Motor (Deutsch)

Ein Motor kann nach zwei Kriterien in eine Kategorie eingeteilt werden: die Form der Energie, die er akzeptiert, um Bewegung zu erzeugen, und die Art der Bewegung, die er ausgibt.

Wärme engineEdit

Verbrennung engineEdit

Verbrennungsmotoren sind Wärmekraftmaschinen angetrieben durch die Hitze der Verbrennung.,

Verbrennungsmotor

Ein Drei-PS-Verbrennungsmotor, der mit Kohlengas betrieben wurde

Hauptartikel: Verbrennungsmotor

Der Verbrennungsmotor ist ein Motor, bei dem die Verbrennung eines Kraftstoffs (im Allgemeinen fossiler Brennstoff) mit einem Oxidationsmittel (normalerweise Luft) in einer Brennkammer erfolgt., Bei einem Verbrennungsmotor wird durch die Ausdehnung der durch die Verbrennung erzeugten Hochtemperatur-und Hochdruckgase direkt Kraft auf Komponenten des Motors, wie die Kolben oder Turbinenschaufeln oder eine Düse, ausgeübt und durch Bewegung über eine Strecke mechanische Arbeit erzeugt.

Externer Verbrennungsmotor

Hauptartikel: Externer Verbrennungsmotor

Ein externer Verbrennungsmotor (EC-Motor) ist eine Wärmekraftmaschine, bei der ein internes Arbeitsfluid durch Verbrennung einer externen Quelle durch die Motorwand oder einen Wärmetauscher erhitzt wird., Das Fluid erzeugt dann durch Ausdehnen und Einwirken auf den Mechanismus des Motors Bewegung und brauchbare Arbeit. Das Fluid wird dann gekühlt, komprimiert und wiederverwendet (geschlossener Zyklus) oder (seltener) abgeladen und Kühlflüssigkeit eingezogen (Open Cycle Air Engine).

„Verbrennung“ bezieht sich auf Brennstoff mit einem Oxidationsmittel zu verbrennen, um die Wärme zu liefern., Motoren ähnlicher (oder sogar identischer) Konfiguration und Betrieb können eine Wärmezufuhr aus anderen Quellen wie Kern -, Sonnen -, geothermischen oder exothermischen Reaktionen verwenden, die keine Verbrennung beinhalten; werden dann jedoch nicht streng als externe Verbrennungsmotoren, sondern als externe Wärmemotoren eingestuft.

Das Arbeitsfluid kann ein Gas wie in einem Stirlingmotor oder Dampf wie in einer Dampfmaschine oder eine organische Flüssigkeit wie n-Pentan in einem organischen Rankinzyklus sein. Das Fluid kann jede Zusammensetzung haben; Gas ist bei weitem das häufigste, obwohl manchmal sogar einphasige Flüssigkeit verwendet wird., Bei der Dampfmaschine wechselt das Fluid die Phasen zwischen Flüssigkeit und Gas.

Luftatmende Verbrennungsmotoren

Luftatmende Verbrennungsmotoren sind Verbrennungsmotoren, die den Sauerstoff in der atmosphärischen Luft verwenden, um den Kraftstoff zu oxidieren („verbrennen“), anstatt wie bei einer Rakete ein Oxidationsmittel zu tragen. Theoretisch sollte dies zu einem besseren spezifischen Impuls führen als bei Raketentriebwerken.

Ein kontinuierlicher Luftstrom strömt durch den luftatmenden Motor. Diese Luft wird komprimiert, mit Kraftstoff vermischt, gezündet und als Abgas ausgestoßen.,

Beispiele

Typische Luftatmungsmotoren umfassen:

• Hubkolbenmotor
• Dampfmaschine
• Gasturbine
• Airbreathing jet engine
• Turbo-Propellermotor
• Pulse detonation engine
• Pulse jet
• Ramjet
• Scramjet
• Liquid air Cycle engine / Reaction Engines SABRE.

Umwelteffektedit

Der Betrieb von Motoren wirkt sich typischerweise negativ auf die Luftqualität und den Umgebungsschallpegel aus. Es wurde ein wachsender Schwerpunkt auf die Verschmutzung produzierenden Eigenschaften von Automobil-Energiesystemen., Dies hat neues Interesse an alternativen Energiequellen und Verfeinerungen von Verbrennungsmotoren geweckt. Obwohl einige batteriebetriebene Elektrofahrzeuge mit begrenzter Produktion erschienen sind, haben sie sich aufgrund von Kosten und Betriebseigenschaften nicht als wettbewerbsfähig erwiesen. Jahrhundert hat der Dieselmotor bei Autobesitzern an Popularität gewonnen. Der Benzinmotor und der Dieselmotor mit ihren neuen Emissionskontrollgeräten zur Verbesserung der Emissionsleistung wurden jedoch noch nicht wesentlich in Frage gestellt., Eine Reihe von Herstellern haben Hybridmotoren eingeführt, hauptsächlich mit einem kleinen Benzinmotor gekoppelt mit einem Elektromotor und mit einer großen Batteriebank, aber auch diese haben noch viel von einem inroad in die Marktanteile von Benzin-und Dieselmotoren zu machen.

Luftqualitätedit

Abgas eines Zündkerzenmotors besteht aus: Stickstoff 70 bis 75% (nach Volumen), Wasserdampf 10 bis 12%, Kohlendioxid 10 bis 13,5%, Wasserstoff 0,5 bis 2%, Sauerstoff 0,2 bis 2%, Kohlenmonoxid: 0,1 bis 6%, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und partielle Oxidationsprodukte (z. B. Aldehyde) 0.,5 bis 1%, Stickstoffmonoxid 0,01 bis 0,4%, Lachgas <100 ppm, Schwefeldioxid 15 bis 60 ppm, Spuren anderer Verbindungen wie Kraftstoffadditive und Schmierstoffe, auch Halogen – und Metallverbindungen und andere Partikel. Kohlenmonoxid ist hochgiftig und kann eine Kohlenmonoxidvergiftung verursachen, daher ist es wichtig, eine Ansammlung des Gases auf engstem Raum zu vermeiden. Katalysatoren können giftige Emissionen reduzieren, aber nicht vollständig beseitigen., Auch die daraus resultierenden Treibhausgasemissionen, hauptsächlich Kohlendioxid, aus dem weit verbreiteten Einsatz von Motoren in der modernen industrialisierten Welt tragen zum globalen Treibhauseffekt bei – ein Hauptanliegen in Bezug auf die globale Erwärmung.

Nichtbrennende Wärmemotorenedit

Einige Motoren wandeln Wärme aus nichtverbrennenden Prozessen in mechanische Arbeit um, zum Beispiel verwendet ein Kernkraftwerk die Wärme aus der Kernreaktion, um Dampf zu erzeugen und eine Dampfmaschine anzutreiben, oder eine Gasturbine in einem Raketentriebwerk kann durch Zersetzung von Wasserstoffperoxid angetrieben werden., Abgesehen von der unterschiedlichen Energiequelle ist der Motor oft ähnlich konstruiert wie ein interner oder externer Verbrennungsmotor.

Eine andere Gruppe nichtkombustiver Motoren umfasst thermoakustische Wärmekraftmaschinen (manchmal auch als „TA-Motoren“ bezeichnet), bei denen es sich um thermoakustische Geräte handelt, die Schallwellen mit hoher Amplitude verwenden, um Wärme von einem Ort zum anderen zu pumpen oder umgekehrt eine Wärmedifferenz zu verwenden, um Schallwellen mit hoher Amplitude zu induzieren. Im Allgemeinen können thermoakustische Motoren in Stehwellengeräte und Fahrwellengeräte unterteilt werden.,

Stirling-Motoren können eine andere Form der nicht brennbaren Wärmekraftmaschine sein. Sie nutzen den Stirling thermodynamischen Zyklus, um Wärme in Arbeit umzuwandeln. Ein Beispiel ist der Alpha-Stirlingmotor, bei dem über einen Rekuperator Gas zwischen einem heißen Zylinder und einem kalten Zylinder strömt, die 90° phasenlos an Hubkolben befestigt sind. Das Gas erhält Wärme am heißen Zylinder und dehnt sich aus, wobei der Kolben angetrieben wird, der die Kurbelwelle dreht., Nach dem Ausdehnen und Durchströmen des Rekuperators gibt das Gas Wärme am kalten Zylinder ab und der daraus resultierende Druckabfall führt zu seiner Kompression durch den anderen (Verdrängungs -) Kolben, der es zurück in den heißen Zylinder zwingt.

Nicht-thermische chemisch angetriebene Motormotoren

Nicht-thermische Motoren werden normalerweise durch eine chemische Reaktion angetrieben, sind jedoch keine Wärmemotoren. Beispiele hierfür sind:

• Molekulare Motormotoren in Lebewesen gefunden
• Synthetischer molekularer Motor.,

Elektromotoredit

Ein Elektromotor nutzt elektrische Energie, um mechanische Energie zu erzeugen, normalerweise durch die Wechselwirkung von Magnetfeldern und stromführenden Leitern. Der umgekehrte Prozess, der elektrische Energie aus mechanischer Energie erzeugt, wird durch einen Generator oder Dynamo durchgeführt. Traktionsmotoren, die in Fahrzeugen verwendet werden, erfüllen häufig beide Aufgaben. Elektromotoren können als Generatoren betrieben werden und umgekehrt, obwohl dies nicht immer praktisch ist.,Elektromotoren sind allgegenwärtig und finden sich in so unterschiedlichen Anwendungen wie Industrielüftern, Gebläsen und Pumpen, Werkzeugmaschinen, Haushaltsgeräten, Elektrowerkzeugen und Festplatten. Sie können mit Gleichstrom (z. B. einem batteriebetriebenen tragbaren Gerät oder Kraftfahrzeug) oder mit Wechselstrom aus einem zentralen Stromverteilungsnetz betrieben werden. Die kleinsten Motoren finden sich in elektrischen Armbanduhren. Mittelgroße Motoren mit stark standardisierten Abmessungen und Eigenschaften bieten bequeme mechanische Leistung für industrielle Anwendungen., Die größten Elektromotoren werden für den Antrieb von großen Schiffen und für solche Zwecke wie Rohrleitungskompressoren mit Nennleistungen in Tausenden von Kilowatt verwendet. Elektromotoren können nach der Quelle der elektrischen Energie, nach ihrer internen Konstruktion und nach ihrer Anwendung klassifiziert werden.

Das physikalische Prinzip der Erzeugung mechanischer Kraft durch Wechselwirkungen von elektrischem Strom und Magnetfeld war bereits 1821 bekannt., Jahrhundert gebaut, aber die kommerzielle Nutzung von Elektromotoren in großem Maßstab erforderte effiziente elektrische Generatoren und elektrische Verteilungsnetze.

Um den elektrischen Energieverbrauch von Motoren und den damit verbundenen CO2-Fußabdrücken zu senken, haben verschiedene Regulierungsbehörden in vielen Ländern Gesetze eingeführt und umgesetzt, um die Herstellung und Verwendung von Elektromotoren mit höherem Wirkungsgrad zu fördern. Ein gut konzipierter Motor kann über 90% seiner Eingangsenergie jahrzehntelang in Nutzleistung umwandeln., Wenn der Wirkungsgrad eines Motors sogar um einige Prozentpunkte erhöht wird, sind die Einsparungen in Kilowattstunden (und damit in den Kosten) enorm. Die elektrische Energieeffizienz eines typischen industriellen Induktionsmotors kann verbessert werden durch: 1) Verringerung der elektrischen Verluste in den Statorwicklungen (z. B. durch Vergrößerung der Querschnittsfläche des Leiters, Verbesserung der Wicklungstechnik und Verwendung von Materialien mit höheren elektrischen Leitfähigkeiten, wie Kupfer), 2) Verringerung der elektrischen Verluste in der Rotorspule oder im Guss (z.,, indem Materialien mit höheren elektrischen Leitfähigkeiten wie Kupfer verwendet werden), 3) Verringerung der magnetischen Verluste durch Verwendung von magnetischem Stahl besserer Qualität, 4) Verbesserung der Aerodynamik von Motoren zur Verringerung der mechanischen Wickelverluste, 5) Verbesserung der Lager zur Verringerung der Reibungsverluste und 6) Minimierung der Fertigungstoleranzen. Weitere Diskussionen zu diesem Thema finden Sie unter Premium efficiency.)

Per Konvention bezieht sich der Elektromotor auf eine elektrische Lokomotive der Eisenbahn und nicht auf einen Elektromotor.,

Physikalisch angetriebener motorEdit

Einige Motoren werden mit potentieller oder kinetischer Energie betrieben, zum Beispiel haben einige Standseilbahnen, Schwerkraftflugzeuge und Seilbahnförderer die Energie aus bewegtem Wasser oder Felsen verwendet, und einige Uhren haben ein Gewicht, das unter die Schwerkraft fällt. Andere Formen potenzieller Energie umfassen komprimierte Gase (wie pneumatische Motoren), Federn (Uhrwerksmotoren) und elastische Bänder.

Historische militärische Belagerungsmotoren umfassten große Katapulte, Trebuchets und (zu einem gewissen Grad) Rammbock wurden mit potenzieller Energie betrieben.,

Pneumatischer motorEdit

Ein pneumatischer Motor ist eine Maschine, die potentielle Energie in Form von Druckluft in mechanische Arbeit umwandelt. Pneumatische Motoren wandeln die Druckluft im Allgemeinen durch lineare oder Drehbewegung in mechanische Arbeit um. Die lineare Bewegung kann entweder von einer Membran oder einem Kolbenantrieb ausgehen, während die Drehbewegung entweder von einem Luftfahnenmotor oder einem Kolbenluftmotor geliefert wird., Pneumatische Motoren haben in der Handwerkzeugindustrie weit verbreitete Erfolge erzielt, und es werden ständig Versuche unternommen, ihren Einsatz auf die Transportindustrie auszudehnen. Pneumatische Motoren müssen jedoch Effizienzdefizite überwinden, bevor sie in der Transportbranche als praktikable Option angesehen werden.

Hydraulikmotoredit

Ein Hydraulikmotor leitet seine Leistung aus einer unter Druck stehenden Flüssigkeit ab. Dieser Motortyp wird zum Bewegen schwerer Lasten und zum Antrieb von Maschinen verwendet.