Електрическите двигатели са навсякъде. Вероятно няма да е претенциозно да се каже, че съвременната цивилизация, каквато я познаваме, може да не изглежда по същия начин, ако не беше изобретението на електрическия мотор. Електрическите двигатели също са вездесъщи в ежедневието ви, от електрически водни помпи до електрически двигатели, които захранват охлаждащи вентилатори.
Но в последно време най-големият шум около електрическия двигател се дължи на огромното разпространение на електромобили.
Ако се питате как работи EV мотор, сте попаднали на правилното място. Прочетете за всички подробности за това как работят EV двигателите и как се сравняват с двигател с вътрешно горене.
Какво е индукционен електродвигател?
Асинхронният двигател е инженерно чудо. Най-смешното е, че този тип електрически мотор е изобретен от Никола Тесла, а ел автомобилната компания, която носи неговото име, също използва асинхронни двигатели за някои от техните известни електрически превозни средства. Модел S, по-специално, и неговия братовчед Model X, използват AC индукционни двигатели (като по-новите модели включват синхронен двигател с постоянен магнит плюс индукционен двигател). Най-общо казано, асинхронният двигател е двигател, който преобразува електрическата енергия в механична енергия с помощта на индуцирано магнитно поле.
Вероятно е сред първите три изобретения на всички времена и това не е преувеличение. Асинхронният двигател е доста прост, като единствената движеща се част е неговият ротор, поради което задвижващите механизми на електрически превозни средства трябва да се окажат много надеждни с напредването на годините. По стечение на обстоятелствата това е едно от ключовите предимствата на електромобилите пред колите, задвижвани с газ по отношение на надеждността. Индукционният двигател включва неподвижна част, наречена статор, заедно с вътрешна част, която всъщност се върти, наречена ротор.
Роторът има вал, преминаващ през него, който може да се използва за преместване на неща, когато роторът се върти. Пример за това е въртящ се вентилатор, свързан към вала на асинхронен двигател или може би колелата на EV, движещи се в резултат на механичното движение на вала на ротора. AC индукционният двигател не присъства само в EVs; това е основна част от всички аспекти на ежедневието. Много съвременни фабрични машини използват AC индукционни двигатели, особено ако надеждността и ниските експлоатационни разходи са от съществено значение.
Това е една от основните причини някои мощни електромобили да използват асинхронни двигатели. Те са изключително надеждни и също много ефективни. Докато индукционните двигатели произвеждат своя справедлив дял топлина (поради което често разполагат с вентилатори и перки, вградени в дизайна), те са изключително ефективни. Според Министерството на енергетиката на САЩ, електрическите автомобили всъщност могат да използват повече от 77% от електрическата енергия, която получават от зареждане директно към колелата на автомобила. Според същия източник, задвижваните с бензин коли могат да преобразуват само 12%-30% от енергията, която са съхранили в бензина, в използваема мощност директно на колелата на автомобила.
EV преобразуват 77% от електрическата енергия от мрежата до мощността на колелата. Конвенционалните бензинови превозни средства преобразуват само около 12%–30% от енергията, съхранявана в бензина, за задвижване на колелата.
Това е огромен проблем и е една от причините електрическите превозни средства са по-добри за околната среда, особено когато е свързан към чист източник на енергия.
Как работи AC индукционен двигател?
С прости думи, AC индукционният двигател работи чрез наелектризиране на проводящи медни намотки, разположени около статора. Променливият ток, протичащ през медните бобини, индуцира въртящо се магнитно поле. Очевидно в EV електричеството, което позволява извършването на тази стъпка, се доставя от батерията на EV.
Батериите обаче произвеждат постоянен ток, така че преди електричеството от батерията да може да се преобразува в механична енергия от електричеството двигател, той трябва да премине през междинна стъпка през инвертор, който преобразува захранваното от батерията постоянен ток в необходимия променлив ток мощност. Въртящото се електромагнитно поле, създадено в статора, води до индуциране на ток в ротора, докато се движи, което от своя страна индуцира електромагнитно поле в ротора. Ето защо асинхронните двигатели се наричат индукционни - защото работят чрез индуциране на магнитно поле.
Магията се случва, когато въртящият се ЕМП индуцира електрически ток в ротора, който от своя страна произвежда своя собствена ЕМП, която принуждава ротора да се върти, следвайки въртящото се магнитно поле на статор. Роторът върти вала, който е полезната част на електрическия мотор, позволявайки създаването на механична енергия от електрическа енергия. По отношение на EV, начинът, по който тези електрически двигатели доставят мощност, означава, че въртящият момент е наличен незабавно, с което автомобилите с ICE дори не могат да започнат да се конкурират.
Предимства на електродвигателите пред двигателите с вътрешно горене
Първото очевидно предимство на електродвигателите пред двигателите с вътрешно горене е драстичното намаляване на движещите се части. Ако погледнете някоя основна анимация на газов двигател срещу въртящ се електрически двигател, веднага ще забележите колко по-сложен е процесът за газовия двигател. Намаляването на движещите се части е пряко свързано с поддръжката на тези различни електроцентрали.
С електрическия мотор няма много неща, които могат да се объркат, особено поради износване. Междувременно двигателят с вътрешно горене има тонове движещи се части, които могат да се повредят. Това не означава, че електрическият мотор не може да се повреди, но ако той е лишен от много от частите, които се развалят в двигател, задвижван с газ, няма да има нужда да ги смените.
Една от основните недостатъци на нормалните двигатели е ангренажната верига (или ремъка), която дори не съществува в електрически двигател. Както споменахме по-рано, доставянето на въртящ момент също е огромен плюс за електромобилите, защото те могат да доставят мигновен въртящ момент, допринасяйки за драматичното усещане, което получавате, когато ускорявате електромобил.
Индукционните двигатели съществуват завинаги, но все още са революционни
Най-смешното при асинхронните двигатели е, че те не са ново изобретение според всяка граница на въображението. Те също се използват навсякъде от години, но наскоро тези двигатели получават признанието, което винаги са заслужавали, поради вълната от електромобили, завладяла нашите пътища. Индукционният двигател все още е невероятно инженерно чудо след всичките тези години и новите изследвания и разработки трябва да помогнат да го направите още по-завладяващ.
