Мошини барқии Никола Тесла

Муҳаррикҳои электрикӣ нисбат ба муҳаррикҳои дарунсӯз хеле самараноктаранд. Чаро ва кай

Ҳақиқати асосӣ ин аст, ки мушкилоти мошинҳои барқӣ бо манбаи энергия алоқаманданд, аммо онҳоро аз нуқтаи назари дигар дидан мумкин аст. Мисли бисёр чизҳои ҳаёт, ки мо онро ба таври муқаррарӣ қабул мекунем, муҳаррики барқӣ ва системаи идоракунӣ дар мошинҳои электрикӣ дастгоҳи самараноктарин ва боэътимод дар ин мошинҳо ҳисобида мешаванд. Аммо барои ноил шудан ба ин долати кор ондо дар эволюция роди дуру дароз — аз кашфи алокаи электр ва магнитизм то ба кувваи механикй самарабахш табдил ёфтани он тай карданд. Ин мавзӯъ аксар вақт дар заминаи сухан дар бораи рушди технологии муҳаррики дарунсӯзӣ нодида гирифта мешавад, аммо дар бораи мошине, ки муҳаррики электрикӣ ном дорад, бештар сухан гуфтан лозим меояд.

Як ё ду мотор

Агар шумо ба графики кори муҳаррики электрикӣ, сарфи назар аз намуди он назар андозед, шумо хоҳед дид, ки он зиёда аз 85 фоиз самаранок аст, аксар вақт беш аз 90 фоиз ва дар ҳадди аксар самаранокии он дар тақрибан 75 фоиз сарборӣ аст. максимум. Баробари афзудани иктидор ва андозаи двигатели электрикй доираи самаранокии он мутаносибан васеъ мешавад, ки дар он чо вай хатто барвакттар — баъзан дар сурати 20 фоиз боркунй ба макси-ми худ расида метавонад. Бо вуҷуди ин, як тарафи дигари танга вуҷуд дорад - сарфи назар аз доираи васеи самаранокии баландтар, истифодаи муҳаррикҳои хеле пуриқтидор бо бори хеле кам метавонад боз ба зуд-зуд ворид шудан ба минтақаи самаранокии паст оварда расонад. Аз ин рӯ, қарорҳо дар бораи андоза, қудрат, шумора (як ё ду) ва истифода (як ё ду вобаста ба сарборӣ) муҳаррикҳои электрикӣ равандҳое мебошанд, ки қисми корҳои лоиҳакашӣ дар сохтмони мошин мебошанд. Дар ин замина фаҳмо аст, ки чаро ба ҷои як мотори хеле пуриқтидор ду мотор доштан беҳтар аст, яъне барои он ки аксар вақт ба минтақаҳои каммахсул дохил нашаванд ва аз сабаби имкони хомӯш кардани он дар бори кам. Аз ин рӯ, ҳангоми сарбории қисман, масалан, дар Tesla Model 3 Performance, танҳо муҳаррики қафо истифода мешавад. Дар версияҳои камтар тавоно, он ягона аст ва дар версияҳои динамикӣ, асинхронӣ ба тири пеш пайваст карда мешавад. Ин як бартарии дигари мошинҳои барқӣ аст - қудратро метавон осонтар афзоиш дод, режимҳо вобаста ба талаботи самаранокӣ истифода мешаванд ва таҷҳизоти дугона таъсири ҷониби муфид мебошанд. Аммо самаранокии пасти сарбории кам ба он халал намерасонад, ки бар хилофи муҳаррики дарунсӯзӣ, муҳаррики электрикӣ аз сабаби принципи куллан фарқкунандаи кор ва таъсири мутақобилаи байни майдонҳои магнитӣ ҳатто дар чунин шароит бо суръати сифр қувва тавлид мекунад. Далели самаранокии дар боло зикршуда дар маркази тарҳрезии муҳаррик ва режимҳои корӣ мебошад - тавре ки мо гуфта будем, муҳаррики аз ҳад калон, ки пайваста бо бори кам кор мекунад, бесамар хоҳад буд.

Бо рушди босуръати ҳаракати барқ, гуногунрангӣ аз ҷиҳати истеҳсоли мотор васеъ мешавад. Созишномаҳо ва созишномаҳои бештар таҳия карда мешаванд, ки тавассути онҳо баъзе истеҳсолкунандагон, аз қабили BMW ва VW мошинҳои худро тарҳрезӣ ва истеҳсол мекунанд, дигарон саҳмияҳои ширкатҳои марбут ба ин тиҷоратро мехаранд ва дигарон ба таъминкунандагон, ба монанди Bosch, аутсорсинг мекунанд. Дар аксари мавридҳо, агар шумо тавсифи модели бо нерӯи барқ ​​доштаро хонед, шумо хоҳед дид, ки муҳаррики он "синхронии магнити доимии AC" аст. Аммо, пешрави Tesla дар ин самт дигар қарорҳоро истифода мебарад - муҳаррикҳои асинхронӣ дар ҳама моделҳои қаблӣ ва маҷмӯи асинхронӣ ва ба ном. "Муқовимати ивазкунандаи муқовимат ҳамчун гардонандаи тири ақиб дар модели 3 Performance. Дар версияҳои арзонтар бо гардонандаи ақиб, он ягона аст. Audi инчунин муҳаррикҳои индуксиониро барои модели q-tron ва маҷмӯи муҳаррикҳои синхронӣ ва асинхронӣ барои e-tron Q4 дарпешистода истифода мебарад. Гап дар хакикат дар чист?

Мошини барқии Никола Тесла

Далели он, ки Никола Тесла муҳаррики электрикии асинхронӣ ё ба ибораи дигар "асинхронӣ" (дар охири асри 19) бо он робитаи мустақим надорад, ки моделҳои Tesla Motors яке аз чанд мошинҳое мебошанд, ки бо чунин мошин кор мекунанд ... .... Дар асл, принсипи кори мотории Tesla дар солҳои 60 -ум, вақте ки дастгоҳҳои нимноқилӣ тадриҷан дар зери офтоб пайдо мешуданд, бештар маъмул гашт ва муҳандиси амрикоӣ Алан Кокони инвертерҳои нимноқилҳои сайёрро таҳия намуд, ки метавонанд батареяҳои ҷараёни мустақимро (DC) ба ҷараёни тағйирёбанда табдил диҳанд (AC) ) тавре ки барои муҳаррики асинхронӣ лозим аст ва баръакс (дар ҷараёни барқароршавӣ). Ин комбинатсияи инвертер (инчунин ҳамчун трансформатори муҳандисӣ маълум аст) ва муҳаррики электрикие, ки онро Кокони таҳия кардааст, асоси бадномшудаи GM EV1 ва дар шакли тозашуда tZERO -и варзишӣ гардид. Баръакси шабеҳ ба ҷустуҷӯи муҳандисони ҷопонӣ аз Toyota ҳангоми эҷоди Prius ва кашфи патенти TRW, созандагони Tesla мошини tZERO -ро кашф карданд. Дар ниҳоят, онҳо иҷозатномаи tZero хариданд ва онро барои сохтани як родстер истифода бурданд.
Бузургтарин бартарии муҳаррики асинхонӣ дар он аст, ки он магнити доимиро истифода намебарад ва ба металлҳои гаронқимат ва нодир ниёз надорад, ки онҳо низ аксар вақт дар шароите истихроҷ мешаванд, ки барои истеъмолкунандагон душвориҳои ахлоқӣ ба вуҷуд меоранд. Аммо, ҳам муҳаррикҳои синхронии асинхронӣ ва ҳам доимии магнитӣ аз пешрафти технологӣ дар дастгоҳҳои нимноқил, инчунин дар сохтани MOSFET бо транзисторҳои таъсири саҳроӣ ва баъдтар транзисторҳои изолятсияи биполярӣ (IGBT) пурра истифода мебаранд. Маҳз ин пешрафт имкон медиҳад, ки дастгоҳҳои номбаршудаи инверторӣ ва дар маҷмӯъ тамоми электроникаи барқӣ дар мошинҳои барқӣ сохта шаванд. Шояд ночиз ба назар расад, ки қобилияти ба таври самаранок табдил додани DC ба батареяҳои 150-фазаи тағирёбанда ва баръакс, аз бисёр ҷиҳат ба пешрафти технологияи идоракунӣ вобаста аст, аммо бояд дар назар дошт, ки ҷараёни электроникаи барқӣ аз сатҳи муқаррарӣ дар хонавода ба маротиб зиёдтар мешавад шабакаи барқӣ ва аксар вақт қиматҳо аз XNUMX ампер зиёдтаранд. Ин гармии зиёдеро ба вуҷуд меорад, ки электроникаи энергетикӣ бояд бо он мубориза барад.

Аммо бозгашт ба масъалаи муҳаррикҳои барқӣ. Мисли муҳаррикҳои дарунсӯз, онҳо метавонанд ба тахассусҳои мухталиф гурӯҳбандӣ шаванд ва "вақт" яке аз онҳост. Дар асл, ин натиҷаи муносибати мухими мухталифи конструктивӣ дар робита ба тавлид ва ҳамкории майдонҳои магнитӣ мебошад. Сарфи назар аз он, ки манбаи барқ ​​дар шахси батарея ҷараёни мустақим аст, таҳиягарони системаҳои электрикӣ ҳатто дар бораи истифодаи муҳаррикҳои доимӣ фикр намекунанд. Ҳатто бо назардошти талафоти конверсия, воҳидҳои тағйирёбанда ва махсусан воҳидҳои синхронӣ рақобатро бо унсурҳои доимӣ бартарӣ медиҳанд. Пас, муҳаррики синхронӣ ё асинхронӣ дар асл чӣ маъно дорад?

Ширкати автомобилии барқӣ

Ҳарду муҳаррикҳои синхронӣ ва асинхронӣ навъи мошинҳои барқии гардиши магнитии гардишёфта мебошанд, ки зичии онҳо баландтар аст. Умуман, ротори индуксионӣ аз стеки оддии варақаҳои сахт, чубҳои металлии аз алюминий ё мис сохташуда (солҳои охир бештар истифода мешаванд) бо печҳо дар ҳалқаи пӯшида иборатанд. Ҷараён дар печҳои статор ҷуфтҳои муқобил ҷараён мегирад ва ҷараён аз яке аз се фаза дар ҳар як ҷуфт ҷараён мегирад. Азбаски дар ҳар кадоми онҳо он дар фаза нисбат ба дигараш 120 дараҷа, ба истилоҳ майдони магнитии гардишшаванда, иваз карда мешавад. Буриши печҳои ротор бо хатҳои майдони магнитӣ аз майдоне, ки статор ба вуҷуд овардааст, ба ҷараёни ҷараён дар ротор оварда мерасонад, ба монанди ҳамкориҳо дар трансформатор.
Майдони ҳосилшудаи магнитӣ бо "гардиш" дар статор мутақобила мекунад, ки ин ба фишори механикии ротор ва гардиши минбаъда оварда мерасонад. Аммо, бо ин намуди муҳаррикҳои электрикӣ, ротор ҳамеша аз майдон ақиб мемонад, зеро агар дар байни майдон ва ротор ҳаракати нисбӣ набошад, дар ротор майдони магнитӣ ба амал намеояд. Ҳамин тариқ, сатҳи максималии суръат бо басомади ҷараёни таъминот ва сарборӣ муайян карда мешавад. Аммо, аз сабаби самаранокии баландтари муҳаррикҳои синхронӣ, аксари истеҳсолкунандагон ба онҳо мечаспанд, аммо бо баъзе сабабҳои дар боло зикршуда, Tesla ҷонибдори муҳаррикҳои асинхронӣ боқӣ мемонад.

Бале, ин мошинҳо арзонтаранд, аммо онҳо нуқсонҳои худро доранд ва ҳамаи одамоне, ки суръатбахшии пай дар пай бо Model Sро санҷидаанд, ба шумо хоҳанд гуфт, ки чӣ тавр иҷрои ҳар як такрор ба таври назаррас коҳиш меёбад. Процессхои индукция ва чараёни чараён ба гармшавй оварда мерасонанд ва хангоми дар зери бори зиёд хунук нашудани машина гармй чамъ шуда, имкониятхои он хеле кам мешаванд. Бо мақсади муҳофизат, электроника миқдори ҷараёнро кам мекунад ва суръати суръатбахшӣ паст мешавад. Ва як чизи дигар — барои ба сифати генератор истифода бурдани мотори индуксионй бояд магнит карда шавад — яъне барои «гузаронидани» чараёни ибтидой аз статор, ки майдон ва чараёнро дар ротор барои огози процесс ба вучуд меоварад. Он гоҳ ӯ метавонад худро ғизо диҳад.

Муҳаррикҳои асинхронӣ ё синхронӣ

Агрегатҳои синхронӣ самаранокӣ ва зичии қувваи барқро ба таври назаррас баландтар мекунанд. Тафовути назарраси байни муҳаррики асинҳӣ аз он иборат аст, ки майдони магнитӣ дар ротор бо таъсири мутақобила бо статор ба амал намеояд, балки натиҷаи ҷараён тавассути печҳои иловагии дар он насбшуда ё магнитҳои доимӣ мебошад. Ҳамин тавр, майдон дар ротор ва майдон дар статор синхронӣ мебошанд, аммо суръати максималии муҳаррик низ аз гардиши майдон, мутаносибан ба басомади ҷорӣ ва сарборӣ вобаста аст. Барои пешгирӣ аз ниёз ба таъминоти иловагии барқ, ки истеъмоли нерӯи барқро зиёд мекунад ва назорати ҷориро душвор месозад, муҳаррикҳои электрикӣ бо ба истилоҳ доимӣ дар мошинҳои барқии муосир ва моделҳои гибридӣ истифода мешаванд. бо магнитҳои доимӣ. Тавре ки аллакай қайд кардем, айни замон тақрибан ҳамаи истеҳсолкунандагони чунин мошинҳо аз ин навъи дастгоҳҳо истифода мекунанд, аз ин рӯ, ба гуфтаи аксари коршиносон, мушкилот бо нарасидани неодимий ва диспрозийи хоки нодири гаронбаҳо боқӣ мемонад. Кам кардани истифодаи онҳо як қисми талаби муҳандисони ин соҳа мебошад.

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Тарроҳии ядрои ротор барои беҳбудии кори мошини барқӣ имконоти бештар фароҳам меорад.
Дар ин ҷо қарорҳои гуногуни технологии дорои магнитҳои рӯизаминӣ, ротори дискшакл, бо магнитҳои дарунсохташуда мавҷуданд. Ин ҷо ҷолиб аст, ки ҳалли Tesla аст, ки технологияи дар боло зикршуда бо номи Switched Reluctance Motor барои рондани тири пушти Модел 3-ро истифода мебарад. "Нохост" ё муқовимати магнитӣ як истилоҳи муқобили ноқилҳои магнитӣ мебошад, ки ба муқовимати барқ ​​​​ва ноқилияти барқии мавод монанд аст. Моторҳои ин навъ падидаеро истифода мебаранд, ки ҷараёни магнитӣ майл дорад аз қисми мавод бо муқовимати магнитии камтарин мегузарад. Дар натиҷа, он маводеро, ки тавассути он ҷорист, аз ҷиҳати ҷисмонӣ иваз мекунад, то аз қисми муқовимати камтарин гузарад. Ин эффектро дар двигатели электрики барои ба вучуд овардани харакати гардиш истифода мебаранд - барои ин дар ротор маводхои муқовимати магнитии гуногун иваз мешаванд: сахт (дар шакли дискҳои феррити неодимӣ) ва нарм (дискҳои пӯлодӣ). Ҳангоми кӯшиши гузаштан аз маводи муқовимати пасттар, ҷараёни магнитӣ аз статор роторро то он даме, ки барои он ҷойгир карда шавад, мегардонад. Бо назорати ҷорӣ, майдон доимо роторро дар ҳолати қулай мегардонад. Яъне гардиш ба он дараҷае аз таъсири мутақобилаи майдонҳои магнитӣ оғоз намешавад, ба монанди тамоюли майдон ба ҷараён гирифтани мавод бо муқовимати камтарин ва таъсири натиҷавии гардиши ротор. Бо иваз кардани маводҳои гуногун, шумораи ҷузъҳои қиматбаҳо кам карда мешавад.

Вобаста аз тарҳ, хати каҷи самаранокӣ ва моменти момент бо суръати муҳаррик тағир меёбад. Дар аввал, муҳаррики индуксионӣ самаранокии пасттарин дорад ва баландтаринаш магнитҳои рӯизаминӣ дорад, аммо дар охирин бо суръат он якбора кам мешавад. Муҳаррики BMW i3 ба шарофати тарҳе, ки магнитҳои доимӣ ва эффекти "нохоҳӣ"-и дар боло тавсифшударо муттаҳид мекунад, хусусияти беназири гибридӣ дорад. Ба хамин тарик, двигатели электрикй ба дарачаи баланди кувва ва моменти доимй ноил мегардад, ки ба машинахои ротори электрики ба хаячон хосанд, вале нисбат ба онхо вазни хеле кам доранд (охирин аз чихати вазн самараноканд, вале на аз чихати вазн). Пас аз ин ҳама равшан аст, ки самаранокӣ дар суръати баланд коҳиш меёбад, аз ин рӯ бештари истеҳсолкунандагон мегӯянд, ки онҳо ба интиқоли дусуръат барои муҳаррикҳои электрикӣ тамаркуз хоҳанд кард.

Саволу ҷавобҳо:

Tesla кадом моторҳоро истифода мебарад? Ҳама моделҳои бренди Tesla мошинҳои электрикӣ мебошанд, бинобар ин онҳо танҳо бо муҳаррикҳои электрикӣ муҷаҳҳаз шудаанд. Дар зери сарпӯши қариб ҳар як модел як муҳаррики индуксионии 3-фазавӣ мавҷуд аст.

Муҳаррики Tesla чӣ гуна кор мекунад? Муҳаррики электрикии асинхронӣ аз ҳисоби ба амал омадани ЭҚК дар натиҷаи гардиши майдони магнитӣ дар статори статор кор мекунад. Баръакс бо иваз кардани қутбӣ дар катҳои стартер таъмин карда мешавад.

Муҳаррики Tesla дар куҷо ҷойгир аст? Мошинҳои Tesla чархи ақиб доранд. Аз ин рӯ, мотор дар байни милҳои тири ақиб ҷойгир аст. Мотор аз ротор ва статор иборат аст, ки бо хамдигар танхо ба воситаи подшипникхо алока мекунанд.

Муҳаррики Tesla чанд вазн дорад? Вазни двигатели электрикии васлшуда барои моделхои Тесла 240 килограмм мебошад. Асосан як модификацияи двигательхо истифода мешавад.