Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое асинхронный двигатель внутреннего сгорания

Что такое асинхронный двигатель внутреннего сгорания

В бытовой технике в основном применяют электродвигатели переменного тока двух видов: коллекторные (электробритва, швейная машина, пылесос, универсальная кухонная машина, электродрель и др.) и асинхронные (стиральная машина, холодильник).
Коллекторный электродвигатель является универсальным. Он может работать от постоянного и переменного токов. Принцип действия двигателя основан на взаимодействии проводника (якоря) с электрическим током и магнитным полем, создаваемым электромагнитом (индуктором). Механическая сила, возникающая при таком взаимодействии, заставляет вращаться якорь (ротор). Направление движения проводника с током определяется по правилу левой руки. Электрический двигатель с вращающимся валом был впервые сконструирован в 1834 г. русским физиком Б.С. Якоби (1801-1874).

На рисунке ниже показано устройство коллекторного двигателя.

Станина и сердечник электромагнита двигателя переменного тока выполнена из листов электротехнической стали для уменьшения потерь энергии на нагревание сердечника. У двигателя постоянного тока эти детали в основном делают сплошными. Обмотка возбуждения электромагнита в двигателях переменного тока включается последовательно с обмоткой якоря. При таком соединении весь ток якоря проходит по обмотке возбуждения, обеспечивая большой пусковой момент двигателя.

Асинхронный двигатель не имеет коллектора и щеток, следовательно, в нем не возникает искра.
Принцип работы асинхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля с токами, которые наводятся этим полем в проводниках короткозамкнутого ротора. По закону Ленца в проводниках наводится ток такого направления, что своим магнитным полем препятствует причине, его создающей, т.е. тормозит вращающееся магнитное поле. Поскольку ротор укреплен в подшипниках, то он приходит в движение в направлении вращения поля. Скорость вращения ротора не совпадает со скоростью вращения магнитного поля статора, поэтому такие двигатели называются асинхронными. Отставание вращения ротора относительно магнитного поля статора называется скольжением. Оно составляет 3-6%.
При скорости вращения магнитного поля 3000 об/мин ротор вращается со скоростью 2800 об/мин. Если в статор двигателя уложено шесть обмоток (две пары полюсов), то поле статора вращается со скоростью 1500 об/мин, а ротор — со скоростью 1400 об/мин.

На рисунке ниже изображен асинхронный двигатель в разобранном виде.

Конструктивно асинхронный двигатель, как и всякая электрическая машина, состоит из двух основных частей: неподвижной части — статора и вращающейся части — ротора.

Статор имеет три обмотки, расположенные на кольцевом сердечнике и смещенные в пространстве на 120°, а ротор имеет обмотку в виде многих короткозамкнутых витков, уложенных на цилиндрическом сердечнике. Обмотка ротора без сердечника похожа на беличье колесо и называется коротко-замкнутой или обмоткой беличьего колеса. Она представляет собой стержни, замкнутые по торцам кольцами.
Асинхронные двигатели просты по устройству, надежны в работе. Они применяются во всех отраслях народного хозяйства. Из общего количества электродвигателей, изготавливаемых заводами, асинхронные двигатели составляют примерно 95%.
К недостаткам этих двигателей относятся: 1) невозможность получить постоянное и точное число оборотов на валу; 2) при пуске имеют большой ток; 3) чувствительны к колебаниям напряжения в сети.

Квартирная электропроводка является однофазной. Поэтому для использования трехфазного асинхронного двигателя в домашних условиях необходимо подключать дополнительно конденсаторы. На рис. справа показано включение трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Недостатком этого способа подключения трехфазных двигателей в однофазную сеть является использование дорогостоящих бумажных конденсаторов большой емкости. Так, на каждые 100 Вт мощности нужен конденсатор емкостью 10 мкФ, рассчитанный на напряжение 250-450 В.
Наряду с трехфазными асинхронными двигателями применяются однофазные асинхронные двигатели. Эти двигатели имеют на статоре две обмотки: рабочую и пусковую. Обмотки расположены под углом 90° относительно друг друга. При включении в сеть обмоток образуется вращающееся магнитное поле и короткозамкнутый ротор приходит во вращение так же, как у трехфазного асинхронного двигателя. При этом появляется скольжение ротора и пусковая обмотка может быть отключена с помощью индукционного выключателя или специального реле.

Электродвигатели обладают большими преимуществами по сравнению с другими видами двигателей (паровыми, внутреннего сгорания): они экологичны—при работе не выделяют вредных газов, дыма или пара; экономичны — для них не нужен запас топлива и воды; их легко установить в любом доступном месте (на стене, под полом трамвая, троллейбуса, в корпусе игрушки и т. д.).
Для нужд народного хозяйства промышленность выпускает большое количество разнообразных электродвигателей: от миниатюрных, например для игрушек и моделей, до двигателей огромных размеров — для кораблей, электровозов. Электродвигатели различаются не только размерами, но и назначением, конструкцией, частотой вращения ротора.

На электротехнических предприятиях изготовлением электродвигателей занимаются рабочие разных профессий. Намотку катушек статора и ротора, соединение отдельных их частей осуществляют электромонтеры-обмотчики. Собирают электродвигатели слесари-сборщики. Они должны владеть навыками выполнения не только электромонтажных, но и слесарных работ.

Выгода использования электродвигателей в железнодорожной и автомобильной промышленности

Вскоре после того как электродвигатель был изобретен, его начали использовать в наземном и водном транспорте в качестве тягловой силы. Даже с появлением двигателя внутреннего сгорания электрические механизмы не утратили своей актуальности благодаря таким качествам, как:

  • Высокий КПД (до 95%).
  • Большой ресурс.
  • Экологичность.
  • Простота в уходе.
  • Большая мощность.
  • Экономичность.
  • Бесшумность.

Виды транспорта, в которых применяются электродвигатели

Использование электродвигателей в железнодорожной и автомобильной промышленности обусловлено их высокой эффективностью и, что особенно важно на данный момент, экологической чистотой. Основные виды техники, работающей на электричестве – это:

  • Локомотивы (тепловозы с электропередачей и электровозы).
  • Атомоходы, подводные лодки, теплоходы с электроприводами.
  • Пригородные электропоезда.
  • Городской наземный транспорт (троллейбусы и трамваи).
  • Подземный городской транспорт (поезда метрополитена).
  • Электромобили.
  • Большегрузные автомобили с электроприводом.
  • Беспилотные летательные аппараты.
  • Самоходные краны.
  • Транспортно-подъемные машины.

В тепловозах часто устанавливается дизель в паре с электродвигателем – первый вращает генератор, питающий ТЭД, а второй приводит колеса в движение.

Ниже мы рассмотрим особенности моторов разных типов транспорта.

Двигатели для городского транспорта

Двигатели для надземного и подземного городского транспорта дают возможность улучшить экологическую обстановку и снизить уровень шума в мегаполисах. Основная нагрузка приходится на поезда метро, поэтому сейчас непрерывно ведется работа над улучшением эксплуатационных характеристик, надежности и долговечности электродвигателей вагонов. К ним предъявляются следующие требования:

  • Способность справляться с высокими пусковыми ускорениями.
  • Способность сохранять высокую эффективность при постоянной смене режимов работы.

К особенностям тяговых двигателей для всех видов городского транспорта можно отнести:

  • Сравнительно небольшую мощность (до 200 кВт).
  • Низкое максимальное напряжение.
  • Высокий КПД (до 91%).
  • Наличие резервов для роста эффективности работы агрегата.

Двигатели для спецтехники и крановых установок

На самоходных кранах электродвигатели приводят в движение привод колес и лебедку. При мощности в 40-50кВт они могут работать от сети 220В. В торговых и логистических центрах для транспортировки продуктов питания и фармакологических товаров применяются исключительно погрузчики с электродвигателями, так как они не производят экологически вредных выбросов.

Читать еще:  Двигатель аее шкода октавия какое масло

Двигатели для электровозов

Это самые мощные двигатели (до 400кВт для тепловозов и до 1500кВт для карьерных и магистральных электровозов), которые работают в комплексе с тяговой передачей и движущей колесной парой, образуя колесно-моторный блок. Они создают очень сильное тяговое усилие и позволяют транспорту развивать большую скорость.

Нагружающее устройство стенда для испытаний инжекторных двигателей внутреннего сгорания

Полезная модель относится к области машиностроению, а именно к испытаниям инжекторных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использована для испытаний инжекторных двигателей внутреннего сгорания, устанавливаемых на транспортные средства с автоматической коробкой перемены передач. Устройство содержит асинхронный электродвигатель, динамометрическую муфту, датчик количества оборотов вала, муфты для согласования электродвигателя с испытуемым двигателем внутреннего сгорания, частотный преобразователь, подключенный к электрической сети через пассивный фильтр и сетевой дроссель, и блок управления, причем асинхронный электродвигатель выполнен с короткозамкнутым ротором и соединен с помощью зубчатых муфт, динамометрической муфты с испытуемым двигателем и частотным преобразователем, дополнительно содержит модуль задания управляющего сигнала, соединенный с частотным преобразователем и блоком питания низкого напряжения, соединенного с преобразователем частоты и блоком управления гидромуфтой, соединенного с гидромеханической коробкой перемены передач, соединенной через зубчатую муфту с асинхронным электродвигателем, а блок управления соединен с блоком управления гидромуфтой, блоком питания низкого напряжения, частотным преобразователем, датчиком количества оборотов, динамометрической муфтой и модулем задания управляющего сигнала. Технический результат заключается в обеспечении возможности реализовывать режимы нагружения ДВС, близкие к реальным режимам, возникающим в процессе их эксплуатации в составе транспортных машин (автомобилей, тракторов и т.д.), оборудованных автоматической коробкой перемены передач (например гидромуфтой). 1 ил.

Нагружающее устройство стенда для испытаний инжекторных двигателей внутреннего сгорания, включающий асинхронный электродвигатель, динамометрическую муфту, датчик количества оборотов вала, муфты для согласования электродвигателя с испытуемым двигателем внутреннего сгорания, частотный преобразователь, подключенный к электрической сети через пассивный фильтр и сетевой дроссель, и блок управления, отличающееся тем, что асинхронный электродвигатель выполнен с короткозамкнутым ротором и соединен с помощью зубчатых муфт, динамометрической муфты с испытуемым двигателем и частотным преобразователем, дополнительно содержит модуль задания управляющего сигнала, соединенный с частотным преобразователем и блоком питания низкого напряжения, соединенного с преобразователем частоты и блоком управления гидромуфтой, соединенного с гидромеханической коробкой перемены передач, соединенной через зубчатую муфту с асинхронным электродвигателем, а блок управления соединен с блоком управления гидромуфтой, блоком питания низкого напряжения, частотным преобразователем, датчиком количества оборотов, динамометрической муфтой и модулем задания управляющего сигнала.

Техническое решение относится к машиностроению, а именно к испытаниям инжекторных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и может быть использовано для испытаний инжекторных двигателей внутреннего сгорания, устанавливаемых на транспортные средства с автоматической коробкой перемены передач.

Известно нагружающее устройство стенда для испытаний двигателей внутреннего сгорания, содержащие асинхронную электрическую машину с фазным ротором, который подключен к неуправляемому блоку вентилей, ведомый сетью инвертор, дроссель, токоограничивающие реакторы, микроэлектронный преобразователь Холла, источник выпрямленного тока, понижающий трансформатор, коммутационный аппарат, переключающее устройство, блок выбора режима, датчик скорости, устройство согласования, датчик тока, регуляторы момента и скорости, блок ключей, регулятор тока, систему импульсно-фазового управления инверторов (патент РФ №2032889, класс G01M l5/00 «Нагружающее устройство стенда для испытаний ДВС»). Работа асинхронного электрического нагружающего устройства основана на изменении характеристик питающего переменного тока (амплитуды и частоты) в обмотках статора электродвигателя. Нагружающее устройство позволяет поддерживать двигательный режим двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (холодной обкатки) и генераторный режим, т.е. режим динамического торможения (горячей обкатки ДВС). Основным преимуществом устройства является снижение пульсаций крутящего момента асинхронного электродвигателя и, как следствие, скорости вращения ротора в ходе испытаний двигателей малой мощности.

Недостатком устройства является отсутствие возможности реализовывать нагружение испытуемых ДВС по заданным сложным законам в автоматическом режиме, а также режимов нагружения, имитирующих работу ДВС в составе транспортных средств, оборудованных автоматическими коробками перемены передач. При этом под сложными законами нагружения понимают законы нагружения, описываемые нелинейными уравнениями, в том числе алгебраическими.

В качестве прототипа выбрано нагружающее устройство стенда для испытаний ДВС, содержащее асинхронную электрическую машину с трехфазным статором и фазным ротором, динамометр, датчики количества оборотов вала двигателя, напряжения и силы тока, муфты для согласования электродвигателя с испытуемым ДВС, частотный преобразователь, подключенный к электрической сети через пассивный фильтр и сетевой дроссель, блок управления, установленный между динамометрической муфтой и частотным преобразователем, подключенным к датчику количества оборотов двигателя, подключенного к частотному преобразователю (патент UA №63767, МПК G01M 15/00, опубл. 25.10.2011).

Недостатком устройства является неосуществимость воспроизведения реальных режимов нагружения двигателей, которые возникают при их эксплуатации в составе транспортных средств, которые оборудованы автоматическими коробками перемены передач. Кроме этого, сложность вызывает реализация управляющего сигнала (задающего напряжения), поступающего на вход частотного преобразователя «Altivar 61» из-за отсутствия в штатной комплектации современных ЭВМ плат расширения, позволяющих формировать управляющие сигналы в виде напряжения, изменяющегося по заданному закону (например, с заданной частотой, периодом и амплитудой).

Задачей полезной модели является обеспечение возможности реализовывать режимы нагружения ДВС, близкие к реальным режимам, возникающим в процессе их эксплуатации в составе транспортных машин (автомобилей, тракторов и т.д.), оборудованных автоматической коробкой перемены передач (например, гидромуфтой).

Технический результат достигается следующим образом. В нагружающем устройстве стенда для испытаний двигателей внутреннего сгорания, включающий асинхронный электродвигатель, динамометрическую муфту, датчик количества оборотов вала, муфты для согласования электродвигателя с испытуемым двигателем внутреннего сгорания, частотный преобразователь, подключенный к электрической сети через пассивный фильтр и сетевой дроссель, и блок управления, причем асинхронный электродвигатель выполнен с короткозамкнутым ротором и соединен с помощью зубчатых муфт, динамометрической муфты с испытуемым двигателем и частотным преобразователем, дополнительно содержит модуль задания управляющего сигнала, соединенный с частотным преобразователем и блоком питания низкого напряжения, соединенного с преобразователем частоты и блоком управления гидромуфтой, соединенного с гидромеханической коробкой перемены передач, соединенной через зубчатую муфту с асинхронным электродвигателем, а блок управления соединен через блок управления гидромуфтой с блоком питания низкого напряжения, частотным преобразователем, датчиком количества оборотов, динамометрической муфтой и модулем задания управляющего сигнала.

Общими с прототипом признаками являются:

датчик количества оборотов вала,

муфты для согласования электродвигателя с испытуемым двигателем внутреннего сгорания,

частотный преобразователь, подключенный к электрической сети через пассивный фильтр и сетевой дроссель, и блок управления.

Отличительными признаками являются:

асинхронный электродвигатель выполнен с короткозамкнутым ротором и соединен с помощью зубчатых муфт, динамометрической муфты с испытуемым двигателем и частотным преобразователем,

дополнительно содержит модуль задания управляющего сигнала, соединенный с частотным преобразователем и блоком питания низкого напряжения, соединенного с преобразователем частоты и блоком управления гидромуфтой, соединенного с гидромеханической коробкой перемены передач, соединенной через зубчатую муфту с асинхронным электродвигателем,

Читать еще:  Электропривод по схеме преобразователь частоты асинхронный двигатель

блок управления соединен с блоком управления гидромуфтой, блоком питания низкого напряжения, частотным преобразователем, датчиком количества оборотов, динамометрической муфтой и модулем задания управляющего сигнала.

Регулирование скорости вращения ротора и развиваемого крутящего момента исполнительного механизма (асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором) осуществляется векторным методом с обратной связью, а именно путем изменения величины (амплитуды) и частоты питающего напряжения согласно требуемому закону нагружения.

Управление гидромеханической коробкой перемены передач осуществляется с помощью сервоприводов путем регулирования давления рабочей жидкости согласно требуемому закону нагружения.

Структурная схема нагружающего устройства стенда для испытаний инжекторных ДВС, устанавливаемых на транспортные средства с автоматической коробкой перемены передач представлена на фиг.

Нагружающее устройство стенда для испытаний инжекторных двигателей внутреннего сгорания содержит электрический асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 1, который с помощью зубчатых муфт 2, динамометрической муфты 3 и гидромеханической коробки перемены передач 4 соединен с испытуемым двигателем 5. На валу асинхронного электродвигателя 1 установлен датчик количества оборотов 6, который подключен к блоку управления 7 и частотному преобразователю 8, который в свою очередь соединен с асинхронным электродвигателем 1. Частотный преобразователь 8 подключен к модулю задания управляющего сигнала 9, к сети переменного напряжения 220 В через пассивный фильтр 10 и сетевой дроссель 11, а также блоку питания низкого напряжения (24 В) 12. Гидромеханическая коробка перемены передач 4 подключена к блоку управления 7 через блок управления гидромуфтой 13. Модуль задания управляющего сигнала 9 и блок управления гидромуфтой 13 питаются от блока питания 12.

Устройство работает следующим образом. Устройство нагружения предусматривает два принципиально разных режима работы: режим генерации мощности (режим привода) и режим отбора мощности (режим нагружения). Конкретный режим работы определяется оператором испытаний, используя модуль управления 9, путем выбора необходимой программы испытаний, которая заранее программируется с использованием блока управления 7. Традиционный процесс испытаний, например, согласно ГОСТ Р 14868 — 88, предусматривает следующую последовательность операций. На первом этапе оператор испытаний, используя модуль задания управляющего сигнала 9, запускает программу холодной обкатки ДВС. После завершения процесса холодной обкатки оператор включает систему зажигания ДВС и насос подачи топлива на пульте управления стендом для испытаний ДВС, в составе которого работает полезная модель. В момент запуска ДВС частотный преобразователь 8 автоматически переходит в режим подхвата мощности, после этого асинхронный электродвигатель 1 переходит в генераторный режим работы. В ходе генераторного режима работы электрического асинхронного двигателя 1 модуль задания управляющего сигнала 9 формирует управляющие воздействие (напряжение в Диапазоне от 0 до 10 В), исходя из заданных законов нагружения, которые передаются в частотный преобразователь 8 по каналу связи UЗ. Частотный преобразователь 8 в зависимости от управляющего воздействия формирует величину переменного напряжения нужной частоты и амплитуды, которое по каналу Uƒ передается к обмоткам статора электрического асинхронного двигателя 1. В зависимости от величины переменного напряжения U и от частоты асинхронный электродвигатель 1 развивает требуемый момент сопротивления. Момент сопротивления от асинхронного электродвигателя 1 через муфту 2 передается на ведущий вал гидромеханической коробки перемены передач 4. Гидромеханическая коробка перемены передач 4 преобразует момент сопротивления, развиваемый асинхронным электродвигателем 1, в требуемый согласно закону нагружения тормозной момент. Проверка соответствия реализуемого режима управления заданному режиму осуществляется с помощью каналов обратной связи Мк и n.

Программирование требуемого режима работы асинхронного электродвигателя 1 осуществляет блок управления 7, используя свободное программное обеспечение Arduino.

Пример реализации устройства.

В устройстве используют в качестве динамометрической муфты 3 датчик момента серии ТРА производства ЗАО «ПРОМДИАОБОРУДОВАНИЕ» с встроенным цифроаналоговым преобразователем и интерфейсов RS-2312C, позволяющим обеспечивать непосредственное сопряжение с ЭВМ, в качестве датчика количества оборотов 6 используют тахогенератор ТG-5. Частотный преобразователь 8 — Lenze 8400 HLC057, модуль задания управляющего сигнала на базе микроконтроллера Arduino, содержащий микроконтроллер ArduinoUno, блок питания низкого напряжения: 24, 12 и 5 В. Для воспроизведения реальных режимов нагружения в состав технического решения встроена гидромеханическая коробка перемены передач модели 4R100 — Е совместно с штатной системой управления, устанавливаемая на автомобили «Ford» с двигателем мощностью до 120 кВт.

Использование нагружающего устройства позволяет повысить эффективность испытаний инжекторных двигателей внутреннего сгорания за счет обеспечения возможности реализовывать различные законы нагружения, что позволит уже на стадии испытаний оценить работоспособность новых двигателей в условиях будущей эксплуатации и выявить скрытые дефекты.

Электромобиль: Эффективный под капотом

Электромобиль: Эффективный под капотом

Если это был бы просто вопрос эстетики, то электронный двигатель вряд ли смог бы конкурировать с элегантностью шестицилиндрового двигателя. Поскольку он в основном состоит из компактного корпуса, магнитов, медной проволоки и вала, потенциал для грандиозного зрелища довольно ограничен. Электронные двигатели должны впечатлять своими внутренними ценностями. И у них их предостаточно.

Электродвигатели поражают своей эффективностью. Фото: Shutterstock – герр Лоффлер

“Одним из больших преимуществ электродвигателя является эффективность, с которой он преобразует электроэнергию в мощность механического привода. Особенно в условиях городского движения электродвигатель превосходит двигатель внутреннего сгорания”, — говорит Андреас Рихтер, инженер Центра компетенций DEKRA в области электромобилей. С технологической точки зрения нет причин, по которым вы не должны использовать электромобиль, чтобы, например, забрать булочки в пекарне. В отличие от двигателя внутреннего сгорания, у электромобиля нет проблем с холодным запуском и износом. Как объясняет Андреас Рихтер, двигатели электромобилей обладают очень высокой степенью эффективности, которая может превышать 90 процентов. Большая часть этой энергии используется для движения. Баланс для двигателей внутреннего сгорания намного хуже – в городе КПД может составлять менее десяти процентов, в то время как при средних и высоких нагрузках он достигает КПД в диапазоне от 25 до 40 процентов. Остальная энергия теряется в виде неиспользованного тепла.

Будь то электромобиль или стиральная машина – базовая конструкция двигателя одна и та же

Электродвигатели — это технология, которая была опробована и испытана в широком спектре применений в течение многих десятилетий. Поэтому базовая конструкция двигателя в электромобиле практически ничем не отличается от конструкции стиральной машины. В большинстве случаев используются двигатели переменного тока (AC), или, точнее, трехфазные двигатели. Это означает, что переменный ток поступает в корпус двигателя через три отдельных проводника (фазы). Внутри находятся два ключевых элемента привода, которые за счет взаимодействия электрических и магнитных сил преобразуют энергию, поступающую от батареи, в механическую энергию для приведения автомобиля в движение. Статор является неподвижной частью внутри корпуса и отвечает за мощность и эффективность. Ротор, в свою очередь, вращается внутри цилиндрического статора и прочно соединен со стальным валом для передачи энергии. Взаимодействие между ними начинается с момента запуска транспортного средства.

Читать еще:  Bmw e34 чип тюнинг двигателя

Взаимодействие магнитных сил заставляет вал двигателя вращаться

Во время электрической работы переменный ток поступает на катушки статора через клеммы на корпусе двигателя. Затем катушки непрерывно генерируют магнитное поле с короткими периодическими интервалами. Однако магнитные поля на различных катушках всегда генерируются с временным смещением друг от друга – это создает так называемое вращающееся поле внутри статора. Но как происходит вращательное движение ротора? Это зависит от конструкции электродвигателя.

В синхронных двигателях роторы генерируют собственное магнитное поле. Используются магниты с постоянным магнитным полем – это называется синхронным двигателем с постоянными магнитами (PSM). Однако ротор также можно превратить в электромагнит с помощью постоянного тока – тогда система называется синхронным двигателем постоянного тока (FSM). В обоих случаях магнитные поля статора и ротора взаимодействуют путем притяжения и отталкивания их полюсов. Это приводит к вращательному движению, при котором ротор вращается синхронно с электромагнитным полем статора.

В асинхронных двигателях применяется другой принцип. Здесь ротор обычно не имеет ни магнитов, ни собственного источника питания. Вместо этого электромагнитное поле статора индуцирует ток в проводниках ротора, которые затем создают магнитное поле. В этой системе ротор всегда вращается немного медленнее, чем меняется электромагнитное поле статора – отсюда и название «асинхронный» двигатель. Эта конструкция считается особенно прочной и отличается высокой стабильностью на высоких скоростях. Синхронные двигатели, с другой стороны, обладают преимуществами с точки зрения плотности мощности и эффективности.

Силовая электроника берет на себя управление электропитанием

Одна из задач разработчиков двигателей состоит в том, чтобы подобрать автомобиль и силовой агрегат к желаемому профилю вождения. Это может быть проще для компактного автомобиля, чем для внедорожника с гораздо более широким использованием. Однако в обоих случаях силовая электроника является ключевым игроком в концепции привода автомобиля. Помимо прочего, электроника отвечает за управление питанием двигателя. Например, если автомобиль должен ускориться, силовая электроника определяет, сколько дополнительной энергии требуется, исходя из положения педали акселератора. Поскольку батарея отдает только постоянный ток, электроника должна обеспечивать ток в правильной форме, силе и частоте. С другой стороны, в случае рекуперации она берет на себя задачу преобразования энергии торможения в электрическую энергию постоянного тока и подачи ее в аккумулятор. Кроме того, силовая электроника постоянно следит за частотой вращения и мощностью двигателя. Она знает состояние аккумуляторных батарей и взаимодействует с зарядными станциями во время зарядки.

Полезно знать: Электрические двигатели также могут работать в режиме генератора. В этом случае они преобразуют механическую энергию в электрическую во время замедления, тем самым заряжая аккумулятор. Эта так называемая рекуперация увеличивает запас хода электромобиля. Это особенно эффективно там, где торможение требуется чаще – например, на трассах с уклоном вниз или в городском движении с часто меняющимися скоростями. По оценкам эксперта DEKRA Андреаса Рихтера, опытные водители могут увеличить запас хода на 20 процентов, умело используя рекуперацию.

Производительность электродвигателя становится очевидной на дороге

Люди, которые используют электронный автомобиль в качестве второго автомобиля или чисто городского транспортного средства, могут довольствоваться меньшей мощностью. Даже при номинально слабом двигателе быстрая езда в городском движении вполне возможна. “Это связано с тем, что максимальный доступный крутящий момент электродвигателя почти полностью доступен при разгоне с места”, — говорит Андреас Рихтер. Однако на проселочных дорогах или шоссе крутящий момент слабого двигателя рано или поздно иссякает. Затем двигатель вырабатывает свой максимальный крутящий момент в доступном диапазоне оборотов – но только до тех пор, пока не достигнул максимальной мощности. В этот момент ускорение значительно уменьшается. Однако тем людям, которым нужна мощность, которые ценят максимально высокие скорости или динамичный спринт при обгоне, нужно электродвигатели более высокой мощности. Если бы существовала забавная формула для электромобиля, она звучала бы так: “Мощность можно заменить только еще большей мощностью”.

Полезно знать: Эффективная работа двигателя при любом вождении. Теоретически электродвигатель также может продемонстрировать свою полную работоспособность при реверсировании или рекуперации. Однако, как объясняет эксперт DEKRA Рихтер, производители проектируют электродвигатели таким образом, чтобы было возможно безопасное вождение с минимальным износом. По этой причине мощность электродвигателя обычно значительно снижается сразу же при реверсировании и рекуперации. Энергоэффективного использования электродвигателя также легко добиться на шоссе. Все, что нужно, – это снизить скорость — это уменьшает сопротивление воздуха, которое увеличивается со скоростью.

Трансмиссия является важным элементом в силовой установке

Чтобы механическая мощность наилучшим образом достигала колес, трансмиссия работает в качестве третьего элементы, наряду с двигателем и силовой электроникой. В отличие от двигателя внутреннего сгорания, для постоянного поддержания крутящего момента и мощности в оптимальном диапазоне скоростей нет необходимости в переключении передач, поскольку электродвигатели обеспечивают свою мощность в широком диапазоне скоростей. Тем не менее, у электромобилей также есть трансмиссия. Это связано с тем, что вал ротора может вращаться с чрезвычайно высокими скоростями. Однако приводной вал для передачи механической энергии на колеса должен вращаться гораздо медленнее. Для достижения этой цели автопроизводители обычно полагаются на одноступенчатую трансмиссию, которая снижает скорость. Однако в конструкции трансмиссии есть свобода действий. Porsche Taycan, например, оснащен двухскоростной коробкой передач, которая обеспечивает максимальное ускорение и высокие максимальные скорости. Высокопроизводительные седаны также могли бы воспользоваться двухскоростной коробкой передач. Автомобильный поставщик ZF считает, что это может повысить эффективность электропривода на пять процентов. На практике это означало бы увеличение запаса хода. Но как насчет передачи заднего хода электропривода? Инженеры обходятся без этого. В конце концов, достаточно просто изменить направление вращения электродвигателя, чтобы электромобиль поехал назад.

Полезно знать: трансмиссия становится все более важной в электронном автомобиле. Volkswagen оснащает ID3 одноступенчатой коробкой передач. Поскольку электромобиль развивает максимальную скорость 160 километров в час при максимальной скорости 16 000 оборотов в минуту, потребовалось решение для достижения передаточного отношения к медленной скорости для оборотов приводного вала. Чтобы сэкономить место для установки, инженеры используют две шестерни меньшего размера вместо одного большого зубчатого колеса, которые выполняют функцию промежуточного передаточного числа. Поставщики автомобилей также разрабатывают свои собственные разработки. Например, Bosch только что объединила усилия с Технологическим университетом Эйндховена для разработки автоматической коробки передач, которая непрерывно регулирует скорость и крутящий момент электронного двигателя в соответствии со скоростью автомобиля.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector