Никола Тесла цахилгаан машин

Цахилгаан мотор нь дотоод шаталтат хөдөлгүүрээс хамаагүй илүү үр ашигтай байдаг. Яагаад, хэзээ

Үндсэн үнэн бол цахилгаан тээврийн хэрэгслийн асуудал нь эрчим хүчний эх үүсвэртэй холбоотой боловч өөр өнцгөөс харж болно. Амьдралын олон зүйлсийн нэгэн адил цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цахилгаан мотор, удирдлагын систем нь эдгээр тээврийн хэрэгслийн хамгийн үр ашигтай, найдвартай төхөөрөмж гэж тооцогддог. Гэсэн хэдий ч энэ байдалд хүрэхийн тулд тэд цахилгаан ба соронзон хоёрын холбоог олж илрүүлэхээс эхлээд механик хүч болгон үр дүнтэй хувиргах хүртэл хувьслын урт замыг туулсан. Дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн технологийн хөгжлийн тухай ярихад энэ сэдвийг ихэвчлэн дутуу үнэлдэг боловч цахилгаан мотор гэж нэрлэгддэг машины талаар илүү их ярих шаардлагатай болж байна.

Нэг эсвэл хоёр мотор

Хэрэв та цахилгаан моторын гүйцэтгэлийн графикийг харвал түүний төрлөөс үл хамааран энэ нь 85-аас дээш хувь, ихэвчлэн 90 гаруй хувь, харин 75 орчим хувийн ачаалалтай үед хамгийн үр ашигтай ажилладаг болохыг анзаарах болно. дээд тал нь. Цахилгаан моторын хүч, хэмжээ нэмэгдэхийн хэрээр үр ашгийн хүрээ өргөжиж, тэр нь бүр ч эрт буюу заримдаа 20 хувийн ачаалалтай үед хамгийн дээд хэмжээндээ хүрч чаддаг. Гэсэн хэдий ч зоосны өөр нэг тал бий - хэдийгээр илүү өндөр үр ашигтай ажиллах боломжтой боловч маш бага ачаалалтай маш хүчирхэг мотор ашиглах нь үр ашиг багатай бүсэд дахин ороход хүргэдэг. Тиймээс цахилгаан моторын хэмжээ, хүч, тоо (нэг эсвэл хоёр), ашиглалт (ачаалалаас хамааран нэг эсвэл хоёр) -тай холбоотой шийдвэрүүд нь машин барих дизайны ажлын нэг хэсэг юм. Энэ утгаараа маш хүчирхэг хөдөлгүүрийн оронд хоёр мотортой байх нь дээр, тухайлбал үр ашиг багатай газар руу байнга ордоггүй, мөн бага ачаалалтай үед унтрах боломжтой байдаг нь ойлгомжтой юм. Тиймээс хэсэгчилсэн ачаалалтай үед, жишээлбэл, Tesla Model 3 Performance-д зөвхөн арын хөдөлгүүрийг ашигладаг. Хүч чадал багатай хувилбаруудад энэ нь цорын ганц бөгөөд илүү динамик хувилбаруудад асинхрон нь урд тэнхлэгт холбогдсон байдаг. Энэ бол цахилгаан тээврийн хэрэгслийн бас нэг давуу тал юм - хүчийг илүү хялбархан нэмэгдүүлэх боломжтой, үр ашгийн шаардлагаас хамааран горимуудыг ашигладаг, хос хүч чадал нь ашигтай гаж нөлөө юм. Гэсэн хэдий ч бага ачаалалтай үед үр ашиг бага байгаа нь дотоод шаталтат хөдөлгүүрээс ялгаатай нь цахилгаан мотор нь ийм нөхцөлд ч гэсэн ажиллах зарчим, соронзон орны хоорондын харилцан үйлчлэлийн зарчмаас эрс ялгаатай тул тэг хурдтайгаар түлхэлт үүсгэдэггүй. Дээр дурдсан үр ашигтай байдлын баримт нь хөдөлгүүрийн дизайн болон ажиллах горимын гол цөм нь юм - бидний хэлсэнчлэн бага ачаалалтай тасралтгүй ажиллаж байгаа том хөдөлгүүр нь үр ашиггүй байх болно.

Цахилгаан хөдөлгөөн хурдацтай хөгжихийн хэрээр мотор үйлдвэрлэлийн олон талт байдал өргөжиж байна. BMW, VW зэрэг зарим үйлдвэрлэгчид өөрсдийн машиныг зохион бүтээж, үйлдвэрлэдэг, бусад нь энэ бизнестэй холбоотой компаниудын хувьцааг худалдаж авдаг, зарим нь Bosch зэрэг ханган нийлүүлэгчидтэй аутсорсинг хийдэг гэрээ, зохицуулалтууд улам бүр нэмэгдсээр байна. Ихэнх тохиолдолд, хэрэв та цахилгаанаар ажилладаг загварын техникийн үзүүлэлтүүдийг уншвал түүний мотор нь "AC байнгын соронзон синхрон" гэдгийг олж мэдэх болно. Гэсэн хэдий ч Tesla анхдагч нь энэ чиглэлд бусад шийдлүүдийг ашигладаг - өмнөх бүх загварт асинхрон мотор, асинхрон гэж нэрлэгддэг хосолсон. “3 Performance загварт арын тэнхлэгийн хөтлөгч болгон эсэргүүцлийг солих мотор. Зөвхөн хойд дугуйгаар хөтлөгчтэй хямд хувилбаруудад энэ нь цорын ганц юм. Audi мөн q-tron загварт асинхрон мотор, удахгүй гарах e-tron Q4 загварт синхрон болон асинхрон моторыг хослуулан ашиглаж байна. Энэ үнэхээр юуны тухай юм бэ?

Никола Тесла цахилгаан машин

Никола Тесла асинхрон буюу өөрөөр хэлбэл "асинхрон" цахилгаан хөдөлгүүрийг зохион бүтээсэн нь (19 -р зууны сүүлчээр) Tesla Motors -ийн загварууд нь ийм машинаар ажилладаг цөөн хэдэн машины нэгтэй шууд холбоогүй юм. .... Чухамдаа Тесла моторын ажиллах зарчим нь 60 -аад онд хагас дамжуулагч төхөөрөмж наран дор аажмаар гарч ирэхэд улам бүр түгээмэл болж, Америкийн инженер Алан Кокони тогтмол гүйдлийн (DC) батерейг ээлжит гүйдэл (AC) болгон хувиргах боломжтой зөөврийн хагас дамжуулагч инвертер бүтээжээ. ) асинхрон хөдөлгүүрт шаардлагатай бол, мөн эсрэгээр (сэргээх явцад). Коконигийн бүтээсэн инвертер (инженерийн хувиргагч гэж нэрлэдэг) ба цахилгаан моторын энэхүү хослол нь нэр хүндтэй GM EV1, илүү боловсронгуй хэлбэрээр спорт tZERO -ийн үндэс болсон юм. Приус бүтээх, TRW патентыг нээх явцад Toyota -аас Япон инженерүүдийг хайхтай адил Теслагийн бүтээгчид tZERO машиныг олж илрүүлжээ. Эцэст нь тэд tZero лиценз худалдаж аваад түүгээрээ жолоо бариулжээ.
Асинхрон моторын хамгийн том давуу тал бол байнгын соронз ашигладаггүй, үнэтэй эсвэл ховор металлын хэрэгцээ шаардлагагүй байдаг нь хэрэглэгчдэд ёс суртахууны хувьд хүнд хэцүү нөхцөл байдал үүсгэдэг нөхцөлд олборлодог. Гэсэн хэдий ч асинхрон ба байнгын соронзон синхрон хөдөлгүүрүүд хоёулаа хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүдийн технологийн дэвшлийг бүрэн ашиглахаас гадна хээрийн эффект транзистор бүхий MOSFET, дараа нь хоёр туйлт тусгаарлагч транзистор (IGBT) бий болгодог. Энэ дэвшил нь дурдсан авсаархан инвертер төхөөрөмжүүд болон ерөнхийдөө цахилгаан тээврийн хэрэгсэлд бүх цахилгаан электроникуудыг бүтээх боломжийг олгодог. DC-ийг 150 фазын хувьсах гүйдлийн батерейнд үр ашигтайгаар хөрвүүлэх чадвар нь хяналтын технологийн дэвшлээс ихээхэн хамаардаг нь тийм ч чухал биш юм шиг санагдаж болох боловч цахилгаан электроникийн урсгал нь ердийнхөөс хэд дахин их түвшинд хүрч байгааг санаж байх хэрэгтэй. цахилгаан сүлжээ, ихэвчлэн утга нь XNUMX ампераас илүү байдаг. Энэ нь цахилгаан электроникийн ажиллах ёстой дулааныг их хэмжээгээр үүсгэдэг.

Гэхдээ цахилгаан хөдөлгүүрийн асуудал руу эргэж орлоо. Дотоод шаталтат хөдөлгүүрүүдийн нэгэн адил тэдгээрийг янз бүрийн мэргэшлийн ангилалд хувааж болох бөгөөд "цаг хугацаа" нь тэдний нэг юм. Чухамдаа энэ нь соронзон орны үүсэлт ба харилцан үйлчлэлийн хувьд илүү чухал өөр өөр бүтээлч хандлагын үр дагавар юм. Батерейны цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэр нь тогтмол гүйдэл байдаг боловч цахилгаан системийн дизайнерууд тогтмол гүйдлийн мотор ашиглах талаар огт боддоггүй. Хөрвөлтийн алдагдлыг харгалзан хувьсах гүйдлийн нэгжүүд, ялангуяа синхрон нэгжүүд тогтмол гүйдлийн элементүүдтэй өрсөлдөх чадвараас давж гардаг. Тэгэхээр синхрон эсвэл асинхрон хөдөлгүүр нь юу гэсэн үг вэ?

Цахилгаан моторт автомашины үйлдвэр

Синхрон ба асинхрон хөдөлгүүрүүд нь цахилгаан соронзон орны эргэлтийн соронзон орны цахилгаан тэжээлийн нягтрал өндөртэй байдаг. Ерөнхийдөө индукцийн ротор нь цул хуудас, хөнгөн цагаан эсвэл зэсээр хийсэн төмөр саваа (сүүлийн жилүүдэд улам бүр нэмэгдэж байгаа) хаалттай гогцоонд ороомог бүхий энгийн овоолгоос бүрдэнэ. Статор ороомогт гүйдэл нь эсрэг хосоороо, гурван фазын аль нэгнийх нь гүйдэл тус бүрт урсана. Тэд тус бүрт энэ нь эргэлддэг соронзон орон гэж нэрлэгддэг үе шаттай харьцуулахад үе шатанд 120 градусаар шилждэг тул. Статороос үүссэн талбайн соронзон орны шугамуудтай роторын ороомгийн огтлолцол нь трансформатор дээрх харилцан үйлчлэлтэй адил ротор дахь гүйдлийн урсгалд хүргэдэг.
Үүссэн соронзон орон нь статор дахь "эргэлдэх" -тэй харилцан үйлчилдэг бөгөөд энэ нь роторыг механик атгах, дараа нь эргүүлэхэд хүргэдэг. Гэхдээ энэ төрлийн цахилгаан хөдөлгүүрийн хувьд ротор нь талбайн ард үргэлж хоцордог, учир нь талбар ба роторын хооронд харьцангуй хөдөлгөөн байхгүй бол роторт соронзон орон үүсэхгүй. Тиймээс хурдны хамгийн дээд түвшинг тэжээлийн гүйдлийн давтамж ба ачааллаар тодорхойлно. Гэсэн хэдий ч синхрон хөдөлгүүрийн үр ашиг өндөр тул ихэнх үйлдвэрлэгчид тэдгээрт наалддаг боловч дээр дурьдсан зарим шалтгааны улмаас Тесла асинхрон хөдөлгүүрийн өмгөөлөгч хэвээр байна.

Тиймээ, эдгээр машинууд нь хямд боловч сул талуудтай бөгөөд Model S-ийн тусламжтайгаар хэд хэдэн удаа дараалан хурдатгалыг туршсан бүх хүмүүс давталт бүрт гүйцэтгэл хэрхэн эрс буурч байгааг танд хэлэх болно. Индукцийн процесс ба гүйдлийн урсгал нь халаахад хүргэдэг бөгөөд машиныг өндөр ачаалалтай хөргөхгүй байх үед дулаан хуримтлагдаж, түүний хүчин чадал мэдэгдэхүйц буурдаг. Хамгаалалтын зорилгоор электрон төхөөрөмж нь гүйдлийн хэмжээг бууруулж, хурдатгалын гүйцэтгэл мууддаг. Бас нэг зүйл бол генератор болгон ашиглахын тулд индукцийн моторыг соронзлох ёстой - өөрөөр хэлбэл процессыг эхлүүлэхийн тулд ротор дахь талбар ба гүйдлийг үүсгэдэг статороор дамжуулан анхны гүйдлийг "дамжуулах" хэрэгтэй. Дараа нь тэр өөрийгөө тэжээж чадна.

Асинхрон эсвэл синхрон хөдөлгүүр

Синхрон нэгжүүд нь илүү өндөр үр ашиг, нягтралтай байдаг. Асинхрон моторын хоорондох ялгаа нь ротор дахь соронзон орон нь stator-тэй харилцан үйлчлэлээр өдөөгдөөгүй, харин түүнд суурилуулсан нэмэлт ороомог буюу байнгын соронзоор дамжин өнгөрөх гүйдлийн үр дүн юм. Тиймээс роторын талбар ба статор дахь талбар нь синхрон боловч хөдөлгүүрийн хамгийн их хурд нь тухайн талбайн эргэлтээс хамаарч одоогийн давтамж ба ачааллаас хамаарна. Цахилгаан зарцуулалтыг нэмэгдүүлж, одоогийн хяналтыг төвөгтэй болгодог ороомогуудад нэмэлт тэжээл өгөхөөс зайлсхийхийн тулд орчин үеийн цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, эрлийз загваруудад байнгын өдөөлт гэж нэрлэгддэг цахилгаан моторыг ашигладаг. байнгын соронзтой. Өмнө дурьдсанчлан, ийм төрлийн тээврийн хэрэгслийн бараг бүх үйлдвэрлэгчид одоогоор ийм төрлийн төхөөрөмж ашигладаг тул олон шинжээчдийн үзэж байгаагаар үнэтэй ховор элемент болох неодим ба диспрозийн хомсдолын асуудал байсаар байх болно. Тэдний хэрэглээг багасгах нь энэ салбарын инженерүүдийн эрэлт хэрэгцээний нэг хэсэг юм.

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Роторын цөмийн хийц нь цахилгаан машины ажиллагааг сайжруулах хамгийн том боломжийг санал болгодог.
Гадаргуу дээр суурилуулсан соронзтой, диск хэлбэртэй ротортой, дотооддоо суурилуулсан соронзтой янз бүрийн технологийн шийдлүүд байдаг. Загвар 3-ын хойд тэнхлэгийг жолоодохын тулд дээр дурдсан Switched Reluctance Motor хэмээх технологийг ашигладаг Теслагийн шийдэл нь энд сонирхолтой юм. "Дурамжгүй байдал" буюу соронзон эсэргүүцэл нь материалын цахилгаан эсэргүүцэл ба цахилгаан дамжуулах чадвартай төстэй соронзон дамжуулалтын эсрэг нэр томъёо юм. Энэ төрлийн моторууд нь соронзон урсгал нь хамгийн бага соронзон эсэргүүцэлтэй материалын хэсгийг дамжин өнгөрөх хандлагатай байдаг үзэгдлийг ашигладаг. Үүний үр дүнд энэ нь хамгийн бага эсэргүүцэлтэй хэсгийг дамжин өнгөрөхийн тулд урсаж буй материалыг бие махбодийн хувьд нүүлгэн шилжүүлдэг. Энэ эффектийг цахилгаан моторт эргэлтийн хөдөлгөөнийг бий болгоход ашигладаг - үүний тулд янз бүрийн соронзон эсэргүүцэлтэй материалууд нь роторт ээлжлэн солигддог: хатуу (феррит неодим диск хэлбэрээр) ба зөөлөн (ган диск). Эсэргүүцэл багатай материалаар дамжин өнгөрөхийг оролдохын тулд статорын соронзон урсгал нь роторыг байрлуулах хүртэл эргүүлдэг. Одоогийн хяналттай бол талбар нь роторыг тав тухтай байрлалд байнга эргүүлдэг. Өөрөөр хэлбэл, соронзон орны харилцан үйлчлэлийн улмаас эргэлт нь хамгийн бага эсэргүүцэлтэй материалаар урсах талбарын хандлага, роторын эргэлтийн үр дүнд бий болсон нөлөөгөөр тийм хэмжээгээр эхэлдэггүй. Өөр өөр материалыг сольж өгснөөр үнэтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тоог бууруулна.

Загвараас хамааран үр ашгийн муруй ба эргэлт нь хөдөлгүүрийн хурдаар өөрчлөгддөг. Эхний ээлжинд асинхрон мотор нь хамгийн бага үр ашигтай, хамгийн өндөр нь гадаргуугийн соронзтой байдаг боловч сүүлийнх нь хурдаар огцом буурдаг. BMW i3 хөдөлгүүр нь байнгын соронз болон дээр дурдсан "дурамжхан" нөлөөг хослуулсан дизайны ачаар өвөрмөц хайбрид шинж чанартай. Тиймээс цахилгаан мотор нь цахилгаанаар өдөөгдсөн ротортой машинуудын онцлог шинж чанартай тогтмол хүч, эргэлтийн моментийн өндөр түвшинд хүрдэг боловч тэдгээрээс хамаагүй бага жинтэй байдаг (сүүлийнх нь олон талаараа үр ашигтай боловч жингийн хувьд биш). Энэ бүхний дараа өндөр хурдтай үед үр ашиг буурч байгаа нь тодорхой байгаа бөгөөд иймээс улам олон үйлдвэрлэгчид цахилгаан моторын хоёр шатлалт хурдны хайрцагт анхаарлаа хандуулна гэж хэлж байна.

Асуултууд ба хариултууд:

Tesla ямар хөдөлгүүр ашигладаг вэ? Теслагийн бүх загварууд нь цахилгаан машин учраас зөвхөн цахилгаан мотороор тоноглогдсон байдаг. Бараг бүх загвар нь бүрээсний доор 3 фазын хувьсах гүйдлийн индукцийн мотортой байх болно.

Tesla хөдөлгүүр хэрхэн ажилладаг вэ? Асинхрон цахилгаан мотор нь соронзон орны суурин статор дахь эргэлтээс болж EMF үүссэний улмаас ажилладаг. Стартерийн ороомог дээрх туйлшралыг эргүүлэх замаар урвуу хөдөлгөөнийг хангадаг.

Tesla хөдөлгүүр хаана байрладаг вэ? Тесла машинууд хойд дугуйгаар хөтөлдөг. Тиймээс мотор нь хойд тэнхлэгийн голуудын хооронд байрладаг. Хөдөлгүүр нь ротор ба статороос бүрдэх бөгөөд тэдгээр нь зөвхөн холхивчоор дамжин бие биетэйгээ холбогддог.

Tesla хөдөлгүүр хэр жинтэй вэ? Tesla загварт зориулсан угсарсан цахилгаан моторын жин 240 кг. Үндсэндээ нэг хөдөлгүүрийн өөрчлөлтийг ашигладаг.