Персональний сайт - як працює двигун на електриці
Як працює двигун на електриці
Діючу модель електродвигуна, що складається з обертової і нерухомою частин, фізик Борис Семенович Якобі винайшов ще в 1834 році, коли жив в Німеччині. Про цей винахід стало відомо і вУкаіни.
Дослідний зразок був влаштований досить просто. Двигун складався з комутатора і двох дисків, на яких були закріплені 16 стрижнів з м'якого заліза (по 8 штук на кожному диску). Поки один з дисків робив оборот, комутатор 8 разів міняв полярність дисків. Інерція підтримувала обертання робочого диска і вмонтованого в нього вала основного двигуна. Найціннішим в цьому винаході було відкриття способу безперервного обертального руху.
Харчування магнітів в електродвигуні здійснювалося за допомогою гальванічної батареї. За секунду двигун піднімав вантаж масою в 4-6 кг на висоту близько 30 см. Це відповідало потужності близько 15 Вт. Двигун вчиняв 80-20 об. / Хв, що для моделі було непогано, але не годилося для практичного застосування.
Як же працює двигун на електриці, принцип роботи електродвигуна дуже простий: обертання викликається силами магнітного тяжіння і відштовхування, що діють між полюсами рухомого електромагніту (ротора) і відповідними полюсами зовнішнього магнітного поля, що створюється нерухомим електромагнітом (або постійним магнітом) - статором. Складність полягає в тому, щоб домогтися безперервного обертання двигуна. А для цього треба зробити так, щоб полюс рухомого електромагніту, прітянувшісь до протилежного полюса статора, автоматично змінювався на протилежний - тоді ротор НЕ замре на місці, а повернеться далі - по інерції і під дією виниклого в цей момент відштовхування.
Для автоматичного перемикання полюсів ротора служить колектор. Він являє собою пару закріплених на валу ротора пластин, до яких підключені обмотки ротора. Струм на ці пластини подається через токоснімающіе контакти (щітки). При повороті ротора на 180 ° пластини міняються місцями - це автоматично змінює напрямок струму і, отже, полюси рухомого електромагніту. Так як однойменні полюси взаємно відштовхуються, котушка продовжує обертатися, а її полюси притягуються до відповідних полюсів на іншій стороні магніту.
Обертається електричної машини називається ротором (або якорем), а нерухома - статором. У простому електродвигуні постійного струму блок котушки служить ротором, а постійний магніт - статором.
У деяких двигунах для створення магнітного поля замість постійного магніту служить електромагніт. Витки дроту такого електромагніту називаються обмоткою збудження.
Як працює найпростіший двигун на електриці.
Найпростіший електродвигун працює тільки на постійному струмі (від батарейки) або від блоку живлення постійного струму. Струм проходить по рамці, розташованої між полюсами постійного магніту. Взаємодія магнітних полів рамки з струмом і магніту змушує рамку повертатися. Після кожного півоберту колектор перемикає контакти рамки, які підходять до батарейці, і тому рамка обертається.
А тепер поговоримо про те, як влаштований двигун, що працює на електриці.
В основу стандартного електродвигуна входить нерухома частина, яка називається статором, і обертається ротор. У статорі знаходяться кілька котушок, на які надходить змінний струм.
Як же працює двигун на електриці?
Електроніка подає змінну напругу на одну з котушок статора. У слідстві чого виникає магнітне поле, яке впливає на ротор і відштовхує до наступної котушці. Попередня котушка відключається, а напруга надходить на наступну. І так цей процес повторюється по колу. Від швидкості перемикання напруги на котушках залежить швидкість обертання електромотора.
Синхронний двигун, що працює на електриці.
Котушки, розташовані в статорі синхронного електродвигуна, є електромагнітами, а ротор - постійний магніт, який обертається в залежності від зміни електромагнітного поля котушок.
Перевагою даного електродвигуна є точна керованість і високий ККД. Точність досягається чітким пересуванням ротора по створюваним магнітних полів котушок. А високий коефіцієнт корисної дії, обумовлений тим, що немає необхідності створювати додаткове електромагнітне поле в роторі.
Витратна виготовлення і велику вагу можна віднести до недоліків цього двигуна. Дорога вартість обумовлена тим, що для підвищення ефективності серцевину ротора виготовляють зі спеціальних дорогих сплавів. Через це загальна вага електродвигуна більше.
Синхронний електродвигун в основному використовується в гібридних автомобілях, де він прекрасно працює з двигуном внутрішнього згоряння. Так само він використовувався в перших моделях електромобілів з системою паливних осередків.
Відмінністю асинхронного електродвигуна є те, що ротор складається зі стрижнів, які замикаються по краях кільцями.
А так же, змінний струм подається на котушки, під дією якого навколо котушок виникає змінне магнітне поле. Під дією цього магнітного поля всередині стрижнів ротора виникає змінний струм, через якого навколо стрижнів ротора теж створюється змінне магнітне поле.
Ротор асинхронного електродвигуна рухається повільніше ротора в синхронному електродвигуні, тому що він рухається за змінним магнітним полем котушок.
Перевагами асинхронного електродвигуна є надійність, широка поширеність і здатність короткочасно витримувати більшу перенавантаження (до 2,5 разів). При сильному навантаженню ротор лише уповільнює своє обертання. Через відсутність в конструкції постійних магнітів, даний електродвигун має невелику вагу.
Недоліками є низький ККД і пасивна робота на початку запуску, яка обумовлена необхідністю створення магнітного поля.
Асинхронний електродвигун так само застосовується в гібридах, електромобілях і в системах з паливними комірками. Сьогодні автовиробники частіше роблять вибір на користь синхронного електродвигуна.
Насправді, електромобілі з'явилися навіть раніше автомобілів з ДВС - ще в 1828 році угорським фізиком Аньошем Іштваном Єдлик Аньош була винайдена електрична візок з чотирма колесами.
В кінці XIX століття експериментами на електротязі займалися багато європейських і американських інженери, вчені і винахідники.
У 1899 році перший український електромобіль побудував Іполит Романов. Харківським винахідником були спроектовані чотири моделі електромобілів: двомісна і чотиримісна коляски, а також 17-місцевий і 24-місцевий омнібуси. Двомісний кеб і 17-місцевий омнібус побудовані за його проектом в 1899 році.
Detroit Electric. Як випливає з назви, вона перебувала в «Мекки» автомобілебудування - місті Детройті, штат Мічиган. Починаючи з 1907 року ця компанія займалася випуском електромобілів, які користувалися широкою популярністю серед споживачів. У свої кращі роки Detroit Electric продавала до двох тисяч машин на рік. Для того часу це був значний показник.
Ця конструкція Детройт Електрик древній, але хороший компроміс.
Томас Едісон у електро-мобіляDetroitElectric
Електромобілі Detroit Electric (1915-1916 р випуску)
Експлуатаційні характеристики моделей, що випускаються були досить непоганими. Електромобіль Detroit Electric міг розвивати швидкість до 32 км / год і долав 130 км без підзарядки. Виробництво автомобілів з двигунами на електриці тривало до 1942 року. В останні роки випуск став майже символічним, оскільки число замовлень було дуже невелика. Деякі екземпляри добре збереглися до наших днів. Їх можна побачити в автомобільних музеях.
Так виглядав процес зарядки електромобіля на початку століття
Зарядна станція автомобілів з двигунами на електриці в Сан-Франциско
Один з варіантів двигуна на електриці для автомобілів є Безредукторний електродвигун «прямого приводу»
Безредукторний електродвигун «прямого приводу» набагато вигідніше звичайного електромотора - він легше, що зменшує безпружинні маси (це основна проблема мотор-коліс), він ефективніше витрачає енергію і краще компонується на автомобілі
Colt EV: мотор-колесо з вбудованим редуктором один з видів двигуна на електриці
Colt EV - первісток проекту MIEV з мотор-колесами, на які роблять ставку в ММС. Він їздить, і досить швидко!
У «моторному відсіку» - порожнеча
Michelin і MGL створили незвичайну електроколесніцу
Ідея поєднати колесо і електродвигун стара, як світ. У компанії Michelin на цей рахунок теж виявилася пара тямущих міркувань, які далі концептів нікуди не пішли. І міркувань цим так і припадати пилом на полиці, якби не китайський виробник електроустаткування MGL. З ним Michelin підписала угоду про спільну розробку активного електричного шасі на базі своєї технології Active Wheel.
Оригінальність мішленівські ноу-хау в тому, що всередині колісного диска в компактному модулі, крім гальмівного механізму, встановлюється підвіска і два електродвигуни: один тяговий (він розганяє і гальмує автомобіль з рекуперацією енергії), другий відповідає за настройки підвіски. Всього таких модулів для чотириколісного автомобіля передбачається чотири (по штуці в кожному колесі).
Компанії спільними зусиллями вже встигли побудувати дослідний зразок електромобіля на базі Lifan 520. Повідомляється, що машина приводиться в дію літієво-іонними акумуляторами може переміщатися зі швидкостями до 140 км / год, при цьому запас ходу складає 100-140 кілометрів. Акумулятори здатні витримати тисячу циклів зарядки-розрядки. Про старт серійного виробництва подібних автомобілів з системою Active Wheel, поки не повідомляється.
Перший електромобіль у вигляді візки з електродвигуном був створений в 1841 році.
Двомісний електромобіль PUMA - концептуальний транспорт для жителів мегаполісу майбутнього
Земноводний Rinspeed sQuba може працювати під водою як субмарина.
8-колісний електромобіль Eliica
Розвиває швидкість до 402 км / год (230 миль / год). А блок іонно-літієвих батарей, встановлених під салоном 4-х місних електромобіля, дозволяє проїхати 321 км (200 миль).
Електрокар (підвид автомобіля з двигуном на електриці) Україна