निकोला टेस्ला इलेक्ट्रिक मशीन

इलेक्ट्रिक मोटर आंतरिक दहन इंजन की तुलना में बहुत अधिक कुशल हैं। क्यों और कब

बुनियादी सच्चाई यह है कि इलेक्ट्रिक वाहनों की समस्याएं ऊर्जा स्रोत से जुड़ी हैं, लेकिन उन्हें एक अलग नजरिए से देखा जा सकता है। जीवन में कई चीजों की तरह जिन्हें हम हल्के में लेते हैं, इलेक्ट्रिक वाहनों में इलेक्ट्रिक मोटर और नियंत्रण प्रणाली को इन वाहनों में सबसे कुशल और विश्वसनीय उपकरण माना जाता है। हालांकि, इस स्थिति को प्राप्त करने के लिए, उन्होंने विकास में एक लंबा सफर तय किया है - बिजली और चुंबकत्व के बीच संबंध की खोज से लेकर यांत्रिक बल में इसके प्रभावी परिवर्तन तक। आंतरिक दहन इंजन के तकनीकी विकास के बारे में बात करने के संदर्भ में इस विषय को अक्सर कम करके आंका जाता है, लेकिन इलेक्ट्रिक मोटर नामक मशीन के बारे में अधिक बात करना आवश्यक होता जा रहा है।

एक या दो मोटरें

यदि आप एक इलेक्ट्रिक मोटर के प्रदर्शन ग्राफ को देखते हैं, तो इसके प्रकार की परवाह किए बिना, आप देखेंगे कि यह 85 प्रतिशत से अधिक कुशल है, अक्सर 90 प्रतिशत से अधिक है, और यह लगभग 75 प्रतिशत भार पर सबसे अधिक कुशल है। अधिकतम। जैसे-जैसे इलेक्ट्रिक मोटर की शक्ति और आकार बढ़ता है, दक्षता की सीमा उसी के अनुसार बढ़ती है, जहां यह पहले भी अधिकतम तक पहुंच सकती है - कभी-कभी 20 प्रतिशत भार पर। हालांकि, सिक्के का एक और पहलू है - उच्च दक्षता की विस्तारित सीमा के बावजूद, बहुत कम भार वाले बहुत शक्तिशाली मोटर्स के उपयोग से कम दक्षता वाले क्षेत्र में बार-बार प्रवेश हो सकता है। इसलिए, इलेक्ट्रिक मोटर्स के आकार, शक्ति, संख्या (एक या दो) और उपयोग (लोड के आधार पर एक या दो) के संबंध में निर्णय ऐसी प्रक्रियाएं हैं जो कार के निर्माण में डिजाइन कार्य का हिस्सा हैं। इस संदर्भ में, यह समझ में आता है कि बहुत शक्तिशाली के बजाय दो मोटरों का होना बेहतर क्यों है, अर्थात् यह अक्सर कम दक्षता वाले क्षेत्रों में प्रवेश नहीं करता है, और कम भार पर इसे बंद करने की संभावना के कारण। इसलिए, आंशिक लोड पर, उदाहरण के लिए, टेस्ला मॉडल 3 परफॉर्मेंस में, केवल रियर इंजन का उपयोग किया जाता है। कम शक्तिशाली संस्करणों में, यह केवल एक है, और अधिक गतिशील संस्करणों में, अतुल्यकालिक फ्रंट एक्सल से जुड़ा है। यह इलेक्ट्रिक वाहनों का एक और फायदा है - बिजली को अधिक आसानी से बढ़ाया जा सकता है, दक्षता आवश्यकताओं के आधार पर मोड का उपयोग किया जाता है, और दोहरे पावरट्रेन एक उपयोगी साइड इफेक्ट हैं। हालांकि, कम लोड पर कम दक्षता इस तथ्य को नहीं रोकती है कि, एक आंतरिक दहन इंजन के विपरीत, एक इलेक्ट्रिक मोटर संचालन के मौलिक रूप से अलग सिद्धांत और चुंबकीय क्षेत्रों के बीच बातचीत के कारण शून्य गति पर जोर उत्पन्न करता है। दक्षता का उपरोक्त तथ्य इंजन डिजाइन और ऑपरेटिंग मोड के केंद्र में है - जैसा कि हमने कहा है, कम भार पर लगातार चलने वाला एक बड़ा इंजन अक्षम होगा।

विद्युत गतिशीलता के तेजी से विकास के साथ, मोटर उत्पादन के संदर्भ में विविधता का विस्तार हो रहा है। अधिक से अधिक समझौते और व्यवस्थाएं विकसित की जा रही हैं, जिससे कुछ निर्माता जैसे बीएमडब्ल्यू और वीडब्ल्यू अपनी कारों का डिजाइन और निर्माण करते हैं, अन्य इस व्यवसाय से संबंधित कंपनियों में शेयर खरीदते हैं, और अभी भी अन्य बॉश जैसे आपूर्तिकर्ताओं को आउटसोर्स करते हैं। ज्यादातर मामलों में, यदि आप विद्युत चालित मॉडल के विनिर्देशों को पढ़ते हैं, तो आप पाएंगे कि इसकी मोटर "एसी स्थायी चुंबक तुल्यकालिक" है। हालाँकि, टेस्ला पायनियर इस दिशा में अन्य समाधानों का उपयोग करता है - पिछले सभी मॉडलों में अतुल्यकालिक मोटर्स और अतुल्यकालिक और तथाकथित का संयोजन। “3 प्रदर्शन मॉडल में रियर एक्सल ड्राइव के रूप में प्रतिरोध स्विचिंग मोटर। रियर-व्हील ड्राइव वाले सस्ते संस्करणों में, यह केवल एक ही है। ऑडी क्यू-ट्रॉन मॉडल के लिए इंडक्शन मोटर्स और आगामी ई-ट्रॉन क्यू4 के लिए सिंक्रोनस और एसिंक्रोनस मोटर्स के संयोजन का भी उपयोग कर रही है। यह वास्तव में किस बारे में है?

निकोला टेस्ला इलेक्ट्रिक मशीन

तथ्य यह है कि निकोला टेस्ला ने एसिंक्रोनस या दूसरे शब्दों में "एसिंक्रोनस" इलेक्ट्रिक मोटर का आविष्कार किया था (19वीं सदी के अंत में) इसका इस तथ्य से कोई सीधा संबंध नहीं है कि टेस्ला मोटर्स मॉडल ऐसी मशीन द्वारा संचालित कुछ कारों में से हैं। वास्तव में, टेस्ला मोटर सिद्धांत 60 के दशक में अधिक लोकप्रिय हो गया जब सेमीकंडक्टर उपकरण धीरे-धीरे सूर्य के नीचे दिखाई देने लगे, और अमेरिकी इंजीनियर एलन कोकोनी ने पोर्टेबल सेमीकंडक्टर इनवर्टर विकसित किया जो एक इंडक्शन मोटर की आवश्यकता के अनुसार बैटरी के प्रत्यक्ष वर्तमान (डीसी) को प्रत्यावर्ती धारा (एसी) में परिवर्तित कर सकता है, और इसके विपरीत (पुनर्प्राप्ति की प्रक्रिया में)। कोकोनी द्वारा विकसित एक इन्वर्टर (इंजीनियरिंग ट्रांसवर्टर के रूप में भी जाना जाता है) और एक इलेक्ट्रिक मोटर का यह संयोजन कुख्यात जीएम ईवी1 और, अधिक उन्नत रूप में, स्पोर्टी टीजेरो के निर्माण का आधार था। प्रियस बनाने और TRW पेटेंट खोलने की प्रक्रिया में टोयोटा के जापानी इंजीनियरों की खोज के समान, टेस्ला के रचनाकारों ने tZERO कार की खोज की। अंत में, उन्होंने एक tZero लाइसेंस खरीदा और इसका उपयोग रोडस्टर बनाने के लिए किया।
इंडक्शन मोटर का सबसे बड़ा लाभ यह है कि इसमें स्थायी चुम्बकों का उपयोग नहीं होता है और इसके लिए महंगी या दुर्लभ धातुओं की आवश्यकता नहीं होती है, जिनका खनन अक्सर ऐसी परिस्थितियों में किया जाता है जो उपभोक्ताओं के लिए नैतिक दुविधाएं पैदा करती हैं। हालाँकि, अतुल्यकालिक और स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स दोनों अर्धचालक उपकरणों में तकनीकी प्रगति का पूरा लाभ उठाते हैं, साथ ही क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर और बाद में द्विध्रुवी अलगाव ट्रांजिस्टर (आईजीबीटी) के साथ एमओएसएफईटी के निर्माण में भी। यह वह प्रगति है जो उल्लिखित कॉम्पैक्ट इन्वर्टर डिवाइस और सामान्य तौर पर इलेक्ट्रिक वाहनों में सभी पावर इलेक्ट्रॉनिक्स बनाना संभव बनाती है। तथ्य यह है कि बैटरी को डीसी से तीन-चरण एसी में और इसके विपरीत कुशलतापूर्वक परिवर्तित करने की क्षमता काफी हद तक नियंत्रण प्रौद्योगिकी में प्रगति के कारण मामूली लग सकती है, लेकिन यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स में वर्तमान की मात्रा घरेलू विद्युत नेटवर्क में सामान्य से कई गुना अधिक स्तर तक पहुंच जाती है, और अक्सर मान 150 एम्पीयर से अधिक हो जाता है। इससे बहुत अधिक गर्मी उत्पन्न होती है जिससे पावर इलेक्ट्रॉनिक्स को निपटना पड़ता है।

लेकिन वापस इलेक्ट्रिक मोटर के मुद्दे पर। आंतरिक दहन इंजनों की तरह, उन्हें विभिन्न योग्यता मापदंडों में विभाजित किया जा सकता है, और "समय" उनमें से एक है। वास्तव में, यह चुंबकीय क्षेत्र की उत्पत्ति और अंतःक्रिया के संदर्भ में बहुत अधिक महत्वपूर्ण भिन्न डिज़ाइन दृष्टिकोण का परिणाम है। इस तथ्य के बावजूद कि बैटरी के रूप में बिजली का स्रोत प्रत्यक्ष धारा है, विद्युत प्रणाली डिजाइनर डीसी मोटर्स का उपयोग करने के बारे में सोचते भी नहीं हैं। यहां तक ​​कि रूपांतरण घाटे को ध्यान में रखते हुए, एसी इकाइयां और विशेष रूप से सिंक्रोनस इकाइयां डीसी तत्वों के साथ प्रतिस्पर्धा जीतती हैं। तो सिंक्रोनस या एसिंक्रोनस मोटर का वास्तव में क्या मतलब है?

इलेक्ट्रिक मोटर कार कंपनी

सिंक्रोनस और एसिंक्रोनस मोटर दोनों एक प्रकार की घूमने वाली चुंबकीय क्षेत्र विद्युत मशीनें हैं जिनमें उच्च शक्ति घनत्व होता है। सामान्य तौर पर, एक इंडक्शन रोटर में एक बंद सर्किट में कॉइल के साथ ठोस शीट, एल्यूमीनियम या तांबे की धातु की छड़ें (हाल के दिनों में तेजी से उपयोग की जाने वाली) का एक साधारण पैकेज होता है। स्टेटर वाइंडिंग्स में धारा विपरीत जोड़ियों में प्रवाहित होती है, प्रत्येक जोड़ी में तीन चरणों में से एक से धारा प्रवाहित होती है। चूंकि उनमें से प्रत्येक में इसे चरण में दूसरे के सापेक्ष 120 डिग्री स्थानांतरित किया जाता है, तथाकथित घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र। स्टेटर द्वारा बनाए गए क्षेत्र से चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के साथ रोटर वाइंडिंग के प्रतिच्छेदन से रोटर में करंट का प्रवाह होता है, ट्रांसफार्मर पर इंटरेक्शन के समान।
परिणामी चुंबकीय क्षेत्र स्टेटर में "घूमने वाले" के साथ इंटरैक्ट करता है, जिसके परिणामस्वरूप रोटर का यांत्रिक कब्जा होता है और बाद में रोटेशन होता है। हालाँकि, इस प्रकार की इलेक्ट्रिक मोटर के साथ, रोटर हमेशा क्षेत्र से पीछे रहता है, क्योंकि यदि क्षेत्र और रोटर के बीच कोई सापेक्ष गति नहीं है, तो रोटर में कोई चुंबकीय क्षेत्र प्रेरित नहीं होगा। इस प्रकार, अधिकतम गति का स्तर आपूर्ति धारा और भार की आवृत्ति से निर्धारित होता है। हालाँकि, सिंक्रोनस मोटर्स की उच्च दक्षता के कारण, अधिकांश निर्माता उनसे चिपके रहते हैं, लेकिन उपरोक्त कुछ कारणों से, टेस्ला इंडक्शन मोटर्स का प्रस्तावक बना हुआ है।

हां, ये मशीनें सस्ती हैं, लेकिन उनके अपने नुकसान हैं, और वे सभी लोग जिन्होंने मॉडल एस के साथ कई क्रमिक त्वरणों का परीक्षण किया है, आपको बताएंगे कि कैसे प्रत्येक पुनरावृत्ति के साथ प्रदर्शन में भारी गिरावट आती है। इंडक्शन की प्रक्रिया और करंट का प्रवाह हीटिंग की ओर ले जाता है, और जब मशीन को उच्च भार के तहत ठंडा नहीं किया जाता है, तो गर्मी जमा हो जाती है और इसकी क्षमता काफी कम हो जाती है। सुरक्षा उद्देश्यों के लिए, इलेक्ट्रॉनिक्स वर्तमान की मात्रा को कम करते हैं और त्वरण प्रदर्शन खराब हो जाता है। और एक और बात - एक जनरेटर के रूप में उपयोग करने के लिए, प्रेरण मोटर को चुम्बकित किया जाना चाहिए - अर्थात, स्टेटर के माध्यम से प्रारंभिक धारा को "पास" करने के लिए, जो प्रक्रिया शुरू करने के लिए रोटर में क्षेत्र और धारा उत्पन्न करता है। तब वह अपना भरण-पोषण कर सकता है।

एसिंक्रोनस या सिंक्रोनस मोटर्स

सिंक्रोनस इकाइयों में काफी अधिक दक्षता और शक्ति घनत्व होता है। एक अतुल्यकालिक मोटर का आवश्यक अंतर यह है कि रोटर में चुंबकीय क्षेत्र स्टेटर के साथ बातचीत से प्रेरित नहीं होता है, बल्कि इसमें स्थापित अतिरिक्त वाइंडिंग, या स्थायी चुंबक के माध्यम से प्रवाहित धारा का परिणाम होता है। इस प्रकार, रोटर में फ़ील्ड और स्टेटर में फ़ील्ड समकालिक हैं, लेकिन मोटर की अधिकतम गति फ़ील्ड के घूर्णन, क्रमशः वर्तमान आवृत्ति और लोड पर भी निर्भर करती है। अतिरिक्त वाइंडिंग पावर की आवश्यकता से बचने के लिए, जो बिजली की खपत को बढ़ाती है और वर्तमान नियंत्रण को जटिल बनाती है, आधुनिक इलेक्ट्रिक वाहन और हाइब्रिड मॉडल तथाकथित निरंतर उत्तेजना के साथ इलेक्ट्रिक मोटर्स का उपयोग करते हैं, अर्थात। स्थायी चुम्बकों के साथ. जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, ऐसी कारों के लगभग सभी निर्माता वर्तमान में इस प्रकार की इकाइयों का उपयोग करते हैं, इसलिए, कई विशेषज्ञों के अनुसार, महंगे दुर्लभ पृथ्वी तत्वों नियोडिमियम और डिस्प्रोसियम की कमी के साथ अभी भी एक समस्या होगी। उनका उपयोग कम करना क्षेत्र में इंजीनियरों की मांग का हिस्सा है।

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रोटर कोर का डिज़ाइन विद्युत मशीन के प्रदर्शन को बेहतर बनाने का सबसे बड़ा अवसर देता है।
आंतरिक रूप से निर्मित मैग्नेट के साथ सतह पर लगे मैग्नेट, डिस्क के आकार के रोटर के साथ विभिन्न तकनीकी समाधान हैं। यहां दिलचस्प है टेस्ला का समाधान, जो मॉडल 3 के रियर एक्सल को चलाने के लिए स्विच्ड रिलक्टेंस मोटर नामक उपरोक्त तकनीक का उपयोग करता है। "अनिच्छा", या चुंबकीय प्रतिरोध, विद्युत प्रतिरोध और सामग्रियों की विद्युत चालकता के समान चुंबकीय चालकता के विपरीत शब्द है। इस प्रकार के मोटर्स इस घटना का उपयोग करते हैं कि चुंबकीय प्रवाह कम से कम चुंबकीय प्रतिरोध वाले सामग्री के हिस्से से गुजरता है। नतीजतन, यह कम से कम प्रतिरोध वाले हिस्से से गुजरने के लिए भौतिक रूप से उस सामग्री को विस्थापित करता है जिसके माध्यम से यह बह रहा है। इस प्रभाव का उपयोग विद्युत मोटर में घूर्णी गति बनाने के लिए किया जाता है - इसके लिए रोटर में वैकल्पिक रूप से विभिन्न चुंबकीय प्रतिरोध वाली सामग्री: हार्ड (फेराइट नियोडिमियम डिस्क के रूप में) और सॉफ्ट (स्टील डिस्क)। कम प्रतिरोध सामग्री से गुजरने के प्रयास में, स्टेटर से चुंबकीय प्रवाह रोटर को तब तक घुमाता है जब तक कि वह ऐसा करने के लिए तैनात न हो जाए। वर्तमान नियंत्रण के साथ, क्षेत्र लगातार रोटर को आरामदायक स्थिति में घुमाता है। यही है, चुंबकीय क्षेत्र की बातचीत से रोटेशन को इस हद तक शुरू नहीं किया जाता है क्योंकि क्षेत्र की प्रवृत्ति कम से कम प्रतिरोध और रोटर के रोटेशन के परिणामी प्रभाव के साथ सामग्री के माध्यम से प्रवाहित होती है। विभिन्न सामग्रियों को बदलने से महंगे घटकों की संख्या कम हो जाती है।

डिज़ाइन के आधार पर, दक्षता वक्र और टॉर्क इंजन की गति के साथ बदलते हैं। प्रारंभ में, प्रेरण मोटर में सबसे कम दक्षता होती है, और उच्चतम में सतह चुंबक होते हैं, लेकिन बाद में यह गति के साथ तेजी से घट जाती है। बीएमडब्ल्यू i3 इंजन में एक अद्वितीय हाइब्रिड चरित्र है, एक डिजाइन के लिए धन्यवाद जो स्थायी मैग्नेट और ऊपर वर्णित "अनिच्छा" प्रभाव को जोड़ती है। इस प्रकार, इलेक्ट्रिक मोटर निरंतर शक्ति और टोक़ के उच्च स्तर को प्राप्त करता है जो विद्युत रूप से उत्साहित रोटर वाली मशीनों की विशेषता है, लेकिन उनके मुकाबले काफी कम वजन होता है (बाद वाले कई मामलों में कुशल होते हैं, लेकिन वजन के मामले में नहीं)। इस सब के बाद, यह स्पष्ट है कि उच्च गति पर दक्षता कम हो रही है, यही कारण है कि अधिक से अधिक निर्माता कह रहे हैं कि वे इलेक्ट्रिक मोटर्स के लिए दो-गति वाले प्रसारण पर ध्यान केंद्रित करेंगे।

प्रश्न और उत्तर:

टेस्ला किस मोटर का उपयोग करता है? टेस्ला ब्रांड के सभी मॉडल इलेक्ट्रिक वाहन हैं, इसलिए वे विशेष रूप से इलेक्ट्रिक मोटर से सुसज्जित हैं। लगभग हर मॉडल के हुड के नीचे एक 3-चरण एसी इंडक्शन मोटर होगी।

टेस्ला इंजन कैसे काम करता है? एक स्थिर स्टेटर में चुंबकीय क्षेत्र के घूमने के कारण ईएमएफ की घटना के कारण एक अतुल्यकालिक इलेक्ट्रिक मोटर काम करती है। स्टार्टर कॉइल पर ध्रुवीयता को स्विच करके रिवर्स प्रदान किया जाता है।

टेस्ला इंजन कहाँ स्थित है? टेस्ला कारें रियर व्हील ड्राइव हैं। इसलिए, मोटर रियर एक्सल शाफ्ट के बीच स्थित है। मोटर में एक रोटर और एक स्टेटर होता है, जो केवल बीयरिंग के माध्यम से एक दूसरे के संपर्क में होते हैं।

टेस्ला इंजन का वजन कितना होता है? टेस्ला मॉडल के लिए असेंबल की गई इलेक्ट्रिक मोटर का वजन 240 किलोग्राम है। मूल रूप से, इंजनों का एक संशोधन उपयोग किया जाता है।