Nikola Tesla elektr avtomobili

Elektr dvigatellari ichki yonish dvigatellariga qaraganda ancha samarali. Nima uchun va qachon

Asosiy haqiqat shundaki, elektr transport vositalarining muammolari energiya manbai bilan bog'liq, ammo ularga boshqa nuqtai nazardan qarash mumkin. Hayotdagi ko'p narsalar singari, elektr transport vositalaridagi elektr motor va boshqaruv tizimi ham ushbu transport vositalaridagi eng samarali va ishonchli qurilma hisoblanadi. Biroq, bu holatga erishish uchun ular evolyutsiyada uzoq yo'lni bosib o'tishdi - elektr va magnitlanish o'rtasidagi bog'liqlikni aniqlashdan tortib, uni mexanik kuchga samarali aylantirishgacha. Ichki yonish dvigatelining texnologik rivojlanishi haqida gapirish kontekstida bu mavzu ko'pincha kam baholanadi, ammo elektr motori deb ataladigan mashina haqida ko'proq gapirish zarurati tobora ortib bormoqda.

Bir yoki ikkita motor

Agar siz elektr motorining ishlash grafigiga qarasangiz, uning turidan qat'i nazar, u 85 foizdan ko'proq, ko'pincha 90 foizdan ortiq samaradorlik va 75 foizga yaqin yuklanishda eng samarali ekanligini sezasiz. maksimal. Elektr dvigatelining quvvati va hajmi oshgani sayin, samaradorlik diapazoni mos ravishda kengayadi, bu erda u maksimal darajaga hatto ertaroq - ba'zan 20 foizli yukda erishishi mumkin. Biroq, tanganing boshqa tomoni ham bor - yuqori samaradorlikning kengaytirilgan diapazoniga qaramay, juda kam yuk bilan juda kuchli motorlardan foydalanish yana past samaradorlik zonasiga tez-tez kirishga olib kelishi mumkin. Shuning uchun elektr motorlarining o'lchami, quvvati, soni (bir yoki ikkita) va ulardan foydalanish (bir yoki ikkita yukga qarab) bo'yicha qarorlar avtomobilni qurishda loyihalash ishlarining bir qismi bo'lgan jarayonlardir. Shu nuqtai nazardan, nima uchun juda kuchli dvigatel o'rniga ikkita motorga ega bo'lish yaxshiroq ekanligi tushunarli, ya'ni u tez-tez past samaradorlik zonalariga kirmasligi va uni past yuklarda o'chirish imkoniyati tufayli. Shuning uchun, qisman yuklanganda, masalan, Tesla Model 3 Performance-da faqat orqa dvigatel ishlatiladi. Kamroq quvvatli versiyalarda u yagona va ko'proq dinamik versiyalarda asinxron oldingi aksga ulanadi. Bu elektr transport vositalarining yana bir afzalligi - quvvatni yanada oson oshirish mumkin, rejimlar samaradorlik talablariga qarab qo'llaniladi va ikkita quvvat tashuvchisi foydali yon ta'sirdir. Biroq, past yuklanishda past samaradorlik, ichki yonish dvigatelidan farqli o'laroq, elektr motorining ishlash printsipi va magnit maydonlari o'rtasidagi o'zaro ta'siri, hatto bunday sharoitlarda ham, nol tezlikda tortishish hosil qilishiga to'sqinlik qilmaydi. Yuqorida aytib o'tilgan samaradorlik fakti dvigatel dizayni va ish rejimlarining asosini tashkil etadi - yuqorida aytib o'tganimizdek, past yuk ostida doimiy ishlaydigan katta hajmli dvigatel samarasiz bo'ladi.

Elektr harakatchanligining jadal rivojlanishi bilan motor ishlab chiqarish jihatidan xilma-xillik kengayib bormoqda. Ko'proq shartnomalar va kelishuvlar ishlab chiqilmoqda, ular asosida BMW va VW kabi ba'zi ishlab chiqaruvchilar o'z avtomobillarini loyihalashtiradilar va ishlab chiqaradilar, boshqalari ushbu biznes bilan bog'liq kompaniyalarning aktsiyalarini sotib oladilar, boshqalari esa Bosch kabi etkazib beruvchilarga autsorsing qiladilar. Ko'pgina hollarda, agar siz elektr quvvati bilan ishlaydigan modelning texnik xususiyatlarini o'qib chiqsangiz, uning dvigateli "AC doimiy magnit sinxron" ekanligini topasiz. Biroq, Tesla kashshofi bu yo'nalishda boshqa echimlardan foydalanadi - oldingi barcha modellarda asenkron motorlar va asenkron va shunday deb ataladigan kombinatsiya. "3 Performance modelida orqa aks haydovchisi sifatida qarshilikni o'zgartiruvchi vosita. Faqat orqa g'ildiraklari bo'lgan arzonroq versiyalarda bu yagona. Audi shuningdek, q-tron modeli uchun asinxron motorlardan va kelgusi e-tron Q4 uchun sinxron va asinxron motorlarning kombinatsiyasidan foydalanmoqda. Gap aslida nima haqida?

Nikola Tesla elektr avtomobili

Nikola Teslaning asenkron yoki boshqacha aytganda, "asenkron" elektr motorini ixtiro qilgani (19 -asrning oxirida) Tesla Motors modellarining bunday mashina bilan ishlaydigan kam sonli mashinalardan biri ekanligi bilan bevosita aloqasi yo'q. .... Aslida, Tesla dvigatelining ishlash printsipi 60 -yillarda, yarimo'tkazgichli qurilmalar quyosh ostida asta -sekin paydo bo'lgach, mashhur bo'lib ketdi va amerikalik muhandis Alan Kokoni portativ yarimo'tkazgichli invertorlarni ishlab chiqardi, ular to'g'ridan -to'g'ri oqim (DC) batareyalarini o'zgaruvchan tok (AC) ga aylantira oladi. ) asenkron motor uchun kerak bo'lganda va aksincha (tiklanish jarayonida). Coconi tomonidan ishlab chiqilgan inverter (shuningdek, muhandislik konvertori) va elektr dvigatelining kombinatsiyasi sharmandali GM EV1 va yanada nozik shaklda sport tZERO uchun asos bo'ldi. Priusni yaratish va TRW patentini ochish jarayonida Toyota -dan yaponiyalik muhandislarni izlashga o'xshab, Tesla yaratuvchilari tZERO avtomobilini topdilar. Oxir -oqibat, ular tZero litsenziyasini sotib olishdi va undan rodster yasash uchun foydalanishdi.
Asenkron motorning eng katta afzalligi shundaki, u doimiy magnitdan foydalanmaydi va qimmat yoki noyob metallarga ehtiyoj sezmaydi, ular ko'pincha iste'molchilar uchun axloqiy qiyin vaziyatlarni yaratadigan sharoitlarda qazib olinadi. Shu bilan birga, asenkron va doimiy magnitlangan sinxron motorlar ham yarimo'tkazgichli qurilmalarda texnologik yutuqlardan, shuningdek, dala effektli tranzistorlar va so'nggi bipolyar izolyatsion tranzistorlar (IGBT) bilan MOSFET yaratishda to'liq foydalanadilar. Aynan shu taraqqiyot, yuqorida qayd etilgan ixcham invertor qurilmalarini va umuman, elektr transport vositalarida barcha quvvat elektronikalarini yaratishga imkon beradi. DCni 150 fazali o'zgaruvchan akkumulyatorlarga samarali ravishda aylantirish va aksincha boshqarish texnologiyasining yutuqlari bilan bog'liqligi ahamiyatsiz bo'lib tuyulishi mumkin, ammo shuni yodda tutish kerakki, elektr energiyasidagi oqim uy sharoitida odatdagidan bir necha baravar yuqori elektr tarmog'i va ko'pincha qiymatlar XNUMX amperdan oshadi. Bu elektr energiyasi bilan kurashishi kerak bo'lgan juda ko'p issiqlik hosil qiladi.

Ammo elektr motorlari masalasiga qaytsak. Ichki yonish dvigatellari singari, ularni turli xil malakalarga ajratish mumkin va "vaqt" - ulardan biri. Aslida, bu magnit maydonlarni hosil qilish va o'zaro ta'sir jihatidan juda muhim bo'lgan turli xil konstruktiv yondashuvning natijasidir. Batareyadagi odamning elektr manbai to'g'ridan-to'g'ri oqim bo'lishiga qaramay, elektr tizimlarining dizaynerlari hatto doimiy motorlardan foydalanishni o'ylamaydilar. Konvertatsiya yo'qotishlarini hisobga olgan holda ham, o'zgaruvchan tok birliklari va ayniqsa sinxron birliklar doimiy elementlar bilan raqobatdan ustun turadi. Xo'sh, sinxron yoki asenkron vosita aslida nimani anglatadi?

Elektr motorli avtoulovlar kompaniyasi

Ham sinxron, ham asenkron motorlar yuqori zichlikka ega bo'lgan aylanadigan magnit maydonli elektr mashinalar turiga kiradi. Umuman olganda, induksion rotor qattiq qatlamlar, alyuminiy yoki mis metall tayoqlardan (so'nggi yillarda tobora ko'proq foydalaniladigan) yopiq tsiklda joylashgan. Stator sariqlarida oqim qarama-qarshi juftlikda, har bir juftlikda uch fazadan birining oqimi bilan oqadi. Ularning har birida u fazada boshqasiga nisbatan 120 darajaga siljiganligi sababli, aylanuvchi magnit maydon deb ataladi. Rotorli sariqlarning stator tomonidan yaratilgan maydondan magnit maydon chiziqlari bilan kesishishi transformatorda o'zaro ta'sirga o'xshash rotorda oqim oqimiga olib keladi.
Olingan magnit maydon statorda "aylanadigan" bilan o'zaro ta'sir qiladi, bu esa rotorni mexanik tutilishiga va keyinchalik aylanishiga olib keladi. Biroq, ushbu turdagi elektr dvigatellari bilan rotor har doim maydondan orqada qoladi, chunki agar maydon va rotor o'rtasida nisbiy harakat bo'lmasa, rotorda magnit maydon paydo bo'lmaydi. Shunday qilib, maksimal tezlik darajasi ta'minot oqimi va yuk chastotasi bilan belgilanadi. Biroq, sinxron motorlarning yuqori samaradorligi tufayli, ko'pchilik ishlab chiqaruvchilar ularga yopishib olishadi, ammo yuqoridagi ba'zi sabablarga ko'ra Tesla asenkron motorlarning himoyachisi bo'lib qolmoqda.

Ha, bu mashinalar arzonroq, ammo ularning kamchiliklari bor va Model S bilan bir necha marta ketma-ket tezlashtirishni sinab ko'rgan barcha odamlar har bir iteratsiyada unumdorlik qanday keskin pasayishini aytib berishadi. Induksiya jarayonlari va oqim oqimi isitishga olib keladi va mashina yuqori yuk ostida sovutilmasa, issiqlik to'planadi va uning imkoniyatlari sezilarli darajada kamayadi. Himoya qilish uchun elektronika oqim miqdorini kamaytiradi va tezlashtirish ko'rsatkichlari yomonlashadi. Va yana bir narsa - generator sifatida foydalanish uchun asenkron vosita magnitlangan bo'lishi kerak - ya'ni jarayonni boshlash uchun rotorda maydon va oqim hosil qiluvchi stator orqali dastlabki oqimni "o'tkazish". Keyin u o'zini ovqatlantirishi mumkin.

Asenkron yoki sinxron motorlar

Sinxron agregatlar samaradorlik va quvvat zichligiga nisbatan ancha yuqori. Asenkron motorning sezilarli farqi shundaki, rotordagi magnit maydon stator bilan o'zaro ta'sirlashishi natijasida hosil bo'lmaydi, lekin unda o'rnatilgan qo'shimcha sariq yoki doimiy magnitlar orqali o'tadigan oqim natijasidir. Shunday qilib, rotordagi maydon va statordagi maydon sinxrondir, lekin maksimal motor tezligi, shuningdek, maydonning aylanishiga, navbati bilan oqim chastotasi va yukiga bog'liq. Sariqlarga qo'shimcha quvvat manbai zarurligini oldini olish uchun elektr energiyasi sarfini ko'paytiradi va oqimni boshqarishni qiyinlashtiradi, zamonaviy elektr transport vositalarida va gibrid modellarda doimiy qo'zg'alish deb ataladigan elektr motorlar qo'llaniladi. doimiy magnitlangan. Yuqorida aytib o'tganimizdek, hozirgi vaqtda bunday transport vositalarining deyarli barcha ishlab chiqaruvchilari ushbu turdagi qurilmalardan foydalanmoqdalar, shuning uchun ham ko'plab mutaxassislarning fikriga ko'ra, qimmatbaho noyob neodimiyum va disprosiyum erlarining etishmasligi muammosi mavjud bo'lib qolmoqda. Ulardan foydalanishni qisqartirish ushbu sohadagi muhandislarning talabining bir qismidir.

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Rotor yadrosi dizayni elektr mashinasining ish faoliyatini yaxshilash uchun eng katta imkoniyatlarni taqdim etadi.
Sirtga o'rnatilgan magnitlar, disk shaklidagi rotor, ichki o'rnatilgan magnitlar bilan turli xil texnologik echimlar mavjud. Bu erda qiziqarli Tesla kompaniyasining yechimi bo'lib, u Model 3 ning orqa o'qini boshqarish uchun yuqorida aytib o'tilgan Switched Reluctance Motor deb nomlangan texnologiyadan foydalanadi. "Istamaslik" yoki magnit qarshilik - bu materiallarning elektr qarshiligi va elektr o'tkazuvchanligiga o'xshash magnit o'tkazuvchanlikka qarama-qarshi atama. Ushbu turdagi motorlar magnit oqimning eng kam magnit qarshilikka ega bo'lgan material qismidan o'tishga moyil bo'lgan hodisadan foydalanadi. Natijada, u eng kam qarshilikka ega bo'lgan qismdan o'tish uchun o'zidan oqib o'tadigan materialni jismoniy ravishda siljitadi. Bu ta'sir elektr motorida aylanish harakatini yaratish uchun ishlatiladi - buning uchun rotorda turli magnit qarshilikka ega bo'lgan materiallar o'zgaradi: qattiq (ferrit neodimiy disklar shaklida) va yumshoq (po'lat disklar). Pastroq qarshilik ko'rsatadigan materialdan o'tishga urinib, statordan keladigan magnit oqim rotorni o'rnatilguncha aylantiradi. Joriy nazorat bilan maydon doimo rotorni qulay holatda aylantiradi. Ya'ni, aylanish magnit maydonlarning o'zaro ta'siridan maydonning eng kam qarshilikka ega bo'lgan materialdan o'tish tendentsiyasi va rotorning aylanishining natijaviy ta'siri kabi darajada boshlanmaydi. Turli materiallarni almashtirish orqali qimmatbaho komponentlar soni kamayadi.

Dizaynga qarab, samaradorlik egri chizig'i va moment vosita tezligi bilan o'zgaradi. Dastlab, induksion vosita eng past samaradorlikka ega, eng yuqori esa sirt magnitlariga ega, ammo ikkinchisida u tezlik bilan keskin kamayadi. BMW i3 dvigateli o‘ziga xos gibrid xarakterga ega bo‘lib, u doimiy magnitlarni o‘zida mujassam etgan dizayni va yuqorida tavsiflangan “istamaslik” effekti tufaylidir. Shunday qilib, elektr motori elektr qo'zg'atuvchi rotorli mashinalarga xos bo'lgan yuqori darajadagi doimiy quvvat va momentga erishadi, lekin ulardan sezilarli darajada kamroq vaznga ega (ikkinchisi ko'p jihatdan samarali, ammo og'irlik jihatidan emas). Bularning barchasidan so'ng, yuqori tezlikda samaradorlik pasayib borayotgani aniq, shuning uchun ko'proq ishlab chiqaruvchilar elektr motorlari uchun ikki bosqichli transmissiyalarga e'tibor berishlarini aytishmoqda.

Savol va Javob:

Tesla qanday dvigatellardan foydalanadi? Tesla’ning barcha modellari elektr transport vositalaridir, shuning uchun ular faqat elektr motorlar bilan jihozlangan. Deyarli har bir modelda kaput ostida 3 fazali AC asinxron vosita bo'ladi.

Tesla dvigateli qanday ishlaydi? Asenkron elektr motor magnit maydonning statorida aylanish tufayli EMF paydo bo'lishi tufayli ishlaydi. Teskari harakat starter bobinlarida polaritning teskari o'zgarishi bilan ta'minlanadi.

Tesla dvigateli qayerda joylashgan? Tesla avtomobillari orqa g'ildiraklarga ega. Shuning uchun vosita orqa o'qlar o'rtasida joylashgan. Dvigatel rotor va statordan iborat bo'lib, ular faqat podshipniklar orqali bir-biriga bog'lanadi.

Tesla dvigatelining og'irligi qancha? Tesla modellari uchun yig'ilgan elektr motorining og'irligi 240 kilogrammni tashkil qiladi. Asosan bitta dvigatel modifikatsiyasi qo'llaniladi.