Что такое серверный двигатель

R/S двигателя — пояснение и реальный пример

Добрый день, уважаемые любители автомобилей.

В этой записи мы продолжим рассматривать геометрию ДВС, а конкретнее поговорим об отношении длины шатуна к ходу поршня (Rod length / Stroke ratio по-английски отсюда и сокращенно R/S). Хочу отметить, что этой теме среди так называемых любителей тюнинга отведена отдельная «мифическая» глава, потому что каждый из них трактует параметр R/S и на что он влияет по-своему, и что примечательно, с разными выводами!

Почему же так происходит? Дело в том, уважаемый читатель, что отношение R/S не является интуитивным параметром в дизайне двигателя. В этом блоге мы не будем полагаться на спекуляции и чьи либо мнения, а самостоятельно расчитаем и рассмотрим на реальном примере свойства R/S. В идеале, для рассмотрения эффекта R/S нам нужно изолировать этот параметр в уравнении. Вопрос, как это сделать? Что же, есть вопрос, есть и ответ. Посмотрим еще раз внимательно на Рис. 1 из предыдущей части. (Продублирован ниже). Мы можем найти мгновенное расстояние между осью коленвала и осью поршневого пальца «s«, как функцию от мгновенного угла проворота коленчатого вала, куда входят константы l и a. Напомню, что a = 2L для любого двигателя. Отсюда мы и получим ту самую связку l и L. Здесь нет ничего выдающегося, это простая геометрия на уровне 7-го класса. R/S мы рассмотрим через мгновенную скорость, для этого нам нужно найти ds/dt (продифференцировать по времени). Скорость = расстояние/время.

Для тех, кто рассуждает об R/S без вычислений на данном этапе лежит первый камень предкновения — функция скорости поршня нелинейна! Это значит, что при движении вниз (от ВМТ до НМТ) поршень разгоняется, а затем замедляется в одном такте, после чего он разгоняется вверх от НМТ и замедляется к ВМТ. За 360 градусов (один проворот коленчатого вала) поршень совершает две мгновенных остановки, одну в ВМТ и одну в НМТ, соответственно, где его скорость на какие-то доли секунды равна нулю. Представив все это в уме, одновременно анализируя изменения констант l и a дело не легкое, согласитесь.

Доказательство вывода мгновенной скорости поршня приведено внизу этой записи (Рис. 8) — отложим пока его в сторону. Для того, чтобы мы были «на одной волне» при рассмотрении реального примера необходимо сказать пару слов по поводу мощности и момента. Этой теме я отведу отдельную запись, где поясню подробно что такое работа, различные кпд и тд. Пока что нам надо условиться, что мощность и момент связаны друг с другом. Крутящий момент измеряется усилием на плечо, (на реальном двигателе с помощью динамометра), обычно в еденицах [N.m].
Brake Power (мощность) связана с моментом через угловую скорость, назовем «omega», где
omega = 2*pi*N.
Выше, N — обороты двигателя в секунду. pi — число ‘пи’ 3.14159265…
Из этого следует, что мощность выраженная через момент, W(brake power) = omega*T = 2*pi*N*T

Есть еще такое понятие как «mean effective pressure» (mep) — показатель некоего среднего давления в цилиндре. Ни смотря на то, что расчитанное усредненное давление «brake mean effective pressure» (bmep) показатель весьма условный он дает представление об общей эффективности двс при практическом сравнении определенных классов двс.
bmep может находится как через мощность так и через момент, нет абсолютно никакой разницы.
Для примера,
bmep = 2*pi*T*nr / Vd;
где nr = 2 для 4-х тактного мотора и nr = 1 для двухтактного мотора, а Vd объем
Аналогично,
bmep = / ;
где W(brake power)

Теперь перейдем к самому интересному. Я специально подбирал двс от одного производителя, максимально похожий по всем параметрам, за исключением R/S. Это должна была быть заводская конфигурация. Для примера взяты моторы Alfa Romeo Twin Spark 16V. Первый объемом 1.8 л и второй 2.0 л в их последнем поколении. Упомянутые 4-х цилиндровые моторы имеют 16 клапанов на цилиндр, идентичный впукной коллектор с изменяемым объемом, идентичные головки цилиндров с идентичными фазами ГРМ. Сравнительные параметры приведены в Таблице 1. Основные отличия между этими моторами в поршнях, (Рис. 2) коленчатом вале, наличием балансирных валов на версии 2.0 и небольшие отличия самого блока. Соответственно, различия, в основном, в ходе поршня. То, что надо!

Как видно из Таблицы 1, мотор 1.8 с геометрией цилиндра

0.99) обычно рассматривается, как более спортивный, оборотистый мотор, имеет R/S

1.75, в то время как более объемный 2-х литровый обладает длинно-ходовой характеристикой (B/S

1.59. Прошу заметить, что оба мотора имеют одинаковую длину шатуна = 145 мм.

Из Таблицы 1 видно, что bmep при максимальном моменте выше для двигателя 1.8, 11.72 бара против 11.55 бара у двухлитрового и в пиковой мощности тенденция сохраняется 10.9 против 10.7. Для лучших атмосферных двигателей, таких как F1 (в прошлом) и американский NASCAR Сup, значения bmep при пиковой мощности находятся в районе 14 — 15 баров. Как показывает практика, планка в 14 баров обычно недостижима для бензинового атмосферного двигателя, с типичной степенью сжатия где присутствует требования к бюджету и надежности.

Вернемся к R/S. На Рис. 3 я построил кривую скорости для двух двигателей, которую мы вывели ранее, для пиковой мощности. По абсциссе располагаются углы проворота коленчатого вала «Crank Angles» C.A. и по оси ординат скорость поршня в [m/s]. На Рис. 3 видно, что пиковая скорость достигается до 90 градусов, а конкретнее 75 градусов проворота для 1.8 и 74 градуса для 2.0. Для данных R/S мы видим, что поршень разгоняется несимметрично относительно середины проворота коленчатого вала в 90 градусов. Еще, мы видим, что при максимальной мощности, пиковая скорость поршня выше для 2-х литрового двигателя.

Отсюда возникает интересный вопрос:«как отличается амплитуда скорости по сравнению с неким эталоном?» Давайте возьмем за эталон уже упомянутые мельком двигатели формулы 1 и NASCAR Cup. Данные, которые есть для атмосферного мотора примерно 10-ти летней давности хорошо подойдут для сравнения. И так, у F1 2.4л V8, длина шатуна 102 mm, ход 39.77, просто огромнейшее отношение R/S = 2.56, пиковая мощность достигается примерно на 19250 об/мин и составляет 750 bhp и весьма скромным моментом 290 N.m на 17000 об./мин. преимущественно из-за маленького радиуса коленвала. У двигателя Cup 5.86л V8, длина шатуна 157.48 mm, ход 82.55, отношение R/S = 1.91. Максимальная мощность достижима при 9000 об./мин. и составляет >800 bhp, пик крутящего момента при 7500, более чем в два раза превышает F1. Посмотрим на скорости поршня при максимальной мощности на Рис. 4 и сравним с нашим 2.0 литровым примером.

Оба гоночных двигателя существенно превышают максимальную скорость поршня нашего 2-х литрового мотора, при этом поршни в F1 достигают такой внушительной максимальной скорости за счет высоких оборотов. Ускорения в ВМТ для F1 будут огромными, чтобы совершать такой рывок который позволит разогнать поршень до максимальной скорости за считанные милиметры. Предъявляемое качество к изготовлению деталей которые бы выдерживали такие нагрузки не требует дополнительных комментариев. Оба гоночных двигателя имеют R/S выше, чем наш 2.0 twin spark и пик максимальной скорости завален ближе к 90 градусам, конкретнее 76.5 для Cup и 80 градусов для F1. Все же нас больше интересует разница между нашими выбранными моторами. Часто, показывают нормализованную характеристику со средней скоростью поршня (для каждого случая своя). Это делается для того, чтобы избавится от привязки к оборотам двигателя. Рис. 5 иллюстрирует данное сравнение.

Посмотрим, что будет при изменении R/S и при всех других одинаковых параметрах на нашем моторе. Рис. 6 показывает, что при увеличении отношения R/S график становится более симметричным, пиковое значение смещается ближе к 90 градусам и амплитуда пика уменьшается. Если наоборот, уменьшать R/S, градиент нарастания скорости увеличивается, пиковое значение смещается ближе к ВМТ и амплитуда пика увеличивается. R/S меньше 1.3 не возможен из-за геометрических данных, сделав длину шатуна короче в блоке, сохраняя прежний ход. По мимо этого, вторичные ускорения выростают при уменьшении R/S. Также, завод изготовитель учитывает градиент нарастания скорости, где R/S неизбежно повлияет на импульс при всасывании топливо-воздушной/воздушной смеси в цилиндр, так и на нарастание объема и площади при горении.

Обсудим и ускорение. Первичное ускорение обладает наибольшей амплитудой с зеркально максимальными значениями в НМТ и ВМТ, как показано синей кривой на Рис. 7. Важно проверять ускорения в предельно нагруженных режимах, при наибольшей проектировочной скорости поршня (в красной зоне). Вторичное ускорение добавляет в ВМТ и компенсирует в НМТ. Это значит, что наибольшая нагрузка на шатуны именно в ВМТ. (На растягивание нагрузки опаснее, чем на сжатие). При малом R/S вторичное ускорение увеличвается, это вызвано более выраженным боковым отклонением большого конца шатуна. Следственно, могут повышаться вибрации. Иногда сумарное ускорение не имеет пика в НМТ, а до и после как показано на Рис. 7. Это один из признаков возможного возникновения вибраций. При R/S > 2.0 минимум лежит ровно в 180.

Заключение
В данной записи наглядно показано влияние R/S на характеристику скорости поршня рассматриваемых двух двс. На мой взгляд, инженеры Альфа Ромео пытались вносить изменения, которые бы, с одной стороны, помогли использовать идентичную впускную систему и головку блока, что они и сделали, а также лонично и внесение в конструкцию балансировочных валов на 2-х литровой версии в связи со снижением R/S. Более легкие поршни на 2-х литровой версии тоже весьма позитивный момент, учитывая их возросшие скорости.

Что такое сервер и для чего он нужен?

Содержание

• Что такое сервер простыми словами
• Для чего предназначен сервер
• Из чего состоит сервер
• Виды и типы серверов
• Web-сервер
• Игровой сервер
• Видеосервер
• Сервер локальной сети
• Почтовый сервер
• FTP-сервер
• DNS-сервер
• VPN-сервер
• Прокси-сервер

Что такое сервер простыми словами

С термином «сервер» неразрывно связан другой — «клиент». Так называется персональный компьютер, мобильное или другое устройство, находящееся в одной сети с сервером, направляющее на него те или иные запросы и получающее от него необходимую информацию. В существовании сервера не было бы никакого смысла без связанных с ним клиентских устройств.

Для чего предназначен сервер

Эта машина в зависимости от её типа и назначения может выполнять разные полезные функции:

хранить информацию одного или нескольких сайтов. Так работают серверы интернет-провайдеров, оказывающих услуги хостинга;

координировать взаимодействие множества компьютеров, находящихся в одной сети. Классический пример — игровые серверы;

использоваться для хранения корпоративных данных и доступа сотрудников к ним. Один из возможных примеров — сервер в центральном офисе компании, на котором хранится и регулярно обновляется бухгалтерская база данных.

Это — лишь некоторые из распространённых способов использования серверов. Ниже мы подробно рассмотрим существующие виды этих машин и более детально раскроем вопрос их применения.

Из чего состоит сервер

Любой сервер вне зависимости от его типа и назначения представляет собой компьютер. Именно поэтому он имеет на борту классические компьютерные комплектующие:

материнскую плату, играющую роль основы системы;

один или несколько центральных процессоров;

определённый объём оперативной памяти;

систему хранения данных, состоящую из накопителей того или иного типа.

«Железо» сервера при принципиальной схожести с комплектующими обычного персонального компьютера имеет и свою специфику. Она связана с тем, что основные задачи серверного оборудования — хранение, интенсивная обработка и быстрая передача больших объёмов данных. Чтобы они успешно выполнялись, серверы оснащают:

высокопроизводительными многоядерными процессорами;

большим объёмом оперативной памяти с контролем ошибок;

ёмкими и скоростными жёсткими дисками и твердотельными накопителями.

Человек взаимодействует с сервером минимальное количество времени — лишь на этапах его настройки, обслуживания и ремонта. Отпадает необходимость вывода на монитор качественной 3D-графики, и с этим связана ещё одна аппаратная особенность серверов — как правило, в них используются видеокарты начального уровня.

Интенсивная обработка данных влечёт сильный нагрев серверных комплектующих. Для нейтрализации этого негативного эффекта в состав серверов включают мощные системы охлаждения.

Прямые обязанности сервера — приём и передача данных. Учитывая это, производители и сборщики оснащают серверные машины высокопроизводительными сетевыми картами. Если речь идёт о сервере с доступом через всемирную сеть, в компаниях и дата-центрах обеспечивают широкополосное интернет-подключение оборудования.

В прошлом серверы часто собирались в вертикальных корпусах, похожих на те, что используются для обычных компьютеров. Позже общепринятым стандартом стало стоечное исполнение. Современные серверные комплектующие монтируются в широких плоских блоках, которые, в свою очередь, в горизонтальном положении устанавливаются в серверный шкаф. Такое исполнение позволяет максимально компактно разместить оборудование в ограниченном объёме пространства.

Чтобы вся сеть функционировала стабильно, нужно обеспечить непрерывное электроснабжение сервера. Для этого в большинстве случаев используются источники бесперебойного питания.

Важно защитить серверы от больших перепадов температуры и влажности, затопления, пожара и других форс-мажорных ситуаций. Для этого в дата-центрах и крупных компаниях оборудуют специальные серверные комнаты, которые заслуживают отдельного обзора.

Особое внимание стоит уделить серверному программному обеспечению, под управлением которого работает перечисленное выше «железо». Обычные операционные системы — та же Windows, известная, пожалуй, каждому — в данном случае подходят плохо или не подходят вовсе. Используются серверные версии ОС — как разработанные Microsoft, так и входящие в семейство Linux. Последние, к слову, получили максимально широкое распространение, поскольку обеспечивают стабильность работы серверов, безопасность данных и гибкость конфигурирования. Работа с серверной ОС семейства Linux (например, Ubuntu Server) требует специальных познаний, поэтому дата-центры и компании нанимают на работу квалифицированных IT-специалистов.

Если речь идёт о небольшом сервере, от которого не требуется особой функциональности и вычислительной мощности, может подойти и обычная операционная система. Так, возможностей Windows более чем достаточно для того, чтобы настроить FTP и организовать работу файлового сервера, доступного ограниченному кругу лиц.

Виды и типы серверов

Многообразие задач, которые ставятся перед серверами, обусловило большое количество видов и типов этого оборудования. IT-специалисту стоит ориентироваться в существующих разновидностях и понимать назначение и особенности каждой из них.

Web-сервер

Это — пожалуй, наиболее распространённая разновидность, с которой имеет дело каждый пользователь Интернета. На web-серверах хранится текстовый, графический, видео- и другой контент, из которого состоят интернет-сайты. Посетитель отправляет запрос, используя для этого браузер персонального компьютера или мобильного устройства, играющего роль клиента. Web-сервер даёт ответ в формате HTTP и отправляет клиенту данные. В результате посетитель видит на экране интересующий его сайт, переходит по страницам, отправляет через формы данные — словом, взаимодействует с web-сервером.

Игровой сервер

Эта машина обеспечивает взаимодействие игроков, запускающих одну и ту же игру в режиме мультиплеера и одновременно находящихся в виртуальном мире. Геймерам хорошо известны такие названия, как World of Tanks, Counter Strike, DotA, World of Warcraft и многие другие. Во всех случаях речь идёт именно об игровых серверах, причём в случае с известными играми они являются весьма и весьма мощными, ведь им приходится выдерживать немалые нагрузки.

Видеосервер

Как легко понять по его названию, он используется для хранения видеороликов — фильмов, клипов и многих других. Пользователь, обращаясь к видеосерверу со своего устройства, получает возможность смотреть видео, не скачивая его и не расходуя собственное дисковое пространство. При упоминании видеосерверов в первую очередь вспоминается крупнейший ресурс, известный, пожалуй, каждому — YouTube.

Сервер локальной сети

Так называется машина, к которой организован ограниченный доступ — например, внутри корпоративной сети, развёрнутой на предприятии. Благодаря её наличию сотрудники, находясь на разных (и нередко весьма удалённых) рабочих местах, могут одновременно использовать информацию — например, бухгалтерскую базу данных. Такой сервер позволяет общаться по рабочим вопросам, отслеживать выполнение поручений, решать многие другие задачи.

Почтовый сервер

Применяется для хранения электронной почты, пересылки писем, фильтрации спама, сортировки электронных писем по категориям, решения других задач, связанных с использованием e-mail. В числе наиболее известных сервисов, позволяющих воспользоваться почтовыми серверами — Mail, Yandex, Gmail, ряд других. Такую возможность дают и хостинг-провайдеры, которые создают электронные ящики на персональных доменах пользователей.

FTP-сервер

Используется для хранения файлов и удалённого доступа к ним по FTP — File Transfer Protocol. В зависимости от назначения и масштаба сервера доступ может быть реализован как через Интернет, так и по локальной сети. Если в случае с web-сервером пользователи работают в браузерах, то в данном случае удобнее всего применять специализированные программы для передачи файлов — например, Filezilla.

DNS-сервер

Что такое адрес сервера в сети, то есть его IP-адрес? Это — набор из нескольких групп цифр, разделённых точками. Зная его, можно открыть сайт, скачать файлы, решить другие задачи, связанные с доступом к серверу. Есть проблемы: набор цифр гораздо сложнее запомнить, к тому же он изменится при переезде сайта на другой хостинг. Они решаются с помощью доменных имён — проще говоря, привычных каждому адресов веб-сайтов. Связь между IP-адресами и доменными именами обеспечивают DNS-серверы. Они нужны для автоматического определения упомянутых выше наборов цифр при вводе пользователями адресов сайтов.

VPN-сервер

Это оборудование обеспечивает работу виртуальной сети, которая позволяет зашифровать и защитить персональные данные пользователей. Последние могут пользоваться общедоступным каналом связи, то есть Интернетом, однако благодаря VPN-серверу оставаться при этом внутри защищённой частной сети.

Прокси-сервер

Одна из функций этого серверного оборудования — кэширование (сохранение на локальном диске) информации, полученной из Интернета. При повторном обращении прокси-сервер отдаёт сохранённые данные пользователю, делая ненужным очередной выход во всемирную сеть и экономя трафик.

Что такое синхронный двигатель и как он работает?

В качестве устройства преобразования электрической энергии в механическую в промышленности и быту используется синхронный электродвигатель. В сравнении с другими типами электрических машин он получил меньшее распространение, но в отведенных сферах является незаменимым фаворитом. В чем особенность синхронных агрегатов и как их применяют на практике, мы рассмотрим в данной статье.

Устройство

Конструктивно синхронный электродвигатель состоит из неподвижного элемента, подвижной части, обмоток различного назначения, может комплектоваться коллекторным узлом. Далее рассмотрим каждую составляющую синхронного агрегата более детально на рабочем примере (рисунок 1).

Рис. 1. Устройство синхронного электродвигателя

• Статор или якорь – выполняется из электротехнической стали монолитным или наборным из шихтованного железа. Предназначен для размещения рабочей обмотки, проводит силовые линии электромагнитного поля, формируемого протекающими токами.
• Обмотка на статоре – изготавливается из медных проводников, в зависимости от типа статора синхронного электродвигателя может выполняться различными методами, способами намотки и расположения проводников. Применяется для подачи напряжения питания и формирования рабочего магнитного потока.
• Ротор с обмоткой возбуждения – предназначен для взаимодействия с магнитным полем статора. В результате подачи напряжения на обмотку возбуждения в роторе электродвигателя создается собственное магнитное поле, задающее состояние вращающегося элемента.
• Вал – используется для передачи вращательного усилия от электродвигателя к подключаемой к нему нагрузке. В большинстве случаев это основание, на котором крепиться шихтовка или полюса ротора, подшипники, кольца, пластины и другие вспомогательные элементы.
• Контактные кольца – применяются для подачи питания на обмотки ротора, но устанавливаются не во всех моделях синхронных агрегатов. Питание производиться через специальный преобразователь переменного напряжения в постоянное.
• Корпус – предназначен для защиты от воздействия внешних факторов, обеспечивает синхронному двигателю достаточную прочность и герметичность, в зависимости от условий его эксплуатации.

Принцип работы

В основе работы синхронного электродвигателя лежит взаимодействие магнитного потока, генерируемого рабочими обмотками с постоянным магнитным потоком. Наиболее распространенной моделью синхронной электрической машины является вариант с рабочей обмоткой на статоре и обмоткой возбуждения на роторе.

Рис. 2. Принцип действия синхронного электродвигателя

Как видите на рисунке 2 выше, в обмотку статора подается трехфазное напряжение из сети, которое формирует переменное магнитное поле. На обмотки ротора электродвигателя подано постоянное напряжение, которое индуцирует такой же постоянный магнитный поток у полюсов. Для наглядности рассмотрим процесс на упрощенной модели синхронного агрегата (рисунок 3).

Рис. 3. Принцип формирования потоков в синхронной электрической машине

При подаче питания на фазные витки статора электродвигателя первый пик амплитуды тока и ЭДС взаимоиндукции приходиться на фазу A, затем B и фазу C.

На графике показана периодичность чередования кривых в зависимости от времени:

• в точке 1 максимальная ЭДС E_A формирует максимальный поток, а электродвижущие силы фаз E_B и E_C равны между собой и противоположны по знаку, они дополняют результирующую силу.
• в точке 2 пика достигает ЭДС E_B, а электродвижущие силы фаз E_A и E_C становятся равны между собой и противоположны по знаку, они дополняют результирующую силу, в результате чего магнитное поле совершает вращательное движение.
• в точке 3 максимум приходиться на ЭДС E_C, а электродвижущие силы фаз E_B и E_A вместе дополняют результирующую силу и снова смещают вектор поля по часовой стрелке.

Оборот поля статора происходит в течении периода, а за счет того, что ротор обладает собственным электромагнитным усилием постоянным во времени, то он синхронно следует за движением переменного магнитного поля, вращаясь вокруг заданной оси. В результате такого вращения происходит синхронное движение ротора вслед за сменой амплитуды ЭДС в витках рабочих обмоток, за счет этого явления электродвигатель и получил название синхронного. Наличие отдельного питания отразилось и на схематическом обозначении таких электрических машин (рисунок 4) в соответствии с ГОСТ 2.722-68.

Рис. 4. Схематическое обозначение синхронного электродвигателя

Отличие от асинхронного двигателя

Основным отличием синхронного электродвигателя от асинхронного заключается в принципе преобразования электрической энергии в механическое вращение. У синхронного электродвигателя процесс вращения ротора идентичен вращению рабочего электромагнитного поля, вырабатываемого трехфазной сетью. А вот у асинхронного рабочее поле самостоятельно наводит ЭДС в роторе, которая уже затем вырабатывает собственный поток взаимоиндукции и приводит вал во вращение. В результате чего асинхронные электрические машины получают разность во вращении рабочего поля и нагрузки на валу, что выражается физической величиной – скольжением.

В работе классические модели асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором:

• плохо переносят перегрузки;
• имеют сложности пуска со значительным усилием;
• меняют скорость вращения, в зависимости от нагруженности рабочего органа.

В некоторой степени эти недостатки преодолевает асинхронный двигатель с фазным ротором, но в полной мере избавиться от недостатков получается лишь синхронному агрегату.

Рис. 5. Отличие асинхронного от синхронного электродвигателя

Разновидности

В современной промышленности и бытовых приборах синхронные электродвигатели используются для решения самых разнообразных задач. Как результат, существенно разнятся и их конструктивные особенности. На практике выделяют несколько критериев, по которым разделяются виды синхронных агрегатов. В соответствии с ГОСТ 16264.2-85 могут подразделяться по таким техническим характеристикам:

• питающему напряжению;
• частоте рабочего напряжения;
• количеству оборотов.

В зависимости от способа получения поля ротора выделяют такие типы синхронных электродвигателей:

• С обмоткой возбуждения на роторе – синхронизирующее усилие создается за счет подачи питания от преобразователя.
• С магнитным ротором – на валу устанавливается постоянный магнит, выполняющий те же функции, что и обмотка возбуждении, но без необходимости подпитки (см. рисунок 6).

Рис. 6. Синхронный электродвигатель с постоянными магнитами

С реактивным ротором — конструкция выполнена таким образом, что в его сердечнике происходит преломление магнитных линий, приводящее всю конструкцию в движение (см. рисунок 7). Под воздействием силового поля поперечные и продольные составляющие в роторе не равны за счет чего пластины поворачиваются вслед за полем.

Рис. 7. Пример реактивного ротора

В зависимости от наличия полюсов все синхронные электродвигатели можно подразделить на:

• явнополюсные – в конструкции четко видны обособленные полюса с обмотками, применяются для малых скоростей;
• неявнополюсные – полюс не выделяется, такие модели устанавливают для высоких скоростей;

В зависимости от расположения рабочих обмоток различают прямые (на статоре) и обращенные (рабочие обмотки на роторе).

Режимы работы

Большинство электрических машин обладают обратимой функцией, не составляют исключения и синхронные агрегаты. Их также можно использовать в качестве электрического привода или в качестве генератора, вырабатывающего электроэнергию. Оба режима отличаются способом воздействия на электрическую машину – подачу напряжения на рабочие обмотки или приведение в движение ротора за счет механического усилия.

Генераторный режим

Для производства электроэнергии в сеть используются именно синхронные генераторы. В большинстве случаев для этой цели используются электрические машины с фазными обмотками на статоре, что существенно упрощает процесс съема мощности и дальнейшей передачи ее в сеть. Физически генерация происходит при воздействии электромагнитного поля обмотки возбуждения синхронного генератора с обмотками статора. Силовые линии поочередно пересекают фазные витки и наводят в них ЭДС взаимоиндукции, в результате чего на клеммных выводах возникает напряжение.

Частота получаемого напряжения напрямую зависит от скорости вращения вала и вычисляется по формуле:

f = (n*p)/60 ,

где n – скорость вращения вала, измеряемая в оборотах за минуту, p – количество пар полюсов.

Синхронный компенсатор

В виду физических особенностей синхронного электродвигателя при холостом ходе аппарата он потребляет из сети реактивную мощность, что позволяет существенно улучшить cosφ системы, практически приближая его к 1.На практике режим синхронного компенсатора используется как для улучшения коэффициента мощности, так и для стабилизации параметров напряжения сети.

Двигательный режим

В синхронной машине двигательный режим осуществляется при подаче рабочего трехфазного напряжения на обмотки якоря. После чего электромагнитное поле якоря начинает толкать магнитное поле ротора, и вал приходит во вращение. Однако на практике двигательный режим осуществляется не так просто, так как мощные агрегаты не могут самостоятельно набрать необходимый ресурс скорости. Поэтому во время запуска используют специальные методы и схемы подключения.

Способы пуска и схемы подключения

Для запуска синхронного электродвигателя требуется дополнительное поле, независимое от воздействия сети. В то же время, на стартовом этапе запуск представляет собой асинхронный процесс, пока агрегат не достигнет синхронной скорости.

Рис. 8. Схема пуска синхронного двигателя

При подаче напряжения на якорь возникает ток в его обмотках и генерация ЭДС в железе ротора, который обеспечивает асинхронное движение до того момента, пока не начнется питание обмоток возбуждения.

Еще одним распространенным вариантом пуска является использование дополнительных генераторов, которые могут располагаться на валу или устанавливаться отдельно. Такой метод обеспечивает дополнительное стартовое усилие за счет стороннего крутящего момента.

Рис. 9. Генераторный способ пуска синхронного двигателя

Как видите на рисунке 9, начальное вращение мотора М осуществляется за счет генератора G, который призван вывести устройство на подсинхронную скорость. Затем генератор выводится из рабочей цепи путем размыкания контактов КМ или автоматически при установке рабочих характеристик. Дальнейшее поддержание синхронного режима происходит за счет подачи постоянного напряжения в обмотку возбуждения.

Помимо этого на практике используется схема пуска с полупроводниковыми преобразователями. На рисунке 10 приведен способ тиристорного преобразователя и с установкой вращающихся выпрямителей.

Рис. 10. Тиристорная схема пуска синхронного двигателя

В первом случае запуск синхронного электродвигателя характеризуется нулевым напряжением от преобразователя UD. За счет ЭДС скольжения через стабилитроны VD осуществляется открытие тиристоров VS. В цепь обмотки возбуждения вводится резистор R, предназначенный для предотвращения пробоя изоляции. По мере разгона электродвигателя ЭДС скольжения пропорционально снизится и произойдет запирание стабилитронов VD, цепочка заблокируется, и обмотка возбуждения получит питание постоянным напряжением через UD.

Применение

Область применения синхронных электрических машин охватывает производство электрической энергии на электростанциях. По видам генераторы подразделяются на турбинные, дизельные и гидравлические, в зависимости от способа приведения их во вращение.

Также их используют в качестве электродвигателей, которые могут переносить существенные перегрузки в процессе эксплуатации. Такие двигатели устанавливаются на вентиляторах, компрессорах, силовых агрегатах и прочем оборудовании. Отдельная категория электродвигателей применяется в точном оборудовании, где важна синхронизация операций и процессов.

Преимущества и недостатки

К преимуществам такого электродвигателя следует отнести:

• высокий cosφ, приближающийся по величине к 1, что в значительной мере превосходит асинхронные электродвигатели;
• более высокая механическая прочность за счет особенностей конструкции электродвигателя;
• зависимость момента вращения от напряжения линейная, а не квадратичная, поэтому колебания электродвигателя пропорционально снижаются;
• на валу электродвигателя присутствует постоянная скорость, не зависящая от прикладываемой нагрузки;
• может применяться для уменьшения реактивной составляющей в сети.

Среди недостатков синхронных электродвигателей выделяют:

• сложную конструкцию;
• более сложный пуск;
• необходимость использования вспомогательных устройств и блоков;
• такие электродвигатели сложнее регулировать по числу оборотов;
• ремонт и обслуживание также обойдется дороже, чем асинхронные электродвигатели.

Видео версия

Что такое серверный NVMe SSD и чем он отличается от обычного SSD?

Накопители используют для увеличения производительности в ноутбуках, планшетах и стационарных компьютерах. В этом материале поговорим о видах и основных отличиях накопителей. Разберемся, какой диск лучше выбрать для ваших условий. Также разберем особенности современного серверного NVMe SSD массива для хостинга.

Содержание:

Разновидности накопителей для хранения данных

Существует три вида технологий для хранения цифровых данных: HDD, SSD и NVMe. У каждой есть отличительные особенности, преимущества и недостатки.

Традиционный формат – это жесткий магнитный диск HDD. У этой модели простая конструкция – внутри находится крутящийся диск и шпиндель. С помощью механического процессора, головка считывает данные. Этот процесс требует времени и не всегда обеспечивает надежное хранение. Более востребованным считается твердотельный накопитель Solid State Drives. Он работает на основе памяти NAND-Flash, как флэшка.

Выбирают SSD, потому что:

• он надежный из-за отсутствия подвижных частей;
• у него продолжительный срок службы;
• имеет выше скорость, чем версия HDD.

С таким механизмом потеря данных минимизируется, хотя интерфейс остается прежним. SSD-хостинг дороже жестких дисков, но обеспечивает клиента лучшим качеством, чем бюджетный HDD вариант. Если на дешевом накопителе произошла потеря информации, то вряд ли удастся ее восстановить.

Современными и улучшенными версиями для хостинга считаются NVMe серверные модели.

В чем особенности серверного NVMe?

Версия Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification относится к прогрессивному формату накопителей с протоколом для высокоскоростных носителей информации. Эта технология улучшена во многих параметрах – надежность хранения данных, скорость и совместимость.

Изготовляют их двух классов:

• SSD для сервера или другое название – корпоративные (enterprise);
• потребительские.

Рассмотрим NVMe SSD для сервера.

Серверный NVMe SSD накопитель обладает способностью напрямую связываться с центральной системой. В работе не возникает препятствий, потому что массив прекрасно совмещается с системами всех форматов. Данный вид хранения информации на хостинге имеет разные версии. PCIe NVMe могут отличаться емкостью, форматом контроллера Intel и типами памяти – есть на MLC, 3D XPoint.

Они выигрывают также в показателях выносливости, эту характеристику можно оценить по количеству полных перезаписей в день. Также понять, что агрегат будет выносливым, поможет показатель общего объема записываемой информации, то есть емкость накопителя. Пары емкости и выносливости могут разниться – 6,4ТБ / 3DWPD и 7,68ТБ / 1DWPD. В зависимости от этого их условно разделяют на типы: для центров обработки данных, производительные и повышенной емкости. Впрочем, каждый производитель подбирает формат по своим критериям.

Такой вид выделенного сервера выбирают все больше компаний по обработке данных, поскольку с ним быстрее совершаются процессы.

Сравнение характеристик NVMe SSD и SSD

У SSD был установлен интерфейс SATA под стандартные жесткие диски. Новый массив работает на шине современного типа – это PCI-e. Порты PCI-Express более оперативны в показателях скорости. Они обеспечивают увеличение скорости записи в 6 раз и количество обрабатываемых команд в 5 раз.

По времени службы NVMe серверный также, как и SSD-хостинг смогут функционировать длительный период. Они выдержат 1.5 млн. часов, в отличие от старой версии со сроком «жизни» в 50 тыс. часов. Для серверных видов используют исключительно такие форм-факторы, как E1.S, E1.L, NF1.

Компания Intel выпускает серверные NVMe SSD в пяти линейках. Модель с самыми высокими показателями выносливости – это DC: накопители на базе 3D XPoint (PCM). Также высокие позиции занимает DC P4800X — Плата PCIe HHHL PCIe 3.0 x4 и U.2 15мм. У современных форматов также есть поддержка S.M.A.R.T. NVMe сохранил лучшие характеристики, а в скорости и производительности даже превзошел хостинги SSD.

Посмотрите на параметры скорости и обработки запросов, чтобы понять разницу между разными видами накопителей:

Стоит ли переходить на NVMe SSD, если установлен SSD?

Многие компании действительно переходят на NVMe серверного формата, но нет однозначного ответа, стоит ли это делать вам. Нужно разобраться и оценить разные параметры устройства:

1. Он увеличивает скорость в 12 раз при чтении и в 6 раз для записи. Также у него 4-кратный рост скорости для запросов к базам данных. Этот фактор важен для современного Интернета, чтобы запускать скрипты сайтов. Провайдеров выбирают с ориентацией на хорошую скорость, а NVMe на сегодня – это наиболее скоростная версия. Сайт на платформе с медленным провайдером не будет иметь большого успеха.
2. Стоимость. Чтобы купить серверный NVMe SSD, нужно выделить больше средств. Но провайдеры, которые экономят, не предоставят хороших услуг для развития сайтов. Поэтому при корпоративном выборе накопителя не стоит экономить, так как результаты будут выше при большем вложении.
3. Надежность. Модель NVMe не подвержена ударам, защищена от вибраций и не имеет движущих частей, которые склонны к поломкам. Ее можно использовать в широком температурном диапазоне. Также процесс считывания данных продолжается, даже при заполненной памяти.

Стоит понимать, что в работе новые массивы используют порты PCI-Express. Поэтому для установки нового формата серверных моделей потребуется более тщательное техническое обслуживание и модернизация. Такая покупка обновления хостинга не будет рациональной для небольшого сайта. Для масштабного веб-проекта массив станет объектом, который обеспечить долгосрочное хранилище и оперативную скорость записи и чтения.