Nikola Tesla electric car

Ang mga de-kuryenteng motor ay mas mahusay kaysa sa panloob na mga engine ng pagkasunog. Bakit at kailan

Ang pangunahing katotohanan ay ang mga problema ng mga de-koryenteng sasakyan ay nauugnay sa pinagmumulan ng enerhiya, ngunit maaari silang tingnan mula sa ibang pananaw. Tulad ng maraming bagay sa buhay na hindi natin ipinagkakaloob, ang de-koryenteng motor at sistema ng kontrol sa mga de-koryenteng sasakyan ay itinuturing na pinakamahusay at maaasahang aparato sa mga sasakyang ito. Gayunpaman, upang makamit ang kalagayang ito, malayo na ang kanilang narating sa ebolusyon - mula sa pagtuklas ng koneksyon sa pagitan ng kuryente at magnetism hanggang sa mabisang pagbabago nito sa isang mekanikal na puwersa. Ang paksang ito ay madalas na minamaliit sa konteksto ng pakikipag-usap tungkol sa teknolohikal na pag-unlad ng panloob na combustion engine, ngunit ito ay nagiging lalong kinakailangan upang pag-usapan ang higit pa tungkol sa makina na tinatawag na electric motor.

Isa o dalawang mga motor

Kung titingnan mo ang graph ng pagganap ng isang de-koryenteng motor, anuman ang uri nito, mapapansin mo na ito ay higit sa 85 porsiyentong mahusay, kadalasang higit sa 90 porsiyento, at na ito ay nasa pinakamabisa sa halos 75 porsiyentong pagkarga. maximum. Habang tumataas ang lakas at laki ng de-koryenteng motor, ang saklaw ng kahusayan ay lumalawak nang naaayon, kung saan maaari nitong maabot ang pinakamataas nito kahit na mas maaga - kung minsan ay nasa 20 porsiyentong pagkarga. Gayunpaman, mayroong isa pang bahagi sa barya - sa kabila ng pinalawig na hanay ng mas mataas na kahusayan, ang paggamit ng napakalakas na mga motor na may napakababang pagkarga ay maaaring muling humantong sa madalas na pagpasok sa mababang zone ng kahusayan. Samakatuwid, ang mga desisyon tungkol sa laki, kapangyarihan, numero (isa o dalawa) at paggamit (isa o dalawa depende sa pagkarga) ng mga de-koryenteng motor ay mga proseso na bahagi ng gawaing disenyo sa paggawa ng isang kotse. Sa kontekstong ito, naiintindihan kung bakit mas mahusay na magkaroon ng dalawang motor sa halip na isang napakalakas, lalo na upang hindi ito madalas na pumasok sa mga lugar na may mababang kahusayan, at dahil sa posibilidad na isara ito sa mababang pagkarga. Samakatuwid, sa bahagyang pag-load, halimbawa, sa Tesla Model 3 Performance, tanging ang likurang makina ang ginagamit. Sa hindi gaanong makapangyarihang mga bersyon, ito ay nag-iisa, at sa mas dynamic na mga bersyon, ang asynchronous ay konektado sa front axle. Ito ay isa pang bentahe ng mga de-koryenteng sasakyan – mas madaling mapataas ang kuryente, ginagamit ang mga mode depende sa mga kinakailangan sa kahusayan, at ang dual powertrain ay isang kapaki-pakinabang na side effect. Gayunpaman, ang mas mababang kahusayan sa mababang pagkarga ay hindi pumipigil sa katotohanan na, hindi katulad ng isang panloob na combustion engine, ang isang de-koryenteng motor ay gumagawa ng thrust sa zero na bilis dahil sa panimula nitong naiibang prinsipyo ng pagpapatakbo at pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga magnetic field kahit na sa ilalim ng gayong mga kondisyon. Ang nabanggit na katotohanan ng kahusayan ay nasa puso ng disenyo ng engine at mga mode ng pagpapatakbo - tulad ng sinabi namin, ang isang napakalaking makina na patuloy na tumatakbo sa mababang pagkarga ay magiging hindi mahusay.

Sa mabilis na pag-unlad ng electric mobility, ang pagkakaiba-iba sa mga tuntunin ng produksyon ng motor ay lumalawak. Parami nang parami ang mga kasunduan at pagsasaayos na ginagawa, kung saan ang ilang mga tagagawa gaya ng BMW at VW ay nagdidisenyo at gumagawa ng kanilang sariling mga sasakyan, ang iba ay bumibili ng mga bahagi sa mga kumpanyang nauugnay sa negosyong ito, at ang iba pa ay nag-a-outsource sa mga supplier tulad ng Bosch. Sa karamihan ng mga kaso, kung babasahin mo ang mga detalye ng isang modelong pinapagana ng kuryente, makikita mo na ang motor nito ay "AC permanent magnet synchronous". Gayunpaman, ang Tesla pioneer ay gumagamit ng iba pang mga solusyon sa direksyon na ito - mga asynchronous na motor sa lahat ng nakaraang mga modelo at isang kumbinasyon ng asynchronous at tinatawag na. “Resistance switching motor bilang rear axle drive sa 3 Performance model. Sa mas murang mga bersyon na may rear-wheel drive lamang, ito ay isa lamang. Gumagamit din ang Audi ng mga induction motor para sa modelong q-tron at isang kumbinasyon ng mga synchronous at asynchronous na motor para sa paparating na e-tron Q4. Tungkol saan ba talaga ito?

Nikola Tesla electric car

Ang katotohanang naimbento ni Nikola Tesla ang asynchronous o, sa madaling salita, ang "asynchronous" na de-kuryenteng motor (pabalik noong huling bahagi ng ika-19 na siglo) ay walang direktang koneksyon sa katotohanang ang mga modelo ng Tesla Motors ay isa sa ilang mga kotse na pinapatakbo ng naturang makina. . ... Sa katunayan, ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng Tesla motor ay naging mas tanyag noong dekada 60, nang ang mga aparato ng semiconductor ay unti-unting umuusbong sa ilalim ng araw, at ang Amerikanong inhinyero na si Alan Coconi ay gumawa ng mga portable semiconductor inverters na maaaring i-convert ang mga kasalukuyang kasalukuyang (DC) na baterya sa alternating kasalukuyang (AC ) tulad ng kinakailangan para sa isang induction motor, at kabaliktaran (sa proseso ng paggaling). Ang kombinasyon ng isang inverter (kilala rin bilang isang engineering transverter) at isang de-kuryenteng motor na binuo ni Coconi ang naging batayan para sa kasumpa-sumpa na GM EV1 at, sa isang mas pino na form, ang isportsman na tZERO. Sa pamamagitan ng pagkakatulad sa paghahanap para sa mga inhinyero ng Hapon mula sa Toyota sa panahon ng paglikha ng Prius at ang pagtuklas ng TRW na patent, natuklasan ng mga tagalikha ng Tesla ang kotseng tZERO. Maya-maya, bumili sila ng isang lisensya ng tZero at ginamit ito upang makabuo ng isang roadster.
Ang pinakamalaking bentahe ng isang induction motor ay hindi ito gumagamit ng permanenteng magnet at hindi nangangailangan ng mamahaling o bihirang mga metal, na madalas ding mina sa mga kundisyon na lumilikha ng mga dilemmas sa moral para sa mga mamimili. Gayunpaman, ang parehong asynchronous at permanenteng magnet na magkasabay na mga motor ay pinagsasamantalahan ang mga teknolohikal na pagsulong sa mga aparato na semiconductor, pati na rin sa paglikha ng MOSFETs na may mga field effect transistor at kalaunan bipolar isolation transistors (IGBTs). Ang pag-unlad na ito ang ginagawang posible upang lumikha ng nabanggit na mga compact inverter device at, sa pangkalahatan, lahat ng mga electronics na kuryente sa mga de-koryenteng sasakyan. Maaaring tila walang halaga na ang kakayahang mahusay na mai-convert ang DC sa 150-phase AC na baterya at kabaligtaran ay higit sa lahat dahil sa mga pagsulong sa teknolohiya ng kontrol, ngunit dapat tandaan na ang kasalukuyang nasa kuryenteng elektroniko ay umabot sa mga antas nang maraming beses na mas mataas kaysa sa dati sa sambahayan. elektrikal na network, at madalas na ang mga halaga ay lumampas sa XNUMX amperes. Bumubuo ito ng maraming init na dapat harapin ang mga electronics na kuryente.

Ngunit bumalik sa isyu ng mga de-kuryenteng motor. Tulad ng panloob na mga engine ng pagkasunog, maaari silang ikinategorya sa iba't ibang mga kwalipikasyon, at ang "tiyempo" ay isa sa mga ito. Sa katunayan, ito ay isang kinahinatnan ng isang mas mahalagang iba't ibang mga nakabubuo diskarte sa mga tuntunin ng henerasyon at pakikipag-ugnayan ng mga magnetic field. Sa kabila ng katotohanang ang mapagkukunan ng kuryente sa tao ng baterya ay direktang kasalukuyang, ang mga tagadisenyo ng mga sistemang elektrikal ay hindi kahit na isaalang-alang ang paggamit ng DC motors. Kahit na isinasaalang-alang ang mga pagkalugi sa conversion, ang mga yunit ng AC at lalo na ang mga magkakasabay na yunit ay lumalagpas sa kumpetisyon sa mga elemento ng DC. Kaya't ano talaga ang ibig sabihin ng isang magkasabay o hindi kasabay na motor?

Kumpanya ng electric motor car

Parehong magkasabay at hindi kasabay na mga motor ay sa uri ng umiikot na magnetikong patlang na mga de-koryenteng makina na mayroong mas mataas na density ng kuryente. Sa pangkalahatan, ang isang induction rotor ay binubuo ng isang simpleng stack ng solidong sheet, metal rods na gawa sa aluminyo o tanso (lalong ginagamit sa mga huling oras) na may mga coil sa isang closed loop. Ang kasalukuyang daloy sa paikot-ikot na stator sa kabaligtaran na mga pares, na may kasalukuyang mula sa isa sa tatlong mga phase na dumadaloy sa bawat pares. Dahil sa bawat isa sa kanila ito ay inilipat sa phase ng 120 degree na may kaugnayan sa isa pa, ang tinatawag na umiikot na magnetic field. Ang intersection ng windings ng rotor na may mga linya ng magnetic field mula sa patlang na nilikha ng stator ay humahantong sa daloy ng kasalukuyang sa rotor, katulad ng pakikipag-ugnayan sa isang transpormer.
Ang nagresultang magnetic field ay nakikipag-ugnay sa "umiikot" sa stator, na humahantong sa mekanikal na mahigpit na pagkakahawak ng rotor at kasunod na pag-ikot. Gayunpaman, sa ganitong uri ng de-kuryenteng motor, laging rotor ang rotor sa likod ng patlang, sapagkat kung walang kamag-anak na paggalaw sa pagitan ng patlang at ng rotor, walang magnetikong patlang ang mahihimok sa rotor. Kaya, ang maximum na antas ng bilis ay natutukoy ng dalas ng kasalukuyang supply at ng pagkarga. Gayunpaman, dahil sa mas mataas na kahusayan ng mga magkasabay na motor, karamihan sa mga tagagawa ay dumidikit sa kanila, ngunit para sa ilan sa mga kadahilanang nasa itaas, nananatiling tagataguyod ng mga asynchronous na motor ang Tesla.

Oo, ang mga makinang ito ay mas mura, ngunit mayroon silang mga kawalan, at lahat ng mga tao na sumubok ng maraming sunud-sunod na acceleration sa Model S ay magsasabi sa iyo kung paano bumaba nang husto ang pagganap sa bawat pag-ulit. Ang mga proseso ng induction at ang daloy ng kasalukuyang humahantong sa pag-init, at kapag ang makina ay hindi pinalamig sa ilalim ng mataas na pagkarga, ang init ay naipon at ang mga kakayahan nito ay makabuluhang nabawasan. Para sa mga layunin ng proteksyon, binabawasan ng electronics ang dami ng kasalukuyang at ang pagganap ng acceleration ay pinababa. At isa pang bagay - upang magamit bilang isang generator, ang induction motor ay dapat na magnetized - iyon ay, upang "ipasa" ang paunang kasalukuyang sa pamamagitan ng stator, na bumubuo ng field at kasalukuyang sa rotor upang simulan ang proseso. Pagkatapos ay maaari niyang pakainin ang kanyang sarili.

Hindi magkakasabay o magkasabay na mga motor

Ang mga magkasabay na yunit ay may makabuluhang mas mataas na kahusayan at kakapalan ng kuryente. Ang isang makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng isang induction motor ay ang magnetic field sa rotor ay hindi sapilitan ng pakikipag-ugnay sa stator, ngunit ang resulta ng kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng mga karagdagang paikot-ikot na naka-install dito, o mga permanenteng magnet. Kaya, ang patlang sa rotor at ang patlang sa stator ay magkasabay, ngunit ang maximum na bilis ng motor ay nakasalalay din sa pag-ikot ng patlang, ayon sa pagkakabanggit, sa kasalukuyang dalas at pagkarga. Upang maiwasan ang pangangailangan para sa karagdagang suplay ng kuryente sa mga paikot-ikot, na nagpapataas ng pagkonsumo ng kuryente at kumplikado sa kasalukuyang kontrol, ang mga de-kuryenteng motor na may tinatawag na patuloy na paggulo ay ginagamit sa mga modernong de-koryenteng sasakyan at mga hybrid na modelo. na may permanenteng magnet. Tulad ng nabanggit na, halos lahat ng mga tagagawa ng naturang mga sasakyan ay kasalukuyang gumagamit ng mga yunit ng ganitong uri, samakatuwid, ayon sa maraming eksperto, magkakaroon pa rin ng isang problema sa kakulangan ng mamahaling mga bihirang mga lupa neodymium at dysprosium. Ang pagbawas ng kanilang paggamit ay bahagi ng pangangailangan ng mga inhinyero sa larangang ito.

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Ang disenyo ng rotor core ay nag-aalok ng pinakamalaking potensyal para sa pagpapabuti ng pagganap ng isang de-koryenteng makina.
Mayroong iba't ibang mga teknolohikal na solusyon na may mga magnet na naka-mount sa ibabaw, hugis-disk na rotor, na may panloob na built-in na magnet. Ang kawili-wiling dito ay ang solusyon ng Tesla, na gumagamit ng nabanggit na teknolohiya na tinatawag na Switched Reluctance Motor upang himukin ang rear axle ng Model 3. Ang "reluctance", o magnetic resistance, ay isang term na kabaligtaran sa magnetic conductivity, katulad ng electrical resistance at electrical conductivity ng mga materyales. Ang mga motor ng ganitong uri ay nagsasamantala sa kababalaghan kung saan ang magnetic flux ay may posibilidad na dumaan sa bahagi ng materyal na may pinakamababang magnetic resistance. Bilang isang resulta, pisikal na inilipat nito ang materyal na dinadaanan nito upang makadaan sa bahagi na may pinakamababang pagtutol. Ang epektong ito ay ginagamit sa de-koryenteng motor upang lumikha ng isang rotational na paggalaw - para dito, ang mga materyales na may iba't ibang magnetic resistance ay kahalili sa rotor: matigas (sa anyo ng mga ferrite neodymium disk) at malambot (steel disks). Sa pagtatangkang dumaan sa mas mababang resistensyang materyal, ang magnetic flux mula sa stator ay umiikot sa rotor hanggang sa ito ay nakaposisyon na gawin ito. Sa kasalukuyang kontrol, ang patlang ay patuloy na umiikot sa rotor sa isang komportableng posisyon. Iyon ay, ang pag-ikot ay hindi pinasimulan sa isang lawak sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga magnetic field bilang ang ugali ng patlang na dumaloy sa materyal na may pinakamababang pagtutol at ang resultang epekto ng pag-ikot ng rotor. Sa pamamagitan ng alternating iba't ibang mga materyales, ang bilang ng mga mamahaling bahagi ay nabawasan.

Depende sa disenyo, nagbabago ang curve ng kahusayan at metalikang kuwintas sa bilis ng engine. Sa una, ang induction motor ay may pinakamababang kahusayan, at ang pinakamataas ay may mga magnet sa ibabaw, ngunit sa huli ay bumababa ito nang may bilis. Ang makina ng BMW i3 ay may natatanging hybrid na karakter, salamat sa isang disenyo na pinagsasama ang mga permanenteng magnet at ang "aatubili" na epekto na inilarawan sa itaas. Kaya, ang de-koryenteng motor ay nakakamit ng mataas na antas ng pare-parehong kapangyarihan at metalikang kuwintas na katangian ng mga makina na may isang electrically excited rotor, ngunit may makabuluhang mas kaunting timbang kaysa sa kanila (ang huli ay mahusay sa maraming aspeto, ngunit hindi sa mga tuntunin ng timbang). Matapos ang lahat ng ito, malinaw na ang kahusayan ay bumababa sa mataas na bilis, kaya naman parami nang parami ang mga tagagawa na nagsasabi na sila ay tumutuon sa dalawang bilis na pagpapadala para sa mga de-koryenteng motor.

Mga Tanong at Sagot:

Anong mga makina ang ginagamit ni Tesla? Ang lahat ng mga modelo ng Tesla ay mga de-koryenteng sasakyan, kaya eksklusibo silang nilagyan ng mga de-koryenteng motor. Halos bawat modelo ay magkakaroon ng 3-phase AC induction motor sa ilalim ng hood.

Paano gumagana ang isang Tesla engine? Gumagana ang isang asynchronous na de-koryenteng motor dahil sa paglitaw ng isang EMF dahil sa pag-ikot sa isang nakatigil na stator ng isang magnetic field. Ang reverse travel ay ibinibigay ng polarity reversal sa mga starter coils.

Saan matatagpuan ang lokasyon ng Tesla engine? Ang mga Tesla car ay rear-wheel drive. Samakatuwid, ang motor ay matatagpuan sa pagitan ng mga rear axle shaft. Ang motor ay binubuo ng isang rotor at stator, na nakikipag-ugnayan lamang sa isa't isa sa pamamagitan ng mga bearings.

Magkano ang timbang ng isang Tesla engine? Ang bigat ng naka-assemble na de-koryenteng motor para sa mga modelo ng Tesla ay 240 kilo. Karaniwang ginagamit ang isang pagbabago sa makina.