Електричний автомобіль, як показали статистичні дані за поточний рік, є очевидним майбутнім автовиробництва, причому найближчим майбутнім. Багато всесвітньо відомих автовиробників вкладають величезні суми в розробку електромобілів. Ціль є бажання заощадити на нафтопродуктах, ціна на які систематично зростає, а також необхідність зниження шкідливих викидів в атмосферу та пошук нових пристроїв зберігання енергії, технологій енергоспоживання.
В даний час найбільшими ринками електромобілів є Сполучені Штати, Японія, Піднебесна та ряд країн Європи (Нідерланди, Німеччина, Норвегія, Франція, Великобританія). Виробництвом електромобілів займаються ряд марок, таких як Renault (Fluence Z.E. та ZOE), Nissan (Leaf, Toyota (RAV4EV), Ford (Focus Electric), Honda (FitEV), BMW (Active C), Tesla (Roadster і Model S), Volvo (C30 Electric)), Mitsubishi (I MiEV). Якщо говорити про нашу країну, то 2015 рік ознаменувався небувалим зростанням продажів таких автомобілів, яке склало 400% лише за перші вісім місяців поточного року.
Це говорить про те, що любителів екологічних стає дедалі більше: з січня до серпня в країні, за даними МВС, зареєстровано 231 електромобіль. Так, така «новинка», безперечно, припала багатьом українцям «за смаком». А справа то в ефективному «електричному звірі», який, як то кажуть, і гроші заощадить і екологію побереже. Як ви вже здогадалися, йтиметься про електродвигун. Давайте разом розбиратися "що це і з чим його їдять".
1. Як влаштований електромобіль?
Електромобіль, по суті, є транспортом, який рухається одним або декількома електромоторами. Зовні транспорт виглядає аналогічно бензиновому, але є одна дуже важлива відмінність: безшумний режим роботи двигуна.Тихоня (так ми можемо назвати електродвигун) живиться від батареї (буває сонячна, акумуляторна або спеціалізований паливний елемент), яка виконує функцію паливного бака і забезпечує силовий агрегат енергією. Електромобіль також укомплектований контролером – блоком, який керує роботою електродвигуна та регулює потоки енергії у мережі між акумуляторами та двигуном. Всі інші компоненти практично такі ж, що і в інших автомобілів: гальма, подушки безпеки.
Для того, щоб впровадитися в принципи роботи електромобіля, розглянемо техніку переробки стандартного бензинового автомобіля на електричний. Такий автомобіль відродився від бензинового Geo Prism.Для того щоб переробити другий на електропривод, його внутрішня конструкція пережила невеликі зміни. Насамперед, конструктори зробили виключення бензинового двигуна, муфти зчеплення, бензобака, вихлопних труб. «Механіка» залишилася на своєму місці та заробила на другій передачі. Далі була установка контролера і електродвигуна зі змінним струмом. Свинцево-кислотні акумулятори розміщені на підлозі транспортного засобу. Інженери також здійснили заміну гальмівної системи та обладнали автомобіль підсилювачем керма, водяним насосом та системою кондиціювання. Вакуумний насос додали для покращення гальмівної системи.
Трансмісію підключили таким чином, щоб під час руху важеля передавалися сигнали на контролер. Також, електромобіль оснастили зарядним пристроєм, вольтметром, двома потенціометрами, підключивши їх до педалі акселератора та контролера. В результаті конструктри отримали електромобіль з такими характеристиками:
- пробіг на одиночному заряді батарей – 80 км;
Розгін до "сотні" за 15 секунд;
Сума енергії, необхідної для перезаряджання акумуляторних батарей: 12 кВт/год;
Сумарна вага батарей: 500 кг.
«Новачок» виявився простим в управлінні, яке нічим не відрізнялося від аналогічного в автомобілі, що використовує бензин.
Конструкція електромобіля має багато плюсів. Справа в її надійності, адже в ній кількість рухомих деталей та вузлів зведена до мінімуму. Для того, щоб зрозуміти як влаштований електромобіль, потрібно насамперед ближче познайомитися з його складовими: трансмісією, акумулятором, електронною системою керування та спеціальним бортовим зарядним пристроєм.Почнемо з першого. У даного екземпляра найпростіша трансмісія, так як на більшості моделей вона є простим одноступеневим редуктором.
Якщо говорити про бортовий зарядний пристрій, то це досить зручна «фішка» електромобіля, тому що дає вам право розглядати можливість заряджання транспорту від звичайної розетки. З метою перетворення постійної високої напруги на змінну, більшість виробників використовують спеціальний інвертор. Він використовується також для зарядки додаткової батареї на 12 Вт. (Вона потрібна для живлення, наприклад, кондиціонера, електропідсилювача керма, або аудіосистеми).
Електронна система управління бере на себе відповідальність за безпеку, енергозбереження та комфорт їздців. Якщо покопати ще глибше, така система використовується ще й з метою управління високою напругою, забезпечення нормального руху, регулювання тяги, контролю гальмівної системи та витрати електроенергії. Ця система включає певні вхідні датчики, блок управління та ін.
Вхідні датчики виконують функцію «оцінювача» положення педалі "газ" та "гальмо", селектора перемикання передач, тиску в системі гальма, ступеня зарядки. Основні аспекти роботи електромобіля (інформація про споживання енергії, відновлення енергії, залишковий заряд акумулятора) відображаються на панелі приладів.
Важливою складовою начинки електромобіля є контролер.Він отримує струми від батарей та штовхає їх на електродвигун. За допомогою двох потенціометрів (змінних резисторів), що знаходяться на педалі акселератора, формується сигнал, який «каже» контролеру, про кількість енергії, яку він повинен транспортувати. Коли автомобіль перебуває у стані спокою, імпульси не передаються.
Як уже повідомлялося, від бензинового автомобіля, електричний відрізняється безшумною їздою.А вся справа в частоті імпульсів, що посилаються контролером, - 15 тис. разів на секунду. Людський слух майже не може вловити такий діапазон пульсації, тому рух автомобіля майже не супроводжується звуками.
2. Електричні двигуни та акумуляторні батареї
Після того як ми розглянули додаткові деталі в конструкції автомобіля і більш-менш зрозуміли принцип його роботи, ми переходимо безпосередньо до розкриття теми нашої статті, а саме до електродвигуна і енергетичної батареї, що працює з ним. Електричний двигун – це своєрідне «серце» автомобіля і він також, як і інші «іпостасі», має ряд особливостей. По перше, Головною його функцією є створення , він здатний гранично електрику в механічну.
Робота двигуна здійснюється за принципом електромагнітної індукції (виникнення електрорушійної сили в замкнутому контурі за зміни магнітного потоку). В цілому, електродвигун є кілька трифазних асинхронних або синхронних електромашин, робота яких залежить від змінного струму. Стартова складає 15 квт. Максималка здатна досягти 200 кВт.Ефективність електричної силової установки та ДВЗ зіставляється як 90% до 25%.Крім цього, електричний агрегат має безліч плюсів, серед яких можливість досягнення максимального моменту, що крутить, рухаючись на будь-якій швидкості, а також простота конструкції, вигідне повітряне охолодження і можливість експлуатації без використання генератора.
На сьогодні популярністю користується експлуатація мотор-колес. І не дивно, адже об'єднання звичайного колеса та електродвигуна в один агрегат підвищує комфорт і легкість в управлінні.
Плюсом двигунів змінного струму є здатність до роботи в режимі генератора на момент гальмування транспорту, що сприяє виробленню енергії та збереженню її в акумуляторних батареях. Потім вона може бути використана під час руху електромобіля та сприятиме підвищенню запасу ходу на 15%. Багато виробників використовують у збиранні деяких моделей два і більше електродвигунів. Таким чином конструктори підвищують силову тягу, адже в цьому випадку рухається кожне колесо окремо або кілька відразу. За таким ходом піде і скорочення трансмісії, яке досягається вбудовуванням електродвигунів у колеса. Але, що б не говорили, такий хід зумовить збільшення безпружинних мас і ускладнить керування автомобілем.
"Подругою" електричного двигуна є акумуляторна батарея. Йому без неї, як кажуть, «ні туди, ні сюди». Вона використовується для забезпечення харчування серця автомобіля. Загалом різновидів батарей дуже багато. Придбання деяких із них може влетіти клієнту, як кажуть, «у копійчину», адже вони відрізняються завищеною ціною. Найдешевший і, у результаті, найпопулярніший варіант - свинцево-кислотні батареї, які на 97% піддаються повторній переробці.На сходинку вище знаходяться нікель-металгібридні батареї, продуктивність і ціна яких вище, ніж у свинцево-кислотних.
Ідеальними для електромобілів є літій-іонні батареї, оскільки в плані компактності, легкості та енергозбереження вони здатні перевершити перші два види. Та ж ситуація і з ціновою політикою, адже цей вид батарей є найдорожчим. Вона є з'єднанням кількох модулів, які разом видають 300 Вт систематичного струму. Місткість батареї, як правило, прямопропорційна до потужності двигуна. Термін дії батареї обмежується 7 років.
Найчастіше багато автовиробників оснащують свої електромобілі ще одним невеликим додатковим акумулятором, який «оживляє» роботу автомобільних аксесуарів: приладової панелі, фар, автомагнітоли, подушок безпеки, електричних склопідйомників, склоочисників та ін.
В основному, в конструкції автомобілів на електричній тязі інженери відомих автовиробництв використовують літій-іонні батареї. Саме в цьому факті криється Головна причинависокої вартості такого роду авто.
Більшість клієнтів, як не дивно, віддають перевагу бензиновим автомобілям, які обійдуться їм дешевше. Відштовхуюча дія справляє і тривале очікування зарядки акумулятора і не дуже хороша автономність. На сьогодні електромобілі в основному експлуатуються як транспорт для міста. Стиль водіння, покриття траси мають сильний вплив на показник автономності. Багато виробників змогли досягти пробігу в 150 км без додаткової зарядки, але це при 70 км/год. Якщо ви вирішили розігнатися до 130 км/год, то ви проїдете трохи більше 70 км.На допомогу водієві багато компаній розробили спеціальні технології, які дозволяють підвищити автономність десь до 300 км. Раніше згадане рекуперативне гальмування є однією з цих технологій і здатне повернути до 30% витраченої енергії.
3. Заряджання електричного автомобіля
Але все ж таки, якщо ви вже зважилися на покупку електромобіля, першою гарною новиною для вас стане той факт, що на утримання такого автомобіля у вас піде в 3-4 рази менше витрат, адже вони загалом залежать від вартості електроенергії. Всім відомо, що ціна на нафтопродукти постійно зростає.
Сама зарядка включає два ланцюги:ланцюг заряджання та ланцюг контролю зарядки.Вищезгаданий контролер може відстежити струм і температуру батареї, щоб звести час зарядки до мінімуму. Це відбувається під час складної системи заряджання. Якщо брати зарядку ту що простіше, то напруга або струм регулюються на основі припущень про характеристику батареї відстежуються на основі регулюють їх. Приміром, пристрій для зарядки «втискуючи» максимальний показник струму для зарядки електромобіля до 80%, незабаром після досягнення цієї позначки різко знижує надходження струму до кінця зарядки. Все це хитромудро придумано для запобігання перегріву батареї. Зарядка може «жити окремим життям» і бути незалежним від конструкції електромобіля блоком, або бути повністю інтегрованою в електричний транспорт.
Відразу після цінової політики багатьох покупців хвилює система зарядки автомобіля, адже пробіг транспортного засобу на одному заряді батарей «затиснуть» у певні рамки. Як відомо, невід'ємною частиною використання електромобіля є потреба в систематичній зарядці акумуляторної батареї, яка, у свою чергу, займає чимало часу.
На ділі, Якщо діапазон пробігу вашого «електромобільчика» не перевищуватиме 50-60 км щодня, вам нічого бояться.Але що, якщо ви любителі далеких та тривалих поїздок? Не впадай у відчай! Вирішень проблеми є багато. По-перше, електромобіль вимагає добротного заряджання акумуляторної батареї, яку ви зможете здійснити за допомогою побутової електричної мережі потужністю 3-3,5 кВт. Запам'ятайте, що нормальний заряд досягається лише через вісім годин!Якщо ви не любите, або не можете чекати, то альтернативою вам стане прискорена зарядка, яка доступна на спеціальних станціях потужністю до 50 кВт. Так ви зможете зарядити свого рисака до 80% всього за 30 хвилин.
Ще одним способом стане елементарна заміна акумуляторної батареї на заряджену, яка може здійснитися на спеціальних станціях з обміну. Особливу популярність у розвинених у плані країнах користується система зарядки Magna-Charge.
Вона складається з двох іпостасей: зарядної станції, встановленої на стіні будинку та системи зарядки, що знаходиться у багажнику електромобіля. Перша підключається до мережі 240 вольт використовуючи 40 амперний автомат. Інша використовує при цьому індуктивну панель (половинка трансформатора). Інша половина знаходиться у відсіку за номером електромобіля. Таким чином, дана система дозволяє зробити заряд автомобіля більш комфортним і швидким.
Але знову ж таки, всі ці рішення мають місце в тому місті чи країні, де простежується розвиток інфраструктури, а саме тих самих зарядних та обмінних станцій та місць паркування.
статтею Автономне енергопостачання: вічний двигун. Де розповімо вам про те, що таке вічний двигун і яким він може стати в домашніх умовах. А також запропонуємо невелику відео-демонстрацію одного із прикладів.
Автономне енергопостачання та вічний двигун – це як два чоботи пари. Тільки реальні, а ідеальні. Адже, уявіть, якби існували вічні двигуни, то автономне енергопостачання будинку було б елементарною справою! Однак, існує низка нюансів, які перешкоджають здійсненню цієї мрії. Однак, з іншого боку, існують і якось вирішити це питання.
Отже, почнемо по порядку. Автономне енергопостачання (система автономного електроживлення, САП, САЭП) - це сукупність джерел та систем перетворення електричної енергії, які існують автономно, незалежно від центрального енергопостачання, і живлять окремий невеликий об'єкт, наприклад.
Система автономного електропостачання(САЕ) може включати:
- джерело електроенергії; наприклад: газо-, бензодизельну електростанцію або генератор, обов'язково з електростартером, а також автономні джерелахарчування від сонця чи вітру
- систему перетворення електроенергії; - Інвертор (зазвичай двонаправлений), служить для перетворення постійного струму на змінний (220/380 В), а також для підзарядки батарей
- систему автоматичного запуску генератора (САП); (також називається: "пристрій автоматичного пуску", "система автозапуску генератора") - прилад для запуску генератора при зникненні зовнішньої мережі, або за командою;
- блок комутації; - автоматика управління та стеження за системою;
- акумуляторні батареї; - для накопичення електричної енергії
- підведення зовнішньої електроенергії з мережі;
- стабілізатор напруги
Інша частина теми статті – вічний двигун. Вічний двигун (лат. Perpetuum Mobile) - уявний пристрій, що дозволяє отримувати корисну роботу, більшу, ніж кількість повідомленої йому енергії (ККД більше 100%). Вічні двигуни бувають різними. Так, відомі:
- Вічний двигун першого роду— пристрій, здатний нескінченно виконувати роботу без витрат палива чи інших енергетичних ресурсів. Згідно із законом збереження енергії, всі спроби створити такий двигун приречені на провал. Неможливість здійснення вічного двигуна першого роду постулюється у термодинаміці як перший початок термодинаміки.
- Вічний двигун другого роду— машина, яка, будучи пущена в хід, перетворювала б на роботу все тепло, що витягується з навколишніх тіл. Неможливість здійснення вічного двигуна другого роду постулюється в термодинаміці як одне з еквівалентних формулювань другого початку термодинаміки.
Відповідно, якби і існували вічні двигуни, то вони дуже добре підійшли б для освітлення і обігріву вашого будинку. Однак, ні перший, ні другий рід без втручання інопланетян поки що не реалізуються 🙂
Тим не менш, успішно існують вічні двигуни третього роду. Які і можуть бути встановлені практично в будь-якому житлі. І які використовуються вже багато тисяч років присвяченими.
Вічні двигуни третього роду не претендують на те, щоб їхній коефіцієнт корисної діїбув понад 100%. І не претендують на те, щоб тепло від холодніших тіл переходило до гарячіших тіл. Вони претендують лише на потенційну вічність — тобто якщо енергію кому вироблятиме, то це відбуватиметься вічно. Ну, або принаймні досить довго.
Ви можете сказати: "Але, дозвольте, таких вічних двигунів третього роду навколо повно!" І будете абсолютно праві. Далі, ви можете сказати, що будь-який двигун, скажімо, внутрішнього згоряння - це і є вічний двигун третього роду. І тут ви помилитеся. Тому що двигуни, подібні до двигуна внутрішнього згоряння, зношуються набагато швидше, ніж проходить вічність. Іноді навіть швидше, ніж добрі черевики.
Тоді як ми ведемо мову про вічні двигуни третього роду, які можуть працювати дуже довго. Звичайно, "вічний" - це, власне, перебір. Але "довгограючий" - це саме воно. Отже,
вічний двигун третього роду - це двигун, який виробляє енергію зусиллями людини (або кількох людей).
Зверніть увагу - не зусиллями машин, води, турбін, вітру. А саме людину. Тобто поки людина крутить, енергія виробляється. Перестали крутити, пішли покурити — і енергії нема.
Може виникнути питання: "А в чому тут вічність?" Вічність у тому, що через незначність зусиль, які прикладає людина, двигун не швидко зношуватиметься. І правильно збудований вічний двигун третього роду справно послужить і вам, і вашим дітям, і вашим онукам.
Вічний двигун третього роду має багато варіантів. Ми знайшли один, що найбільш реалізується практично. Про що і пропонуємо подивитися невеликий відео-ролик:
umryyZQtFfw
Ось і вічний двигун 🙂
Звичайно, шляхом міркувань та удосконалень можна підвищити ККД цієї моделі. Можна вигадати більш досконалу модель — адже людина ходить по кімнатах свого житла цілими днями! Варто якось перетворити це безцільне ходіння на вироблення енергії — і вічний двигун третього роду реалізований.
Отже, вічний двигун третього роду в перспективі організації автономного енергопостачання будинку - це дуже корисна річ, що легко реалізується.
І, до речі, за чутками, вона вже давно використовується на практиці у промислових масштабах:
Тяговий перетворювач ТП80-200
Параметри тягового перетворювача:
Тип................................................. ......Трьохфазний дворівневий інвертер напруги на IGBT транзисторах
Номінальна потужність................................................ .................................................. ....30 кВт
Максимальна потужність*............................................... .................................................. ..80 кВт
Номінальна напруга живлення (від АКБ)........................................... ..........................192 В
Струм максимальний................................................ .................................................. ...............365 А
Кліматичне виконання................................................ .... ............................................“ ”, категорія 2
Температура експлуатації................................................ .................................................. .від мінус 40 до плюс 40 °С
Номінальна частота вих. напруги................................................. .............................50 Гц
Максимальна частота вих. напруги................................................. ..........................166 Гц
Маса................................................. .................................................. ....................................15 кг
Габарити................................................. .................................................. ...............................413x262x207
Виконання................................................. .................................................. ......................... IP54
Спосіб охолодження................................................ .................................................. ........... Рідкісне
Витрата охолоджуючої рідини............................................... ........................................... не більше 11 л/хв
Падіння тиску охолоджуючої рідини.............................................. ..........................0,2 бар
Спосіб управління АД............................................... .................................................. ........ Векторне управління
Тяговий електродвигун AFMT 30/80.
Параметри тягового двигуна:
Тип двигуна................................................ ........................... Асинхронний з короткозамкненим ротором
Номінальна потужність................................................ ...........30 кВт
Максимальна потужність *............................................... ........80
Вхідна напруга................................................ ................3 фази 140 В
Номінальний момент................................................ ...............288 Нм
Максимальний момент................................................ .............600 Нм
Номінальна швидкість................................................ .............1000 Про/хв
Максимальна швидкість................................................ ............5000 Про/хв
Система охолодження................................................ .................Рідинна
Витрата охолоджуючої рідини............................................... .не більше 15 л/хв
Падіння тиску охолоджуючої рідини............................0,2 бар
Маса................................................. .........................................214 кг
Бортовий зарядний пристрій допоміжний інвертор ПЗ 16/200.
Зарядний пристрій ПЗ 16/200 (надалі «виріб») забезпечує заряд тягової батареї від мережі 220/380 В, формування мережі 220/380 В для живлення споживачів через підкузовну розетку ПЗ 16/200, а також забезпечує живленням допоміжний привід насосів гідропідсилювача та вакуумних гальм при пересуванні транспортного засобу
Параметри бортового зарядного пристрою:
Тип зарядного пристрою............................................... .....на IGBT транзисторах без гальванічної розв'язки від мережі
Номінальна напруга живлення............................................... ............................~3ф, 380 В/~1ф, 220 В
Номінальна потужність зарядного пристрою від мережі ~3ф, 380В.........................12 кВт
Номінальна потужність зарядного пристрою від мережі ~1ф, 220В..........................3,5 кВт
Вихідна напруга живлення батареї.............................................. .....................=160-240 В
Вихідний струм заряду батареї.............................................. ......................................40 А
Вихідна напруга для живлення DC/DC........................................... ....................400-600 В
Вихідний струм живлення DC/DC............................................ .........................................3 А
Спосіб охолодження................................................ .................................................. ...Рідинне
Витрата охолоджуючої рідини............................................... ...................................не більше 3 л/хв
Падіння тиску охолоджуючої рідини.............................................. ................0,2 бар
Зарядний пристрій під час руху забезпечує живленням допоміжний електродвигун з наступними параметрами:
Номінальна потужність................................................ ..............................................2,4 кВт
Номінальна напруга живлення............................................... .............................=160-240 В
Вихідна напруга................................................ .................................................~ 3 ф, 220/380 В
Зарядний пристрій під час стоянки забезпечує живлення від АКБ споживачів з наступними параметрами
(за відсутності заряду АКБ):
Номінальна вихідна напруга............................................... ...........................~3 ф, 380 В/~1ф, 220 В
Номінальна вихідна потужність ~3ф, 380В........................................... ................10 кВт
Номінальна вихідна потужність ~1ф, 220В........................................... .................3 кВт
Перевантажувальна здатність................................................ .........................................120 % протягом однієї хвилини
Режим роботи нейтралі............................................... ................................................IT ( ізольований)
DC/DC перетворювач ППН 1.0/200/12
DC/DC ППН 1.0/200/12 забезпечує живленням споживачі 12 В, а також забезпечує заряд акумулятора автомобіля.
Електроживлення виробу здійснюється від живильної розподільної мережі постійною напругою 600 В, а також постійною напругою 12 В від свинцево-кислотного акумулятора для живлення внутрішніх ланцюгів.
Параметри DC/DC перетворювача:
Тип зарядного пристрою......................з гальванічною розв'язкою від тягової батареї та ЗУ
Вхідна напруга................................................ ................=500-600 В
Вихідна напруга................................................ .............14 В
Потужність................................................. .................................1 кВт
Спосіб охолодження................................................ .................. Рідинне
Ступінь захист................................................ ..........................IP54
Робочий діапазон температур експлуатації .........................від мінус 40 до +50 ˚С
Відносна вологість повітря..........................................95 %
Габаритні розміри................................................ ................500×217×135 мм
Вага................................................. ...........................................8 кг
Електродвигун - пристрій, який займається перетворенням електроенергії на механічну. Він працює, використовуючи принцип електромагнітної індукції. Останнім часом він все сильніше популяризується на автомобільному ринку як перспективний напрямок розвитку автопромисловості. Тому є сенс докладніше ознайомитись із пристроєм електромобіля, його двигуна, за яким може бути майбутнє галузі.
Принцип роботи та пристрій
Електродвигун включає статор і ротор. Магнітне поле в статорі, що обертається, діє на обмотку ротора і наводить в ньому струм індукції, виникає крутний момент, який приводить в рух ротор. Електроенергія, що надходить на обмотки двигуна, перетворюється на механічну енергію обертання.
Завдяки розвитку технології електродвигуни знайшли застосування у різних галузях, наприклад, автомобілебудуванні. Причому вони можуть використовуватися або окремо, або спільно з (ДВС). Останній варіант – гібридні авто.
Від електродвигунів, які застосовуються на виробництвах, агрегат для авто відрізняється малими габаритами, але підвищеною потужністю. До того ж, сучасні розробки все більше віддаляють двигуни для автомобілів від інших подібних пристроїв. Характеристиками електромобілів є не тільки показники потужності, моменту, що крутить, але і частота обертання, струм і напруга. Оскільки від цих даних залежить пересування та обслуговування авто.
Види
Щоб краще розібратися в різноманітті, яке нам дарує авторинок, варто розглянути існуючі видиелектродвигунів для електромобілів.
Їх можна умовно класифікувати за типом струму:
- пристрої змінного струму;
- конструкції постійного струму;
- рішення універсального зразка (здатні функціонувати від постійного та змінного струму).
Вичерпання вуглеводневого палива, погіршення екологічної обстановки та низка інших причин рано чи пізно змусять виробників розробити моделі електромобілів, які стануть доступними для широких верств населення. А поки що залишається тільки чекати чи власноруч розробляти варіанти екологічно чистої техніки.
Якщо ж ви все-таки вважаєте за краще самостійно шукати рішення, а не чекати їх з боку, то вам знадобляться знання про те, які двигуни для електромобіля вже винайшли, чим вони відрізняються і який з них найбільш перспективний.
Тяговий двигун
Якщо ви вирішите поставити звичайний електромотор під капот свого автомобіля, то швидше за все, з цього нічого не вийде. А все тому, що вам потрібний тяговий електричний двигун(ТЕД). Від звичайних електромоторів він відрізняється більшою потужністю, здатністю видавати більший момент, що крутить, невеликими габаритами і малою масою.
Для живлення тягового електродвигуна використовують батареї. Вони можуть заряджатися від зовнішніх джерел («від розетки»), від сонячних батарей, від генератора, встановленого в авто, або режимі рекуперації (самостійне заповнення заряду).
Двигуни для електромобілів найчастіше працюють від літій-іонних батарей. ТЕД зазвичай функціонує у двох режимах - руховому та генераторному. У разі він заповнює витрачений запас електроенергії під час переходу на нейтральну швидкість.
Принцип роботи
Стандартний електродвигун складається з двох елементів - статора та ротора. Перший компонент є нерухомим, має кілька котушок, а другий здійснює обертальні рухи та передає зусилля на вал. На котушки статора з певною періодичністю подається змінний електричний струмщо викликає появу магнітного поля, яке починає обертати ротор.
Чим частіше котушки «включаються-вимикаються», тим швидше обертається вал. У двигуни для електромобілів можуть встановлювати два види ротора:
- короткозамкнутий, на якому виникає магнітне поле, протилежне полю статора, за рахунок чого відбувається обертання;
- фазний - використовується для зменшення струму запуску та контролю швидкості обертання валу, є найбільш поширеним.
Крім того, залежно від швидкості обертання магнітного поля та ротора двигуни можуть бути асинхронними та синхронними. Той чи інший тип необхідно вибирати з наявних коштів та поставлених завдань.
Синхронний двигун
Синхронний двигун – це ТЕД, у якого швидкість обертання ротора збігається зі швидкістю обертання магнітного поля. Такі двигуни для електромобілів доцільно використовувати лише у випадках, коли є джерело підвищеної потужності - від 100 кВт.
Однією з різновидів є Обмотка статора такий установки розбита кілька секцій. У певний момент струм подається на певну секцію, що виникає магнітне поле, яке обертає ротор на певний кут. Потім струм подається на наступну секцію і процес повторюється, вал починає обертатися.
Асинхронний електромотор
У асинхронному двигунішвидкість обертання магнітного поля не збігається зі швидкістю обертання ротора. Плюсом таких пристроїв є ремонтопридатність – запчастини для електромобілів, оснащених цими установками, знайти дуже просто. До інших переваг відносяться:
- Проста конструкція.
- Простота обслуговування та експлуатації.
- Низька вартість.
- Висока надійність.
Залежно від наявності двигуни можуть бути колекторними та безколекторними. Колектор - пристрій, який служить для перетворення змінного струму на постійний. Щітки служать передачі електроенергії на ротор.
Безколекторні двигуни для електромобілів відрізняються меншою масою, компактними габаритами та вищим ККД. Вони рідше перегріваються та споживають менше електрики. Єдиний мінус такого двигуна – висока ціна на електронний блок, який виконує функції колектора. Крім того, знайти запчастини для електромобілів, оснащених безколекторним двигуном, складніше.
Виробники електродвигунів
Більшість саморобних електромобілів сконструйовано із застосуванням колекторного двигуна. Це пояснюється доступністю, низькою ціною та простим обслуговуванням.
Видатним виробником лінійки даних двигунів є німецька компанія Perm-Motor. Її продукція здатна до рекуперативного гальмування у генераторному режимі. Вона активно використовується для оснащення скутерів, моторних човнів, легкових автомобілів, електропідйомних пристроїв. Якщо встановлювали в кожен електромобіль, ціна їх була б значно нижчою. Нині вони коштують у межах 5-7 тис. євро.
Популярним виробником є компанія Etek, яка займається виробництвом безщіткових та щіткових колекторних двигунів. Як правило, це трифазні мотори, що працюють на постійних магнітах. Основні переваги установок:
- точність керування;
- легкість організації рекуперації;
- висока надійність за рахунок простої конструкції.
Завершує список виробників завод із США Advanced DC Motors, що випускає колекторні електромотори. Деякі моделі мають виняткову особливість - вони мають другий шпиндель, що можна використовувати для підключення на автомобіль-електромобіль додаткового електроустаткування.
Який двигун вибрати
Щоб покупка вас не розчарувала, треба порівняти характеристики моделі, що купується, з вимогами до автомобіля. При виборі електродвигуна насамперед орієнтуються з його тип:
- Синхронні установки мають складний пристрій і дорогі, але мають перевантажувальну здатність, ними легше керувати, їм не страшні перепади напруги, використовуються при високих навантаженнях. Вони встановлюються на електромобіль Mercedes.
- Асинхронні моделі відрізняються низькою вартістю, простим пристроєм. Вони прості в обслуговуванні та експлуатації, проте потужність, що виділяється ними, набагато менша, ніж той же показник синхронної установки.
На електромобіль ціна буде значно нижчою, якщо електромотор працюватиме у парі із двигуном внутрішнього згоряння. На ринку такі комбіновані установки мають більшу популярність, тому що їх вартість становить близько 4-4,5 тис. євро.
