엔진

Engine
기타 용도는 엔진(동음이의)을 참조하십시오. "모터"가 여기로 리디렉션됩니다.기타 용도는 모터(동음이의)를 참조하십시오.
전기 점화원이 있는 4행정 가솔린 연료 내연 사이클의 4단계를 보여주는 애니메이션:
  1. 인덕션(연료가 들어갑니다)
  2. 압축
  3. 점화(연료 연소)
  4. 배출(배기)
제트 엔진은 연소열을 이용하여 반응 엔진의 한 형태로 고속 배기를 발생시킵니다.터빈 샤프트로부터 항공기의 전기 및 유압 시스템을 구동하기 위한 기계적 에너지를 얻을 수 있지만, 배출된 배기 가스에 의해 추력이 생성됩니다.

엔진 또는 모터는 하나 이상의 형태의 에너지를 기계적 에너지로 변환하도록 설계된 기계입니다.[1][2]

사용 가능한 에너지원에는 위치 에너지(예: 수력 발전에서 활용되는 지구 중력장의 에너지), 열 에너지(예: 지열), 화학 에너지, 전기 전위 및 핵융합 에너지(핵분열 또는 핵융합에서 나오는)가 포함됩니다.이러한 과정 중 많은 부분이 중간 에너지 형태로 열을 발생시키기 때문에 열 엔진은 특별한 중요성을 가집니다.대기 대류 세포와 같은 일부 자연적 과정은 환경 열을 운동으로 전환합니다(예: 상승 기류의 형태로).기계 에너지는 운송에서 특히 중요하지만 절단, 분쇄, 분쇄 및 혼합과 같은 많은 산업 공정에서 역할을 합니다.

기계식 열기관은 다양한 열역학적 과정을 통해 열을 일로 변환합니다.내연 엔진은 아마도 기계적 열 엔진의 가장 일반적인 예일 것이며, 연료의 연소로 인한 열이 연소실의 가스 연소 생성물을 급속하게 가압하여 피스톤을 팽창시키고 구동시켜 크랭크축을 회전시킵니다.내연기관과 달리 반응기관(제트기관 등)은 뉴턴의 운동 제3법칙에 따라 반응 질량을 방출함으로써 추력을 생산합니다.

열기관 외에 전기모터는 전기에너지를 기계적 운동으로 전환하고, 공압모터는 압축공기를 사용하며, 와인드업 완구의 시계모터는 탄성에너지를 사용합니다.생물학적 시스템에서, 근육의 미오신과 같은 분자 모터는 힘을 만들고 궁극적으로 운동하기 위해 화학 에너지를 사용합니다 (화학 엔진이지만 열 엔진은 아닙니다).

공기 호흡 엔진은 공기(주변 대기 가스)를 연료 반응의 일부로 사용하는 화학 열 엔진으로 간주됩니다.지구 대기권 밖에서 작동하도록 설계된 화학 열 엔진(로켓, 심해잠수함)은 산화제라고 불리는 추가 연료 구성 요소를 운반해야 합니다(예: 산소 자체보다 더 강력한 산화제인 불소와 같이 로켓에 사용하기에 적합한 산화제가 있음에도 불구하고). 또는 열을 얻기 위한 용도로 사용됩니다.핵반응과 같은 비화학적인 방법으로

배출/제품별

모든 화학적 연료를 사용하는 열 엔진은 배기 가스를 배출합니다.가장 깨끗한 엔진은 물만 배출합니다.엄격한 배출 제로는 일반적으로 물과 수증기 이외의 배출 제로를 의미합니다.순수한 수소(연료)와 순수한 산소(산화제)를 연소하는 열 엔진만이 엄격한 정의에 의해 배출 제로를 달성합니다(실제로 로켓 엔진의 한 종류).수소가 공기(모든 공기 호흡 엔진)와 함께 연소될 경우 대기 산소와 대기 질소 사이에 부반응이 발생하여 소량의 배출이 발생합니다.아니요x, 적은 양으로도 불리합니다.탄화수소(예: 알코올 또는 휘발유)를 연료로 연소시키면 강력한 온실가스인 CO가2 다량 배출됩니다.공기 중의 수소와 산소는 NO의x 부생성 없이 연료전지에 의해 물로 반응할 수 있지만, 이것은 열기관이 아닌 전기화학 엔진입니다.

용어.

엔진이라는 단어는 기발한 단어의 어근인 라틴어 인제니움에서 유래된 고대 프랑스어 엔진에서 유래했습니다.캐터펄트, 트레부셰, 숫양 박격포와 같은 산업화 이전의 전쟁 무기들은 공성 엔진이라고 불렸고, 그것들을 어떻게 만들 것인지에 대한 지식은 종종 군사적 비밀로 취급되었습니다.진(gin)이라는 단어는 면 진(gin)과 마찬가지로 엔진(engine)의 줄임말입니다.산업 혁명기에 발명된 대부분의 기계 장치는 엔진으로 묘사되었는데, 증기 기관이 대표적인 예입니다.그러나 토마스 세이버리가 만든 것과 같은 원래의 증기 엔진은 기계식 엔진이 아니라 펌프였습니다.이처럼 원래 형태의 소방차는 말을 타고 불에 옮겨 붙는 물펌프에 불과했습니다.[3]

현대의 사용에서, 엔진이라는 용어는 일반적으로 증기 기관 및 내연 기관과 같은 장치를 의미하며, 연료를 연소시키거나 또는 그렇지 않으면 토크 또는 선형 힘(통상적으로 추력의 형태로)을 가함으로써 기계적 작업을 수행하기 위해 소비됩니다.열 에너지를 운동으로 변환하는 장치는 일반적으로 엔진이라고 불립니다.[4]토크를 발휘하는 엔진의 예로는 터보샤프트 뿐만 아니라 자동차 가솔린 및 디젤 엔진이 있습니다.추진력을 생산하는 엔진의 예로는 터보팬과 로켓이 있습니다.

내연기관이 발명되었을 때, 증기기관차와 증기롤러와 같은 다른 차량에 동력을 공급하는 증기기관차와 구별하기 위해 모터라는 용어가 처음 사용되었습니다.모터라는 용어는 '움직임을 설정한다' 혹은 '움직임을 유지한다'라는 뜻의 라틴어 동사 moto에서 유래했습니다.따라서 모터는 운동을 가하는 장치입니다.

모터와 엔진은 표준 영어로 교환이 가능합니다.[5]일부 공학 용어에서, 두 단어는 다른 의미를 갖는데, 엔진은 연료를 태우거나 다른 방식으로 소비하여 화학적 조성을 변화시키는 장치이고, 모터는 에너지원의 화학적 조성을 변화시키지 않는 전기, 공기 또는 유압에 의해 구동되는 장치입니다.[6][7]하지만, 로켓은 연료를 소비하지만, 로켓 모터라는 용어를 사용합니다.

열 엔진은 유체의 흐름 또는 압력 변화를 기계적 에너지로 변환시키는 구성 요소인 원동기의 역할도 할 수 있습니다.[8]내연 기관에 의해 구동되는 자동차는 다양한 모터와 펌프를 사용할 수 있지만, 궁극적으로 모든 그러한 장치는 엔진으로부터 동력을 도출합니다.다른 관점은 모터가 외부로부터 동력을 받아 기계적 에너지로 전환하는 반면, 엔진은 압력(연소나 다른 화학 반응의 폭발력으로부터 직접적으로 유도되거나 공기, 물과 같은 다른 물질에 대한 이러한 힘의 작용으로부터 이차적으로 유도됨)으로부터 동력을 생성한다는 것입니다.또는 증기).[9]

역사

고대

클럽이나 노(레버의 예)와 같은 단순한 기계들은 선사시대의 것입니다.인간의 힘, 동물의 힘, 수력, 풍력 그리고 심지어 증기력을 사용하는 더 복잡한 엔진들은 고대로 거슬러 올라갑니다.인간의 힘은 캡스턴, 윈드글라스 또는 러닝머신과 같은 간단한 엔진과 로프, 도르래, 블록 및 태클 장치를 사용하여 집중되었습니다. 이 힘은 보통 힘이 곱해지고 속도가 감소하면서 전달됩니다.이것들은 고대 그리스에서 크레인과 배에 사용되었고, 고대 로마에서는 광산, 펌프, 공성 엔진에 사용되었습니다.비트루비우스, 프론티누스, 플리니우스를 포함한 그 시대의 작가들은 이 엔진들을 흔한 것으로 취급하고 있으므로, 그들의 발명은 더 오래된 것일 수 있습니다.AD 1세기에 이르러 소와 말은 방앗간에서 사용되었으며, 이전 시대의 인간이 동력으로 사용했던 것과 비슷한 기계를 운전했습니다.

스트라보에 따르면, 수력을 이용한 방앗간이 기원전 1세기 동안 미트리다테스 왕국의 카베리아에 세워졌다고 합니다.방앗간에서 물레방아의 사용은 다음 몇 세기 동안 로마 제국 전역에 퍼졌습니다.어떤 것들은 꽤 복잡했는데, 물을 유지하고 공급하기 위한 수로, 댐, 그리고 기어 시스템과 함께, 또는 회전 속도를 조절하기 위해 나무와 금속으로 만들어진 톱니 바퀴가 있었습니다.안티키테라 메카니즘과 같은 더 정교한 작은 장치들은 달력의 역할을 하거나 천문학적 사건을 예측하기 위해 복잡한 기어와 다이얼을 사용했습니다.서기 4세기의 아우소니우스의 시에서 그는 물로 움직이는 돌을 깎는 톱에 대해 언급합니다.영웅 오브 알렉산드리아는 기원후 1세기에 바람과 증기로 움직이는 기계들을 많이 만든 것으로 알려져 있는데, 이 기계들은 종종 애니메이션 제단과 자동 사원 문과 같은 예배와 관련이 있었습니다.

중세의

중세 무슬림 기술자들은 방앗간과 물을 끌어올리는 기계에 기어를 사용했고, 물레방앗간과 물을 끌어올리는 기계에 추가적인 동력을 제공하기 위해 댐을 수력의 원천으로 사용했습니다.[10]중세 이슬람 세계에서, 그러한 발전은 육체 노동에 의해 이전에 수행되었던 많은 산업적인 일들을 기계화하는 것을 가능하게 했습니다.

1206년 알 자자리는 두 대의 물을 올리는 기계에 크랭크 콘로드 시스템을 사용했습니다.초보적인 증기 터빈 장치는 1551년 Taqi al-Din에[11] 의해 그리고 1629년 Giovanni Branca에[12] 의해 기술되었습니다.[13]

13세기에 고체 로켓 모터가 중국에서 발명되었답니다.화약으로 구동되는 이 단순한 형태의 내연기관은 지속적인 동력을 전달할 수 없었지만, 전투에서 적을 향해 빠른 속도로 무기를 추진하고 불꽃놀이를 할 때 유용했습니다.발명 이후, 이 혁신은 유럽 전역으로 퍼졌습니다.

산업혁명

1788년 볼튼 앤 와트 엔진

와트 증기 엔진은 대기압 바로 위의 압력에서 증기를 사용하여 부분 진공에 의해 피스톤을 구동시킨 최초의 증기 엔진 유형이었습니다.1712 뉴커먼 증기 기관의 설계를 개선한 것은 1763년부터 1775년까지 산발적으로 개발된 와트 증기 기관은 증기 기관 개발에 큰 진전이었습니다.James Watt의 디자인은 그의 사업 파트너인 Matthew Boulton에게 적지 않은 이유로 연료 효율성의 극적인 향상을 제공하여 증기 엔진과 동의어가 되었습니다.수력발전이 불가능한 곳에서는 이전에는 상상할 수 없었던 규모로 효율적인 반자동화 공장을 신속하게 개발할 수 있었습니다.이후의 발전은 증기 기관차와 철도 수송의 큰 확장으로 이어졌습니다.

내연 피스톤 엔진의 경우 1807년 프랑스에서 드 리바즈와 독립적으로 니에프세 형제가 시험했습니다.그것들은 1824년 카르노에 의해 이론적으로 진보되었습니다.[citation needed]1853-57년 에우제니오 바르산티와 펠리스 마테우치는 자유 피스톤 원리를 이용한 엔진을 발명하고 특허를 받았는데, 이것은 아마도 최초의 4사이클 엔진일 것입니다.[14]

나중에 상업적으로 성공한 내연기관의 발명은 1860년 동안 에티엔 르누아르에 의해 이루어졌습니다.[15]

1877년, 오토 사이클은 증기 기관보다 훨씬 더 높은 중량 대비 동력 비율을 제공할 수 있었고 자동차와 항공기와 같은 많은 운송 분야에서 훨씬 더 잘 작동했습니다.

벤츠에서 나온 V6 내연기관

자동차

칼 벤츠가 만든 최초의 상업적으로 성공한 자동차는 가볍고 강력한 엔진에 대한 관심을 더했습니다.4행정 오토 사이클로 작동하는 경량 가솔린 내연기관은 경차용으로 가장 성공적이었고 디젤 엔진은 트럭과 버스용으로 더 효율적이었습니다.그러나 최근 몇 년 동안 터보 디젤 엔진은 특히 미국 밖에서 아주 작은 차에도 인기가 점점 많아지고 있습니다.

수평으로 대향하는 피스톤

1896년, 칼 벤츠는 수평으로 마주보는 피스톤을 가진 최초의 엔진의 디자인으로 특허를 받았습니다.그의 설계는 대응하는 피스톤이 수평 실린더에서 움직이면서 동시에 상사점에 도달하는 엔진을 만들어 개별 운동량에 대해 서로 자동으로 균형을 잡게 했습니다.이러한 디자인의 엔진은 모양과 낮은 프로파일 때문에 플랫 엔진(flat engine)이라고 불리기도 합니다.폴크스바겐 비틀, 시트로 ë 2CV, 포르쉐와 스바루, BMW와 혼다의 오토바이, 프로펠러 항공기 엔진 등에 사용됐습니다.

진급

자동차용 내연 기관의 지속적인 사용은 부분적으로 엔진 제어 시스템(엔진 관리 프로세스를 제공하는 선내 컴퓨터, 전자 제어 연료 분사)의 개선에 기인합니다.터보차저와 슈퍼차저에 의한 강제 공기 유도는 출력과 엔진 효율을 증가시킵니다.가솔린 엔진과 거의 동일한 동력 특성을 제공하는 소형 디젤 엔진에도 유사한 변화가 적용되었습니다.이는 특히 유럽에서 소형 디젤 엔진 추진 자동차의 인기에서 두드러집니다.대형 디젤 엔진은 대부분의 공장에서 사용할 수 없는 특수 기계 가공이 필요하지만 트럭과 중기계에 여전히 자주 사용됩니다.디젤 엔진은 가솔린 엔진보다 탄화수소 및 CO2 배출량은 낮지만, 입자가 많고 오염 물질이 없습니다x.[16]디젤 엔진은 동급 가솔린 엔진보다 연료 효율이 40% 더 높습니다.[16]

파워증가

20세기 전반, 특히 미국 모델에서 엔진 출력이 증가하는 추세가 나타났습니다.[clarification needed]설계 변경에는 효율성을 향상시키기 위해 실린더 내 압력을 증가시키고, 엔진의 크기를 증가시키며, 엔진이 작업을 생성하는 속도를 증가시키는 등 엔진 용량을 증가시키는 모든 알려진 방법이 포함되었습니다.이러한 변화로 인해 발생하는 힘과 압력의 증가로 인해 엔진 진동 및 크기 문제가 발생하여 V 엔진이 더 단단하고 소형화되었으며 실린더 레이아웃이 반대로 인해 긴 직선 배열을 대체하게 되었습니다.

연소효율

승용차의 최적 연소 효율은 냉각수 온도가 약 110°C(230°F)에 달합니다.[17]

엔진구성

이전의 자동차 엔진 개발은 오늘날 일반적으로 사용되는 것보다 훨씬 더 큰 범위의 엔진을 생산했습니다.엔진은 1기통에서 16기통까지 다양하게 설계되어 있으며, 전체 크기, 무게, 엔진 배기량, 실린더 보어 등의 차이가 있습니다.대부분의 모델에서 4개의 실린더와 19~120마력(14~90kW)의 전력 정격이 뒤따랐습니다.대부분의 엔진이 직선 또는 인라인 실린더를 가지고 있는 동안 여러 3기통, 2행정 사이클 모델이 제작되었습니다.V형 모델이 여러 개 있었고 수평으로 반대되는 2기통과 4기통도 있었습니다.오버헤드 캠샤프트가 자주 사용되었습니다.소형 엔진은 일반적으로 공랭식으로 차량 뒤쪽에 위치해 있으며, 상대적으로 압축비가 낮았습니다.1970년대와 1980년대에는 연비 향상에 대한 관심이 높아졌고, 이로 인해 V-6 및 4기통 레이아웃이 축소되었으며, 실린더당 5개의 밸브가 설치되어 효율성이 향상되었습니다.부가티 베이론 16.4는 W16 엔진과 함께 작동하며, 이는 두 개의 V8 실린더 레이아웃이 서로 옆에 배치되어 동일한 크랭크축을 공유하는 W 형상을 생성한다는 것을 의미합니다.

가장 큰 내연기관은 14기통 2행정 터보차지 디젤 엔진으로 2006년 진수 당시 세계 최대 컨테이너선인 Emma M ærsk호에 동력을 공급하도록 설계되었습니다.이 엔진의 질량은 2,300톤이며, 102rpm(1.7Hz)으로 작동할 경우 80MW 이상의 연료를 생산하며, 하루에 최대 250톤의 연료를 사용할 수 있습니다.

종류들

엔진은 움직임을 만들기 위해 받아들이는 에너지의 형태와 출력되는 움직임의 형태라는 두 가지 기준에 따라 분류될 수 있습니다.

열기관

주요 기사:열기관

연소기관

연소 기관은 연소 과정의 열에 의해 구동되는 열 기관입니다.

내연기관

석탄가스로 달리는 3마력 내연기관
주요 기사:내연기관

내연 기관은 연료(일반적으로 화석 연료)의 연소가 연소실에서 산화제(일반적으로 공기)와 함께 발생하는 기관입니다.내연기관에서, 연소에 의해 생성되는 고온 및 고압의 가스의 팽창은 피스톤들 또는 터빈 블레이드들 또는 노즐들과 같은 엔진의 구성 요소들에 직접적으로 힘을 가하고, 이를 멀리 이동시킴으로써 기계적인 일을 발생시킵니다.[18][19][20][21]

외연기관

주요 기사:외연기관

외부 연소 엔진(external combustion engine)은 외부 소스의 연소에 의해 엔진 벽 또는 열 교환기를 통해 내부 작동 유체가 가열되는 열 엔진입니다.그러면 유체가 팽창하여 엔진의 메커니즘에 작용함으로써 움직임과 사용 가능한 작업이 생성됩니다.[22]그런 다음, 유체는 냉각, 압축 및 재사용(폐쇄 사이클) 또는 (흔히는) 덤프되고, 냉각된 유체가 흡입(개방 사이클 공기 엔진)됩니다.

"연소"는 연료를 산화제로 연소시켜 열을 공급하는 것을 말합니다.유사한(또는 심지어 동일한) 구성 및 작동을 하는 엔진은 핵, 태양열, 지열 또는 연소를 수반하지 않는 발열 반응과 같은 다른 공급원의 열 공급을 사용할 수 있지만, 이는 엄격하게 외부 연소 엔진으로 분류되지 않고 외부 열 엔진으로 분류됩니다.

작동 유체는 스털링 엔진과 같은 기체이거나 증기 엔진과 같은 증기이거나 유기 랭킨 사이클의 n-펜탄과 같은 유기 액체일 수 있습니다.유체는 어떤 구성이든 될 수 있습니다. 기체가 가장 일반적이지만 단상 액체도 종종 사용됩니다.증기 기관의 경우 액체와 기체 사이에서 유체가 상변화합니다.

공기호흡 연소기관

공기 호흡 연소 엔진은 로켓처럼 산화제를 운반하는 것이 아니라 대기 중의 산소를 사용하여 연료를 산화(연소)시키는 연소 엔진입니다.이론적으로, 이것은 로켓 엔진보다 더 나은 구체적인 충격으로 귀결될 것입니다.

공기 호흡 엔진을 통해 공기가 연속적으로 흐릅니다.이 공기는 압축되고 연료와 혼합되며 점화되고 배기 가스로 배출됩니다.반응 엔진에서는 대부분의 연소 에너지(열)가 엔진에서 배출되며, 이는 직접 추력을 제공하는 배기 가스입니다.

예

일반적인 공기 호흡 엔진은 다음과 같습니다.

환경영향

엔진 작동은 일반적으로 공기의 질과 주변 소음 수준에 부정적인 영향을 미칩니다.자동차 동력 시스템의 오염 발생 특성에 대한 강조가 증가해 왔습니다.이로 인해 대체 동력원과 내연기관 개선에 대한 새로운 관심이 생겨났습니다.일부 한정 생산 배터리 구동 전기차가 등장했지만, 비용과 작동 특성 때문에 경쟁력을 입증하지 못했습니다.[citation needed]21세기에 디젤 엔진은 자동차 소유자들 사이에서 인기가 높아지고 있습니다.하지만 가솔린 엔진과 디젤 엔진은 배기가스 성능을 개선하기 위한 새로운 배기가스 제어 장치를 탑재하고 있어 아직까지 큰 도전을 받지 못하고 있습니다.[citation needed]많은 제조업체들이 하이브리드 엔진을 도입했는데, 주로 소형 가솔린 엔진과 전기 모터를 결합하고 대형 배터리 뱅크를 포함하는데, 이 엔진들은 환경에 대한 인식 때문에 인기 있는 옵션이 되기 시작했습니다.

공기질

스파크 점화 엔진의 배기 가스는 질소 70 내지 75%(부피기준), 수증기 10 내지 12%, 이산화탄소 10 내지 13.5%, 수소 0.5 내지 2%, 산소 0.2 내지 2%, 일산화탄소 0.1 내지 6%, 미연소 탄화수소 및 부분 산화 생성물(예: 알데하이드류) 0.5 내지 1%, 일산화질소 0.01 내지 0.4%, 아산화질소 <100pp.m,[23] 이산화황 15~60ppm, 연료첨가제, 윤활제 등 다른 화합물의 흔적, 할로겐 및 금속화합물, 기타 입자.일산화탄소는 독성이 매우 강하고 일산화탄소 중독을 일으킬 수 있으므로 좁은 공간에 가스가 쌓이지 않도록 하는 것이 중요합니다.촉매변환기는 유독 가스 배출을 줄일 수는 있지만 제거할 수는 없습니다.또한, 현대 산업화 세계에서 엔진의 광범위한 사용으로 인해 발생하는 온실 가스 배출, 주로 이산화탄소는 지구 온난화에 대한 주요 관심사인 지구 온실 효과에 기여하고 있습니다.

무연소 열기관

주요 기사 : 열기관

일부 엔진은 불연 공정의 열을 기계적 작업으로 변환하는데, 예를 들어 원자력 발전소는 핵 반응의 열을 이용하여 증기를 생산하고 증기 엔진을 구동하거나, 로켓 엔진의 가스 터빈은 과산화수소를 분해하여 구동할 수 있습니다.다른 에너지원과는 별개로, 엔진은 종종 내연 기관 또는 외부 연소 기관과 거의 동일하게 설계됩니다.

다른 비연소 엔진 그룹에는 열음향 열 엔진이 포함됩니다(때로는 "라고 함).TA엔진")은 고휘도 음파를 이용하여 한 곳에서 다른 곳으로 열을 펌핑하거나, 반대로 열차를 이용하여 고휘도 음파를 유도하는 열음향 장치.일반적으로 열음향 엔진은 정재파 장치와 주행파 장치로 나눌 수 있습니다.[24]

스털링 엔진은 또 다른 형태의 비연소 열 엔진이 될 수 있습니다.그들은 열을 일로 전환하기 위해 스털링 열역학적 순환을 사용합니다.예를 들어 알파형 스털링 엔진이 있는데, 가스가 리큐퍼레이터를 통해 왕복 피스톤에 90°로 연결된 핫 실린더와 콜드 실린더 사이를 흐르게 됩니다.가스는 뜨거운 실린더에서 열을 받아 팽창하여 크랭크축을 회전시키는 피스톤을 구동합니다.리큐퍼레이터를 통해 팽창한 후 가스는 콜드 실린더에서 열을 거부하고 그에 따른 압력 강하는 다른(변위) 피스톤에 의해 압축되어 다시 핫 실린더로 돌아갑니다.[25]

비열화학 전동기

비열전동기는 보통 화학반응으로 작동하지만 열기관은 아닙니다.예를 들면 다음과 같습니다.

전동기

주요 기사:전기모터 및 전기자동차

전기 모터는 전기 에너지를 사용하여 기계적 에너지를 생산합니다. 보통 자기장과 전류가 흐르는 전도체의 상호작용을 통해 말이죠.기계적 에너지로부터 전기 에너지를 생성하는 역과정은 발전기 또는 다이너모에 의해 이루어집니다.차량에 사용되는 트랙션 모터는 두 가지 작업을 모두 수행하는 경우가 많습니다.전기 모터는 발전기로 작동할 수도 있고 그 반대로도 작동할 수 있지만, 이것이 항상 실용적인 것은 아닙니다.전기 모터는 산업용 선풍기, 송풍기 및 펌프, 공작기계, 가전제품, 전동공구 및 디스크 드라이브와 같이 다양한 응용 분야에서 널리 사용되고 있습니다.이들은 직류(예: 배터리로 구동되는 휴대용 장치 또는 모터 차량) 또는 중앙 배전 그리드의 교류 전류에 의해 구동될 수 있습니다.가장 작은 모터는 전기 손목시계에서 찾을 수 있습니다.고도로 표준화된 치수와 특성의 중형 모터는 산업용으로 편리한 기계적 동력을 제공합니다.가장 큰 전기 모터는 대형 선박의 추진에 사용되며, 파이프라인 압축기와 같은 목적으로 사용되며, 등급은 수천 킬로와트입니다.전기 모터는 전력 공급원, 내부 구성, 용도에 따라 분류될 수 있습니다.

전동기

전류와 자기장의 상호작용에 의한 기계력 생산의 물리적 원리는 일찍이 1821년에 알려져 있었습니다.효율성을 높이는 전기 모터는 19세기 전반에 걸쳐 개발되었지만, 대규모 전기 모터의 상업적 개발은 효율적인 전기 발전기와 배전 네트워크를 필요로 했습니다.

모터 및 그와 관련된 탄소 발자국으로 인한 전기 에너지 소비를 줄이기 위해, 많은 국가의 다양한 규제 당국은 보다 효율적인 전기 모터의 제조 및 사용을 장려하는 법률을 도입하여 시행하고 있습니다.잘 설계된 모터는 수십 년 동안 입력 에너지의 90% 이상을 유용한 전력으로 변환할 수 있습니다.[26]모터의 효율성이 몇 퍼센트 포인트만이라도 높아지면 킬로와트 시간(따라서 비용 면에서)의 절감 효과는 엄청납니다.일반적인 산업용 유도 전동기의 전기 에너지 효율은 다음과 같이 향상될 수 있다: 1) 고정자 권선들에서의 전기 손실들(예를 들어, 전도체의 단면적을 증가시키고, 권선 기술을 개선하고, 구리와 같은 더 높은 전기 전도성을 갖는 재료들을 사용함으로써), 2) 전기a를 감소시킴으로써.l 회전자 코일 또는 주조에서의 손실(예를 들어, 구리와 같은 더 높은 전기 전도성을 갖는 재료를 사용함으로써), 3) 더 우수한 품질의 자기강을 사용함으로써 자기 손실을 감소시키고, 4) 기계적 풍차 손실을 감소시키기 위해 모터의 공기역학을 개선하고, 5) 마찰 손실을 감소시키기 위해 베어링을 개선하고,6) 제조 허용오차 최소화.이 주제에 대한 자세한 내용은 Premium efficiency)를 참조하십시오.

통상적으로 전기기관차는 전기모터가 아닌 철도용 전기기관차를 말합니다.

물리적으로 구동되는 모터

어떤 모터들은 위치 에너지나 운동 에너지에 의해 작동되는데, 예를 들어 어떤 퍼니큘러, 중력면과 로프웨이 컨베이어는 움직이는 물이나 바위로부터의 에너지를 사용했고, 어떤 시계들은 중력 아래에 있는 무게를 가지고 있습니다.다른 형태의 전위 에너지에는 압축 가스(공기압 모터 등), 스프링(클럭워크 모터) 및 탄성 밴드가 포함됩니다.

역사적인 군사 공성 엔진에는 대형 캐터펄트, 트레부쳇, 그리고 (어느 정도까지는) 램을 잠재적 에너지로 구동했습니다.

공압모터

주요 기사 : 공압모터

공압 모터는 압축 공기 형태의 위치 에너지를 기계적 작업으로 변환하는 기계입니다.공압 모터는 일반적으로 선형 또는 회전 운동을 통해 압축 공기를 기계적 작업으로 변환합니다.직선 운동은 다이어프램 또는 피스톤 액추에이터 중 하나에서 발생할 수 있으며 회전 운동은 베인 유형의 에어 모터 또는 피스톤 에어 모터 중 하나에서 발생할 수 있습니다.공압 모터는 휴대용 공구 산업에서 광범위한 성공을 거두었고 운송 산업으로 그 사용을 확대하기 위한 지속적인 시도가 이루어지고 있습니다.그러나 공압 모터는 운송 산업에서 실행 가능한 옵션으로 간주되기 전에 효율성 부족을 극복해야 합니다.

유압모터

주요 기사:유압모터

유압 모터는 가압된 액체로부터 동력을 끌어냅니다.이 유형의 엔진은 무거운 짐을 옮기고 기계를 구동하는데 사용됩니다.[27]

잡종

일부 모터 장치는 여러 개의 에너지원을 가질 수 있습니다.예를 들어, 플러그인 하이브리드 전기 자동차의 전기 모터는 내연 기관 및 발전기를 통해 배터리 또는 화석 연료 입력으로부터 전기를 공급할 수 있습니다.

성능

다음은 엔진의 성능 평가에 사용됩니다.

스피드

속도는 피스톤 엔진에서 크랭크축 회전과 컴프레서/터빈 로터 및 전기 모터 로터의 속도를 나타냅니다.분당 회전수(rpm)로 측정됩니다.

스러스트

추력은 프로펠러 또는 제트 엔진이 비행기를 통과하는 공기를 가속시키는 결과로서 비행기에 작용하는 힘입니다.그것은 또한 프로펠러가 선박을 통과하는 물을 가속시키는 결과로서 선박에 작용하는 힘이기도 합니다.

토크

토크는 샤프트의 회전 모멘트이며, 모멘트를 발생시키는 힘에 샤프트와의 거리를 곱하여 계산됩니다.

힘

힘은 일이 얼마나 빨리 이루어지는지를 나타내는 척도입니다.

효율성.

주요 기사:엔진효율

효율은 전력을 생산하는 데 얼마나 많은 연료가 낭비되는지를 나타내는 척도입니다.

사운드 레벨

차량 소음은 주로 저속에서는 엔진에서 발생하고 고속에서는 타이어 및 공기가 차량을 통과할 때 발생합니다.[28]전기 모터는 내연 기관보다 조용합니다.터보팬, 터보젯 및 로켓과 같은 추력을 생성하는 엔진은 추력을 생성하는 고속 배기 흐름이 주변 정지된 공기와 상호 작용하기 때문에 소음을 가장 많이 방출합니다.소음 감소 기술에는 가솔린 및 디젤 엔진의 흡기 및 배기 시스템 머플러(소음기)와 터보팬 입구의 소음 감쇠 라이너가 포함됩니다.

용도별 엔진

특히 주목할 만한 엔진 종류는 다음과 같습니다.

참고 항목

참고문헌

인용문

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원천

외부 링크

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