Бесщеточный двигатель принцип работы
Как устроен бесщеточный двигатель
Работа бесщеточного электродвигателя основывается на электрических приводах, создающих магнитное вращающееся поле.
В настоящее время существует несколько типов устройств, имеющих различные характеристики.
С развитием технологий и использованием новых материалов, отличающихся высокой коэрцитивной силой и достаточным уровнем магнитного насыщения, стало возможным получение сильного магнитного поля и, как следствие, вентильных конструкций нового вида, в которых отсутствует обмотка на роторных элементах или стартере.
Обширное распространение переключателей полупроводникового типа с высокой мощностью и приемлемой стоимостью ускорило создание подобных конструкций, облегчило исполнение и избавило от множества сложностей с коммутацией.
Использование
Бесщеточный двигатель постоянного тока с постоянными магнитами встречается в основном в устройствах с мощностью в пределах 5 кВт.
В более мощной аппаратуре их применение нерационально.
Магниты в двигателях данного типа отличаются особой чувствительностью к высоким температурам и сильным полям.
Двигатели активно используются в электрических мотоциклах, автомобильных приводах благодаря отсутствию трения в коллекторе.
Описание и принцип работы
Бесщеточный (бесколлекторный) двигатель постоянного тока очень похож на двигатель постоянного тока с постоянными магнитами, но не имеет щеток для замены или износа из-за искрения коммутатора.
Поэтому в роторе выделяется мало тепла, что увеличивает срок службы двигателей.
Конструкция бесщеточного двигателя устраняет необходимость в щетках благодаря более сложной схеме привода, в которой магнитное поле ротора является постоянным магнитом, который всегда синхронизирован с полем статора, что позволяет более точно контролировать скорость и крутящий момент.
Управление бесщеточными двигателями постоянного тока очень отличается от обычного щеточного двигателя постоянного тока тем, что этот тип двигателя включает в себя некоторые средства для определения углового положения роторов (или магнитных полюсов), необходимые для получения сигналов обратной связи, необходимых для управления переключением полупроводников.
Появление процессорной техники и силовых транзисторов позволило конструкторам отказаться от узла механической коммутации и изменить роль ротора и статора в электромоторе постоянного тока.
Принцип работы БДКП
В бесколлекторном электродвигателе роль механического коммутатора выполняет электронный преобразователь. Это позволяет осуществить «вывернутая наизнанку» схема БДКП — его обмотки расположены на статоре, что исключает необходимость в коллекторе.
Иными словами, основное принципиальное различие между классическим двигателем и БДКП в том, что вместо стационарных магнитов и вращающихся катушек последний состоит из неподвижных обмоток и вращающихся магнитов. Несмотря на то что сама коммутация в нём происходит похожим образом, её физическая реализация в бесщёточных приводах гораздо более сложна.
Как работает коллекторная машина
Чтобы произвести запуск коллекторного двигателя, потребуется подать напряжение на обмотку возбуждения, которая расположена непосредственно на якоре.
При этом образуется постоянное магнитное поле, которое взаимодействует с магнитами на статоре, в результате чего проворачиваются якорь и коллектор, закрепленный на нём. При этом подается питание на следующую обмотку, происходит повтор цикла.
Как осуществляется управление
Электронный блок управления позволяет провести коммутацию обмоток привода. Для определения момента переключения при помощи драйвера отслеживается положение ротора по датчику Холла, установленном на приводе.
В том случае, если нет таких устройств, необходимо считывать обратное напряжение.
Оно генерируется в катушках статора, не подключенных на данный момент времени.
Контроллер — это аппаратно-программный комплекс, он позволяет отслеживать все изменения и максимально точно задавать порядок коммутации.
Трехфазные бесколлекторные электродвигатели
Очень много бесколлекторных электродвигателей для авиамоделей выполняется под питание постоянным током.
Но существуют и трехфазные экземпляры, в которых устанавливаются преобразователи.
Они позволяют из постоянного напряжения сделать трехфазные импульсы.
Работа происходит следующим образом:
- На катушку «А» поступают импульсы с положительным значением. На катушку «В» — с отрицательным значением. В результате этого якорь начнет двигаться. Датчики фиксируют смещение и подаётся сигнал на контроллер для осуществления следующей коммутации.
- Происходит отключение катушки «А», при этом импульс положительного значения поступает на обмотку «С». Коммутация обмотки «В» не претерпевает изменений.
- На катушку «С» попадается положительный импульс, а отрицательный поступает на «А».
- Затем вступает в работу пара «А» и «В». На них и подаются положительные отрицательные значения импульсов соответственно.
- Затем положительный импульс опять поступает на катушку «В», а отрицательный на «С».
- На последнем этапе происходит включение катушки «А», на которую поступает положительный импульс, и отрицательный идет к С.
И после этого происходит повтор всего цикла.
Преимущества использования
Изготовить своими руками бесколлекторный электродвигатель сложно, а реализовать микроконтроллерное управление практически невозможно. Поэтому лучше всего использовать готовые промышленные образцы.
Но обязательно учитывайте достоинства, которые получает привод при использовании бесколлекторных электродвигателей:
- Существенно больший ресурс, нежели у коллекторных машин.
- Высокий уровень КПД.
- Мощность выше, нежели у коллекторных моторов.
- Скорость вращения набирается намного быстрее.
- Во время работы не образуются искры, поэтому их можно использовать в условиях с высокой пожарной опасностью.
- Очень простая эксплуатация привода.
- При работе не нужно использовать дополнительные компоненты для охлаждения.
Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.
Синхронные электродвигатели. Работа и применение. Особенности
Особенностью работы двигателя является равенство скорости вращения ротора и скорости вращения магнитного потока. Поэтому скорость вала двигателя не зависит и не изменяется от величины подключаемой нагрузки. Это достигается за счет того, что индуктор синхронного электродвигателя является электромагнитом, в некоторых случаях постоянным магнитом.
Количество пар полюсов ротора одинаково с числом пар полюсов у движущегося магнитного поля. Взаимное воздействие этих полюсов дает возможность выравнивания скорости ротора. На валу в этот момент может быть любая по величине нагрузка. Она не влияет на скорость вращения индуктора.
Конструктивные особенности и принцип работы
Основными составными частями синхронного электродвигателя являются: статор, который неподвижен, и ротор, иными словами называемый индуктором. Статор имеет другое название – якорь, но от этого его суть не меняется.
Эти части двигателя разделены прослойкой воздуха. Между пазами заложена трехфазная обмотка, которая чаще всего имеет соединение по схеме звезды.
Когда двигатель после запуска начал работать, токи якоря образуют движущееся магнитное поле, его вращение дает пересечение поля индуктора. В итоге такой работы двух полей возникает энергия. Магнитное поле статора по своей сути является полем его реакции. В работе генераторов такую энергию получают с помощью индукторов.
Полюсами являются электромагниты статора, работающие на постоянном токе. Статоры синхронных моторов могут выполняться по различным схемам: неявнополюсной, а также явнополюсной. Они отличаются положением полюсов.
Для снижения магнитного сопротивления и оптимизации условий прохода магнитного поля используют сердечники из ферромагнитного материала. Они находятся в роторе и якоре. Производятся они из электротехнической стали, которая содержит большое количество кремния. Это дает возможность снизить вихревые токи и увеличить электрическое сопротивление стали.
Синхронные электродвигатели имеют в своей основе принцип взаимодействия полюсов индуктора и статора. Во время пуска двигатель ускоряется до скорости вращения магнитного потока. Только при таком условии электродвигатель начинает действовать в синхронном режиме. При таком процессе магнитные поля образуют пересечение, возникает вход в синхронизацию.
Долгое время для разгона мотора применяли отдельный пусковой двигатель. Его соединяли механическим путем с синхронным мотором. При запуске ротор мотора ускорялся и достигал синхронной скорости. Далее мотор самостоятельно втягивался в синхронное движение. При выборе мощности пускового мотора руководствовались 15% мощности от номинала разгоняемого двигателя. Этого резерва мощности было достаточно для запуска синхронного двигателя, даже при наличии небольшой нагрузки.
Такой метод разгона более сложный, значительно повышает стоимость оборудования. В современных конструкциях синхронные электродвигатели не имеют такой схемы разгона.
Применяют другую систему разгона. Реостатом замыкают обмотки индуктора по аналогии с асинхронным двигателем. Для запуска на ротор монтируют короткозамкнутую обмотку, являющуюся также и успокоительной обмоткой, которая предотвращает раскачивание ротора при синхронизации.
При достижении ротором номинальной скорости, к индуктору подключают постоянный ток. Однако, для пуска моторов с постоянными магнитами не обойтись без применения пусковых внешних двигателей.
В криогенных синхронных электродвигателях применяется обращенная конструкция. В ней якорь и индуктор размещены наоборот, индуктор находится на статоре, а якорь расположен на роторе. У таких машин возбуждающие обмотки состоят из сверхпроводимых материалов.
Достоинства и недостатки
Синхронные двигатели имеют основное преимущество по сравнению с асинхронными моторами тот факт, что возбуждение от постоянного тока внешнего источника дает возможность работы при значительной величине коэффициента мощности.
Эта особенность дает возможность увеличить значение коэффициента мощности для общей сети благодаря включению синхронного мотора.
Синхронные электродвигатели имеют и другие достоинства:
- Электродвигатели синхронного типа работают с повышенным коэффициентом мощности, что создает уменьшение расхода энергии и снижает потери. КПД синхронного мотора выше при той же мощности асинхронного двигателя.
- Синхронные электродвигатели имеют момент вращения, который прямо зависит от напряжения сети. Поэтому он при уменьшении напряжения сохраняет свою мощность больше асинхронного. Это является фактором надежности подобных конструкций моторов.
Недостатками являются следующие отрицательные моменты:
- При проведении сравнительного анализа конструкций двух моторов, можно отметить, что синхронные электродвигатели выполнены по более сложной схеме, поэтому их стоимость будет выше.
- Следующим недостатком для синхронных моторов стала необходимость в источнике тока в виде выпрямителя, либо другого блока питания постоянного тока.
- Запуск двигателя происходит по сложной схеме.
- Регулировка скорости вала двигателя возможна только одним способом, с помощью применения частотного преобразователя.
В итоге можно сказать, что все-таки преимущества синхронных двигателей перекрывают недостатки. Поэтому двигатели такого вида широко применяются в технологических процессах, где идет постоянный непрерывный процесс, и не требуется частая остановка и запуск оборудования: на мельничном производстве, в компрессорах, дробилках, насосах и так далее.
Выбор двигателя
К вопросу приобретения синхронного электродвигателя нужно подходить, основываясь на следующие факторы:
- Условия эксплуатации электродвигателя. По условиям выбирают тип двигателя, который может быть защищенным, открытым или закрытым. А также синхронные электродвигатели отличаются по защите токовых частей от влаги, температуры, агрессивных сред. Для взрывоопасного производства существуют специальные защиты, предотвращающие образование искр в двигателе.
- Особенности выполнения подключения электродвигателя с потребителем.
Синхронные компенсаторы
Они служат для компенсирования коэффициента мощности в электрической сети и стабилизации номинального значения напряжения в местах подключения нагрузок к двигателю. Нормальным режимом синхронного компенсатора является режим перевозбуждения в момент отдачи в электрическую сеть реактивной мощности.
Такие компенсаторы еще называют генераторами реактивной мощности, так как они предназначены для выполнения такой же задачи, как батареи конденсаторов на подстанциях. Когда мощность нагрузок уменьшается, то часто необходимо действие синхронных компенсаторов в невозбужденном режиме при их потреблении реактивной мощности и индуктивного тока, потому что напряжение в сети старается увеличиться, а для его стабилизации на рабочем уровне нужно нагрузить сеть током индуктивности, который вызывает в сети снижение напряжения питания.
Для таких целей синхронные компенсаторы обеспечиваются регулятором автоматического возбуждения.
Регулятор изменяет ток возбуждения таким образом, что напряжение на компенсаторе не изменяется.
Сфера применения
Широкое использование электродвигателей асинхронного типа со значительными недогрузками делает работу станций и энергосистем сложнее, так как уменьшается коэффициент мощности системы, это ведет к незапланированным потерям, к их неполному использованию по активной мощности. В связи с этим появилась необходимость в использовании двигателей синхронного типа, особенно для приводов механизмов значительной мощности.
Если сравнивать синхронные электродвигатели с асинхронными, то достоинством синхронных стала их работа коэффициентом мощности равном 1, благодаря действию возбуждения постоянным током. При этом они не расходуют реактивную мощность из питающей сети, а если работают с перевозбуждением, то даже отдают некоторую величину реактивной мощности для сети.
В итоге коэффициент мощности сети улучшается, и снижаются потери напряжения, увеличивается коэффициент мощности генераторов электростанций.
Наибольший момент синхронного электродвигателя прямо зависит от напряжения, а у синхронного электромотора – от квадрата напряжения.
Поэтому, при уменьшении напряжения синхронный электромотор имеет по-прежнему значительную нагрузочную способность. Также, применение возможности повышения возбуждающего тока синхронных моторов дает возможность повышать их надежность эксплуатации при внезапных снижениях напряжения, и оптимизировать в таких случаях работу всей энергосистемы.
Из-за большой величины воздушного промежутка дополнительные потери в стальных сердечниках и в роторе синхронных моторов меньше, чем у двигателей асинхронного вида. Поэтому КПД синхронных моторов чаще бывает больше.
Однако устройство синхронных моторов намного сложнее, а также необходим возбудитель или другое устройство питания возбуждения. Поэтому синхронные моторы имеют более высокую стоимость по сравнению с асинхронными с короткозамкнутым ротором.
Запуск и регулировка скорости у синхронных электродвигателей имеет свои сложности.
Но при больших мощностях их преимущества превосходят недостатки. Поэтому они применяются во многих местах, где не нужны частые пуски, остановки оборудования, а также нет необходимости в регулировки оборотов двигателя с приводом механизмов насосов, компрессоров, мельниц и т.д.
Похожие темы:
Принцип действия электродвигателя
Электродвигателем называется устройство, принцип действия которого преобразование электрической энергии в механическую. Такое преобразование используется для запуска в работу всевозможных видов техники, начиная от самого простого рабочего оборудования и заканчивая автомобилями. Однако при всей полезности и продуктивности такого преобразования энергий, в данном свойстве есть небольшой побочный эффект, который проявляется в повышенном выделении тепла. Именно поэтому электрические двигатели оснащаются дополнительным оборудованием, которое способно охладить его и позволить работать в бесперебойном режиме.
Принцип работы электродвигателя — основные функциональные элементы
Любой электрический двигатель состоит из двух основных элементов, один из которых является неподвижным, такой элемент называется статором.
Второй элемент является подвижным, эта часть двигателя называется ротором. Ротор электрического двигателя может быть выполнен в двух вариантах, а именно может быть короткозамкнутым и с обмоткой. Хотя последний тип на сегодняшний день является достаточно большой редкостью, поскольку сейчас повсеместно используются такие устройства, как частотные преобразователи.
Принцип действия электродвигателя основана на выполнении следующих этапов работы. Во время включения в сеть, в статоре начинает осуществлять вращение возникшее поле магнитного типа. Оно действует на обмотку статора, в которой при этом возникает ток индукционного типа. Согласно закону Ампера, ток начинает действовать на ротор, который под этим действием начинает свое вращение. Непосредственно частота вращения ротора напрямую зависит от того, какой силы действия возникает ток, а так же от того, какое количество полюсов при этом возникает.
Принцип работы электродвигателя — разновидности и типы
На сегодняшний день наиболее распространенными считаются двигатели, которые имеют магнитоэлектрический тип.
Есть еще тип электродвигателей, которые называют гистерезисные, однако они не являются распространенными. Первый тип электродвигателей, магнитоэлектрического вида, могут подразделяться еще на два подтипа, а именно электродвигатели постоянного тока и двигатели переменного тока.
Первый вид двигателей осуществляет свою работу от постоянного тока, эти типы электродвигателей используются тогда, когда возникает необходимость регулировки скоростей. Данные регулировки осуществляются посредством изменений напряжения в якоре. Однако сейчас существует большой выбор всевозможных преобразователей частот, поэтому такие двигатели стали применяться все реже и реже.
Двигатели переменного тока соответственно работают посредством действия тока переменного типа. Здесь так же имеется своя классификация, и двигатели делятся на синхронные и асинхронные. Их основным различием становится разница во вращении необходимых элементов, в синхронном движущая гармоника магнитов движется с той же скоростью, что и ротор.
В асинхронных двигателях наоборот, ток возникает за счет разницы в скоростях движения магнитных элементов и ротора.
Благодаря своим уникальным характеристикам и принципам действия электродвигатели на сегодняшний день распространенны гораздо больше, чем скажем двигатели внутреннего сгорания, поскольку они обладают рядом преимуществ перед ними. Так коэффициент полезного действия электродвигателей является очень высоким, и может достигать почти 98%. Так же электродвигатели отличаются высоким качеством и очень долгим рабочим ресурсом, они не издают много шума, и во время работы практически не вибрируют. Большим преимуществом такого типа двигателей является то, что они не нуждаются в топливе, и как результат не выделяют в атмосферу никаких загрязняющих веществ. К тому их использование является намного более экономичным, по сравнению с двигателями внутреннего сгорания.
Ротор электродвигателя — устройство и принцип действия (120 фото)
Устройство всех моделей электродвигателя одинаково.
Основу конструкции составляют статор (неподвижная часть) и ротор (вращающаяся). Статор всегда имеет обмотку, у ротора же она иногда отсутствует. На языке специалистов устройства без обмотки носят название короткозамкнутых, с ней называются фазными. Разберем более подробно узловые элементы электродвигателя.
Краткое содержимое статьи:
Узлы электродвигателя
Вал ротора имеет цилиндрическую форму и производится из стали. Металлические стержни, замыкающиеся с двух сторон, дают ему название – короткозамкнутый ротор. Указанная конструкция обеспечивает высокую степень защиты, поскольку не возникает необходимость частого технического обслуживания устройства, нет нужды в замене подающих ток щеток и т.д.
Если присмотреться к фото ротора электродвигателя, то он напоминает клетку для белки, откуда и название «беличья клетка». Конструкция представляет собой собранные стальные листы небольшой толщины. В специальные пазы помещается обмотка, которая может быть нескольких типов.
Определяющее значение имеет ответ на вопрос о том, каков двигатель – фазного или короткозамкнутого типа. Большее распространение имеют последние конструкционные новинки. Стержни из меди, имеющие большую толщину, помещаются в пазы без дополнительной изоляции. Медные кольца позволяют соединить концы обмотки.
Бывают ситуации, когда «беличья клетка» получает альтернативу в виде литья. Таково в целом устройство ротора электродвигателя короткозамкнутого типа.
Однако существуют модели моторов переменного тока с роторами фазного типа. Их используют крайне редко, в основном, из-за предназначения для более мощных двигателей. Еще одна причина, по которой используют фазные модели – необходимость создания значительного усилия во время пуска.
К основным причинам поломки двигателя асинхронного типа относят износ подшипников, в которых осуществляется вращение вала. Центровка или балансировка ротора электродвигателя осуществляется за счет установленных в статоре крышек.
Двигатели также имеют подшипники для облегчения вращательных движений.
Кроме того устройство подразумевает установку крыльчатки, обеспечивающей должное охлаждение двигателя. Статор имеет специальные ребра, улучшающие отдачу тепла от нагреваемого устройства. Именно так обеспечивается работа моторов переменного тока в нормальных тепловых условиях.
Полноценное проведение диагностического осмотра мотора
Для того, чтобы осмотреть статор и другие центральные элементы электродвигателя, используют специальные козлы, оснащенные двумя катками в верхней своей части. Последние упрощают вращение деталей.
Самостоятельный ремонт мотора следует начинать с тщательного изучения всей технической документации. Далее определяется степень износа подшипников, обнаруживаются и устраняются иные дефекты.
Проверить ротор двигателя необходимо на предмет состояния всех металлических элементов, крепления пластин к валу, качества замкнутой проводки и, наконец, должного функционирования вентиляторов.
Технические работы ведутся с использованием набора специальных ключей, обыкновенного тестера и механизмов для подъема. Главное не забыть отключить мотор от сети. Все узлы очищаются от слоя пыли при помощи щеточек и обдуваются сжатым воздухом. В дальнейшем мелкие детали и все их крепления желательно складывать в отдельный ящик, чтобы избежать пропажи.
Ротор электродвигателя разбирается с учетом следующих рекомендаций. Как только щит будет отделен от корпуса двигателя, его сдвигают вдоль вала, стараясь не повредить изоляцию обмоток. Для этих целей используют картон высокой плотности, размещая его между статором и ротором, а впоследствии укладывая на него детали.
С вала также снимаются пружины и подшипники. Демонтируется обмотка короткозамкнутого типа и сердечник. Главным требованием при выемке ротора является аккуратное движение вдоль оси.
При проверке вентиляторов обращают внимание на целостность лопастей и надежность их крепления.
Делается процедура при помощи молотка. Дефектные детали заменяются. Нельзя нарушать балансировку, поэтому перед осмотром необходимо сделать заметку на роторе, чтобы при сборе каждый элемент встал на свое место.
Ремонт
Ремонтные работы всего устройства выполняются с целью восстановления его функциональности и работоспособности. Иногда требуется замена некоторых деталей. Например, при нагреве статора по разным причинам, может образоваться нагар на конструкции якоря электродвигателя.
Последовательность шагов тогда следующая:
- демонтаж двигателя;
- очистные работы;
- разборка всех узлов;
- восстановление поврежденных частей;
- покраска;
- сборка двигателя и проверка его в нагрузочном режиме.
Если оборудование представлено фазным типом, то требуются ремонтные работы отдельным его узлам, в том числе и щеточно-коллекторному.
Если стержень имеет трещины, то он подлежит восстановлению или замене.
Делается это так: на месте трещины проводится надрез и высверливание отверстий от точки этого надреза до торца замыкающего кольца. Та часть, которая оказалась высверленной, заполняется медным сплавом.
Не стоит забывать и о проверке двигателя на обрыв и короткое замыкание. Сопротивление ротора и статора проверяются при помощи омметра, сверяясь при этом с техническими характеристиками в инструкции по эксплуатации. Однако прибор должен быть крайне чувствителен ввиду стремления сопротивления к нулю в обмотках мощных моделей моторов.
Фото роторов электродвигателя
Урок 10. принцип работы электрогенераторов и электродвигателей — Естествознание — 11 класс
Естествознание, 11 класс
Урок 10.
Принцип работы электрогенераторов и электродвигателей
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:
- Действие какой силы лежит в основе работы электрогенератора и электродвигателя.
- Каковы основные узлы электрогенератора и электродвигателя.
- Где используют электродвигатели.
- В чём преимущества и недостатки электродвигателей по сравнению с тепловыми.
Глоссарий по теме:
Генераторы – это электрические машины, которые преобразуют механическую энергию в электрическую.
Электродвигатели – это электрические машины, которые, наоборот, электрическую энергию преобразуют в механическую (в виде вращения вала).
Коллектор – это полый цилиндр, набранный из отдельных медных пластин, изолированных друг от друга и от вала.
Щётки – деталь щёточно-коллекторного узла в электродвигателях.
Сила Лоренца – сила, действующая на движущийся со скоростью заряд q со стороны магнитного поля.
Индукция — векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства.
Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):
- Естествознание. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., – М.: Просвещение, 2017.: с 53 -58.
- Элементарный учебник физики под редакцией академика Г.С. Ландсберга. Том 2. Электричество и магнетизм.–12-е изд. – М.:ФИЗМАТЛИТ, 2001. – 480 с.
- Р.Фейнман, Р.Лейтон, М. Сэндс Фейнмановские лекции по физике. Том 5. Электричество и магнетизм.–М.: Либроком, 2016.– 304 с. Электронный ресурс: http://ftfsite.ru/wp-content/files/fiz_feynman_5_elmag_2.1.pdf
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Английский учёный Фарадей Майкл (1791-1867) сформулировал Закон электромагнитной индукции (открыт 29.
08.1831г.): если на замкнутый проводник будет действовать изменяющееся магнитное поле, то по нему будут протекать токи называемые индукционными.
Русский физик Ленц Эмилий Христианович в 1834 году сформулировал принцип (правило), который назван именем учёного: индукционные токи всегда имеют такое направление, что созданное ими магнитное поле всегда стремится устранить причину, их вызвавшую.
Голландский учёный Хендрик Лоренц показал, что эти процессы связаны с силой, действующей на заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле. Сила Лоренца – это такая сила, которая действует на движущийся со скоростью заряд q со стороны магнитного поля и равна произведению вектора магнитной индукции, заряда частицы, скорости движения этой частицы и угла (альфа) между вектором магнитной индукции и скоростью частицы.
Направление силы Лоренца определяют по правилу левой руки: для положительного заряда: если левую руку расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а четыре пальца, сложенные вместе, показывали направление скорости движения положительного заряда, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы; если заряд отрицательный, то сила будет направлена в противоположную сторону.
При движении заряженной частицы в магнитном поле сила Лоренца работы не совершает.
Роль выпрямителя в электрических машинах выполняет коллектор.
Щетки в электрических машинах располагаются таким образом, чтобы одна из них была всегда соединена с проводником, который будет двигаться у северного полюса, а другая — с проводником, который будет двигаться у южного полюса. Щётки электродвигателя постоянного тока изготавливают из углеродных или графитных структур, создавая над вращающимся коллектором скользящий контакт. Используют их для передачи тока от внешнего контура на вращающуюся форму коллектора.
Направление индуктированного тока во внешней цепи с коллектором будет оставаться постоянным.
К электрическим машинам относятся:
-генераторы;
-электродвигатели.
Генераторы – это электрические машины, которые преобразуют механическую энергию в электрическую.
Электродвигатели – это электрические машины, которые, наоборот, электрическую энергию преобразуют в механическую.
В генераторе коллектор используется для выпрямления переменного тока в постоянный, а в электродвигателе коллектор применяется для распределения тока в проводниках.
Применение электрических двигателей:
— для привода электрифицированных транспортных средств (троллейбусов, трамваев, электровозов).
Преимущества электродвигателей по сравнению с тепловыми:
— не загрязняют атмосферу,
— не нужен запас топлива,
— КПД достигает до 98 %.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:
Задание 1. Как изменится сила Ампера, действующая на прямолинейный проводник с током в однородном магнитном поле, при увеличении индукции магнитного поля в 3 раза и увеличении силы тока в 3 раза?
Варианты ответа:
а) увеличится в 9 раз;
б) уменьшится в 9 раз;
в) не изменится;
Ответ: а)
Задание 2. Установите правильную последовательность появления основных законов и правил:
Варианты ответов:
1.
процессы связаны с силой, действующей на заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле.
2. если на замкнутый проводник будет действовать изменяющееся магнитное поле, то по нему будут протекать токи называемые индукционными.
3. индукционные токи всегда имеют такое направление, что созданное ими магнитное поле всегда стремится устранить причину, их вызвавшую.
Ответ: 2,3,1
Устройство и принцип действия электромобиля
Электромобиль — один из самых перспективных видов наземного транспорта. Они постепенно выходят на тот уровень, который позволяет им серьезно конкурировать с авто, оснащенными ДВС. Достаточно сказать, что многие европейские страны уже в ближайшем будущем намерены оставить на своих дорогах только машины на электротяге. Растущую популярность этого транспорта связывают с множеством причин, среди которых отмечают:
- простое устройство электромобиля;
- бесшумность;
- экологическую безопасность;
- надежность;
- низкие эксплуатационные расходы;
- высокий КПД;
- простоту управления.
Одной из самых инновационных в настоящее время является модель Tesla Model S. На ее примере можно доступно объяснить принципы работы электромобиля.
Конструкция электромобиля
Большинство электромобилей сделано по общей схеме и строятся вокруг нескольких основных узлов. Они обеспечивают динамику передвижения, стабильность энергетических характеристик и высокую дальность хода. Конструкция электромобиля включает в себя:
- Один или несколько асинхронных электродвигателей.
- Инвертор.
- Литий-ионную аккумуляторную батарею.
- Синхронизированная коробка передач.
Преимущества асинхронного электродвигателя в электромобиле
Основой любого электромобиля является электродвигатель – устройство, преобразовывающее электрическую энергию в механическую. Его асинхронная или индукционная версия была изобретена великим сербским ученым Н. Тесла. Двигатель включает два основных узла – статор и ротор.
Ротор – набор проводящих стержней, накоротко замкнутых с расположенными по сторонам кольцами.
На статор подается трехфазный переменный ток, который проходя по обмоткам, создает вращающееся магнитное поле. Оно индуцирует ток в стержнях ротора, благодаря чему ротор начинает вращаться, отставая от скорости изменения магнитного поля. Преимуществом этого электродвигателя является отсутствие щеток и постоянных магнитов, при этом он остается мощным, надежным с высоким КПД.
Основная особенность асинхронного двигателя — скорость вращения ротора зависит от частоты подаваемого на статор переменного тока. Меняя этот параметр в источнике питания, можно добиться различной скорости вращения. Это позволяет очень просто и надежно управлять скоростью электромобиля, запитав двигатель от частотно регулируемого привода.
Асинхронные электрические двигатели могут раскручиваться до 18 тыс. оборотов в минуту. Это еще одно преимущество электродвигателей в отличие от ДВС, которые могут выдавать максимальную мощность и крутящий момент только в ограниченном диапазоне оборотов, это 2-4 тыс.
оборотов в минуту. Поэтому они дополнительно требуют специальную тяжелую коробку передач, чего не нужно асинхронному электродвигателю, который эффективен во всем диапазоне оборотов.
К недостаткам ДВС относят сложность конструкции, большую массу, множественные преобразования энергии, на которых происходит снижение КПД, проблемы со сгоранием топлива, потребность в дополнительном оборудовании. Всего этого нет у асинхронного двигателя, поэтому его удельная мощность на единицу массы в 10 раз превышает аналогичный показатель у ДВС.
Инвертор и аккумуляторная батарея
Батарея – источник энергии для асинхронного двигателя, при этом устройство аккумулятора электромобиля таково, что он выдает только постоянный ток, который нужно преобразовать в переменный. Для этого используется инвертор, который дополнительно управляет частотой переменного тока и скоростью вращения двигателя.
Важная особенность инвертора: он может изменять амплитуду переменного тока. А это влияет на показатели выходной мощности электродвигателя.
Инвертор — своеобразный мозг электромобиля, который управляет параметрами его рабочих показателей.
Аккумуляторная батарея представляет собой плотно собранный набор линий-ионных батареек, которые часто можно встретить в быту. Они объединены в крупные блоки и все соединяются параллельно. Это позволяет обеспечить стабильность показателя напряжения и придать нужную мощность для запуска электродвигателя. Чтобы избежать перегрева, между секциями элементов прокладываются трубки с гликолевым хладагентом. Некоторые производители используют несколько больших элементов, но на примере электромобилей Tesla было доказано, что именно набор мелких элементов позволяет эффективно бороться с перегревом за счет равномерного распределения температуры.
Элементы помещаются в съемные модули, которых на Tesla Model S 16 штук, в каждом из которых 7000 элементов. В передней части автомобиля устанавливают радиатор, проходя через который гликоль эффективно охлаждается. Плоская конфигурация аккумуляторного блока и его расположения непосредственно над днищем автомобиля снижает центр тяжести, а значит улучшает устойчивость и управляемость.
Видео: Как работает электромобиль?
Трансмиссия
Производимая двигателем мощность передается на ведущие колеса через коробку передач. Но, поскольку электромотор имеет широкий диапазон выходной мощности, ему требуется максимально простая односкоростная коробка передач, с двухэтапным снижением выходной скорости вала двигателя.
Для включения задней передачи достаточно сменить порядок чередования фаз на статоре двигателя, и он начнет вращаться в обратную сторону. Поэтому единственная функция такой коробки передач – повысить крутящий момент за счет снижения скорости вращения на валу, приводящем в движение колеса.
Второй компонент трансмиссии – дифференциал. Это стандартный узел, имеющий проблему с регулировкой тягового усилия. Это проявляется в том, что при выезде ведущих колес на неодинаковые поверхности, например, когда одно из них попадает на лед, именно оно и будет вращаться, а колесо, оставшееся на асфальте, будет недвижимым.
Но это плата за высокую надежность этого узла и передачу большего крутящего момента. Проблема решается за счет селективного торможения или кратковременного отключения от источника мощности за счет применения специальных датчиков и программного обеспечения.
Тормозная система
Принцип работы электромобиля таков, что управлять им можно при помощи одной педали. Это связано с применением мощной рекуперативной тормозной системы. Она позволяет преобразовывать кинетическую энергию, набранную при движении, обратно в электрическую. При рекуперативном торможении электродвигатель начинает работать как генератор, вырабатывая электроэнергию, которая подзаряжает аккумулятор. Для этого достаточно просто снять ногу с педали акселератора. Возникающая при этом противосила будет эффективно замедлять ведущие колеса двигателя. А классическая педаль тормоза применяться только для полной остановки электромобиля.
Заключение
Рассуждая, как работает электромобиль, можно понять, почему большинство автогигантов пытаются догнать Tesla, пополняя свои линейки машинами на электротяге.
К перечисленным преимуществам можно добавить повышенную безопасность этих транспортных средств за счет широкой зоны смятия перед передними креслами.
Но чтобы электромобили полностью вытеснили ДВС, требуется решить несколько фундаментальных проблем, среди которых отмечают долгую перезарядку (до одного часа), малый запас хода и высокую стоимость.
Электродвигатель
— принцип работы, схема
Последнее обновление: 30 апреля 2020 г., Teachoo
Это вращающееся устройство (устройство, которое вращается или перемещается по кругу).
Преобразует электрическую энергию в механическую.
Они используются в электрических вентиляторах, холодильниках, стиральных машинах, миксерах и т. Д.
вот как это выглядит
Принцип электродвигателя
Электродвигатель работает по принципу
когда прямоугольную катушку помещают в магнитное поле и через нее пропускают ток,
сила действует на катушку, которая вращает ее непрерывно
Строительство электродвигателя
Электродвигатель состоит из
-
Прямоугольная катушка
провода ABCD - А
сильный подковообразный магнит
(или 2 разных магнита) — Если взять 2 магнита, северный полюс первого магнита обращен к южному полюсу другого магнита, как показано на рисунке. .. - В
катушка размещена перпендикулярно магниту
как показано на рисунке - Концы катушки соединены с
разрезные кольца
— P&Q
Разрезные кольца действуют как
коммутатор
— который меняет направление тока в цепи - Внутренняя сторона разрезных колец
изолирован и прикреплен к оси
(который можно свободно вращать) - Наружные токопроводящие кромки разъемных колец жесткие два
стационарные щетки — X и Y
- Эти кисти прикреплены к
аккумулятор
завершить цепь
..
Работа электродвигателя
Давайте посмотрим на работу электродвигателя.
- Когда батарея включена, ток течет через катушку AB от A к B,
и магнитное поле с севера на юг…
Итак, по правилу левой руки Флеминга к AB приложена направленная вниз сила.Точно так же к CD прилагается направленная вверх сила.
Таким образом, катушка вращается, при этом AB движется вниз, а CD движется вверх. - Теперь катушки AB и CD меняются местами,
Поскольку ток течет от C к D, а магнитное поле с севера на юг
CD получит силу вверх и двинется вверхАналогично AB будет двигаться вниз
Итак, наша катушка будет делать половину оборота. - Но мы не хотим полуворотов,
Нам нужно полное вращение катушки. - Итак, для этого … мы меняем направление тока в катушке, когда она совершила половину оборота.
- Чтобы изменить направление тока, мы используем коммутатор.
Коммутатор состоит из разрезных колец (два кольца с некоторым промежутком между ними) и щеток, прикрепленных к цепи. - Теперь, когда катушка вращается, кольца вращаются вместе с ней.
Когда катушка становится параллельной магнитному полю,
щетки X и Y касаются зазора между кольцами
и разрыв цепи - Теперь по инерции кольцо продолжает двигаться. .. так что противоположный конец кольца теперь подключен к положительному концу провода
Разъемное кольцо P подключено к катушке CD, а разрезное кольцо Q подключено к катушке AB.
который меняет направление тока в цепи. - Теперь, когда CD находится слева, а AB — справа ..
Ток в CD становится обратным, т. Е. С D на C.
Итак, сила на CD направлена вниз, а сила на AB — вверх
Таким образом, катушка продолжает вращаться - Это изменение направления электрического тока происходит каждые пол-оборота.
и катушка продолжает вращаться, пока не отключится аккумулятор
.. так что противоположный конец кольца теперь подключен к положительному концу провода
Заметка —
Если бы разрезное кольцо не использовалось, катушка повернулась бы наполовину по часовой стрелке и наполовину против часовой стрелки.
Следовательно, разрезное кольцо предназначено для обратного потока тока и вращения катушки в одном направлении.
Чтобы написать «Работа электродвигателя» в экзаменационной работе, отметьте —
NCERT Вопрос 11
Как коммерческие электрические двигатели увеличивают производимую силу и мощность двигателей?
Они увеличивают создаваемую силу и мощность двигателей на
- Использование электромагнита вместо постоянного магнита
- Большое количество витков проводящего провода (чем больше витков провода, тем больше магнитное поле)
- Мягкое железо Сердечник, на который намотана катушка
Заметка :
Сердечник из мягкого железа, на который намотана катушка вместе с катушками, называется сердечником.
арматура
.
Это увеличивает мощность двигателя.
Заметка
: Для тебя
Экзамены,
Напишите, пожалуйста, принцип работы, устройство электродвигателя.
И не забудьте сделать первую цифру (указанную в NCERT)
Вопросы
NCERT Вопрос 3 —
Устройство, используемое для производства электрического тока, называется
- генератор.
- гальванометр.
- амперметр.
- мотор.
Посмотреть ответ
Вопрос 6 (а) NCERT —
Укажите, верны ли следующие утверждения.
(а) Электродвигатель преобразует механическую энергию в электрическую.
Посмотреть ответ
Вопрос 11 NCERT —
Нарисуйте маркированную схему электродвигателя. Объясните его принцип и работу.Какова функция разрезного кольца в электродвигателе?
Посмотреть ответ
NCERT Вопрос 12 —
Назовите некоторые устройства, в которых используются электродвигатели.
Посмотреть ответ
Вопросы 2 Страница 233 —
Каков принцип работы электродвигателя?
Посмотреть ответ
Вопросы 3 Страница 233 —
Какова роль разрезного кольца в электродвигателе?
Посмотреть ответ
Подпишитесь на наш канал Youtube — https: // you.трубка / teachoo
Двигатели
EC | Принцип работы | Ресурсы для инженеров
Электродвигатели работают за счет электромагнетизма. Однако там
также другие типы двигателей, которые используют электростатические силы или пьезоэлектрический эффект. В случае двигателя PMDC (постоянного магнита постоянного тока) движение создается электромагнитом (якорем), взаимодействующим с магнитом с фиксированным полем (корпус в сборе).
В щеточном двигателе электрический ток протекает через клеммы двигателя в узле торцевой крышки, который входит в контакт с коммутатором в узле якоря через угольные щетки или щеточные листы.Электрический ток питает катушки, создавая магнитное поле, заставляющее якорь вращаться, когда он взаимодействует с магнитами, заключенными в корпус в сборе. Правило левой руки Флемминга помогает определить направление силы,
ток и магнитный поток.
В бесщеточном двигателе, когда электричество подается на вывод двигателя, ток течет через фиксированное поле статора и взаимодействует с движущимся постоянным магнитом или движущимся индуцированным магнитным полем внутри ротора / якоря.После того, как движение и силовая нагрузка были приняты
доступный источник тока он возвращается обратно к источнику, выходящему из двигателя.
Ключевые элементы, взаимодействующие для создания движения
Магнитный поток — Двигатель может иметь катушку с фиксированной обмоткой или статор с постоянным магнитом и якорь с подвижной обмоткой или ротор с постоянными магнитами, которые будут иметь взаимодействующие поля магнитного потока для создания силы и движения.
Сила — величина тока, протекающего через электромагнитное поле, пропорциональна величине силы взаимодействующего электромагнитного поля, необходимой для достижения противоположной рабочей нагрузки.Помимо силы и движения, необходимых для устройства, необходимо учитывать любую потерю эффективности при преобразовании электроэнергии в механическую работу (ватты).
Краткая история и эволюция электромобилей
Чтобы понять историю электромобилей, полезно поместить ее в контекст с развитием личных автомобилей в целом.
Накануне 20 века преобладающим видом транспорта по-прежнему была лошадь.Но по мере роста доходов людей и развития доступных технологий некоторые начали экспериментировать с новыми видами транспорта.
СВЯЗАННЫЙ: КАКИЕ ЛУЧШИЕ ЭЛЕКТРОМОБИЛИ 2018?
В этот момент бензин, пар и электроэнергия были доступны, и каждый из них боролся за доминирование на рынке.
Паровые технологии в то время были хорошо зарекомендовали себя, они были широко понятны и пользовались доверием общественности. В конце концов, он доказал свою ценность, приводя в действие фабрики, шахты, поезда и корабли — создание небольших транспортных средств с использованием паровых двигателей казалось естественным прогрессом.
Некоторые самоходные машины действительно существовали с конца 1700-х годов (в частности, паровой трехколесный велосипед Николаса Джозефа Кугно), но эта технология не была разработана для этой роли до конца 1800-х годов. Модель Dampfwagen с паровым двигателем Кугно считается первым автомобилем в мире.
Cugnots Dampfwagen, около 1769 г., Источник: F. A. Brockhaus / Wikimedia Commons
Но возникла проблема — паровые двигатели требовали длительного прогрева, часто приближающегося к часу. У них также был ограниченный ареал, и их нужно было постоянно кормить водой.
Как работают электромобили?
Электромобили, или для краткости электромобили, работают за счет использования электродвигателя вместо двигателя внутреннего сгорания, как автомобили с бензиновым двигателем. В большинстве случаев электромобили используют большую тяговую аккумуляторную батарею для питания двигателя. Этот аккумуляторный блок заряжается путем подключения к специально разработанной зарядной станции или розетке в доме пользователя.
Поскольку электромобили работают на электричестве, они не имеют выхлопа и не содержат таких деталей, как топливный насос, топливопровод, карбюратор и топливный бак, которые необходимы в автомобилях с бензиновым двигателем.
В целом электромобили состоят из ряда основных компонентов. К ним относятся, помимо прочего, следующее:
1 . Батарея (полностью электрическая вспомогательная) : В большинстве транспортных средств с электроприводом вспомогательная батарея обеспечивает электричеством для запуска и питания аксессуаров транспортного средства, таких как часы. Его не следует путать с основным блоком тяговых аккумуляторных батарей.
2 . Порт зарядки: Накопленная в аккумуляторе энергия не может длиться вечно, и ее необходимо время от времени подзаряжать.Здесь в игру вступает порт зарядки. Это позволяет подключать электромобиль к внешнему источнику питания.
Источник : Министерство энергетики США
3 . Преобразователь постоянного тока в постоянный: Обычно тяговый аккумулятор имеет более высокое напряжение, чем многие другие компоненты автомобиля. Это устройство преобразует постоянный ток высокого напряжения в постоянный ток низкого напряжения для безопасного использования.
4 . Электрический тяговый двигатель : Поскольку ожидается, что в какой-то момент электромобиль действительно начнет двигаться, необходимы средства для преобразования электричества во вращающую силу для перемещения колес.Здесь на помощь приходит тяговый двигатель. Некоторые автомобили также имеют функции регенерации энергии на колесах, чтобы компенсировать часть потерянной энергии.
5 . Бортовое зарядное устройство : Поскольку электричество от внешних источников обычно является переменным током, это устройство преобразует его в постоянный ток для использования при зарядке аккумулятора. Он также используется для контроля характеристик аккумулятора, таких как напряжение, ток, температура и состояние заряда во время зарядки аккумулятора.
6 . Контроллер силовой электроники : Это устройство активно управляет потоком электроэнергии, подаваемой в аккумулятор, и регулирует скорость электрического тягового двигателя (не говоря уже о крутящем моменте, который он генерирует).
7 . Система термического охлаждения : Эта система поддерживает надлежащий диапазон рабочих температур двигателя, электродвигателя, силовой электроники и других компонентов.
8 . Блок тяговой аккумуляторной батареи: Это «топливный бак» электромобиля и источник всей электроэнергии, используемой для работы большинства других компонентов автомобиля.
9 . Электрическая трансмиссия : Это устройство передает механическую энергию от тягового двигателя для приведения в движение колес электромобиля.
В дело вступают Отто, Дизель, Бенц и Форд
Четырехтактный двигатель, широко распространенный сегодня, был разработан Николаусом Отто в 1862 , а дизельный двигатель был разработан Рудольфом Дизелем в 1893
Немного позже Карл Бенц разработал свой революционный «первый в мире серийный автомобиль»: 1886 ; и Ford Model T стал первым автомобилем массового производства в начале 1900-х годов.
Несмотря на мощность и полезность, которые обеспечивают двигатели внутреннего сгорания, особенно по сравнению с альтернативами, работающими на паре и лошадиных силах, они не обходились без проблем.
Управлять ими было непросто, часто требовалось приложить значительные усилия для переключения передач и запуска двигателя. Эти автомобили также были очень шумными, а выхлопные газы были менее чем приятными.
Но был третий (ну четвертый, если считать животных) вариант — электромобили. Им не хватало многих проблем, связанных с другими альтернативами. Они были тихими, относительно простыми в эксплуатации и не имели никаких вредных выбросов.
Зигфрид Маркус разработал первый автомобиль с бензиновым двигателем, Источник : Smarter Than Car / Twitter
Ранние электромобили были идеальной альтернативой двигателям внутреннего сгорания и паровым двигателям
Ранние электромобили нашли прибыльный рынок, особенно для использования при вождении по городам.Среди их основных потребителей были женщины, которые сочли, что они идеально подходят для коротких поездок по городу.
Один из первых практичных электромобилей был создан британским изобретателем Томасом Паркером примерно в 1884 . Другим известным примером ранних электромобилей был The Flocken Elektrowagen , который был произведен в Германии в 1888.
К сожалению, плохие дороги за пределами городских центров затрудняли выход первых электрических (и паровых / бензиновых) автомобилей далеко за пределы в пределах города.С началом электрификации в 1910-х годах зарядка этих ранних электромобилей стала значительно проще и значительно повысила их общественную привлекательность.
Производители автомобилей в то время обратили на это внимание и начали экспериментировать с электрическими и ранними гибридными автомобилями. Одним из ярких примеров является основатель Porsche Фердинанд Порше, который разработал свой знаменитый P1 в 1898 (это также был его первый автомобиль).
Томас Эдисон также поддержал первые электромобили, веря в их превосходство над другими альтернативами, и работал над разработкой более эффективных аккумуляторов.Генри Форд (который оказался близким другом Эдисона) сотрудничал с ним примерно в 1914 , чтобы изучить варианты недорогих электромобилей.
Porsche P1, Источник: Arnaud 25 / Wikimedia Commons
По иронии судьбы или, возможно, намеренно, разработка Ford модели T, в частности процесс его массового производства, прозвучит похоронным звонком для первых электромобилей. Стоимость Model T в модели 1912, составляет около долларов США, 650 долларов США и долларов США за штуку — альтернативный вариант с электричеством стоит почти в три раза дороже — около долларов США, около 1750 долларов США, долларов США за штуку.
Другие разработки в области бензиновых двигателей, такие как электрический стартер Чарльза Кеттеринга (и более ранний пример Х. Дж. Доусинга, в 1896 году), устранили одно из основных раздражающих факторов ранних двигателей внутреннего сгорания — ручную рукоятку. Электромобили получили свое поражение, когда были улучшены дорожные системы и стали открываться большие запасы сырой нефти.
Эти и другие факторы способствовали падению электромобилей, и они почти исчезли примерно к 1935 году. Битва, казалось, была выиграна, и следующие 30 лет автомобилей с двигателями внутреннего сгорания будут править безраздельно.
Так было до нефтяного кризиса 1970-х годов.
Flocken Elektrowagen 1888 года постройки, Источник : Henrysirhenry / Wikimedia Commons
Кто сделал первый электромобиль?
Подобно автомобилям с двигателями внутреннего сгорания, не было единого изобретателя электромобилей. Их появление и развитие следует рассматривать скорее как серию открытий и изобретений, которые в конечном итоге «сольются» в то, что мы сегодня называем электромобилем.
Помимо открытия электричества, первой предпосылкой для разработки электромобилей была надежная аккумуляторная батарея.
Аньос Йедлик, венгерский изобретатель, разработал первый электродвигатель в 1828 . Используя это новое изобретение, он также разработал раннее «доказательство концепции» использования электричества в качестве средства передвижения, построив модель автомобиля, которую можно было перемещать с помощью его двигателя.
Немного позже, в 1834 , Вермонт Блэксмит, Томас Дэвенпорт построил еще одну модель электромобиля, который мог передвигаться по небольшой круговой электрической дороге.
Какими бы впечатляющими они ни были, в них не было автономных перезаряжаемых источников энергии, и поэтому их использование в качестве транспортного средства было ограниченным, даже если его увеличить.
Миру придется подождать до 1859 , когда французский физик Гастон Планте разработает свою свинцово-кислотную батарею.
Технология была усовершенствована другим французом, Камилем Альфонсом Фором, который в 1881 году значительно увеличил емкость аккумулятора. Эта разработка позволила производить аккумуляторы в промышленных масштабах.
Современная свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, Источник : Bisapien / Wikimedia Commons
Имея в руках надежный перезаряжаемый источник питания, другие изобретатели начали экспериментировать с электричеством и передвижением.
Когда были изобретены электромобили?
Как мы видели, создание электромобиля было скорее серией событий, чем конкретным событием. При этом, после ранних разработок, описанных выше, есть несколько претендентов на «первые» электромобили, представленные ниже, в зависимости от вашего представления о том, что представляет собой полностью сформированный электромобиль.
Интересная ранняя разработка электромобилей была сделана в 1834 профессором Сибрандусом Стрейтингом из Гронингена, Нидерланды (и его помощником Кристофером Беккером), которые создали небольшой электромобиль, работающий от неперезаряжаемых первичных элементов.
К сожалению, Стратингу не удалось развить свою «машину», так как он умер вскоре после этого, в 1841 .
Чуть позже, в 1867, австрийский изобретатель Франц Кравогль представил свой прототип электромобиля на Всемирной выставке в Париже.Это был двухколесный велосипед с электрическим приводом, который был не очень надежен для езды по улице.
В 1881, Гюстав Трув испытал трехколесный автомобиль на улицах Парижа. Это последовало за его разработкой первого в мире подвесного двигателя, который он использовал в качестве приводного механизма своего трехколесного велосипеда с педалями Coventry-Rotary.
Хотя это не было ключевым изобретением на пути к полноценному электромобилю.
Но только 1884 британский изобретатель Томас Паркер (который также электрифицировал лондонское метро) построил первый серийный электромобиль.Паркер питал свою машину от собственных специально разработанных перезаряжаемых аккумуляторов большой емкости.
Первый успешный электромобиль Electrobat был разработан инженером-механиком Генри Г. Моррисом и химиком Педро Г. Саломом в 1894 в Филадельфии, штат Пенсильвания. Это была медленная и тяжелая штуковина со стальными шинами, способными выдержать вес тяжелой рамы и большой свинцовой батареи.
Также в США Уильям Моррисон из Де-Мойна, штат Айова, разработал шестиместный электромобиль (универсал), способный развивать скорость 23 км / ч .В –1895 гг. потребителей начали обращать внимание на эту «новомодную технологию» после того, как А.Л. Райкер представил в США полностью электрические трехколесные велосипеды.
Первый электромобиль Томаса Паркера, около 1895 г., Источник : Wikimedia Commons
Разное другие изобретатели и инженеры разработали ряд других моделей в течение этого периода, кульминацией которых стал электромобиль, установивший мировой рекорд скорости 18 декабря 1898 г. .
После этих разработок технология электромобилей расцвела — это был «золотой век» технологий.В результате интерес к электромобилям рос в конце 1890-х и начале 20-го века.
Электрические такси с батарейным питанием начали появляться примерно в то время — в частности, парк лондонских такси Уолтера С. Берси, который был представлен в 1897.
Несмотря на их преимущества перед бензиновыми автомобилями того времени, отсутствие электрической инфраструктуры сдерживали их массовое внедрение потребителями. Фактически, это означало бы упадок электромобилей, поскольку их начали вытеснять автомобили с двигателями внутреннего сгорания, особенно после обнаружения крупных залежей нефти.
К 1910 году большинство производителей электромобилей либо прекратили свою деятельность, либо полностью прекратили производство. Технология сохранилась для специализированных применений, таких как вилочные погрузчики, молочные баки в Великобритании, тележки для гольфа и некоторые нишевые автомобили, такие как Henney Kilowatt, но электромобили обычно оставались в стороне до своего возрождения в конце 20 века .
1961 Хенни Киловатт, Источник : DRoberson / Wikimedia Commons
Первый электромобиль GM
Хотя GM проводила эксперименты с электромобилями еще в середине 1960-х годов, с их концептуальным автомобилем Electrovair, этот автомобиль так и не появился. это для массового производства.Electrovair был основан на 1966 Corvair и питался от серебристо-цинковой аккумуляторной батареи, которая могла выдавать 532 вольт и .
Перенесемся на несколько десятилетий вперед, и компания General Motors решила «попробовать» еще раз (хотя, как вы увидите, не полностью добровольно).
Их первый современный электромобиль, General Motors EV1, был разработан в середине 1990-х годов. EV1 был первым электромобилем, который был произведен серийно (и специально построен) в современную эпоху крупным производителем автомобилей.
Этому скромному автомобилю нужно было добавить еще несколько новинок.
— Это был первый автомобиль GM, разработанный с нуля как электромобиль.
— EV1 был также первым (и единственным) легковым автомобилем, продаваемым под маркой GM, и ни одно из его подразделений
Решение GM разработать и построить EV1 было частично вдохновлено Калифорнийским советом по воздушным ресурсам ( CARB), который передал мандат, обязывающий крупных производителей США разрабатывать автомобили с нулевым уровнем выбросов, если они хотят продолжать продавать свои товары в штате.
Источник : Мариордо / Wikimedia Commons
Когда был изготовлен первый автомобиль Tesla?
Tesla Motors выпустила свой самый первый электромобиль, Roadster, в 2008 . Этот автомобиль был революцией в современную эпоху электромобилей и отличался передовыми аккумуляторными технологиями и электрической трансмиссией.
Первоначальный родстер представлял собой электромобиль с аккумулятором (BEV) и был первым серийным полностью электрическим автомобилем, разрешенным к использованию на автомагистралях, в котором в качестве источника питания использовалась литий-ионная батарея.Это также первый полностью электрический автомобиль, способный проехать более 320 километров на одной зарядке.
Он также мог развивать невероятную максимальную скорость 200 км / ч .
И теперь он может добавить очень уникальный эпитет к своему и без того впечатляющему списку — первый серийный автомобиль, когда-либо запущенный в космос. В феврале 2018 года он служил макетом полезной нагрузки для испытательного полета Falcon Heavy. Манекен, одетый в скафандр, прозванный «Стармен», занимал водительское сиденье
За годы производства (2008-2012) более 2450
КОНСТРУКЦИЯ ПЕРЕКЛЮЧЕННОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ
Презентация на тему: «КОНСТРУКЦИЯ РЕЗЕРВНОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ» — стенограмма презентации:
1
КОНСТРУКЦИЯ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНОГО РЕЗЕРВНОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ
VIJITH K Под редакцией Sarath S Nair
2
ОБЗОР ВВЕДЕНИЕ ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ С ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫМ РЕЗИТОМ
КОНСТРУКЦИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ЦЕПИ КОНСТРУКЦИЯ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ SRM ДЛЯ EV ВЫВОДЫ Ссылки
3
ВВЕДЕНИЕ Автомобиль с большим пробегом и низким уровнем выбросов — HEV, EV
Электродвигатель для электромобилей — Стоимость, вес, КПД Реактивные электродвигатели с переключаемым сопротивлением являются хорошим выбором для электромобилей. SRM вращается из-за реактивного момента, возникающего из-за изменения сопротивления магнитной цепи Достижения в области силовой электроники сделали SRM привлекательными кандидатами для конечно-элементного анализа электромобилей.
4
РЕЛЕКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Реактивный электродвигатель представляет собой тип синхронной машины Крутящий момент создается за счет тенденции его подвижной части перемещаться в положение, в котором индуктивность возбужденной обмотки максимальна. Машина представляет собой машину с двумя выступами Ротор выровнен при возбуждении диаметрально противоположных полюсов статора
5
Продолжение… Работа реактивного реактивного электродвигателя
(a) Выровнена фаза c и (b) Выровнена фаза a
7
ПРИНЦИП РАБОТЫ
Производство крутящего момента — Принцип электромеханического преобразования энергии Инкрементальная механическая энергия, ΔWm = TeΔθ Te = ΔWm / Δθ Когда mmf постоянна, инкрементная механическая энергия равна изменению магнитной коэнергии ΔWm = ΔW′f
8
Contd… W′f = (½) L (θ, i) i2 Te = (ΔWm / Δθ) = (ΔW′f / Δθ) = (∂W′f / ∂θ)
∂θ 2
10
Contd… Эквивалентная схема для одной фазы SRM
Взаимная индуктивность без учета
11
Contd… уравнения напряжения оси q-d: Vq = rs iq + ω ʎd + p ʎq
Vd = rs id — ω ʎq + p ʎd Электромагнитный момент равен,
В любом электродвигателе работа основана на простом Начнем с простого 2-полюсного Каждый DC
Итак, поскольку самый маленький DC Вы заметите несколько вещей из этого, а именно:
Использование якоря с железным сердечником (как в Но конструкция с железным сердечником также имеет несколько В небольших двигателях часто используется альтернативная конструкция. Диаграмма любезно предоставлена Конструкция без сердечника также позволяет производителям
Чтобы получить лучшее от DC Примечания: 1. Другое (как правило, очень 2. Следующие 3 абзаца  |