para isso.

Muitos desses problemas podem ser resolvidos por uma turbina elétrica. Com uma turbina elétrica, a pressão de reforço necessária pode ser criada a qualquer momento e você pode desacelerar sem medo de que a pressão caia. Na turbina elétrica, não há parte quente aquecida até mil graus. Isso afeta positivamente seus recursos, preço e facilidade de instalação.

Este artigo será dedicado ao nosso desenvolvimento nessa direção.



Recursos de desenvolvimento e design

No momento, na China você pode comprar muitas turbinas elétricas, que são colocadas diretamente na entrada em frente ao filtro de ar. No entanto, eles são 100% inúteis. Para garantir a pressão necessária e um grande volume de ar fornecido, a potência do motor elétrico deve ser de aproximadamente 4 kW. As turbinas chinesas têm várias centenas de watts de potência.

Para esta tarefa, desenvolvemos especialmente um motor elétrico sem escova, capaz de fornecer até 5KW de potência e que pode girar uma turbina até 50000RPM. O motor foi projetado especialmente para que, com potência máxima, obtenha sua eficiência máxima de 93%, produza 350W de calor, o que é bastante realista de remover e, em teoria, nosso motor pode produzir impulso total constantemente. Mais detalhes sobre as características do nosso motor podem ser encontrados aqui .





Para alimentar este motor, decidimos usar duas baterias de carro. Isso simplificará bastante o processo de operação e os custos de instalação. Uma bateria é usada padrão, a segunda é conectada a ela em série. Para recarregar a segunda bateria, ela se reconecta à primeira através de contatores de relé de alta precisão. As baterias de lítio custariam uma ordem de magnitude mais cara, enquanto exigiriam carregamento especial e operação muito cuidadosa, em conformidade com as condições de temperatura corretas.

No entanto, esta solução tem um sinal de menos. Para alimentar o motor em potência máxima, é necessária uma corrente de cerca de 250 A, as baterias de chumbo são capazes de produzir isso, mas não por muito tempo (10 a 30 segundos). Então as baterias precisarão de um pouco de "descanso". No entanto, parece-nos que isso é suficiente, raramente o motor precisa de potência total por um período mais longo.

Usamos essa turbina como a própria turbina (suas características também estão disponíveis aqui ).

Removemos tudo supérfluo e esbanjamos sob o suporte do motor. Todos os rolamentos estão localizados diretamente no motor e o impulsor é colocado em seu eixo, o que automaticamente alinha o eixo do motor e o impulsor. Como a turbina gira em velocidade muito alta, adquirimos rolamentos de alta velocidade da SKF fabricados na Itália no motor.


Para o motor sem escova funcionar, você precisa de um controlador e, para uma corrente tão alta, é bastante caro. No entanto, selecionamos especialmente as correntes e tensões para que o controlador barato mais poderoso, com um custo de 1.500 r, subisse para essa tarefa. Este controlador é suficiente à beira da potência total e precisa fornecer um resfriamento muito bom. Controladores mais poderosos já são mais caros que 10000r.

Resultado



Medições do nosso motor para potência de até 1000 W mostraram que as características do nosso motor (consumo, velocidade, Kv) são bastante próximas daquelas calculadas durante a simulação. Um grande volume de estator e fio de cobre foi capaz de fornecer alta eficiência e baixo aquecimento. Com energia adequada, a turbina acelera na velocidade desejada. Infelizmente, ainda não fomos capazes de realizar testes completos em potência máxima. Quando alimentado por duas baterias, 2 segundos após atingir a velocidade máxima, o controlador se queima devido à falta de resfriamento adequado. Pedimos um novo controlador e planejamos colocá-lo em um tanque com óleo de transformador, o que deve garantir seu melhor resfriamento.


Conclusão

Como resultado, conseguimos criar uma turbina elétrica em funcionamento, de baixo custo e bastante simples de instalar. Em seguida, já será testado em um carro real.

O custo aproximado dos componentes necessários:

• Motor -17000r
• Turbina -20000r
• Battery -3000r
• 4 relés -3000r
• Eletrônica adicional, tubulações, dutos de ar -5000r

O custo total do kit de turbina será de 50000r.

PS
O autor desta ideia é Frimen3 (frimen3@gmail.com). Ele trabalha nessa questão há muito tempo geektimes.ru/post/252076 e acaba de ordenar que desenvolvamos um motor para essa tarefa.