Из автомобильного генератора электромотор: Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель — Мастер на все ручки: Блог домашнего сварщика

Содержание

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Автомобильные генераторы, благодаря своей конструкции, имеют малые размеры и очень высокую мощность. Казалось бы, такая кроха может запросто выдать в среднем 2000 Вт мощности (бывают модели и до 5 кВт).
Генератор не может работать как электродвигатель, если просто приложить к нему напряжение. Чтобы превратить его в малогабаритный, мощный мотор его необходимо доработать.

Переделываем генератора в мощный электродвигатель

В примере использовать модель на 95 Ампер. Снимаем пластиковый кожух с задней части генератора.

Под этим кожухом располагаются трехфазный мост выпрямительных диодов закрепленный на радиаторе. И щеточный узел с контроллером регулировки выходного напряжения.

Откручиваем радиатор с диодами. Возможно придется поработать кусачками, чтобы все можно было быстро удалить.

В этой модели щетки и котроллер имеют один пластиковый корпус.

Отпилим щетки от контроллера.

Сам генератор построен по типу коллекторного двигателя. Имеет 6 выводом соответственно от трех обмоток на статоре.

Чтобы включить обмотки «треугольником» нужно соединить их последовательно между собой.

В итоге получился обыкновенный коллекторный, трехфазный двигатель 12 В и мощностью порядка 1,5 кВт.
Для управления им можно использовать контроллер от велосипеда, который предназначен для управления мотор-колесом. Купить его можно на Али Экспресс — http://ali.pub/4aplqd
Напряжение может быть любое, все они рассчитаны на напряжение не ниже 12 В. А вот мощность контроллера должна быть не ниже 1,5 кВт.

Чтобы запустить генератор как двигатель, необходимо на его коллектор подать постоянное напряжение. Для этого устанавливаем на место щеточный узел и подаем на него постоянное напряжение 12 В.

Ток, конечно большой, но его можно уменьшить в зависимости от требуемой мощности.

Подключаем контроллер к двигателю и к аккумулятору 12 В.

Ручкой управления регулируем обороты вала двигателя.

Длаее такой мотор можно установить хоть на багги, хоть на велосипед. 1,5 кВт мощности хватит на все.

Смотрите видео

В видеоролике вы можете наглядно убедится о скорости и мощности багги, построенного на двигателе из автомобильного генератора.

Как сделать мощный мотор из автомобильного генератора

Как-то у меня появился старый, но рабочий генератор. Я решил переделать его в BLDC мотор. В последующем буду его использовать для самодельного электровелосипеда или электросамоката. В целом двигатель подойдет везде, где требуется регулируемый электропривод.

Используемые материалы

автомобильный генератор;
припой;
провода медные;
АКБ;
плата управления с регулятором оборотов.

Инструмент: трещотка с удлинителем и набором головок; отвертки; молоток; узкогубцы; съемник для подшипников; кусачки; канцелярский ножик; паяльник.

Процесс переделки генератора в BLDC двигатель

Берем автомобильный генератор и приступаем к его разборке.

В первую очередь откручиваем гайки, которые удерживают заднюю крышку с подшипником.

Снимаем щеточный узел.

Отворачиваем крепление шкива и снимаем его.

Вытаскиваем шпонку.

Снимаем переднюю крышку генератора.

Вытаскиваем ротор.

Откручиваем крепления выводов обмоток статора от выпрямительного блока диодов.

Отсоединяем статор от задней крышки.

Откручиваем крепления диодного моста и убираем его.

Зачищаем выводы. Обмотку статора соединяем по схеме «треугольник».

Припаиваем к выводам провода.

Берем снятый щеточный узел. В его конструкции присутствует регулятор напряжения. Его требуется отсоединить.

Припаиваем к щеткам провода в обход регулятора напряжения.

Собираем двигатель в обратном порядке. При необходимости меняем подшипники и протачиваем контактные кольца.

Подключаем обмотку ротора к питанию. Выходы статора подсоединяются к плате управления. Сам драйвер запитывается от АКБ.

С помощью регулятора, которым может выступать обычный потенциометр, регулируем обороты BLDC мотора.

Полезные советы

Получаемый таким образом BLDC двигатель имеет недостаточно хороший КПД, так как энергия тратится в обмотке возбуждения на подмагничивание ротора. Устранить этот недостаток можно с помощью установки неодимовых магнитов.
Я брал драйвер, который работает без датчика Холла. Он дешевле и вполне подходит. При желании получить хорошую производительность можно поставить датчик Холла в двигатель и подключить его к соответствующей плате.
Перед подключением двигателя к АКБ обязательно проверяем обмотки на межвитковое КЗ и пробой на корпус.

Смотрите видео

Мотор из генератора своими руками | Делаем электродвигатель | КРОТ.NET — Еженедельный Журнал

Многие из нас, видя проезжающие по городу электро- скутеры, велосипеды или самокаты, с завистью оборачиваются вслед. Еще бы, пользоваться любимым транспортным средством прилагая минимум усилий – мечта каждого. Вот только стоят они весьма недешево. Вот тут-то и возникает мысль: а нельзя ли переделать свой велосипед в электрический?
Необходимым элементом для переделки является безщеточный мотор постоянного тока (BLDC), но его цена на рынке достаточно высока. В нашей статье мы расскажем вам, как сделать такой мотор из генератора своими руками. Это значительно уменьшит расходы на переделку велосипеда. Ведь б/у генератор в хорошем состоянии можно недорого купить на любой автомобильной разборке.

Для того, чтобы сделать мотор из генератора, вам понадобятся:

старый автомобильный генератор;
плоскогубцы, набор ключей и отверток;
контроллер регуляторов оборотов;
паяльник;
провода;
две аккумуляторные батареи на 6В;
мультиметр;
подшипники (при необходимости их замены).

Шаг 1. Разбираем автомобильный генератор

Раскручиваем четыре длинных болта, соединяющих генератор.

Отсоединяем регулятор напряжения (реле-регулятор в сборе со щетками) и снимаем его.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

Придерживая шкив, отворачиваем гайку крепления и снимаем его.

Снимаем все шайбы, крыльчатку и вынимаем шпонку.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

Снимаем переднюю крышку, вынимаем ротор с коллектором и подшипники.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

Если подшипники износились – замените их на аналогичные.

Откручиваем статор от задней крышки и выпрямительного блока и вынимаем его.

Отсоединяем и удаляем блок выпрямителей (диодный мост).

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

Зачищаем и соединяем в «треугольник» выводы обмоток статора.

Залуживаем их и припаиваем к ним провода.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

Отсоединяем два контакта реле-регулятора от щеток и так же припаиваем к ним провода.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

Шаг 2. Собираем мотор

Соединяем провода статора в жгут и вставляем его в заднюю крышку.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

Ставим на место ротор с коллектором и подшипниками, надеваем переднюю крышку и стягиваем все длинными болтами.

Присоединяем на место щеточный блок.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

Ставим на место шпонку, одеваем крыльчатку, шайбы и шкив и затягиваем все гайкой.

Шаг 3. Проводим испытание

Перед подключением источников питания к мотору обязательно проверьте мультиметром отсутствие межвиткового короткого замыкания, а также пробивания на корпус!

Подключаем выводы со щеток мотора к одному аккумулятору, а выводы со статора, через контроллер регуляторов оборотов – к другому.

В результате мы из старого автомобильного генератора получили BLDC мотор с возможностью регулировки оборотов.

Источник: https://youtu.be/y3qCx2JCIeo

Если вам понравилась наша статья, поставьте лайк 👍

✔️ Подписывайтесь на сайт, чтобы не пропустить ничего интересного!⚡

Больше фотографий и видеоконтента на сайте https://krrot.net

Мощный недорогой электровелосипед своими руками / Хабр

Привет, Гиктаймс!

Однажды, еще будучи обычным деревенским школьником, в автомобильном журнале я увидел небольшую заметку о электровелосипеде, построенным каким-то иностранным энтузиастом, и который умел разгоняться до 40 км/ч и имел запас хода в 70 километров. После этой небольшой заметки я бросил безуспешные попытки завести старый двигатель от бензопилы Дружба и понял, что будущее наступило. На дворе было начало двухтысячных.

Потом была учеба в ВУЗе, и первая постоянная работа. Работа была не ахти какая, 4-хдневка сменялась трехдневкой, времени было много, а денег мало, и мысли потихоньку снова возвращались к идее построить электровелосипед. Интернет был мне не так доступен как сейчас, да и он, интернет, не был завален таким количеством информации по самодельному и не очень самодельному электротранспорту, не было такого количества всевозможных комплектующих. И в голове рождались сумасшедшие идеи и фантастические конструкции из болгарок, электрорубанков, стартеров… Помню даже была идея разместить на ободе неодимовые магниты, а на перьях с двух сторон от колеса электромагниты.

Невоплощенная мысль то забывалась, то разгоралась с новой силой, но потребовалось еще лет 10 для того, чтобы она начала превращаться в реальность.

Я не пошел стандартным для многих путем — купить готовый набор и установить его на велосипед. Во-первых, потому, что не готов был тратить значительные суммы на покупку комплекта, а во-вторых, это бы точно не удовлетворило жажды конструирования и созидания. Вообще, я изначально поставил цель построить велосипед мощностью под 1 кВт с бюджетом 10 000р. Вполне амбициозная цель.

Итак, на тот момент у меня уже был «горный» велосипед Forward Sporting 103, тяжелый, стальной, с зубастым протектором, он хорошо ехал по любому бездорожью, даже по булыжникам на обочине трассы, но очень плохо ездил по гладкому асфальту, издавая почти самолетное жужжание, нарастающее с ростом скорости, протектор покрышек очень быстро съедал накат. Но он верой и правдой служит уже больше 10 лет. Конечно, это идеальный вариант для электрификации).

Из одного полезного сайта про электротранспорт узнал, что автомобильный генератор, оказывается, прекрасно работает в режиме мотора с дешевыми китайскими контроллерами для мотор-колес. В гараже как раз валялся генератор на 80 ампер от вазовской классики. Карты сошлись, старая мечта вспыхнула с новой силой, и я понял, что пора!

Тут же с одного китайского интернет-магазина были заказаны:

Аккумуляторы 18650 – 2.6 а*ч, 40 шт
Плата балансировки и защиты – 1шт

Бессенсорный контроллер для электросамокатов на 1 квт номинальной мощности
Вольт-, ампер-, ваттметр с вынесенным шунтом
DC-DC преобразователь, умеющий делать из 60вольт 12

На местном базаре были куплены:

Трещотка (вместе с задней осью)
Цепь велосипедная
Звездочка на 10 зубов от веломотора F50

В гараже были найдены звездочка от велосипеда передняя – на 48 зубов, задняя на 22 зуба, куски прямоугольных труб, болты, гайки, провода, изолента и прочая мелочь.

Изначально было решено пожертвовать рекуперацией в пользу сохранения наката и легкого педального хода, считаю эту функцию более полезной в плане увеличения пробега. Передняя звездочка от советского велосипеда теперь стала задней звездой электробайка. Левый фривил не нашел, поэтому обычная правая трещетка была переделана на левое вращение – с помощью бормашинки и алмазной шарошки были переделаны посадочные места собачек, а сами собачки развернуты в другую сторону.

Корпус трещотки немного расточен для посадки на левую сторону колеса, туда, где барабан колеса выходит за пределы фланца. У многих велосипедов без дисковых тормозов там достаточно места для установки такого самодельного фривила. У 48 зубовой звездочки была отрезана педаль, и средняя часть была выпилена болгаркой. Звезда соединена с трещоткой винтами с гайками. Вся эта конструкция крепится к колесу как задняя звездочка любого бензодырчика – длинными болтами через спицы и резиновые прокладки, изнутри в межспицевое пространство колеса вставляются полушайбы и все сжимается, крепко обхватывая с двух сторон фланец колеса.

На вал генератора нужно установить звездочку на 10 зубов, для этого я приварил ее к гайке, которая раньше крепила шкив генератора. Гайка навинчивается на вал генератора, и сверлится насквозь вместе с валом и в получившееся отверстие вставляется длинный винт м6 с гайкой на конце.

Звездочки от веломотора пришлось немного обточить бормашиной – их зубья расчитаны на более широкую цепь.

Передаточного отношения 10/48 не хватит для резвого старта, будет чрезмерное потребление энергии, я это на тот момент уже прекрасно понимал. Требуется повысить передаточное число. Готового редуктора я не нашел, различные решения на основе редукторов дрелей/болгарок отмел сразу, хоть и мощности они передают сопоставимые, но эти мощности получаются за счет высоких оборотов, мне же требовалось передавать большой крутящий момент при сравнительно низких — до 3 тыс. в минуту – оборотах.

Поэтому было решено сделать промежуточный вал.

Изначально планируемая компоновка с мотором над задним колесом была отметена. Не хотелось терять возможность возить какой-нибудь багаж, ну или закрепить там детское кресло. Нужно было разместить все в треугольнике рамы. После многочисленных примерок была изготовлена рама для двигателя и промежуточного вала.

Промежуточный вал, изготовленный из строительной шпильки, вращается в двух подшипниках, и передает вращение с правой стороны рамы на левую. Звездочки крепятся так же как на валу мотора – они приварены к гайкам, зашплинтованным на валу винтами м6.

Общее передаточное число получилось 10.56. На этом с механической частью пожалуй все.

Батарея имеет конфигурацию 13S3P- 48 вольт и емкость 7.8а*ч, собрана из 39 банок 18650.
Банки спаяны паяльником 60 вт кратковременными касаниями. В процессе одна банка зашипела – то ли перегрел, то ли в газовый клапан попала паяльная кислота, благо акумов было 40 штук, а потребовалось 39.

Электрическая часть отличается от классического электровелосипеда необходимостью постоянного питания якоря генератора — ведь мой мотор, в отличие от готового мотор-колеса, не имеет постоянных магнитов. Задачу понижения батарейного напряжения до требуемого якорю, выполняет понижающий DC-DC преобразователь, который переваривает до 60 вольт входного и выдает регулируемое выходное напряжение.

В остальном ничего необычного – батарея, контроллер, ручка газа в виде переменного резистора даже пока без возврата в исходное положение)…. Китайский ваттметр с синей подсветкой в качестве бортового компьютера для контроля разряда батареи….

Но, несмотря на то, что это все больше похоже на самоходную бомбу, это поехало, и поехало весьма неплохо. С моим весом 75 кг в первую выездку удалось разогнаться до 37,7км/ч. Ускорение получилось весьма резвое, максималка тоже устраивает. Запас хода получился небольшой — в смешанном цикле с резвыми разгонами до максималки и ездой внатяг с небольшой скоростью вокруг гаража удалось выжать 10 км без помощи педалями, впрочем для батареи это был только первый цикл заряд – разряд. Ваттметр показал 350 с чем то ватт-часов, и напряжение 40 вольт в конце цикла.

Какие выявились недостатки? Ясно, что все провода надо собрать в жгуты, это пока еще только стенд для ходовых испытаний. Цепь в первичной передаче весьма шумит, требует натяжителя-успокоителя, но скорее всего буду переделывать на зубчатый ремень. Нужна ручка газа – в планах сделать в виде курка, с концевиком, запитывающим якорь только в момент нажатия. И целого отдельного исследования требует возможность регулирования мотора током якоря — это второй канал управления двигателем. Да, у моего двигателя нет постоянных магнитов, зато есть электромагнит, индукцию которого мы можем менять в широких пределах. Преимущество ли это? Не знаю. Ведь якорь требует дополнительной электрической мощности 30-50 вт. Зато, не меняя передаточного числа механической трансмиссии, мы можем менять характеристику мотора в широчайших пределах. Повышение тока на якоре снижает обороты, но повышает крутящий момент, понижение же — наоборот, повышает обороты, но понижает момент. Может быть, получится оптимально настроить его под свою конфигурацию «железа»? Или как вариант вывести регулятор на руль и получить этакую электронную коробку передач – на разгоне и на подъемах повышать тягу, а на прямых участках и больших скоростях повышать обороты, таким образом выжимая из своей конфигурации максимум?.. У кого есть мысли, как можно всесторонне исследовать эту тему? Сейчас думаю над методологией.

Немного о зарядном устройстве. Моя батарея требует зарядного напряжения 54 в при токе до 3 ампер. Для зарядки был приобретен регулируемый повышающий DC-DC преобразователь – вход от 12 до 50 вольт, выход от 12 до 60.

Ему на вход подается 12 вольт выпрямленного напряжения от блока питания для светодиодных лент. Этот блок питания может выдавать до 12 ампер. Все собрано в корпусе из фанеры, сделанном на самодельном лазерном резаке, снабжено регуляторами тока и напряжения и вольтамперметром. В корпусе установлены два кулера – один работает на вход, другой на выход воздуха, таким образом, наиболее горячие части (радиаторы) обоих электронных блоков постоянно обдуваются. Зарядное устройство используется также для периодической подзарядки автомобильного аккумулятора. Весьма полезная в хозяйстве вещь получилась!

Доволен ли я результатом – более чем! Ведь при таких характеристиках удалось получить работоспособный аппарат с неплохими характеристиками с бюджетом меньше 10 000р!

Подобной компоновки я нигде на просторах интернета не встречал. Но она дает возможность каждому самодельщику за совсем небольшие деньги получить вполне неплохой электротранспорт, превосходящий по характеристикам, как мне кажется, многие серийные образцы, прикоснуться к этому увлекательному и, безусловно, прогрессивному направлению развития техники, получить радость творчества и незабываемое ощущение от езды на электротяге…

Как превратить электродвигатель в генератор

Вопрос о необходимости иметь дома собственный генератор возникает у многих, так как вещь довольно практичная, а в некоторых случаях крайне необходима. Второй вопрос – как его сделать самому? Наиболее верный метод в данном решении – это сделать генератор из электродвигателя. На помощь приходят такие свойства электротехнических агрегатов как обратимость, позволяющая из одного преобразовать в другое. Для этих целей подходят отлично асинхронные электродвигатели переменных значений тока. В этом случае, главный атрибут генератора, такой как магнитное поле, будет обеспечиваться при вращении якоря.

Чтобы конструктивно подойти к преображению в генератор электродвигателя, рассмотрим основные конструктивные узлы последнего:

стартер и его обмотка;
крышки с подшипниками: передняя и задняя;
выполненный с короткозамкнутыми витками ротор;
контактные выходы для присоединения к сети питания.

Первоначально простая конструкция, отличающаяся надёжностью составляющих из-за их немногочисленности в конструкции, на самом деле имеет множество нюансов, основанных как на строении приводных частей, так и на участвующих в создании электромагнитной энергии с преобразованием её в механическую. В общем смысле, суть работы электродвигателя имеет вид:

Вокруг статорной обмотки появляется достаточно мощное электромагнитное поле. Назвать это условием для генерирования пока нельзя, так как в статическом поле отсутствует процесс движения.
Благодаря имеющимся в роторе замкнутым виткам толстого кабеля, индуцируется ЭДС, создающее переменно магнитное поле в окружающем ротор пространстве.
Под действием данных сил ротор приводится во вращение.

Поскольку генератор – это машина трёхфазного подключения, образующая электрическую энергию от механической, заданной первичным двигателем, элементы строения электродвигателей подходят для создания требуемого агрегата. И так, приводящийся в движение ротор достигает вращения в синхронной частоте, что вызывает во влиянии остаточного магнитного поля появление электродвижущей силы на клемах статорной обмотки. Далее, путём подключения конденсаторов к зажимам, в статорных обмотках появиться намагничивающий ёмкостный ток опережения. Чтобы появилось самовозбуждение генератора, конденсаторная ёмкость должна быть больше, нежели изначальные параметры генератора в критическом ёмкостном значении. Это повысит его частоту вращения генератора процентов на 5-10 в номинальном режиме от заданной синхронной. Так, к примеру, электродвигатель частотой 1500 об/мин для обращения в генератор должен быть раскручен до 1575-1650 об/мин.

Главное правило для выполнения электрогенераторов – мощность двигателей, которые используются, не должна превышать максимума в 20 кВА. Полученный агрегат, выполненный своими руками, станет незаменимым в рамках домашнего хозяйства.

Будьте осторожны

Процесс превращения электродвигателя в генератор несёт не только массу удовольствия, но и немалый риск, связанный с нарушением техники безопасности. Наиболее требуемыми правилами являются:

поскольку генератор переменного тока является достаточно опасным, применяемое напряжение должно быть 380В. 220В допускается лишь по крайнему случаю;
электрогенератор должен обязательно быть оборудован заземляющими отводами;
перед эксплуатацией выполните пробный запуск на наличие ошибок;
применять конденсаторы следует исходя из таблицы расчёта, представленной в любом соответствующем справочнике. Использование конденсаторов ниже или выше мощности может сулить нерабочим или неправильным в работе состоянием генераторов;
проверяйте надёжность соединения всех рабочих устройств и механизмов;
используйте частотные преобразователи Веспер или другие устройства для регулирования задающих параметров генератором, перемена энергетических величин которого может влиять на работу введённых электроприводов в полученную сеть;
не используйте генератор холостым ходом, так как может случиться перегрев;
чётко прослеживайте выходную вырабатываемую мощность тока. Так, если в трёхфазном генераторе была задействована всего одна типаемая фаза, мощность составит 30-35%, при двух – 60-70% мощности общего значения, которую имеет генератор;
выполняйте контроль частоты переменного тока путём сравнения выходного напряжения, величина которого при холостых оборотах превысит промышленное значение на 4-6%.

Электродвигатель

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

асинхронный, синхронный или на постоянных магнитах?

Можно ли буксировать электромобили? Зависит от типа двигателя. Да, бывают разные. Если вы только собираетесь покупать электрокар, то знайте: до полной разрядки его лучше не доводить. И вот почему

Автомобили с двигателями внутреннего сгорания допускают буксировку. Если у вас механическая коробка передач, то это самое простое дело: ставите нейтраль в коробке передач или выжимаете сцепление – и ваш мотор оказывается физически отключен от колес, а машина превращается в обычную телегу: тяни не хочу.

С автоматами чуть сложнее, в них полного разрыва связи между колесами и мотором не предусмотрено. Но и они в режиме N позволяют буксировать машину на короткие расстояния и с невысокой скоростью.

Однако в инструкциях к электромобилям вы прочтете, что буксировка или не допускается вовсе, или, как в случае с современными моделями Tesla, допускается со скоростью не более 5 км/ч на расстояние не более 10 метров: иными словами, вы в праве только оттолкать сломанную машину на обочину.

А может ли быть иначе? Да, старые модели Tesla такое позволяли. Как и GM EV1 – легенда электрокаров 90-х годов прошлого века. Так в чем же дело? В типе электрических двигателей. Или, если уж говорить совсем правильно, электрических машин, так как в электромобилях эти устройства служат не только двигателями, но и генераторами. И на современных типах электрокаров встречается три типа таких устройств. Но для начала немного истории.

В 1821 году британский ученый Майкл Фарадей в своей статье впервые описал основные принципы преобразования электроэнергии в движение. Фарадей уже знал, что электрический ток, проходя через проволоку, создает магнитное поле. Закрученный в катушку, такой провод становится электромагнитом.

Он также знал, что противоположные полюса магнитов притягиваются, а одинаковые – отталкиваются. В электромагнитах же полярность зависит от направления движения тока, то есть ее можно быстро менять. И вот что придумал Фарадей. Берем магнит, который движется к другому. В последний момент полярность меняется, но рядом расположен третий магнит, к которому можно тянуться. Затем четвертый, пятый. Эти разнополярные магниты выстроены в линию. И если ее закольцевать, движение будет идти по кругу до тех пор, пока сквозь электромагниты идет ток и пока его направление не перестает меняться.

Чтобы понять, как это действует, представьте, что у вас в руках два школьных магнита в форме подковы или буквы U – помните, были такие. Если их повернуть друг к другу взаимоотталкивающимися полюсами, то они будут стремиться сделать полуоборот, чтобы снова друг к другу притянуться. А теперь представьте, что их полюса постоянно меняются местами: тогда они станут вертеться друг относительно друга. Это и есть электродвигатель.

Так впервые был описан принцип действия всех электромоторов в целом и самого древнего в частности: того, который работает от постоянного тока и использует с одной стороны постоянные магниты из намагниченного сплава, а с другой – переменные электромагниты. Это наш первый герой: мотор-генератор постоянного тока на перманентных магнитах.

Изобретения Фарадея были развиты его полседователями, в частности изобретателем электрической лампочки Томасом Эдисоном. Эдисон усовершенствовал генераторы постоянного тока и стал пионером в электрификации Нью-Йорка. В 1884 году на пороге его кабинета появился молодой сербский инженер. Звали иммигранта Никола Тесла.

Тесла предложил улучшить конструкцию Эдисона и попросил за работу 50 тысяч долларов – баснословная в те времена сумма. По легенде Эдисон согласился, но когда Тесла действительно существенно улучшил существующую модель, любимец Америки просто кинул безвестного сербского эмигранта.

Тесла рассердился и отправился к главному конкуренту, адепту переменного тока Джорджу Вестингаузу. Так началась «Война токов», окончательно проигранная постоянным током только в 2007 году, когда Нью-Йорк последним из городов перешел на ток переменный.

Генераторы Эдисона вырабатывали электричество с напряжением, близким к потребительскому: 100-200 вольт. Это удобно для домов, но его сложно передавать на большие расстояния из-за сопротивления проводов. Тут было два решения: увеличивать диаметр кабелей или повышать напряжение. Первый вариант позволял делать линии длинной 1,5 километра. Да, совсем немного. Второй вариант был невозможен из-за отсутствия в те годы эффективных способов повышения напряжения постоянного тока.

Однако еще в 1876 году русский ученый Павел Яблочков изобрел трансформатор, меняющий напряжение переменного тока. Подача энергии на большие расстояния перестала быть проблемой.

Но была другая проблема. Лампочкам Эдисона все равно от какого тока питаться: постоянного или переменного. А вот с электродвигателями сложнее: они в те годы требовали только постоянного. В 1888 году Тесла запатентовал в США асинхронный электрический двигатель переменного тока. Он же изобрел и синхронный генератор, впоследствии использованный и как двигатель. Это второй и третий герои нашей статьи.

Так поговорим же о них поподробнее

Если в детстве вам доводилось разбирать игрушечные электрические машинки, то вы должны помнить устройство их простейших двигателей. Для остальных напомним. Все применяемые в электромобилях моторы состоят из двух частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

В игрушечных машинах на статоре стоят постоянные магниты, а на роторе – электрические переменные. При вращении на них через специальные щетки подается постоянный ток от батареек, и их последовательное включение и обеспечивает движение.

Похожая конструкция встречается практически у всех электромобилей. С одним отличием: на роторе там стоят постоянные магниты, а на статоре, напротив, электрические и переменные. Так в том числе можно избавиться от щеток: одного из немногих элементов электродвигателя, который подвержен износу.

Преимущество моторов на постоянных машинах в том, что они легкие, компактные, мощные, эффективные, работают от вырабатываемого аккумуляторами постоянного тока… так, стоп! А какие недостатки?

Недостаток прост. Таким моторам не хватает тяги. Так перейдем же к асинхронным инверсионным моторам переменного тока.

Бородатый анекдот про умирающего мастера заваривать чай, который делился своим секретом словами «не жалейте заварки» – это прям притча про компанию Tesla. Вопреки расхожему мнению, ее основал не Илон Маск (он позже стал главным инвестором и владельцем), а Мартин Эберхард и его партнер Марк Тарпенинг.

Эти двое придумали немыслимое. Создать не тихоходный, эффективный и относительно дешевый электрокар, а дорогой, быстрый и клевый. Маск же первым идею оценил и быстро прибрал ее к рукам.

Имя компании Tesla не случайно. Одной из ее технических революций стало использование асинхронного двигателя без постоянных магнитов, работающего на переменном токе – того самого, который изобрел Никола Тесла. Эта конструкция дороже как сама по себе, так и благодаря необходимости в установке преобразователя постоянного тока от батареи в переменный для электродвигателя. Успешное решение данной задачи и стало первым из множества теперь уже легендарных прорывов «Теслы».

Благодаря мощному асинхронному мотору электрокары Tesla с самого начала были очень динамичным, что стало ключевой причиной роста их популярности. В таком моторе переменный ток в обмотке статора создает вращающееся магнитное поле. Оно вызывает индукцию в роторе, заставляя его вращаться чуть медленнее, чем вращение самого поля – поэтому двигатель и называется асинхронным. Если скорости вращения синхронизируются, поле перестает создавать в роторе индукцию, и он начинает замедляться, рассинхронизируясь обратно. Важно заметить, что собственно на ротор никакого электричества напрямую не подается.

Итак, есть еще третий тип электрического двигателя, который встречается в современных электромобилях: синхронный на электромагнитах. Он похож по устройству на двигатели с постоянными магнитами на роторе, только эти магниты – электрические. На них подается постоянный ток, так что полярность магнитов ротора остается неизменной. А вот полярность магнитов статора, напротив, меняется, что и обеспечивает вращение.

Такие синхронные моторы на электромагнитах славятся своей способностью обеспечивать стабильность оборотов и ставятся, обычно, на всякие установки вроде насосов. А еще… на электрокар Renault Zoe. Зачем? Честно сказать, найти быстрый ответ на этот вопрос не получилось. Можем лишь предположить, что это связано с лучшей способностью такого двигателя служить генератором, рекуперируя энергию торможения. Мотор на Zoe не самый мощный, а мощным генератором он быть обязан.

Так что же лучше? Большинство автоконцернов выбирает моторы на постоянных магнитах: они эффективнее. Tesla в первые годы настаивала на асинхронных моторах. Но потом… сделала ставку на двух моторную полнопривродную схему, в которой асинхронный мотор обеспечивает динамику, а двигатель на постоянных магнитах гарантирует низкий расход энергии при небольших нагрузках. И только Renault… ну вы поняли.

А теперь о том, что ждет нас дальше. При буксировке даже обесточенный двигатель на постоянных магнитах тут же начинает работать как генератор, что чревато перегревом и возгоранием энергосистемы электромобиля. В синхронных моторах Renault оставшейся магнетизм в роторе также способен вызвать индукцию в катушках статора, ну и пошло поехало – генерация тока, перегрев, пожар.

И только асинхронные двигатели, когда их статоры не под напряжением, не являются генераторами: их можно буксировать.

Так вот, современная тенденция такова. Моторы на постоянных магнитах становятся все мощнее и тяговитее, оставаясь самыми эффективными. Производители постепенно переходят на них. Но придумать, как машины с ними безопасно буксировать инженерам еще предстоит. Пока они декларируют принцип «Наши электромобили не ломаются и в буксировке не нуждаются». Но звучит не больно убедительно.

Автомобильный генератор – устройство и принцип работы генератора двигателя автомобиля

к списку всех статей

22.08.2014

Автомобильный генератор – это источник электроэнергии и неотъемлемая часть устройства автомобиля. Принцип действия электрогенератора состоит в преобразовании механической энергии в электрическую. Генератор автомобиля является основной частью генераторной установки, которая также включает в себя регулятор напряжения.
Исправные автогенераторы осуществляют бесперебойную подачу тока, который необходим для работы большинства автомобильных компонентов-электропотребителей: системы зажигания, бортового компьютера и других. Одновременно с этим автомобильный генератор поддерживает заряд аккумуляторной батареи. Состояние и мощность генератора напрямую влияют на надежность автомобиля и его и эксплуатационные характеристики.

Устройство и принцип работы генератора
Автомобильный генератор работает по принципу преобразования механической энергии в электрическую: вращение коленчатого вала двигателя генератор преобразует в электрический ток.Это происходит благодаря явлению электромагнитной индукции, т.е. возникновению переменного электрического напряжения при изменении магнитного потока, протекающего сквозь замкнутый контур. В случае с автогенератором таким контуром выступает статор с медной обмоткой, внутри которого вращается ротор, представляющий собой магнит или совокупность магнитов.
Таким образом, основные элементы автогенератора – это статор, ротор и регулятор напряжения. В конструкции также присутствуют корпус из двух крышек, шкив для передачи энергии от двигателя посредством ремня генератора, диоды-выпрямители для преобразования переменного тока в постоянный,щеточный узел и другие вспомогательные элементы.
Статор -статичный элемент генератора, состоящий из замкнутого железного магнитопровода с пазами, внутри которых находится медная обмотка. Именно эта обмотка накапливает мощность автогенератора при вращении ротора.Ротор же представляет собой стальной вал с обмоткой возбуждения, в которой образуется магнитный поток, и двумя стальными втулками, которые подводят поток к обмотке статора.
При повороте ключа в замке зажигания к обмотке возбуждения подводится ток, который обеспечивает первоначальное возбуждение и приводит к образованию электромагнитного поля.Ротор вращается, получив привод от коленчатого вала двигателя с помощью ремня генератора, вращающего шкив. При вращении ротора магнитный поток в катушке попеременно меняет свое направление, так как напротив катушек оказываются то южный, то северный полюсы ротора. Вследствие этого внутри катушки возникает переменное напряжение, частота которого напрямую зависит от частоты вращения ротора и количества пар полюсов. Переменное напряжение с помощью выпрямителя преобразуется в постоянное, которое и подается к бортовой сети автомобиля.

Рекомендации по эксплуатации автогенератора
1. Устанавливая в свой автомобиль АКБ, или запуская двигатель от другого источника, убедитесь в том, что соблюдаете правильную полярность. В противном случае выйдет из строя выпрямитель автогенератора и возникнет угроза возгорания.
2. Необходимо отслеживать состояние электропроводки и состоянием контактов проводов, которые подходят к генератору автомобиля и регулятору напряжения. Слабый контакт может привести к образованию избыточного напряжения.
3. Стоит также следить за состоянием ремня генератора, так как в случае слабого натяжения генератор работает менее эффективно, в случае слишком тугого натяжения возможно разрушение подшипников.
4. Рекомендуем доверить установку генератора профессионалам из СТО во избежание возникновения непредвиденных проблем

Не упускайте важные события

к списку всех статей Из

автомобильных генераторов получаются отличные электродвигатели; Вот как

Скромный автомобильный генератор скрывает интересный секрет. Известные как часть, преобразующая энергию внутреннего сгорания в электричество, необходимое для работы всего остального, они также сами могут использоваться в качестве электродвигателя.

Схема простого автомобильного генератора переменного тока из патента США 3329841A, поданного в 1963 году для Robert Bosch GmbH.

Эти устройства почти всегда представляют собой трехфазный генератор переменного тока с магнитной составляющей, питаемой от электромагнита на роторе, и поставляются с блоком выпрямителя и регулятора для преобразования более высокого переменного напряжения в 12 В для электрических систем автомобиля.Внутри они имеют три соединения с катушками статора, которые, как представляется, универсально соединены треугольником, и пару соединений с набором щеток, питающих катушки ротора через набор контактных колец. Они обладают удивительно высокой мощностью, и, по оценкам, их возможности в качестве двигателей оцениваются в несколько лошадиных сил. Лучше всего, что они легко доступны из вторых рук и к тому же удивительно дешевы, Ford Focus, показанный здесь, был получен от автомата eBay и стоил всего 15 фунтов стерлингов (около 20 долларов США).

Мы уже слышим, как вы кричите «Почему ?!» на своем волшебном интернет-устройстве, пока вы это читаете. Давайте перейдем к этому.

Эти люди думают, что создание собственных электромобилей — это весело!

Одна из интересных сторон наблюдения за тем, как серия UK Hacky Racer вырастает из группы друзей, создающих глупые электромобили, до чего-то, приближающегося к формальной гоночной серии, — это наблюдение за эволюцией искусства создания Hacky Racer. Как немного более грязный кузен серии US Power Racing, он в некоторой степени извлек выгоду из унаследованного ими эволюционного опыта, но это не остановило Hacky Racers придумывать собственные разработки автомобилей.Они перешли от утилизированной мобильности и моторов для гольф-багги к китайским электродвигателям для электровелосипедов и трехколесных мотоциклов, и теперь более смелые конструкторы начинают искать движущую силу еще дальше. Одним из многообещающих источников недорогого двигателя с приличной мощностью является автомобильный генератор переменного тока.

Наш генератор переменного тока Ford Focus

При поиске переоборудованных автомобильных генераторов можно найти множество страниц, HOWTO и руководств, многие из которых могут быть чрезвычайно запутанными и чрезмерно сложными. В частности, есть предложения относительно трех соединений статора, с советами разорвать отдельные обмотки и применить к ним особые конфигурации проводки.Судя по опыту преобразования довольно большого количества генераторов переменного тока, это кажется удивительным, поскольку все модели, которые мы преобразовали, имели одинаковую готовую к работе дельта-конфигурацию, которая вообще не нуждалась в замене проводки. Возможно, пришло время представить руководство Hackaday с настоящим генератором переменного тока и развенчать все оставшиеся мифы, пока мы работаем над этим.

Итак, воодушевленные перспективой дешевого бесщеточного двигателя в проходе выше, перед вами на стенде стоит генератор переменного тока Ford Focus. Как его преобразовать?

Бессмысленное уничтожение невинной машины Часть

Снятие узла регулятора и щетки

На задней панели современного генератора всегда есть пластмассовая пылезащитная крышка, которая крепится набором болтов.Эти устройства предназначены для ремонта, поэтому (возможно, что удивительно для современных автомобильных компонентов) их обычно очень легко демонтировать. Если вы снимете пылезащитный кожух, вы увидите регулятор, выпрямители и щетки, иногда объединенные в единый блок, но чаще, как в случае с генератором Focus с регулятором и щетками, как отдельная сборка с выпрямителем.

Часто бывает большое количество силиконового герметика, который необходимо срезать, но все гайки или болты, фиксирующие регулятор, должны быть откручены, и осторожно, чтобы не повредить сами щетки, их можно снять целиком. .Затем выпрямительный блок может быть удален, процесс, при котором иногда проще атаковать его боковыми ножами, чем пытаться удалить его целиком.

Задняя панель генератора со снятыми регулятором и выпрямителем, на которой показаны соединения обмотки статора.

Вы должны уметь идентифицировать три пучка толстых эмалированных медных проводов, идущих от катушек статора, и отсоединить от них ремни выпрямителя. В некоторых генераторах они припаяны, но в некоторых других особенно неприятных конструкциях они приварены точечной сваркой.В конце процесса демонтажа у вас должен быть оголенный генератор с тремя наборами выступающих проводов статора и оголенный вал с двумя контактными кольцами, независимо от того, что осталось от блока выпрямителя, и блока регулятора / щеток.

Следующим шагом является снятие схемы регулятора с сохранением формы узла регулятор / щетка, а также поиск и сохранение соединений щеток там, где они встречаются с регулятором. И снова потребуется обильное количество силиконового герметика, но в конечном итоге регулятор должен быть открыт.Это универсальная гибридная схема на керамической или металлической подложке, при этом соединения, выходящие из формованного пластика, окружающего их, припаяны к контактным площадкам на их краях. Определить пару соединений щеток, аккуратно распаять их и вытолкнуть цепь регулятора должно быть относительно просто.

Открытая цепь регулятора с контактами контактного кольца вверху справа.

Контактные контактные кольца прикреплены к их проводам.

Готовый мотор.

Наконец, у вас должен быть пустой генератор, набор щеток с отсутствующей схемой регулятора и пластиковая крышка от пыли. Просто припаяйте три провода подходящего большого сечения к трем наборам проводов статора и закройте их термоусадочной пленкой, припаяйте пару более легких проводов к соединениям щеток и снова соберите комплект щеток к генератору. Возможно, вам придется приложить какое-нибудь приспособление для снятия натяжения на проводах к щеткам. Блок выпрямителя не требует повторной сборки, поэтому на некоторых моделях вам может потребоваться сделать проставку, чтобы заменить ее, поддерживающую одну сторону блока щеток.

В пылезащитной крышке можно сделать отверстия для всех различных проводов, а в пылезащитной крышке можно установить все проталкиваемые провода. На этом этапе вы переоборудовали свой генератор, и все, что осталось, — это привести его в движение. К счастью, это удивительно простой процесс с готовыми деталями.

Вождение вашего нового двигателя

Мотор и контроллер на стенде.

Так называемый бесщеточный двигатель постоянного тока — это просто двигатель переменного тока со связкой электроники, которая преобразует источник постоянного тока в источник переменного тока для его работы.Они имеют преимущество перед щеточными двигателями постоянного тока в надежности, эффективности и простоте регулирования скорости, но за счет большей сложности.

Хорошая новость для людей, перерабатывающих автомобильные генераторы переменного тока в электродвигатели, заключается в том, что за небольшие деньги можно приобрести целый ряд контроллеров бесщеточных двигателей в виде электронных регуляторов скорости (ESC), предназначенных для китайских электрических велосипедов и трехколесных мотоциклов. Они используют источник постоянного тока от аккумуляторной батареи и вырабатывают трехфазный переменный ток, подходящий для работы двигателя, подключенного по схеме треугольника, и они хорошо работают с преобразованными генераторами переменного тока.

ESC есть два режима: один для двигателей с датчиками обратной связи на эффекте Холла, а второй для двигателей без генератора, например. Обычно для этого требуется проводная связь, см. Инструкции для вашего контроллера. Мы обнаружили, что генератор переменного тока хорошо управляется, как двигатель, от источника питания 36 В или 48 В, и пока используется контроллер с достаточной мощностью, он работает надежно. Быстрый поиск на AliExpress по запросу «бесщеточный контроллер двигателя 1500 Вт» дает большой выбор.

При наличии контроллера существует еще одно требование, чтобы наш генератор переменного тока стал двигателем, он должен иметь постоянный ток на обмотке ротора.Он должен иметь ток около 2 или 3 А, для чего модуль блока питания с ограничением по току отлично справляется с этой задачей. Необходимость использовать эту мощность делает двигатель немного менее эффективным, чем двигатель с постоянным магнитом, но стоимость лома генератора трудно превзойти.

Мотор, изображенный на наших фотографиях, призван стать одним из пары, обеспечивающей тягу в новом автомобиле для штурма гонок этого года. Личный опыт работы со SMIDSY, робот Robot Wars, привел меня к тому, что я предложил им принудительное воздушное охлаждение, но, в отличие от трехколесных электрических двигателей, они, похоже, хорошо справляются с нагревом.Электродвигатель генератора переменного тока может не быть универсальным решением для любых ваших небольших потребностей в тяговом усилии, но даже в этом случае стоит знать, что это вариант без неожиданных ритуалов подключения. Если вы конвертируете его для проекта, обязательно напишите об этом и отправьте в нашу линию советов!

Как работает электродвигатель в автомобиле

Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора. Статор состоит из трех частей: сердечника статора, токопроводящей проволоки и рамы.Сердечник статора представляет собой группу стальных колец, которые изолированы друг от друга, а затем соединены друг с другом.
Внутри этих колец есть прорези, через которые проводящий провод будет наматывать обмотки статора. Проще говоря, в трехфазном асинхронном двигателе есть три разных типа проводов. Вы можете называть эти типы проводов фазой 1, фазой 2 и фазой 3.
Каждый тип проводов наматывается вокруг пазов на противоположных сторонах внутренней части сердечника статора. Как только токопроводящий провод находится внутри сердечника статора, сердечник помещается в раму.

Как работает электродвигатель?

Из-за сложности темы ниже приводится упрощенное объяснение того, как четырехполюсный трехфазный асинхронный двигатель переменного тока работает в автомобиле. Все начинается с аккумуляторной батареи в автомобиле, которая подключена к двигателю. Электроэнергия подается на статор через аккумуляторную батарею автомобиля. Катушки внутри статора (сделанные из токопроводящей проволоки) расположены на противоположных сторонах сердечника статора и действуют как магниты.Следовательно, когда электрическая энергия от автомобильного аккумулятора подается в двигатель, катушки создают вращающиеся магнитные поля, которые тянут за собой проводящие стержни на внешней стороне ротора. Вращающийся ротор — это то, что создает механическую энергию, необходимую для вращения шестерен автомобиля, которые, в свою очередь, вращают шины. В обычном автомобиле, то есть неэлектрическом, есть и двигатель, и генератор переменного тока. Аккумулятор питает двигатель, который приводит в действие шестерни и колеса. Вращение колес — это то, что затем приводит в действие генератор в автомобиле, а генератор перезаряжает аккумулятор.Вот почему вам советуют водить машину в течение некоторого времени после прыжка: аккумулятор необходимо подзарядить, чтобы он функционировал должным образом. В электромобиле нет генератора.
Итак, как же тогда перезаряжается аккумулятор? Хотя нет отдельного генератора переменного тока, двигатель в электромобиле действует как двигатель и как генератор переменного тока.

Рис. 1. Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением и током, которые меняются во времени.

Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений.Это одна из причин того, почему электромобили так уникальны.
Как упоминалось выше, аккумулятор запускает двигатель, который подает энергию на шестерни, которые вращают шины. Этот процесс происходит, когда ваша нога находится на акселераторе — ротор движется вращающимся магнитным полем, что требует большего крутящего момента. Но что происходит, когда вы отпускаете акселератор? Когда ваша нога отрывается от акселератора, вращающееся магнитное поле останавливается, и ротор начинает вращаться быстрее (в отличие от магнитного поля).Когда ротор вращается быстрее, чем вращающееся магнитное поле в статоре, это действие перезаряжает аккумулятор, действуя как генератор переменного тока.

Переменный ток и постоянный

Концептуальные различия этих двух типов токов должны быть очевидны; в то время как один ток (постоянный) постоянен, другой (переменный) более прерывистый. Однако все немного сложнее, чем это простое объяснение, поэтому давайте разберем эти два термина более подробно.

Постоянный ток (DC)

Непрерывный ток означает постоянный и однонаправленный электрический поток. Кроме того, напряжение сохраняет полярность во времени. На батареях, собственно, четко обозначен положительный и отрицательный полюсы. Они используют постоянную разность потенциалов для генерации тока всегда в одном и том же направлении. В дополнение к батареям, топливным элементам и солнечным батареям, скольжение между определенными материалами может производить постоянный ток.

Переменный ток (AC)

Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением (представьте давление воды в шланге) и током (представьте скорость потока воды через шланг), которые меняются во времени (рис.1). При изменении напряжения и тока сигнала переменного тока они чаще всего следуют по форме синусоидальной волны. Поскольку форма волны является синусоидальной, напряжение и ток чередуются с положительной и отрицательной полярностью при просмотре во времени. Форма синусоидальной волны сигналов переменного тока обусловлена способом генерации электричества.
Еще один термин, который вы можете услышать при обсуждении электроэнергии переменного тока, — это частота. Частота сигнала — это количество полных волновых циклов, завершенных за одну секунду времени.Частота измеряется в герцах (Гц), а в США стандартная частота в электросети составляет 60 Гц. Это означает, что сигнал переменного тока колеблется с частотой 60 полных обратных циклов каждую секунду.

Почему это важно?

Электроэнергия переменного тока — лучший способ передачи полезной энергии от источника генерации (например, плотины или ветряной мельницы) на большие расстояния.

Рис. 2. Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фазы отдельно от каждого, чтобы намеренно выйти из строя.

Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений. Вот почему в розетках вашего дома будет указано 120 вольт переменного тока (безопаснее для потребления человеком), но напряжение Распределительный трансформатор, который подает электроэнергию в район (те цилиндрические серые коробки, которые вы видите на полюсах линии электропередачи), может иметь напряжение до 66 кВА (66 000 вольт переменного тока). Электропитание переменного тока
позволяет нам создавать генераторы, двигатели и распределительные системы из электричества, которые намного эффективнее постоянного тока, поэтому переменный ток является наиболее популярным током энергии для приложений питания.

Как работает трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель?

Самые большие промышленные двигатели — это асинхронные двигатели, которые используются для питания дизельных поездов, посудомоечных машин, вентиляторов и многих других вещей. Однако что именно означает «асинхронный» двигатель?
С технической точки зрения это означает, что обмотки статора индуцируют ток, протекающий в проводники ротора.
С точки зрения непрофессионала, это означает, что двигатель запускается, потому что электричество индуцируется в роторе магнитными токами, а не прямым подключением к электричеству, как у других двигателей, таких как коллекторный двигатель постоянного тока.
Что означает многофазность? Всякий раз, когда у вас есть статор, который содержит несколько уникальных обмоток на полюс двигателя, вы имеете дело с многофазностью (рис. 2).
Обычно многофазный двигатель состоит из трех фаз, но есть двигатели, которые используют две фазы. Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фазы отдельно от каждого, чтобы намеренно выйти из строя.

Рис. 3. Три фазы — это токи электрической энергии, которые подводятся к статору через аккумуляторную батарею автомобиля.

Что означает трехфазный ? Основываясь на основных принципах Николы Теслы, определенных в его многофазном асинхронном двигателе, выдвинутом в 1883 году, «трехфазный» относится к токам электрической энергии, которые подводятся к статору через аккумуляторную батарею автомобиля (рис. 3).
Эта энергия заставляет катушки проводящих проводов вести себя как электромагниты. Простой способ понять три фазы — рассмотреть три цилиндра в форме буквы Y, использующие энергию, направленную к центральной точке, для выработки энергии.По мере создания энергии ток течет в пары катушек внутри двигателя таким образом, что он естественным образом создает северный и южный полюсы внутри катушек, позволяя им действовать как противоположные стороны магнита.

Лучшие электромобили

По мере того, как эта технология продолжает развиваться, характеристики электромобилей начинают быстро догонять и даже превосходить их газовые аналоги. Несмотря на то, что электромобилям еще предстоит пройти определенное расстояние, шаги, предпринятые такими компаниями, как Tesla и Toyota, вселили надежду на то, что будущее транспорта больше не будет зависеть от ископаемого топлива.На данный момент мы все знаем, какой успех Tesla испытывает в этой области, выпустив седан Tesla Model S, способный проехать до 288 миль, разогнаться до 155 миль в час и иметь крутящий момент 687 фунт-фут.
Тем не менее, есть десятки других компаний, которые видят огромный прогресс в этой области, например, Ford Fusion Hybrid, Toyota Prius и Camry-Hybrid, Mitsubishi iMiEV, Ford Focus, BMW i3, Chevy’s Spark и Mercedes B-Class Electric. (рис.4).

Электромобили и окружающая среда

Электродвигатели воздействуют на окружающую среду как напрямую, так и косвенно, на микро- и макроуровне.Это зависит от того, как вы хотите воспринимать ситуацию и сколько энергии вам нужно. С индивидуальной точки зрения, электромобили не требуют бензина для работы, что приводит к тому, что автомобили без выбросов заполняют наши шоссе и города. Хотя это представляет собой новую проблему, связанную с дополнительным бременем производства электроэнергии, оно снижает нагрузку на миллионы автомобилей, густо населенных в городах и пригородах, выбрасывающих токсины в воздух (рис. 5).
Примечание. Значения MPG (миль на галлон), указанные для каждого региона, представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива для города / шоссе бензинового автомобиля, который будет иметь глобальное потепление, эквивалентное вождению электромобиля.Рейтинги выбросов глобального потепления в регионах основаны на данных электростанций за 2012 год в базе данных EPA eGrid 2015. Сравнения включают выбросы при производстве бензина и электрического топлива. Среднее значение в 58 миль на галлон в США — это средневзвешенное значение продаж, основанное на том, где были проданы электромобили в 2014 году. С большой точки зрения рост количества электромобилей дает несколько преимуществ.

Рис. 5. Значения количества миль на галлон для каждого региона страны представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива в городе / на шоссе для бензинового автомобиля, который при глобальном потеплении будет эквивалентен управлению электромобилем.
Во-первых, снижается уровень шумового загрязнения, так как шум, исходящий от электродвигателя, намного ниже, чем от газового двигателя. Кроме того, поскольку электрические двигатели не требуют того же типа смазочных материалов и технического обслуживания, что и газовые двигатели, количество химикатов и масел, используемых в автомагазинах, будет сокращено из-за меньшего количества автомобилей, нуждающихся в проверках.
Заключение
Электродвигатель меняет ход истории точно так же, как паровой двигатель и печатный станок изменили определение прогресса.Хотя электрический двигатель не открывает новые возможности в том же духе, что и эти изобретения, он открывает совершенно новый сегмент транспортной отрасли, ориентированный не только на стиль и производительность, но и на внешнее воздействие . Таким образом, хотя электрический двигатель, возможно, и не реформирует мир из-за внедрения какого-то нового изобретения или создания нового рынка, он меняет определение того, как мы, как общество, определяем прогресс. Если больше ничего не должно произойти из-за достижений, связанных с электродвигателем, по крайней мере, мы можем сказать, что наше общество продвинулось вперед с осознанием своего воздействия на окружающую среду.Это новое определение прогресса в том виде, в каком он определяется электрическим двигателем.
(Джилл Скотт)
Как работают электродвигатели и генераторы
Электромобили используют исключительно электродвигатели для движения, а гибриды используют электродвигатели, чтобы помочь своим двигателям внутреннего сгорания при передвижении. Но это не все. Эти самые двигатели могут использоваться и используются для выработки электроэнергии (в процессе рекуперативного торможения) для зарядки бортовых аккумуляторов этих транспортных средств.
Самый частый вопрос: «Как это может быть … как это работает?» Большинство людей понимают, что для работы двигатель приводится в действие электричеством — они каждый день видят это в своих бытовых приборах (стиральных машинах, пылесосах, кухонных комбайнах).
Но идея о том, что двигатель может «вращаться в обратном направлении», фактически вырабатывая электричество, а не потребляя его, кажется почти магией. Но как только связь между магнитами и электричеством (электромагнетизм) и концепция сохранения энергии становится понятной, загадка исчезает.
Электромагнетизм
Электроэнергия и выработка электроэнергии начинаются со свойства электромагнетизма — физических отношений между магнитом и электричеством. Электромагнит — это устройство, которое действует как магнит, но его магнитная сила проявляется и контролируется электричеством.
Когда провод, сделанный из проводящего материала (например, меди), движется через магнитное поле, в проводе создается ток (элементарный генератор). И наоборот, когда электричество проходит через провод, намотанный вокруг железного сердечника, и этот сердечник находится в присутствии магнитного поля, он будет двигаться и скручиваться (очень простой двигатель).
Моторы / генераторы
Мотор / генераторы — это действительно одно устройство, которое может работать в двух противоположных режимах. Вопреки тому, что иногда думают люди, это не означает, что два режима двигателя / генератора работают в обратном направлении друг от друга (что в качестве двигателя устройство вращается в одном направлении, а в качестве генератора оно вращается в противоположном направлении).
Вал всегда вращается одинаково. «Смена направления» заключается в потоке электричества. В качестве двигателя он потребляет электричество (поступает) для производства механической энергии, а в качестве генератора он потребляет механическую энергию для производства электроэнергии (вытекает).
Электромеханическое вращение
Электродвигатели / генераторы обычно бывают двух типов: переменного (переменного тока) или постоянного (постоянного тока), и эти обозначения указывают на тип электроэнергии, которую они потребляют и генерируют.
Если не вдаваться в подробности и не затушевывать проблему, то вот разница: переменный ток меняет направление (чередуется) по мере прохождения через цепь. Постоянный ток течет в одном направлении (остается неизменным) при прохождении через цепь.
Тип используемого тока в основном зависит от стоимости устройства и его эффективности (двигатель / генератор переменного тока, как правило, дороже, но также намного эффективнее). Достаточно сказать, что в большинстве гибридов и во многих более крупных полностью электрических транспортных средствах используются двигатели / генераторы переменного тока — так что это тип, на котором мы сосредоточимся в этом объяснении.
Электродвигатель / генератор переменного тока состоит из 4 основных частей:
Якорь (ротор) на валу с проволочной обмоткой
Поле магнитов, которые индуцируют электрическую энергию, уложенную бок о бок в корпусе (статоре)
Контактные кольца, пропускающие переменный ток к / от якоря
Щетки, которые контактируют с контактными кольцами и передают ток в / из электрической цепи
Генератор переменного тока в действии
Якорь приводится в движение механическим источником энергии (например, при промышленном производстве электроэнергии это будет паровая турбина).Когда этот намотанный ротор вращается, его проволочная катушка проходит над постоянными магнитами в статоре, и в проводах якоря создается электрический ток.
Но поскольку каждая отдельная петля в катушке сначала проходит через северный полюс, а затем через южный полюс каждого магнита по мере его вращения вокруг своей оси, индуцированный ток постоянно и быстро меняет направление. Каждое изменение направления называется циклом и измеряется в циклах в секунду или герцах (Гц).
В Соединенных Штатах частота цикла составляет 60 Гц (60 раз в секунду), тогда как в большинстве других развитых стран мира она составляет 50 Гц.Отдельные контактные кольца установлены на каждом из двух концов проволочной петли ротора, чтобы обеспечить путь для выхода тока из якоря. Щетки (которые на самом деле являются угольными контактами) скользят по контактным кольцам и завершают путь для тока в цепь, к которой подключен генератор.
Двигатель переменного тока в действии
Действие двигателя (подача механической энергии), по сути, противоположно действию генератора. Вместо того, чтобы вращать якорь для выработки электричества, ток подается по цепи через щетки и контактные кольца в якорь.Этот ток, протекающий через обмотанный катушкой ротор (якорь), превращает его в электромагнит. Постоянные магниты в статоре отражают эту электромагнитную силу, заставляя якорь вращаться. Пока электричество течет по цепи, двигатель будет работать.
Как работает электродвигатель?
Все признают, что если вы можете создать очень эффективные электродвигатели, вы можете сделать качественный скачок вперед. — Джеймс Дайсон
Введение
«Электродвигатель стал немного более известным и ценимым за последние несколько лет благодаря тому, что он все больше интегрируется в наши автомобили.Поскольку большинство людей понимают и осознают влияние, которое их загрязнение оказывает на климат, производители автомобилей испытывают больший спрос на создание автомобилей, которые могут помочь улучшить нашу окружающую среду или, по крайней мере, причинить меньше вреда ».
«Именно благодаря этой потребности в росте и развитии некоторые из величайших изобретателей мира усовершенствовали электродвигатель, чтобы теперь он работал лучше и эффективнее, чем когда-либо прежде».
Детали электродвигателя
Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей — статора и ротора.Используйте интерактивное изображение ниже в этом разделе, чтобы узнать больше о статоре и роторе и узнать о роли, которую каждый играет в электродвигателе.
Статора Ротор
Статор
Статор состоит из трех частей — сердечника статора, токопроводящей жилы и каркаса. Сердечник статора представляет собой группу стальных колец, которые изолированы друг от друга и соединены друг с другом.У этих колец есть прорези на внутренней стороне колец, вокруг которых будет наматываться проводящий провод, образуя катушки статора.
Проще говоря, в трехфазном асинхронном двигателе есть три разных типа проводов. Вы можете назвать эти типы проводов Фазой 1, Фазой 2 и Фазой 3. Каждый тип проводов наматывается вокруг пазов на противоположных сторонах внутренней части сердечника статора.
После того, как токопроводящий провод вставлен в сердечник статора, сердечник помещается в раму.
Ротор
Ротор также состоит из трех частей — сердечника ротора, токопроводящих стержней и двух концевых колец.Пластины из высококачественной легированной стали составляют цилиндрический сердечник ротора, в центре которого проходит стержень. На внешней стороне сердечника ротора есть прорези, которые либо проходят параллельно стержнеобразной планке в центре сердечника ротора, либо слегка закручены, образуя диагональные прорези. Если сердечник статора имеет диагональные пазы на внешней стороне сердечника, он называется ротором с короткозамкнутым ротором.
Трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель использует ротор с короткозамкнутым ротором. По диагональным линиям в сердечнике размещены токопроводящие стержни, образующие обмотку ротора.Затем с обеих сторон сердечника помещают концевые кольца, чтобы закоротить все токопроводящие стержни, которые были размещены на диагональных линиях сердечника ротора.
После сборки ротора и статора ротор вставляется в статор, и с обеих сторон размещаются два концевых выступа. Эти концевые раструбы изготовлены из того же материала, что и рама статора, и используются для защиты двигателя с обеих сторон.
Как работает электродвигатель?
(непрофессионалам)
Если вы инженер-электрик, вы знаете, как работает электродвигатель.Если вы этого не сделаете, это может сильно сбить с толку, поэтому вот упрощенное объяснение (или версия «как работает электродвигатель для чайников») того, как четырехполюсный трехфазный асинхронный двигатель работает в автомобиле.
Начинается с аккумуляторной батареи в автомобиле, которая подключена к двигателю. Электроэнергия подается на статор через аккумулятор автомобиля. Катушки внутри статора (сделанные из токопроводящей проволоки) расположены на противоположных сторонах сердечника статора и действуют как магниты.Следовательно, когда электрическая энергия от автомобильного аккумулятора подается в двигатель, катушки создают вращающиеся магнитные поля, которые тянут за собой проводящие стержни на внешней стороне ротора. Вращающийся ротор — это то, что создает механическую энергию, необходимую для вращения шестерен автомобиля, которые, в свою очередь, вращают шины.
Так вот, в типичном автомобиле, который не является электрическим, есть и двигатель, и генератор переменного тока. Аккумулятор питает двигатель, который приводит в действие шестерни и колеса.Вращение колес — это то, что затем приводит в действие генератор в автомобиле, а генератор перезаряжает аккумулятор. Вот почему вам советуют водить машину в течение некоторого времени после прыжка — аккумулятор необходимо подзарядить, чтобы он функционировал должным образом.
В электромобиле нет генератора. Итак, как же тогда перезаряжается аккумулятор? Хотя нет отдельного генератора переменного тока, двигатель в электромобиле действует как двигатель и как генератор переменного тока. Это одна из причин того, почему электромобили так уникальны.Как упоминалось выше, аккумулятор запускает двигатель, который подает энергию на шестерни, которые вращают шины. Этот процесс происходит, когда ваша нога находится на акселераторе — ротор притягивается вращающимся магнитным полем, требуя большего крутящего момента. Но что происходит, когда вы отпускаете акселератор?
Когда ваша нога отрывается от акселератора, вращающееся магнитное поле останавливается, и ротор начинает вращаться быстрее (в отличие от магнитного поля).Когда ротор вращается быстрее, чем вращающееся магнитное поле в статоре, это действие перезаряжает аккумулятор, действуя как генератор переменного тока.
Чтобы еще больше упростить этот процесс, представьте, что крутите педали на велосипеде в гору. Чтобы добраться до вершины холма, вам нужно крутить педали сильнее и, возможно, даже придется встать и затратить больше энергии, чтобы повернуть шины и достичь вершины холма. Это похоже на нажатие на газ. Вращающееся магнитное поле, тянущее за собой ротор, создает сопротивление (или крутящий момент), необходимое для перемещения шин и автомобиля.Оказавшись на вершине холма, вы можете расслабиться и перезарядиться, в то время как колеса будут двигаться еще быстрее, чтобы спуститься с холма. В машине это происходит, когда вы отпускаете газ, а ротор движется быстрее и подает электроэнергию обратно в линию электропередачи для подзарядки аккумулятора.
Что такое переменный ток (AC)

по сравнению с постоянным током (DC)?
Концептуальные различия этих двух типов токов кажутся довольно очевидными.Пока один ток постоянный, другой более прерывистый. Однако все немного сложнее, чем это простое объяснение, поэтому давайте разберем эти два термина более подробно.
Постоянный ток (DC)
Термин «постоянный ток» относится к электричеству, которое постоянно движется в единственном и последовательном направлении. Кроме того, напряжение постоянного тока сохраняет правильную полярность, то есть неизменную.
Подумайте о том, как батареи имеют четко определенные положительные и отрицательные стороны.В них используются постоянные токи, чтобы на постоянной основе передавать одно и то же напряжение. В дополнение к батареям, топливные элементы и солнечные элементы также производят постоянный ток, в то время как простые действия, такие как трение определенных материалов друг о друга, также могут создавать постоянный ток.
В соответствии с нашей концепцией батареи, рассматривая положительную и отрицательную стороны батареи, важно отметить, что постоянный ток всегда течет в одном направлении между положительной и отрицательной стороной. Это гарантирует, что обе стороны батареи всегда будут положительными и отрицательными.

Переменный ток (AC)
Термин «переменный ток» определяет тип электричества, характеризующийся напряжением (представьте давление воды в шланге) и током (представьте скорость потока воды через шланг), которые меняются во времени. При изменении напряжения и тока сигнала переменного тока они чаще всего следуют шаблону синусоидальной волны (на изображении выше синусоида показана на правом графике напряжения). Поскольку форма волны является синусоидальной, напряжение и ток чередуются с положительной и отрицательной полярностью при просмотре во времени.Форма синусоидальной волны сигналов переменного тока обусловлена способом генерации электричества.
Другой термин, который вы можете услышать при обсуждении электроэнергии переменного тока, — это частота. Частота сигнала — это количество полных волновых циклов, завершенных за одну секунду времени. Частота измеряется в герцах (Гц), а в США стандартная частота в электросети составляет 60 Гц. Это означает, что сигнал переменного тока колеблется с частотой 60 полных обратных циклов каждую секунду.
Так почему это важно?
Электроэнергия переменного тока — лучший способ передачи полезной энергии от источника генерации (т.э., плотина или ветряк) на большие расстояния. Это связано с переменным характером сигнала переменного тока, который позволяет легко повышать или понижать напряжение до различных значений. Вот почему в розетках вашего дома будет указано 120 вольт переменного тока (безопаснее для потребления человеком), но напряжение распределительного трансформатора, которое подает питание на окрестности (те цилиндрические серые коробки, которые вы видите на полюсах линии электропередачи), может иметь напряжение до 66 кВА (66000 вольт переменного тока).
Мощность переменного тока
позволяет нам создавать генераторы, двигатели и распределительные системы из электричества, которые намного более эффективны, чем постоянный ток, поэтому переменный ток является наиболее популярным током для источников питания.
Как работает трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель?
Самые большие промышленные двигатели — это асинхронные двигатели, которые используются для питания дизельных поездов, посудомоечных машин, вентиляторов и многих других вещей. Но что именно означает «асинхронный» двигатель? С технической точки зрения это означает, что обмотки статора индуцируют ток, протекающий в проводники ротора. С точки зрения непрофессионала, это означает, что двигатель запускается, потому что электричество индуцируется в роторе магнитными токами, а не прямым подключением к электричеству, как у других двигателей, таких как коллекторный двигатель постоянного тока.
Что означает многофазность?
Всякий раз, когда у вас есть статор, который содержит несколько уникальных обмоток на полюс двигателя, вы имеете дело с многофазностью. Обычно многофазный двигатель состоит из трех фаз, но есть двигатели, которые используют две фазы.
Многофазная система использует несколько напряжений для сдвига фазы отдельно от каждого, чтобы намеренно выйти из строя.
Что означает три фазы?
Основываясь на основных принципах Николы Теслы, определенных в его многофазном асинхронном двигателе, сформулированном в 1883 году, «трехфазный» относится к токам электрической энергии, которые подводятся к статору через аккумуляторную батарею автомобиля.Эта энергия заставляет катушки проводящих проводов вести себя как электромагниты.
Простой способ понять три фазы — рассмотреть три цилиндра в форме буквы Y, использующие энергию, направленную к центральной точке, для выработки энергии. По мере создания энергии ток течет в пары катушек внутри двигателя таким образом, что он естественным образом создает северный и южный полюсы внутри катушек, позволяя им действовать как противоположные стороны магнита.
Лучшие электромобили
По мере того, как эта технология продолжает развиваться, характеристики электромобилей начинают быстро догонять и даже превосходить их газовые аналоги.Несмотря на то, что электромобилям еще предстоит пройти определенное расстояние, шаги, предпринятые такими компаниями, как Tesla и Toyota, вселили надежду на то, что будущее транспорта больше не будет зависеть от ископаемого топлива.
На данный момент мы все знаем, какой успех Tesla испытывает в этой области, выпустив седан Tesla Model S, способный проехать до 288 миль, разогнаться до 155 миль в час и иметь крутящий момент 687 фунт-фут. Однако есть десятки других компаний, которые добиваются значительного прогресса в этой области, например Ford Fusion Hybrid, Toyota Prius и Camry-Hybrid, Mitsubishi iMiEV, Ford Focus, BMW i3, Chevy’s Spark и Mercedes B-Class Electric.
Электромобили и окружающая среда
Реальность такова, что цены на газ должны быть намного дороже, чем они есть, потому что мы не учитываем реальный ущерб окружающей среде и скрытые затраты на добычу нефти и ее транспортировку в США — Илон Маск
Электродвигатели прямо или косвенно воздействуют на окружающую среду на микро- и макроуровне. Это зависит от того, как вы хотите воспринимать ситуацию и сколько энергии вам нужно.С индивидуальной точки зрения, электромобили не требуют бензина для работы, поэтому автомобили без выбросов заселяют наши дороги и города. Хотя это представляет собой новую проблему с дополнительным бременем производства электроэнергии, оно снижает нагрузку на миллионы автомобилей, густо населенных в городах и пригородах, выбрасывающих токсины в воздух.

Примечание. Значения MPG (миль на галлон, указанные для каждого региона) представляют собой комбинированный рейтинг экономии топлива в городе / на шоссе бензинового автомобиля, который будет иметь глобальное потепление, эквивалентное вождению электромобиля.Рейтинги выбросов глобального потепления в регионах основаны на данных электростанций за 2012 год в базе данных EPA eGrid 2015. Сравнения включают выбросы при производстве бензина и электрического топлива. Среднее значение 58 миль на галлон в США — это средневзвешенное значение продаж, основанное на том, где были проданы электромобили в 2014 году.
С большой точки зрения рост электромобилей дает несколько преимуществ. Во-первых, уменьшается шумовое загрязнение, так как шум, излучаемый электродвигателем, гораздо более приглушен, чем шум двигателя, работающего на газе.Кроме того, в связи с тем, что электродвигатели не требуют того же типа смазочных материалов и технического обслуживания, что и газовые двигатели, количество химикатов и масел, используемых в автомагазинах, будет сокращено из-за меньшего количества автомобилей, нуждающихся в техосмотрах.
Заключение
Электродвигатель меняет ход истории точно так же, как паровой двигатель и печатный станок изменили определение прогресса. Хотя электрический двигатель не открывает новые возможности в том же духе, что и эти изобретения, он открывает совершенно новый сегмент транспортной отрасли, ориентированный не только на стиль и производительность, но и на внешнее воздействие.Таким образом, хотя электрический двигатель, возможно, и не реформирует мир из-за внедрения какого-то нового изобретения или создания нового рынка, он меняет определение того, как мы, как общество, определяем прогресс.
Если больше ничего не получится от достижений в области электродвигателей, то, по крайней мере, мы можем сказать, что наше общество продвинулось вперед с осознанием своего воздействия на окружающую среду. Это новое определение прогресса в том виде, в каком он определяется электрическим двигателем.

Источники:
http: // www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
Конструкция трехфазного асинхронного двигателя https://www.youtube.com/watch?v=Mle-ZvYi8HA
Как работает асинхронный двигатель работает? https://www.youtube.com/watch?v=LtJoJBUSe28
http://www.mpoweruk.com/motorsbrushless.htm
http://www.kerryr.net/pioneers/tesla.htm
https: // www.basilnetworks.com/article/motors/brushlessmotors.htm
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
https: // www.youtube.com/watch?v=HWrNzUCjbkk
Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя https://www.youtube.com/watch?v=DsVbaKZZOFQ
https://www.youtube.com/watch?v=NaV7V07tEMQ
https : //www.teslamotors.com/models
http://evobsession.com/electric-car-range-comparison/
http://www.edmunds.com/mitsubishi/i-miev/2016/review/
http : //www.ford.com/cars/focus/trim/electric/
https://en.wikipedia.org/wiki/BMW_i3
http://www.edmunds.com/ford/fusion-energi/2016/ обзор /
http: // www.chevrolet.com/spark-ev-electric-vehicle.html
http://www.topspeed.com/cars/volkswagen/2016-volkswagen-e-golf-limited-edition-ar168067.html
http: // www. topspeed.com/cars/bmw/2016-bmw-i3-m-ar160295.html
http://www.popularmechanics.com/cars/hybrid-electric/reviews/a9756/2015-mercedes-benz-b-class- electric-drive-test-ride-16198208/
http://www.topspeed.com/cars/nissan/2016-nissan-leaf-ar171170.html
http://www.caranddriver.com/fiat/500e
http : //www.topspeed.com/cars/kia/2015-kia-soul-electricdriven-ar170088.html
http://www.topspeed.com/cars/ford/2016-ford-focus-electric-ar171335.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s- 70d-ar168705.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015-tesla-model-s-p85d-ar165627.html
http://www.topspeed.com/cars/tesla/2015- tesla-model-s-ar165742.html # main
http://www.caranddriver.com/reviews/2015-tesla-model-s-p90d-test-review
http://www.caranddriver.com/tesla/ model-s
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-1/what-is-alternating-current-ac/
http: // science.howstuffworks.com/electricity8.htm
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/tesla-polyphase-induction-motors/
Изображение с: http://faq.zoltenergy.co/ технический /
http://www.kerryr.net/pioneers/tesla.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Westinghouse_Electric_(1886)
http://www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating- current / chpt-13 / Introduction-ac-motors /
https://www.youtube.com/watch?v=Q2mShGuG4RY
http://www.explainthatstuff.com/electricmotors.html
http://electronics.howstuffworks.com/motor.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Induction_motor

Институт — История — Изобретение электродвигателя 1800-1854
УНИВ-проф. Д-р инж. Мартин Доппельбауэр
Сводка
С изобретением батареи (Алессандро Вольта, 1800 г.), генерации магнитного поля из электрического тока (Ганс Кристиан Эрстед, 1820 г.) и электромагнита (Уильям Стерджен, 1825 г.) был заложен фундамент для создания электродвигателей.В то время еще оставалось открытым вопрос, должны ли электродвигатели быть вращающимися или возвратно-поступательными машинами, то есть имитировать шток плунжера паровой машины.
Во всем мире многие изобретатели работали параллельно над этой задачей — это была проблема «моды». Новые явления открывались почти ежедневно. Изобретения в области электротехники и ее приложений витали в воздухе.
Часто изобретатели ничего не знали друг о друге и самостоятельно разрабатывали подобные решения.Соответствующим образом формируются национальные истории до наших дней. Ниже приводится попытка дать исчерпывающую и нейтральную картину.
Первое вращающееся устройство, приводимое в движение электромагнетизмом, было построено англичанином Питером Барлоу в 1822 году (Колесо Барлоу).

После многих других более или менее успешных попыток с относительно слабым вращающимся и возвратно-поступательным устройством немецкоязычный прусский Мориц Якоби в мае 1834 года создал первый настоящий вращающийся электродвигатель , который на самом деле развил замечательную механическую выходную мощность.Его мотор установил мировой рекорд, который был улучшен только четыре года спустя, в сентябре 1838 года, самим Якоби. Его второй мотор был достаточно мощным, чтобы переправить лодку с 14 людьми через широкую реку. Лишь в 1839/40 году другим разработчикам во всем мире удалось создать двигатели с аналогичными, а затем и с более высокими характеристиками.

Уже в 1833 году немец Генрих Фридрих Эмиль Ленц опубликовал статью о законе взаимности магнитоэлектрических и электромагнитных явлений, т.е.е. обратимость электрогенератора и двигателя . В 1838 году он дал подробное описание своих экспериментов с генератором Pixii, который он использовал в качестве двигателя.

В 1835 году двое голландцев Сибрандус Стратинг и Кристофер Беккер построили электродвигатель, который приводил в движение небольшую модель автомобиля. Это первое известное практическое применение электродвигателя. В феврале 1837 г. первый патент на электродвигатель был выдан американцу Томасу Дэвенпорту.

Однако все ранние разработки Якоби, Стратинга, Давенпорта и других в конечном итоге не привели к электродвигателям, которые мы знаем сегодня.

Двигатель постоянного тока был создан не на основе этих двигателей, а скорее в результате разработки генераторов энергии (динамометров). Основы были заложены Уильямом Ричи и Ипполитом Пикси в 1832 году с изобретением коммутатора и, что наиболее важно, Вернером Сименсом в 1856 году с двойным Т-образным якорем и его главным инженером Фридрихом Хефнер-Альтенеком в 1872 году с помощью барабанная арматура. Двигатели постоянного тока по-прежнему занимают доминирующее положение на рынке в диапазоне малой мощности (ниже 1 кВт) и низкого напряжения (ниже 60 В).

В период с 1885 по 1889 год была изобретена трехфазная электроэнергетическая система , которая является основой для современной передачи электроэнергии и современных электродвигателей. Единого изобретателя трехфазной системы питания назвать нельзя. Есть несколько более или менее известных имен, которые принимали активное участие в изобретениях (Брэдли, Доливо-Добровольский, Феррарис, Хазельвандер, Тесла и Венстрём). Сегодня трехфазный синхронный двигатель используется в основном в высокодинамичных приложениях (например, в роботах) и в электромобилях.Впервые он был разработан Фридрихом Августом Хазельвандером в 1887 году.

Очень успешный трехфазный асинхронный двигатель был построен Михаилом Доливо-Добровольским в 1889 году. Сегодня это наиболее часто производимая машина в диапазоне мощностей от 1 кВт и выше.

Расписание 1800 — 1834: Первые эксперименты с электромагнитными устройствами

1800	Впервые Allessandro Volta (итальянский) производит непрерывную электрическую энергию (в отличие от искры или статического электричества) из набора серебряных и цинковых пластин.
1820	Ганс Кристиан Эрстед (Дениш) обнаруживает генерацию магнитного поля электрическими токами, наблюдая за отклонением стрелки компаса. Это был первый случай, когда механическое движение было вызвано электрическим током.
1820	Андре-Мари Ампер (французский язык) изобретает цилиндрическую катушку (соленоид).

1821	Майкл Фарадей (британец) создает два эксперимента для демонстрации электромагнитного вращения. Вертикально подвешенный провод движется по круговой орбите вокруг магнита.	Вращающийся провод Фарадея, 1821 Фотография любезно предоставлена Отделом труда и промышленности Национального музея американской истории Смитсоновского института
1822	Питер Барлоу (Великобритания) изобретает прялку (колесо Барлоу = униполярная машина).	Колесо Барлоу, 1822 Philosophical Magazine, 1822, vol. 59
1825–1826	William Sturgeon (Великобритания) изобретает электромагнит , катушку проводов с железным сердечником для усиления магнитного поля.	Первый электромагнит Стерджена, 1825 г. Труды Общества поощрения художеств, мануфактур и торговли, 1824 г., т.43, пл. 3
1827-1828	Иштван (Ányos) Jedlik (венгерский) изобретает первую роторную машину с электромагнитами и коммутатором. Однако Джедлик публично сообщил о своем изобретении только десятилетия спустя, и фактическая дата изобретения неизвестна. До сих пор многие венгры считают, что Едлик изобрел электродвигатели. Функциональная модель его аппарата выставлена в художественном музее в Будапеште. Хотя на самом деле это может быть первый электродвигатель, следует понимать, что это устройство не оказало влияния на дальнейшее развитие электрических машин. Изобретение Джедлика долгое время оставалось скрытым, и изобретатель не преследовал его. Электротехника ничем не обязана Джедлику.	Поворотное устройство Jedlik, 1827/28 Фото: Wikipedia Электромобиль Jedlik, 1827/28 Фото: Wikipedia
перед 1830	Иоганн Михаэль Эклинг, механик из Вены, строит двигатель по планам и идеям проф.Андреас фон Баумгартнер (австрийский физик; с 1823 г. профессор физики и прикладной математики в Вене). Этот аппарат был приобретен в 1830 году Инсбрукским университетом по цене 50 жидких кубометров. Год постройки неизвестен, но должно быть до 1830 года, поскольку дата покупки подтверждена.	Двигатель Баумгартнера, построенный Эклингом до 1830 г. Фотография любезно предоставлена Университетом Инсбрука, Музей экспериментальной физики, Ao.Univ. Проф. Маг. Доктор Армин Денот.

1831	Майкл Фарадей (Великобритания) обнаруживает и исследует электромагнитную индукцию, то есть генерацию электрического тока из-за переменного магнитного поля (инверсия открытия Эрстеда). Фарадей закладывает основы развития электрогенератора.

1831

Майкл Фарадей (Великобритания) обнаруживает и исследует электромагнитную индукцию, то есть генерацию электрического тока из-за переменного магнитного поля (инверсия открытия Эрстеда). Фарадей закладывает основы развития электрогенератора.

1831	Джозеф Генри (американец из США) находит закон индукции независимым от Фарадея и строит небольшой магнитный рокер.Он описывает это как «философскую игрушку». В статье для английского журнала Philosophical Magazine, в 1838 году англичанин Ф. Уоткинс подробно описывает устройство Генри и называет его первым электродвигателем, когда-либо известным. Эта точка зрения распространяется и по сей день в основном на британскую литературу.	Магнитный рокер Генри, 1831 Американский журнал науки, 1831, т. 20, стр. 342
Апрель 1832	Savatore dal Negro (итальянский) создает устройство, которое может поднять 60 граммов за одну секунду на 5 сантиметров и, следовательно, развивает механическую мощность почти 30 мВт. Вероятно, он был вдохновлен магнитным рокером Генри и создал аналогичную возвратно-поступательную машину. Однако устройство Даль Негро может производить движение с помощью специальной передачи. Даль Негро описывает свои эксперименты в письме от апреля 1832 года, а затем в научной статье « Nuova Macchina élettro-Magnetica » в марте 1834 года. Его устройства хранятся в Музее истории физики в университете Падуи. К сожалению, они не отображаются.	Электромагнитный маятник Даль Негро, 1832 Annali delle Scienze de Regno Lombardo-Veneto, März 1834, pl. 4
июль 1832	Первое публичное описание вращающейся электрической машины . Автор — анонимный писатель с инициалами П.М. Теперь его с большой вероятностью опознали как ирландца Фредерика Мак-Клинтока из Дублина. Майкл Фарадей, получатель письма 26 июля 1832 г., немедленно его публикует. Впервые публично описана вращающаяся электрическая машина.	Первое описание вращающейся электрической машины П.М., 1832 г. Philosophical Magazine, 1832, стр. 161–162
июль 1832	Hippolyte Pixii (французский язык) создает первый аппарат для генерации переменного тока из вращения. Устройство было публично представлено в сентябре 1832 года на заседании Académie des Sciences . Его описание напечатано уже в июльском номере Annales de Chimie . Pixii улучшил свое устройство в том же году, добавив переключающее устройство. Теперь он может производить пульсирующий постоянный ток.	Первый генератор постоянного тока Pixii, 1832/33 F.Niethammer, Ein- und Mehrphasen-Wechsel-strom-Erzeuger, Verlag S. Hirzel, Leipzig 1906
1832	Уильям Ritchie (британский) сообщил в марте 1833 года об устройстве, которое, как он утверждал, было построено девятью месяцами ранее летом 1832 года. Это вращающийся электромагнитный генератор с четырьмя катушками ротора, коммутатором и щетками. Ричи считается изобретателем коммутатора. В конце своей статьи Ричи описывает, как он смог вращать электрический магнит, используя магнитное поле Земли. Он мог поднять вес на несколько унций (50-100 грамм). Коммутация производилась двумя концами провода, которые входили в два полукруглых желоба с ртутью.	Первый генератор постоянного тока с коммутатором, 1832/33 вращающаяся катушка Ричи, 1833 Philosophical Trans.Лондонского королевского общества, 1833, Vol. 132, стр.316, пл.7
Янв 1833	A Доктор Шультесс читает лекцию в Обществе инженеров в Цюрихе в 1832 году, в которой описывает свои идеи электродвигателя. В январе 1833 года он успешно продемонстрировал машину перед тем же цюрихским обществом. Более подробная информация отсутствует.
Март 1833	Осенью 1832 года William Sturgeon строит вращающееся электрическое устройство, которое он публично демонстрирует в марте 1833 года в Лондоне. Как и в случае с Джедликом, нет никаких определенных доказательств даты и деталей его строительства. Осетр сообщил об этом изобретении в 1836 году в первом выпуске своего собственного журнала.	Устройство вращения Осетровых, 1832 Летопись электричества Осетровых рыб, 1836/37, т. 1

Декабрь 1833	В первые годы развития электротехники проводилось строгое различие между магнитно-электрическими машинами, т.е.е. электрические генераторы и электромагнитные машины, то есть электродвигатели. Генрих Фридрих Эмиль Ленц (немецкий) нашел « закон взаимности магнитоэлектрических и электромагнитных явлений », то есть обратимость электрического генератора и двигателя. Его научный текст читается в конце 1833 года в Санкт-Петербургской Академии наук и опубликован в 1834 году в журнале Поггендорфа Annalen der Physik und Chemie .Его идеи постепенно становятся обычным явлением, особенно в 1838 году после нескольких сообщений об успешных экспериментах по обращению. Иногда утверждают, что принцип обращения был открыт в 1861 году итальянцем Пачинотти или даже только в 1873 году случайно на Всемирной выставке в Вене. Оба утверждения ложны. Эмиль Ленц широко сообщил еще в 1838 году в Annalen der Physik und Chemie Поггендорфа , как он использовал генератор Pixii в качестве двигателя.

Декабрь
1833

В первые годы развития электротехники проводилось строгое различие между магнитно-электрическими машинами, т.е.е. электрические генераторы и электромагнитные машины, то есть электродвигатели.

Генрих Фридрих Эмиль Ленц (немецкий) нашел « закон взаимности магнитоэлектрических и электромагнитных явлений », то есть обратимость электрического генератора и двигателя.

Его научный текст читается в конце 1833 года в Санкт-Петербургской Академии наук и опубликован в 1834 году в журнале Поггендорфа Annalen der Physik und Chemie .Его идеи постепенно становятся обычным явлением, особенно в 1838 году после нескольких сообщений об успешных экспериментах по обращению.

Иногда утверждают, что принцип обращения был открыт в 1861 году итальянцем Пачинотти или даже только в 1873 году случайно на Всемирной выставке в Вене. Оба утверждения ложны. Эмиль Ленц широко сообщил еще в 1838 году в Annalen der Physik und Chemie Поггендорфа , как он использовал генератор Pixii в качестве двигателя.

июль 1834	Джузеппе Доменико Ботто (итальянец), профессор физики из Турина, в июле 1834 года публикует в женевском журнале Bibliotheque Universelle описание электродвигателя, на котором он работает. Его устройство соответствует метроному (похожему на конструкции Генри и Даль Негро), действующему на маятник с помощью двух электромагнитов.Вращательное движение создается штоком поршня. Точная копия устройства сейчас выставлена в Museo Galileo во Флоренции.	Роторная машина Ботто, июль 1834 г. (реконструкция) Фото любезно предоставлено Museo Galileo, Флоренция

июль
1834

Джузеппе Доменико Ботто (итальянец), профессор физики из Турина, в июле 1834 года публикует в женевском журнале Bibliotheque Universelle описание электродвигателя, на котором он работает.

Его устройство соответствует метроному (похожему на конструкции Генри и Даль Негро), действующему на маятник с помощью двух электромагнитов.Вращательное движение создается штоком поршня.

Точная копия устройства сейчас выставлена в Museo Galileo во Флоренции.

Роторная машина Ботто, июль 1834 г. (реконструкция)
Фото любезно предоставлено Museo Galileo, Флоренция

Расписание 1834 — 1837: Первые настоящие электродвигатели

Май 1834	Мориц Герман Якоби (немецкоязычный прусский, натурализованный русский) начинается с экспериментов с подковообразным электромагнитом в начале 1833 года в Кенигсберге (тогда Пруссия, ныне Россия).В январе 1834 года он пишет в письме Поггендорфу, редактору журнала Annalen der Physik und Chemie , о своих успехах. Он переходит к созданию электродвигателя, которое он завершает в мае 1834 года. Его двигатель поднимает вес от 10 до 12 фунтов со скоростью один фут в секунду, что эквивалентно примерно 15 ваттам механической мощности. В ноябре 1834 года он отправляет отчет Академии наук в Париже и публикует подробные научные мемуары весной 1835 года.Позже за эту работу он получил звание почетного доктора факультета Кенигсбергского университета. Его текст разделен на 23 раздела и был расширен в 1837 году еще на 15 разделов. Якоби прямо заявил в меморандуме 1835 года, что он не единственный изобретатель электромагнитного двигателя. Он указывает на приоритет изобретений Ботто и Даль Негро. Однако Якоби, несомненно, был первым, кто создал пригодный для использования вращающийся электродвигатель. Полнофункциональная копия его двигателя выставлена в Институте электротехники (ETI) Технологического института Карлсруэ (KIT) по адресу Engelbert-Arnold-Strasse 5 (Building 11.10) в Карлсруэ, Германия.	Первый настоящий электродвигатель Мориц Якоби, Кенигсберг, май 1834 г.
окт. 1834	Американец Т. Edmundson создает электромагнитное вращающееся устройство, напоминающее водяное колесо.	Электромагнитное колесо Эдмундсона Американский журнал науки, 1834, т. 26, стр. 205
1834-1835	В декабре 1833 года кузнец Томас Дэвенпорт (американец) покупает соленоид непосредственно у Джозефа Генри и начинает эксперименты вместе с Orange Smalley (американец) в мастерской в Форестдейле, штат Вермонт. В июле 1834 года двое мужчин создают свою первую роторную машину. Они улучшают устройство в несколько этапов, прежде чем впервые публично продемонстрировать его в декабре 1834 года. В следующем году Давенпорт отделяется от Смолли. Летом 1835 года Давенпорт едет в Вашингтон, округ Колумбия, чтобы продемонстрировать свою машину в патентном бюро и зарегистрировать ее. Однако из-за отсутствия денег ему пришлось безуспешно вернуться домой.	Первый двигатель Давенпорта из его первой заявки на патент в июне 1835 года
Август 1835	Фрэнсис Уоткинс (британец) создает электрическую «игрушку», с помощью которой он может приводить во вращение несколько магнитных игл. Он описывает устройство в статье для журнала Philosophical Magazine . Он признается, что его вдохновила электромагнитная машина (генератор) Джозефа Сакстона, которая выставлена в публичной галерее в Лондоне с августа 1833 года. Watkins можно считать одним из первых, кто понял принцип реверсирования двигателя и генератора.	Игрушка Уоткина, 1835 г. Philosophical Magazine , 1835 г., т. 7, стр. 112
1835	Sibrandus Stratingh и Christopher Becker (голландский) создают небольшой (30 x 25 см) трехколесный автомобиль с электрическим приводом и весом около 3 кг.Он может проехать по столу от 15 до 20 минут, пока батарея не разрядится. Stratingh и Becker публикуют отчет о своем успехе в том же году. Стратинг знал работы Якоби и в 1840 году хотел построить настоящий электромобиль, но ему это так и не удалось.	Электромодель фирмы Stratingh and Becker, 1835 г.

Май 1836	Johann Philipp Wagner (немецкий) представляет электродвигатель на Stiftungsfest из Sencken-bergischen naturforschenden Gesellschaft .Его аппарат похож на устройство, созданное Стратингом и Беккером. Он может работать около 10 минут, пока аккумулятор не разрядится. Вагнер хранит свою конструкцию в секрете, поэтому есть отчеты о демонстрации, но нет чертежей машины. В последующие годы Вагнер продолжает развивать свой двигатель и публично демонстрирует улучшенные версии.

Май
1836

Johann Philipp Wagner (немецкий) представляет электродвигатель на Stiftungsfest из Sencken-bergischen naturforschenden Gesellschaft .Его аппарат похож на устройство, созданное Стратингом и Беккером. Он может работать около 10 минут, пока аккумулятор не разрядится.

Вагнер хранит свою конструкцию в секрете, поэтому есть отчеты о демонстрации, но нет чертежей машины. В последующие годы Вагнер продолжает развивать свой двигатель и публично демонстрирует улучшенные версии.

1836 1837	Davenport продолжает совершенствовать свои устройства.В 1836 году он находит нового партнера в лице Ransom Cook и переезжает в Саратога-Спрингс, штат Нью-Йорк, для дальнейшего развития своих двигателей. С помощью Кука он строит модель патентного бюро. 24 января 1837 года Давенпорт подает в Вашингтон свое предостережение, а 5 февраля 1837 года он получает первый в США патент на электродвигатель: « Усовершенствование движущей силы с помощью магнетизма и электромагнетизма ». Его модель двигателя сейчас выставлена в Смитсоновском институте в Вашингтоне, округ Колумбия. В запатентованной конструкции Davenport используются четыре вращающихся электромагнита, которые переключаются с помощью коммутатора, и постоянные постоянные магниты в форме кольца, сделанные из мягкого железа. Усовершенствованный двигатель, который он представляет в августе 1837 года, имеет диаметр 6 дюймов, вращается со скоростью около 1000 оборотов в минуту и может поднять 200-фунтовый груз на один фут за одну минуту. Это соответствует мощности 4,5 Вт. Давенпорт в последующие годы постоянно совершенствовал свои конструкции. Вместе с Эдвином Вильямсом из Нью-Йорка и его партнером Рэнсомом Куком Дэвенпорт 3 марта 1837 года формирует объединенную акционерную ассоциацию. Однако Уильямс не может продать достаточное количество акций, и все предприятие рушится всего через год. .	Запатентованный двигатель Давенпорта, февраль 1837 г.

1836
1837

Davenport продолжает совершенствовать свои устройства.В 1836 году он находит нового партнера в лице Ransom Cook и переезжает в Саратога-Спрингс, штат Нью-Йорк, для дальнейшего развития своих двигателей. С помощью Кука он строит модель патентного бюро.
24 января 1837 года Давенпорт подает в Вашингтон свое предостережение, а 5 февраля 1837 года он получает первый в США патент на электродвигатель: « Усовершенствование движущей силы с помощью магнетизма и электромагнетизма ».

Его модель двигателя сейчас выставлена в Смитсоновском институте в Вашингтоне, округ Колумбия.

В запатентованной конструкции

Davenport используются четыре вращающихся электромагнита, которые переключаются с помощью коммутатора, и постоянные постоянные магниты в форме кольца, сделанные из мягкого железа.

Усовершенствованный двигатель, который он представляет в августе 1837 года, имеет диаметр 6 дюймов, вращается со скоростью около 1000 оборотов в минуту и может поднять 200-фунтовый груз на один фут за одну минуту. Это соответствует мощности 4,5 Вт.

Давенпорт в последующие годы постоянно совершенствовал свои конструкции.

Вместе с Эдвином Вильямсом из Нью-Йорка и его партнером Рэнсомом Куком Дэвенпорт 3 марта 1837 года формирует объединенную акционерную ассоциацию. Однако Уильямс не может продать достаточное количество акций, и все предприятие рушится всего через год. .

Запатентованный двигатель Давенпорта, февраль 1837 г.

Томас Дэвенпорт — изобретатель электродвигателя?

Есть несколько текстов пафоса в американо-американской литературе, в которых Томас Дэвенпорт прославляется как изобретатель электродвигателя.Это утверждение основано на неоспоримом факте, что Давенпорт был первым американцем, который создал пригодный для использования электродвигатель, а также первым, кто получил патент на такое устройство в начале 1837 года.

Однако

Davenport был далеко не первым, кто построил электродвигатель. В Европе (особенно в Англии, Италии и Пруссии) технологии были уже значительно продвинуты. Уже летом 1834 года, за три года до патента, Мориц Якоби представил двигатель, который был в три раза мощнее усовершенствованной машины, которую Давенпорт разработал через несколько месяцев после подачи заявки на патент.Вдобавок мотор Давенпорта работал быстрее, чем у Якоби. Таким образом, выходной крутящий момент двигателя Давенпорта, решающий фактор при сравнении электрических машин, составлял лишь около одной десятой от конструкции Якоби, разработанной тремя годами ранее.

В 1835 году, вскоре после появления двигателя Якоби, двое голландцев Стрейтинг и Беккер уже представили первое практическое применение, управляя небольшой электромобилем.

За годы, прошедшие после патента Давенпорта, продвижение Якоби практически не уменьшилось.В то же время, когда Якоби продемонстрировал свою следующую машину осенью 1838 года, двигатель, который имел выходную мощность 300 Вт и мог вести лодку с 14 людьми через широкую реку, Давенпорт показал крошечную модель поезда.

Мотор

Давенпорта не примечателен в историческом контексте. Его конструкция не является существенным улучшением других современных конструкций.

За прошедшие годы компания Davenport произвела большое количество машин.Но в отличие от Вернера Сименса, Джорджа Вестингауза и Томаса Эдисона он не был основателем важной компании. И в отличие от Николы Теслы, например, Томас Давенпорт никогда не мог продать или лицензировать свой патент.

Давенпорт не получил патент на электродвигатель как таковой, а только на его особые конструктивные особенности. В период с 1837 по 1866 год только в Англии другим изобретателям было выдано около 100 патентов на электродвигатели. После того, как Давенпорт модернизировал свой двигатель уже в 1837 году, его патент стал практически бесполезным.

Davenport — это честь быть первым из тысяч инженеров, получивших патент на электродвигатель. Но он не является их изобретателем, и его разработки не оказали сколько-нибудь значительного влияния на дальнейшее развитие электродвигателей.

Расписание 1838 — 1854 гг .: более мощные двигатели, новые применения

февр. 1838	Уоткинс публикует обширную статью в журнале Philosophical Magazine , где он представляет свой двигатель.	Двигатель Уоткина, февраль 1838 г. Philosophical Magazine, 1838 г., т. 12, пл. 4
Август 1838 г.	В августе 1838 года в Лондоне выставлена крошечная модель поезда с одним из двигателей Davenport . Он движется со скоростью 3 мили в час.	Модель поезда Давенпорта, 1838 Фото любезно предоставлено Отделом труда и промышленности Национального музея американской истории Смитсоновского института.
сен. 1838	Якоби переезжает в Санкт-Петербург в августе 1838 года по просьбе русского царя. Он был принят в Петербургскую Академию наук и щедро поддержан царем в его дальнейшей работе над электродвигателями. 13 сентября 1838 года Якоби впервые демонстрирует на Неве лодку с электрическим приводом и гребными колесами длиной около 8 м. Цинковые батареи имеют 320 пар пластин и весят 200 кг.Они размещены вдоль двух боковых стенок сосуда. Мотор развивает мощность от 1/5 до 1/4 л.с. (300 Вт), лодка движется со скоростью 2,5 км / ч по маршруту длиной 7,5 км. Он может перевозить более десятка пассажиров. Якоби целыми днями разъезжает по Неве. В современных газетных статьях говорится, что после двух-трех месяцев работы потребление цинка составило 24 фунта.	Улучшенный мотор Якоби, 1838
1838	Чарльз Г. Page (американец) начинает всю жизнь заниматься электромоторами. В течение следующих 20 лет Пейдж будет искать более совершенные и мощные машины. Его двигатели продавались по каталогам в США и достигли высокого уровня осведомленности общественности. Раньше многие изобретатели электродвигателей имитировали паровые двигатели с качающимся (возвратно-поступательным) поршнем. Пейдж тоже строит такую машину (см. Справа), но затем обращается к вращающимся устройствам.	Первый двигатель Пейджа, 1838 Американский журнал науки , 1838, т. 35, стр. 264

Август 1839	8 августа г. Якоби испытывает усовершенствованный электродвигатель, механические характеристики которого в три-четыре раза превышают механические характеристики его второй машины 1838 года (около 1 кВт).Его лодка сейчас развивает скорость 4 км / ч. По словам Уильяма Роберта Гроува, ключевым фактором его успеха является улучшенная цинк-платиновая батарея, которую он сделал сам. В октябре 1841 года Якоби снова демонстрирует усовершенствованный двигатель, который, однако, лишь немного превосходит модель 1839 года. Это последний электродвигатель, построенный Якоби. Теперь он обращается к теории электродвигателей, а затем переходит к другим электрическим явлениям.

Август
1839

8 августа г. Якоби испытывает усовершенствованный электродвигатель, механические характеристики которого в три-четыре раза превышают механические характеристики его второй машины 1838 года (около 1 кВт).Его лодка сейчас развивает скорость 4 км / ч. По словам Уильяма Роберта Гроува, ключевым фактором его успеха является улучшенная цинк-платиновая батарея, которую он сделал сам.

В октябре 1841 года Якоби снова демонстрирует усовершенствованный двигатель, который, однако, лишь немного превосходит модель 1839 года. Это последний электродвигатель, построенный Якоби. Теперь он обращается к теории электродвигателей, а затем переходит к другим электрическим явлениям.

1837- 1842	Роберт Дэвидсон (Шотландия) также занимается разработкой электродвигателей с 1837 года.Сделал несколько приводов для токарного станка и модельных машин. В 1839 году Дэвидсон руководит постройкой первого автомобиля с электрическим приводом. В сентябре 1842 года он совершает пробные пробеги с 5-тонным локомотивом длиной 4,8 м на железнодорожной линии Эдинбург — Глазго. Его двигатель развивает около 1 л.с. (0,74 кВт) и развивает скорость 4 мили в час (6,4 км / ч).	Первый электровоз Дэвидсона, 1839 г. От Т.du Moncel, Электричество как движущая сила , Лондон, 1883 г., рис. 32

1837-
1842

Роберт Дэвидсон (Шотландия) также занимается разработкой электродвигателей с 1837 года.Сделал несколько приводов для токарного станка и модельных машин.

В 1839 году Дэвидсон руководит постройкой первого автомобиля с электрическим приводом.

В сентябре 1842 года он совершает пробные пробеги с 5-тонным локомотивом длиной 4,8 м на железнодорожной линии Эдинбург — Глазго. Его двигатель развивает около 1 л.с. (0,74 кВт) и развивает скорость 4 мили в час (6,4 км / ч).

Первый электровоз Дэвидсона, 1839 г.
От Т.du Moncel, Электричество как движущая сила , Лондон, 1883 г., рис. 32

В последующие годы начинается поток патентов на электромагнитные машины — около 100 в одной только Англии с 1837 по 1866 год.

Среди изобретателей, имеющих дело с электродвигателями: Джеймс Джоул (англ., 1838 г.), Уильям Тейлор (англ., 1838 г.), Урайа Кларк (1840 г.), Томас Райт (1840 г.), Уитстон (англ., 1841 г.) , де Гарлем (около 1841 г.), П.Элиас (американец, ок. 1842 г.), Дж. Фромент (франц., Ок. 1844 г.), Мозес Г. Фармер (американец, ок. 1846 г.), Г. К. Колтон (американец, род. 1847 г.), Хьорт (ок. 1849 г.), Томас Холл (американец в США, около 1850 г.), Т.К. Эйвери (около 1851 г.), Серен Хьорт (датчанин, около 1851 г.), Дю Монсель (француз, около 1851 г.), Мари Дэви (франц. 1861)
и другие.

Изначально идет соревнование между колебательными (возвратно-поступательными) и вращательными машинами. Позже колебательные машины полностью исчезают из поля зрения.

Основная проблема первых электродвигателей заключалась в том, что электрический ток от гальванических элементов (цинковых батарей) был слишком дорогим, чтобы конкурировать с паровыми двигателями. Р. Хант сообщил в 1850 году в журнале British Philosophical Magazine , что электроэнергия даже в самых лучших условиях в 25 раз дороже, чем паровая машина. Только с продолжающейся разработкой электрогенератора (динамо-машины) ситуация начинает меняться.

1840	18 января 1840 года выходит первое издание новой газеты Давенпорта, Electro Magnet and Mechanics Intelligencer . Печатный станок приводится в движение двумя собственными моторами. Моторы выдают якобы около 2 л.с., что составляет около 1,5 кВт.
1841- 1844	По инициативе Вагнера, Германская Конфедерация под руководством Пруссии, Баварии и Австрии устанавливает в 1841 году приз в размере 100000 гульденов за создание электрической машины, мощность которой дешевле, чем мощность лошади, пара или человека. мощность. Конечно, эта цена привлекает других изобретателей, которые параллельно с Вагнером начинают работать над электродвигателем. Среди них господин Карл Людвиг Althans из Бюкебурга недалеко от Миндена, Эмиль Stöhrer из Лейпцига, Эмиль Groos из Карлсруэ и Петер Bauer из Нюрнберга. В частности, в 1843 году Штёрер конструирует замечательную машину. При исследовании последней машины Вагнера в мае и июне 1844 г. во Франкфурте-на-Майне федеральная комиссия определила мощность всего в 50 Вт.Потребление цинка настолько велико, что лошадь, пар и рабочая сила значительно дешевле. Из-за этой неудачи Вагнеру отказывают в цене, и он впадает в немилость. Без мощного электрогенератора это соревнование невозможно было бы выиграть, и человечеству пришлось ждать еще 25 лет.
1851	Page увеличивает мощность двигателей с 8 до 20 л.с. С двумя двигателями он ведет 10-тонный локомотив с максимальной скоростью 30 км / ч. Он путешествует по маршруту из Вашингтона в Бладенбург за 19 минут.
1854	Другой, 12-тонный локомотив Пейджа едет по маршруту Балтимор — Огайо.

… подробнее в части 2.

Мотор-генератор — обзор

Типы и функции двигателей

Электродвигатель / генератор M / G требуется для заряда и разряда накопленной кинетической энергии в маховике.Индукционные машины, машины с постоянным магнитом и синхронные машины с переменным сопротивлением обычно используются для накопления энергии маховиком [56]. Индукционные машины обычно дешевле и проще в производстве, и они могут быть изготовлены из высокопрочных материалов. Поскольку в них не используются постоянные магниты, нет необходимости беспокоиться о размагничивании и потерях, когда маховик вращается в вакууме. Однако из-за более низкой плотности мощности, ограниченной скорости и высокой температуры ротора они не являются наиболее подходящим кандидатом для сверхвысоких скоростей.Они также имеют низкий коэффициент мощности при небольшой нагрузке, высоком пусковом токе намагничивания, а регулирование скорости асинхронной машины сложнее по сравнению с машинами с постоянным магнитом и синхронными машинами с переменным сопротивлением.

Синхронные машины с переменным сопротивлением имеют низкие потери при запуске, они имеют высокий КПД, высокую удельную мощность и относительно легко рассеивают тепло. В них не используются постоянные магниты, поэтому нет проблем с размагничиванием и потерями, когда маховик вращается в вакууме.Роторы могут изготавливаться из высокопрочных и недорогих материалов. Однако они обладают сложными конструктивными особенностями, сложны в изготовлении, имеют низкий коэффициент мощности, имеют пульсации крутящего момента, вибрацию и шум, а их скорость трудно регулировать. У них также более высокая стоимость производства по сравнению с индукционными машинами.

Синхронные машины с постоянными магнитами имеют более высокую удельную мощность, эффективность, плотность крутящего момента, коэффициент мощности с диапазоном нагрузки и скорости, плотность нагрузки, более высокую скорость.Однако они имеют высокую стоимость из-за использования магнитов, риска размагничивания и сложных проблем управления температурным режимом.

Некоторые нестандартные конструкции машин также были исследованы для применения в маховиках для накопления энергии [57]. Безподшипниковые униполярные машины переменного тока, машины с осевым потоком на постоянных магнитах, многофазные электрические машины, машины с массивом постоянных магнитов Хальбаха [57]. Бессердечниковая машина с постоянными магнитами для применения в качестве накопителя энергии без вала с магнитным левитированием маховика представлена в [58].В этой статье описывается использование статора без сердечника или железа и левитирующего маховика с магнитным подшипником. Таким образом, обмотку можно разместить на стационарной конструкции. Предлагаемая конструкция идентична существующей бесконтактной машине для работы в вакууме и имеет удерживающую конструкцию на земле. Крепление обмоток к основанию с помощью удерживающих конструкций, расположенных на земле, отличается высокой прочностью, надежностью и простой механической конструкцией с точки зрения изготовления и обслуживания.

Требования к мощности, скорости и крутящему моменту для накопителя энергии с маховиком показаны на рис.51. Номинальная скорость ω ₁, номинальный крутящий момент T _{номинальный} и номинальная мощность P _{номинальный}. Время, необходимое для зарядки маховика до номинальной скорости в моторном режиме, составляет т ₁. В течение этого периода входная мощность и частота вращения маховика увеличиваются до номинальной мощности и номинальной скорости. В течение t ₁ до произвольного времени t ₂ маховик вращается с минимальной мощностью и крутящим моментом, обозначенными P ₁ и T ₁, соответственно, в вакууме при постоянная номинальная скорость.Эта мощность зависит от типа двигателя, потерь и эффективности насоса, необходимого для создания вакуума.

Рис. 51. Требования к конструкции электрической машины для маховикового накопителя энергии.

Маховик работает в генераторном режиме в течение t ₂ до t ₃ и разряжается с постоянной мощностью, в то время как его частота вращения снижается от номинального значения до ω ₂ об / мин .Временные интервалы t ₃ — t ₂ можно легко найти из кинетической энергии вращения Δ E и соотношения между мощностью и энергией следующим образом:

(57) ΔE = 12Jω12 − ω22

(58) Paverage = ΔEt3 − t2

, где J — момент инерции, ω ₁ и ω ₂ представляют начальную и конечную скорости маховика соответственно. В идеальном случае время, необходимое маховику для достижения ω ₂, при средней мощности P _{средней} составляет t ₁.Генератор должен обеспечивать постоянную мощность P _{номинальной} в течение т ₂ и т ₃. Электродвигатель / генератор должен генерировать постоянную мощность P _{номинальной} при снижении скорости с ω ₁ и ω ₂ об / мин. Время t ₂ может быть любым произвольным временем в соответствии с требованиями к накоплению энергии. Кроме того, могут быть некоторые ограничения на t ₂ из-за работы маховика в условиях вакуума.

Электромобили | Университет Теннесси в Чаттануге

Преимущества электромобилей (включая электрические автобусы)
Система привода
Сравнение электродвигателя
Характеристики двигателя
Системы управления
Аккумуляторные системы
Как работает Сотовая работа?
Производительность аккумуляторных систем автомобиля
Память аккумулятора
Типы зарядки
Расположение зарядного устройства / варианты подключения
Способы зарядки
Уровни заряда
Управление аккумулятором
Аксессуары (электрические стеклоподъемники, обогрев, воздушный, гидроусилитель руля и т. д.)

Использование электромобилей дает множество преимуществ. Во-первых, отсутствует запах топлива, поскольку автомобили работают от батарей, а не от бензина, дизельного топлива или другого горючего топлива. Электромобили тихие … езда практически бесшумна. Правильно используя рекуперативное торможение, электромобили увеличивают срок службы тормозов, а также вырабатывают энергию за счет кинетической энергии. Благодаря использованию высокотехнологичной композитной технологии электромобили могут быть намного легче, чем их аналоги с ДВС, что также помогает снизить износ тормозов наряду с износом дороги.

Электромобили намного более энергоэффективны. Электродвигатели преобразуют практически всю свою топливную энергию в полезную мощность. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) имеет КПД менее 20%.

Стоимость технического обслуживания, включая стоимость топлива, у электромобиля намного ниже. Нет необходимости в настройке или замене масла. Если исключить из контрольного списка технического обслуживания автомобиля все, что относится к ДВС, он становится довольно коротким. А за счет зарядки в ночное время «топливо» для электромобилей снижается до четверти стоимости бензина или дизельного топлива.

Электромобили, особенно электрические автобусы, приносят большую пользу связям с общественностью. Общественность и СМИ любят ездить на автомобиле и говорить об электромобилях с нулевым уровнем выбросов.

Однако у электромобилей и гибридно-электрических транспортных средств есть два основных преимущества. Электрические и гибридно-электрические транспортные средства могут помочь сократить использование нашей страной иностранной нефти и уменьшить загрязнение окружающей среды, которое отрицательно сказывается на здоровье и благополучии.

Электромобиль — это транспортное средство, такое как автомобиль, грузовик или автобус, в котором в качестве топлива используется аккумуляторная батарея, заменяющая бензин, дизельное топливо или другие виды горючего топлива.Исчезли двигатель внутреннего сгорания и трансмиссия. В электромобиле используется электродвигатель или, в некоторых случаях, более одного двигателя для приведения в движение транспортного средства.

Электромобили во многом схожи с транспортными средствами с двигателями внутреннего сгорания. Шасси или кузов многих электромобилей, используемых сегодня на дорогах, представляют собой автомобили, которые когда-то имели двигатель внутреннего сгорания (ДВС). В большинстве электромобилей даже интерьер автомобиля не изменился, и почти все электромобили содержат те же аксессуары, что и их собратья внутреннего сгорания.

Энергия, хранящаяся в аккумуляторной батарее электромобиля, обеспечивает питание контроллера мотора. Контроллер мотора — это устройство, которое регулирует мощность, подаваемую на электродвигатель (-ы) электропривода, в зависимости от положения педали акселератора. Электроэнергия, подаваемая на электродвигатель (электродвигатели), используется для создания электродвижущей силы, которая вращает вал электродвигателя (электродвигателей). Этот вал соединен с колесами транспортного средства и вызывает движение вперед или назад, в зависимости от направления вращения вала.

Заправка электромобиля заключается в подключении автомобильного зарядного устройства к розетке, специально предназначенной для зарядки электромобиля. Время зарядки зависит от типа батареи, емкости и выходного напряжения / тока зарядного устройства. Большинство электромобилей можно зарядить примерно за 6 часов.

Основная цель электромобилей — уменьшить количество вредных газов, которые выбрасываются в воздух из-за процесса сгорания двигателя внутреннего сгорания.Электромобиль производит нулевые выбросы. Некоторые критики индустрии электромобилей будут утверждать, что сокращение выбросов загрязняющих газов не произошло из-за выбросов, которые образуются при производстве электроэнергии на электростанциях. Хотя это правда, что электростанции действительно производят некоторые загрязнители, правительство имеет очень строгие правила в отношении выбросов электростанций. А поскольку электростанции производят избыток энергии в ночное время, когда спрос невелик, владельцы электромобилей могут использовать эту избыточную мощность, заряжаясь ночью.Это делает электростанции более эффективными.

Кроме того, электромобили намного более энергоэффективны, чем автомобили с ДВС. Мало того, что сама двигательная установка намного более эффективна, но и потери энергии через трансмиссию, и холостой ход просто не существуют. Поскольку трансмиссии нет, ускорение происходит «плавно»; без рывков и шума …. просто красиво и плавно.

Вернуться к началу

Преимущества электромобилей (включая электробусы)

Электромобиль имеет много преимуществ перед транспортными средствами, в которых используется двигатель внутреннего сгорания.Электромобиль очень чистый. Нет газообразных выбросов. Также устранены другие проблемные загрязнители, такие как масло, трансмиссионная жидкость и жидкость для радиаторов. В некоторых электромобилях единственным используемым углеводородным веществом является консистентная смазка для подшипников.

Электромобили очень упрощены. Двигательная установка в автомобиле с ДВС состоит из сотен движущихся частей. В силовой установке электромобиля есть только один: электродвигатель. Помимо снижения затрат на техническое обслуживание и экономии смазочных материалов и масел, снижение потерь на трение способствует повышению энергоэффективности электромобилей.

Электромобили очень энергоэффективны. На каждые 100 единиц топлива, расходуемых автомобилем с ДВС, только 16 фактически приводят к движению. Однако электромобиль будет использовать почти 85 единиц из 100 для управления транспортным средством.

У электромобилей есть еще одно существенное преимущество перед автомобилями с ДВС: рекуперативное торможение. Когда электромобиль замедляется, двигатель становится генератором и обеспечивает энергией батареи. Дополнительным преимуществом этого процесса является тормозящее воздействие двигателя на транспортное средство, что снижает износ тормозов.

Электромобиль очень тихий. Проблема для инженеров, проектирующих эти автомобили, заключается не в том, чтобы заглушить двигатель, а в том, чтобы заглушить шум других систем, таких как кондиционер, гидроусилитель руля или воздушные компрессоры.

В большинстве электромобилей трансмиссия не используется. Двигатели обычно односкоростные, а ускорение плавное, без толчков или толчков, как у трансмиссий в современных автомобилях.

Электромобиль можно подзарядить дома, сэкономив на остановке на заправке.Единственным недостатком этого является время, необходимое для полной зарядки «разряженной» батареи. В некоторых случаях это может длиться до 6 часов. Технология зарядных устройств стремительно совершенствуется, и в настоящее время можно зарядить «пустую» батарею до 80% всего за 20 минут.

Основным препятствием, с которым сегодня сталкиваются электромобили, является способность аккумуляторов аккумулировать энергию. Емкость аккумулятора ограничивает дальность поездки автомобиля. Много различных типов аккумуляторов проходят испытания для использования в электромобилях.К ним относятся свинцово-кислотные, никель-кадмиевые, никель-железные, никель-цинковые, никель-металлогидридные, натрий-никелевый хлорид, бром цинка, сера натрия, литий, воздух цинка и воздух алюминия. Эти усовершенствованные батареи, хотя и намного более дорогие, со временем позволят электромобилю достичь того же запаса хода, что и современные автомобили, работающие на ископаемом топливе.

Вернуться к началу

Приводная система

Система привода электромобиля выполняет те же функции, что и система привода автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.Система привода — это та часть электромобиля, которая передает механическую энергию на ведущие колеса, заставляя электромобиль двигаться. Компоненты, используемые в электромобиле, сильно отличаются от стандартного автомобиля. В электромобиле передача не требуется. Трансмиссия в стандартном транспортном средстве используется для придания транспортному средству определенного крутящего момента или мощности на определенных скоростях путем изменения передаточного отношения входной / выходной передачи в трансмиссии. Изменение передаточного числа зависит от скорости вращения (об / мин) силовой установки или двигателя транспортного средства.Поскольку происходит механическое переключение с одного набора передач на другой, пассажиры обычно ощущают толчок при увеличении или уменьшении скорости и переключении трансмиссии на большую или меньшую передачу.

электромобилях используется электродвигатель для поворота колес транспортных средств. Сегодня используется несколько различных конструкций приводных систем. К ним относятся автомобили с одним большим электродвигателем, соединенным с задними колесами через корпус дифференциала. В других конструкциях используются два двигателя меньшего размера для приведения в действие каждого колеса отдельно через независимые приводные валы.

В самой эффективной на сегодняшний день конструкции используются двигатели, которые прикреплены непосредственно к колесу. Их называют «колесными двигателями». За счет исключения приводных валов и дифференциалов механические потери между двигателем и колесами сведены к минимуму. Система питания электромобиля включает в себя как систему привода, так и систему управления. Контроллер подает питание на двигатель от аккумуляторов. Двигатель, в свою очередь, передает мощность для перемещения транспортного средства на ведущие колеса через коробку передач..

Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. В электромобилях используются два типа электродвигателей для обеспечения привода колес. Двигатель постоянного тока (DC) и двигатель переменного тока (AC). Двигатели постоянного тока состоят из трех основных компонентов:

Набор катушек возбуждения по периметру двигателя, создающих магнитные силы, обеспечивающие крутящий момент.
Ротор или якорь, установленные на подшипниках, которые вращаются внутри магнитного поля, создаваемого катушками возбуждения.
Коммутационное устройство, которое меняет магнитные силы на противоположные и заставляет якорь вращаться, создавая механическую силу, используемую для поворота ведущих колес.

Двигатель переменного тока похож на двигатель постоянного тока в том, что он также имеет набор катушек возбуждения и ротор или якорь, однако, поскольку существует непрерывное реверсирование тока (переменный ток), коммутирующее устройство не требуется. На данном этапе развития ни один двигатель не может считаться лучше другого. У них обоих есть преимущества и недостатки, перечисленные ниже.

Вернуться к началу

Сравнение электродвигателей

*Двигатель переменного тока*	*Двигатель постоянного тока*
Коробка передач односкоростная	Многоскоростная коробка передач
Легкий	Тяжелее при эквивалентной мощности
Дешевле	Дороже
95% КПД при полной нагрузке	85-95% КПД при полной нагрузке
Контроллер дороже	Простой контроллер
Мотор / контроллер / инвертор дороже	Мотор / контроллер дешевле

Как показано в сравнении, двигатель переменного тока дешевле, чем двигатель постоянного тока, система переменного тока дороже из-за стоимости сложной электроники, связанной с инвертором переменного тока и контроллером двигателя.Электродвигатели переменного тока — наиболее часто используемые электродвигатели в бытовых приборах и станках. Эти двигатели очень надежны, и, поскольку они содержат единственную движущуюся часть, они должны прослужить весь срок службы автомобиля при минимальном техническом обслуживании или вообще без него. Типичные характеристики двигателя перечислены в таблице ниже.

Характеристики двигателя

л.с.

	*Тип щетки постоянного тока*	*Бесщеточный постоянный магнит постоянного тока*	*Индукция переменного тока*
Пиковая эффективность	85-89	95-97	94-95
КПД при нагрузке 10%	80-87	73-82	93-94
Макс.Обороты	4,000-6,000	4,000-10,000	9000-15000
Стоимость вала	100–150 долларов США	100–130 долл. США	50–75 долларов США
Относительная стоимость контроллера для щеток постоянного тока	1	3-5	6-8
1 л.с. = 746 Вт

Контроллер электромобиля — это устройство, которое работает между батареями и двигателем для управления скоростью и ускорением.Контроллер преобразует постоянный ток батареи в переменный ток для двигателей переменного тока или просто регулирует ток для двигателей постоянного тока. Контроллер также может реверсировать обмотки возбуждения двигателя, так что в режиме торможения двигатель становится генератором, а энергия возвращается в батареи. Это называется рекуперативным торможением, и в течение одной зарядки может возвращаться до 10% или более энергии, потребляемой системой привода, в батареи.

Вернуться к началу

Одним из широко известных преимуществ электромобиля является рекуперативное торможение.Регенерирующее торможение сейчас распространено почти на всех автомобилях, но мало кто понимает, что происходит. Следующий абзац представляет собой попытку объяснить, как это работает.

В схеме, показанной выше, изображена выходная пара полевых МОП-транзисторов (металл-оксид-полупроводниковые полевые транзисторы) с приводом двигателя. Выходной сигнал контроллера — чистый постоянный ток. Напряжение. Двигатель будет генерировать противоэдс. который пропорционален его скорости вращения. При нулевой нагрузке или без разгона это назад эл.м.ф. поднимется до уровня выходного сигнала контроллера.

MOSFET — это двунаправленный переключатель, который резистивно проводит (когда он включен) для обоих направлений тока. Итак, рассмотрим ситуацию, когда ток равен нулю, а мощность контроллера теперь уменьшена. Задняя э.д.с. мотора. теперь выше, чем выходное напряжение контроллера, поэтому двигатель будет пытаться подавать ток обратно в контроллер. Если это удастся, мотор затормозится — у нас будет рекуперативное торможение.

Этот тип цепи (где верхняя сторона включена, а нижняя сторона выключена) может обеспечивать ток или понижать его. Это работает следующим образом: обратный ток двигателя теперь является прямым током к полевому МОП-транзистору маховика, поэтому, когда он включен, он замыкает двигатель, чей тормозной ток возрастает в течение этого периода (стрелка B, перевернутая). Теперь полевой МОП-транзистор с маховиком отключается, но этот ток должен продолжать течь — из-за индуктивности двигателя. Таким образом, он течет как обратный ток через приводной полевой МОП-транзистор, при этом заряжая батарею.Дополнительное напряжение для этого получается из энергии, запасенной в индуктивности двигателя. Процесс переключения с привода на торможение полностью автоматический. Более того, это полностью достигается за счет того, что скорость двигателя превышает напряжение привода, и без каких-либо изменений состояния или переключений в контроллере. Регенеративное торможение — это, если хотите, побочный продукт конструкции контроллера и почти полная авария.

Если транспортное средство движется по слишком крутому склону (или требуемая скорость внезапно снижается, что приводит к очень резкому торможению), ток, генерируемый двигателем, может превысить ток, с которым могут безопасно работать полевые МОП-транзисторы.Поскольку это приведет к повреждению полевых МОП-транзисторов, он должен быть защищен, поэтому все контроллеры, обеспечивающие рекуперативное торможение, также оснащены ограничителем тока для предотвращения такого отказа.

В гибридных электромобилях эта проблема становится еще более сложной из-за неиспользованного тока от вспомогательного источника питания. Поскольку приводные двигатели не потребляют ток от вспомогательного источника питания, этому току все равно нужно куда-то идти. Контроллер мотора должен отслеживать и учитывать избыточный ток от вспомогательного источника питания, так что в определенных ситуациях, когда слишком большой ток присутствует при работе регенерации и APU, регенерационный MOSFET также должен быть выключен.для защиты контроллера мотора.

В ранних версиях электромобилей с двигателями постоянного тока простой контроллер с переменным резистором управлял ускорением и скоростью транспортного средства. Полный ток и мощность потреблялись от батареи все время. На более низких скоростях, когда требовалась небольшая мощность, использовалось высокое сопротивление, чтобы уменьшить ток, подаваемый на двигатель. Это привело к тому, что большая часть энергии батареи тратится впустую на тепло, рассеиваемое резистором. Современные контроллеры регулируют скорость и ускорение с помощью электронного процесса, называемого широтно-импульсной модуляцией (ШИМ).Переключающие устройства, такие как IGBT (очень быстрые транзисторы с высоким номинальным током), быстро прерывают, при необходимости включают или выключают поток электричества к двигателям. Высокая мощность достигается, когда интервалы (время между импульсами) очень короткие. Увеличивая время между импульсами, ограничивают ток.

Колесный двигатель, показанный выше, изготовлен компанией Technologies M4.

Как упоминалось выше, одна из наиболее интересных конструкций двигателей — это интеграция двигателя непосредственно в колесо.Это так называемые колесные двигатели, и они вполне могут когда-нибудь стать нормой, поскольку они удаляют огромное количество механических устройств из транспортного средства, обеспечивая движение колеса … в колесе!

Мотор-колесо в сборе представляет собой элегантную интеграцию электродвигателя и других компонентов в корпус, который помещается в шину обычного размера.

Узел мотор-колесо состоит из высокоэффективного электродвигателя, ведомого контроллера мотор-колеса (MWSC), включая силовую и управляющую электронику, тормоз, колесные подшипники, управляемый интерфейс передней подвески и радиатор, встроенный в статор.Конфигурация трехфазного синхронного двигателя состоит из центрального статора, который поддерживает обмотки, и инвертора, окруженного внешним ротором, который поддерживает постоянные магниты.

Колесо установлено непосредственно на роторе для прямой передачи крутящего момента и улучшенного свободного хода. Двигатель в сборе имеет жидкостное охлаждение, что обеспечивает постоянную высокую потребляемую мощность.

Производители автобусов оценят преимущества упаковки и взаимозаменяемость задней оси мотор-колеса, которая легко помещается в существующие колесные арки.Поперечина с глубоким смещением оси обеспечивает более широкую зону прохода в полу в конфигурации с низким полом.

Выбор двигателя для электромобиля включает множество переменных. Ни один тип двигателя не может считаться лучшим. При проектировании электромобиля необходимо ответить на вопрос, прежде чем выбирать конкретный тип двигателя. Сколько мощности вам нужно, нужны ли вам переменные скорости, какое рабочее напряжение аккумуляторной системы, какой крутящий момент вам нужен и с какой скоростью, сколько физического места может занимать двигатель, сколько это может стоить, в какой среде будет работать двигатель? Как только на эти вопросы будут даны ответы, вы сможете сделать свой выбор двигателя.После идентификации двигателя необходимо разработать систему управления, обеспечивающую работу двигателя.

Вернуться к началу

Системы управления

Самая сложная и важная система электромобиля — это система управления. Система управления отвечает за управление работой электромобиля. Система управления получает входные данные от оператора, сигналы обратной связи контроллера от контроллера мотора и двигателя, а также сигналы обратной связи от других систем внутри электромобиля.Скорость, с которой система управления должна получать данные от других систем, обрабатывать данные в алгоритме и выводить ответ на заданные условия, должна составлять миллисекунды. Это требует, чтобы система управления имела микропроцессор, как и компьютер, для выполнения своих задач. Хотя нет двух идентичных систем управления, большинство сигналов обратной связи схожи. В таблице ниже перечислены общие компоненты системы управления и сигналы обратной связи, которые отправляются на микропроцессор.

Контроллер мотора.

Компонент	Сигнал обратной связи
Электродвигатель (двигатели)	Температура обмотки
	Скорость ротора (об / мин)
Аккумулятор	Напряжение
	Выходной ток
	Температура
Контроллер двигателя	Ток (и направление тока)
	Напряжение
	Температура
	Ток утечки
Педаль акселератора	Напряжение в зависимости от положения педали
Селектор переключения	FWD / REV
	Выбор диапазона

Система управления должна постоянно отслеживать сигналы обратной связи, перечисленные выше.Например, если температура обмоток в двигателе становится слишком высокой, магнитные свойства этого двигателя могут быть необратимо изменены или обмотки могут расплавиться. Подавая сигнал обратно на микропроцессор, система управления может ограничить мощность двигателя, если обнаружит повышение температуры. Такое же ограничение или отключение любой системы может иметь место, если возникла или возникла нежелательная ситуация. Другие сигналы обратной связи предоставляют микропроцессору информацию для управления скоростью автомобиля.Педаль акселератора работает так же, как и в обычных автомобилях. Когда педаль нажата, на микропроцессор отправляется возрастающее напряжение сигнала (не напряжение тягового аккумулятора), который дает команду контроллеру двигателя увеличить величину тока в обмотках двигателя, заставляя двигатель вращаться быстрее. По мере уменьшения напряжения сигнала от педали акселератора двигатель вращается медленнее.

В некоторых усовершенствованных системах управления можно ограничить величину тока, протекающего к двигателю, на основе выбора переключателя.Это позволяет оператору приспособиться к стилю вождения, соответствующему конкретной ситуации. Например, если водителю требуется определенный диапазон (в милях) от одной зарядки, выбор диапазона может быть установлен таким образом, чтобы микропроцессор ограничивал величину выходного тока от контроллеров двигателя до заданного предела. Если предварительно установленный предел составляет 100 ампер, микропроцессор не позволит току, превышающему этот предел, течь к двигателям. В этом режиме способность к ускорению приносится в жертву дальности полета. Если водитель находится в зоне, где транспортному средству необходимо подниматься по крутым склонам, переключатель диапазонов можно настроить так, чтобы можно было использовать максимальный ток, допустимый для контроллера мотора и мотора.Функция выбора диапазона — ценная функция, повышающая эффективность контроллера мотора. Конечная цель системы управления — максимизировать энергию, запасаемую в тяговом аккумуляторе, и предотвратить возникновение небезопасных условий внутри электромобиля.

Вернуться к началу

Аккумуляторные системы

Аккумулятор электромобиля, с видимыми элементами.	Аккумулятор электромобиля определяет запас хода, способность к ускорению и время перезарядки автомобиля.Поскольку батарея содержит энергию для питания электромобиля, и поскольку современные батареи не обеспечивают электромобили с таким же потенциалом дальности, как у автомобилей с ДВС, батареи и альтернативные варианты, такие как маховики и сверхконденсаторы, являются наиболее изученными областями в области электромобилей Аккумуляторная автомобильная технология.
Элемент батареи обычно состоит из 4 основных компонентов, показанных слева. Ячейка содержит положительный и отрицательный электрод, электролит и сепаратор.Положительный электрод принимает электроны от внешней цепи, когда ячейка разряжена. Отрицательный электрод отдает электроны внешней цепи по мере разряда ячейки. Электролит обеспечивает механизм прохождения заряда между положительным и отрицательным электродами. Сепаратор электрически изолирует положительный и отрицательный электроды.

К началу

Как работает клетка?

Электронный поток, восстановление и окисление
реакция, разрез.

Когда батарея или элемент вставляются в цепь, она замыкает цикл, который позволяет заряду равномерно течь по цепи. Во внешней части цепи поток заряда — это электроны, в результате чего возникает электрический ток. Внутри ячейки заряд течет в виде ионов, которые переносятся от одного электрода к другому. Поток обусловлен реакциями восстановления и окисления, происходящими на каждом электроде. На каждый электрон, генерируемый в реакции окисления на отрицательном электроде, приходится один электрон, потребляемый в реакции восстановления на положительном электроде.Реакция разряда на положительном электроде, имеющем потенциал 1,685 В, определяется выражением:

Реакция на отрицательном электроде, который имеет потенциал 0,356 В, определяется выражением:

Это означает, что общее напряжение свинцово-кислотного элемента составляет 2,04 вольт. Это значение известно как стандартный электродный потенциал. Другие факторы, такие как концентрация кислоты, также могут влиять на напряжение свинцово-кислотного элемента. Типичное напряжение холостого хода (без нагрузки) составляет около 2.15 вольт.

В то время как напряжение ячейки фиксируется ее химическим составом, емкость ячейки варьируется в зависимости от количества содержащихся в ней активных материалов. Размер отдельных ячеек может составлять от долей ампер-часа до тысяч ампер-часов. Емкость ячейки — это, по сути, количество электронов, которые могут быть получены из нее. Поскольку ток — это количество электронов в единицу времени, емкость ячейки — это ток, подаваемый ячейкой с течением времени, и выражается в ампер-часах.

Приложения

EV требуют огромного количества энергии.Тяговая батарея электромобилей состоит из множества ячеек, которые электрически соединены для обеспечения необходимой емкости накопления энергии. Батареи могут быть соединены вместе в последовательной или параллельной конфигурации.

В последовательной конфигурации отрицательная клемма одной батареи подключается к положительной клемме следующей и так далее, пока не будут достигнуты желаемое напряжение и энергоемкость батареи. Общее напряжение блока можно найти, умножив количество батарей в цепи на напряжение отдельной ячейки.

В параллельной конфигурации положительный полюс одной батареи соединяется с положительным полюсом следующей, и то же самое относится к отрицательной клемме. В этом случае вы можете достичь желаемой емкости аккумуляторов энергии. Параллельная емкость батареи, но общее напряжение блока равно напряжению отдельной ячейки. Система аккумуляторов состоит не только из аккумулятора. В этой системе есть множество других компонентов, которые контролируют все соответствующие переменные, касающиеся аккумулятора и метода подзарядки.

Аккумуляторная система состоит не только из аккумулятора. В этой системе есть множество других компонентов, которые контролируют все соответствующие переменные, касающиеся аккумулятора и метода подзарядки.

Сегодня в электромобилях используется много различных типов аккумуляторов. Наиболее распространенными сегодня являются заливные свинцово-кислотные, герметично-гелевые свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (Ni Cad) и никель-металлогидридные (NiMH). Типы, размеры и конфигурации аккумуляторов охватывают широкий спектр вариантов.Когда производитель электромобилей находится в процессе проектирования, перед выбором батареи необходимо ответить на несколько вопросов. Сюда будут входить такие вопросы, как: сколько места доступно для аккумуляторов, сколько они могут весить, каков желаемый диапазон, каков вес транспортного средства, какова целевая стоимость транспортного средства, как будут заряжаться аккумуляторы и что Требуются требования к системе привода. Это необходимые вопросы из-за разнообразия доступных типов батарей и различий между ними.В таблице ниже перечислены характеристики наиболее распространенных типов батарей.

Вернуться к началу

Производительность автомобильных аккумуляторных систем

Каждый конкретный тип аккумулятора имеет характеристики, которые делают его более или менее желательным для использования в конкретном приложении. Стоимость всегда является основным фактором, и никель-металлгидридные батареи возглавляют список по цене, а свинцово-кислотные батареи с заливной жидкостью являются самыми недорогими. Что теряется при переводе стоимости, так это тот факт, что NiMH аккумуляторы дают почти вдвое большую производительность (удельная энергия на вес аккумулятора), чем обычные свинцово-кислотные аккумуляторы.Еще один фактор, который необходимо учитывать при сравнении батарей, — это время зарядки. Свинцово-кислотные батареи требуют очень длительного периода перезарядки, от 6 до 8 часов. Свинцово-кислотные батареи из-за своего химического состава не могут постоянно выдерживать высокий ток или напряжение во время зарядки. Свинцовые пластины внутри батарей быстро нагреваются и очень медленно охлаждаются. Слишком много тепла приводит к состоянию, известному как «выделение газа», когда водород выделяется из вентиляционной крышки батареи. Со временем выделение газов снижает эффективность батареи, а также увеличивает потребность в обслуживании батареи.Батареи, такие как NiCad и NiMH, не так чувствительны к нагреву и могут быть перезаряжены очень быстро, что позволяет производить заряды высокого тока или высокого напряжения, которые могут вывести аккумулятор из состояния заряда 20% до состояния заряда 80% всего за несколько секунд. 20 минут.

Тип батареи	Плотность энергии Вт · ч / кг	Плотность мощности Вт / кг	Срок службы батареи	Стоимость по шкале от 1 до 10
Свинцово-кислотный	35	150	500	1
Улучшенная свинцово-кислотная	48	150	800	3
GM Овоник NiMH	70	220	> 600	8
SAFT NiMH	70	150	1,500	8
SAFT литий-ионный	120	230	600	9
Литий-полимерный	150	350	<600	10
Зебра хлорид натрия-никеля	86	150	<1000	4
Влияние на характеристики автомобиля	Диапазон	Разгон	Стоимость жизненного цикла, стоимость замены	Первоначальная стоимость, стоимость замещения

Общее напряжение аккумуляторной батареи варьируется от автомобиля к автомобилю.В настоящее время ведутся обсуждения с производителями электромобилей в попытке стандартизировать номинальное напряжение аккумуляторной батареи автомобиля. Провидцы электромобилей надеются, что станции подзарядки автомобилей будут доступны на стоянках по всему городу. Если электромобили имеют установленный диапазон напряжения аккумуляторной батареи, все автомобили смогут использовать одни и те же зарядные устройства. Производители зарядных устройств в настоящее время разрабатывают «умные» зарядные устройства на базе микропроцессоров. «Умное» зарядное устройство получит доступ к базе данных конкретного автомобиля и сможет соответствующим образом регулировать заряд.

Новые аккумуляторные системы также управляются микропроцессором. Микропроцессор получает данные от датчиков в аккумуляторной батарее. Температура, выходной ток, напряжение батареи и обнаружение неисправностей передаются обратно в микропроцессор, который затем может вычислить, сколько энергии осталось в батарее, а также сколько было потреблено. Контроль температуры и сопротивления земли автомобиля защищает аккумулятор и пассажиров от опасности.

Конфигурации батарей

также сильно различаются в зависимости от автомобиля и желаемого резервирования системы.Батарейные блоки можно соединить вместе в одну длинную последовательную цепь, так что общее напряжение блока будет суммой всех ячеек в серии. В других системах используются несколько блоков с одинаковым напряжением, параллельных нескольким блокам. Это обеспечивает избыточность системы. Если элемент в одном блоке выходит из строя, система управления батареями может отключить вывод этого блока, и автомобиль может продолжать движение с оставшимися блоками батарей. Автомобиль потеряет энергию из-за неисправного блока, и это повлияет на дальность действия.

Слева показан аккумуляторный блок, состоящий из 27 отдельных 2-вольтовых ячеек,
в конфигурации последовательной схемы для формирования блока с напряжением 54 вольт.

Факторы, влияющие на выбор батареи для конкретных приложений:

Для чисто электрических транспортных средств выбор аккумулятора в первую очередь зависит от плотности энергии. Плотность энергии определяется как количество энергии, хранящейся в элементе или батарее, в зависимости от веса или объема.Поэтому идеальной батареей была бы батарея, которая дает больше всего энергии, занимает наименьшее пространство и наименьший вес (без учета стоимости). Наиболее перспективными технологиями аккумуляторов, доступных сегодня, являются свинцово-кислотные (Pb-acid), никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлогидридные (NiMH), литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы. Сравнение плотностей энергии показано на диаграмме выше. Помимо плотности энергии, существует множество факторов, которые влияют на тип батареи, выбранной для использования в электромобиле.К ним относятся стоимость, срок службы (количество циклов зарядки-разрядки до того, как емкость уменьшится с исходных 100% до 80%), быстрое или быстрое время зарядки и удельную мощность (максимальный ток нагрузки, который аккумулятор может обеспечить в течение очень короткого промежутка времени. ). Еще одним критерием выбора типа батареи, который тесно связан с плотностью энергии, является удельная энергия батареи.

Удельная энергия — это плотность энергии как функция времени, измеряемая в ватт-часах на единицу массы. Удельная энергия важна, потому что она влияет на количество аккумуляторов, необходимых для конкретного применения, и, в свою очередь, на массу или вес аккумуляторов, которые транспортному средству необходимо нести на борту, чтобы в конечном итоге работать в определенном диапазоне только для электричества.Это наиболее важный фактор для электромобилей, поскольку он определяет их общий диапазон, но не столь критичный для электромобилей, которые несут большую часть своей энергии в виде газообразного или жидкого топлива. Вместо этого для HEV критическим параметром при выборе батареи становится удельная мощность батареи.

Поскольку HEV используют два разных источника энергии, потребности в энергии от батарей намного меньше, чем у электромобилей. Поскольку гибриды обычно зависят только от электрической энергии, хранящейся на борту, для обеспечения мощности для ускорения и подъема на холм, требуются аккумуляторы с высокой удельной мощностью и меньшей массой.Удельная мощность — это мощность на единицу массы, поэтому способность батареи обеспечивать высокое потребление тока в течение коротких периодов времени с меньшим весом является желаемой целью для HEV. Справа показана диаграмма, в которой сравнивается удельная мощность батарей разных типов. В настоящее время информация о литиевых батареях отсутствует.

Зарядные устройства для аккумуляторов восполняют энергию, потребляемую электромобилем, так же, как бензонасос заправляет бензобак. Одно существенное отличие состоит в том, что оператор электромобиля может полностью зарядить автомобиль за ночь дома, а не заправляться на заправочной станции.Зарядное устройство для аккумуляторов — это устройство, которое преобразует переменный ток, распределяемый электрическими предприятиями, в постоянный ток, необходимый для подзарядки аккумулятора.

Вернуться к началу

Батарея Память

Часто слышно, что у батарейки есть память. Когда о «памяти» говорят в одном предложении с батареями, это означает, что батарея не достигла заявленной емкости. Если заявленная емкость аккумулятора составляет 100 ампер-часов, а напряжение отсечки постоянно достигается, когда после зарядки было израсходовано только 80% или 80 ампер-часов, это часто называют эффектом памяти.Есть много мнений по поводу того, есть ли у батареек память. Использование термина «память» для описания потери емкости, вероятно, является источником путаницы. Батарея может работать постоянно плохо, ее разрядная емкость находится в пределах от 2% до 3% в течение каждого цикла разрядки. А вот батарейки из «памяти» так не достают. Это несколько разных причин плохой работы, и, как правило, ответственность за этот эффект лежит на смотрителе аккумулятора.

Некоторые из наиболее распространенных причин проблем с производительностью, которые приписываются эффекту «памяти»:

1.Неправильная зарядка, т. Е. Постоянная перезарядка или недозаряд
2. Превышение пороговых значений температуры аккумулятора во время зарядки или разрядки

Так что же случилось с аккумулятором, который испытывает эффект «памяти»? Из-за различных типов батарей и используемых химикатов не существует единого общего термина, который можно было бы использовать для описания причин плохой работы всех батарей. Однако известно, что высокие температуры изменяют молекулярные структуры задействованных химикатов, что может привести к более высокому внутреннему сопротивлению внутри батареи, что приводит к снижению напряжения.Недозаряд может привести к накоплению сульфата свинца на пластинах свинцово-кислотных аккумуляторов, что также увеличивает внутреннее сопротивление аккумулятора, поскольку токи сужаются и не могут проходить через всю поверхность пластин. Перезарядка может иметь тот же эффект, что и высокая температура, изменяя кристаллическую структуру химических веществ внутри батареи.

Можно ли стереть «память» батареи? В большинстве случаев ответ — «да». При правильном выполнении нескольких циклов зарядки / разрядки эффект памяти может быть разрушен, и емкость аккумулятора вернется к исходному значению.Однако в некоторых случаях, если батарея плохо обслуживалась в течение длительного периода времени (месяцев), возможно, что произошло необратимое повреждение, а срок службы и емкость батареи определены и не могут быть исправлены.

Типы зарядки

Существует несколько различных типов зарядных устройств в зависимости от способа управления скоростью зарядки.

Постоянное напряжение

Приложено постоянное напряжение, и ток течет в батарею (максимальный ток возникает, когда батарея полностью разряжена, и снижается до низкого, когда батарея почти заряжена.) Электроника с зарядками постоянного напряжения относительно проста, поэтому эти типы зарядных устройств, как правило, дешевле.

Вернуться к началу

Комбинация постоянного тока / постоянного напряжения

Цикл заряда начинается с высокого постоянного тока до тех пор, пока напряжение не достигнет установленного значения, затем переходит в режим управления постоянным напряжением. Это наиболее совершенный из основных типов зарядных устройств для аккумуляторов, который обычно увеличивает срок службы аккумулятора за счет уменьшения нагрева во время процесса зарядки.Эти зарядные устройства также имеют тенденцию повышать производительность аккумулятора.

Импульсная зарядка

Один из передовых методов зарядки, оцениваемых в настоящее время, исключает необходимость постоянного тока и / или постоянного напряжения с помощью «пульсирующего» напряжения. Применяется серия очень сильных импульсов тока и напряжения до тех пор, пока напряжение батареи не достигнет заданного значения. Основным преимуществом импульсного зарядного устройства является значительное снижение тепловыделения, что позволяет зарядному устройству работать при высоком уровне напряжения, даже когда аккумулятор почти полностью заряжен.Кроме того, уменьшение тепла приводит к уменьшению «потерянной» энергии. Таким образом, импульсная зарядка может значительно сократить время зарядки и более энергоэффективна.

Несмотря на то, что существует множество типов зарядных устройств для аккумуляторов, производитель транспортного средства предоставит или порекомендует подходящее зарядное устройство для аккумуляторов в электромобиле.

Вернуться к началу

Расположение зарядного устройства / варианты соединения

Зарядные устройства для аккумуляторов электромобилей

могут быть бортовыми (в электромобиле) или за бортовыми (в фиксированном месте).Как и у многих других вариантов, у обоих типов есть свои преимущества и недостатки. Если зарядное устройство установлено на борту, аккумуляторы можно заряжать в любом месте, где есть электрическая розетка. Недостатком бортовых зарядных устройств является ограничение их выходной мощности из-за ограничений по размеру и весу, продиктованных конструкцией автомобиля. Выходная мощность внешних зарядов ограничена только способностью аккумуляторов принимать заряд. Владелец электромобиля может сократить время, необходимое для зарядки аккумуляторов с помощью мощного внешнего зарядного устройства, однако возможность зарядки в разных местах ограничена.

Вернуться к началу

Способы зарядки

Существует два основных метода соединения, используемых для завершения соединения между электросетью, зарядным устройством и автомобильным разъемом. Первый — это традиционная вилка (называемая токопроводящей муфтой). При таком подключении оператор электромобиля подключает свой автомобиль к соответствующей розетке (например, на 110 или 220 вольт), чтобы начать зарядку. Этот тип муфты может использоваться с зарядным устройством в автомобиле (на борту) или вне автомобиля (за бортом).

Второй тип связи называется индуктивной связью. В этом типе сцепления используется лопасть, которая вставляется в розетку на автомобиле. Вместо того, чтобы передавать мощность по прямому проводному соединению, мощность передается за счет индукции, которая представляет собой магнитную связь между обмотками двух отдельных катушек, одна в лопасти, а другая установлена в транспортном средстве.

Индуктивная зарядка

Индуктивное зарядное устройство не имеет прямого электрического соединения с автомобилем.Атмосферостойкая лопасть передает энергию на порт зарядки автомобиля через магнитное поле. Зарядные устройства для внедорожников Delco представляют собой безопасную и простую в использовании систему зарядки электромобилей. Вставка зарядного устройства — это все, что требуется для начала зарядки. Зарядку можно прекратить в любой момент, сняв переходник. Двунаправленная связь и встроенная диагностика обеспечивают безопасное соединение и предотвращают движение автомобиля при подключении.

Проводящая зарядка

В проводящем зарядном устройстве энергия передается транспортному средству через контакт металл-металл.Разъем, например AVCON (слева), надежно соединяет источник питания и порт зарядки автомобиля.

Вернуться к началу

Уровни заряда

Зарядные устройства

также классифицируются по уровню мощности, которую они могут обеспечить для аккумуляторной батареи:

Уровень 1 — Обычный бытовой тип цепи, рассчитанный на 120 вольт / переменного тока и на 15 ампер.

Зарядные устройства

уровня 1 используют стандартное бытовое трехконтактное соединение и обычно считаются портативным оборудованием.

Уровень 2 — Оборудование для питания электромобилей с постоянной проводкой, используемое специально для зарядки электромобилей, рассчитанное на напряжение до 240 вольт / переменного тока, до 60 ампер и до 14,4 киловатт.

Уровень 3 — Постоянно подключенное оборудование для электропитания электромобилей, используемое специально для зарядки электромобилей и имеющее номинальную мощность более 14,4 киловатт. Зарядные устройства для быстрой зарядки относятся к уровням 3. Однако не все зарядные устройства уровня 3 считаются устройствами быстрой зарядки. Это зависит от размера аккумуляторной батареи, которую необходимо зарядить, и от того, сколько времени требуется для зарядки аккумуляторной батареи.Зарядное устройство можно считать быстрым зарядным устройством, если оно способно заряжать аккумуляторную батарею среднего электромобиля за 30 минут или меньше.

Вернуться к началу

Управление батареями

При таком большом количестве зарядных устройств и способов зарядки существовала необходимость контролировать состояние заряжаемых и разряжаемых аккумуляторов. Были разработаны системы управления батареями (BMS), которые управляются микропроцессором, что позволяет программировать алгоритмы заряда в системе практически для всех различных типов батарей.Эти системы контролируют энергию, потребляемую транспортным средством во время движения, а также температуру, напряжение отдельных ячеек и общее напряжение блока. Этот же процесс контролируется в обратном порядке во время зарядки, создавая страховочную сетку на случай проблем с одной ячейкой в аккумуляторной батарее.

При существующих электромобилях и зарядных устройствах для зарядки аккумуляторной батареи электромобиля обычно требуется от нескольких часов до ночи. Время, необходимое для перезарядки аккумуляторов электромобилей, зависит от общего количества энергии, которое может храниться в аккумуляторной батарее, а также от напряжения и тока (т.е., мощность) от зарядного устройства.

Новые разработки в области подзарядки аккумуляторов сокращают время, необходимое для зарядки аккумуляторов электромобилей, до 10-15 минут. Например, импульсные зарядные устройства для аккумуляторов продемонстрировали, что аккумуляторный блок электромобиля можно зарядить менее чем за 20 минут, не повредив его. Когда эта технология будет полностью развернута, электрические зарядные станции, аналогичные заправочным станциям, позволят оператору электромобиля быстро перезарядить аккумуляторную батарею.

Эта новая технология зарядного устройства в сочетании с усовершенствованными аккумуляторами с запасом хода до 200 миль между подзарядками предоставит водителю электромобиля такую же свободу передвижения по дороге, которой в настоящее время пользуются современные водители автомобилей с бензиновым двигателем.

Вернуться к началу

Аксессуары (электрические стеклоподъемники, обогреватель, воздушный, гидроусилитель руля и др.)

Электромобиль поддерживает те же дополнительные функции, что и транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания. Эти аксессуары включают радио, освещение, отопление и кондиционер, гидроусилитель руля, а для более крупных транспортных средств, таких как грузовики и автобусы, воздушную систему.Однако способ, которым эти устройства получают питание, очень отличается. Двигатель внутреннего сгорания оборудован генератором на 12 вольт. Источником тепла для автомобиля является система охлаждения двигателя. Кондиционер и гидроусилитель руля выполняются с помощью системы ремня и шкивов, которая взаимодействует с насосом для гидроусилителя руля и компрессором для кондиционирования воздуха. Поскольку в электромобилях не используется двигатель, были разработаны альтернативные методы работы с электромобилями.

Дополнительная система на 12 В, которая подает питание на такие устройства, как фонари, радио, систему стеклоочистителей и омывателей, электрические стеклоподъемники и дверные замки или любое другое электрическое устройство на транспортном средстве, потребляет энергию от основной тяговой батареи.Вспомогательная система не работает на том же уровне напряжения, что и тяговая система (система, которая обеспечивает питание колес), а вместо этого понижается с диапазона напряжения 324-216 В постоянного тока до 12 В постоянного тока с помощью устройства, называемого Преобразователь постоянного тока в постоянный.

Существует несколько различных методов обогрева электромобиля. Один из первых применявшихся методов был известен как нагрев «сопротивлением». Сопротивление нагрева осуществляется с помощью нагревательного элемента, аналогичного нагревательным элементам на плите или в духовке.Нагревательный элемент нагревается, когда подается электричество, и вентилятор обдувает элемент, чтобы рассеять тепло. К недостаткам этого метода можно отнести безопасность и эффективность. Тепловые элементы потребляют большое количество энергии. Другие альтернативные методы нагрева включали использование нагревателей, которые сжигали чистое топливо, такое как жидкий пропан или сжатый природный газ. В прошлом для охлаждения электромобилей использовалась стандартная технология кондиционирования воздуха, аналогичная домашним кондиционерам, устанавливаемым на окна.Эти кондиционеры были эффективны, хотя и неэффективны. Последние разработки в области силовой электроники позволили производителям автомобилей установить в электромобили эффективный реверсивный тепловой насос, который может охлаждать или нагревать.

Усилитель рулевого управления на электромобиле достигается путем добавления односкоростного двигателя постоянного тока и контроллера двигателя. Двигатель соединен с насосом гидроусилителя рулевого управления через шестерни или систему ремня и шкива. Задача контроллера мотора — поддерживать постоянную скорость вращения мотора при различных нагрузках.В воздушной системе на больших грузовиках и автобусах используется та же методика с двигателем постоянного тока, вращающим вал воздушного компрессора. Здесь важно понимать, что двигатели постоянного тока включаются и остаются включенными только в том случае, если транспортному средству требуется пневматический или усилитель рулевого управления. Если автомобиль остановлен, усилитель рулевого управления не нужен, и двигатель рулевого управления с усилителем отключится. Когда воздушные баллоны полны, этот двигатель также отключается.

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Переделываем генератора в мощный электродвигатель

Смотрите видео

Как сделать мощный мотор из автомобильного генератора

Используемые материалы

Процесс переделки генератора в BLDC двигатель

Полезные советы

Смотрите видео

Мотор из генератора своими руками | Делаем электродвигатель | КРОТ.NET — Еженедельный Журнал

Мощный недорогой электровелосипед своими руками / Хабр

Как превратить электродвигатель в генератор

Будьте осторожны

асинхронный, синхронный или на постоянных магнитах?

Автомобильный генератор – устройство и принцип работы генератора двигателя автомобиля

автомобильных генераторов получаются отличные электродвигатели; Вот как

Эти люди думают, что создание собственных электромобилей — это весело!

Бессмысленное уничтожение невинной машины Часть

Вождение вашего нового двигателя

Как работает электродвигатель в автомобиле

Как работают электродвигатели и генераторы

Электромагнетизм

Моторы / генераторы

Электромеханическое вращение

Электродвигатель / генератор переменного тока состоит из 4 основных частей:

Генератор переменного тока в действии

Двигатель переменного тока в действии

Как работает электродвигатель?

Введение

Детали электродвигателя

Статор

Ротор

Как работает электродвигатель?

Что такое переменный ток (AC)

Постоянный ток (DC)

Переменный ток (AC)

Как работает трехфазный четырехполюсный асинхронный двигатель?

Что означает многофазность?

Что означает три фазы?

Лучшие электромобили

Электромобили и окружающая среда

Заключение

Источники:

Институт — История — Изобретение электродвигателя 1800-1854

Мотор-генератор — обзор

Типы и функции двигателей

Электромобили | Университет Теннесси в Чаттануге

Похожие записи

Почему грудничок постоянно кричит: причины и способы успокоить ребенка

Запись на прием к врачу в Минске: как выбрать специалиста и записаться онлайн

Жидкий стул у грудничка: причины, симптомы и лечение

Автор alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ