Если оглянуться назад и посмотреть, сколько всего изменилось за последние несколько сот лет, становится непонятным как люди раньше обходились без современных благ цивилизации. Это касается не только бытовых условий жилищного плана, но и усовершенствованных транспортных средств передвижения. Только подумайте, еще в 80-е года ХХ века, существующие сегодня автомобили, могли показаться выдумкой мира кино, но сейчас мы знаем, что некоторые из них могут питаться электричеством (), а другие уже взлетели над землей (аэромобили).

Пусть последний вариант еще не скоро придет в массовую эксплуат/ацию, но что касается машин, оборудованных электродвигателем, то их уже даже можно встретить на дорогах городов (взять ту же Toyota Prius). Так чем же таким примечателен электродвигатель, что это помогло ему завоевать всеобщее признание? Что бы разобраться в этом вопросе, мы сейчас проанализируем исторический путь развития электрического силового агрегата, рассмотрим особенности его видов, уделим внимание преимуществам и недостаткам, а также ознакомимся с возможными неисправностями и их причинами.

1. История применения электромоторов в конструкции автомобиля

Электродвигатель является электрическим преобразователем, способным трансформировать электроэнергию в ее механический вариант. Побочным эффектом такого действия выступает выделение определенного количества тепла.

Данное устройство используется в качестве силовой установки на «экологичных» машинах: электромобилях, гибридах и автомобилях, работа которых обеспечивается топливными элементами. Но если не брать в расчет «сердце» транспортного средства, то маломощные электромоторы можно найти даже в самом простом бензиновом седане (например, ими оснащается электропривод двери). Представление об электротранспорте, в общих чертах, появилось еще в 1831 году, сразу после того, как Майкл Фарадей открыл закон электромагнитной индукции. Первым двигателем, принцип работы которого основывался на данном открытии, стал агрегат, разработанный в 1834 году русским физиком-изобретателем – Борисом Якоби.

Впервые, транспортные средства оснащенные электродвигателями, использующимися в качестве силовой установки автомобиля появились в 1880-х годах и сразу же завоевали всеобщую популярность. Такое явление объясняется достаточно просто: на стыке XIX-XX веков двигатели внутреннего сгорания имели кучу недостатков, которые выставляли новинку в очень даже выгодном свете, так как ее характеристики значительно превосходили ДВС. Однако, прошло не так много времени и, благодаря увеличению мощности бензиновых и дизельных двигателей, об электромоторах забыли на долгие десятилетия. Очередная волна интереса к ним вернулась только в 70-х годах ХХ века, в эпоху Великого нефтяного кризиса, но до массового производства дело опять не дошло.

Настоящей эпохой Возрождения для электродвигателей гибридных автомобилей и электромобилей является первое десятилетие XXI века. Этому способствовало сразу несколько факторов: с одной стороны, стремительное развитие компьютерных технологий и электроники позволили осуществлять контроль и экономить заряд батареи, а с другой – постепенно возрастающие цены на нефтетопливо, заставили потребителей искать новые, альтернативные источники энергии.

В общем, всю историю развития электродвигателей можно разделить на три периода:

Первый (начальный) период , охватывает 1821-1834 года ХІХ века. Именно в это время начали появляться первые физические приборы, с помощью которых проводилась демонстрация непрерывного преобразования электроэнергии в энергию механическую. Исследования М.Фарадея в 1821 году, которые проводились с целью изучения взаимодействия проводников с током и магнитом, показали, что электрический ток может вызывать вращение проводника кругом магнита или же наоборот – магнита вокруг проводника. Результаты опытов Фарадея подтвердили реальную возможность построения электродвигателя, а многие исследователи, уже тогда, предлагали различные их конструкции.

Второй этап на пути развития электрических моторов начался с 1834 года и закончился в 1860 году. Он характеризовался изобретением конструкций с вращательным движением явнополюсного якоря, но вала таких двигателей, как правило, был резко пульсирующим. 1834 год ознаменовался созданием первого в мире электрического мотора постоянного тока, создатель которого (Б.С. Якоби) реализовал в нем принцип прямого вращения подвижной части силового агрегата. В 1838 году, были проведены испытания данного двигателя, для чего его установили на лодку и отпустили в вольное плаванье по Неве. Таким образом, разработка Якоби получила первое практическое применение.

Третьим этапом в развитии электродвигателей, принято считать временной промежуток с 1860 по 1887 год, который связывают с разработкой конструкции, имеющей кольцевой неявнополюсный якорь и практически постоянно вращающийся момент. В этот период стоит отметить изобретение итальянского ученного А. Пачинотти, разработавшего конструкцию электродвигателя состоящего из кольцеобразного якоря, который вращался в магнитном поле электрических магнитов. Подвод тока осуществлялся с помощью роликов, а электромагнитная обмотка включалась последовательно с обмоткой якоря. Другими словами: возбуждения электромашины проходили последовательно. Отличительной особенностью электродвигателя Пачинотти стала замена явнополюсного якоря на неявнополюсной.

2. Виды электродвигателей

Если говорить про современные электродвигатели, то они имеют довольно широкое видовое разнообразие, а к наиболее известным из них относятся:

- двигатели переменного и постоянного тока;

Однофазные и многофазные двигатели;

Шаговый;

Вентильный и универсальный коллекторный двигатель.

Двигатели постоянного и переменного тока, а также универсальные моторы, входят в состав широко известных магнитоэлектрических силовых агрегатов. Давайте ознакомимся с каждым из видов более детально.

Двигатели постоянного тока являются электрическими двигателями, для питания которых требуется наличие источника постоянного тока. В свою очередь, исходя из наличия щеточно-коллекторного узла, данный вид подразделяется на коллекторные и бесколлекторные моторы. Также, благодаря названному узлу, обеспечивается электросоединение цепей неподвижной и вращающейся части агрегата, что делает его наиболее уязвимым и сложным в обслуживании элементом.

За типом возбуждения, все коллекторные виды снова разделяются на подвиды:

- силовые установки с независимым возбуждением (идет от постоянных магнитов и электромагнитов);

Двигатели с самовозбуждением (делятся на параллельные, последовательные и моторы смешанного возбуждения).

Бесколлекторный вид электродвигателей (их называют еще «вентильные») – это устройства, представлены в виде замкнутой системы, в которой используется датчик положения ротора, системы управления, инвертора (силовой полупроводниковый преобразователь). Принцип действия указанных двигателей такой же как и у представителей синхронной группы.

В электродвигателе переменного тока, как следует из названия, используется питание переменного тока. Исходя из принципа работы, такие устройства делятся на синхронные и асинхронные двигатели. В синхронных двигателях, ротор вращается вместе с магнитным полем поступающего напряжения, что позволяет использовать эти двигатели при больших мощностях. Выделяют два вида синхронных моторов – шаговые и вентильные реактивные электродвигатели.

Асинхронные электродвигатели, как и предыдущий вариант, являются представителями электрических двигателей переменного тока, в которых частота вращения ротора несколько отличается от аналогичной частоты вращающего магнитного поля. На сегодняшний день, именно этот вид наиболее часто встречается в эксплуатации. Также, все двигатели переменного тока разделяются на подвиды в зависимости от количества фаз. Выделяют:

- однофазные (запускаются вручную или оборудованы пусковой обмоткой, либо же имеют фазосдвигающую цепь);

Двухфазные (в т.ч. и кондинсаторные);

Трехфазные;

Многофазные.

Коллекторный двигатель универсального типа – это устройство, которое способно работать как на постоянном, так и на переменном токе. Такие моторы оборудуются только последовательной обмоткой возбуждения мощностью до 200 Вт. Статор имеет шихтованную конструкцию и изготавливается из специальной электротехнической стали. Обмотка возбуждения имеет два рабочих режима: при переменном токе она включается частично, а при постоянном – полностью. Обычно, такие устройства применяются в электроинструментах или каких-то других бытовых аппаратах.

Электронным аналогом коллекторного двигателя постоянного тока есть синхронный двигатель, имеющий датчик положения ротора и инвертор. Проще говоря, универсальный коллекторный мотор и есть электродвигателем постоянного тока, обмотки возбуждения которого последовательно включены, идеально оптимизированные для работы на переменном токе. Независимо от полярности поступающего напряжения, данный тип силовых установок вращается в одну сторону, ведь за счет последовательного соединения обмоток ротора и статора, полюсы их магнитных полей меняются одновременно, а значит, результирующий момент продолжает оставаться направленным в одну сторону.

Что бы обеспечить работоспособность на переменном токе, используется статор, изготовленный из магнитно-мягкого материала, обладающего малым гистерезисом (сопротивление процессу перемагничивания), а для уменьшения потерь на вихревые потоки, конструкция статора выполняется из изолированных пластин. Достоинством работы электродвигателя переменного тока есть то, что при малых оборотах (пуск, перезагрузка), потребляемый ток, а соответственно, и максимальный момент двигателя ограничиваются индуктивным сопротивлением обмоток статора.

С целью сближения механических характеристик двигателей общего назначения, часто используется секционирование обмоток статора, тоесть для подключения переменного тока создаются отдельные выводы и уменьшается число витков обмотки.

Принцип работы синхронного электродвигателя возвратно-поступательного движения основывается на том, что подвижная часть мотора, представлена в виде постоянных магнитов, которые закреплены на штоке. Сквозь неподвижные обмотки, проходит переменный ток, а постоянные магниты, поддающиеся влиянию магнитного поля, возвратно-поступательным образом перемещают шток.

Еще одна классификация, позволяющая выделить очередные несколько видов электродвигателей, основывается на степени защиты окружающей среды. Исходя из этого параметра, электрические силовые установки могут быть защищенными, закрытыми и взрывозащищенными.

Защищенные варианты, закрываются специальными заслонками, предохраняющими механизм от попадания различных посторонних предметов. Они используются там, где нет повышенной влажности и особого состава воздуха (без примесей пыли, дыма, газов и химических веществ). Закрытые виды, помещаются в специальную оболочку, препятствующую попаданию газов, пыли, влаги и прочих элементов, которые могут нанести вред механизму мотора. Эти устройства могут быть герметичными и негерметичными.

Взрывозащищенные механизмы. Устанавливаются в корпус, который в случае взрыва мотора способен будет защитить от повреждений остальные части устройства, предотвратив тем самым, возникновение пожара.

Выбирая электродвигатель, обратите свое внимание на рабочую среду механизма. Если, например, воздух не содержит никаких посторонних примесей, которые могут нанести ему вред, то вместо тяжелого и дорогого закрытого двигателя лучше приобрести защищенный. Отдельным пунктом, также, стоит вспомнить и о встроенном электродвигателе, который не имеет собственной оболочки и является частью конструкции рабочего механизма.

3. Преимущества и недостатки электродвигателей

Как и любое другое устройство, электрический двигатель не есть «безгрешным» , а значит наряду с неоспоримыми преимуществами имеет и определенные недостатки. Начнем, пожалуй, с положительных моментов использования, к которым относятся:

1. Отсутствие потерь на трение при трансмиссии;

2. Коэффициент полезного действия тягового электродвигателя достигает 90-95%, в то время как аналогичный показатель двигателя внутреннего сгорания только 22-60%;

3. Максимальное значение крутящего момента ТЭД (тяговой электродвигатель) достигается уже с начала движения, в момент запуска мотора, поэтому, коробка передач здесь просто не нужна.

4. Стоимость эксплуатации и обслуживания сравнительно ниже чем у ДВС;

5. Отсутствие токсичных выхлопных газов;

6. Высокий уровень экологичности (не применяются нефтяные топлива, антифризы и моторные масла);

7. Минимальная возможность взрыва при аварии;

8. Простая конструкция и управление, высокий уровень надежности и долговечности экипажной части;

9. Наличие возможности подзарядки от обычной бытовой розетки;

10. Уменьшение шума путем меньшего количества подвижных частей и механических передач;

11. Увеличение плавности хода с широким частотным интервалом изменения вращения вала мотора;

12. Возможность подзарядки в процессе рекуперативного торможения;

13. Возможность применения в качестве тормоза самого электрического двигателя (функция электромагнитного тормоза). Механический вариант, представителей отсутствует, что помогает избежать трения, а следовательно и износа тормозов.

Учитывая вышесказанное, можно прийти к логическому заключению, что автомобиль, оборудованный электродвигателем, примерно в 3-4 раза эффективнее своих бензиновых собратьев. Однако, как мы уже говорили, недостатки все же имеются:

- время работы мотора ограничивается максимально возможным объемом аккумуляторов, тоесть по сравнению с ДВС, у них намного меньший пробег на одной заправке;

Более высокая стоимость, но есть шанс, что с началом массового серийного производства - цена уменьшиться;

Необходимость использования дополнительных аксессуаров (например, довольно тяжелых аккумуляторов весом от 15 до 30 килограмм и специальных зарядных устройств, которые предназначаются под глубокий разряд).

Как видите, основных недостатков не так уж и много, а со временем их количество будет продолжать стремительно падать, ведь автомобильные инженеры и конструктора с каждым последующим выпуском продукции будут делать «работу над ошибками».

4. Выявление и устранение неполадок в работе электродвигателя

К сожалению, при всех своих положительных сторонах, электродвигатель, как и любое другое устройство, не защищен от поломок и периодически выходит из строя. К наиболее распространенным неисправностям электромоторов относят:

При запуске двигателя он сильно гудит. Возможными причинами такого явления могут быть снижение или полное отсутствие напряжения в питающей сети; неправильное расположение начала и конца фазы обмотки статора; перегрузка двигателя или неисправность в приводном механизме. Естественно, для устранения возникших проблем нужно либо найти и устранить неисправность, либо совершить пере подсоединение, но уже по правильной схеме, либо снизить нагрузку или ликвидировать неисправность в приводном механизме.

Работающий двигатель резко останавливает свою работу. Возможные причины: прекратилась подача напряжения; возникли сбои в работе аппаратуры распредустройства и сети питания; заклинило мотор или механизм привода; сработала система защиты. Для устранения поломок следует: найти и устранить разрыв в цепи; ликвидировать неисправности в аппаратуре распределительного устройства и сети питания; отремонтировать приводной механизм; провести диагностику статора и при необходимости провести ремонтные мероприятия.

Вал вращается, однако не может достигнуть нормальной частоты вращения. Возможные причины: в процессе разгона автомобиля, одна из фаз отключилась; снизилось напряжение в сети; двигатель испытывает чрезмерную нагрузку. Устранить возникшие неисправности поможет поднятие напряжения; подключение отсоединившейся фазы и устранение перегрузки мотора.

Электродвигатель чрезмерно нагревается. Возможные причины: идет перегрузка по току; снизилось или повысилось напряжение в сети; повысилась температура окружающей среды; нарушилась нормальная вентиляция (забились вентиляционные каналы); нарушилась нормальная работа механизма привода.

Пути решения проблемы: обеспечить нормальный уровень нагрузки; установить оптимально допустимою температуру; прочистить каналы вентиляции; отремонтировать приводной механизм.

Мотор сильно гудит и не достигает нормальной частоты вращения. Возможные причины: возникло межвитковое замыкание в обмотке статора; заземление обмотки одной фазы сразу в двух местах; появление короткого замыкания между фазами; обрыв какой-то фазы. В этом случае, выход только один – придется менять статор.

Повышение вибрации работающего мотора. Возможные причины: низкая жесткость фундамента; погрешности в совместимости вала приводного механизма с валом мотора; недостаточно отбалансирована соединительная муфта или привод. Выход из сложившейся ситуации: увеличить жесткость; отбалансировать и улучшить со относимость.

Повышенное нагревание подшипников. Возможные причины: повреждение подшипника; неверная центровка мотора с приводным механизмом. Решить образовавшиеся проблемы поможет правильная установка двигателя или замена подшипника.

Снижение сопротивления изоляции обмоток. Причины появления неисправностей в этом случае, кроятся в загрязнении или отсырении обмоток, а устранить их поможет просушка деталей.

Любое промышленное производство предполагает использования большого количества техники, которое имеет очень тяжелую структуру и производство. Есть материалы, которые считаются незаменимыми для любого вида промышленности. Так, большое значение на данном этапе имеет использование электродвигателей постоянного тока. Давайте разберемся, что же это за оборудование и принцип его работы.

Итак, электродвигатель постоянного тока – это оборудование, которое производит из электрической энергии механическую. Это очень сложная конструкция, которая имеет очень тяжелый механизм. Электродвигатель может использоваться в разных сферах строительства и промышленности.

Какое же применение данного продукта? Применение очень широкое, но стоит отметить самые главные позиции:

• Разнообразные виды кранов
• Тяговой электропривод для тепловозов и теплоходов
• Использование в повседневных вещах (небольшие двигатели): игрушки, оргтехники
• Используется для стартеров автомобиля.

Как мы видим, электродвигатель постоянного тока используется во всех сферах жизни человека. Это обусловлено тем, что данный продукт имеет большое количество преимуществ, с которыми пока очень тяжело сравниться другим подобным конструкциям.

Достоинства:

• Легкое управление аппаратом
• Легкость в регулировании частоты вращения
• Большой момент пуска
• Небольшие габариты устройства

Недостатки:

• Большая цена на электродвигатели
• Обязательное использование выпрямительного устройства
• Необходимость в специальной профилактике
• Невысокий уровень эксплуатации продукта, в связи с износостойкостью коллектора

Так, можно отметить, что данные свойства являются очень важными в использовании разных видов промышленности. Зачастую они используются в металлургической промышленности, бумажной. Это обусловлено тем, что данные отрасли должны иметь конструкцию, которая помогает с точностью регулировать скорость производства. От этого фактора зависит качество продукта и практичные свойства. Мощность электродвигателя постоянного тока может быть разной в зависимости от выпускаемой продукции. Именно от мощности зависит стоимость оборудования.

Итак, как мы видим, большое значение для любого производства имеет аппарат, который позволяет регулировать подачу электричества на производствах. Именно поэтому почти на каждом заводе они являются обязательным элементом.

Введение______________________________________________________________3

Принцип работы электродвигателей_______________________________________5

Классификация электодаигателей_________________________________________5

Преимущества и недостатки______________________________________________8

Электродвигатели в гибридных автомобилях_______________________________9

Гибрид на примере Porsche Panamera______________________________________12

Топливная экономия и экологичность_____________________________________14

Вывод________________________________________________________________15

ВВЕДЕНИЕ

Современный электродвигатель

Электрический двигатель – механизм или специальная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую, при котором так же выделяется тепло.

Предыстория

Якоби Борис Семенович

Тесная взаимосвязь между магнитными и электрическими явлениями открыла перед учеными новые возможности. История электрического транспорта и всего электромашиностроения в целом начинается с закона электромагнитной индукции, открытого М. Фарадеем в 1831 году, и правила Э. Ленца, согласно которому индукционный ток всегда направлен таким образом, чтобы противодействовать причине, его вызывающей. Труды Фарадея и Ленца легли в основу создания первого электродвигателя Бориса Якоби.

Установка Фарадея состояла из подвешенного провода, который окунался в ртуть. Магнит устанавливался посередине колбы с ртутью. При замыкании цепи, провод начинал вращение вокруг магнита, демонстрируя то, что вокруг провода, эл. током, образовывалось электрическое поле.

Данный двигатель считается самым простым видом из всего класса электродвигателей. Впоследствии он получил продолжение в виде Колеса Барлова, но новое устройство носило лишь демонстрационный характер, поскольку вырабатываемые им мощности были слишком малы.

Ученые и изобретатели работали над двигателем с целью использования его в производственных нуждах. Все они стремились к тому, чтобы сердечник двигателя двигался в магнитном поле вращательно-поступательно, на манер поршня в цилиндре паровой машины. Русский изобретатель Б.С. Якоби сделал все проще. Принцип работы его двигателя заключался в попеременном притяжении и отталкивании электромагнитов. Часть электромагнитов были запитаны от гальванической батареи, и направление течения тока в них не менялась, а другая часть подключалась к батарее через коммутатор, благодаря которому изменялось направление течения тока через каждый оборот. Полярность электромагнитов менялась, и каждый из подвижных электромагнитов то притягивался, то отталкивался от соответствующего ему неподвижного электромагнита. Вал приходил в движение.

Изначально мощность двигателя была небольшой и составляла всего 15 Вт. После доработок Якоби удалось довести мощность до 550 Вт. 13 сентября 1838 года, лодка, оборудованная этим двигателем, плыла с 12 пассажирами по Неве, против течения, развивая при этом скорость в 3 км/ч. Двигатель был запитан от большой батареи, состоящей из 320 гальванических элементов.

Современные электродвигатели основаны на одном и том же законе, что и электромеханический преобразователь Якоби, но сильно от него отличаются. Электромоторы стали мощнее, компактнее, их КПД значительно вырос. КПД современного тягового электродвигателя может составлять 85-95 %. Для сравнения, максимальный КПД ДВС без вспомогательных систем едва ли дотягивает до 45 %.

Электродвигатель Tesla Roadster

Принцип действия

Для большинства экологичных машин, таких как серийные электромобили, гибриды и автомобили на топливных элементах, главная движущая сила - это электрический двигатель. В основу работы современного электродвигателя положен принцип электромагнитной индукции - явления, связанного с возникновением электродвижущей силы в замкнутом контуре при изменении магнитного потока – образование индукционного тока.

Двигатель состоит из ротора (подвижной части – магнита или катушки) и статора (неподвижной части – катушки). Чаще всего конструкция двигателя представляет собой две катушки. Статор обложен обмоткой, по которой течет ток. Ток порождает магнитное поле, воздействующее на другую катушку. В ней, по причине ЭМИ, образуется ток, порождающий магнитное поле, действующее на первую катушку. И все повторяется по замкнутому циклу. Взаимодействие полей ротора и статора создает вращающий момент, приводящий в движение ротор двигателя, происходит трансформация электрической энергии в механическую, кот. используют в различных приборах, механизмах и автомобилях.

В данной статье рассматриваются ключевые преимущества и недостатки электромобилей по сравнению с автомобилями c ДВС. Рассмотрены аспекты надежности и долговечности, стоимость обслуживания, скорость, безопасность, запас хода и наличие необходимой инфраструктуры.

Надежность и долговечность

Электромобили значительно надежнее, чем их бензиновые, дизельные и газовые собратья. В них меньше подвижных и изнашиваемых частей, так как двигатель и коробка передач устроены гораздо проще.

В популярном американском электрокаре Chevrolet Bolt всего 35 подвижных частей, которые подвержены износу. В бензиновом автомобиле того же класса Volkswagen Golf таких частей 167.

Кроме того, ДВС из-за своей неэффективности выделяют большое количество тепла во время работы, что ускоряет износ компонентов силового агрегата.

Единственная часть электромобиля, которая может вызывать опасения в плане надежности, это аккумуляторная батарея. Со временем она деградирует, то есть теряет часть своей изначальной энергетической емкости. Однако статистические данные позволяют судить о том, что при надлежащем уходе очень маловероятно, что батарея потеряет более 20% емкости до пробега 250000 км.

На сегодняшний день лишь у 0,003% электромобилей наблюдаются проблемы с батареей, которые требуют её замены до окончания расчетного срока службы транспортного средства (8-10 лет).

Стоимость обслуживания и эксплуатации

Следствием высокой надежности электромобилей являются низкие затраты их владельцев на ремонт и обслуживание.

По данным Американской ассоциации автомобилистов, при 240000 км пробега электромобиль в среднем требует на $2100 рублей меньше расходов на ремонт и замену изношенных частей, чем обычный автомобиль того же класса.

В дополнение к этому, у электрических транспортных средств существенно меньше расходных материалов и жидкостей, требующих регулярной замены. Их тормозные колодки изнашиваются медленнее благодаря технологии рекуперативного торможения.

Наконец, автомобили с электрическим двигателем позволяют крупно сэкономить на топливных расходах. Полная зарядка электричеством даже в пиковые часы будет обходиться владельцу машины дешевле, чем заправка бака обычного автомобиля самым дешевым топливом - сжатым природным газом.

К 100 тыс. км пробега топливная экономия от использования электричества вместо бензина составит около 300 тыс. рублей (при зарядке в ночное время).

Стоимость покупки

Одним из главных на сегодняшний день недостатков электромобилей является их высокая стоимость, которая обусловлена дороговизной аккумуляторных батарей. При отсутствии государственных субсидий и налоговых льгот покупка электромобиля пока не может быть экономически обоснована, даже с учетом экономии при эксплуатации.

Динамика цен на аккумуляторные ячейки позволяет прогнозировать паритет стоимости электромобилей и автомобилей с ДВС не раньше, чем к началу 2020-х годов.

Запас хода

На данный момент, электромобили всё еще отстают от бензиновых и дизельных автомобилей по запасу хода. Лишь немногие модели способны проехать на одном заряде более 500 км. Более того, в условиях низких температур эффективность батарей падает, на обогрев салона требуется дополнительная энергия, поэтому запас хода может уменьшиться на 20%.

Исследование, проведенное в Массачусетском Технологическом Институте, показало, что запас хода современных бюджетных электромобилей достаточен, чтобы покрыть ежедневные нужды 87% американцев без дополнительной подзарядки в течение дня.

С развитием аккумуляторных технологий отставание от бензиновых и дизельных автомобилей удастся сократить, а строительство скоростных зарядных станций вдоль автомагистралей позволит использовать электромобили для дальних поездок (см. п.7).

Скорость и безопасность

Электродвигатели не требуют коробки передач и способны мгновенно передавать максимальный крутящий момент на колеса, благодаря чему электромобили очень динамичны и позволяют безопасно проводить обгоны.

Электрический седан Tesla Model S P100D является одним из самых быстрых серийных автомобилей на планете с разгоном 0-100 км/ч за 2,5 секунды.

Электрическая силовая установка является более эффективной (КПД>90%), чем ДВС и позволяет моментально изменять усилие на каждом из ведущих колес. Это даёт электромобилям высокую курсовую устойчивость и снижает риск заноса.

Низкое расположение аккумуляторной батареи понижает центр тяжести и повышает жесткость кузова, что положительно сказывается на управляемости.

Отсутствие массивного двигателя в передней части электромобиля создает своего рода «буферную зону», смягчающую последствия фронтального столкновения. А наличие батареи под полом защищает пассажиров от боковых ударов.

Технологичность

В электрический транспорт проще интегрировать технологии автономного вождения (автопилот).

Недавно американская компания Waymo (подразделение Google, входящее в холдинг Alphabet), объявила о закупке 20 тысяч электромобилей Jaguar I-Pace для организации собственного сервиса беспилотного такси в США.

Еще одной технологией, доступной только для электромобилей является Vehicle-to-Grid (V2G), которая позволяет сделать их частью энергетической системы. Электрические авто при этом помогают сбалансировать нагрузку на энергосеть и вдобавок дают возможность своим владельцам немного подзаработать на разнице ночных и дневных тарифов.

Удобство зарядки/заправки

Одним из факторов, сдерживающих распространение электромобилей, является медленная скорость зарядки и недостаточное количество зарядных станций.

Количество публично доступных зарядных станций увеличивается, их уже около 500 тысяч, а отношение к количеству электромобилей на дорогах на данный момент составляет 1:6. Тем не менее, мощность большинства публичных зарядных станций не превышает 50кВт. Это значит, что для полной зарядки электромобиля требуется больше часа, в то время как на заправку топливного бака обычного автомобиля уходит не более 10 минут.

Ситуация усугубляется большим количеством стандартов зарядных разъемов, это приводит к несовместимости некоторых моделей электромобилей с зарядными станциями определенного типа. Но, благодаря международному сотрудничеству автопроизводителей, в 2011 году удалось разработать универсальный зарядный стандарт ССS. Он позволяет сочетать зарядку с использованием постоянного и переменного тока, а его последние модификации имеют максимальную мощность в 350 кВт, которая позволяет зарядить электромобиль за 15 минут. На данный момент строительство зарядных станций данного типа активно ведется в ЕС, США, Японии и Китае, однако пока ни один электромобиль не поддерживает зарядку такой мощности.

Экологичность и низкий уровень шума

Производство электромобилей наносит больший экологический вред, чем производство автомобилей с ДВС. Причина - энергоемкость и ресурсоемкость производства батарей, содержащих редкоземельные металлы.

На этап производства приходится около половины всех выбросов парниковых газов за весь жизненный цикл электромобилей.

Тем не менее, большинство научных исследований сходятся на том, что электромобили полностью компенсируют большее экологическое воздействие на производственном этапе меньшими выбросами в процессе эксплуатации. Скорость, с которой они «выходят в плюс» напрямую зависит от уровня развития ВИЭ и других низкоуглеродных источников энергии.

В Норвегии, которая более 95% электроэнергии получает от электростанций - это 25000км пробега, для Москвы (ТЭС на природном газе) - примерно 70000км.

Не стоит забывать, что в месте эксплуатации электромобилей выбросы отсутствуют. Это позволяет вынести загрязнения за пределы городов в районы расположения электростанций, где относительно низкая плотность населения.

Также для электромобилей, в сравнении с традиционными автомобилями, характерно низкое шумовое загрязнение.

Обобщая всё вышесказанное, можно сделать вывод, что на текущей стадии развития технологий, электрические авто уже обладают рядом бесспорных преимуществ по сравнению с бензиновыми и дизельными автомобилями, а в будущем они будут только усиливаться.

Просмотры: 1 852

Tagged

Экономичность и надежность оборудования напрямую зависят от электродвигателя, поэтому его выбор требует серьезного подхода.

Посредством электродвигателя электрическая энергия преобразуется в механическую. Мощность, количество оборотов в минуту, напряжение и тип питания являются основными показателями электродвигателей. Также, большое значение имеют массогабаритные и энергетические показатели.

Электродвигатели обладают большими преимуществами. Так, по сравнению с тепловыми двигателями сопоставимой мощности, по размеру электрические двигатели намного компактнее. Они прекрасно подходят для установки на небольших площадках, например в оборудовании трамваев, электровозов и на станках различного назначения.

При их использовании не выделяется пар и продукты распада, что обеспечивает экологическую чистоту. Электродвигатели делятся на двигатели постоянного и переменного тока, шаговые электродвигатели, серводвигатели и линейные.

Электродвигатели переменного тока, в свою очередь, подразделяются на синхронные и асинхронные.

Электродвигатели постоянного тока

Используются для создания регулируемых электроприводов с высокими динамическими и эксплуатационными показателями. К таким показателям относятся высокая равномерность вращения и перезагрузочная способность. Их используют для комплектации бумагоделательных, красильно-отделочных и подъемно-транспортных машин, для полимерного оборудования, буровых станков и вспомогательных агрегатов экскаваторов. Часто они применяются для оснащения всех видов электротранспорта.

Электродвигатели переменного тока

Пользуются более высоким спросом, чем двигатели постоянного тока. Их часто используют в быту и в промышленности. Их производство намного дешевле, конструкция проще и надежнее, а эксплуатация достаточно проста. Практически вся домашняя бытовая техника оборудована электродвигателями переменного тока. Их используют в стиральных машинах, кухонных вытяжных устройствах и т.д. В крупной промышленности с их помощью приводится в движение станковое оборудование, лебедки для перемещения тяжелого груза, компрессоры, гидравлические и пневматические насосы и промышленные вентиляторы.

Шаговые электродвигатели

Действуют по принципу преобразования электрических импульсов в механическое перемещение дискретного характера. Большинство офисной и компьютерной техники оборудовано ими. Такие двигатели очень малы, но высокопродуктивны. Иногда и востребованы в отдельных отраслях промышленности.

Серводвигатели

Относятся к двигателям постоянного тока. Они высокотехнологичны. Их работа осуществляется посредством использования отрицательной обратной связи. Такой двигатель отличается особой мощностью и способен развивать высокую скорость вращения вала, регулировка которого осуществляется с помощью компьютерного обеспечения. Такая функция делает его востребованным при оборудовании поточных линий и в современных промышленных станках.

Линейные электродвигатели

Обладают уникальной способностью прямолинейного перемещения ротора и статора относительно друг друга. Такие двигатели незаменимы для работы механизмов, действие которых основано на поступательном и возвратно-поступательном движении рабочих органов. Использование линейного электродвигателя способно повысить надежность и экономичность механизма благодаря тому, что значительно упрощает его деятельность и почти полностью исключает механическую передачу.

Синхронные двигатели

Являются разновидностью электродвигателей переменного тока. Частота вращения их ротора равняется частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре. Их используют для компрессоров, крупных вентиляторов, насосов и генераторов постоянного тока, так как они работают с постоянной скоростью.

Асинхронные двигатели

Также, относятся к категории электродвигателей переменного тока. Частота вращения их ротора отличается от частоты вращения магнитного поля, которое создается током обмотки статора. Асинхронные двигатели разделяются на два типа, в зависимости от конструкции ротора: с короткозамкнутым ротором и фазным ротором. Конструкция статора в обоих видах одинакова, различие только в обмотке.

Электродвигатели незаменимы в современном мире. Благодаря им значительно облегчается работа людей. Их использование помогает снизить затрату человеческих сил и сделать повседневную жизнь намного комфортнее.