Никола Тесла електричен автомобил

Електричните мотори се многу поефикасни од моторите со внатрешно согорување. Зошто и кога

Основната вистина е дека проблемите на електричните возила се поврзани со изворот на енергија, но на нив може да се гледа од друга перспектива. Како и многу работи во животот што ги земаме здраво за готово, електричниот мотор и системот за контрола во електричните возила се сметаат за најефикасниот и сигурен уред во овие возила. Меѓутоа, за да ја постигнат оваа состојба, тие поминаа долг пат во еволуцијата - од откривање на врската помеѓу електричната енергија и магнетизмот до неговата ефективна трансформација во механичка сила. Оваа тема често се потценува во контекст на разговорите за технолошкиот развој на моторот со внатрешно согорување, но станува сè попотребно да се зборува повеќе за машината наречена електричен мотор.

Еден или два мотори

Ако го погледнете графикот на перформансите на електричниот мотор, без оглед на неговиот тип, ќе забележите дека е ефикасен над 85 проценти, често и над 90 проценти, и дека е најефикасен при оптоварување од околу 75 проценти. максимум. Како што се зголемуваат моќноста и големината на електричниот мотор, опсегот на ефикасност соодветно се зголемува, каде што може да го достигне својот максимум уште порано - понекогаш при оптоварување од 20 проценти. Сепак, постои и друга страна на паричката - и покрај проширениот опсег на поголема ефикасност, употребата на многу моќни мотори со многу мало оптоварување може повторно да доведе до често влегување во зоната со ниска ефикасност. Според тоа, одлуките во однос на големината, моќноста, бројот (еден или два) и употребата (еден или два во зависност од оптоварувањето) на електромоторите се процеси кои се дел од проектантската работа во конструкцијата на автомобилот. Во овој контекст, разбирливо е зошто е подобро да има два мотори наместо многу моќен, имено да не навлегува често во области со мала ефикасност и поради можноста да се гаси при мали оптоварувања. Затоа, при делумно оптоварување, на пример, во Tesla Model 3 Performance, се користи само задниот мотор. Кај помалку моќните верзии е единствената, а кај подинамичните асинхроната е поврзана со предната оска. Ова е уште една предност на електричните возила - моќноста може полесно да се зголеми, режимите се користат во зависност од барањата за ефикасност, а двојните погонски единици се корисен несакан ефект. Сепак, помалата ефикасност при мало оптоварување не го спречува фактот дека, за разлика од моторот со внатрешно согорување, електричниот мотор генерира потисок со нулта брзина поради неговиот фундаментално различен принцип на работа и интеракција помеѓу магнетните полиња дури и под такви услови. Споменатиот факт за ефикасност е во срцето на дизајнот на моторот и режимите на работа - како што рековме, преголемиот мотор кој постојано работи при мало оптоварување би бил неефикасен.

Со брзиот развој на електричната мобилност, различноста во однос на производството на мотори се шири. Се развиваат сè повеќе договори и аранжмани, при што некои производители како што се BMW и VW дизајнираат и произведуваат сопствени автомобили, други купуваат акции во компании поврзани со овој бизнис, а трети се аутсорсинг на добавувачи како што е Bosch. Во повеќето случаи, ако ги прочитате спецификациите на модел со електричен погон, ќе откриете дека неговиот мотор е „синхрони со постојан магнет со наизменична струја“. Сепак, пионерот на Tesla користи и други решенија во оваа насока - асинхрони мотори во сите претходни модели и комбинација од асинхрони и т.н. „Склопувачки мотор со отпор како погон на задната оска во моделот 3 Performance. Во поевтините верзии само со погон на задните тркала, тој е единствениот. Audi користи и асинхрони мотори за моделот q-tron и комбинација од синхрони и асинхрони мотори за претстојниот e-tron Q4. За што всушност се работи?

Никола Тесла електричен автомобил

Фактот дека Никола Тесла го измислил асинхрониот или, со други зборови, „асинхрониот“ електричен мотор (кон крајот на 19 век) нема директна врска со фактот дека моделите на Тесла Моторс се еден од ретките автомобили напојувани од таква машина .... Всушност, принципот на работа на моторот Тесла стана попопуларен во 60 -тите години, кога полупроводнички уреди постепено се појавуваа под сонцето, а американскиот инженер Алан Кокони разви преносливи полупроводнички инвертори кои можат да ги претворат батериите со директна струја (DC) во наизменична струја (AC). ) како што е потребно за индукциски мотор, и обратно (во процес на закрепнување). Оваа комбинација на инвертер (исто така познат како инженерски трансвертер) и електричен мотор развиен од Кокони стана основа за озлогласениот GM EV1 и, во порафинирана форма, спортскиот tZERO. По аналогија со потрагата по јапонски инженери од Тојота за време на создавањето на Приус и откривањето на патентот TRW, креаторите на Тесла го открија автомобилот tZERO. На крајот, тие купија лиценца tZero и ја искористија за да изградат родстер.
Најголемата предност на индукциониот мотор е тоа што не користи трајни магнети и не му се потребни скапи или ретки метали, кои исто така често се минираат во услови што создаваат морални дилеми за потрошувачите. Сепак, и асинхроните и постојаните магнетни синхрони мотори целосно го користат технолошкиот напредок во полупроводничките уреди, како и при создавањето на МОСФЕТ со транзистори со ефект на поле и понови транзистори со биполарна изолација (ИГБТ). Токму овој напредок овозможува да се создадат споменатите компактни инвертерни уреди и воопшто целата моќна електроника во електричните возила. Можеби изгледа тривијално дека можноста за ефикасно претворање на еднонасочни батерии во 150фазни наизменични батерии и обратно во голема мера се должи на напредокот на контролната технологија, но треба да се има на ум дека струјата во електрониката за напојување достигнува нивоа многу пати повисоки од вообичаеното во домаќинствата електрична мрежа, и честопати вредностите надминуваат XNUMX ампери. Ова генерира многу топлина со која треба да се справи електрониката за напојување.

Но, назад на прашањето за електрични мотори. Како и моторите со внатрешно согорување, тие можат да се категоризираат во различни квалификации, а „тајмингот“ е една од нив. Всушност, ова е последица на многу поважниот различен конструктивен пристап во однос на генерирањето и интеракцијата на магнетните полиња. И покрај фактот дека изворот на електрична енергија кај лицето на батеријата е еднонасочна, дизајнерите на електрични системи дури и не размислуваат за користење на DC мотори. Дури и земајќи ги предвид загубите во конверзија, единиците за наизменична струја и особено синхроните единици ја надминуваат конкуренцијата со елементи на еднонасочна струја. Значи, што всушност значи синхрон или асинхрон мотор?

Компанија за електрични моторни автомобили

И синхроните и асинхроните мотори се од типот на ротирачки електрични машини со магнетно поле кои имаат поголема густина на моќност. Општо, индукциониот ротор се состои од едноставен куп масивни лимови, метални прачки изработени од алуминиум или бакар (сè повеќе се користат во последниве години) со калеми во затворена јамка. Струјата тече во намотките на статорот во спротивни парови, при што струјата од една од трите фази тече во секој пар. Бидејќи во секоја од нив се менува во фаза за 120 степени во однос на другиот, т.н. ротирачко магнетно поле. Пресекот на намотките на роторот со линиите на магнетното поле од полето создадено од статорот доведува до проток на струја во роторот, слично на интеракцијата на трансформаторот.
Како резултат на магнетното поле комуницирате со "ротирачкото" во статорот, што доведува до механичко зафаќање на роторот и последователно вртење. Меѓутоа, со овој тип на електричен мотор, роторот секогаш заостанува зад полето, бидејќи ако нема релативно движење помеѓу полето и роторот, нема да се предизвика никакво магнетно поле во роторот. Така, максималното ниво на брзина се одредува според фреквенцијата на струјата на напојувањето и товарот. Сепак, поради поголема ефикасност на синхроните мотори, повеќето производители се држат до нив, но од некои од горенаведените причини, Тесла останува застапник на асинхрони мотори.

Да, овие машини се поевтини, но тие имаат свои лоши страни, а сите луѓе кои тестирале повеќекратни последователни забрзувања со Model S ќе ви кажат како перформансите драстично опаѓаат со секое повторување. Процесите на индукција и протокот на струја доведуваат до загревање, а кога машината не се лади под големо оптоварување, топлината се акумулира и нејзините способности значително се намалуваат. За целите на заштита, електрониката ја намалува количината на струја и перформансите за забрзување се намалуваат. И уште нешто - за да се користи како генератор, асинхрониот мотор мора да биде магнетизиран - односно да ја „промине“ почетната струја низ статорот, кој генерира поле и струја во роторот за да започне процесот. Потоа може да се прехрани.

Асинхрони или синхрони мотори

Синхроните единици имаат значително поголема ефикасност и густина на моќност. Значајна разлика помеѓу индукциониот мотор е тоа што магнетното поле во роторот не е предизвикано од интеракција со статорот, туку е резултат на струјата што тече низ дополнителните намотки инсталирани во него или постојаните магнети. Така, полето во роторот и полето во статорот се синхрони, но и максималната брзина на моторот зависи од ротацијата на полето, соодветно од тековната фреквенција и оптоварување. За да се избегне потребата од дополнително напојување на намотките, што ја зголемува потрошувачката на електрична енергија и ја отежнува контролата на струјата, електричните мотори со т.н. постојана возбуда се користат во современите електрични возила и хибридни модели. со трајни магнети. Како што веќе споменавме, скоро сите производители на вакви возила во моментов користат единици од овој тип, затоа, според многу експерти, сепак ќе има проблем со недостаток на скапи неодимиум и диспрозиум во ретки земји. Намалувањето на нивната употреба е дел од побарувачката од инженерите од оваа област.

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Дизајнот на јадрото на роторот нуди најголем потенцијал за подобрување на перформансите на електрична машина.
Постојат различни технолошки решенија со површински монтирани магнети, ротор во облик на диск, со внатрешно вградени магнети. Интересно е решението на Tesla, кое ја користи гореспоменатата технологија наречена Switched Reluctance Motor за да ја придвижи задната оска на Model 3. „Неволност“, или магнетна отпорност, е термин спротивен на магнетната спроводливост, сличен на електричниот отпор и електричната спроводливост на материјалите. Моторите од овој тип го користат феноменот дека магнетниот флукс има тенденција да помине низ делот од материјалот со најмал магнетен отпор. Како резултат на тоа, тој физички го поместува материјалот низ кој тече за да помине низ делот со најмал отпор. Овој ефект се користи во електричен мотор за да се создаде ротационо движење - за ова, материјалите со различен магнетен отпор се менуваат во роторот: тврди (во форма на феритни неодимиумски дискови) и меки (челични дискови). Во обид да помине низ материјал со помал отпор, магнетниот флукс од статорот го ротира роторот додека не се постави да го стори тоа. Со тековната контрола, полето постојано го ротира роторот во удобна положба. Односно, ротацијата не е иницирана до тој степен од интеракцијата на магнетните полиња како што е тенденцијата на полето да тече низ материјалот со најмал отпор и резултатот од ротацијата на роторот. Со наизменични различни материјали, бројот на скапи компоненти се намалува.

Во зависност од дизајнот, кривата на ефикасност и вртежниот момент се менуваат со брзината на моторот. Првично, асинхрониот мотор има најниска ефикасност, а највисокиот има површински магнети, но во вториот нагло се намалува со брзината. Моторот на BMW i3 има уникатен хибриден карактер, благодарение на дизајнот кој комбинира постојани магнети и ефектот на „неволност“ опишан погоре. Така, електричниот мотор ги постигнува високите нивоа на постојана моќност и вртежен момент кои се карактеристични за машините со електрично возбуден ротор, но имаат значително помала тежина од нив (последниве се ефикасни во многу аспекти, но не и во однос на тежината). После сето ова, јасно е дека ефикасноста опаѓа при големи брзини, поради што сè повеќе производители велат дека ќе се фокусираат на преносите со две брзини за електричните мотори.

Прашања и одговори:

Какви мотори користи Тесла? Сите модели на Tesla се електрични возила, па затоа се опремени исклучиво со електрични мотори. Речиси секој модел ќе има 3-фазен индукциски мотор со наизменична струја под хаубата.

Како работи моторот на Тесла? Асинхрониот електричен мотор работи поради појава на ЕМП поради ротација во стационарен статор на магнетно поле. Обратно патување се обезбедува со промена на поларитетот на намотките за стартување.

Каде се наоѓа моторот на Тесла? Автомобилите на Тесла се со погон на задните тркала. Затоа, моторот се наоѓа помеѓу оските на задната оска. Моторот се состои од ротор и статор, кои меѓусебно контактираат само преку лежиштата.

Колку тежи моторот на Тесла? Тежината на склопениот електромотор за моделите на Tesla е 240 килограми. Во основа се користи една модификација на моторот.