Електродвигун вже досить давно став самим справжнім другом і помічником багатьох конструкторів техніки. Торкнулося це і машинобудування. Ще зовсім недавно на автомобілях як вітчизняного, так і зарубіжного виробництва встановлювалися виключно агрегати, побудовані за принципом внутрішнього згоряння. Згодом необхідність в удосконаленні мотора авто ставала все важливіше. Це пов'язано не тільки з тим, що нафтові ресурси поступово виснажуються, але і з тим, що екологія сучасного великого міста стає все гірше. Сьогодні в світі винайдено безліч різних агрегатів, які здатні замінити звичайний поршневий двигун, однак саме електродвигун серед них має дуже райдужні перспективи. Сьогодні ми розглянемо саме цей агрегат. Почати варто з історії його виникнення і розвитку.
Авто на електродвигуні
Електродвигун для автомобіля винайшла англійська конструктор і винахідник Старлей. Це сталося ще в далекому 1888 році. Він вперше застосував цю технологію для легкового автомобіля. У 19 столітті, до речі, саме електроприводу використовувалися в основному для створення тягового зусилля різних автомобілів. Люди відразу зрозуміли, в чому криється їх головна перевага. справа в тому, що вже тоді коефіцієнт корисної дії електродвигуна становив 90 відсотків. Якщо порівнювати цей агрегат з мотором, побудованому на базі внутрішнього згоряння, то за цим параметром він випереджав його аж в 3,5 рази. Тоді в основному в якості тягового агрегату використовувалися батареї, ємність яких залежала від маси машини.
Спочатку люди намагалися просто знайти альтернативу двигунів залізничних локомотивів, які в процесі своєї роботи видавали страшні звуки і виділяли в атмосферу величезну кількість шкідливих речовин. Однак поступово вчені перекинули свої погляди на автомобілі. Саме тоді Старлей і сконструював перший електродвигун для невеликого авто. Однак цей експеримент не був вдалим. Лише в 1893 році в світ вийшов дійсно якісний електродвигун. Він представляв собою дві батареї, які мали досить значні потужності характеристики і масу. При цьому запас ходу для машини був досить великим.
Йшов час, прогрес не стояв на місці. Однак уже в 1910 році було прийнято рішення про відмову від такого роду моторів. Справа в тому, що вирішити проблему обмеженого запасу ходу тоді не представлялося можливим. У цей час стали прогресувати двигуни внутрішнього згоряння, які практично повністю витіснили електричні агрегати з ринку. Можливість здійснювати більш затяжні переїзди встала на перше місце. Тоді-то виробництво такого роду агрегатів практично припинилося. Електродвигун не зник, про нього просто на деякий час забули. Однак, в нашу епоху науково-технічного прогресу все повертається на свої місця. Сьогодні електродвигун стає все популярнішим. Багато виробників автомобілів починають вкладати в його розвиток і прогрес, величезні кошти. Це і не дивно, адже зараз з'явилася можливість збільшення робочого ходу таких пристроїв. З огляду на те, що екологія великих міст залишає бажати кращого, електродвигун стає все більш актуальною.
Будова і принцип роботи
Працює електродвигун автомобіля за принципом електромагнітної індукції. Саме він узятий сьогодні за основу. Сучасні електромобілі, за своєю суттю, мало чим відрізняються від їх, які ми кожен день можемо спостерігати на дорогах країни. Взагалі кажучи, основними частинами такої техніки є:
- електродвигун;
- контролер;
- Акумуляторні батареї.
Ми поговоримо докладніше саме про серце авто. Отже, воно працює на основі законів електромагнітної індукції. Для тих, хто не знайомий з такому поняттям фізики, можна сказати, що дане явище пов'язане з виникненням ЕРС в замкнутому контурі, коли в ньому починає змінюватися магнітний потік. Тут все досить просто. Електродвигун просто перетворює електричну енергію в механічну, яка і дозволяє рухатися автомобілю. В даний час коефіцієнт корисної дії таких агрегатів дорівнює приблизно 90 відсотків. Це досить значна цифра.
Як і будь-який інший електродвигун, агрегат, що встановлюється в електромобілях, має свої власні характеристики. До таких можна віднести:
- Потужність агрегату;
- Максимальний крутний момент, створюваний ним;
- Струм;
- Частота обертів.
По суті, все стандартно. Єдина відмінність від тих моделей, які використовуються в промисловості, полягає в зміні цих параметрів стосовно автомобіля.
Всі електродвигуни можуть харчуватися від джерела постійної напруги або джерела змінної напруги. В даному випадку мова йде найчастіше саме про перший варіант. Батареї, які використовуються в таких машинах, створюють на виході значення в 96-192 Вольта. Цього цілком достатньо для створення ЕРС. для підключення електродвигуна змінного струму використовується трифазна схема. Сучасні моделі електромобілів відрізняються тим, що в них сам електродвигун з'єднаний безпосередньо з колесом. Така конструкція дозволяє в значній мірі поліпшити керованість машини.
Схема роботи електродвигуна
Варто відзначити, що деякі найпрогресивніші моделі, які оснащені агрегатом, що працює на змінному струмі, здатні в процесі гальмування заряджати батареї. Це призводить до збільшення їх терміну експлуатації в кілька разів. Це якесь рішення проблеми обмеженості ходу. Такі пристрої здатні збільшувати пробіг авто без підзарядки на цілий 10-20 відсотків. Для електромобіля це цілком значна цифра.
В іншому працює електродвигун автомобіля точно так же, як і будь-який інший агрегат такого типу. Тут є робочий орган, який і з'єднується з колесом. При подачі електричної енергії обмотка збудження починає діяти на ротор двигуна, який починає обертатися внаслідок ЕРС. Цей рух передається на робочі органи. Електродвигун сьогодні можна живити найрізноманітнішими методами. У побутових умовах використовуються трифазні розетки або звичайні однофазні їх варіанти. Все залежить від конкретної конструкції пристрою, який потрібно запустити.
Про акумуляторні батареї
Сьогодні електродвигун будь-якого автомобіля, що працює на його основі, живиться від акумуляторної батареї. Сьогодні вартість такого обладнання досить велика, що не може не позначатися на ціні самого авто. Саме тому сьогодні до сих пір на дорогах нашої країни в основному їздять бензинові і дизельні машини. Бути може, з часом вартість акумуляторних батарей помітно знизиться. Це, швидше за все, призведе до зростаючої популярності машин, в основі яких лежить робота електродвигуна.
Свинцево-кислотні батареї на сьогоднішній день вважаються найдешевшими представниками, які створюються для автомобілів. Їх висока популярність в основному пов'язана з тим, що їх можна повторно переробляти. Нікель-металлгібрідние варіанти сьогодні коштують набагато дорожче, ніж свинцеві, але при цьому їх продуктивність на порядок вище. Найоптимальніший варіант саме для електромобіля - це літій-іонні батареї, які довго тримають заряд, але при цьому залишаються невеликими за розміром. Вони не так широко поширені, так як їх вартість найбільш висока з усіх представників живлять батарей для електродвигуна. Саме цього агрегату і потрібно постійно постачати свіжу порцію енергії. Без неї електродвигун просто не зможе функціонувати.
Підводячи підсумок всьому вищесказаному можна сказати, що сучасні електродвигуни мають право на існування і в автомобільній індустрії. Їх екологічність і простота змушують все більше відомих виробників робити вибір в їх сторону. Відносно недавно на ринку з'явилися гібридні моделі машин. У них мотор може працювати, як від акумулятора, так і від двигуна. Зрозуміло, вони коштують досить дорого. Однак саме в них вирішена практично повністю проблема недостатнього запасу ходу. Електродвигун поступово входить в наше життя, пускаючи поки невеликими кроками, але хтозна, може вже зовсім скоро, ми все пересядемо на електромобілі.