इलेक्ट्रो-टरबाइन: विशेषताएं, संचालन का सिद्धांत, काम के पेशेवरों और विपक्ष, इसे स्वयं करें स्थापना युक्तियाँ और मालिक समीक्षा

2024 लेखक: Erin Ralphs | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-02-19 16:08

पर्यावरणीय नियमों को सख्त करने के साथ, वाहन निर्माताओं को प्रदर्शन को बनाए रखते हुए पर्यावरण मित्रता और इंजन की दक्षता में सुधार के तरीके विकसित करने के लिए मजबूर किया जा रहा है। इस संबंध में, मजबूर प्रेरण प्रणाली व्यापक हो गई है। जबकि अतीत में उनका उपयोग उत्पादकता बढ़ाने के लिए किया जाता था, अब उनका उपयोग अर्थव्यवस्था और पर्यावरण मित्रता में सुधार के साधन के रूप में किया जा रहा है। सुपरचार्जिंग के लिए धन्यवाद, आप कम सिलेंडर और कम मात्रा के साथ वायुमंडलीय इंजनों के समान प्रदर्शन प्राप्त कर सकते हैं। यानी सुपरचार्ज्ड इंजन ज्यादा कुशल होते हैं। एक अन्य विधि अलग-अलग (विद्युत मोटर) और आंतरिक दहन इंजन (हाइब्रिड पावर प्लांट) के संयोजन में विद्युत ऊर्जा का उपयोग है। इस लेख में विद्युत टर्बाइनों पर चर्चा की गई है जो इन दृष्टिकोणों को जोड़ती हैं।

सामान्य विशेषताएं

ऊर्जा स्रोत के अनुसार नॉन-इलेक्ट्रिक फोर्स्ड इंडक्शन सिस्टम को टर्बोचार्जर और सुपरचार्जर में वर्गीकृत किया गया है। विद्युत प्रणालियाँ उन पर निर्मित होती हैं और इसका उद्देश्य ग्राहकों के दौरान प्रदर्शन में सुधार करना है।प्रक्रियाओं और अंतराल को कम करना।

हनीवेल के अनुसार इलेक्ट्रिक ब्लोअर एक इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा संचालित एक कंप्रेसर है जो सुपरचार्ज्ड मोटर पर लगा होता है। यानी यह टर्बो इंजन के लिए एक अतिरिक्त डिवाइस है। एक विद्युत टरबाइन एक यांत्रिक टरबाइन का एक एनालॉग है। इस मामले में ड्राइव को विभिन्न तरीकों से लागू किया जा सकता है।

विस्कॉन्सिन-मैडिसन विश्वविद्यालय में शोधकर्ताओं के वर्गीकरण के अनुसार, जबरन प्रेरण की विद्युत प्रणालियों को डिजाइन और संचालन के सिद्धांत द्वारा निम्नलिखित प्रकारों में विभेदित किया जाता है:

• इलेक्ट्रिक ब्लोअर (ईसी/ईटी/ईएस);
• विद्युत सहायक के साथ टरबाइन (ईएटी);
• विद्युत रूप से अलग टर्बाइन (ईएसटी);
• अतिरिक्त विद्युत चालित कंप्रेसर (TEDC) के साथ टर्बाइन।

डिजाइन

उपरोक्त प्रकार के इलेक्ट्रिक टर्बाइनों का डिज़ाइन अलग होता है। यह घटकों के विभिन्न लेआउट में, उनके तकनीकी मापदंडों में अंतर आदि में निहित है।

ईसी

EC एक इलेक्ट्रिक मोटर चालित कंप्रेसर है। यह ऊपर उल्लिखित इलेक्ट्रिक ब्लोअर है। इलेक्ट्रिक ड्राइव सबसे बड़ा नियंत्रण लचीलापन और इष्टतम ऑपरेटिंग बिंदु पर कंप्रेसर को संचालित करने की क्षमता प्रदान करता है। हालाँकि, इसके लिए शक्तिशाली विद्युत घटकों की आवश्यकता होती है।

खाओ

ईएटी में, टर्बाइन और कंप्रेसर के बीच आमतौर पर शाफ्ट पर एक उच्च गति वाली इलेक्ट्रिक मोटर लगाई जाती है। इस तथ्य के कारण कि यह ऊर्जा का मुख्य स्रोत नहीं है, इसका उपयोग किया जाता हैकम बिजली के विद्युत घटक। इसके परिणामस्वरूप कम लागत आती है। इसके अलावा, ऐसे टर्बोचार्जर में रोटर की स्थिति का स्वयं पता लगाने की क्षमता होती है और अच्छी जनरेटिंग और मोटरिंग क्षमताओं की विशेषता होती है। मुख्य समस्या इलेक्ट्रिक मोटर पर उच्च तापमान का प्रभाव है, खासकर अगर इसे आवास के अंदर स्थापित किया गया हो।

इसे हल करने के कई तरीके हैं। उदाहरण के लिए, बीएमडब्ल्यू ने इलेक्ट्रिक मोटर को शाफ्ट से कनेक्ट और डिस्कनेक्ट करने की अनुमति देने के लिए क्लच लगाए। इसके लिए धन्यवाद, मोटर को टरबाइन के बाहर रखा जा सकता है। जी + एल इनोटेक ने एक बड़े वायु अंतराल के साथ एक स्थायी चुंबक मोटर का उपयोग किया, जिसे बाहर भी स्थित किया जा सकता है। स्टेटर का आंतरिक व्यास कंप्रेसर के बाहरी व्यास के बराबर होता है, और रोटर का बाहरी व्यास शाफ्ट के आउटलेट व्यास के बराबर होता है। एयर गैप एयर इनलेट के रूप में कार्य कर सकता है। यह शीतलन, जड़ता और तापीय प्रभाव के संदर्भ में लाभ प्रदान करता है। इसके अलावा, थर्मल स्थिरता और थर्मल नियंत्रण के मामले में, परिवर्तनीय चुंबकीय प्रतिरोध के साथ प्रेरण इलेक्ट्रिक मोटर, सतह स्थायी चुंबक वाले मोटर की तुलना में सार्वभौमिक कलेक्टर मोटर अधिक बेहतर होते हैं।

ईएसटी

ईएसटी में, टर्बाइन और कंप्रेसर एक शाफ्ट से जुड़े नहीं हैं, और उनमें से प्रत्येक एक इलेक्ट्रिक मोटर से लैस है। यह कंप्रेसर और टरबाइन पहियों को अलग-अलग गति से संचालित करने की अनुमति देता है। इस डिजाइन के ईटी के समान फायदे हैं, लेकिन, इसके विपरीत, ऊर्जा उत्पन्न करने में सक्षम है। इसके अलावा, वहकंप्रेसर और टरबाइन के अलग होने के साथ-साथ टरबाइन और उसके शाफ्ट से अतिरिक्त जड़ता की अनुपस्थिति के कारण इसका तापीय प्रभाव कम होता है। टर्बाइन और कंप्रेसर को अलग करना पैकेजिंग के दृष्टिकोण से फायदेमंद है, क्योंकि यह वायु प्रवाह पथ को अनुकूलित करने की अनुमति देता है। हालांकि, इस तकनीक को टोक़/जड़ता अनुपात को पूरा करने के लिए एक शक्तिशाली इलेक्ट्रिक मोटर, जनरेटर और इनवर्टर की भी आवश्यकता होती है, जो एक लागत पर आता है।

टीईडीसी

TEDC एक यांत्रिक टर्बाइन है जिसमें एक इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा संचालित एक अतिरिक्त कंप्रेसर होता है। टर्बाइन के सापेक्ष कंप्रेसर के स्थान के अनुसार, इन प्रणालियों को अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम (क्रमशः टर्बाइन के ऊपर और नीचे) विकल्पों में वर्गीकृत किया गया है। सामान्य तौर पर, टर्बाइन और शाफ्ट की जड़ता से इलेक्ट्रिक मोटर की स्वतंत्रता के कारण "नीचे" पर ग्राहकों के दौरान उन्हें काफी बेहतर प्रतिक्रियात्मकता की विशेषता होती है। इसके अलावा, डाउनस्ट्रीम टीईडीसी इस संबंध में अपस्ट्रीम विकल्पों की तुलना में बेहतर हैं क्योंकि बाद वाले को दबाव बनाए रखने के लिए बड़ी मात्रा में विशेषता है। इस प्रकार के विद्युत टर्बाइनों का एक अन्य लाभ यांत्रिक टर्बाइनों से न्यूनतम अंतर है।

ऑपरेटिंग सिद्धांत

उपरोक्त प्रकार के विद्युत टर्बाइन संचालन के सिद्धांत में भिन्न होते हैं। तो, ड्राइव को अलग तरह से लागू किया जाता है, उनमें से कुछ ऊर्जा उत्पन्न करने में सक्षम हैं, आदि।

ईसी

ईसी में, कंप्रेसर एक इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा संचालित होता है। ऐसी प्रणाली ऊर्जा पैदा करने में सक्षम नहीं है, लेकिन इसके लिएभंडारण को पुनर्योजी ब्रेकिंग सिस्टम या एक अंतर्निर्मित स्टार्टर जनरेटर के साथ जोड़ा जा सकता है।

खाओ

कम आरपीएम पर ईएटी में, इलेक्ट्रिक मोटर बूस्ट प्रेशर को बढ़ावा देने के लिए कंप्रेसर को अतिरिक्त टॉर्क प्रदान करती है। "शीर्ष" पर यह ऊर्जा उत्पन्न करता है जिसे भंडारण में स्थानांतरित किया जा सकता है। इसके अलावा, इलेक्ट्रिक मोटर टरबाइन को उसकी गति सीमा से अधिक होने से रोक सकती है। हालांकि, एक उच्च दबाव प्रभाव हो सकता है, जो निकास गैसों से निकाली गई ऊर्जा की भरपाई करता है।

एग्जॉस्ट गैसों से बिजली उत्पन्न होने की संभावना के कारण ऐसे टर्बोचार्जर को हाइब्रिड कहा जाता है। यात्री कारों पर, ड्राइविंग चक्र के आधार पर, वे कई सौ वाट से किलोवाट तक उत्पन्न कर सकते हैं। यह आपको ईंधन की बचत करते हुए अल्टरनेटर को बदलने की अनुमति देता है।

ईएसटी

ईएसटी में, एग्जॉस्ट गैसों की ऊर्जा कंप्रेसर को सीधे नहीं चलाती है, बल्कि जनरेटर का उपयोग करके विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। कंप्रेसर संग्रहित ऊर्जा द्वारा संचालित होता है।

टीईडीसी

TEDC में, इलेक्ट्रिक मोटर टरबाइन से स्वतंत्र रूप से काम करती है, और इसके द्वारा संचालित अतिरिक्त कंप्रेसर "नीचे" पर बूस्ट बढ़ाने का काम करता है।

डिजाइन और कार्यात्मक अंतर

जबरन प्रेरण की मानी जाने वाली विद्युत प्रणालियों के बीच मूलभूत अंतरों को विस्कॉन्सिन-मैडिसन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा ग्राफिकल और सारणीबद्ध रूप में संयोजित किया गया है। नीचे दिया गया आंकड़ा उनके डिवाइस के आरेख दिखाता है (ए - ईएटी, बी - ईसी, सी - ईएसटी, डी - टीईडीसी अपस्ट्रीम, ई - टीईडीसी डाउनस्ट्रीम)।

तालिका डिवाइस के मुख्य प्रावधानों को दर्शाती है। इनमें ऊर्जा का स्रोत, कंप्रेसर की ड्राइव, विद्युत घटकों की शक्ति शामिल है। इसके अलावा, आयाम और तापमान प्रभाव जैसे गुण महत्वपूर्ण हैं।

प्रकार	ईसी	खाओ	ईएसटी	टीईडीसी
शक्ति स्रोत	बैटरी	निकास गैस / बैटरी	निकास गैस / बैटरी	निकास गैस / बैटरी
इलेक्ट्रिक मोटर और इन्वर्टर की शक्ति	उच्च	निम्न	उच्च	निम्न
तापमान प्रभाव	निम्न	उच्च	निम्न	निम्न
आकार	छोटा	मध्यम	बड़ा	बड़ा
इलेक्ट्रिक टर्बाइन	नहीं	हां	हां	नहीं
टर्बो-इलेक्ट्रिक कंप्रेसर ड्राइव	नहीं	हां	नहीं	नहीं

इस प्रकार, ईएटी और ईएसटी प्रौद्योगिकियां इलेक्ट्रिक टर्बाइन से संबंधित हैं। ईसी के रूप में यह थाविख्यात - एक अलग तंत्र, टीईडीसी - इससे सुसज्जित एक पारंपरिक टर्बोचार्जिंग प्रणाली।

नकारात्मक पक्ष

एक इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा टर्बाइन ड्राइव यांत्रिक टर्बोचार्जर के मुख्य नुकसान को समाप्त करता है।

• कोई अंतराल नहीं क्योंकि इलेक्ट्रिक मोटर रोटर को बहुत तेजी से घुमा सकती है।
• एग्जॉस्ट गैसों की कमी के कारण टर्बो लैग नहीं होता है, क्योंकि इस मामले में इलेक्ट्रिक मोटर ऊर्जा की कमी की भरपाई करती है।
• इलेक्ट्रिक मोटर आपको बाद के नकारात्मक प्रभावों के बिना एंटी-लैग जैसे ट्रांजिएंट के दौरान बूस्ट रखने की अनुमति देता है।
• यह एक विस्तृत ऑपरेटिंग रेंज और लगातार टॉर्क प्रदान करता है।
• इनमें से कुछ प्रकार के तंत्र बिजली उत्पन्न कर सकते हैं, जनरेटर पर भार कम कर सकते हैं और ईंधन की खपत को कम कर सकते हैं।
• खोई हुई ऊर्जा की वसूली संभव है, क्योंकि फेरारी फॉर्मूला 1 इंजन में लागू किया गया है।
• इलेक्ट्रो-टरबाइन अधिक कोमल परिस्थितियों में और कम गति (200-300 हजार के बजाय 100 हजार) पर काम करते हैं।

हालांकि, इस तकनीक के कई नुकसान हैं।

• मोटर और नियंत्रकों सहित महान डिजाइन जटिलता।
• यह एक उच्च लागत का कारण बनता है।
• इसके अलावा, डिजाइन की जटिलता विश्वसनीयता को प्रभावित करती है।
• बड़ी संख्या में संरचनात्मक तत्वों (टरबाइन के अलावा, इसमें एक इलेक्ट्रिक मोटर, नियंत्रक, बैटरी शामिल है) के कारण, ये टर्बोचार्जर पारंपरिक लोगों की तुलना में बहुत बड़े और भारी होते हैं।

इसके अलावा, प्रत्येक प्रकार के विद्युत टरबाइन की विशेषता हैविशिष्ट विशेषताएं।

प्रकार	ईसी	खाओ	ईएसटी	TEDC अपस्ट्रीम	TEDC डाउनस्ट्रीम
गरिमा	नियंत्रण लचीलापन; लेआउट लचीलापन; शाफ्ट जड़ता की कमी; कोई वेस्टगेट नहीं; कोई बैकप्रेशर नहीं	कॉम्पैक्ट; लो पावर मोटर और इन्वर्टर; कोई वेस्टगेट नहीं	नियंत्रण लचीलापन; लेआउट लचीलापन; शाफ्ट जड़ता की कमी; कोई वेस्टगेट नहीं	आसान स्थापित करने के लिए; शाफ्ट जड़ता की कमी; लो पावर मोटर और इन्वर्टर; लगातार प्रदर्शन में सुधार	बेहतर क्षणिक प्रतिक्रिया; स्थापित करने में आसान; लो पावर मोटर और इन्वर्टर; लगातार प्रदर्शन में सुधार
खामियां	हाई पावर मोटर और इन्वर्टर; कम दक्षता	अतिरिक्त शीतलन की आवश्यकता; अतिरिक्त शाफ्ट जड़ता; पीठ के दबाव के कारण त्वरण सीमा को बढ़ावा देना	हाई पावर मोटर और इन्वर्टर; रूपांतरण के दौरान ऊर्जा की हानि; सीमापीठ के दबाव के कारण बूस्ट बूस्ट; अतिरिक्त स्थापना स्थान की आवश्यकता है	बहुत तेज़ क्षणिक प्रतिक्रिया नहीं; अतिरिक्त स्थापना स्थान की आवश्यकता है; कम दक्षता	अतिरिक्त स्थापना स्थान की आवश्यकता है; कम दक्षता

स्थायित्व के संदर्भ में, IHI के अनुसार, इलेक्ट्रिक टर्बाइन अधिक डिजाइन जटिलता के साथ अधिक कोमल मोड में समान परिस्थितियों में संचालन के कारण यांत्रिक के बराबर होंगे।

प्रासंगिकता

अच्छे प्रदर्शन के बावजूद, वर्तमान में बड़े पैमाने पर उत्पादित कारों पर इलेक्ट्रिक टर्बाइन का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है। यह उनकी उच्च लागत और जटिलता के कारण है। इसके अलावा, यांत्रिक टर्बाइनों (ट्विन स्क्रॉल और वेरिएबल ज्योमेट्री) के उन्नत संस्करणों में बहुत कम लागत पर प्रारंभिक संशोधनों (यद्यपि कुछ हद तक) की तुलना में समान लाभ हैं। अब ईएसटी फॉर्मूला 1 इंजन में फेरारी का उपयोग करता है। हनीवेल के मुताबिक, अगले दशक की शुरुआत में इलेक्ट्रिक टर्बाइनों का बड़े पैमाने पर इस्तेमाल शुरू हो जाएगा। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि होंडा क्लैरिटी जैसे कुछ उत्पादन वाहनों पर इलेक्ट्रिक सुपरचार्जर पहले से ही उपयोग किए जा रहे हैं, क्योंकि वे सरल हैं।

सबसे सरल और घरेलू उपाय

दशक की शुरुआत में, कंप्यूटर कूलर जैसी सरल, सस्ती मशीनें, जिन्हें इलेक्ट्रिक टर्बाइन भी कहा जाता है, बाजार में दिखाई दीं। वे इनलेट पर स्थित हैं और बैटरी से संचालित हैं।कार्बोरेटर और इंजेक्टर दोनों पर ऐसे इलेक्ट्रिक टर्बाइन का उपयोग करना संभव है। निर्माताओं के अनुसार, वे इसे तेज करते हुए, इंजन में प्रवेश करने वाली हवा के प्रवाह को बढ़ाते हैं, जिससे प्रदर्शन में 15% तक की वृद्धि होती है। इस मामले में, पैरामीटर (रेव्स, फ्लो, पावर) आमतौर पर इंगित नहीं किए जाते हैं। अपने हाथों से कार पर ऐसे इलेक्ट्रिक टर्बाइन लगाना बहुत आसान है।

हालांकि, वास्तव में, उनके इलेक्ट्रिक मोटर कई सौ वाट तक विकसित होते हैं, जो प्रवाह की मात्रा बढ़ाने के लिए पर्याप्त नहीं है, क्योंकि इसके लिए लगभग 4 किलोवाट की आवश्यकता होती है। इसलिए, ऐसा उपकरण इनलेट में एक गंभीर बाधा बन जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप, इसके विपरीत, उत्पादकता कम हो जाएगी। सबसे अच्छा, इससे होने वाला नुकसान छोटा होगा, जो गतिशीलता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं करेगा।

इसके अलावा, इंटरनेट पर आप अपने हाथों से विद्युत टरबाइन बनाने पर विकास पा सकते हैं। ऊपर वर्णित सस्ते विकल्पों के विपरीत, वे एक केन्द्रापसारक कंप्रेसर और ब्रशलेस मोटर के आधार पर 17 किलोवाट तक की शक्ति और 50-70 वी के वोल्टेज के आधार पर बनाए जाते हैं, क्योंकि केवल ऐसी मोटर पर्याप्त टोक़ प्रदान करने में सक्षम है और कंप्रेसर को घुमाने की गति। मोटर को गति नियंत्रक से सुसज्जित किया जाना चाहिए। इस प्रणाली को इंटरकूलर की आवश्यकता नहीं है - इसके लिए एक ठंडा सेवन पर्याप्त है। इस प्रकार के एक विद्युत टरबाइन की स्थापना के लिए एक जनरेटर (90-100 ए के लिए) और एक बैटरी (एक उच्च वर्तमान आउटपुट के साथ अधिक क्षमता वाले के लिए) के प्रतिस्थापन की आवश्यकता हो सकती है। कंप्रेसर की घूर्णन गति थ्रॉटल की स्थिति से निर्धारित होती है। इसके अलावा, निर्भरता रैखिक नहीं है, बल्कि घातीय है।

उच्च ऊर्जा खपत के कारण 1.5 लीटर तक के छोटे इंजन वाली कारों के लिए ऐसे इलेक्ट्रिक टर्बाइन बनाने की सलाह दी जाती है। इसके अलावा, इंजन का वॉल्यूम जितना बड़ा होगा, सुपरचार्जर उतना ही कम बूस्ट प्रेशर बना सकता है। तो, 0.7-लीटर इंजन पर, यह 1.5 लीटर - 0.2-0.3 बार के लिए 0.4-0.5 बार होगा। इसके अलावा, ऐसा सुपरचार्जर हीटिंग के कारण अधिकतम प्रदर्शन पर लंबे समय तक काम नहीं कर पाएगा। हालांकि, नियंत्रक को सक्रिय करने के लिए बाध्य करने के लिए कॉन्फ़िगर किया जा सकता है।

कम्पोनेंट्स की उच्च लागत के कारण, इस तरह की इलेक्ट्रिक टर्बाइन बनाना बहुत महंगा है। समीक्षाएं प्रदर्शन में उल्लेखनीय वृद्धि दर्शाती हैं।

डिजाइन के संदर्भ में, ये तंत्र, ऊपर बताए गए सस्ते विकल्पों की तरह, इलेक्ट्रिक सुपरचार्जर हैं। हालांकि, उन्हें अक्सर गलती से इलेक्ट्रिक टर्बाइन कहा जाता है। अब बाजार में अधिक गंभीर ब्रांडेड गतिविधियां हैं जो होममेड के करीब हैं।

सीवी

इलेक्ट्रिक टर्बाइन यांत्रिक टर्बाइनों की तुलना में अधिक प्रतिक्रियाशील, उत्पादक और कुशल हैं और इनमें अतिरिक्त विशेषताएं हैं। एक ही समय में, उनके पास एक जटिल डिजाइन है, लेकिन दूसरी ओर, वे अधिक सौम्य परिस्थितियों में काम करते हैं।