Page not found — Электрокары
Принцип работы
Электромобиль Volkswagen ID.4 — новый хэтчбек 2021 года от знаменитого немецкого бренда для семьи.
Принцип работы
Рекуперация электродвигателя — звучит сложно, но на самом деле это не так. Эта система, также
Новости
У многих брендов теперь есть электромобили в своей линейке, но это не означает, что
Новости
Новый BMW iX — электрокроссовер, который обещает запас хода в 600 километров и скорость
Page not found — Электрокары
Принцип работы
Электромобиль Volkswagen ID.4 — новый хэтчбек 2021 года от знаменитого немецкого бренда для семьи.
Принцип работы
Рекуперация электродвигателя — звучит сложно, но на самом деле это не так. Эта система, также
Новости
У многих брендов теперь есть электромобили в своей линейке, но это не означает, что
Новости
Новый BMW iX — электрокроссовер, который обещает запас хода в 600 километров и скорость
Page not found — Электрокары
Принцип работы
Электромобиль Volkswagen ID.4 — новый хэтчбек 2021 года от знаменитого немецкого бренда для семьи.
Принцип работы
Рекуперация электродвигателя — звучит сложно, но на самом деле это не так. Эта система, также
Новости
У многих брендов теперь есть электромобили в своей линейке, но это не означает, что
Новости
Новый BMW iX — электрокроссовер, который обещает запас хода в 600 километров и скорость
Тяговый электропривод для электромобилей
НТЦ «ПРИВОДНАЯ ТЕХНИКА» разрабатывает и изготавливает тяговые преобразователи, электродвигатели, бортовые зарядные устройства для любого колесного и гусеничного транспорта.
На сегодняшний день мы являемся одной из самых компетентных компаний в области разработки тяговых электроприводов в России. Среди наших проектов (TEM9-H (Synara), Бульдозеры ДЭТ-400 и ДЭТ-20 (ЧТЗ), электромобиль ГАЗель NEXT)
Ниже приведен пример реализации одно из проектов для нашего партнера.
Комплект силового электропривода (СЭ) электромобиля состоит из:
- тягового электродвигателя, управляющего его работой
- тягового преобразователя,
- бортового зарядного устройства, выполняющего также роль вспомогательного инвертора,
- DC/DC преобразователя для питания бортовой сети,
- Тяговой аккумуляторной батареи с системой BMS
Состав оборудования:
— Тип……………………………………………….Трехфазный инвертор напряжения на IGBT транзисторах
— Номинальная мощность…………………………………………………………..30 кВт— Максимальная мощность*…………………………………………………………80 кВт
— Номинальное напряжение питания (от АКБ)………………………………192 В
— Ток максимальный…………………………………………………………………… 365 А
— Климатическое исполнение……………………………………………. ………..“У”, категория 2
— Температура эксплуатации………………………………………………………..от минус 40 до плюс 40 °С
— Номинальная частота вых. напряжения……………………………………..50 Гц
— Максимальная частота вых. напряжения……………………………………166 Гц
— Масса……………………………………………………………………………………….15 кг
— Габариты…………………………………………………………………………………..413x262x207
— Исполнение……………………………………………………………………………….IP54
— Способ охлаждения……………………………………………………………………Жидкостное
— Расход охлаждающей жидкости………………………………………………….не более 11 л/мин
— Падение давления охлаждающей жидкости………………………………..0,2 бар
— Способ управления АД………………………………………………………………Векторное управление
Тяговый электродвигатель AFMT 30/80.
Параметры тягового двигателя:
— Тип двигателя………………………………………………………………… Асинхронный с короткозамкнутым ротором
— Номинальная мощность…………………………………………………..30 кВт
— Максимальная мощность *……………………………………………….80
— Входное напряжение……………………………………………………….3 фазы 140 В
— Номинальный момент………………………………………………………288 Нм
— Максимальный момент…………………………………………………….600 Нм
— Номинальная скорость…………………………………………………….1000 Об/мин
— Максимальная скорость……………………………………………………5000 Об/мин
— Система охлаждения………………………………………………………..Жидкостная
— Расход охлаждающей жидкости…………………………………………не более 15 л/мин
— Падение давления охлаждающей жидкости……………………….0,2 бар
— Масса………………………………………………………………………………214 кг
Бортовое зарядное устройство+вспомогательный инвертор ПЗ 16/200.Зарядное устройство ПЗ 16/200 (в дальнейшем «изделие») обеспечивает заряд тяговой батареи от сети 220/380 В, формирование сети 220/380 В для питания потребителей через Подкузовную розетку ПЗ 16/200, а также обеспечивает питанием вспомогательный привод насосов гидроусилителя руля и вакуумных тормозов при передвижении транспортного средства.
Параметры бортового зарядного устройства:
— Тип зарядного устройства…………………………………………….на IGBT транзисторах без гальванической развязки от сети — Номинальное напряжение питания…………………………………………………………………~3ф, 380 В/~1ф, 220 В
— Номинальная мощность зарядного устройства от сети ~3ф, 380В…………………….12 кВт
— Номинальная мощность зарядного устройства от сети ~1ф, 220В……………………..3,5 кВт
— Выходное напряжение питания батареи………………………………………………………….=160-240 В
— Выходной ток заряда батареи …………………………………………………………………………40 А
— Выходное напряжение для питания DC/DC………………………………………………………400-600 В
— Выходной ток питания DC/DC………………………………………………………………………….3 А
— Способ охлаждения………………………………………………………………………………………..Жидкостное
— Расход охлаждающей жидкости……………………………………………………………………….не более 3 л/мин
— Падение давления охлаждающей жидкости……………………………………………………..0,2 бар
Зарядное устройство (ЗУ) во время движения обеспечивает питанием вспомогательный электродвигатель со следующими параметрами:
— Номинальная мощность………………………………………………………………………………….2,4 кВт
— Номинальное напряжение питания………………………………………………………………….=160-240 В
— Выходное напряжение…………………………………………………………………………………….~3 ф, 220/380 В
Зарядное устройство во время стоянки обеспечивает питанием от АКБ потребителей со следующими параметрами
(при отсутствии заряда АКБ):
— Номинальное выходное напряжение………………………………………………………………..~3 ф, 380 В/~1ф, 220 В
— Номинальная выходная мощность ~3ф, 380В…………………………………………………..10 кВт
— Номинальная выходная мощность ~1ф, 220В……………………………………………………3 кВт
— Перегрузочная способность……………………………………………………………………………..120 % в течении одной минуты
— Режим работы нейтрали…………………………………………………………………………………..IT (изолированный)
DC/DC преобразователь ППН 1.0/200/12DC/DC ППН 1.0/200/12 обеспечивает питанием потребители 12 В, а так же обеспечивает заряд аккумулятора автомобиля.
Электропитание изделия осуществляется от питающей распределительной сети постоянным напряжением 600 В, а так же постоянным напряжением 12 В от свинцово-кислотного аккумулятора для питания внутренних цепей.
Параметры DC/DC преобразователя:
— Тип зарядного устройства………………….с гальванической развязкой от тяговой батареи и ЗУ
— Входное напряжение……………………………………………………….=500-600 В
— Выходное напряжение…………………………………………………….14 В
— Мощность……………………………………………………………………….1 кВт
— Способ охлаждения…………………………………………………………Жидкостное
— Степень защит………………………………………………………………..IP54
— Рабочий диапазон температур эксплуатации…………………….от минус 40 до +50 ˚С
— Относительная влажность воздуха……………………………………95 %
— Габаритные размеры……………………………………………………….500×217×135 мм
— Вес………………………………………………………………………………..8 кг
Устройство электромобиля. Технические отличия от обычного автомобиля
24 января 2019 в 06:37Сейчас электромобилестроение развивается огромными темпами (особенно внесла вклад в эту тему компания Tesla Motors, запустив в серийное производство свои имеющие оглушительный успех электрокары и заставив таким образом шевелиться конкурентов). Инженеры частенько балуют нас особенными схемами работы электрокаров, например, оборудуя машины двумя электродвигателями или изобретая новые гибридные силовые установки. В этой статье я опишу устройство электромобиля и то, чем средний современный электромобиль технически отличается от классических авто с ДВС. Напомню, из каких частей состоит любой автомобиль:
- двигатель, который создает механическую энергию, приводящую в конечном итоге в движение транспортное средство;
- кузов, к которому крепятся все элементы конструкции;
- шасси, основной задачей элементов которого является передача крутящего момента с двигателя на колеса;
- электрооборудование, которое пронизывает весь автомобиль: тут и стартер, и подогрев, и свет и множество других вещей, в зависимости от комплектации.
Пройдемся по каждой из них и выясним, почему электрокары такие особенные.
В электромобиле он электрический. В нем нет коленвала, поршней, камер сгорания, клапанов и много чего еще, что есть в двигателях внутреннего сгорания. За то есть статор, внутри которого благодаря электромагнитной силе вращается ротор. Подробнее об электродвигателе электромобиля можно прочесть здесь. Немаловажной особенностью электродвигателя является возможность не только производить вращательную энергию, но и создавать ток для заряда батареи, то есть работать в режиме генератора. Это основной принцип так называемой рекуперации: грубо говоря, при нажатии на педаль газа электродвигатель вращает колеса, и энергия батареи тратится, а если педаль отпустить, на движущейся машине уже колеса будут вращать вал двигателя, создавая в обмотке напряжение и генерируя ток, заряжающий батарею.
Благодаря простоте и почти полному отсутствию трущихся частей в электромоторе (кроме подшипников), в отличие от ДВС, ресурс его намного превышает ресурс классического бензинового или дизельного двигателя.
Кузов электромобиля отличается наличием отсека для аккумуляторной батареи (чаще всего располагающейся в днище автомобиля). При этом благодаря трансмиссии, занимающей в электрокаре значительно меньший объем, чем в обычном авто, водителю и пассажирам, электрической машины доступно больше пространства в салоне при тех же внешних габаритах.
Шасси состоит в свою очередь из ходовой части, механизмов управления и трансмисси. Ходовая часть электромобиля, включающая мосты, подвеску и колеса, не имеет принципиальных отличий от ходовой привычных нам авто. О рулевом управлении и тормозной системе так же сказать особо нечего, кроме того, что благодаря существенному торможению двигателем (как раз когда происходит рекуперация), тормозные колодки и диски электромобиля изнашиваются значительно меньше. Главное же отличие шасси электрического от шасси классического авто кроется в трансмиссии. Конкретно — в коробке передач. В электрокаре её нет :). Вместо нее устанавливается очень простой понижающий редуктор (в котором практически нечему ломаться), имеющий огромный ресурс по сравнению даже с механическими коробками передач, не говоря уже об автоматических коробках и вариаторах. Сцепление, соответственно, тоже отсутствует.
Электрическое оборудование электромобиля имеет значительные отличия от электрооборудования автомобиля, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания. Отличия эти касаются электрооборудования мотора; в салоне всё примерно одинаково. В электромобиле отсутствует стартер и нет системы зажигания рабочей смеси, за то там есть аккумуляторная батарея, инвертор (согласующий токи подаваемый от батареи в электродвигатель и генерируемый электродвигателем во время рекуперации), а также модулем, питающим батарею во время зарядки и рекуперации и двигатель через инвертор во время ускорения. Подробнее об аккумуляторной батарее для электромобиля можно прочесть тут. Еще в электромобиле отсутствует система охлаждения двигателя, но часто присутствует система контроля температуры батареи (с подогревом или охлаждением) и электрическая печка.
Посмотрите это видео, которое показывает устройство электромобиля на примере Tesla Model S.
О том, какие бывают электромобили и гибриды, я написал в Часто Задаваемых Вопросах. Гибридами они называются за то, что имеют и электродвигатель, и двигатель внутреннего сгорания в своей силовой установке. Соответственно, механизмы их значительно сложнее, так как включают в себя системы, необходимые для передачи крутящего момента и работы обоих моторов.
Выбор электродвигателей для электромобилей и гибридных автомобилей Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»
УДК 539.3
ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ И ГИБРИДНЫХ
АВТОМОБИЛЕЙ
В. Д. Мигаль, проф., д.т.н., В. Я. Двадненко, доц., к.т.н., Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет
Аннотация. Представлен анализ преимуществ и недостатков тяговых электродвигателей следующих типов: вентильные электродвигатели, частотно управляемые асинхронные электродвигатели, электродвигатели постоянного тока с независимым возбуждением и постоянного тока с последовательным возбуждением.
Ключевые слова: электромобиль, гибридный автомобиль, электропривод, преимущества и недостатки.
ВИБ1Р ЕЛЕКТРОДВИГУН1В ДЛЯ ЕЛЕКТРОМОБ1Л1В I Г1БРИДНИХ
АВТОМОБ1Л1В
В.Д. Мигаль, проф., д.т.н., В.Я. Двадненко, доц., к.т.н., Харкчвський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ушверситет
Анотаця. Подано анал1з переваг i недолМв електропривода таких титв: вентильм електро-двигуни, асинхронт двигуни — частотно кероват, посттного струму iз двигуном незалежного збудження та посттного струму iз двигуном по^довного збудження.
Ключов1 слова: електромобть, гiбридний автомобть, електропривiд, переваги i недолти.
SELECTION OF ELECTRIC MOTORS FOR ELECTROMOBILES AND HYBRID
VEHICLES
V. Migal, Prof., D. Sc. (Eng.), V. Dvadnenko, Assoc. Prof., Cand. Sc. (Eng.), Kharkiv National Automobile and Highway University
Abstract. An analysis of the advantages and disadvantages of traction motors of the following types: BLDC motors, variable frequency driven asynchronous motors, DC motors with separate excitation, DC motors with series excitation is presented.
Key words: electromobile, hybrid car, electric drive, advantages and disadvantages.
Введение
Эксплуатация электромобиля в городских условиях характеризуется произвольным чередованием режимов разгона, торможения и движения с установившейся скоростью, преодоления подъемов и спусков, кратковременных стоянок (заторы, светофоры, перекрестки) и «случайной» нагрузки на систему тягового электропривода. В этих условиях электромобиль работает практически при постоянном изменении управляющего воздействия на системы автоматического регулирования (САР), которые взаимодействуют
с аккумуляторной батареей, преобразователями частоты и напряжения и с электрической машиной.
На рис. 1 приведены экспериментально снятые параметры движения электромобиля в городских условиях. САР позволяют уменьшить неблагоприятное воздействие на электромобиль переходных процессов и имеющихся нелинейных характеристик, обусловленных наличием ферромагнитных материалов в электродвигателе. Кроме того, возможность рекуперативного торможения с помощью электрической машины позволяет вернуть некоторую часть.
Рис. 1. Параметры движения электромобиля в городских условиях
энергии торможения в тяговый аккумулятор и существенно уменьшить как нагрев, так и износ тормозных колодок, тормозных дисков или тормозных барабанов.
Анализ публикаций
Анализ существующих отечественных и зарубежных разработок показал [1-4], что практическое применение в электромобилях получили электроприводы следующих типов: вентильные электродвигатели (ВЭД), асинхронные частотно-управляемые (АЧУЭД), ЭД постоянного тока с независимым возбуждением (ПН) и ЭД постоянного тока с последовательным возбуждением (ПП). Сопоставление достоинств и недостатков этих двигателей с учетом эксплуатационных требований дает следующие результаты. Наиболее высокий КПД имеют ВЭД. КПД ЭД постоянного тока и асинхронных ЭД примерно равны, однако в последнее время АЧУЭД, имеющие электрические машины с малым скольжением и более точное электронное управление на основе специализированных быстродействующих микроконтроллеров с
набором соответствующих датчиков (векторное управление), достигают КПД, сравнимый с КПД ВЭД.
Цель и постановка задачи
Целью исследования является выбор электропривода электромобиля или гибридного автомобиля, позволяющего получить заданные технические, экологические и эксплуатационные качества электромобиля. Методами исследований являются: анализ, сопоставление и обобщение.
Выбор тягового электродвигателя для электромобиля и для гибридного автомобиля
Вентильные электродвигатели применяют в большинстве современных гибридных автомобилей и электромобилей. ВЭД представляет собой синхронную электрическую машину, снабженную датчиками положения ротора, запитываемую через инвертор на основе современных силовых электронных ключей и управляемую по оптимальным алгоритмам с помощью микроконтроллера с использованием минимум двух САР: по положению ротора и по предельному фазному току. Иногда добавляют САР по угловой скорости (круиз-контроль).
Синхронные электрические машины бывают с возбуждением от постоянных магнитов и с электромагнитным возбуждением. Наиболее широко применяют ВЭД на основе синхронной электрической машины с высококоэрцитивными постоянными магнитами на роторе. Такие ВЭД имеют более высокий КПД и лучшие электрические характеристики. Однако они имеют высокую стоимость. Кроме того, недостатком таких ВЭД является малый диапазон скоростей вращения ротора. Поскольку скорость идеального холостого хода пропорциональна напряжению питания якоря и обратно пропорциональна магнитному потоку возбуждения ротора, для расширения скоростного диапазона, при невозможности управлять магнитным потоком, требуется увеличение напряжения питания.
Относительно недорогими и широко распространенными являются синхронные электрические машины с электромагнитным возбуждением, поскольку они применяются в качестве генераторов переменного тока, в
том числе и в качестве автомобильных генераторов. Именно этот тип электрических машин был выбран для изготовления ВЭД тягового электропривода базового автомобиля, переоборудованного в гибридный [5].
Несмотря на несколько худшие значения КПД, ВЭД на основе синхронной электрической машины с электромагнитным возбуждением, помимо невысокой стоимости, имеет ряд других важных преимуществ. Среди них — возможность организовать регулирование оборотов во второй зоне электродвигателя посредством управления потоком возбуждения. При фиксированном напряжении питания это позволяет расширить рабочий диапазон скоростей вращения ротора, а значит, увеличить передаточное число от ВЭД к ведущим колесам. В результате удаётся повысить пусковой вращающий момент и сохранить требуемую максимальную скорость. Вторым преимуществом использования ВЭД с электромагнитным возбуждением является существенно меньший тормозной момент в обесточенном состоянии, что улучшает накат гибридного автомобиля. Третье преимущество — возможность простого и эффективного управления ВЭД в режиме генератора путем регулировки сравнительно небольшого тока возбуждения. Четвертое преимущество -возможность работы без перенапряжения силовой электроники при угловой скорости, намного превосходящей угловую скорость идеального холостого хода. Такой режим необходим в гибридных автомобилях во время принудительного холостого хода ВЭД при движении автомобиля с помощью ДВС на высокой скорости. Действительно, ВЭД с постоянными магнитами имеет ЭДС вращения, пропорциональную угловой скорости, следовательно, ВЭД с постоянными магнитами должен иметь силовые ключи с рабочим напряжением, в 3-4 раза большим, чем напряжение тяговой батареи. Это приводит к существенному увеличению стоимости инвертора и снижению его КПД. В ВЭД с электромагнитным возбуждением при выключении тока обмотки возбуждения перенапряжение не возникает, поэтому рабочее напряжение ключей должно быть только примерно на 20 % выше рабочего напряжения тяговой батареи [6].
Следовательно, выбор параметров тяговых ЭД не может рассматриваться изолированно вне всей энергетической системы: аккумуля-
торная батарея — преобразователь-инвертор частоты — двигатель.
При проектировании тяговых электродвигателей используют различные критерии оптимальности, например: минимум стоимости, минимум массы, минимум проводниковых материалов, минимум потерь или максимум КПД, минимальные виброшумовые характеристики и др. Для тягового двигателя электромобиля или гибридного автомобиля критерием оптимальности могут быть минимальные потери, так как таким образом увеличивается пробег электромобиля в течение одного цикла разряда аккумуляторной батареи (АБ). Решающим критерием при выборе типа электропривода является наиболее полное использование энергии АБ. Электрическое торможение с рекуперацией энергии в АБ наиболее просто и эффективно достигается в ВЭД и ПН. В АЧУЭД осуществление этого режима затруднено, особенно в области низких частот вращения. В транспортных средствах с ПП рекуперацию не применяют.
Для оптимизации регулирования требуется возможность независимого изменения тока и потока ЭД. В полной мере такая возможность имеется в ПН, а также в ВЭД с электромагнитным возбуждением. В АЧУЭД независимое изменение тока и напряжения возможно в весьма ограниченных пределах, а в ПП связано с техническими трудностями. ВЭД и АЧУЭД имеют существенные преимущества по сравнению с ЭД постоянного тока, по массогабаритным показателям имеют существенно меньшую стоимость электрической машины, во много раз больший ресурс и надежность, практически не нуждаются в обслуживании, имеют возможность перехода двигателя в генераторный режим (режим рекуперативного торможения электромобиля). Однако СУ АЧУЭД по показателям регулирования может уступать СУ ВЭД и имеет пока более высокую стоимость. Несколько меньшую стоимость имеют СУ ПН и ПП, но у них более сложно осуществляется реверс. Наиболее сложным является выбор оптимальных параметров элементов тягового электродвигателя электромобиля. Критерием оптимальности служит, как правило, достижение максимального пробега L или максимальной полезной транспортной работы А = L•mn, где тп — масса перевозимого груза, а также оптимизация закона регулирования ЭД с целью возврата возможно
большей части запасенной при разгоне электромобиля кинетической энергии в АБ в ходе электрического рекуперативного торможения. Асинхронный двигатель с короткоза-мкнутым ротором при работе от статического преобразователя частоты-напряжения сочетает достоинства наиболее простой тяговой электрической машины переменного тока с хорошими пусковыми и регулировочными свойствами двигателя постоянного тока. Для этого он должен быть спроектирован с соблюдением всех требований, предъявляемых к тяговым электрическим машинам: обеспечением защиты от воздействия окружающей среды, с современными подшипниками, не требующей замены или добавления смазки в течение 30000-50000 часов. Асинхронный двигатель позволяет практически полностью исключить техническое обслуживание в течение назначенного безопасного ресурса автомобиля. При питании электродвигателя от аккумуляторной батареи через преобразователь частоты и напряжения (инвертор) в выражении М/Р (минимальная масса/электромагнитная мощность) необходимо учитывать массу электронного блока и потери в этом блоке. Увеличение массы двигателя обычно не служит препятствием при проектировании электропривода электромобиля, так как масса двигателя обычно не превышает 2-5 % полной массы электромобиля и несоизмеримо меньше массы аккумуляторной батареи. КПД новых серий тяговых двигателей повышают по сравнению с выпускаемыми ранее двигателями за счет увеличения расхода меди и стали в том же объеме, уменьшения воздушного зазора в системе ротор-статор, повышения коэффициента заполнения пазов якоря медью. Дальнейшее совершенствование ТАБ, а также тягового электропривода позволит значительно улучшить технико-
эксплуатационные характеристики электромобилей и обеспечит их широкое распространение.
Выводы
Выбор электродвигателей для электромобилей и гибридных автомобилей должен рассматриваться с учетом всей энергетической системы и условий эксплуатации автомобиля. Тяговые коллекторные двигатели постоянного тока в новых разработках электромобилей и гибридных автомобилей не
применяют, поскольку их высокая стоимость и эксплуатационные недостатки не могут быть компенсированы несколько более низкой стоимостью силового электронного управляющего блока. По сравнению с ними ВЭД и АЧУЭД имеют значительные преимущества по массогабаритным показателям, КПД и затратам на техническое обслуживание.
Литература
1. Косой Ю.М. Некоторые особенности проектирования асинхронных двигателей для электромобилей / Ю.М. Косой // Труды ВНИИЭМ. Вопросы проектирования и исследования специальных машин. — 1984. — Том 5. — С. 64-69.
2. Богдан Н.В. Троллейбус. Теория, конструирование, расчет / Н.В. Богдан, Ю.Е. Атаманов, А.И. Сафонов. — Минск: Ураджай, 1999. — 262 с.
3. Доржинкевич И.Б. Особенности применения тягового электродвигателя в системе электропривода электромобиля / И.Б. Доржинкевич, А.А. Максимчук,
A.С. Ройтман // Труды ВНИИЭМ. Вопросы проектирования и исследования специальных машин. — 1984. — Том 5. -С.70-75.
4. Пбридш автомобш / О.В. Бажинов, О.П. Смирнов, С.А. Серков та ш.; за заг. ред. О.В. Бажинова. — Х.: ХНАДУ, 2008. — 328 с.
5. Синергетичний автомобшь. Теорiя и практика / О.В. Бажинов, О.П. Смирнов, С.А. Серков, В.Я. Двадненко; за заг. ред. О.В. Бажинова. — Х.: ХНАДУ, 2011. — 236 с.
6. Двадненко В. Я. Особенности двухзоно-вого регулирования вентильного электропривода гибридного автомобиля /
B. Я. Двадненко, С. А. Сериков // Перспективы развития автомобилей. Развитие транспортных средств с альтернативными энергоустановками: материалы 75-ой Международной научно-технической конференции ААИ 14.1115.11.2011. — Тольятти, Россия. — 2011.
Рецензент: А.В. Бажинов профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 3 октября 2016 г.
Volvo Cars будет собирать электродвигатели в Шёвде
Volvo Cars будет собирать электродвигатели на своем заводе по производству силовых агрегатов в шведском городе Шёвде, также к середине текущего десятилетия планируется наладить полное собственное производство электродвигателей. В ближайшие годы компания выделит 700 миллионов шведских крон (68 миллионов евро) на эти цели.
Volvo Cars стремится стать производителем электромобилей премиум-класса, чьи глобальные продажи к 2025 г. на 50% будут приходиться на электромобили, остальное — на гибриды.
Производство в Шёвде было частью истории Volvo Cars с момента основания компании в 1927 году. Добавление сборки электродвигателей в производственные планы завода означает, что историческое место в Шёвде также станет и частью будущего компании.
Ранее в этом году Volvo Cars объявила, что она инвестирует значительные средства в собственное проектирование и разработку электродвигателей для моделей Volvo следующего поколения. Благодаря запланированным вложениям в Шёвде, компания делает первые шаги по сборке и производству электромоторов на собственном предприятии.
На первом этапе на заводе в Шёвде будет осуществляться только сборка электродвигателей. На более позднем компания планирует полностью реализовать производственный процесс электродвигателей.
«Самый первый Volvo 1927 года был оснащен двигателем, построенным в Шёвде, — говорит Хавьер Варела, старший вице-президент по производству и логистике Volvo Cars. — Команда завода обладает высокой квалификацией и привержена высочайшим стандартам качества. Так что вполне естественно, что они станут частью нашего захватывающего будущего».
Взяв на себя роль ДВС в автомобилестроении, электрические двигатели являются одним из основных компонентов электромобилей наряду с аккумуляторами и силовой электроникой. Взаимодействие по этим трем составляющим имеет решающее значение в создании электрокаров премиум-класса.
Собственная разработка электродвигателей даст возможность инженерам Volvo Cars дополнительно оптимизировать электродвигатели и всю электрическую трансмиссию новых автомобилей Volvo. Такой подход позволит добиться дальнейшего повышения энергоэффективности и общей производительности.
В настоящий момент проектирование и разработка электродвигателей компании происходят в Гетеборге, Швеция, и в Шанхае, Китай. Ранее в этом году была открыта новая лаборатория по производству электродвигателей в Шанхае в дополнение к постоянным разработкам электродвигателей в Гетеборге и новейшим лабораториям по производству аккумуляторов в Китае и Швеции.
Остальные виды деятельности на заводе двигателей в Шёвде, ориентированные на производство ДВС, будут переданы отдельной дочерней компании Volvo Cars — Powertrain Engineering Sweden (PES). Как сообщалось ранее, PES планируется объединить с производством двигателей внутреннего сгорания Geely.
GM представляет новые электродвигатели, которые будут использоваться в будущих электромобилях, начиная с Hummer EV
GM представила свою последнюю серию новых электродвигателей, которые будут приводить в действие ее будущие электромобили, начиная с Hummer EV.
С выходом Bolt EV в 2016 году GM уже долгое время занимается продажей электромобилей, но автопроизводитель также придерживается устаревшей технологии электромобилей.
GM наконец-то начинает выпуск своей новейшей технологии электромобилей Ultium в серии новых электромобилей.
Сегодня, на конференции по политике Mackinac в 2021 году, президент General Motors Марк Ройсс представил группу из трех совершенно новых двигателей GM, которые будут использоваться в ее электромобилях на базе Ultium.
Вот три новых электродвигателя:
- Двигатель с постоянным магнитом 180 кВт, передний привод
- Двигатель с постоянными магнитами, задний и передний привод, 255 кВт
- Ассистентный асинхронный двигатель полного привода, 62 кВт
Вот несколько изображений новых электродвигателей GM Ulitum:
Ройсс прокомментировал новейшие электродвигатели автопроизводителя:
Двадцать лет разработки систем электропривода и более 100 лет разработки крупносерийных автомобилей помогают GM быстро перейти от обычных автомобилей к электромобилям.Наша вертикальная интеграция в этом пространстве, охватывающая как оборудование, так и программное обеспечение, помогает нам контролировать нашу судьбу и дает нам значительное конкурентное преимущество.
Новые электродвигатели могут быть сконфигурированы различными способами для различных потребностей в мощности и крутящем моменте.
Например, предстоящий Hummer EV может быть оснащен до трех двигателей мощностью 255 кВт.
GM также представила свой новый контроллер мотора Ultium Drive:
ИнженерыGM также разработали программное обеспечение для контроллеров двигателей Ultium Drive, которое является ключом к удовлетворению потребностей в двигательных установках различных типов транспортных средств с минимальным набором компонентов.Эти инженеры из Глобального технического центра GM в Уоррене, Мичиган, Global Propulsion Systems в Понтиаке, Мичиган; и Милфордский испытательный полигон, входят в состав почти 11 000 членов группы разработки продуктов GM, которые в настоящее время занимаются разработкой программного обеспечения. Предполагается, что это число будет расти по мере того, как программное обеспечение станет важнейшей опорой видения GM в отношении полностью электрического будущего.
Этот новый контроллер также будет впервые представлен в новом GMC Hummer EV:
. Силовая электроника электромобилей GM на базе Ultium будет интегрирована непосредственно в блоки Ultium Drive, что снизит затраты, вес и сложность производства при одновременном повышении надежности.Инвертор и другая силовая электроника, такая как дополнительный силовой модуль и встроенный модуль зарядки, будут находиться в коробках, подобных этому, внутри блоков GM Ultium Drive.GM заявляет, что его новая силовая электроника будет иметь «на 50% меньше массы и объема», чем их нынешние электромобили, но при этом «на 25% больше».
FTC: Мы используем автоматические партнерские ссылки для получения дохода. Подробнее.
Подпишитесь на Electrek на YouTube, чтобы смотреть эксклюзивные видео, и подписывайтесь на подкаст.
Есть ли у электромобилей двигатели?
У электромобиля меньше движущихся частей, чем у автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. У него есть одна движущаяся часть, двигатель, тогда как у автомобиля с бензиновым двигателем есть сотни движущихся частей. Это критически важные компоненты электромобиля, а именно: аккумулятор, порт зарядки, преобразователь постоянного / постоянного тока, тяговый электродвигатель, бортовое зарядное устройство, контроллер силовой электроники, тепловая система, блок тяговых аккумуляторных батарей и трансмиссия.
Меньшее количество движущихся частей в электромобиле приводит к еще одному важному отличию. Электромобиль требует меньше периодического обслуживания и более надежен. Автомобиль с бензиновым двигателем требует разнообразного обслуживания, от частой замены масла, замены фильтров, периодических настроек и ремонта выхлопной системы до менее частой замены компонентов, таких как водяной насос, топливный насос, генератор и т. Д.
АККУМУЛЯТОР
Он дает электричество для питания всего транспортного средства, сохраняя электроэнергию, необходимую для работы вашего электромобиля.Чем выше мощность батареи, тем выше диапазон.
ПОРТ ЗАРЯДКИ
Он позволяет автомобилю подключаться к внешнему источнику питания и заряжать аккумулятор.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Он преобразует мощность постоянного тока высокого напряжения от тягового аккумуляторного блока в мощность постоянного тока более низкого напряжения, которая необходима для работы транспортного средства и подзарядки аккумулятора.
ТЯГОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ
Он приводит в движение колеса вашего автомобиля, используя энергию аккумуляторной батареи электромобиля.
БОРТОВОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО
Устройство, встроенное в автомобиль, которое преобразует мощность переменного тока от зарядного устройства в мощность постоянного тока и сохраняет ее в аккумуляторной батарее. Он также проверяет характеристики батареи, такие как температура, ток и напряжение.
КОНТРОЛЛЕР СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ
Он контролирует поток электроэнергии от аккумуляторной батареи электромобиля. Он контролирует скорость электродвигателя и крутящий момент.
ТЕПЛОВАЯ СИСТЕМА (ОХЛАЖДЕНИЕ)
Он поддерживает надлежащий температурный диапазон двигателя, силовой электроники, электродвигателя и других компонентов.
ТЯГОВАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ
Накапливает электроэнергию для использования тяговым электродвигателем.
ТРАНСМИССИЯ
Он передает механическую энергию от тягового электродвигателя для приведения в движение колес.
Электродвигателидля электромобилей — сравнительное исследование Пуджи Бхатт, Хемант Мехар, Маниш Сахаджвани :: SSRN
10 стр. Размещено: 3 апр 2019
См. Все статьи Пуджи БхаттаИнститут инженерии и науки, IPSA, Индор
Институт инженерии и науки, IPSA, Индор
Институт инженерии и науки, IPSA, Индор
Дата написания: 3 апреля 2019 г.
Абстрактные
Электромобиль — это транспортное средство, управляемое электродвигателем и работающее за счет энергии аккумуляторов.Электромобиль был изготовлен вскоре после того, как был представлен первый силовой двигатель постоянного тока, и, следовательно, имеет более длительную историю, чем многие думают. Что касается растущих инноваций в системе электромобилей, оказалось критически важным получить глубокое понимание критериев, связанных с определением электродвигателей. Замечено, что использование электродвигателя варьировалось от производства к производству. Растущая биологическая осознанность и отсутствие активов из невозобновляемых источников энергии являются твердой мотивацией для развития прогрессивно эффективных транспортных средств с более низким потреблением топлива, но без уменьшения комфорта от вождения, указывают ссылки Thanh Anh Huynh et al, 2018.Следовательно, в настоящее время используются различные типы электродвигателей в зависимости от требований к мощности. В этой статье авторы проводят сравнение наиболее популярных классов электродвигателей, используемых в течение определенного периода времени, с точки зрения эффективности, удельной мощности, надежности и размера.
Ключевые слова: Электромобиль, Электродвигатель, Удельная мощность, КПД, Надежность, Стоимость
Рекомендуемое цитирование: Предлагаемая ссылка
Какие электромоторы самые популярные?
Люди все больше интересуются электромобилями.Они не любят планировать расходы на бензин и, например, обеспокоены влиянием автомобилей, работающих на топливе. Некоторые люди также принимают идею раннего внедрения новейших инноваций.
Электромобили им нравятся, потому что они позволяют быть на острие прогресса.
The Broad EV Motor Категории
Есть два основных типа электродвигателей, которые вы увидите, связанные с электромобилями. Давайте пройдемся по ним здесь.
Асинхронные двигателиАсинхронные двигатели — или асинхронные двигатели — имеют компоненты с электрическим приводом, называемые статорами, которые создают вращающиеся магнитные поля.Статор — это спиральный провод внутри двигателя. Он оснащен магнитом на валу. При вращении магнит генерирует переменный ток.
Возникающее магнитное поле тянет сопровождающие роторы, заставляя их вращаться. Именно это действие создает энергию, которая вращает шестерни автомобиля и, в конечном итоге, его колеса. Инженеры часто выбирают эти электромоторы для транспортных средств, на которых люди будут ездить на высоких скоростях в течение длительных периодов времени.
Синхронные двигателиВ синхронном двигателе ротор действует как электромагнит и создает магнитное поле.В то время как поля статора асинхронного двигателя вращаются быстрее, чем ротор, ротор и статор вращаются с одинаковой скоростью в синхронном двигателе. Общая скорость зависит от частоты тока двигателя.
Электромобили, предназначенные для людей, интересующихся городским вождением, часто имеют синхронные двигатели. Это потому, что они хорошо подходят для частых остановок, а также для трогания с малой скорости, что может случиться в периоды высокой загруженности дорог.
Насколько надежны электродвигатели?
Несмотря на то, что электромобили являются относительно новыми, люди используют электродвигатели в различных отраслях промышленности, где требуется непрерывная работа машин.
Некоторые промышленные электродвигатели содержат десятки или сотни деталей, которые работают вместе для обеспечения функциональности. Такие факторы, как температура, влажность и чрезмерная запыленность, могут сократить срок службы промышленного электродвигателя. Однако руководители компаний обычно подвергают компоненты периодическим испытаниям в качестве превентивной меры.
Что касается электромобилей, их основная движущаяся часть — это якорь, который представляет собой компонент, содержащий катушки. Большинство таких гарантий на автомобиль сосредоточено на времени вождения.Например, вы можете увидеть гарантии на 80 000–100 000 километров или миль, в зависимости от метрики, используемой на вашем рынке.
Особые типы электромоторов
Помимо категорий электродвигателей, упомянутых ранее, в электромобилях чаще всего используются три типа: бесщеточные асинхронные асинхронные двигатели, щеточные синхронные двигатели с внешним возбуждением и бесщеточные синхронные двигатели с постоянными магнитами.
Бесщеточные синхронные двигатели с постоянными магнитамиБесщеточные синхронные двигатели с постоянными магнитами похожи на упомянутые ранее асинхронные двигатели тем, что у них есть статоры и роторы.Кроме того, в роторе используются редкоземельные металлы, такие как неодим и диспрозий. Это ферромагнитные материалы, обеспечивающие постоянное намагничивание.
Контроллер последовательно активирует электромагнит статора, создавая магнитное поле, которое вращается вокруг ротора. Затем магнитные поля ротора пытаются не отставать от вращающегося поля с той же скоростью, с которой он движется — отсюда и «синхронная» часть названия. Эти действия заставляют ротор вращаться.
Этот тип электромотора является наиболее распространенным типом электромотора, который встречается в таких автомобилях, как Nissan Leaf, и транспортных средствах с некоторыми автономными функциями, таких как Tesla Model 3.Многие люди надеются, что беспилотные автомобили изменят наше общество, улучшив возможности передвижения и сократив количество владельцев автомобилей.
Бесщеточные асинхронные асинхронные двигателиЭтот тип двигателя имеет статоры и роторы, состоящие из электромагнитных катушек. Когда магнитные поля статора вращаются, они создают электрический ток и магнитное поле в обмотках ротора. Это происходит, когда поля статора вращаются немного быстрее, чем ротор.
Tesla Model S — один из примеров электромобиля с таким двигателем.Вы также увидите этот тип асинхронного двигателя в высокопроизводительных автомобилях, поскольку они могут производить больше энергии, чем двигатели с магнитами.
Однако преимущество синхронных двигателей магнитного типа, обсуждавшихся ранее, состоит в том, что они более эффективны, чем двигатели, использующие асинхронные двигатели. Это потому, что нет необходимости использовать электричество для создания магнитного поля. Магниты всегда активированы. Дизайнеры обычно выбирают двигатели магнитного типа для небольших и легких автомобилей.
Щеточные синхронные двигатели с внешним возбуждениемЭти двигатели также имеют статоры и роторы, но основное различие между этой категорией и асинхронными двигателями состоит в том, что роторы подключаются к источнику постоянного тока через вращающийся электрический контакт, называемый контактным кольцом.Такой подход генерирует магнитное поле, заставляя эти двигатели работать как типы с постоянными магнитами.
Renault Zoe — один из примеров автомобиля, в котором используется этот тип. Китай является основным источником редкоземельных металлов, и производители сталкиваются с возрастающими трудностями при поиске их для двигателей с постоянными магнитами. Постоянно стремятся создавать двигатели, которые работают так же, как эти варианты, но не требуют специальных металлов.
Эти типы с внешним возбуждением — одно из решений. По мере того, как они становятся все более распространенными, вы должны чаще видеть их в автомобилях, в которых раньше были двигатели с постоянными магнитами.
ЭлектродвигателиEV — часть общей картины
Когда люди покупают электромобили, они думают не только об электромоторах в моделях, включенных в их короткие списки. Они также заботятся о сроке службы аккумулятора, времени зарядки, функциях безопасности и возможностях помощи водителю.
Однако этот обзор показывает, что электродвигатели являются важнейшими частями современных электромобилей. Каждый тип функционирует по-своему и обеспечивает производительность, лучше всего подходящую для определенного использования. Таким образом, если вы думаете о покупке электромобиля в ближайшее время или можете работать над проектами, связанными с ними, понимание того, как работают двигатели, имеет важное значение для положительных результатов.
Mahle разрабатывает безмагнитный двигатель для электромобилей
Поставщик автомобилей первого уровня Mahle разработал электродвигатель для электромобилей, в котором не используются постоянные магниты. Это не первая компания, которая сделала это, но она первая, кто создал двигатель, который можно масштабировать, чтобы он соответствовал потребностям автомобилей многих размеров, от малолитражных автомобилей до грузовиков средней грузоподъемности. Mahle говорит, что возможность настраивать и изменять параметры магнетизма ротора вместо того, чтобы зацикливаться на том, что предлагает постоянный магнит, позволила его инженерам достичь КПД выше 95% во всем диапазоне рабочих скоростей.Только двигатели, используемые в автомобилях Формулы E, обеспечивают такую эффективность, согласно New Atlas .
Двигатель Mahle также особенно эффективен на высоких скоростях, что может помочь расширить диапазон электромобилей при движении по шоссе. «Наш безмагнитный двигатель, безусловно, можно назвать прорывом, потому что он обеспечивает несколько преимуществ, которые еще не были объединены в продукте такого типа», — говорит д-р Мартин Бергер, вице-президент Mahle по корпоративным исследованиям и передовым технологиям.«В результате мы можем предложить нашим клиентам продукт с выдающейся эффективностью по сравнительно низкой цене».
Беспроводная индукция
Беспроводной передатчик передает энергию на ротор, используя переменное поле, которое преобразуется в постоянный ток для катушек магнита. Изображение предоставлено: Mahle
Безмагнитные двигатели не являются чем-то необычным, но для большинства из них требуется какое-то вращающееся контактное устройство для передачи электричества на медные катушки в роторе. Это увеличивает вероятность большего износа двигателя, чем у сопоставимого двигателя, использующего постоянные магниты.
Но инженеры Mahle позаимствовали идеи из мира беспроводной зарядки, чтобы решить проблему с контактами. Мощность передается на ротор по беспроводной связи посредством индукции катушкой переменного тока. Это индуцирует ток в приемном электроде внутри ротора, который возбуждает медные обмотки, заменяющие постоянные магниты, и создает электромагнитное поле.
В результате практически нечего изнашивать, говорит IEEE Spectrum . «Нет контактов для передачи электричества, нет истирания, образования пыли, нет механического износа», — сказал Бергер в среду во время онлайн-пресс-конференции. «Также я должен сказать, что если нужно обслуживать немагнитный ротор, его несложно заменить». Он добавляет, что новый двигатель сочетает в себе лучшие черты нескольких двигателей, предлагая хорошую эффективность как при низком, так и при высоком крутящем моменте.
По словам Бергера, он не идеален для сверхкомпактных транспортных средств, таких как электровелосипеды или большие грузовики, которые обычно работают с постоянной нагрузкой.«Очень быстрым или тяжелым транспортным средствам потребуется трансмиссия, но для большинства случаев применения — например, легковых автомобилей — достаточно одной передачи».
Дилемма редкой земли
В большинстве электродвигателей используются постоянные магниты из редкоземельных минералов, таких как неодим, диспрозий или иттрий. На самом деле редкоземельные минералы не так уж и редки. Проблема в том, что Китай контролирует 97% мировых поставок. Даже те, которые добываются в других местах, должны перерабатываться в Китае, который является единственной страной, которая может сделать их коммерчески пригодными для использования.Недавно Китай ввел экспортный контроль, который повысил цены на неодим на 750% и неодим на 2000%. Дело не в том, что цена на медь не выросла так же хорошо, как революция в электромобилях, но она далеко не так дорога, как эти редкоземельные минералы, а это означает, что двигатель Mahle должен стоить дешевле в производстве.
Из-за экономических и геополитических последствий зависимости от Китая в отношении редкоземельных минералов несколько компаний, включая BMW, Audi и Renault, уже производят некоторые из своих электродвигателей без постоянных магнитов.Любая другая компания, производящая электромобили, тоже присматривается к новым технологиям. Компания Mahle не сообщила, какие компании заинтересованы в ее новом двигателе, но сообщает, что образцы уже были доставлены нескольким компаниям для тестирования и оценки. Ожидается, что массовое производство безмагнитных двигателей начнется к концу 2023 года.
Являются ли новые моторы Mahle потрясающими новостями? Нет, но это пример крошечных улучшений, благодаря которым переход на электромобили происходит быстрее, чем мы, возможно, осмеливались надеяться всего несколько лет назад.Двигателю внутреннего сгорания потребовалось 100 лет, чтобы достичь той мощности, эффективности и долговечности, которой он обладает сегодня.
Темпы изменений в электрических трансмиссиях намного быстрее в начале эры электромобилей. Ожидается, что к концу этого десятилетия электромобили будут так же далеко в своем развитии, как бензиновые и дизельные автомобили после 70 лет улучшений. Изменения никогда не бывают достаточно быстрыми для одних и слишком быстрыми для других, но ничто не может остановить их.
Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать участником, сторонником, техническим специалистом или представителем CleanTechnica — или покровителем Patreon.Реклама
У вас есть совет для CleanTechnica, вы хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.
Команда отца и сына создает электродвигатель, который может произвести революцию в электромобилях
Linear Labs, начавшаяся как проект отца и сына, — это компания, которая утверждает, что заново изобрела двигатель электромобиля, а их Hunstable Electric Turbine обещает в три раза больший крутящий момент. и вдвое больше мощности любого другого в своем роде.
Вот некоторая информация об электродвигателях, прежде чем мы начнем: они, как правило, очень эффективны; однако одна проблема с ними — это необходимое устройство для редуктора из-за скоростей, с которыми они имеют тенденцию вращаться. Это снижает скорость вращения колеса при увеличении крутящего момента и снижает скорость вращения двигателя до 10 000 об / мин.
Источник: Linear LabsLinear Labs изобрела турбину, которой не нужно вращаться так быстро, чтобы обеспечить достаточную мощность и крутящий момент для привода транспортного средства.
Более того, это позволяет автопроизводителям вносить всевозможные изменения в конструкцию электромобилей, поскольку отсутствие необходимости в коробке передач позволяет сэкономить массу и пространство. Изобилие места может увеличить размер аккумуляторной батареи, а уменьшенный вес может сделать возможным улучшение управляемости, ярости и ускорения.
Источник: Linear LabsВолшебная электрическая турбина Hunstable (HET), созданная отцом и сыном Брэдом и Фредом Ханстейблом, может навсегда изменить электромобили, и вот как она может это сделать.
HET отличается от многих электродвигателей своими четырьмя роторами, а не обычным единым блоком. Это воздействует на катушки двигателя, создавая вращение.
Источник: Linear LabsБлагодаря концевым пластинам, которые вращаются независимо для ослабления магнитных полей, количество катушек, с которыми взаимодействуют роторы, можно изменять. Это позволяет бесступенчато регулировать мощность и крутящий момент HET.
Источник: Linear LabsЕще одна яркая сторона заключается в том, что он может быть сконструирован с доступными и широко доступными ферритовыми магнитами.
Ожидается, что первым транспортным приложением будет микромобильность, особенно скутеры и электровелосипеды.
Как работает электродвигатель?
Все признают, что если вы можете создать очень эффективные электродвигатели, вы можете сделать качественный скачок вперед. — Джеймс Дайсон
Введение
«Электродвигатель стал немного более известным и ценимым за последние несколько лет благодаря тому, что он все больше интегрируется в наши автомобили.Большинство людей понимает и ценит влияние загрязнения на климат, поэтому производители автомобилей все больше нуждаются в автомобилях, которые могут помочь улучшить нашу окружающую среду или, по крайней мере, причинить меньше вреда ».
«Именно благодаря этой потребности в росте и развитии некоторые из величайших изобретателей мира усовершенствовали электродвигатель, чтобы теперь он работал лучше и эффективнее, чем когда-либо прежде».
Детали электродвигателя
Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей — статора и ротора.Используйте интерактивное изображение ниже в этом разделе, чтобы узнать больше о статоре и роторе и узнать о роли, которую каждый играет в электродвигателе.
Статора Ротор
Статор
Статор состоит из трех частей — сердечника статора, токопроводящей жилы и каркаса. Сердечник статора представляет собой группу стальных колец, которые изолированы друг от друга и соединены друг с другом.У этих колец есть прорези на внутренней стороне колец, вокруг которых будет наматываться проводящий провод, образуя катушки статора.
Проще говоря, в трехфазном асинхронном двигателе есть три разных типа проводов. Вы можете назвать эти типы проводов Фазой 1, Фазой 2 и Фазой 3. Каждый тип проводов наматывается вокруг пазов на противоположных сторонах внутренней части сердечника статора.
Когда токопроводящий провод находится внутри сердечника статора, сердечник помещается в раму.
Ротор
Ротор также состоит из трех частей — сердечника ротора, токопроводящих стержней и двух концевых колец.Пластины из высококачественной легированной стали составляют цилиндрический сердечник ротора, в центре которого проходит стержень. На внешней стороне сердечника ротора есть прорези, которые либо проходят параллельно стержнеобразной планке в центре сердечника ротора, либо слегка закручены, образуя диагональные прорези. Если сердечник статора имеет диагональные пазы на внешней стороне сердечника, он называется ротором с короткозамкнутым ротором.
Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель использует ротор с короткозамкнутым ротором. По диагональным линиям в сердечнике размещены токопроводящие стержни, образующие обмотку ротора.Затем с обеих сторон сердечника помещают концевые кольца, чтобы закоротить все токопроводящие стержни, которые были размещены на диагональных линиях сердечника ротора.
После сборки ротора и статора ротор вставляется в статор, и с обеих сторон размещаются два концевых выступа. Эти концевые раструбы изготовлены из того же материала, что и рама статора, и используются для защиты двигателя с обеих сторон.
Как работает электродвигатель?
(непрофессионалам)
Если вы инженер-электрик, вы знаете, как работает электродвигатель.Если вы этого не сделаете, это может сильно сбить с толку, поэтому вот упрощенное объяснение (или версия «как работает электродвигатель для чайников») того, как четырехполюсный трехфазный асинхронный двигатель работает в автомобиле.
Начинается с аккумуляторной батареи в автомобиле, которая подключена к двигателю. Электроэнергия подается на статор через аккумулятор автомобиля. Катушки внутри статора (сделанные из токопроводящей проволоки) расположены на противоположных сторонах сердечника статора и действуют как магниты.Следовательно, когда электрическая энергия от автомобильного аккумулятора подается на двигатель, катушки создают вращающиеся магнитные поля, которые тянут за собой проводящие стержни на внешней стороне ротора. Вращающийся ротор — это то, что создает механическую энергию, необходимую для вращения шестерен автомобиля, которые, в свою очередь, вращают шины.
Так вот, в типичном автомобиле, который не является электрическим, есть и двигатель, и генератор переменного тока. Аккумулятор питает двигатель, который приводит в действие шестерни и колеса.Вращение колес — это то, что затем приводит в действие генератор в автомобиле, а генератор перезаряжает аккумулятор. Вот почему вам советуют водить машину в течение некоторого времени после прыжка — аккумулятор необходимо подзарядить, чтобы он функционировал должным образом.
В электромобиле нет генератора. Итак, как же тогда перезаряжается аккумулятор? Хотя нет отдельного генератора переменного тока, двигатель в электромобиле действует как двигатель и как генератор переменного тока. Это одна из причин, почему электромобили так уникальны.Как упоминалось выше, аккумулятор запускает двигатель, который подает энергию на шестерни, которые вращают шины. Этот процесс происходит, когда ваша нога находится на акселераторе — ротор притягивается вращающимся магнитным полем, требуя большего крутящего момента. Но что происходит, когда вы отпускаете акселератор?
Когда ваша нога отрывается от акселератора, вращающееся магнитное поле останавливается, и ротор начинает вращаться быстрее (в отличие от магнитного поля).Когда ротор вращается быстрее, чем вращающееся магнитное поле в статоре, это действие перезаряжает аккумулятор, действуя как генератор переменного тока.
Чтобы еще больше упростить этот процесс, представьте, что крутите педали на велосипеде в гору. Чтобы добраться до вершины холма, вам нужно крутить педали сильнее и, возможно, даже придется встать и затратить больше энергии, чтобы повернуть шины и достичь вершины холма. Это похоже на нажатие на газ. Вращающееся магнитное поле, тянущее за собой ротор, создает сопротивление (или крутящий момент), необходимое для перемещения шин и автомобиля.Оказавшись на вершине холма, вы можете расслабиться и перезарядиться, в то время как колеса будут двигаться еще быстрее, чтобы спуститься с холма. В машине это происходит, когда вы отпускаете ногу с газа, а ротор движется быстрее и подает электроэнергию обратно в линию электропередачи для подзарядки аккумулятора.
Что такое переменный ток (AC)
по сравнению с постоянным током (DC)?
Концептуальные различия этих двух типов токов кажутся довольно очевидными.В то время как один ток постоянный, другой более прерывистый. Однако все немного сложнее, чем это простое объяснение, поэтому давайте разберем эти два термина более подробно.
Постоянный ток (DC)
Термин «постоянный ток» относится к электричеству, которое постоянно движется в единственном и последовательном направлении. Кроме того, напряжение постоянного тока сохраняет правильную полярность, то есть неизменную.
Подумайте о том, как батареи имеют четко определенные положительные и отрицательные стороны.Они используют постоянный ток для постоянной подачи одинакового напряжения. Помимо батарей, топливные элементы и солнечные элементы также производят постоянный ток, в то время как простые действия, такие как трение определенных материалов друг о друга, также могут создавать постоянный ток.
В соответствии с нашей концепцией батареи, рассматривая положительную и отрицательную стороны батареи, важно отметить, что постоянный ток всегда течет в одном направлении между положительной и отрицательной стороной. Это гарантирует, что обе стороны батареи всегда будут положительными и отрицательными.
Переменный ток (AC)
Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением (представьте давление воды в шланге) и током (представьте скорость потока воды через шланг), которые меняются во времени. При изменении напряжения и тока сигнала переменного тока они чаще всего следуют шаблону синусоидальной волны (на изображении выше синусоида показана на правом графике напряжения). Поскольку форма волны является синусоидальной, напряжение и ток чередуются с положительной и отрицательной полярностью во времени.Форма синусоидальной волны сигналов переменного тока обусловлена способом генерации электричества.
Другой термин, который вы можете услышать при обсуждении электроэнергии переменного тока, — это частота. Частота сигнала — это количество полных волновых циклов, завершенных за одну секунду времени. Частота измеряется в герцах (Гц), а в США стандартная частота в электросети составляет 60 Гц. Это означает, что сигнал переменного тока колеблется с частотой 60 полных обратных циклов каждую секунду.
Так почему это важно?
Электроэнергия переменного тока — лучший способ передачи полезной энергии от источника генерации (т.э., плотина или ветряк) на большие расстояния. Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений. Вот почему в розетках вашего дома будет указано 120 вольт переменного тока (безопаснее для потребления человеком), но напряжение распределительного трансформатора, которое подает питание на окрестности (те цилиндрические серые коробки, которые вы видите на полюсах линии электропередачи), может иметь напряжение до 66 кВА (66000 вольт переменного тока).
Мощность переменного токапозволяет нам создавать генераторы, двигатели и распределительные системы из электричества, которые намного более эффективны, чем постоянный ток, поэтому переменный ток является наиболее популярным током для источников питания.
Как работает трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель?
Самые большие промышленные двигатели — это асинхронные двигатели, которые используются для питания дизельных поездов, посудомоечных машин, вентиляторов и многих других вещей. Но что именно означает «асинхронный» двигатель? С технической точки зрения это означает, что обмотки статора индуцируют ток, протекающий в проводники ротора. С точки зрения непрофессионала, это означает, что двигатель запускается, потому что электричество индуцируется в роторе магнитными токами, а не прямым подключением к электричеству, как у других двигателей, таких как коллекторный двигатель постоянного тока.
Что означает многофазность?
Всякий раз, когда у вас есть статор, который содержит несколько уникальных обмоток на полюс двигателя, вы имеете дело с многофазностью. Обычно многофазный двигатель состоит из трех фаз, но есть двигатели, которые используют две фазы.
Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фазы отдельно от каждого из них, чтобы намеренно выйти из строя.
Что означает три фазы?
Основываясь на основных принципах Николы Теслы, определенных в его многофазном асинхронном двигателе, сформулированном в 1883 году, «трехфазный» относится к токам электрической энергии, которые подводятся к статору через аккумуляторную батарею автомобиля.Эта энергия приводит к тому, что катушки с проводящим проводом начинают вести себя как электромагниты.
Простой способ понять три фазы — рассмотреть три цилиндра в форме буквы Y, использующие энергию, направленную к центральной точке, для выработки энергии. По мере создания энергии ток течет в пары катушек внутри двигателя таким образом, что он естественным образом создает северный и южный полюсы внутри катушек, позволяя им действовать как противоположные стороны магнита.
Лучшие электромобили
По мере того, как эта технология продолжает развиваться, характеристики электромобилей начинают быстро догонять и даже превосходить их газовые аналоги.Несмотря на то, что электромобилям еще предстоит пройти определенное расстояние, шаги, предпринятые такими компаниями, как Tesla и Toyota, вселили надежду на то, что будущее транспорта больше не будет зависеть от ископаемого топлива.
На данный момент мы все знаем, какой успех Tesla испытывает в этой области, выпустив седан Tesla Model S, способный проехать до 288 миль, разогнаться до 155 миль в час и иметь крутящий момент 687 фунт-фут. Однако есть десятки других компаний, которые добиваются значительного прогресса в этой области, например, Ford Fusion Hybrid, Toyota Prius и Camry-Hybrid, Mitsubishi iMiEV, Ford Focus, BMW i3, Chevy’s Spark и Mercedes B-Class Electric.
Электромобили и окружающая среда
Реальность такова, что цены на газ должны быть намного дороже, чем они есть, потому что мы не учитываем истинный ущерб окружающей среде и скрытые затраты на добычу нефти и ее транспортировку в США — Илон Маск
Электродвигатели прямо или косвенно воздействуют на окружающую среду на микро- и макроуровне. Это зависит от того, как вы хотите воспринимать ситуацию и сколько энергии вам нужно.С индивидуальной точки зрения, электромобили не требуют бензина для работы, что приводит к тому, что автомобили без выбросов заполняют наши шоссе и города. Хотя это представляет собой новую проблему с дополнительным бременем производства электроэнергии, оно снижает нагрузку на миллионы автомобилей, густо населенных в городах и пригородах, выбрасывающих токсины в воздух.
Примечание: MPG (значения миль на галлон, указанные для каждого региона, представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива в городе / шоссе для бензинового автомобиля, который будет иметь глобальное потепление, эквивалентное вождению электромобиля.Рейтинги выбросов глобального потепления в регионах основаны на данных электростанций за 2012 год в базе данных EPA eGrid 2015. Сравнения включают выбросы при производстве бензина и электрического топлива. Среднее значение 58 миль на галлон в США — это средневзвешенное значение продаж, основанное на том, где были проданы электромобили в 2014 году.
С большой точки зрения рост электромобилей дает несколько преимуществ. Во-первых, снижается шумовое загрязнение, поскольку шум, излучаемый электродвигателем, гораздо более приглушен, чем шум двигателя, работающего на газе.Кроме того, поскольку электрические двигатели не требуют того же типа смазочных материалов и технического обслуживания, что и газовые двигатели, количество химикатов и масел, используемых в автомагазинах, будет сокращено из-за того, что меньше автомобилей нуждаются в техосмотрах.
Заключение
Электродвигатель меняет ход истории точно так же, как паровой двигатель и печатный станок изменили определение прогресса. Хотя электрический двигатель не открывает новые возможности в том же духе, что и эти изобретения, он открывает совершенно новый сегмент транспортной отрасли, ориентированный не только на стиль и производительность, но и на внешнее воздействие.Таким образом, хотя электрический двигатель, возможно, не реформирует мир из-за внедрения какого-то нового изобретения или создания нового рынка, он меняет определение того, как мы, как общество, определяем прогресс.
Если больше ничего не получится от достижений в области электродвигателей, то, по крайней мере, мы можем сказать, что наше общество продвинулось вперед с осознанием своего воздействия на окружающую среду. Это новое определение прогресса, определяемое электрическим двигателем.
Источники:
http: // www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
Конструкция трехфазного асинхронного двигателя https://www.youtube.com/watch?v=Mle-ZvYi8HA
Как работает асинхронный двигатель работает? https://www.youtube.com/watch?v=LtJoJBUSe28
http://www.mpoweruk.com/motorsbrushless.htm
http://www.kerryr.net/pioneers/tesla.htm
https: // www.basilnetworks.com/article/motors/brushlessmotors.htm
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
https: // www.youtube.com/watch?v=HWrNzUCjbkk
Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя https://www.youtube.com/watch?v=DsVbaKZZOFQ
https://www.youtube.com/watch?v=NaV7V07tEMQ
https : //www.teslamotors.com/models
http://evobsession.com/electric-car-range-comparison/
http://www.edmunds.com/mitsubishi/i-miev/2016/review/
http : //www.ford.com/cars/focus/trim/electric/
https://en.wikipedia.org/wiki/BMW_i3
http://www.edmunds.com/ford/fusion-energi/2016/ обзор /
http: // www.chevrolet.com/spark-ev-electric-vehicle.html
http://www.topspeed.com/cars/volkswagen/2016-volkswagen-e-golf-limited-edition-ar168067.html
http: // www. topspeed.com/cars/bmw/2016-bmw-i3-m-ar160295.html
http://www.popularmechanics.com/cars/hybrid-electric/reviews/a9756/2015-mercedes-benz-b-class- electric-drive-test-ride-16198208/
http://www.topspeed.com/cars/nissan/2016-nissan-leaf-ar171170.html
http://www.caranddriver.com/fiat/500e
http : //www.topspeed.com/cars/kia/2015-kia-soul-electricdriven-ar170088.html
http://www.topspeed.com/cars/ford/2016-ford-focus-electric-ar171335.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s- 70d-ar168705.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s-p85d-ar165627.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015- tesla-model-s-ar165742.html # main
http://www.caranddriver.com/reviews/2015-tesla-model-s-p90d-test-review
http://www.caranddriver.com/tesla/ model-s
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-1/what-is-alternating-current-ac/
http: // science.howstuffworks.com/electricity8.htm
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
Изображение с: http://faq.zoltenergy.co/ технический /
http://www.kerryr.net/pioneers/tesla.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Westinghouse_Electric_(1886)
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating- current / chpt-13 / Introduction-ac-motors /
https://www.youtube.com/watch?v=Q2mShGuG4RY
http://www.explainthatstuff.
