Nikola Tesla электр унаасы

Электр кыймылдаткычтары ички күйүүчү кыймылдаткычтарга караганда кыйла натыйжалуу. Эмне үчүн жана качан

Негизги чындык - электр унааларынын көйгөйлөрү энергия булагы менен байланышкан, бирок аларды башка көз караш менен кароого болот. Жашоодогу көптөгөн нерселер сыяктуу эле, электрдик унаалардагы электр кыймылдаткычы жана башкаруу системасы бул унаалардагы эң эффективдүү жана ишенимдүү түзүлүш катары каралат. Бирок, бул абалга жетүү үчүн алар эволюциянын узак жолун басып өтүштү – электр менен магнетизмдин ортосундагы байланышты ачуудан баштап, анын механикалык күчкө эффективдүү айланышына чейин. Бул тема көбүнчө ичтен күйүүчү кыймылдаткычтын технологиялык өнүгүүсү жөнүндө сөздүн контекстинде бааланбайт, бирок электр кыймылдаткычы деп аталган машина жөнүндө көбүрөөк сөз кылуу зарыл болуп баратат.

Бир же эки мотор

Эгер сиз электр кыймылдаткычынын иштөө графигин карасаңыз, анын түрүнө карабастан, анын 85 пайыздан ашык натыйжалуулугун, көбүнчө 90 пайыздан жогору экенин жана 75 пайызга жакын жүктөөдө эң натыйжалуу экенин байкайсыз. максимум. Электр кыймылдаткычынын кубаттуулугу жана көлөмү көбөйгөн сайын эффективдүүлүктүн диапазону да ошого жараша кеңейет, мында ал эң жогорку чегине андан да эрте жете алат - кээде 20 пайыздык жүктө. Бирок, монетанын дагы бир жагы бар - жогорку натыйжалуулугун кеңейтилген диапазонуна карабастан, өтө аз жүк менен абдан күчтүү моторлорду пайдалануу кайра төмөн натыйжалуулук зонасына тез-тез кирүүгө алып келиши мүмкүн. Демек, электр кыймылдаткычтарынын өлчөмү, күчү, саны (бир же эки) жана колдонулушу (жүгүнө жараша бир же эки) боюнча чечимдер автомобиль курууда долбоорлоо иштеринин бир бөлүгү болуп саналат. Бул контекстте эмне үчүн абдан күчтүү мотордун ордуна эки мотор болгону жакшы, тактап айтканда, эффективдүүлүктү төмөн аймактарга көп кирбеши үчүн жана аны аз жүктөмдө өчүрүү мүмкүндүгү түшүнүктүү. Ошондуктан, жарым-жартылай жүктөөдө, мисалы, Tesla Model 3 Performance, бир гана арткы кыймылдаткыч колдонулат. Азыраак кубаттуу версияларда бул жалгыз, ал эми динамикалык версияларда асинхрондуу алдыңкы ок менен туташтырылган. Бул электр унааларынын дагы бир артыкчылыгы – кубаттуулукту оңой көбөйтүүгө болот, эффективдүү талаптарга жараша режимдер колдонулат, ал эми кош кубаттуулуктар пайдалуу кошумча эффект болуп саналат. Бирок, аз жүктөмдөгү эффективдүүлүктүн төмөн болушу, ички күйүүчү кыймылдаткычтан айырмаланып, электр кыймылдаткычы мындай шарттарда да иштөөнүн принципиалдуу башка принцибинин жана магниттик талаалардын өз ара аракеттенүүсүнүн натыйжасында нөлдүк ылдамдыкта күч түзөөрүнө тоскоол болбойт. Жогоруда айтылган эффективдүүлүк фактысы кыймылдаткычтын конструкциясынын жана иштөө режиминин өзөгүн түзөт - биз айтып өткөндөй, аз жүктө тынымсыз иштеген чоң кыймылдаткыч натыйжасыз болмок.

Электр кыймылынын тез өнүгүшү менен мотор өндүрүшүнүн ар түрдүүлүгү кеңейүүдө. Барган сайын көбүрөөк келишимдер жана макулдашуулар иштелип чыгууда, анын негизинде BMW жана VW сыяктуу кээ бир өндүрүүчүлөр өздөрүнүн унааларын иштеп чыгышат жана чыгарышат, башкалары бул бизнеске тиешелүү компаниялардын акцияларын сатып алышат, ал эми башкалары Bosch сыяктуу жеткирүүчүлөрдөн аутсорсингге өтүшөт. Көпчүлүк учурларда, эгер сиз электрдик кубаты бар моделдин спецификациясын окусаңыз, анын мотору "AC туруктуу магнит синхрондуу" экенин табасыз. Бирок, Tesla пионери бул багытта башка чечимдерди колдонот - мурунку бардык моделдердеги асинхрондук кыймылдаткычтар жана асинхрондук жана деп аталгандардын айкалышы. "3 Performance үлгүсүндөгү арткы октун диски катары каршылыкты алмаштыруучу мотор. Арткы дөңгөлөктүү гана арзан версияларында бул жалгыз. Audi ошондой эле q-tron модели үчүн асинхрондук кыймылдаткычтарды жана алдыдагы e-tron Q4 үчүн синхрондук жана асинхрондук моторлордун айкалышын колдонуп жатат. Бул чынында эмне жөнүндө?

Nikola Tesla электр унаасы

Никола Тесла асинхрондук же башкача айтканда "асинхрондук" электр кыймылдаткычын ойлоп тапканы (19 -кылымдын аягында) Tesla Motors моделдери мындай машина менен иштеген саналуу машиналардын бири экендигине эч кандай түз байланышы жок. . .... Чынында, Тесла моторунун иштөө принциби 60 -жылдары популярдуу болуп, жарым өткөргүч аппараттар күн астында акырындык менен пайда боло баштаган жана америкалык инженер Алан Кокони туруктуу токтун (DC) батарейкаларын өзгөрмө токко (AC) айландыра турган портативдүү жарым өткөргүч инверторлорун иштеп чыккан. ) асинхроникалык кыймылдаткыч үчүн талап кылынгандай, жана тескерисинче (калыбына келтирүү процессинде). Кокони тарабынан иштелип чыккан инвертордун (инженердик которгуч катары дагы белгилүү) жана электр кыймылдаткычынын бул айкалышы GM EV1 үчүн, жана жакшыртылган түрдө спорттук tZERO үчүн негиз болуп калды. Priusтун түзүлүшү жана TRW патентинин ачылышы учурунда Toyotaдан япон инженерлерин издөөгө окшоштук боюнча, Tesla жаратуучулары tZERO машинасын табышкан. Акыр -аягы, алар tZero лицензиясын сатып алып, аны жол чырагын жасоого колдонушкан.
Индукциялык кыймылдаткычтын эң чоң артыкчылыгы - ал туруктуу магниттерди колдонбойт жана кымбат же сейрек металлдарды талап кылбайт, алар көп учурда керектөөчүлөр үчүн моралдык дилеммаларды жараткан шартта казылып алынат. Бирок, асинхрондук жана туруктуу магниттүү синхрондуу кыймылдаткычтар жарым өткөргүч приборлордогу технологиялык жетишкендиктерди, ошондой эле талаа эффект транзисторлору менен MOSFET түзүүдө жана акыркы биполярдык изоляция транзисторлорун (IGBT) толук колдонушат. Дал ушул прогресс жогоруда аталган чакан инвертордук шаймандарды жана жалпысынан электр унааларында бардык электрондук электрондорду түзүүгө мүмкүндүк берет. Туруктуу токту 150 фазалуу өзгөрүлмө батареяларга жана тескерисинче, натыйжалуу башкаруу жөндөмү башкаруу технологиясынын жетишкендиктерине байланыштуу болушу мүмкүн окшойт, бирок электр энергиясынын агымы үй шартында демейдегиден көп эсе жогору экендигин эске алуу керек. электр тармагы, адатта, мааниси XNUMX амперден ашат. Бул электр кубаты менен иштеши керек болгон жылуулуктун ири көлөмүн пайда кылат.

Бирок электр кыймылдаткычтары маселесине кайрылсак. Ички күйүүчү кыймылдаткычтар сыяктуу эле, аларды да ар кандай квалификацияга бөлсө болот жана "убакыт" алардын бири. Чындыгында, бул магнит талааларын түзүү жана өз ара аракеттенүү жагынан бир топ маанилүү конструктивдүү мамиленин натыйжасы. Батарейканын адамындагы электр энергиясынын булагы туруктуу ток экендигине карабастан, электр тутумдарынын дизайнерлери туруктуу ток кыймылдаткычтарын колдонууну деле ойлошпойт. Конверсиялык жоготууларды эске алганда да, өзгөрүлмө ток бирдиктери жана өзгөчө синхрондуу бирдиктер туруктуу ток элементтери менен атаандаштыктан ашып түшөт. Демек, синхрондуу же асинхрондук кыймылдаткыч эмнени билдирет?

Электромобилдерди чыгаруучу компания

Синхрондуу жана асинхрондук кыймылдаткычтар кубаттуулугу тыгыздыгы жогору айланма магнит талаасындагы электр машиналарынын түрүнө кирет. Жалпысынан, индукциялык ротор каттуу шейшептерден, алюминийден же жезден жасалган темир таякчалардан (акыркы мезгилдерде көбөйүп баратат) жабык циклдеги катушкалардан турат. Статор оромдорундагы ток карама-каршы жуп болуп, ар бир жупта үч фазанын биринен агып өтөт. Алардын ар биринде ал фазага, башкача айтканда, айланма магнит талаасына салыштырмалуу 120 градуска жылган. Статор жараткан талаадан магнит талаасынын сызыктары менен ротор оромдорунун кесилиши трансформатордогу өз ара аракеттенүүгө окшош ротордогу токтун агымына алып келет.
Пайда болгон магнит талаасы статордогу "айлануучу" менен өз ара аракеттенет, бул ротордун механикалык кармалышына жана андан кийин айлануусуна алып келет. Бирок, бул түрдөгү электр кыймылдаткычы менен ротор ар дайым талаадан артта калат, анткени талаа менен ротордун ортосунда салыштырмалуу кыймыл болбосо, ротордо магнит талаасы пайда болбойт. Ошентип, максималдуу ылдамдык деңгээли камсыздоо тогунун жүгү жана жүктөм менен аныкталат. Бирок, синхрондуу кыймылдаткычтардын жогорку эффективдүүлүгүнөн улам, көпчүлүк өндүрүүчүлөр аларга жабышышат, бирок жогоруда айтылган айрым себептерден улам Тесла асинхрондук кыймылдаткычтардын жактоочусу бойдон калууда.

Ооба, бул машиналар арзаныраак, бирок алардын терс жактары бар жана Model S менен бир нече ирет ылдамдатууну сынап көргөн бардык адамдар ар бир итерацияда өндүрүмдүүлүк кантип кескин төмөндөй турганын айтып беришет. Индукция процесстери жана токтун агымы ысытууга алып келет, ал эми машина чоң жүктө муздабаганда жылуулук топтолуп, анын мүмкүнчүлүктөрү бир топ азаят. Коргоо максатында электроника токтун көлөмүн азайтат жана ылдамдатуу көрсөткүчтөрү начарлайт. Жана дагы бир нерсе - генератор катары колдонуу үчүн асинхрондук кыймылдаткыч магниттелиши керек - башкача айтканда, процессти баштоо үчүн ротордогу талааны жана токту пайда кылган статор аркылуу баштапкы токту "өткөрүү" керек. Ошондо ал өзүн багып алат.

Асинхрондук же синхрондук кыймылдаткычтар

Синхрондуу блоктор эффективдүүлүккө жана кубаттуулуктун тыгыздыгына бир кыйла жогору. Асинхрон кыймылдаткычынын ортосундагы олуттуу айырмачылык ротордогу магнит талаасы статор менен өз ара аракеттенүү аркылуу пайда болбойт, бирок ага орнотулган кошумча оромдор аркылуу өткөн токтун же туруктуу магниттердин натыйжасы болуп саналат. Ошентип, ротордогу талаа жана статордогу талаа синхрондуу, бирок кыймылдаткычтын максималдуу ылдамдыгы, ошондой эле, учурдагы жыштыкка жана жүктөмгө жараша, талаанын айлануусунан көз каранды. Электр энергиясын керектөөнү көбөйтүп, учурдагы башкарууну татаалдаштырган оромолорго кошумча электр кубатын берүү зарылдыгы болбош үчүн, азыркы дүүлүктүрүүчү деп аталган электр кыймылдаткычтары заманбап электр унааларында жана гибриддик моделдерде колдонулат. туруктуу магниттер менен Жогоруда айтылгандай, учурда мындай унааларды дээрлик бардык өндүрүүчүлөр ушул типтеги блокторду колдонушат, ошондуктан көптөгөн адистердин айтымында, кымбат баалуу сейрек кездешүүчү металлдар неодимий менен диспрозийдин жетишсиздиги көйгөй бойдон кала берет. Алардын колдонулушун кыскартуу бул тармактагы инженерлердин талабынын бир бөлүгү.

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Ротордун өзөгүнүн дизайны электр машинасынын ишин жакшыртуу үчүн эң чоң мүмкүнчүлүктөрдү сунуш кылат.
Үстүнө орнотулган магниттер, диск түрүндөгү роторлор, ичине орнотулган магниттери бар ар кандай технологиялык чечимдер бар. Кызыгы, Тесланын чечими, Модель 3тин арткы огун айдоо үчүн жогоруда айтылган Switched Reluctance Motor деп аталган технологияны колдонот. "Каалабастык" же магниттик каршылык - магниттик өткөрүмдүүлүккө карама-каршы термин, материалдардын электрдик каршылыгына жана электр өткөрүмдүүлүгүнө окшош. Бул типтеги кыймылдаткычтар магниттик агым эң аз магниттик каршылыгы бар материалдын бөлүгүнөн өтүүгө умтулат деген кубулушту колдонушат. Натыйжада, ал азыраак каршылык көрсөткөн бөлүктөн өтүү үчүн, ага өтүп жаткан материалды физикалык жактан жылдырат. Бул эффект электр кыймылдаткычында айлануу кыймылын түзүү үчүн колдонулат - бул үчүн ротордо түрдүү магниттик каршылыктагы материалдар алмашып турат: катуу (феррит неодим дисктери түрүндө) жана жумшак (болот дисктер). Төмөнкү каршылыктагы материалдан өтүүгө аракет кылып, статордон чыккан магнит агымы роторду ал жайгашканга чейин айлантат. Учурдагы башкаруу менен талаа дайыма ыңгайлуу абалда роторду айлантат. Башкача айтканда, айлануу магнит талаасынын өз ара аракети менен мындай деңгээлде башталбайт, анткени талаанын эң аз каршылыгы бар материал аркылуу агып өтүү тенденциясы жана ротордун айлануусунун натыйжасы. Ар кандай материалдарды кезектешип, кымбат баалуу компоненттердин саны азаят.

Дизайнга жараша эффективдүү ийри сызык жана момент кыймылдаткычтын ылдамдыгы менен өзгөрөт. Адегенде асинхрондук кыймылдаткыч эң төмөнкү эффективдүүлүккө ээ, ал эми эң чоңу беттик магниттерге ээ, бирок экинчисинде ал ылдамдык менен кескин төмөндөйт. BMW i3 кыймылдаткычы туруктуу магниттерди жана жогоруда сүрөттөлгөн "каалабастык" эффектин бириктирген дизайндын аркасында уникалдуу гибриддик мүнөзгө ээ. Ошентип, электр кыймылдаткычы электрдик дүүлүктүрүүчү ротору бар машиналарга мүнөздүү болгон туруктуу кубаттуулуктун жана моменттин жогорку деңгээлине жетет, бирок алардан бир кыйла аз салмакка ээ (акыркылары көп жагынан эффективдүү, бирок салмагы боюнча эмес). Мунун баарынан кийин, эффективдүүлүк жогорку ылдамдыкта төмөндөп баратканы анык, ошондуктан барган сайын көбүрөөк өндүрүүчүлөр электр кыймылдаткычтары үчүн эки ылдамдыктагы трансмиссияларга басым жасай турганын айтышууда.

Суроолор жана жооптор:

Tesla кандай моторлорду колдонот? Teslaнын бардык моделдери электрдик унаалар, ошондуктан алар жалаң электр кыймылдаткычтары менен жабдылган. Дээрлик ар бир моделдин капоттун астында 3 фазалуу AC асинхрондуу мотору болот.

Тесла кыймылдаткычы кантип иштейт? Асинхрондук электр кыймылдаткычы магнит талаасынын кыймылсыз статорунда айлануудан улам ЭҮК пайда болушунан улам иштейт. Тескери жүрүү стартердик катушкалардагы полярдуулуктун тескерилиги менен камсыз кылынат.

Tesla кыймылдаткычы кайда жайгашкан? Тесла унаалары арткы дөңгөлөктүү. Демек, мотор арткы октун валдарынын ортосунда жайгашкан. Мотор ротордон жана статордон турат, алар бири-бири менен подшипник аркылуу гана байланышат.

Тесла кыймылдаткычынын салмагы канча? Тесла моделдери үчүн чогултулган электр кыймылдаткычынын салмагы 240 килограммды түзөт. Негизинен бир мотор модификациясы колдонулат.