ელექტრო მანქანა ნიკოლა ტესლა

ინფორმაციის

ელექტროძრავები ბევრად უფრო ეფექტურია, ვიდრე შიდა წვის ძრავები. რატომ და როდის
ერთი ან ორი ძრავა
ნიკოლა ტესლას ელექტრო მანქანა
ელექტროძრავების კომპანია
ასინქრონული ან სინქრონული ძრავები
კითხვები და პასუხები:

ელექტროძრავები ბევრად უფრო ეფექტურია, ვიდრე შიდა წვის ძრავები. რატომ და როდის

ძირითადი სიმართლე ის არის, რომ ელექტრომობილების პრობლემები დაკავშირებულია ენერგიის წყაროსთან, მაგრამ მათი განხილვა სხვა პერსპექტივიდან შეიძლება. ისევე, როგორც ბევრი რამ ცხოვრებაში, რასაც ჩვენ ვღებულობთ თავისთავად, ელექტროძრავა და კონტროლის სისტემა ელექტრო მანქანებში ითვლება ყველაზე ეფექტურ და საიმედო მოწყობილობად ამ მანქანებში. თუმცა, ამ მდგომარეობის მისაღწევად მათ გრძელი გზა გაიარეს ევოლუციაში - ელექტროენერგიისა და მაგნეტიზმის კავშირის აღმოჩენიდან მის ეფექტურ ტრანსფორმაციამდე მექანიკურ ძალად. ეს თემა ხშირად არ არის შეფასებული შიდა წვის ძრავის ტექნოლოგიურ განვითარებაზე საუბრის კონტექსტში, მაგრამ სულ უფრო და უფრო საჭირო ხდება საუბარი მანქანაზე, რომელსაც ელექტროძრავა ჰქვია.

ერთი ან ორი ძრავა

თუ დააკვირდებით ელექტროძრავის მუშაობის გრაფიკს, მიუხედავად მისი ტიპისა, შეამჩნევთ, რომ მისი ეფექტურობა 85 პროცენტზე მეტია, ხშირად 90 პროცენტზე მეტი, და რომ ის ყველაზე ეფექტურია დაახლოებით 75 პროცენტიანი დატვირთვით. მაქსიმუმ. ელექტროძრავის სიმძლავრე და ზომა იზრდება, ეფექტურობის დიაპაზონი შესაბამისად ფართოვდება, სადაც მას შეუძლია მიაღწიოს მაქსიმუმს კიდევ უფრო ადრე - ზოგჯერ 20 პროცენტიანი დატვირთვით. თუმცა, მონეტის მეორე მხარეც არსებობს - მიუხედავად მაღალი ეფექტურობის გაფართოებული დიაპაზონისა, ძალიან მძლავრი ძრავების გამოყენებამ ძალიან დაბალი დატვირთვით შეიძლება კვლავ გამოიწვიოს დაბალი ეფექტურობის ზონაში ხშირი შესვლა. მაშასადამე, გადაწყვეტილებები ელექტროძრავების ზომასთან, სიმძლავრესთან, რაოდენობასთან (ერთი ან ორი) და გამოყენების (ერთი ან ორი დატვირთვის მიხედვით) არის პროცესები, რომლებიც მანქანის მშენებლობაში საპროექტო სამუშაოების ნაწილია. ამ კონტექსტში გასაგებია, რატომ ჯობია ძალიან მძლავრი ძრავის ნაცვლად ორი ძრავა გვქონდეს, კერძოდ ისე, რომ ხშირად არ მოხვდეს დაბალი ეფექტურობის ადგილებში და დაბალ დატვირთვაზე მისი გამორთვის შესაძლებლობის გამო. ამიტომ, ნაწილობრივი დატვირთვისას, მაგალითად, Tesla Model 3 Performance-ში გამოიყენება მხოლოდ უკანა ძრავა. ნაკლებად მძლავრ ვერსიებში ის ერთადერთია, უფრო დინამიურ ვერსიებში კი ასინქრონული უკავშირდება წინა ღერძს. ეს არის ელექტრო მანქანების კიდევ ერთი უპირატესობა - სიმძლავრე შეიძლება გაიზარდოს უფრო მარტივად, რეჟიმები გამოიყენება ეფექტურობის მოთხოვნილებებიდან გამომდინარე, ხოლო ორმაგი ძრავები სასარგებლო გვერდითი ეფექტია. ამასთან, დაბალი ეფექტურობა დაბალ დატვირთვაზე ხელს არ უშლის იმ ფაქტს, რომ შიდა წვის ძრავისგან განსხვავებით, ელექტროძრავა წარმოქმნის ბიძგს ნულოვანი სიჩქარით მისი ძირეულად განსხვავებული მოქმედების პრინციპისა და მაგნიტურ ველებს შორის ურთიერთქმედების გამო, თუნდაც ასეთ პირობებში. ეფექტურობის ზემოაღნიშნული ფაქტი ძრავის დიზაინისა და მუშაობის რეჟიმების ცენტრშია - როგორც ვთქვით, დიდი ზომის ძრავა, რომელიც მუდმივად მუშაობს დაბალ დატვირთვაზე, არაეფექტური იქნება.

ელექტრომობილობის სწრაფი განვითარებით, ძრავის წარმოების მრავალფეროვნება ფართოვდება. უფრო და უფრო მეტი შეთანხმება და შეთანხმება მუშავდება, რომლის მიხედვითაც ზოგიერთი მწარმოებელი, როგორიცაა BMW და VW, აწარმოებს და აწარმოებს საკუთარ მანქანებს, სხვები ყიდულობენ აქციებს ამ ბიზნესთან დაკავშირებულ კომპანიებში, ზოგი კი აუთსორსს აძლევს მომწოდებლებს, როგორიცაა Bosch. უმეტეს შემთხვევაში, თუ წაიკითხავთ ელექტრომომარაგების მოდელის სპეციფიკაციებს, აღმოაჩენთ, რომ მისი ძრავა არის „AC მუდმივი მაგნიტის სინქრონული“. თუმცა, Tesla pioneer იყენებს სხვა გადაწყვეტილებებს ამ მიმართულებით - ასინქრონულ ძრავებს ყველა წინა მოდელში და ასინქრონული და ე.წ. წინააღმდეგობის გადართვის ძრავა, როგორც უკანა ღერძის ამძრავი 3 Performance მოდელში. იაფ ვერსიებში მხოლოდ უკანა ამძრავით, ის ერთადერთია. Audi ასევე იყენებს ინდუქციურ ძრავებს q-tron მოდელისთვის და სინქრონული და ასინქრონული ძრავების კომბინაციას მომავალი e-tron Q4-ისთვის. სინამდვილეში რაზეა საუბარი?

ნიკოლა ტესლას ელექტრო მანქანა

ის ფაქტი, რომ ნიკოლა ტესლამ გამოიგონა ასინქრონული ან, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, "ასინქრონული" ელექტროძრავა (ჯერ კიდევ მე -19 საუკუნის ბოლოს) არ აქვს პირდაპირი კავშირი იმ ფაქტთან, რომ ტესლა მოტორსის მოდელები ერთ -ერთია იმ რამოდენიმე მანქანას შორის, რომელიც ამძრავითაა აღჭურვილი. .... სინამდვილეში, ტესლას ძრავის მუშაობის პრინციპი უფრო პოპულარული გახდა 60 -იან წლებში, როდესაც ნახევარგამტარული მოწყობილობები თანდათანობით ჩნდებოდა მზის ქვეშ და ამერიკელმა ინჟინერმა ალან კოკონიმ შეიმუშავა პორტატული ნახევარგამტარული ინვერტორები, რომლებსაც შეუძლიათ გარდაქმნან პირდაპირი (DC) ბატარეები ალტერნატიულ დენად (AC). ) როგორც საჭიროა ინდუქციური ძრავისთვის და პირიქით (გამოჯანმრთელების პროცესში). ინვერტორული (ასევე ცნობილი როგორც საინჟინრო ტრანსვერტორი) და ელექტროძრავის შემუშავება კოკონის მიერ გახდა საფუძველი სამარცხვინო GM EV1 და უფრო დახვეწილი ფორმით სპორტული tZERO. Toyota– ს იაპონელი ინჟინრების ძებნის მსგავსად Prius– ის შექმნის პროცესში და TRW პატენტის გახსნის პროცესში, ტესლას შემქმნელებმა აღმოაჩინეს tZERO მანქანა. საბოლოოდ, მათ შეიძინეს tZero ლიცენზია და გამოიყენეს იგი როდსტერის ასაშენებლად.
ინდუქციური ძრავის ყველაზე დიდი უპირატესობა ის არის, რომ ის არ იყენებს მუდმივ მაგნიტს და არ სჭირდება ძვირადღირებული ან იშვიათი ლითონები, რომლებიც ასევე ხშირად მოიპოვება იმ პირობებში, რომლებიც მომხმარებლებს ზნეობრივ დილემებს უქმნის. ამასთან, როგორც ასინქრონული და მუდმივი მაგნიტის სინქრონული ძრავები სრულად იყენებენ ტექნოლოგიურ მიღწევებს ნახევარგამტარული მოწყობილობებში, აგრეთვე MOSFET– ების შექმნისას საველე ეფექტის ტრანზისტორებით და მოგვიანებით ბიპოლარული იზოლაციის ტრანზისტორებით (IGBT). სწორედ ეს პროგრესია შესაძლებელს ხდის შექმნას აღნიშნული კომპაქტური ინვერტორული მოწყობილობები და ზოგადად მთელი ელექტროენერგია ელექტრომობილებში. შეიძლება ტრივიალური აღმოჩნდეს, რომ DC– ზე 150 – ფაზურ AC ელემენტად ეფექტურად გადაქცევის შესაძლებლობა დიდწილად განპირობებულია კონტროლის ტექნოლოგიის მიღწევებით, მაგრამ უნდა გავითვალისწინოთ, რომ ელექტროენერგიის ელექტროენერგია ჩვეულებრივზე ბევრჯერ აღწევს საშინაო პირობებში ელექტრული ქსელი და ხშირად მნიშვნელობებს აღემატება XNUMX ამპერი. ეს წარმოქმნის დიდ რაოდენობას სითბოს, რომელსაც ელექტრონული ელექტრონიკა უნდა გაუმკლავდეს.

მაგრამ დავუბრუნდეთ ელექტროძრავების საკითხს. შინაგანი წვის ძრავების მსგავსად, მათი კატეგორიზაცია შესაძლებელია სხვადასხვა კვალიფიკაციაში და "დრო" ერთ-ერთი მათგანია. სინამდვილეში, ეს შედეგია ბევრად უფრო მნიშვნელოვანი განსხვავებული კონსტრუქციული მიდგომისა მაგნიტური ველის წარმოქმნისა და ურთიერთქმედების თვალსაზრისით. მიუხედავად იმისა, რომ ბატარეის ელექტროენერგიის წყარო არის პირდაპირი მიმდინარე, ელექტრო სისტემების დიზაინერები არც ფიქრობენ DC ძრავების გამოყენებაზე. გარდაქმნის დანაკარგების გათვალისწინებაც კი, AC ერთეულები და განსაკუთრებით სინქრონული ერთეულები აჭარბებს კონკურენციას DC ელემენტებთან. სინამდვილეში რას ნიშნავს სინქრონული ან ასინქრონული ძრავა?

ელექტროძრავების კომპანია

სინქრონული და ასინქრონული ძრავები მბრუნავი მაგნიტური ველის ელექტრული მანქანების ტიპისაა, რომლებსაც აქვთ უფრო მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივე. ზოგადად, ინდუქციური როტორი შედგება მყარი ფურცლების, ალუმინის ან სპილენძისგან დამზადებული ლითონის წნელების უბრალო დასტისგან (ბოლო წლების განმავლობაში სულ უფრო ხშირად იყენებენ) დახურულ მარყუჟში ხვეულებით. მიმდინარე მიედინება სტატორის გრაგნილებში საპირისპირო წყვილებში, თითოეულ წყვილში მიედინება სამი ფაზიდან ერთი. ვინაიდან თითოეულ მათგანში იგი ფაზაში გადადის 120 გრადუსით მეორესთან შედარებით, ე.წ. მბრუნავი მაგნიტური ველი. როტორის გრაგნილების გადაკვეთა მაგნიტური ველის ხაზებთან სტატორის მიერ შექმნილი ველიდან მივყავართ როტორში მიმდინარე დინებას, ტრანსფორმატორზე ურთიერთქმედების მსგავსი.
შედეგად მიღებული მაგნიტური ველი ურთიერთქმედებს სტატორის "მბრუნავთან", რაც იწვევს როტორის მექანიკურ დაჭერას და შემდგომ ბრუნვას. ამასთან, ამ ტიპის ელექტროძრავით, როტორი ყოველთვის ჩამორჩება ველს, რადგან თუ ველსა და როტორს შორის არ არის შეფარდებითი მოძრაობა, მაგნიტური ველი როტორში არ გამოიწვევს. ამრიგად, სიჩქარის მაქსიმალური დონე განისაზღვრება მიწოდების დენისა და დატვირთვის სიხშირით. ამასთან, სინქრონული ძრავების უფრო მაღალი ეფექტურობის გამო, მწარმოებლების უმეტესობა მათ იცავს, მაგრამ ზემოჩამოთვლილი მიზეზების გამო, Tesla რჩება ასინქრონული ძრავების ადვოკატი.

დიახ, ეს მანქანები უფრო იაფია, მაგრამ მათ აქვთ უარყოფითი მხარეები და ყველა ადამიანი, ვინც გამოსცადა მრავალი თანმიმდევრული აჩქარება Model S-ით, გეტყვით, თუ როგორ იკლებს შესრულება მკვეთრად ყოველი გამეორებისას. ინდუქციური პროცესები და დენის დინება იწვევს გათბობას, ხოლო როდესაც მანქანა არ გაცივდება მაღალი დატვირთვით, სითბო გროვდება და მისი შესაძლებლობები მნიშვნელოვნად მცირდება. დაცვის მიზნით, ელექტრონიკა ამცირებს დენის რაოდენობას და მცირდება აჩქარების შესრულება. და კიდევ ერთი - გენერატორად გამოსაყენებლად ინდუქციური ძრავა უნდა იყოს მაგნიტიზებული - ანუ საწყისი დენი "გაატაროს" სტატორში, რომელიც წარმოქმნის ველს და დენს როტორში პროცესის დასაწყებად. შემდეგ მას შეუძლია საკუთარი თავის კვება.

ასინქრონული ან სინქრონული ძრავები

სინქრონულ ერთეულებს მნიშვნელოვნად მაღალი ეფექტურობა და სიმძლავრის სიმკვრივე აქვთ. მნიშვნელოვანი განსხვავება ინდუქციურ ძრავას შორის არის ის, რომ მაგნიტური ველი როტორში არ არის გამოწვეული სტატორთან ურთიერთქმედებით, მაგრამ არის შედეგი, რომელიც მიმდინარეობს მასში დამონტაჟებული დამატებითი გრაგნილებით, ან მუდმივი მაგნიტებით. ამრიგად, როტორში ველი და სტატორის ველი სინქრონულია, მაგრამ მაქსიმალური ძრავის სიჩქარე ასევე დამოკიდებულია ველის ბრუნვაზე, შესაბამისად, მიმდინარე სიხშირეზე და დატვირთვაზე. გრაგნილების დამატებითი ელექტრომომარაგების თავიდან ასაცილებლად, რაც ზრდის ელექტროენერგიის მოხმარებას და ართულებს მიმდინარე კონტროლს, ელექტროძრავები ე.წ. მუდმივი აღგზნებით გამოიყენება თანამედროვე ელექტრომობილებსა და ჰიბრიდულ მოდელებში. მუდმივი მაგნიტებით. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ამგვარი სატრანსპორტო საშუალებების თითქმის ყველა მწარმოებელი ამჟამად იყენებს ამ ტიპის დანადგარებს, ამიტომ, მრავალი ექსპერტის აზრით, კვლავ პრობლემა იქნება ძვირადღირებული იშვიათი დედამიწის ნეოდიმი და დისპროზიუმი. მათი გამოყენების შემცირება ამ სფეროში ინჟინრების მოთხოვნის ნაწილია.

როტორის ბირთვის დიზაინი გთავაზობთ უდიდესი შესაძლებლობას ელექტრო მანქანაში მუშაობის გასაუმჯობესებლად.
არსებობს სხვადასხვა ტექნოლოგიური გადაწყვეტილებები ზედაპირზე დამონტაჟებული მაგნიტებით, დისკის ფორმის როტორით, შიგნიდან ჩაშენებული მაგნიტებით. აქ საინტერესოა Tesla-ს გადაწყვეტა, რომელიც იყენებს ზემოხსენებულ ტექნოლოგიას სახელწოდებით Switched Reluctance Motor მოდელი 3-ის უკანა ღერძის გადასაადგილებლად. "უსიამოვნება", ანუ მაგნიტური წინააღმდეგობა, არის ტერმინი, რომელიც ეწინააღმდეგება მაგნიტურ გამტარობას, მსგავსია ელექტრული წინააღმდეგობისა და მასალების ელექტრული გამტარობის. ამ ტიპის ძრავები იყენებენ ფენომენს, რომ მაგნიტური ნაკადი მიდრეკილია მასალის იმ ნაწილში, რომელსაც აქვს მინიმალური მაგნიტური წინააღმდეგობა. შედეგად, ის ფიზიკურად ანაცვლებს მასალას, რომლითაც მიედინება, რათა გაიაროს ყველაზე ნაკლები წინააღმდეგობის მქონე ნაწილზე. ეს ეფექტი გამოიყენება ელექტროძრავაში მბრუნავი მოძრაობის შესაქმნელად - ამისათვის როტორში ალტერნატიულია მასალები სხვადასხვა მაგნიტური წინააღმდეგობის მქონე: მყარი (ფერიტის ნეოდიმის დისკების სახით) და რბილი (ფოლადის დისკები). დაბალი წინააღმდეგობის მასალის გავლის მცდელობისას, სტატორის მაგნიტური ნაკადი ატრიალებს როტორს მანამ, სანამ ის არ არის განლაგებული. მიმდინარე კონტროლით, ველი მუდმივად აბრუნებს როტორს კომფორტულ მდგომარეობაში. ანუ, როტაცია არ არის დაწყებული იმდენად მაგნიტური ველების ურთიერთქმედებით, როგორც ველის მიდრეკილება მიედინება მასალაში მინიმალური წინააღმდეგობის მქონე და როტორის ბრუნვის შედეგად მიღებული ეფექტი. სხვადასხვა მასალის მონაცვლეობით, ძვირადღირებული კომპონენტების რაოდენობა მცირდება.

დიზაინიდან გამომდინარე, ეფექტურობის მრუდი და ბრუნი იცვლება ძრავის სიჩქარით. თავდაპირველად ინდუქციურ ძრავას აქვს ყველაზე დაბალი ეფექტურობა, ხოლო ყველაზე მაღალს აქვს ზედაპირის მაგნიტები, მაგრამ ამ უკანასკნელში ის მკვეთრად მცირდება სიჩქარით. BMW i3 ძრავას აქვს უნიკალური ჰიბრიდული ხასიათი, დიზაინის წყალობით, რომელიც აერთიანებს მუდმივ მაგნიტებს და ზემოთ აღწერილ ეფექტს "უხალისობა". ამრიგად, ელექტროძრავა აღწევს მუდმივი სიმძლავრისა და ბრუნვის მაღალ დონეს, რაც დამახასიათებელია ელექტრული აღგზნებული როტორის მქონე მანქანებისთვის, მაგრამ მათზე მნიშვნელოვნად ნაკლები წონა აქვს (ეს უკანასკნელი ეფექტურია მრავალი თვალსაზრისით, მაგრამ არა წონის თვალსაზრისით). ყოველივე ამის შემდეგ, ცხადია, რომ ეფექტურობა მცირდება მაღალი სიჩქარით, რის გამოც სულ უფრო მეტი მწარმოებელი ამბობს, რომ ორი სიჩქარიანი გადაცემათა კოლოფზე იქნება ორიენტირებული ელექტროძრავებისთვის.

კითხვები და პასუხები:

რა ძრავებს იყენებს Tesla? Tesla-ს ყველა მოდელი ელექტრომობილია, ამიტომ ისინი აღჭურვილია ექსკლუზიურად ელექტროძრავებით. თითქმის ყველა მოდელს ექნება 3-ფაზიანი AC ინდუქციური ძრავა კაპოტის ქვეშ.
როგორ მუშაობს ტესლას ძრავა? ასინქრონული ელექტროძრავა მუშაობს EMF-ის წარმოქმნის გამო მაგნიტური ველის სტაციონარულ სტატორში ბრუნვის გამო. საპირისპირო მოძრაობა უზრუნველყოფილია დამწყებ კოჭებზე პოლარობის შებრუნებით.
სად მდებარეობს ტესლას ძრავა? ტესლას მანქანები უკანა ამძრავიანია. ამრიგად, ძრავა მდებარეობს უკანა ღერძის ლილვებს შორის. ძრავა შედგება როტორისა და სტატორისგან, რომლებიც ერთმანეთს მხოლოდ საკისრების საშუალებით უკავშირდებიან.
რამდენს იწონის ტესლას ძრავა? ტესლას მოდელებისთვის აწყობილი ელექტროძრავის წონა 240 კილოგრამია. ძირითადად გამოიყენება ძრავის ერთი მოდიფიკაცია.