Typy elektromotorů: princip činnosti, výhody a nevýhody, perspektivy |

V poslední době prudce roste obliba elektromobilů. Paralelně s tím se rozšiřuje také řada elektromotorů, jejichž gradace se provádí podle takových charakteristik, jako jsou:

• princip činnosti;
• počet fází;
• typ napájení pohonu;
• místo instalace;
• konstrukce jednotky sběrače kartáčů atd.

Synchronní elektromotory

Motory tohoto typu pracují na střídavý proud a jejich frekvence otáčení se shoduje s frekvencí magnetického pole. Dnes se v oblasti strojírenství s takovými konstrukčními řešeními často nesetkáváme. Jsou relevantnější v systémech klimatizace, čerpacích systémech atd. Ale někteří výrobci elektrických automobilů, jako je Renault, preferují synchronní elektromotory, které jsou instalovány na vozech této značky, například Renault Zoe.

Konstrukce statických elektromotorů zahrnuje pevné a pohyblivé části, které plní specifické úkoly, a kolektorovou jednotku, která je nabízena jako doplňková možnost.

1. Tělo jednotky poskytuje ochranu před různými vnějšími vlivy. Utěsněné pouzdro navíc zaručuje elektromotoru určitou pevnost a spolehlivost během provozu.
2. Kotva nebo jinak stator je konstrukční prvek, vyrobené z vrstveného železa nebo speciální oceli. Obsahuje pracovní vinutí potřebné pro siločáry elektromagnetického pole.
3. Rotor s budicím vinutím slouží k efektivní interakci s magnetickým polem statoru. Při přivedení napětí na vinutí vytváří rotor elektromotoru vlastní magnetické pole, které ovlivňuje rotující prvek.
4. Vinutí kotvy je vyrobeno z mědi. Je nutné zajistit dodávku napětí potřebného k vytvoření pracovního magnetického toku.
5. Hřídel je nezbytná pro přenos rotační síly z motoru na připojenou zátěž. Typicky se jedná o rám s nábojem rotoru nebo póly, desky, ložiska, kroužky a další pomocné konstrukční prvky.
6. Sběrné kroužky jsou zodpovědné za dodávku elektrické energie do vinutí rotoru. Montují se volitelně, což je dáno konstrukcí konkrétního modelu elektromotoru.

Provoz synchronních elektromotorů používaných ve vozidlech je založen na principech interakce magnetického toku generovaného vinutím.

Nejoblíbenější a nejrozšířenější jsou dotyčné elektromotory, které mají budicí vinutí na rotoru a pracovní vinutí na statoru. Do elektromagnetů takové jednotky je přiváděn stejnosměrný proud. V tomto případě se statorové magnety vyznačují proměnnou polaritou, zatímco magnety rotoru se vyznačují stabilní polaritou. Díky tomu je zajištěno nepřerušované otáčení hřídele.

Asynchronní elektromotory

Motory tohoto typu jsou střídavé elektromotory. Od svých synchronních protějšků se liší širším rozsahem použití a popularitou. Hlavní rozdíl mezi těmito motory je v tom, že u asynchronních motorů se rychlost rotoru neshoduje s magnetickým polem. Schéma takové elektrárny se používá ve vozech TeslaS a TeslaX.

Konstrukce asynchronních elektromotorů zahrnuje určitý seznam základních dílů.

1. Stator. Je vytvořen z ocelových plechů a má válcový tvar. Stator je založen na jádru se štěrbinami, kde jsou namontována vinutí, jejichž osy jsou vůči sobě umístěny pod úhlem 120 stupňů.
2. Rotor. V asynchronních elektromotorech se používají jak zkratované, tak fázované varianty.
3. Pomocné konstrukční prvky. Tento seznam zahrnuje ložiska, hřídele a patky, jakož i koncovky, oběžná kola a ložiskové štíty. Tyto části motoru jsou zodpovědné za ochranu a plynulé otáčení mechanismu.

Asynchronní elektromotory získaly svůj název díky rozdílným rychlostem magnetických polí rotoru a statoru. Když v elektromobilu sešlápnete plynový pedál, pole statoru předběhne pole rotoru a přitáhne ho s sebou. Při zpomalení takového stroje funguje elektromotor jako generátor, kde magnetické pole statoru zaostává za polem rotoru a nesoulad v rychlostech otáčení těchto prvků se nazývá skluz.

Porovnání elektromotorů

Asynchronní a synchronní motory mají své výhody a nevýhody.

Mezi silné stránky synchronních motorů patří:

• větší účinnost;
• vysoký výkon;
• nízké nároky na chladicí systém.

Nevýhody v tomto případě jsou:

• vysoké náklady;
• teoretická pravděpodobnost demagnetizace.

Výhody asynchronních motorů jsou:

• velký zdroj a spolehlivost;
• jednoduchý design;
• dostupné náklady;
• udržovatelnost;
• všestrannost z hlediska oblastí použití.

Nevýhody takových elektromotorů jsou považovány za:

• potřeba vysoce účinného chladicího systému;
• relativně nízký výkon;
• nízká účinnost ve srovnání s jinými elektromotory.

Elektromotory v kolech

V poslední době se do kol vozidel začínají montovat elektromotory. Specifikem tohoto konstrukčního řešení je to, že krouticí moment a napěťové síly jsou specificky zaměřeny na konkrétní kolo automobilu. Typicky se takové konstrukce používají v takzvaných hybridních vozidlech s plánem paralelních okruhů. To platí pro osobní i užitkové vozy.

Motorová kola pracují v tandemu s konvenčním spalovacím motorem. U prvních vozů s podobným uspořádáním byly elektromotory namontovány do nábojů kol. Fungovaly pouze ve spojení s vnitřním převodem typu ozubeného kola. Dnes je design takových hybridních vozů výrazně odlišný.

Pozoruhodným příkladem použití motorového kola je vozidlo BelAZ-75131. Tato technologie má každé kolo vybaveno vlastním elektromotorem, který umožňuje jeho otáčení. Výkon každého takového elektromotoru dosahuje 1630 koní. S. Celkem všechny 4 jednotky a 2 generátory tvoří jeden plnohodnotný elektromotor.

Ve vozidle BelAZ 75131 pracují motorová kola ve spojení s dvojicí pístových dieselových motorů. Z tohoto důvodu není obrovský sklápěč z lomu ani tak elektromobilem, jako skutečným hybridem, i když se mu říká elektrické vozidlo.

Části a zařízení elektrických vozidel

Podstatným rozdílem mezi elektromobily a auty se spalovacími motory je absence generátoru. Pokud by konstrukce elektromobilu obsahovala takovou jednotku, elektromotor by musel vynaložit mnoho energie na jeho otáčení, zatímco samotný vůz by vykazoval sníženou dynamiku zrychlení. To je důvod, proč většina elektromobilů používá princip rekuperace. Předpokládá, že když auto zpomalí, elektromotor se přepne do režimu generátoru a vyrábí elektřinu, která se akumuluje v baterii.

Něco zvláštního je třeba říci o elektromotoru ventilátoru automobilu. Tato jednotka s jednoduchou konstrukcí a elektrickým pohonem je napájena ze standardní elektrické sítě vozidla a je také vybavena elektronickým řídicím systémem. Tato jednotka se aktivuje automaticky v závislosti na teplotě chladicí kapaliny. To umožňuje udržovat optimální provozní parametry pohonné jednotky vozidla.

Startér elektrických vozidel má také své charakteristické vlastnosti. Jedná se o klíčový konstrukční prvek, který je zodpovědný za rychlý start elektrárny a její nepřetržitý provoz. Startér u elektromobilů funguje ve dvou režimech: start a stop. Nejprve motor pohání napájecí obvod, po kterém je elektrický proud přiváděn do ostatních součástí. A teprve v další fázi se aktivuje zapalovací a chladicí systém.

Elektromotory hybridního automobilu

Dnes jsou hybridy vozidla vybavená různými typy pohonných jednotek. Nejrozšířenější hybridní vozy jsou ty s elektromotory a klasickými spalovacími motory. V tomto případě elektromotory pracují v tandemu s blokem speciálních baterií. Takové hybridní vozy jsou velmi oblíbené díky své vynikající dynamice zrychlení, spotřebě paliva a šetrnosti k životnímu prostředí.

Existují i ​​další hybridy. V některých z nich je hlavní role dána spalovacímu motoru, v jiných – elektromotorům. Dnes lze na trhu nalézt a zakoupit následující odrůdy hybridů.

• Sériově paralelní.
• Elektrický pohon všech kol.
• Měkký.
• Nabíjecí nebo plug-in.
• Mikrohybridy.

V poslední době prudce roste poptávka po elektromobilech. Jejich obliba bude dále růst po celém světě, kde se již nyní aktivně rozšiřuje infrastruktura pro takovou dopravu a zdokonalují se elektromotory. Takové stroje jsou neustále upravovány a zdokonalovány, čímž se zvyšuje jejich účinnost a spolehlivost. Nové modely se již mohou pochlubit působivými zdroji a autonomií s minimálním počtem nedostatků vlastních jejich předchůdcům.

Článek používá fotografie z webu perevozka24.ru.