В статье проведен анализ основных направлений применения электродвигателей в автомобилестроении в качестве силовых агрегатов. Выделены наиболее перспективные направления.
Проблема замены энергии углеводородов в силовых агрегатах автомобиля и не только является одной из основных в современном мире. Предпосылок для этого существует множество- истощение ресурсов на планете, сложная экологическая обстановка, выделение большого количества вредных выбросов двигателя внутреннего сгорания и т. д. На рынке в последнее время появилось большое количество альтернативных двигателю внутреннего сгорания силовых установок. Одним из основных конкурентов углеводородам на данный момент является применение электроэнергии. [1,2,3,4]
У электрических агрегатов есть ряд несомненных преимуществ: высокий коэффициент полезного действия — до 95 процентов, компактность, малый вес, простота использования, экологичность, долговечность, создается максимальный показатель крутящего момента на любой отметке скорости, воздушное охлаждение, способны функционировать в режиме генератора, не нужна коробка передач, возможность регенерации энергии торможения и т. д. Существенных недостатков у электродвигателя нет. Основной проблемой является питание агрегата, что тормозит распространение и широкое использование технологии. [2,3]
Электрoдвигателем является устройство, преобразующее электроэнергию в механическую. Принцип работы электродвигателя основывается на явлении электромагнитной индукции. Электродвигатель включает в себя статор и ротор (рисунок 1). Вращающееся магнитное поле в статоре действует на обмотку ротора и наводит в нём ток индукции, возникает вращающий момент, который приводит в движение ротор. Электроэнергия, поступающая на обмотки мотора, преобразуется в механическую энергию вращения.
Электродвигатели, применяемые в электромобилях, можно условно классифицировать по типу тока:
‒ устройства переменного тока;
‒ устройства постоянного тока;
‒ решения универсального образца (способны функционировать от постоянного и переменного тока).
Устройства переменного тока делятся на группы:
‒ асинхронные — скорость вращения магнитного поля статора выше скорости вращения ротора;
‒ синхронные — частоты вращения магнитного поля статора и ротора совпадают.
С учетом используемого количества фаз, электрические устройства разделяют на: одно-, двух-, трехфазные.
Еще электродвигатели классифицируют по конструкции щеточно-коллекторного узла. Такие агрегаты бывают:
‒ Бесколлекторными. Представляют собой замкнутую систему, в которую входят: преобразователь координат, инвертор и извещатель положения.
‒ Коллекторными. Щеточно-коллекторный узел играет роль в такой конструкции одновременно и извещателя положения ротора, и переключателя тока в обмотках. В основном используется ток постоянной частоты.
От электродвигателей, применяемых на производствах, автомобильный агрегат отличается малыми габаритами и повышенной мощностью. К тому же современные разработки все больше отдаляют двигатели для автомобилей от иных подобных устройств. Характеристиками электромобилей являются не только показатели мощности, крутящего момента, но и частота вращения, ток и напряжение. Поскольку от этих данных зависит передвижение и обслуживание авто.
Рис. 1. Устройство электродвигателя электромобиля
История электромобиля насчитывает более полутора веков. Есть данные, что транспортные средства, приводимые в движение электрическим мотором, были разработаны и созданы раньше машин с двигателем внутреннего сгорания. Первые модели электромобилей были собраны в 1830–40-х годах. Пионерами электромобилестроения принято считать британцев Роберта Андерсена, Роберта Дэвидсона и американца Томаса Давенпорта. Конструкции их разработок были довольно неуклюжими и ненадёжными агрегатами. Скорость перемещения была небольшой. Их вполне мог обогнать пешеход, идущий неспешным шагом. [1]
Период конеца XIX века — начала XX века вполне можно назвать бумом электромобилестроения. Производство электромобилей было налажено в Европе и в США. В Соединённых Штатах Выпуск электромобилей к началу XX века достиг 10 тысяч экземпляров, а их количество в несколько раз превышало количество автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Характеристики электромобилей на рубеже XIX-XX веков были на то время впечатляющими.
В 1899 году электромобиль (рисунок 2) бельгийца Камиля Женатци под названием La Jamais Contente сумел преодолеть рубеж 100 км/ч. Машина имела обтекаемый корпус из сплава алюминия и вольфрама. Внешний вид напоминал торпеду, установленную на шасси. Кузов электромобиля был открытым. Он оснащался двумя электродвигателями и имел массу около 1 тонны. Электромобиль достиг скорости 105, 88 км/ч. [1]
В XX столетии электромобиль постепенно уступил позиции традиционному автомобилю. Одной из основных причин была недостаточно большая ёмкость аккумуляторов. Ввиду этого запас хода был не слишком велик. Производство автомобилей с двигателями внутреннего сгорания постоянно расширялось и обходилось всё дешевле. В связи с этим они получали всё большее распространение.
Рис. 2. Гоночный электромобиль La Jamais Contente, 1899 г.
В литературе и других источниках информации существует большое количество данных по электромобилям. Однако эти данные разрознены и нет четкой классификации.
В современном электромобилестроении выделилось два направления развития — это непосредственно электромобили и гибридные агрегаты. Причем поизводство гибридных авто на рынке занимает лидирующие позиции. Гибридные агрегаты представляют собой комбинированный агрегат, в котором совмещены двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, где электродвигатель применяется как дополнительный элемент.
Применение гибридных автомобилей такие преимущества как экологичность и экономичность, которая достигается за счет снижения расхода топлива. На данный момент минимальный расход гибридного авто достигает менее 3-х литров на 100 км пути, когда минимальное потребление автомобилей только с двигателем внутреннего сгорания 4–5 литров на 100 км пути. Помимо этого, применение гибридного авто позволяет адаптировать серийные автотранспортные средства и вести разработку новых моделей.
Выделены следующие основные гибридные системы:
Анализ литературы показал, что различают также следующие виды гибридных приводов (рисунок 3):
Основная масса существующих на данный момент гибридных автомобилей относятся к параллельным.
Гибридная система существенно снижает уровень выводимых газов и увеличивает продуктивность расхода топлива, что особо актуально в условиях крупного населенного пункта. А регенеративная система аккумулирует энергию.
Рис. 3. Виды гибридных приводов.
При использовании гибридных схем не нужно специально подзаряжать аккумуляторную батарею, это происходит при работе автомобиля, увеличивается запас хода, позволительно использовать менее мощные и дорогостоящие аккумуляторные батареи.
Рынок электромобилей и гибридных авто насыщен различными конструкциями и вариантами исполнения электрического привода. Следует отметить, что у разных производителей разные двигатели, отличающиеся массой, мощностью, габаритами и прочими параметрами.
На гибридных автомобилях Volt от Chevrolet в качестве электропривода применяется трехфазный асинхронный двигатель (рисунок 4). Пример трехфазного синхронного двигателя — i-MiEV от Mitsubishi, который является исключительно электрическим. Конструкциях электромобилей зачастую включают в себя коллекторные моторы. Однако в автомобиле «Санрейсер», в котором установлен как раз бесколлекторный двигатель от компании General Motors. Его КПД составляет 92 %, а масса 3,6 кг. Нельзя не отметить еще один тип двигателя, который используется в некоторых современных моделях авто. Это система мотор-колесо. Пример — спорт-кар Volage. В такой конструкции предусмотрена возможность регенерации энергии торможения. Для этого используется тяговый двигатель Active Wheel. Он весит всего 7 кг, что позволяет добиться приемлемой массы колеса — 11 кг. [2]
Рис. 4. Электродвигатель гибрида Chevrolet Volt
Рис. 5. Система мотор-колесо
Главными составляющими электромобиля являются электродвигатель, питающая аккумуляторная батарея разной емкости, которая связана с мощностью мотора, упрощенная трансмиссия, инвертор, зарядное устройство на борту, электронная система управления элементами конструкции, преобразователь.
Питание мотора в этой схеме организовывает тяговая аккумуляторная батарея. Аккумуляторы в основном используются литий-ионного типа, которые включают в себя несколько последовательно подключенных модулей. На выходе аккумулятора формируется напряжение от 300 (В) постоянного тока. Это значение определяется моделью авто. Современные образцы способны создавать и 700 В.
Таким образом рынок транспортных средств постепенно поворачивается в сторону использования в качестве силовой установки электропривода, который обладает несомненными преимуществами по сравнению с двигателей внутреннего сгорания. Существуют два вида реализации электропривода транспортных средствах- электромобиль и гибридное авто. Пока основным направлением разработок автопроизводителей является применение гибридных автомобилей. Это обусловлено минимальными расходами при производстве, т. к. позволяет адаптировать серийные автотранспортные средства и вести разработку новых моделей. Применения электромобилей ограничено по ряду технологических и эксплуатационных причин, в частности отсутствие развитой инфраструктуры обслуживания, высокая себестоимость и малый запас хода на одном заряде. Одним из важных факторов, притормаживающий прогресс, является психология человека. Трудно переубедить автомобилистов пересесть с бензиновых и дизельных автомобилей на электрические. Это особенно сложно сделать тем, кто занимается автогонками или является любителем динамичной езды.
Основные термины (генерируются автоматически): внутреннее сгорание, электродвигатель, электромобиль, автомобиль, двигатель, переменный ток, щеточно-коллекторный узел, магнитное поле статора, возможность регенерации энергии торможения, XIX-XX.
moluch.ru
Хотя современные электрические автомобили стали доступны по более или менее приемлемым ценам уже в 2011 году, многие покупатели все еще открывают их для себя, и так, те кто хочет познать основы, эта статья для вас.Во-первых, технология электромобилей, которая будет здесь описываться, будет касаться только чисто электрических версий, хотя можно сказать, что некоторые гибридные и автомобили на топливных элементах также могут называться электрическими.
Второе, что нужно отметить, это то, что электромобили, несмотря на их силовые агрегаты и некоторые вспомогательные компоненты, вполне обыкновенные автомобили. На самом деле, принцип работы таких автомобилей как Nissan Leaf, Tesla Model S, Ford Focus EV, Honda Fit EV и других покажется знакомым тем, кто ездил на авто с автоматической коробкой передач.
Их уникальность заключается в том, что в них, конечно же, нет никакого двигателя внутреннего сгорания, а вместо него они используют электричество.
Сердцем электромобиля являются аккумулятор, контроллер и двигатель. Подозрительно, что в этом списке отсутствует многоскоростная коробка передач.
Электромобили могут быть переделаны из уже существующего обычного автомобиля либо разработаны с нуля. Правда они были расхвалены своими поклонниками как «будущее» автомобилей, которое могло бы предложить гораздо большую сложность и изысканность, но это верно лишь отчасти. На самом деле, их основы достаточно просты, и это то, на чем мы здесь сосредоточимся.
Электромобили уже имели триумф сто лет назад, в первые десятилетия 20 века, но в тех электромобилях использовались намного более тяжелые и менее мощные аккумуляторы и им не доставало сегодняшних компьютерных систем управления и современных технологий безопасности.
Отличительной чертой новых электромобилей являются их «Системы аккумулирования энергии»( “Energy Storage Systems” ESS)- литий-ионные аккумуляторы.
Tesla Motors представила концепт модели Roadster 2008 за 100 000$, который доказывал правильность выбора в пользу литий-ионных батарей. В нем использовалось почти 7000 частиц, собранных в модули.
Другие автопроизводители, подстраивают литий-ионные аккумуляторы под себя, но сейчас, в общей сложности, все они используют энергию литий-ионных аккумуляторов.
Скорость зарядки таких батарей зависит от того, сколько накопленной энергии киловатт-часов имеет блок, насколько мощное бортовое зарядное устройство и от того, какое количество энергии поступает из сети, к которой подключен автомобиль.Кроме того, у всех электромобилей есть рекуперативное торможение, которое захватывает энергию при торможении и направляет ее назад в аккумулятор. К сожалению, энергии, которая вернулась, недостаточно для того, чтобы привести автомобиль в движение, а значит ( несмотря на некоторые слухи), нет такого электромобиля, который бы работал по принципу «вечного двигателя».
Поэтому для подзарядки электромобиль можно подключить к стандартной американской 120-вольтной сети или же любой другой электросети в мире, но это самый медленный способ. Даже подзарядка среднеразмерной 16 кВт-ной батареи Mitsubishi i-MiEV может занимать до 20 часов. Полностью разряженная батарея Model S мощностью 85 кВт будет заряжаться несколько дней, если подключить ее к обычной электросети.
Таким образом, пока некоторые довольствуются 120 вольтами, есть простое приспособление с причудливым названием «Electric Vehicle Supply Equipment» на 240 вольт. Такие блоки варьируются в цене от нескольких сотен долларов до нескольких тысяч, отличаются они силой тока, тем самым меняя фактическую мощность и скорость зарядки.
И все же зарядка от домашней электросети переменного тока не так проста, как кажется, даже если вы нашли самый мощный EVSE который только есть в продаже.
Производители установили максимальный порог мощности, которую может принимать электромобиль, и этим препятствием является бортовое зарядное устройство, через которое, как через соломинку, электромобиль пытается «всасывать» энергию.
Помимо этого, в случае необходимости, есть общественные быстрые зарядные станции DC, мощностью обычно 480 вольт, хотя специальная зарядная станция Tesla Supercharger более эффективна- она может восполнить 80% заряда всего за 20 минут. Некоторые электромобили могут принимать DC (Direct Current-«постоянный ток») и обойти переход от 120 вольт на 240, которые также известны как уровень 1 и уровень 2.
В батарею также встроено программное обеспечение Battery Management System (BMS), которое контролирует расход энергии и зарядку. Литий-ионные аккумуляторы нуждаются в такой программе, и именно она не позволила еще ни одной батарее быстро израсходовать весь свой потенциал.
С одной стороны, система предотвращает полный разряд частиц, с другой стороны переизбыток энергии. Цель состоит в том, чтобы создать максимальный срок годности (намного больше, чем у батареи в ноутбуке и не меньше, чем продолжительность жизни двигателя внутреннего сгорания, хотя некоторый процент сохранения энергии со временем будет утрачиваться).
Инженеры консервативных взглядов могут утверждать, что аккумулятор имеет определенное количество энергии, которое может поступать до тех пор, пока батарея не разрядится полностью. На самом деле, если заряд электромобиля уже на нуле, то у него все еще достаточно энергии, чтобы управлять автомобилем, но это обязательно скажется не его долговечности.
Для лучшей работы аккумуляторам, также как и людям нужно поддержание постоянной оптимальной температуры. Конечно, они смогут работать как жарким летом, так и холодной зимой, но запас хода от этого немного ухудшится. Кроме того, производители могут охладить или подогреть устройства для регулировки температуры. Считается, что лучше, или по крайней мере, дешевле, использовать жидкое охлаждение, но некоторые транспортные средства обходятся и без него.
Простыми словами, контроллер это прибор, соединяющий аккумулятор и электродвигатель, который приводит в работу колеса. Так как литий-ионные технологии считаются «hi-tech», то это может быть еще одним аргументом в пользу новых электромобилей с микропроцессорным управлением.
На самом деле, для управления контроллером есть педаль акселератора, которая по сути то же самое, что и педаль газа в автомобиле с двигателем внутреннего сгорания. Работает она по принципу реостата, который регулирует свет в доме.Педаль крепится к особому типу резистора, потенциометру, который в конечном итоге постепенно посылает небольшое количество переменного тока контроллеру.
Контроллер, в свою очередь, определяет сколько тока нужно подать от аккумулятора в двигатель. На самом деле от транзисторов идут потоки импульсов, а не один непрерывный поток. Импульсы поступают с переменностью 1500 в секунду.
В большинстве современных автомобилей, которые используют мощные двигатели переменного тока, контроллер также меняет полярность аккумулятора с постоянным током в переменный.
В конечном счете, частота переданной контроллером энергии от аккумулятора определяет мощность двигателя. И, как вы наверно, знаете, вращающийся двигатель приводит в движение автомобиль.
Двигатель электрического автомобиля также называют «тяговый двигатель». Современные производители электромобилей остановили свой выбор на асинхронных электродвигателях переменного тока или электродвигателях с постоянным магнитом, которые обеспечивают высокий крутящий момент, надежную работу, а также сравнительно небольшой вес.
Цилиндрический двигатель состоит из статора, который неподвижно закреплен и получает переменный ток для создания магнитного поля. Внутри статора ротор, который вращается на выходном валу.
Он принимает крутящую силу и вращает механизм, который затем механически направляется к оси колеса.
Кроме того, электродвигатель делает гораздо больше, чем просто приводит в движение- он заряжает, и он также известен под названием «двигатель-генератор». Так, вышеупомянутое «рекуперативное торможение» появляется при торможении когда двигатель выступает в качестве генератора и отправляет энергию назад в аккумулятор. Это преимущество неиспользования двигателя внутреннего сгорания в электромобиле.
Электромобиль может иметь один или несколько электродвигателей. Некоторые компании размышляли о том, чтобы размещать их прямо в колесах, но такие колесные двигатели имеют свои преимущества и недостатки, которые и привели к тому, что главные автопроизводители отказались от этой идеи.
Как часто говорят, электродвигатель обеспечивает эффективное использование энергии по сравнению с бензиновым, или даже турбодвигателем. Также ему не нужно набрать определенную скорость оборотов, чтобы получить максимальный крутящий момент.Электродвигатели готовы выдать максимальный крутящий момент уже со старта, в то время как мощность то увеличивается, то снижается.
Есть, конечно, исключения из правил, но в основном в электромобилях предпочитают не использовать мультимодальные коробки передач.
Почему? Простыми словами, у них так много крутящего момента с самого старта, что электромобиль может использовать одну передачу, на которой он сможет довольно быстро разогнаться и они достаточно высокие, чтобы справиться с такой скоростью.И, конечно, это позволяет сократить затраты, уменьшить вес и сложность автомобиля.
Некоторые заступники электромобилей зашли так далеко, что говорят, что им не нужно нескольких передач, как дизельным или бензиновым автомобилям, но это заявление правильно только в некотором смысле. Точнее, электромобилю могут пригодиться дополнительные передачи, но они могут работать и без них.
До сих пор, все девять электромобилей, которые были представлены в наших обзорах, были односкоростными.Даже могучая Tesla Model S с 210 км/ч работает с одной фиксированной передачей с передаточным числом 9.73:1.
Контрпримером может стать Porsche Panamera S E-Hybrid, гибрид, который может работать только на электрике. От электричества он работает через восьмискоростную механическую коробку передач, так же как и автомобили на газовом питании. Также, у Brammo есть шестиступенчатая электрическая трансмиссия в электрическом мотоцикле Empulse, который преподносит преимущество возможности мотоцикла быть на крайней скоростной точке, при этом создавая ощущение езды на обыкновенном велосипеде.
Но, опять же, сейчас электромобили прекрасно работают и есть всего несколько моментов, которые нужно исправить или убрать совсем. Кроме того, они бесшумные и не требуют больших затрат во время эксплуатации, чем создают уникальный набор качеств, которые идеальны для коротких, не очень быстрых ежедневных передвижений, они ничего не выбрасывает в атмосферу, а просто выполняет свою работу.
hybroid.ru
1. Что нужно, что бы переоборудовать автомобиль в электромобиль?2. Какой принцип работы электромобиля?3. Насколько сложно управлять электромобилем?4. Какие можно использовать аккумуляторы для электромобиля?5. Какой двигатель нужен для электромобиля?6. Какой максимальный пробег и скорость будет у электромобиля?7. Что случится, когда в аккумуляторах заканчивается энергия (заряд)?8. Сколько времени длится зарядка аккумуляторов?9. Фирма «Тесла-моторс» заявляет, что их автомобиль можно заряжать за 30мин. На фотографиях у них показан автомобиль, подключенный в обычную бытовую розетку. Я тоже так быстро хочу заряжаться от бытовой розетки. Вы можете такое же зарядное устройство сделать?10. Как часто аккумуляторы нужно заряжать?11. Где и как электромобиль можно заряжать?12. Как часто аккумуляторы нужно менять?13. В Интернете говорят, что литиевые аккумуляторы после 3 лет теряют свою емкость, не взирая на то, использовали их или нет. А как происходит в случае с электромобилем?14. Как аккумуляторы переносят морозы?15. Как обогревается салон в электромобиле?16. Хочу установить в свой электромобиль асинхронный двигатель, ведь он дешевый. Что нужно еще установить, что бы он работал от аккумуляторов?17. Что лучше – много маленьких аккумуляторов или несколько больших?18. Если установить на борту электрический дизельгенератор, который потребляет 1 л в час топлива – насколько это продлит пробег?19. Если поставить генератор на колесо электромобиля и подключить его обратно к аккумуляторам, можно ли таким образом продлить пробег электромобиля ?20. Можно ли использовать энергию торможения с помощью электродвигателя, для подзарядки аккумуляторов (рекуперация)?21. В Интернете продаются генераторы электроэнергии (Адамса/ Вега, утилизаторы свободной энергии, «эфира»…), не требующие никакого топлива или другого энергоносителя. Можно ли такой генератор установить на электромобиль, что б не заряжать его совсем?22. Насколько электромобиль безопасен для здоровья человека (излучение мотора, проводов) ?23. Можно ли вместо контроллера использовать просто педаль с потенциометром, а регулировку тока оставить на водителя?24. Я читал, что мощность электродвигателя, установленного на легковой 4х местный автомобиль всего 4кВт. Но ведь этого мало?
Обсуждение на форуме
1. Что нужно, что бы переоборудовать автомобиль в электромобиль?Обычный, стандартный электромобиль состоит из1 – электродвигателя; 2 – регулятора мощности электродвигателя; 3 – аккумуляторов; 4 – DC\DC преобразователя 12В для питания бортовых потребителей; 5 – зарядного устройства; 6 – индикаторных приборов;
2. Какой принцип работы электромобиля?Электроэнергия из аккумуляторов поступает через регулятор мощности, по проводам, на электродвигатель.Водитель контролирует мощность электродвигателя, и соответственно, скорость автомобиля, с помощью педали акселератора, который связан с регулятором мощности электродвигателя. Регулятор мощности согласно педали акселератора подает на электродвигатель нужное напряжение из аккумуляторов. Электродвигатель приводит автомобиль в движение.
3. Насколько сложно управлять электромобилем?Тем, кто учился ездить на автомобиле с ручной коробкой передач, ездить на Э\М будет легче. Принцип управления напоминает езду с автоматической коробкой передач. Для начала движения достаточно включить регулятор, включить 3-ю или 4-ю передачу (если стоит родная коробка передач) и нажать акселератор. Все это можно делать без нажатия сцепления. Переключение передач также можно делать без сцепления. Для этого достаточно полностью отпустить акселератор, и переключится на соседнюю передачу.
4. Какие можно использовать аккумуляторы для электромобиля?На сегодня альтернативы литиевым АКБ я пока не нашел. Имею ввиду из серийных образцов, доступных в продаже. Если конкретнее, то тип батарей называется литий-иттрий-железо-фосфатные, или LiYFePO4. На сегодня на таких батареях мой электромобиль прошел 23 тыс.км. Пока дефекты не обнаружены.Свинцовые стартерные АКБ, на которых ездил раньше, потеряли свою емкость меньше, чем за год. Поэтому с этим типом АКБ эксперименты пока отложены.
5. Какой двигатель нужен для электромобиля?Из доступных вариантов существуют тяговые двигатели на постоянный ток, последовательного, параллельного и смешанного возбуждения. Управление этими двигателями уже достаточно отработано и на рынке существуют разного качества и цен регуляторы мощности. К недостаткам можно отнести необходимость контролировать состояние щеток и коллекторного узла на якоре.Существуют двигатели, в которых нету деталей, требующих обслуживания (кроме подшипников, как во всех эл.двигателях). Это асинхронные двигатели с алюминиевым короткозамкнутым ротором, которые используются, например на промышленном оборудовании. Вещь жутко надежная при правильной эксплуатации, и самая дешевая. Самым лучшим, однако и самым дорогим вариантом, считается двигатель с ротором на постоянных магнитах, как например в электровелосипедах мотор-колеса. Однако сегодня существует пока одна проблема с этими двумя типами двигателей. Для того, что бы они работали от АКБ, требуется сложный электронный регулятор – называют его частотный регулятор, или в народе «частотник». Пока что дешевых решений не найдено. Поиски продолжаются.
6. Какой максимальный пробег будет у электромобиля?Пробег Э\М на прямую зависит от количества установленных на него АКБ. Их количество рассчитывается под конкретный автомобиль, его вес, среднюю скорость и пробег. Я пришел к эмпирическому выводу, что для средней городской скорости в 50км\ч на серийном автомобиле расчетный пробег должен составлять не менее 120 км. Если рассчитывать на меньшее количество АКБ, тогда нужно будет ездить с меньшей скоростью. Если устанавливать большее кол-во – скорость и пробег будут увеличиваться. Батарея при этом прослужит больше циклов, чем на Э\М с меньшим пробегом. То есть удельная цена амортизации АКБ на определенный пробег будет выгоднее для владельца. Отсюда следует вывод, что нету смысла делать Э\М с пробегом в 40км, на базе Таври, например, кроме как если вы хотите передвигаться со скоростью 30-40км\ч. При большей скорости (читай, нагрузке на АКБ) владелец рискует быстрее израсходовать ресурс АКБ.
7. Что случится, когда в аккумуляторах заканчивается энергия (заряд)?Примерно то же, что и в мобильном телефоне. Он просто становится не движимым. Потребуется зарядить АКБ. Полная разрядка чревата резким уменьшением ресурса АКБ. Поэтому следует контролировать пробег, напряжение АКБ и расход энергии на электромобиле.
8. Сколько времени длится зарядка аккумуляторов?Время заряда АКБ можно сделать каким угодно. Но в жизни есть ограничения. Например, максимальная мощность бытовой розетки 220В. Обычно с такой розетки можно отбирать мощность не более 2 кВт. Для Таврии, например, этого достаточно, что бы зарядится за 4 часа.
9. Фирма «Тесла-моторс» заявляет, что их автомобиль можно заряжать за 30мин. На фотографиях у них показан автомобиль, подключенный в обычную бытовую розетку. Я тоже так быстро хочу заряжаться от бытовой розетки. Вы можете такое же зарядное устройство сделать?Это чистейший рекламный ход для неискушенных. Пускай такой автомобиль имеет энергоемкость АКБ порядка 30кВт*ч. То есть, если его полностью зарядить от розетки мощностью 2кВт, потребуется 15 часов времени. Для того, что бы зарядить такую емкость АКБ за 0.5 часа, нужна розетка и зарядное устройство мощностью: 30кВт*ч : 0.5ч = 60 кВт. Такую мощность, например, потребляют 30 бытовых обогревателей. Для этого потребуется трехфазная сеть 380В, с общим сечением сетевого кабеля примерно 4х4см.
10. Как часто аккумуляторы нужно заряжать?Литиевые аккумуляторы имеют саморазряд 3% в месяц. Поэтому, если вы хотите оставить электромобиль на месяц-второй, ему это не повредит. Однако при повседневной эксплуатации, чем чаще заряжаются АКБ, тем лучше. Они, таким образом, отработают большее суммарное количество циклов. То же самое можно сказать и про свинцовые. Однако темп саморазряда у них выше.
11. Где и как электромобиль можно заряжать?Для зарядки Э\М нужен источник питания — розетка, куда вы будете подключать зарядное устройство. Это может быть розетка в гараже, под домом, на улице, на стоянке. В общем, где угодно, где можно договорится про использование розетки.
12. Как часто аккумуляторы нужно менять?У свинцовых аккумуляторов срок службы в буферном режиме может быть 3-5 лет и более. Но ситуация резко меняется, если их использовать в тяговых режимах, когда на них действуют большие разрядные токи. При этом их хватает на год-второй. Для литиевых АКБ обещают 5000 циклов со степенью разряда не глубже 70%, при номинальном рабочем токе, или 1000 циклов при 100% глубине разряда. Это значит, что если полный максимальный пробег автомобиля на одном комплекте АКБ составит 100км, то для продления ресурса батарей лучше проезжать не более 60-70 км. Номинальный рабочий ток – для литиевой батареи это составляет ½ от 100% емкости. Например, на Э\М будет установлена батарея емкостью 160Ампер*часов (160 Ач), напряжением 100 Вольт. Номинальный рабочий ток для такой батареи составит 80Ампер. При этом номинальная мощность будет равна 8 кВт (80А * 100 В = 8 000 Вт).Для свинцовых стартерных АКБ номинальный рабочий ток равен 1/20 от емкости. То есть, для АКБ 12В 100Ач рабочий ток будет 5А.
13. В Интернете говорят, что литиевые аккумуляторы после 3 лет теряют свою емкость, не взирая на то, использовали их или нет. А как происходит в случае с электромобилем?Батареи, установленные на Таврию, были отправлены из Китая в середине 2008г. Практика показала, что этот тип аккумуяторов не «стареет» с такой скоростью. Пока ощутимого уменьшения пробега не наблюдается.
14. Как аккумуляторы переносят морозы?В документации на литиевые АКБ пишется, что они работают при температурах от – 35С до +80 С. Этого должно быть достаточно для наших широт. Лично я ездил при температуре -15 С.
15. Как обогревается салон в электромобиле?Салон можно обогревать электрической печкой. Но при сильных морозах этого может быть не достаточно. Поэтому пока лучше использовать автономный обогреватель на топливе.
16. Хочу установить в свой электромобиль асинхронный двигатель, ведь он дешевый. Что нужно еще установить, что бы он работал от аккумуляторов?Подключить асинхронный двигатель (АД) напрямую к аккумуляторам не получится. Дешевых, мощных регуляторов для АД на рынке пока нету. Поэтому пока что эту затею нужно отложить до появления регуляторов подешевле.
17. Что лучше – много маленьких аккумуляторов или несколько больших?Теоретически это не имеет разницы – главную роль играет количество запасенной энергии, кВт*ч. Либо это будет аккумулятор на 10В 1000Ач, либо на 100В 100Ач, либо 1000В 10Ач. Но на практике лучше использовать средний вариант. Для первого варианта в Э\М токи могут достигать 2000А, что потребует использовать толстые, тяжелые, дорогие провода. Последний вариант на 1000 В будет чрезвычайно опасным – повышенные требования к изоляции, сложность в управлении регулятором на такое напряжение, смертельная опасность при неосторожных действиях. Во втором варианте, 100В 100Ач, кратковременные токи могут быть 200-300А, рабочие 50А, что вполне нормально и с точки зрения управления, и безопасности.
18. Если установить на борту электрический дизельгенератор, который потребляет 1 л в час топлива – насколько это продлит пробег?Дизельгенератор с таким расходом топлива выдает обычно электроэнергии мощностью 2кВт. Если это сделать на электровелосипеде, тогда можно ехать, пока не закончится топливо. Но на автомобиле это не пройдет. Таврия, например, потребляет 5-6 кВт мощности при скорости 60 км\ч. При 2кВт скорость Таври будет 30км\ч. То есть 100км путь она проедет за 3.3часа. Расход получится 3.3л /100км, при скорости 30км\ч. Но кто с такой скоростью будет ездить?
19. Если поставить генератор на колесо электромобиля и подключить его обратно к аккумуляторам, можно ли таким образом продлить пробег электромобиля ?Таким образом пробег можно только уменьшить. Этот подход является очередной попыткой построить вечный двигатель. Генератор не сможет вырабатывать энергии больше, чем на него поступает в виде механической энергии вращения. Плюс ко всему потери в проводах, на трении в подшипниках, передачах и т.д.
20. Можно ли использовать энергию торможения с помощью электродвигателя, для подзарядки аккумуляторов (рекуперация)?Электродвигатель является обратимой машиной. То есть это и генератор и двигатель в одном лице. И его действительно можно завести в режим генерирования, когда механическая энергия будет возвращаться обратно в АКБ. Здесь никакого принципа вечного двигателя нету. Мы просто утилизируем кинетическую энергию торможения автомобиля. Когда автомобиль прекращает движение, возврат энергии, естественно, отсутствует. Следует помнить, что рекуперация возвращает кинетическую энергию движения автомобиля с коэффициентом меньше 100%. То есть, простыми словами: невозможно затормозить так, что бы вернуть в АКБ больше энергии, чем потратили на разгон.
21. В Интернете продаются генераторы электроэнергии (Адамса/ Вега, утилизаторы свободной энергии, «эфира»…), не требующие никакого топлива или другого энергоносителя. Можно ли такой генератор установить на электромобиль, что б не заряжать его совсем?Если у вас есть такой генератор, приглашаю ко мне, его проверить в действии. Подключим на электромобиль, произведем замеры. Пока что ни один герой не нашелся.До настоящего времени члены нашего клуба еще НИ РАЗУ, не видели и не испытывали вживую ни одно устройство, которое бы нарушало закон сохранения энергии. Поэтому мы считаем нецелесообразным орентироваться на использование подобных устройств. Все что подавалось под соусом «свободной энергии» оказывалось шарлатанством либо было связано с прогулами уроков физики в школе.
22. Насколько электромобиль безопасен для здоровья человека (излучение мотора, проводов)?Магнитное поле мотора является замкнутым. То есть, за пределы мотора магнитное излучение не выходит. Излучение проводов пока мною не изучено. Однако, обратите внимание, что среди водителей троллейбусов нету больных лучевой болезнью или раковыми опухолями. Гораздо больше на здоровье влияют мобильные телефоны.
23. Можно ли вместо контроллера использовать просто напросто такую педаль с потенциометром, при условии, что водитель сам контролирует максимальный ток (нажимая либо отпуская педальку), допустимый для электродвигателя постоянного тока. Ведь контроллер нужен просто для такого ограничения и для плавного пуска двигателя.Такое сделать нельзя потому, что у этой педали резистор рассчитан на миллиамперы. А мотор потребляет сотни ампер. Такой педалью можно управлять контроллером. А контроллер — двигателем.Даже если вы через микросхему заставите управлять силовыми транзисторами посредством педали без ограничения тока, все равно сожжете эти транзисторы. В пусковой момент возникают на моторе постоянного тока огромные пусковые токи. Если их не ограничить искусственно, то они могут достигать 300-800А и больше, в зависим.от напряжения АКБ, толщины проводов, состояния щеток и т.д. Пару десятков таких запусков, и мотор сгорит.
24. Я читал, что мощность электродвигателя, установленного на легковой 4х местный автомобиль всего 4кВт. Но ведь этого мало?Чтобы узнать мощность в лошадиных силах, нужно мощность в ваттах умножить на 1,36. Но самое главное, что для равномерного движения по городу, электромобилю достаточно не более 7кВт. И только во время ускорения потребуется мощность свыше 15кВт. Такую перегрузку кратковременно может выдержать большинство электромоторов.А при использовании промышленных асинхронных двигателей, перемотанных под низкие напряжения можно добиться ещё большего эффекта. В конструкцию асинхронного двигателя уже производителем заложена 3х кратная перегрузка. Именно так он перегружается во время пуска от традиционной трёхфазной сети. Увеличение частоты питающего напряжения с 50 до 200Гц пропорционально увеличивает мощность в 4 раза. Таким почти волшебным образом, двигатель мощностью по паспорту в 5 кВт, может кратковременно выдать 5х3х4=60кВт!
electroavtosam.com.ua
Оценим к. п. д. и весовые показатели преобразовательного электромобиля. Последний будет отличаться от схемы обычного электромобиля лишь наличием асинхронного электродвигателя со своим инвертором вместо двигателя постоянного тока. Поэтому к. п. д. обоих типов электромобилей могут быть записаны следующим образом:
Где ηПост — к. п. д. электромобиля с двигателем постоянного тока;
ηТ — к. п. д. трансмиссии;
ηТ. д.п. т — к. п. д. тягового электродвигателя постоянного тока;
ηПр — к. п. д. электромобиля с асинхронным тяговым электродвигателем;
ηИн — к. п. д. инвертора;
ηТ. д.ас — к. п. д. тягового асинхронного электродвигателя.
В области мощностей 2—50 кВт к. п. д. асинхронных двигателей превышает соответствующие показатели двигателей постоянного тока последовательного возбуждении на 1—3%. Учитывая, что к. п. д. инвертора окажется в пределах 0,94—0,98, можно с уверенностью сказать, что энергетические показатели обоих типов электромобилей будут примерно одинаковыми.
Вес и стоимость асинхронного электродвигателя будут меньше соответствующих показателен электродвигателя постоянного тока. Однако так как стоимость и вес тягового электродвигателя электромобиля составляют всего лишь 5% от общего веса и стоимости электромобиля, то целесообразность применения сложных и пока что дорогих устройств для инвертирования на электромобиле является сомнительной.
Повысить к. п. д. электродвигателя и одновременно значительно уменьшить при этом его вес и стоимость позволяет применение электродвигателей с печатными обмотками на якоре. Основой этих электрических машин является плоский немагнитный дисковый якорь с двухсторонней печатной обмоткой, вращающейся в торцовом воздушном зазоре. Магнитное поле, параллельное оси вращения якоря, создается торцовой магнитной системой. Якорь выполняется в виде изолированного диска, на который методом печатной схемы нанесена якорная обмотка.
В 1959—1960 гг. во Франции, а затем и в США были построены серии электродвигателей с печатными обмотками на якоре мощностью от 5 Вт до 3,1 кВт. У построенных электродвигателей к. п. д. достигает 80—90% в зависимости от мощности, т. е. на 10—15% больше, чем у электрических машин одинаковой мощности обычной конструкции.
Объясняется это прежде всего отсутствием потерь от вихревых токов, возникающих в стали роторов электрических машин обычной конструкции, и уменьшением потерь в проводниках и в контакте щеток. Первое объясняется тем, что практически вся длина обмотки используется полезно, так как толщина ротора небольшая и поэтому длина лобовых соединений получается очень незначительной. Второе объясняется возможностью применения серебряно-графитовых щеток, имеющих малое падение напряжения в переходном сопротивлении. Применение таких щеток становится возможным благодаря малой реактивной э. д. с. (коммутации, так как якорь не содержит ферромагнитных материалов.
Теги: двигатель, контакт, обмотка, последовательный, сопротивление, тяговый, электрод
demertim.ru
