Электродвигатели повсюду. Вероятно, не будет преувеличением сказать, что современная цивилизация, какой мы ее знаем, могла бы выглядеть иначе, если бы не изобретение электродвигателя. Электродвигатели также вездесущи в вашей повседневной жизни, от электрических водяных насосов до электродвигателей, приводящих в действие охлаждающие вентиляторы.
Но в последнее время самая большая шумиха вокруг электродвигателя связана с огромным распространением электромобилей.
Если вы спрашиваете себя, как работает двигатель электромобиля, вы попали в нужное место. Читайте дальше, чтобы узнать все подробности о том, как работают электродвигатели и чем они отличаются от двигателей внутреннего сгорания.
Что такое асинхронный электродвигатель?
Асинхронный двигатель – это чудо инженерной мысли. Самое смешное, что этот тип электродвигателя изобрел Никола Тесла, а электрический автомобильная компания, носящая его имя, также использует асинхронные двигатели для некоторых своих знаменитых электродвигателей. транспортные средства. В частности, в Model S и ее двоюродном брате Model X используются асинхронные двигатели переменного тока (в более новых моделях используется синхронный двигатель с постоянными магнитами и асинхронный двигатель). В общих чертах, асинхронный двигатель — это двигатель, который преобразует электрическую энергию в механическую с помощью наведенного магнитного поля.
Вероятно, оно входит в тройку лучших изобретений всех времен, и это не преувеличение. Асинхронный двигатель довольно прост, единственной движущейся частью является его ротор, поэтому силовые агрегаты электромобилей должны оказаться очень надежными с годами. Кстати, это один из ключевых Преимущества электромобилей перед бензиновыми автомобилями с точки зрения надежности. Асинхронный двигатель имеет неподвижную часть, называемую статором, а также внутреннюю часть, которая фактически вращается, называемую ротором.
Через ротор проходит вал, который можно использовать для перемещения вещей, когда ротор вращается. Примером этого является вращающийся вентилятор, соединенный с валом асинхронного двигателя, или, возможно, колеса электромобиля, движущиеся в результате механического движения вала ротора. Асинхронный двигатель переменного тока присутствует не только в электромобилях; это основной продукт во всех аспектах повседневной жизни. Многие современные заводские машины используют асинхронные двигатели переменного тока, особенно если важны надежность и низкие эксплуатационные расходы.
Это одна из основных причин, по которой в некоторых высокопроизводительных электромобилях используются асинхронные двигатели. Они чрезвычайно надежны, а также очень эффективны. В то время как асинхронные двигатели производят свою долю тепла (именно поэтому они часто имеют вентиляторы и ребра, встроенные в конструкцию), они в высшей степени эффективны. Согласно Министерство энергетики США, электромобили могут фактически использовать более 77% электроэнергии, которую они получают от зарядки, непосредственно на колеса автомобиля. Согласно тому же источнику, автомобили с бензиновым двигателем могут преобразовать только от 12% до 30% энергии, запасенной в бензине, в полезную мощность непосредственно на колесах автомобиля.
Электромобили конвертируются более 77% электроэнергии от сети к мощности на колесах. Обычные автомобили с бензиновым двигателем преобразуются примерно в 12%–30% энергии, хранящейся в бензине, для питания колес.
Это огромная проблема и одна из причин электромобили лучше для окружающей среды, особенно при подключении к чистому источнику питания.
Как работает асинхронный двигатель переменного тока?
Проще говоря, асинхронный двигатель переменного тока работает, электризуя проводящие медные катушки, расположенные вокруг статора. Переменный ток, протекающий через медные катушки, индуцирует вращающееся магнитное поле. Очевидно, что в электромобиле электричество, которое позволяет осуществить этот шаг, подается от аккумулятора электромобиля.
Однако батареи производят энергию постоянного тока, поэтому, прежде чем электричество от батареи может быть преобразовано в механическую энергию с помощью электрического двигатель, он должен пройти промежуточный этап через инвертор, который преобразует питание постоянного тока от батареи в требуемое напряжение переменного тока. сила. Вращающееся электромагнитное поле, создаваемое в статоре, приводит к возникновению тока в роторе при его движении, который, в свою очередь, индуцирует электромагнитное поле в роторе. Вот почему асинхронные двигатели называются индукционными, потому что они работают, индуцируя магнитное поле.
Волшебство происходит, когда вращающаяся ЭДС индуцирует электрический ток в роторе, который, в свою очередь, создает собственную ЭДС, заставляющую ротор вращаться, следуя за вращающимся магнитным полем статор. Ротор вращает вал, который является полезной частью электродвигателя, позволяя создавать механическую энергию из электроэнергии. С точки зрения электромобилей, то, как эти электродвигатели обеспечивают мощность, означает, что крутящий момент доступен мгновенно, с чем автомобили с ДВС даже не могут конкурировать.
Преимущества электродвигателей перед двигателями внутреннего сгорания
Первым очевидным преимуществом электродвигателей перед двигателями внутреннего сгорания является резкое сокращение движущихся частей. Если вы посмотрите на любую базовую анимацию вращения газового двигателя по сравнению с вращением электродвигателя, вы сразу заметите, насколько сложнее этот процесс для газового двигателя. Уменьшение количества движущихся частей напрямую связано с техническим обслуживанием этих различных силовых установок.
С электродвигателем мало что может пойти не так, особенно из-за износа. Между тем, двигатель внутреннего сгорания имеет множество движущихся частей, которые могут выйти из строя. Это не означает, что электродвигатель не может сломаться, но если он лишен многих деталей, которые выходят из строя в бензиновом двигателе, их не нужно будет заменять.
Одним из основных недостатков обычных двигателей является цепь ГРМ (или ремень), которой нет даже в электродвигателе. Как упоминалось ранее, передача крутящего момента также является огромным плюсом для электромобилей, поскольку они могут обеспечивать мгновенный крутящий момент, способствуя драматическому ощущению, которое вы испытываете при ускорении электромобиля.
Асинхронные двигатели существовали всегда, но до сих пор являются революционными
Забавная вещь об асинхронных двигателях заключается в том, что они не являются новым изобретением при любом натяжении воображения. Они также использовались повсеместно в течение многих лет, но в последнее время эти двигатели получают признание, которого они всегда заслуживали, благодаря волне электромобилей, захвативших наши дороги. Асинхронный двигатель по-прежнему остается удивительным чудом инженерной мысли после всех этих лет, и новые исследования и разработки должны помочь сделать его еще более привлекательным.
