Karozza elettrika Nikola Tesla

Il-muturi elettriċi huma ħafna iktar effiċjenti mill-magni tal-kombustjoni interna. Għaliex u meta

Il-verità bażika hija li l-problemi tal-vetturi elettriċi huma relatati mas-sors tal-enerġija, iżda jistgħu jitqiesu minn perspettiva differenti. Bħal ħafna affarijiet fil-ħajja li nieħdu bħala mogħtija, il-mutur elettriku u s-sistema ta 'kontroll fil-vetturi elettriċi huma meqjusa bħala l-aktar apparat effiċjenti u affidabbli f'dawn il-vetturi. Madankollu, sabiex jintlaħaq dan l-istat ta 'affarijiet, imxew triq twila fl-evoluzzjoni - mill-iskoperta tal-konnessjoni bejn l-elettriku u l-manjetiżmu għat-trasformazzjoni effettiva tagħha f'forza mekkanika. Dan is-suġġett ħafna drabi huwa sottovalutat fil-kuntest tat-taħdit dwar l-iżvilupp teknoloġiku tal-magna tal-kombustjoni interna, iżda qed isir dejjem aktar meħtieġ li titkellem aktar dwar il-magna msejħa l-mutur elettriku.

Mutur wieħed jew tnejn

Jekk tħares lejn il-graff tal-prestazzjoni ta 'mutur elettriku, irrispettivament mit-tip tiegħu, tinduna li huwa aktar minn 85 fil-mija effiċjenti, ħafna drabi aktar minn 90 fil-mija, u li huwa l-aktar effiċjenti tiegħu b'madwar 75 fil-mija ta' tagħbija. massimu. Hekk kif il-qawwa u d-daqs tal-mutur elettriku jiżdiedu, il-firxa ta 'effiċjenza tespandi kif xieraq, fejn tista' tilħaq il-massimu tagħha saħansitra qabel - xi kultant b'tagħbija ta '20 fil-mija. Madankollu, hemm naħa oħra tal-munita - minkejja l-firxa estiża ta 'effiċjenza ogħla, l-użu ta' muturi b'saħħithom ħafna b'tagħbija baxxa ħafna jista 'jerġa' jwassal għal dħul frekwenti fiż-żona ta 'effiċjenza baxxa. Għalhekk, deċiżjonijiet dwar id-daqs, il-qawwa, in-numru (wieħed jew tnejn) u l-użu (wieħed jew tnejn skont it-tagħbija) ta 'muturi elettriċi huma proċessi li huma parti mix-xogħol tad-disinn fil-kostruzzjoni ta' karozza. F'dan il-kuntest, wieħed jifhem għaliex huwa aħjar li jkollok żewġ muturi minflok wieħed b'saħħtu ħafna, jiġifieri sabiex ma jidħolx ħafna drabi f'żoni ta 'effiċjenza baxxa, u minħabba l-possibbiltà li jingħalaq f'tagħbijiet baxxi. Għalhekk, f'tagħbija parzjali, pereżempju, fit-Tesla Model 3 Performance, tintuża biss il-magna ta 'wara. F'verżjonijiet inqas qawwija, hija l-unika waħda, u f'verżjonijiet aktar dinamiċi, dik mhux sinkronika hija konnessa mal-fus ta 'quddiem. Dan huwa vantaġġ ieħor tal-vetturi elettriċi - il-qawwa tista 'tiżdied aktar faċilment, il-modi jintużaw skont ir-rekwiżiti tal-effiċjenza, u powertrains doppji huma effett sekondarju utli. Madankollu, effiċjenza aktar baxxa b'tagħbija baxxa ma tipprevjenix il-fatt li, b'differenza minn magna tal-kombustjoni interna, mutur elettriku jipproduċi spinta b'veloċità żero minħabba l-prinċipju fundamentalment differenti ta 'tħaddim u interazzjoni bejn il-kampi manjetiċi anke taħt kundizzjonijiet bħal dawn. Il-fatt ta 'effiċjenza msemmi hawn fuq huwa fil-qalba tad-disinn tal-magna u l-modi ta' tħaddim - kif għidna, magna ta 'daqs kbir li taħdem kontinwament b'tagħbija baxxa tkun ineffiċjenti.

Bl-iżvilupp mgħaġġel tal-mobilità elettrika, id-diversità f'termini ta 'produzzjoni tal-mutur qed tespandi. Qed jiġu żviluppati aktar u aktar ftehimiet u arranġamenti, fejn xi manifatturi bħal BMW u VW jiddisinjaw u jimmanifatturaw il-karozzi tagħhom stess, oħrajn jixtru ishma f’kumpaniji relatati ma’ dan in-negozju, u oħrajn jesternalizzaw lil fornituri bħal Bosch. Fil-biċċa l-kbira tal-każijiet, jekk taqra l-ispeċifikazzjonijiet ta 'mudell li jaħdem bl-elettriku, issib li l-mutur tiegħu huwa "kalamita permanenti AC sinkronika". Madankollu, il-pijunier Tesla juża soluzzjonijiet oħra f'din id-direzzjoni - muturi asinkroniċi fil-mudelli preċedenti kollha u taħlita ta 'asinkroniċi u hekk imsejħa. “Mutur li jbiddel ir-reżistenza bħala drive tal-fus ta’ wara fil-mudell 3 Performance. F'verżjonijiet irħas b'rear-wheel drive biss, hija l-unika waħda. Audi qed tuża wkoll muturi tal-induzzjoni għall-mudell q-tron u taħlita ta 'muturi sinkroniċi u asinkroniċi għall-e-tron Q4 li ġej. X'inhu verament dwar?

Karozza elettrika Nikola Tesla

Il-fatt li Nikola Tesla vvinta l-mutur elettriku mhux sinkroniku jew, fi kliem ieħor, il-mutur elettriku "mhux sinkroniku" (lura fl-aħħar tas-seklu 19) m'għandux konnessjoni diretta mal-fatt li l-mudelli Tesla Motors huma waħda mill-ftit karozzi li jaħdmu b'tali magna. ... Fil-fatt, il-prinċipju operattiv tal-mutur Tesla sar aktar popolari fis-snin 60, meta apparati semikondutturi kienu qed jitfaċċaw gradwalment taħt ix-xemx, u l-inġinier Amerikan Alan Coconi żviluppa invertituri portabbli ta 'semikondutturi li jistgħu jikkonvertu batteriji ta' kurrent dirett (DC) f'kurrent alternanti (AC ) kif meħtieġ għal mutur ta 'induzzjoni, u viċi versa (fil-proċess ta' rkupru). Din il-kombinazzjoni ta 'inverter (magħruf ukoll bħala invertitur ta' l-inġinerija) u mutur elettriku żviluppat minn Coconi saret il-bażi għall-infami GM EV1 u, f'forma aktar raffinata, it-tZERO sportiv. B’analoġija mat-tfittxija għal inġiniera Ġappuniżi minn Toyota waqt il-ħolqien tal-Prius u l-iskoperta tal-privattiva TRW, il-ħallieqa ta ’Tesla skoprew il-karozza tZERO. Eventwalment, xtraw liċenzja tZero u użawha biex jibnu roadster.
L-akbar vantaġġ ta 'mutur ta' induzzjoni huwa li ma jużax kalamiti permanenti u m'għandux bżonn metalli għaljin jew rari, li wkoll huma spiss imminati f'kundizzjonijiet li joħolqu dilemmi morali għall-konsumaturi. Madankollu, kemm il-muturi sinkroniċi asinkroni kif ukoll dawk kalamiti permanenti jieħdu vantaġġ sħiħ mill-avvanzi teknoloġiċi f'apparati semikondutturi, kif ukoll fil-ħolqien ta 'MOSFETs bi transisters b'effett ta' kamp u aktar tard transisters ta 'iżolament bipolari (IGBTs). Huwa dan il-progress li jagħmilha possibbli li jinħolqu l-apparati inverter kompatti msemmija u b'mod ġenerali l-elettronika kollha tal-qawwa f'vetturi elettriċi. Jista 'jidher trivjali li l-abbiltà li tikkonverti b'mod effiċjenti DC għal batteriji AC 150-phase u viċi versa hija dovuta l-aktar għal avvanzi fit-teknoloġija tal-kontroll, iżda wieħed għandu jżomm f'moħħu li l-kurrent fl-elettronika tal-enerġija jilħaq livelli ħafna drabi ogħla mis-soltu fid-dar netwerk elettriku, u ħafna drabi l-valuri jaqbżu l-XNUMX amperes. Dan jiġġenera ammont kbir ta 'sħana li l-elettronika tal-qawwa trid tittratta magħha.

Imma lura għall-kwistjoni tal-muturi elettriċi. Bħall-magni tal-kombustjoni interna, jistgħu jiġu kategorizzati fi kwalifiki differenti, u "ħin" huwa wieħed minnhom. Fil-fatt, din hija konsegwenza ta 'approċċ kostruttiv differenti ħafna iktar importanti f'termini ta' ġenerazzjoni u interazzjoni ta 'kampi manjetiċi. Minkejja l-fatt li s-sors tal-elettriku fil-persuna tal-batterija huwa kurrent dirett, id-disinjaturi tas-sistemi elettriċi lanqas biss jaħsbu dwar l-użu ta 'muturi DC. Anke meta jitqies it-telf mill-konverżjoni, l-unitajiet AC u speċjalment l-unitajiet sinkroniċi jaqbżu l-kompetizzjoni ma 'elementi DC. Allura xi tfisser mutur sinkroniku jew mhux sinkroniku fil-fatt?

Kumpanija tal-karozzi elettriċi

Kemm il-muturi sinkroniċi kif ukoll dawk mhux sinkroniċi huma tat-tip ta 'magni elettriċi tal-kamp manjetiku li jduru li għandhom densità ta' enerġija ogħla. Ġeneralment, rotor tal-induzzjoni jikkonsisti f'munzell sempliċi ta 'folji solidi, vireg tal-metall magħmula mill-aluminju jew mir-ram (dejjem aktar użati f'dawn l-aħħar snin) b'koljaturi f'ċirku magħluq. Flussi tal-kurrent fl-istralċ tal-istator f'pari opposti, b'kurrent minn waħda mit-tliet fażijiet li jiċċirkola f'kull par. Peress li f'kull wieħed minnhom huwa mċaqlaq f'fażi b'120 grad relattiv għall-ieħor, l-hekk imsejjaħ kamp manjetiku li jdur. L-intersezzjoni tal-koljaturi tar-rotor b'linji tal-kamp manjetiku mill-kamp maħluq mill-istator twassal għall-fluss tal-kurrent fir-rotor, simili għall-interazzjoni fuq transformer.
Il-kamp manjetiku li jirriżulta jinteraġixxi mar- "rotazzjoni" fl-istator, li twassal għal qabda mekkanika tar-rotor u rotazzjoni sussegwenti. Madankollu, b'dan it-tip ta 'mutur elettriku, ir-rotor dejjem jibqa' lura wara l-kamp, ​​għax jekk ma jkunx hemm moviment relattiv bejn il-kamp u r-rotor, l-ebda kamp manjetiku ma jkun indott fir-rotor. Għalhekk, il-livell ta 'veloċità massima huwa determinat mill-frekwenza tal-kurrent tal-provvista u t-tagħbija. Madankollu, minħabba l-effiċjenza ogħla tal-muturi sinkroniċi, ħafna mill-manifatturi jeħlu magħhom, iżda għal uħud mir-raġunijiet ta 'hawn fuq, Tesla tibqa' avukat ta 'muturi mhux sinkroniċi.

Iva, dawn il-magni huma orħos, iżda għandhom l-aspetti negattivi tagħhom, u n-nies kollha li ttestjaw aċċelerazzjonijiet suċċessivi multipli mal-Mudell S jgħidulek kif il-prestazzjoni tinżel drastikament ma 'kull iterazzjoni. Il-proċessi ta 'induzzjoni u l-fluss tal-kurrent iwasslu għat-tisħin, u meta l-magna ma titkessaħx taħt tagħbija għolja, is-sħana takkumula u l-kapaċitajiet tagħha jitnaqqsu b'mod sinifikanti. Għal skopijiet ta 'protezzjoni, l-elettronika tnaqqas l-ammont ta' kurrent u l-prestazzjoni tal-aċċelerazzjoni hija degradata. U ħaġa oħra - biex tintuża bħala ġeneratur, il-mutur tal-induzzjoni għandu jiġi magnetizzat - jiġifieri, biex "jgħaddi" il-kurrent inizjali mill-istator, li jiġġenera l-kamp u l-kurrent fir-rotor biex jibda l-proċess. Imbagħad ikun jista’ jitma’ lilu nnifsu.

Muturi mhux sinkroniċi jew sinkroniċi

L-unitajiet sinkroniċi għandhom effiċjenza u densità ta 'qawwa sinifikament ogħla. Differenza sinifikanti bejn mutur ta 'induzzjoni hija li l-kamp manjetiku fir-rotor mhuwiex ikkawżat minn interazzjoni ma' l-istator, iżda huwa r-riżultat tal-kurrent li jgħaddi mill-koljaturi addizzjonali installati fih, jew kalamiti permanenti. Għalhekk, il-kamp fir-rotor u l-kamp fl-istator huma sinkroniċi, iżda l-veloċità massima tal-mutur tiddependi wkoll fuq ir-rotazzjoni tal-kamp, ​​rispettivament fuq il-frekwenza u t-tagħbija kurrenti. Biex tiġi evitata l-ħtieġa għal provvista ta 'enerġija addizzjonali għall-koljaturi, li żżid il-konsum tal-elettriku u tikkomplika l-kontroll tal-kurrent, muturi elettriċi bl-hekk imsejħa eċċitazzjoni kostanti jintużaw f'vetturi elettriċi moderni u mudelli ibridi. b'kalamiti permanenti. Kif diġà ssemma, kważi l-manifatturi kollha ta 'vetturi bħal dawn bħalissa jużaw unitajiet ta' dan it-tip, għalhekk, skond ħafna esperti, xorta jkun hemm problema b'nuqqas ta 'neodimju u disprosju ta' l-art rari għaljin. It-tnaqqis tal-użu tagħhom huwa parti mid-domanda mill-inġiniera f'dan il-qasam.

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Id-disinn tal-qalba tar-rotor joffri l-akbar potenzjal għat-titjib tal-prestazzjoni ta 'magna elettrika.
Hemm diversi soluzzjonijiet teknoloġiċi b'kalamiti immuntati fuq il-wiċċ, rotor f'forma ta 'diska, b'kalamiti mibnija internament. Interessanti hawnhekk hija s-soluzzjoni ta 'Tesla, li tuża t-teknoloġija msemmija hawn fuq imsejħa Switched Reluctance Motor biex issuq il-fus ta' wara tal-Mudell 3. "Riluttanza", jew reżistenza manjetika, huwa terminu oppost għall-konduttività manjetika, simili għar-reżistenza elettrika u l-konduttività elettrika tal-materjali. Muturi ta 'dan it-tip jużaw il-fenomenu li l-fluss manjetiku għandu t-tendenza li jgħaddi mill-parti tal-materjal bl-inqas reżistenza manjetika. Bħala riżultat, tisposta fiżikament il-materjal li qed jgħaddi minnu sabiex tgħaddi mill-parti bl-inqas reżistenza. Dan l-effett jintuża f'mutur elettriku biex jinħoloq moviment rotazzjonali - għal dan, materjali b'reżistenza manjetika differenti jalternaw fir-rotor: iebes (fil-forma ta 'diski tan-neodimju ferrite) u artab (diski tal-azzar). F'tentattiv li jgħaddi minn materjal ta 'reżistenza aktar baxx, il-fluss manjetiku mill-istator idawwar ir-rotor sakemm ikun pożizzjonat biex jagħmel dan. Bil-kontroll tal-kurrent, il-kamp kontinwament idawwar ir-rotor f'pożizzjoni komda. Jiġifieri, ir-rotazzjoni mhix mibdija sa tali punt mill-interazzjoni tal-kampi manjetiċi bħala t-tendenza tal-kamp li jgħaddi mill-materjal bl-inqas reżistenza u l-effett riżultanti tar-rotazzjoni tar-rotor. Billi jalterna materjali differenti, in-numru ta 'komponenti għaljin jitnaqqas.

Skont id-disinn, il-kurva tal-effiċjenza u t-torque jinbidlu bil-veloċità tal-magna. Inizjalment, il-mutur tal-induzzjoni għandu l-inqas effiċjenza, u l-ogħla waħda għandha kalamiti tal-wiċċ, iżda f'dan tal-aħħar jonqos drastikament bil-veloċità. Il-magna BMW i3 għandha karattru ibridu uniku, grazzi għal disinn li jgħaqqad kalamiti permanenti u l-effett ta '"riluttanza" deskritt hawn fuq. Għalhekk, il-mutur elettriku jikseb il-livelli għoljin ta 'qawwa kostanti u torque li huma karatteristiċi ta' magni b'rotor eċċitati elettrikament, iżda għandu piż ferm inqas minnhom (dawn tal-aħħar huma effiċjenti f'ħafna aspetti, iżda mhux f'termini ta 'piż). Wara dan kollu, huwa ċar li l-effiċjenza qed tonqos b'veloċità għolja, u huwa għalhekk li aktar u aktar manifatturi qed jgħidu li se jiffokaw fuq trasmissjonijiet b'żewġ veloċitajiet għal muturi elettriċi.

Mistoqsijiet u Tweġibiet:

Liema muturi tuża Tesla? Il-mudelli kollha tal-marka Tesla huma vetturi elettriċi, għalhekk huma mgħammra esklussivament b'muturi elettriċi. Taħt il-barnuża ta 'kważi kull mudell se jkun hemm mutur ta' induzzjoni AC bi fażijiet.

Kif taħdem magna Tesla? Mutur elettriku mhux sinkroniku jaħdem minħabba l-okkorrenza ta 'EMF minħabba r-rotazzjoni ta' kamp manjetiku fi stator stazzjonarju. Ir-rivers huwa pprovdut billi taqleb il-polarità fuq il-coils tal-istartjar.

Fejn tinsab il-magna Tesla? Karozzi Tesla huma wheel drive fuq wara. Għalhekk, il-mutur jinsab bejn ix-xaftijiet tal-fus ta 'wara. Il-mutur jikkonsisti minn rotor u stator, li huma f'kuntatt ma 'xulxin biss permezz ta' berings.

Kemm tiżen magna Tesla? Il-piż tal-mutur elettriku immuntat għall-mudelli Tesla huwa ta '240 kilogramma. Bażikament, tintuża modifika waħda tal-magni.