Mobil listrik Nikola Tesla

Motor listrik langkung éfisién dibanding mesin pembakaran internal. Naha sareng iraha

Kabeneran dasarna nyaéta masalah kendaraan listrik aya hubunganana sareng sumber énergi, tapi tiasa ditingali tina sudut pandang anu béda. Sapertos seueur hal dina kahirupan anu urang pikahoyong, motor listrik sareng sistem kontrol dina kendaraan listrik dianggap alat anu paling éfisién sareng dipercaya dina kendaraan ieu. Nanging, pikeun ngahontal kaayaan ieu, aranjeunna parantos jauh dina évolusi - tina mendakan sambungan antara listrik sareng magnetisme dugi ka transformasi anu épéktip kana gaya mékanis. Topik ieu mindeng underestimated dina konteks ngawangkong ngeunaan ngembangkeun téhnologis tina mesin durukan internal, tapi jadi beuki perlu ngobrol ngeunaan mesin disebut motor listrik.

Hiji atanapi dua motor

Lamun nempo grafik kinerja hiji motor listrik, paduli jenis na, anjeun bakal aya bewara yén éta téh leuwih 85 persen efisien, mindeng leuwih 90 persen, sarta yén éta téh paling efisien dina sabudeureun 75 persen beban. maksimal. Nalika kakuatan sareng ukuran motor listrik ningkat, rentang efisiensina sasuai, dimana éta tiasa ngahontal maksimal bahkan sateuacanna - sakapeung dina beban 20 persen. Sanajan kitu, aya sisi séjén pikeun koin - sanajan rentang nambahan efisiensi luhur, pamakéan motor pohara kuat kalayan beban pisan low deui bisa ngakibatkeun sering asupna kana zone efisiensi low. Ku alatan éta, kaputusan ngeunaan ukuran, kakuatan, jumlah (hiji atawa dua) jeung pamakéan (hiji atawa dua gumantung kana beban) motor listrik - prosés nu mangrupa bagian tina karya desain dina pangwangunan mobil. Dina kontéks ieu, kaharti naha éta hadé pikeun mibanda dua motor tinimbang hiji pisan kuat, nyaéta ku kituna teu mindeng asup ka wewengkon efisiensi low, sarta alatan kamungkinan shutting handap dina beban low. Ku alatan éta, dina beban parsial, contona, dina Tesla Modél 3 Performance dipaké ukur mesin pungkur. Dina versi anu kurang kuat, éta ngan hiji-hijina, sareng dina versi anu langkung dinamis, anu Asynchronous disambungkeun ka as hareup. Ieu mangrupikeun kaunggulan sanés tina kendaraan listrik - kakuatan tiasa langkung gampang ningkat, modeu dianggo gumantung kana syarat efisiensi, sareng powertrains ganda mangrupikeun éfék samping anu mangpaat. Nanging, efisiensi anu handap dina beban rendah henteu nyegah kanyataan yén, teu sapertos mesin durukan internal, motor listrik ngahasilkeun dorongan dina laju enol kusabab prinsip operasi anu béda-béda sareng interaksi antara médan magnét sanajan dina kaayaan sapertos kitu. Kanyataan efisiensi anu disebatkeun aya dina manah desain mesin sareng modeu operasi - sakumaha anu kami nyarios, mesin anu ageung anu terus-terusan ngajalankeun dina beban anu rendah bakal henteu éfisién.

Kalayan ngembangkeun gancang mobilitas listrik, karagaman dina hal produksi motor ngembang. Beuki seueur perjanjian sareng pangaturan anu dikembangkeun, dimana sababaraha pabrik sapertos desain BMW sareng VW sareng ngadamel mobilna nyalira, anu sanésna mésér saham di perusahaan anu aya hubunganana sareng bisnis ieu, sareng anu sanésna outsource ka supplier sapertos Bosch. Dina kalolobaan kasus, lamun maca spésifikasi hiji model Powered listrik, anjeun bakal manggihan yén motor na "AC magnet permanen sinkron". Sanajan kitu, pelopor Tesla ngagunakeun solusi séjén arah ieu - motor Asynchronous dina sakabéh model saméméhna sarta kombinasi Asynchronous jeung disebut. "Motor switching résistansi salaku drive as pungkur dina modél 3 Performance. Dina versi langkung mirah kalawan pungkur-wheel drive wungkul, éta ngan hiji. Audi ogé ngagunakeun motor induksi pikeun modél q-tron sareng kombinasi motor sinkron sareng asinkron pikeun e-tron Q4 anu bakal datang. Naon eta sabenerna ngeunaan?

Mobil listrik Nikola Tesla

Kanyataan yén Nikola Tesla nyiptakeun asinkron atanapi, dina basa lain, motor listrik "asinkron" (balik akhir abad ka-19) teu aya hubungan langsung sareng kanyataan yén modél Tesla Motors mangrupikeun sababaraha mobil anu dikuatkeun ku mesin sapertos kitu . ... Nyatana, prinsip operasi motor Tesla janten langkung populér di taun 60an, nalika alat semikonduktor sacara bertahap muncul handapeun matahari, sareng insinyur Amérika Alan Coconi ngembangkeun inverters semikonduktor portabel anu tiasa ngarobih batré langsung (DC) kana arus bolak balik (AC ) sakumaha anu diperyogikeun pikeun motor induksi, sareng sabalikna (dina prosés pamulihan). Kombinasi inverter ieu (ogé katelah transper rékayasa) sareng motor listrik anu dikembangkeun ku Coconi janten dasar pikeun GM EV1 anu kasohor sareng, dina bentuk anu langkung halus, tZERO anu sporty. Ku analogi sareng milarian insinyur Jepang ti Toyota nalika nyiptakeun Prius sareng mendakan patén TRW, panyipta Tesla mendakan mobil tZERO. Antukna, aranjeunna ngagaleuh lisénsi tZero sareng dianggo pikeun ngawangun roadster.
Kauntungan pangbadagna motor induksi nyaéta henteu nganggo magnet permanén sareng henteu peryogi logam mahal atanapi langka, anu ogé sering ditambang dina kaayaan anu nyiptakeun dilema moral pikeun konsumén. Nanging, duanana motor sinkron magnetik asinkron sareng permanén ngamangpaatkeun pinuh ku kamajuan téknologi dina alat semikonduktor, ogé dina nyiptakeun MOSFETs sareng transistor pangaruh lapangan sareng transistor isolasi bipolar anu langkung énggal (IGBTs). Kamajuan ieu anu ngamungkinkeun pikeun nyiptakeun alat inverter kompak anu disebatkeun sareng, sacara umum, sadaya éléktronika listrik dina kendaraan listrik. Éta sigana henteu pati penting yén kamampuan éfisién ngarobah DC kana batré AC 150-fase sareng sabalikna seueur kusabab kamajuan téknologi kontrol, tapi kedah diémutan yén arus dina éléktronika listrik ngahontal tingkat sababaraha kali langkung luhur tibatan biasana di rumah tangga jaringan listrik, sareng sering nilai ngaleuwihan XNUMX ampere. Ieu ngahasilkeun seueur panas anu kedah diungkulan éléktronika listrik.

Tapi deui kana masalah motor listrik. Sapertos mesin pembakaran internal, éta tiasa dikategorikeun kana kualifikasi anu béda, sareng "waktos" mangrupikeun salah sahiji. Nyatana, ieu mangrupikeun konsekuensi tina pendekatan konstruktif anu langkung penting pisan dina hal generasi sareng interaksi médan magnét. Sanaos kanyataan yén sumber listrik dina jalma batréna langsung ayeuna, désainer sistem listrik bahkan henteu mikirkeun ngagunakeun motor DC. Komo ngitung karugian konversi, unit AC sareng unit khususna sinkron ngaleungitkeun persaingan sareng elemen DC. Janten naon maksadna motor anu sinkron atanapi sinkronis?

Perusahaan mobil motor listrik

Boh motor sinkron boh motor sinkronis mangrupikeun jinis mesin listrik medan magnét puteran anu ngagaduhan kapadetan kakuatan langkung luhur. Sacara umum, rotor induksi diwangun ku tumpukan saderhana, batang logam tina aluminium atanapi tambaga (beuki dianggo dina taun-taun ayeuna) kalayan coil dina loop anu ditutup. Aliran arus dina gulungan stator dina pasangan anu sabalikna, kalayan arus tina salah sahiji tina tilu fase ngalir dina unggal pasangan. Kusabab di masing-masing éta dialihkeun dina fase 120 derajat relatif ka anu sanésna, anu disebut medan magnét puteran. Persimpangan gulungan rotor sareng garis médan magnét tina médan anu diciptakeun ku stator ngarah kana aliran arus dina rotor, sami sareng interaksi dina trafo.
Médan magnét anu dihasilkeun berinteraksi sareng "puteran" dina stator, anu ngakibatkeun nyepengan mékanis tina rotor sareng rotasi salajengna. Nanging, ku jinis motor listrik ieu, rotorna sok katinggaleun lapangan, sabab upami teu aya gerak relatif antara lapangan sareng rotor, moal aya médan magnét anu diinduksi dina rotor. Janten, tingkat kecepatan maksimum ditangtukeun ku frekuensi arus suplai sareng beban. Nanging, ku sabab efisiensi motor sinkron anu langkung luhur, kaseueuran pabrikna tetep waé, tapi ku sababaraha alesan di luhur, Tesla tetep ngajengkeun motor motor asinkron.

Leres, mesin-mesin ieu langkung mirah, tapi aranjeunna gaduh karugianana, sareng sadaya jalma anu parantos nguji sababaraha akselerasi berturut-turut sareng Modél S bakal nyarioskeun ka anjeun kumaha kinerja turun sacara drastis dina unggal iterasi. Prosés induksi sareng aliran arus nuju kana pemanasan, sareng nalika mesin henteu tiis dina beban anu luhur, panas accumulates sareng kamampuanna dikirangan sacara signifikan. Pikeun tujuan panyalindungan, éléktronika ngirangan jumlah arus sareng kinerja akselerasi didegradasi. Sareng hiji deui - pikeun dianggo salaku generator, motor induksi kedah dimagnetisasi - nyaéta, "ngaliwatan" arus awal ngaliwatan stator, anu ngahasilkeun médan sareng arus dina rotor pikeun ngamimitian prosés. Teras anjeunna tiasa tuang nyalira.

Motor Asynchronous atanapi sinkron

Unit sinkronis gaduh efisiensi sareng kakuatan anu langkung luhur sacara signifikan. Beda anu signifikan antara motor induksi nyaéta médan magnét dina rotor henteu diinduksi ku interaksi sareng stator, tapi mangrupikeun hasil tina arus anu ngalir ngalangkungan gulungan tambahan anu dipasang di dalamnya, atanapi magnet permanen. Maka, lapangan dina rotor sareng lapangan dina stator disingkronkeun, tapi kecepatan motor maksimum ogé gumantung kana rotasi lapangan, masing-masing kana frekuensi sareng beban ayeuna. Pikeun nyingkahan perluna suplai listrik tambahan pikeun gulungan, anu ningkatkeun konsumsi listrik sareng ngahesekeun kontrol ayeuna, motor listrik anu disebut éksitasi konstan digunakeun dina kendaraan listrik modéren sareng modél hibrid. sareng magnet permanén. Sakumaha anu parantos didadarkeun, ampir sadaya pabrik kendaraan sapertos ayeuna nganggo unit tina jenis ieu, janten, numutkeun ka seueur ahli, masih bakal aya masalah sareng kakurangan bumi langka anu langka neodymium sareng disprosium. Ngurangan panggunaanna mangrupikeun bagian tina paménta ti insinyur dina bidang ieu.

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Rarancang inti rotor nawiskeun poténsial pikeun ningkatkeun kinerja mesin listrik.
Aya rupa-rupa solusi téhnologis kalawan magnét permukaan-dipasang, rotor disk ngawangun, kalawan internal diwangun-di magnet. Anu pikaresepeun nyaéta solusi Tesla, anu ngagunakeun téknologi anu disebut tadi disebut Switched Reluctance Motor pikeun ngajalankeun as pungkur Model 3. "Reluctance", atanapi résistansi magnét, mangrupikeun istilah anu sabalikna tina konduktivitas magnét, sami sareng résistansi listrik sareng konduktivitas listrik bahan. Motor jenis ieu ngagunakeun fénoména yén fluks magnét condong ngaliwatan bagian tina bahan kalawan résistansi magnét pangsaeutikna. Hasilna, sacara fisik mindahkeun bahan anu dialirkeun pikeun nembus bagian anu paling saeutik lalawanan. Éfék ieu dipaké dina motor listrik pikeun nyieun gerakan rotational - pikeun ieu, bahan kalawan résistansi magnét béda alternatip dina rotor: teuas (dina bentuk ferrite neodymium disk) jeung lemes (baja disk). Dina usaha pikeun ngaliwatan bahan lalawanan handap, fluks magnét ti stator rotates rotor nepi ka diposisikan pikeun ngalakukeunana. Kalayan kontrol ayeuna, sawah terus muterkeun rotor dina posisi nyaman. Nyaéta, rotasi henteu dimimitian ku interaksi médan magnét sapertos kacenderungan médan pikeun ngalir ngaliwatan bahan kalayan résistansi pangsaeutikna sareng pangaruh hasil tina rotasi rotor. Ku alik bahan anu béda, jumlah komponén anu mahal dikirangan.

Gumantung kana desain, kurva efisiensi sarta torsi robah kalawan speed engine. Mimitina, motor induksi ngagaduhan efisiensi panghandapna, sareng anu paling luhur ngagaduhan magnet permukaan, tapi anu terakhir turunna gancang kalayan gancang. Mesin BMW i3 ngagaduhan karakter hibrida anu unik, hatur nuhun kana desain anu ngagabungkeun magnet permanén sareng pangaruh "horéam" anu dijelaskeun di luhur. Ku kituna, motor listrik ngahontal tingkat luhur kakuatan konstanta sarta torsi anu ciri tina mesin kalawan rotor gumbira listrik, tapi boga beurat nyata kirang ti aranjeunna (anu dimungkinkeun efisien dina loba hal, tapi teu beurat). Barina ogé, écés yén efisiensi nyirorot dina kecepatan anu luhur, naha éta beuki seueur pabrik anu nyarios yén aranjeunna bakal fokus kana transmisi dua-speed pikeun motor listrik.

Patarosan na waleran:

Mesin naon anu dianggo Tesla? Sadaya model Tesla mangrupikeun kendaraan listrik, janten aranjeunna dilengkepan sacara éksklusif sareng motor listrik. Ampir unggal modél bakal gaduh motor induksi AC 3-fase handapeun tiung.

Kumaha mesin Tesla tiasa dianggo? Motor listrik Asynchronous jalan alatan lumangsungna hiji EMF alatan rotasi dina stator stasioner tina médan magnét. perjalanan sabalikna disadiakeun ku polaritasna ngabalikeun dina coils starter.

Di manakah lokasi Tesla Engine? Mobil Tesla mangrupikeun penggerak roda pungkur. Ku alatan éta, motor perenahna antara shafts as pungkur. Motor diwangun ku rotor sareng stator, anu ngan ukur ngahubungi liwat bantalan.

Sabaraha beurat mesin Tesla? Beurat motor listrik anu dirakit pikeun modél Tesla nyaéta 240 kilogram. Dasarna hiji modifikasi mesin dipaké.