Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электромобили какие двигатели используются

Электродвигатель для автомобиля, в качестве тягового устройства применялся на автомобилях (вернее на их прототипах), еще раньше, чем двигатель внутреннего сгорания. Однако на сегодняшний день автомобильные электрические машины (именно так они правильно называются), применяются на электромобилях, работающих исключительно на аккумуляторах или других накопителях электрической энергии, а также на гибридных автомобилях.

Гибридные автомобили называются так, потому, что в них есть и двигатель внутреннего сгорания (ДВС), и аккумуляторная батарея.

Электродвигатели – особенности эксплуатации и принцип работы

К главным особенностям электрического двигателя относится несколько важных характеристик:

  1. Крутящий момент мотора достигает своего максимума сразу при включении, таким образом, электромобили не требуют наличия характерных для ДВС стартеров и сцеплений.
  2. Работа агрегата на обширном числе оборотов, позволяет электромобилю обходиться без коробки переключения передач. Для изменения стороны вращения двигателя (включение заднего хода) достаточно поменять полярности.

Электродвигатель Nissan Leaf

Однако все понимают, что стартовать на электромобиле со всего потенциала крутящего момента, который гораздо мощнее многих автомобилей с ДВС, никто не будет. По меньшей мере, это небезопасно, и что немаловажно это влечет неэффективный расход заряда батарей. Поэтому традиционно электродвигатели должны отвечать следующим требованиям:

  • иметь безопасное и удобное для эксплуатации строение;
  • обладать гарантией длительной эксплуатации;
  • иметь компактные габариты.

Как уже упоминалось, работа современного электродвигателя основана на давно известном принципе электромагнитной индукции. Традиционно агрегат состоит из недвижимого элемента – статора, и крутящегося – ротора. Статор имеет ряд обмоток на которые поступает электрический ток, что приводит к появлению магнитного поля, при котором ротор начинает свое движение. Скоростные показатели ротора определяются частотой, с которой происходит переключение тока с одной обмотки статора на другую.

«Сердце» электромобиля

В автомобилестроении применяют двигатели, работающие от электрической энергии. Они отличаются от привычных для нас моторов: имеют специфические характеристики и функции. Двигатель для электромобиля может функционировать самостоятельно или параллельно с двигателем внутреннего сгорания. Также такие моторы бывают двух видов: синхронные и несинхронные. Можно сказать, что силовая авто с электродвигателем беспроигрышная и бесхитростная установка. При движении на нейтральной передаче аккумулятор электромобиля заряжается. Коэффициент полезного действия двигателя, работающего на электричестве, приближается к 90%, то есть практически весь объем выделенной энергии идёт на движение. Электродвигатель можно определить, как преобразователь одного вида энергии в другой, в частности, электрической в механическую с тепловым излучением.

Особенности и принцип работы электродвигателя

Существует ряд особенностей электродвигателей. Во-первых, перед запуском крутящий момент достигает максимума. Поэтому на машину с таким двигателем не стоит крепить стартер или сцепление. Во-вторых, электродвигатель для электромобиля работает в обширном промежутке оборотов. В связи с этим коробка переключения передач необязательна. Для перемены вращения двигателя достаточно просто поменять местами полярности, и этим выиграть на задней передаче. Двигателям для электромобиля необходимо соответствовать таким положениям:

  • обладание наиболее удобным и безопасным для работы строением;
  • гарантия прочности при применении;
  • наличие незначительных габаритов;
  • легкость в управлении;
  • современность прибора;
  • доступность электродвигателя.

Работа любого электродвигателя основана на индукции магнитной природы. Обычно электродвигатель состоит из двух элементов: статора и ротора. Статор — недвижимая часть, а второй элемент — крутящаяся. На катушки статора поступает непостоянный ток, что влечет за собой появление магнитного поля. Управляющий элемент выключает ток от одной катушки и передаёт его на следующую. В результате этого ротор приходит в движение. Скорость его оборотов определяется быстротой переключения напряжения с одной катушки статора на другую. Ротор бывает нескольких видов:

  • Короткозамкнутый;
  • Фазный, который применяют при необходимости уменьшить ток запуска и контролировать скорость кручения электромотора. Чаще всего, это двигатели электрической природы, применяемые в крановых системах.

На немощных двигателях используют индуктор, который имеет вид магнита. Якорем называют движимый элемент механизмов непеременного тока или же всеобщего мотора. Такой двигатель представляет собой прибор установленного тока, имеющий порядковую активацию обмотки и индуктора. Разница состоит лишь в количестве намотки. На неизменном токе нет сопротивления реактивной природы.

Разнообразие электродвигателей

Двигатели электрической природы подразделяются на множество групп, в зависимости от критерия, лежащего в основе классификации. Исходя из появления момента вращения:

  • Гистерезисные — момент вращения появляется после гистерезиса в условиях полного изменения магнитных показателей ротора. Эта группа электродвигателей не особо используется в производстве.
  • Магнитоэлектрические — широко используются в производстве и потреблении. Эта группа включает двигатели неизменного и непостоянного тока.

Электродвигатель постоянного тока — мотор, который работает от неизменного электричества. Двигатель сменного тока — мотор, который функционирует на непостоянном токе. По типу своего функционирования они бывают синхронными и асинхронными. Различие между ними заключается в скорости кручения гармоники. В первой ситуации эта скорость равна частоте оборотов ротора. Во второй — скорости эти различаются.

Читать еще:  Д3900к двигатель балканкар характеристики

Синхронные двигатели

Синхронный двигатель можно определить, как мотор, работающий на непостоянном токе. Его ротор двигается в унисон с полем магнитной природы источника напряжения. Такой тип электродвигателя целесообразно использовать при повышенной мощности: от 100 киловатт и более. Шаговые моторы — конкретный вид синхронных. Они характеризуются наличием дискретного углового движения ротора, который размещен в конкретном месте. Его положение обусловлено питанием, что подается на конкретную обмотку. Чтобы изменить местоположение ротора, нужно перенаправить напряжение между обмотками. Вентильный реактивный электродвигатель является еще одной разновидностью синхронных, питается составляющими-полупроводниками.

Асинхронный электродвигатель

Асинхронный электродвигатель — мотор непостоянного тока, где скорость кручения ротора отлична от этой характеристики у магнитного поля, созданного напряжением, которое создается источником питания. Такие двигатели, работающие от электричества, приобрели сегодня особую популярность.

В зависимости от щёточно-коллекторного узла, который может относиться к данной группе или не принадлежать ей, двигатели подразделяются на:

  1. Коллекторные;
  2. Бесколлекторные.

По типу активизации коллекторные электродвигатели принято делить на:

  • Моторы с активизацией от магнитов (электрических и постоянных);
  • Самовозбуждающиеся двигатели электрической природы, которые, также содержат группы.

Сюда относят электродвигатели с параллельным возбуждением, последовательным, или смешанным. Обмотка на якоре начинает свою работу соответственно одновременно или после начала функционирования обмотки активации. Бесколлекторные двигатели (их еще называют вентильными) — моторы электрической природы, включающие в себя индикатор ротора, элемент управления и индикатор-реобразователь.

В зависимости от численности фаз электродвигатели непостоянного тока делятся на такие группы:

  • Однофазные — активизируются вручную человеком. Они имеют цепь, которая сдвигает фазу и обмотку для запуска.
  • Двухфазные, включая конденсаторные.
  • Двигатели, имеющие три фазы.
  • Многофазные.

Выбор электрического двигателя

Чтобы выбрать электродвигатель для электромобиля правильно, нужно определиться с типом двигателя ознакомиться с техническими характеристиками конкретной модели и сопоставить их с собственными требованиями к данному прибору.

Тип электродвигателя

Двигатели постоянного тока не особо распространены сегодня, ведь зависимы от источника питания, за ними сложно ухаживать. Такие двигатели применяют на производстве. Синхронные электродвигатели улучшают характеристики сети, им не страшны перемены напряжения, обладают перегрузочной способностью и установленной скоростью вращения. Но такие моторы дорогостоящие и сложно устроенные. Их стоит использовать, если вы нуждаетесь в мощности от 100 киловатт. Асинхронные электродвигатели предназначены для незначительных нагрузок. Их довольно легко обслуживать, к тому же они доступны в цене. Но боятся резких перепадов напряжения.

Модель конкретной мощности

При выборе окончательно убедитесь, что мощность приглянувшейся вам модели достаточна для работы конкретного прибора или механизма. Модели двигателей создаются для различных режимов работы. Поэтому прежде, чем приобрести мотор, убедитесь, что конкретная модель может функционировать на протяжении длительного времени без перерыва или же с легкостью выдерживает постоянные включения и отключения. Двигатель должен быть самоокупаемым, то есть энергоэффективным. Самый высокоэффективный электродвигатель — модель класса IE3. Именно они экономят много энергии и, соответственно, ваши деньги. Выбрать нужный именно вам электродвигатель достаточно просто. Следует учесть все описанные выше моменты и избрать идеально подходящую модель. Тем более, что выбор достаточно велик — сегодня многие отечественные и зарубежные производители предлагают свои приборы.Создание электродвигателей

Моторы электрической природы применятся во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства. Различные специализированные заводы и фирмы производят электродвигатели различного строения с определенными функциональными характеристиками.

Производство электрических двигателей — высокотехнологичный процесс, разбитый на этапы. Для начала нужно запастись материалами и проверить их на пригодность, а лишь потом приступать к процессу изготовления, который состоит из ряда этапов:

  • Создание металлических составляющих. Часто используется чугун, а литье производят с помощью форм из глины и песка.
  • Производство легких комплектующих из металла. Чаще всего применяют для этого алюминий. Литье создают с помощью сдавливающих форм. На этом этапе используют специализированную технику, которая обеспечивает создание давления.
  • С помощью термопластавтоматов создают полимерные элементы будущих электродвигателей.
  • Процесс заготовки вала, созданного из проката металла. Чтобы получить нужный элемент, достаточно всего лишь отрезать часть изделия нужной продолжительности.
  • Элементы крепления чаще всего закупают. Так как это почти ювелирная работа.
  • Процесс изготовления листов, из которых будут созданы статор и ротор. Для этого используют особый вид стали, электротехнической.
  • Процесс обрабатывания листов-основ ротора. Их прессуют и покрывают слоем алюминия.
  • Процесс обрабатывания листов-основ статора. Их прессуют и скрепляют скобами.
  • Следующий этап — изоляция, которую проводят с помощью специальных материалов.
  • Процесс обмотки может быть ручным или машинным, автоматизированным.
  • Процесс проверки сердечников — обязательное условие будущей пропитки.
  • Механическая работа над составляющими, осуществляется на специальных станках.
  • Процесс сборки ротора и его обработки, происходит с помощью универсальных станков.
  • Работа над готовым ротором: его балансировка.
  • Сборка готового изделия.
  • Испытания — апробация нового готового электродвигателя.
Читать еще:  Быстрый запуск двигателя тестером

Так, среди ведущих украинских производителей электродвигателей можно назвать следующие: Харьковский электротехнический завод Укрэлектромаш, Первомайский электромеханический завод им.К.Маркса, ЗАО Завод Крупных Электрических Машин, ООО Новокаховский электромашиностроительный завод, Промприбор.

Электродвигатель — составляющая новых экологичных авто — электромобилей. Эффективность и полезность электричества как альтернативного источника энергии доказана уже давно, но электродвигатели только набирают популярность. Эти моторы дорогостоящие, хотя с каждым днём они становятся доступнее. Обратить своё внимание на электродвигатель стоит ради его экологичности и экономичности. Электродвигатель имеет ещё один существенный плюс — самоокупаемость. Хорошо заплатив однажды, вы сэкономите намного больше в будущем. Всерьёз задумайтесь над тем, чтобы приобрести электродвигатель. Это, вне всякого сомнения, выгодно!

Параметры электродвигателя

Электромобиль с двигателем от стиралки имеет право на существование, но все же стоит рассмотреть какие параметры являются важными для электромотора:

  • крутящий момент;
  • число оборотов;
  • тип привода.

Крутящий момент у электрокаров значительно выше, нежели у обычных автомобилей. Это одно из преимуществ современного транспорта. Увеличить этот показатель можно, если установить коробку переключения передач, но экономия места и снижение веса побеждают. Поэтому КПП на электрических автомобилях не используют, но несмотря на это 260-600 Hm достаточно для эффективной работы.

Водородный двигатель для электромобиля имеет высокое число оборотов, но для стабильной работы устанавливают искусственное ограничение. Для этого используют плату – она управляет всей работой мотора. Посмотрев на характеристики разных автомобилей можно сделать вывод, что в среднем число оборотов находится в диапазоне 16-18 тысяч.

По типу привода двигатели электромобиля имеет максимальную мощность 800 вт, есть коллекторные и бесколлекторные. Первый имеет несколько недостатков, которые сказываются на его популярности:

  • при возникновении резких перепадов на щетках могут, образовывается большие искры;
  • со временем нужно производить замену щеток – это не сложно, но дополнительная трата;
  • выдают ограниченное количество оборотов.

На этом фоне бесколлекторные приводы смотрятся в выигрышном свете, потому как таких проблем с ними не существует.

На фоне всех характеристик стоит подытожить и свести все преимущества двигателя электромобиля, который имеет максимальную мощность 880:

  • работают на экологически чистом топливе;
  • работают бесшумно;
  • надежные в работе;
  • долговечное использование;
  • нет трущих деталей;
  • легко обслуживать;
  • высокий КПД;
  • большое число оборотов и крутящий момент;
  • нет жидкостей внутри;
  • не боятся перепадов температуры.

В то время, как обычные ДВС бояться морозов и не хотят работать. Все обладатели автомобилей не раз сталкивались с проблемой, как завести транспорт на морозе. Поэтому вывод один – электрокары побеждают по всем параметрам. Но если необходимо купить двигатель для детского электромобиля – обращайтесь только в сертифицированные точки продажи. Таким образом вы сможете себя оградить от многих неприятных последствий.

Конструкция электромобиля

Большинство электромобилей сделано по общей схеме и строятся вокруг нескольких основных узлов. Они обеспечивают динамику передвижения, стабильность энергетических характеристик и высокую дальность хода. Конструкция электромобиля включает в себя:

  1. Один или несколько асинхронных электродвигателей.
  2. Инвертор.
  3. Литий-ионную аккумуляторную батарею.
  4. Синхронизированная коробка передач.

Преимущества асинхронного электродвигателя в электромобиле

Основой любого электромобиля является электродвигатель – устройство, преобразовывающее электрическую энергию в механическую. Его асинхронная или индукционная версия была изобретена великим сербским ученым Н. Тесла. Двигатель включает два основных узла – статор и ротор.

Ротор – набор проводящих стержней, накоротко замкнутых с расположенными по сторонам кольцами. На статор подается трехфазный переменный ток, который проходя по обмоткам, создает вращающееся магнитное поле. Оно индуцирует ток в стержнях ротора, благодаря чему ротор начинает вращаться, отставая от скорости изменения магнитного поля. Преимуществом этого электродвигателя является отсутствие щеток и постоянных магнитов, при этом он остается мощным, надежным с высоким КПД.

Основная особенность асинхронного двигателя — скорость вращения ротора зависит от частоты подаваемого на статор переменного тока. Меняя этот параметр в источнике питания, можно добиться различной скорости вращения. Это позволяет очень просто и надежно управлять скоростью электромобиля, запитав двигатель от частотно регулируемого привода.

Асинхронные электрические двигатели могут раскручиваться до 18 тыс. оборотов в минуту. Это еще одно преимущество электродвигателей в отличие от ДВС, которые могут выдавать максимальную мощность и крутящий момент только в ограниченном диапазоне оборотов, это 2-4 тыс. оборотов в минуту. Поэтому они дополнительно требуют специальную тяжелую коробку передач, чего не нужно асинхронному электродвигателю, который эффективен во всем диапазоне оборотов.

Читать еще:  Что такое газомоторный двигатель

К недостаткам ДВС относят сложность конструкции, большую массу, множественные преобразования энергии, на которых происходит снижение КПД, проблемы со сгоранием топлива, потребность в дополнительном оборудовании. Всего этого нет у асинхронного двигателя, поэтому его удельная мощность на единицу массы в 10 раз превышает аналогичный показатель у ДВС.

Инвертор и аккумуляторная батарея

Батарея – источник энергии для асинхронного двигателя, при этом устройство аккумулятора электромобиля таково, что он выдает только постоянный ток, который нужно преобразовать в переменный. Для этого используется инвертор, который дополнительно управляет частотой переменного тока и скоростью вращения двигателя.

Важная особенность инвертора: он может изменять амплитуду переменного тока. А это влияет на показатели выходной мощности электродвигателя. Инвертор — своеобразный мозг электромобиля, который управляет параметрами его рабочих показателей.

Аккумуляторная батарея представляет собой плотно собранный набор линий-ионных батареек, которые часто можно встретить в быту. Они объединены в крупные блоки и все соединяются параллельно. Это позволяет обеспечить стабильность показателя напряжения и придать нужную мощность для запуска электродвигателя. Чтобы избежать перегрева, между секциями элементов прокладываются трубки с гликолевым хладагентом. Некоторые производители используют несколько больших элементов, но на примере электромобилей Tesla было доказано, что именно набор мелких элементов позволяет эффективно бороться с перегревом за счет равномерного распределения температуры.

Элементы помещаются в съемные модули, которых на Tesla Model S 16 штук, в каждом из которых 7000 элементов. В передней части автомобиля устанавливают радиатор, проходя через который гликоль эффективно охлаждается. Плоская конфигурация аккумуляторного блока и его расположения непосредственно над днищем автомобиля снижает центр тяжести, а значит улучшает устойчивость и управляемость.

Видео: Как работает электромобиль?

Трансмиссия

Производимая двигателем мощность передается на ведущие колеса через коробку передач. Но, поскольку электромотор имеет широкий диапазон выходной мощности, ему требуется максимально простая односкоростная коробка передач, с двухэтапным снижением выходной скорости вала двигателя.

Для включения задней передачи достаточно сменить порядок чередования фаз на статоре двигателя, и он начнет вращаться в обратную сторону. Поэтому единственная функция такой коробки передач – повысить крутящий момент за счет снижения скорости вращения на валу, приводящем в движение колеса.

Второй компонент трансмиссии – дифференциал. Это стандартный узел, имеющий проблему с регулировкой тягового усилия. Это проявляется в том, что при выезде ведущих колес на неодинаковые поверхности, например, когда одно из них попадает на лед, именно оно и будет вращаться, а колесо, оставшееся на асфальте, будет недвижимым. Но это плата за высокую надежность этого узла и передачу большего крутящего момента. Проблема решается за счет селективного торможения или кратковременного отключения от источника мощности за счет применения специальных датчиков и программного обеспечения.

Тормозная система

Принцип работы электромобиля таков, что управлять им можно при помощи одной педали. Это связано с применением мощной рекуперативной тормозной системы. Она позволяет преобразовывать кинетическую энергию, набранную при движении, обратно в электрическую. При рекуперативном торможении электродвигатель начинает работать как генератор, вырабатывая электроэнергию, которая подзаряжает аккумулятор. Для этого достаточно просто снять ногу с педали акселератора. Возникающая при этом противосила будет эффективно замедлять ведущие колеса двигателя. А классическая педаль тормоза применяться только для полной остановки электромобиля.

6) Mitsubishi I-MiEV

Этот крошечный электро-автомобиль, чтобы проехать на нем 100 километров вы потратите довольно небольшую сумму, на которую можно купить 2,1 литра бензина. Крутящий момент в авто производиться магнитным электромотором мощностью в 66 л.с. Силовой агрегат питается от 16 кВтч литий-ионного аккумулятора, которого хватает на 100 км пути.

Настоящая выгода открывается при использовании машин с большим пробегом (более 800 тысяч километров). Электрокары выносливы и нуждаются в более простом ремонте, так что средние затраты на их обслуживание колеблются в районе 0,18-0,25 долларов на 1 милю.

Если взять обычный седан Mercedes с аналогичным пробегом, то окажется, что стоимость его обслуживания составляет около 0,32-0,35 долларов на милю. Следовательно, при длительной эксплуатации электромобили оказываются выгоднее своих бензиновых и дизельных «собратьев».

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector