Синхронный электродвигатель: что это значит?

Синхронный электродвигатель: что это значит?

Электрические машины по-прежнему остаются в тени развития батарей

Быстрое развитие гибридных силовых установок и беспрецедентный прогресс в последние годы в области электромобилей делают основной упор в развитии аккумуляторных технологий. Они требуют от разработчиков максимальных ресурсов и являются самой большой проблемой для дизайнеров. Однако не следует недооценивать тот факт, что прогресс в развитии передовых литий-ионных технологий сопровождается значительным прогрессом в области регулирования мощности электрических токов и электродвигателей. Оказалось, что электродвигатели хоть и обладают высоким КПД, но имеют серьезное поле для развития.

Дизайнеры ожидают, что эта отрасль будет расти чрезвычайно высокими темпами не только потому, что электромобили становятся все более распространенными, но и потому, что электрификация автомобилей с двигателями внутреннего сгорания является важным элементом уровней выбросов, установленных в Европейском Союзе.

Хотя у электродвигателя древняя история, сегодня перед конструкторами стоят новые проблемы. Электродвигатели в зависимости от назначения могут иметь узкую конструкцию и большой диаметр или малый диаметр и длинный корпус. Их поведение в чистых электромобилях отличается от поведения в гибридах, где необходимо учитывать тепло, выделяемое двигателем внутреннего сгорания. Для электромобилей диапазон скоростей шире, а те, которые установлены в параллельной гибридной системе в коробке передач, должны быть оптимизированы для работы в диапазоне скоростей двигателя внутреннего сгорания. Большинство машин работают от высокого напряжения, но электрические машины с питанием от 48 вольт будут становиться все более популярными.

Почему двигатели переменного тока

Несмотря на то, что источником электричества в лице батареи является постоянный ток, разработчики электрических систем в настоящее время не думают об использовании электродвигателей постоянного тока. Даже с учетом потерь от преобразований блоки переменного тока, особенно синхронные, выигрывают в конкуренции с блоками постоянного тока. Но что на самом деле означает синхронный или асинхронный двигатель? Мы познакомим вас с этой частью автомобильного мира, потому что, хотя электрические машины уже давно существуют в автомобилях в виде стартеров и генераторов переменного тока, недавно в этой области были внедрены совершенно новые технологии.

Сейчас टोयोटा, GM и बीएमडब्ल्यू являются одними из немногих производителей, которые сами взяли на себя разработку и производство электродвигателей. Даже дочерняя компания Toyota, Lexus, поставляет эти устройства другой компании, японской Aisin. Большинство компаний полагаются на таких поставщиков, как ZF Sachs, Siemens, Bosch, Zytec или китайские компании. Очевидно, что быстрое развитие этого бизнеса позволяет таким компаниям получать выгоду от сотрудничества с производителями автомобилей. Что касается технологической стороны вещей, то в настоящее время для нужд электромобилей и гибридов используются в основном синхронные двигатели переменного тока с внешним или внутренним ротором.


Возможность эффективного преобразования аккумуляторов постоянного тока в трехфазный переменный ток и наоборот во многом обусловлена ​​достижениями в технологии управления. Однако величина тока в силовой электронике достигает уровней, во много раз превышающих обычные в бытовой электросети, и часто значения превышают 150 ампер. При этом выделяется большое количество тепла, с которым приходится иметь дело силовой электронике. В настоящее время объем электронного устройства управления по-прежнему велик, поскольку электронные полупроводниковые устройства управления не могут быть уменьшены с помощью волшебной палочки.

И синхронные, и асинхронные двигатели относятся к типу электрических машин с вращающимся магнитным полем, которые имеют более высокую удельную мощность. В общем случае ротор асинхронного двигателя состоит из простого пакета сплошных листов с короткозамкнутыми обмотками. Ток протекает в обмотках статора противоположными парами, при этом ток от одной из трех фаз течет в каждой паре. Поскольку в каждом из них оно сдвинуто по фазе на 120 градусов относительно другого, получается так называемое вращающееся магнитное поле. Это, в свою очередь, индуцирует магнитное поле в роторе, и взаимодействие между двумя магнитными полями — вращающимся в статоре и магнитным полем ротора, приводит к увлечению последнего и последующему вращению. Однако в этом типе электродвигателя ротор всегда отстает от поля, потому что, если нет относительного движения между полем и ротором, он не будет индуцировать магнитное поле в роторе. Таким образом, уровень максимальной скорости определяется частотой питающего тока и нагрузки. Однако из-за более высокого КПД синхронных двигателей большинство производителей придерживаются их.

Синхронные двигатели

Эти агрегаты имеют значительно более высокий КПД и удельную мощность. Существенное отличие от асинхронного двигателя состоит в том, что магнитное поле в роторе не создается взаимодействием со статором, а является результатом либо тока, протекающего через дополнительные обмотки, установленные в нем, либо постоянных магнитов. Таким образом, поле в роторе и поле в статоре синхронны, а максимальная скорость двигателя также зависит от вращения поля, соответственно, от частоты тока и нагрузки. Во избежание необходимости дополнительного питания обмоток, что увеличивает потребляемую мощность и усложняет регулирование тока в современных электромобилях и гибридных моделях, используются электродвигатели с так называемым постоянным возбуждением, т.е. स्थायी चुंबक के साथ। Как уже упоминалось, практически все производители таких автомобилей в настоящее время используют агрегаты этого типа, поэтому, по мнению многих специалистов, проблема с дефицитом дорогих редкоземельных элементов неодима и диспрозия все равно будет. Синхронные двигатели имеют разные разновидности и смешанные технологические решения, такие как BMW или GM, но мы расскажем вам о них больше.

Постройка

Двигатели автомобилей с чисто электрическим приводом обычно присоединяются непосредственно к дифференциалу ведущего моста, а мощность передается на колеса через полуоси, что снижает потери от механической передачи. При такой планировке под полом центр тяжести уменьшается, а общая блочная конструкция становится более компактной. Совершенно иначе обстоит дело с компоновкой гибридных моделей. Для полных гибридов, таких как один режим (Toyota и Lexus) и два режима (शेवरले Тахо) электродвигатели определенным образом связаны с планетарными механизмами в гибридной трансмиссии, и в этом случае компактность требует, чтобы их конструкция была удлиненной и меньшего диаметра. В классических параллельных гибридах требования компактности означают, что узел, который помещается между маховиком и коробкой передач, имеет больший диаметр и довольно плоский, а такие производители, как Bosch и ZF Sachs, даже полагаются на конструкцию ротора в форме диска. Также есть вариации ротора — в то время как в Lexus LS 600h вращающийся элемент расположен внутри, в некоторых моделях मर्सीडिज़ вращающийся ротор находится снаружи. Последняя конструкция также чрезвычайно удобна в случаях, когда электродвигатели установлены в ступицах колес.

पाठ: जॉर्जी कोल्लेव

SIMILAR ARTICLES

READ ALSO

मुख्य » टेस्ट ड्राइव » सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर: इसका क्या मतलब है?

एक टिप्पणी जोड़ें