Тест возење на синхрон мотор: што значи тоа?
Електричните автомобили сè уште се во сенка на развојот на батериите
Брзиот развој на хибридните погонски единици и невиден напредок во последните години во областа на електричните возила се главниот фокус на развојот на технологијата на батерии. Тие бараат максимални ресурси од програмерите и се најголемиот предизвик за дизајнерите. Сепак, не треба да се потценува фактот дека напредокот во развојот на напредната технологија на литиум-јони е придружен со значителен напредок во областа на регулирање на напојувањето на електричните струи и електричните мотори. Се покажа дека иако електричните мотори имаат висока ефикасност, тие имаат сериозно поле за развој.
Дизајнерите очекуваат оваа индустрија да расте со екстремно висока стапка, не само затоа што електричните возила стануваат сè почести, туку и затоа што електрификацијата на возилата со мотор со согорување е важен елемент на нивоата на емисии поставени во Европската унија.
Додека електричниот мотор има долга историја, дизајнерите денес се соочуваат со нови предизвици. Електричните мотори, во зависност од намената, можат да имаат тесен дизајн и голем дијаметар или мал дијаметар и долго тело. Нивното однесување кај чистите електрични возила се разликува од тоа кај хибридите, каде што мора да се земе предвид топлината што ја создава моторот со внатрешно согорување. За електричните возила, опсегот на брзина е поширок, а оние инсталирани во паралелен хибриден систем во менувачот мора да бидат оптимизирани за работа во рамките на брзината на моторот со согорување. Повеќето машини работат на висок напон, но електричните машини од 48 волти ќе станат попопуларни.
Зошто мотори со наизменична струја
И покрај фактот дека изворот на електрична енергија кај лицето на батеријата е еднонасочна, дизајнерите на електричниот систем во моментов не размислуваат за користење на електрични мотори со еднонасочна струја. Дури и земајќи ги предвид загубите во конверзија, единиците за наизменична струја, особено синхроните, ги надминуваат единиците на еднонасочна струја. Но, што всушност значи синхрон или асинхрон мотор? Youе ве запознаеме со овој дел од автомобилскиот свет затоа што додека електричните автомобили веќе долго време постојат во автомобилите во форма на стартери и алтернатори, неодамна беа воведени комплетно нови технологии во оваа област.
Тојота, ГМ и БМВ сега се едни од ретките производители кои сами го преземаа развојот и производството на електрични мотори. Дури и подружницата на Тојота, Лексус, ги снабдува овие уреди со друга компанија, јапонска Аисин. Повеќето компании се потпираат на добавувачи како што се ZF Sachs, Siemens, Bosch, Zytec или кинески компании. Очигледно, брзиот развој на овој бизнис им овозможува на таквите компании да имаат корист од партнерствата со производителите на автомобили. Што се однесува до технолошката страна на нештата, во денешно време, за потребите на електричните возила и хибриди, главно се користат синхрони мотори со наизменична струја со надворешен или внатрешен ротор.
Способноста ефикасно да ги конвертирате DC батериите во трифазен AC и обратно во голема мера се должи на напредокот на контролната технологија. Сепак, сегашните нивоа во електрониката за напојување достигнуваат нивоа многу пати повисоки од оние што се наоѓаат во електричната мрежа на домаќинствата и често надминуваат 150 ампери. Ова генерира многу топлина со која треба да се справи електрониката. Во моментов, волуменот на електронските контролни уреди е сè уште голем, бидејќи електронските уреди за управување со полупроводници не можат да се намалат со волшебно стапче.
И синхроните и асинхроните мотори се тип на електрични машини со ротирачко магнетно поле кои имаат поголема густина на моќност. Општо земено, роторот на асинхрон мотор се состои од едноставно пакување на цврсти листови со намотки со краток спој. 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 е поместена во фаза за 120 степени во однос на другата, се добива таканареченото ротирачко магнетно поле. Ова, пак, предизвикува магнетно поле во роторот, а интеракцијата помеѓу две магнетни полиња - ротирање во статорот и магнетното поле на роторот, доведува до внесување на второто и последователна ротација. Меѓутоа, кај овој тип на електрични мотори, роторот секогаш заостанува зад полето, бидејќи ако нема релативно движење помеѓу полето и роторот, тоа нема да предизвика магнетно поле во роторот. Така, нивото на максимална брзина се одредува според фреквенцијата на струјата на напојување и оптоварувањето. Сепак, поради поголемата ефикасност на синхроните мотори, повеќето производители се држат до нив.
Синхрони мотори
Овие единици имаат значително поголема ефикасност и густина на моќност. Значајна разлика од индукциониот мотор е тоа што магнетното поле во роторот не е создадено со интеракција со статорот, туку е резултат на или струјата што тече низ дополнителните намотки инсталирани во него, или постојани магнети. Така, полето во роторот и полето во статорот се синхрони, а максималната брзина на моторот зависи и од ротацијата на полето, соодветно, од фреквенцијата на струјата и товарот. За да се избегне потребата од дополнително напојување на намотките, што ја зголемува потрошувачката на енергија и ја комплицира тековната регулација во современите електрични возила и хибридни модели, се користат електрични мотори со т.н. постојана возбуда, т.е. со трајни магнети. Како што веќе споменавме, скоро сите производители на вакви автомобили во моментов користат единици од овој тип, затоа, според многу експерти, сепак ќе има проблем со недостиг на скапи елементи од ретка земја неодимиум и диспрозиум. Синхроните мотори доаѓаат во различни сорти и решенија за мешана технологија како што се BMW или GM, но ние ќе ви кажеме повеќе за нив.
Изградба
Моторите на чисто електрични возила обично се поврзуваат директно со диференцијалот на погонската оска и моќта се пренесува на тркалата преку оските на оските, намалувајќи ги загубите во механичкиот пренос. Со овој распоред под подот, центарот на гравитација е намален и целокупниот дизајн на блокот станува покомпактен. Сосема поинаква е ситуацијата со распоредот на хибридните модели. За целосни хибриди како што се единечен режим (Toyota и Lexus) и двоен режим (Chevrolet Tahoe), електричните мотори се поврзани на некој начин со планетарните брзини во хибридниот погон, во тој случај компактноста бара нивниот дизајн да биде подолг и помал во дијаметар. Кај класичните паралелни хибриди, условот за компактност значи дека склопот што се вклопува помеѓу замаецот и менувачот има поголем дијаметар и е прилично рамен, при што производителите како Bosch и ZF Sachs дури се потпираат на дизајн на роторот во форма на диск. Има варијации и на роторот - додека Lexus LS 600h го има ротирачкиот елемент однатре, некои модели на Mercedes имаат ротирачки ротор однадвор. Последниот дизајн е исто така исклучително удобен во случаи кога електричните мотори се инсталирани во главите на тркалата.
Текст: Георги Колев
