Motoarele electrice sunt peste tot. Probabil că nu ar fi exagerat să spunem că civilizația modernă așa cum o știm ar putea să nu arate la fel dacă nu ar fi inventarea motorului electric. Motoarele electrice sunt, de asemenea, omniprezente în viața de zi cu zi, de la pompele electrice de apă până la motoare electrice care alimentează ventilatoarele de răcire.
Dar, în ultimul timp, cel mai mare hype din jurul motorului electric se datorează proliferării imense a vehiculelor electrice.
Dacă vă întrebați cum funcționează un motor EV, ați ajuns la locul potrivit. Citiți mai departe pentru toate detaliile despre cum funcționează motoarele EV și cum se compară cu un motor cu ardere internă.
Ce este un motor electric cu inducție?
Motorul cu inducție este o minune inginerească. Lucrul amuzant este că acest tip de motor electric a fost inventat de Nikola Tesla, iar cel electric Compania auto care îi poartă numele folosește și motoare cu inducție pentru unele dintre faimoasele lor electrice vehicule. Modelul S, în special, și vărul său Model X, folosesc motoare cu inducție AC (modelele mai noi având un motor sincron cu magnet permanent plus un motor cu inducție). În termeni generali, un motor cu inducție este un motor care transformă energia electrică în energie mecanică folosind un câmp magnetic indus.
Probabil că se numără printre primele trei invenții din toate timpurile și asta nu este o exagerare. Motorul cu inducție este destul de simplu, singura parte în mișcare fiind rotorul său, motiv pentru care sistemele de propulsie ale vehiculelor electrice ar trebui să se dovedească a fi foarte fiabile pe măsură ce anii se îngrămădesc. Întâmplător, aceasta este una dintre cheie avantajele vehiculelor electrice față de mașinile pe benzină din punct de vedere al fiabilității. Motorul cu inducție are o parte staționară numită stator, împreună cu o porțiune interioară care de fapt se rotește numită rotor.
Rotorul are un arbore care trece prin el, care poate fi folosit pentru a muta lucrurile atunci când rotorul se rotește. Un exemplu în acest sens este un ventilator care se rotește conectat la arborele unui motor cu inducție sau poate roțile unui vehicul electric care se mișcă ca urmare a mișcării mecanice a arborelui rotorului. Motorul cu inducție de curent alternativ nu este prezent doar în vehiculele electrice; este un element de bază în toate aspectele vieții de zi cu zi. Multe mașini moderne din fabrică folosesc motoare cu inducție AC, mai ales dacă fiabilitatea și costurile reduse de operare sunt esențiale.
Acesta este unul dintre motivele principale pentru care unele vehicule electrice de performanță folosesc motoare cu inducție. Sunt extrem de fiabile și, de asemenea, foarte eficiente. În timp ce motoarele cu inducție produc partea lor echitabilă de căldură (de aceea au adesea ventilatoare și aripioare încorporate în design), ele sunt extrem de eficiente. In conformitate cu Departamentul de Energie al SUA, VE-urile pot folosi de fapt mai mult de 77% din puterea electrică pe care o primesc de la o încărcare direct pe roțile vehiculului. Potrivit aceleiași surse, mașinile care funcționează pe benzină nu pot decât să transforme între 12% și 30% din energia pe care au stocat-o în benzină în putere utilizabilă direct la roțile mașinii.
EV-urile se convertesc 77% din energia electrică de la rețea la puterea la roți. Vehiculele convenționale pe benzină convertesc doar aproximativ 12%–30% a energiei stocate în benzină pentru a propulsa la roți.
Aceasta este o problemă uriașă și este unul dintre motive vehiculele electrice sunt mai bune pentru mediu, mai ales atunci când este conectat la o sursă de energie curată.
Cum funcționează un motor cu inducție AC?
În termeni simpli, motorul cu inducție AC funcționează prin electrificarea bobinelor conductoare de cupru poziționate în jurul statorului. Curentul alternativ care curge prin bobinele de cupru induce un câmp magnetic rotativ. Evident, într-un EV, electricitatea care permite să aibă loc acest pas este furnizată de bateria EV.
Totuși, bateriile produc curent continuu, deci înainte ca electricitatea din baterie să poată fi convertită în energie mecanică de către motor, acesta trebuie să treacă printr-un pas intermediar printr-un invertor care transformă puterea DC furnizată de baterie în AC necesar putere. Câmpul electromagnetic rotativ produs în stator are drept consecință inducerea unui curent în rotor pe măsură ce acesta se mișcă, care, la rândul său, induce un câmp electromagnetic în rotor. Acesta este motivul pentru care motoarele cu inducție poartă numele de inducție - pentru că funcționează prin inducerea unui câmp magnetic.
Magia se întâmplă atunci când EMF rotativ induce un curent electric în rotor, care la rândul său produce propriul EMF care forțează rotorul să se rotească, urmând câmpul magnetic rotativ al stator. Rotorul învârte arborele, care este partea utilă a motorului electric, permițând crearea de energie mecanică din puterea electrică. În ceea ce privește vehiculele electrice, modul în care aceste motoare electrice oferă putere înseamnă că cuplul este disponibil instantaneu, cu care mașinile ICE nici măcar nu pot începe să concureze.
Avantaje Motoarele electrice au față de motoarele cu ardere internă
Primul avantaj evident al motoarelor electrice față de motoarele cu ardere internă este reducerea drastică a pieselor mobile. Dacă te uiți la orice animație de bază a unui motor pe gaz comparativ cu un motor electric care se rotește, vei observa imediat cât de mult mai complicat este procesul pentru motorul pe gaz. Reducerea pieselor mobile se corelează direct cu întreținerea acestor diferite centrale electrice.
Cu motorul electric, nu există prea multe lucruri care pot merge prost, mai ales din cauza uzurii. Între timp, motorul cu ardere internă are tone de piese mobile care se pot deteriora. Acest lucru nu înseamnă că un motor electric nu se poate rupe, dar dacă este lipsit de multe dintre părțile care merg prost într-un motor pe gaz, nu va fi nevoie să le înlocuiți.
Unul dintre punctele de defectare majore la motoarele normale este lanțul de distribuție (sau cureaua), care nici măcar nu există într-un motor electric. După cum s-a menționat anterior, livrarea cuplului este, de asemenea, un mare plus pentru vehiculele electrice, deoarece acestea pot furniza un cuplu instantaneu, contribuind la senzația dramatică pe care o aveți atunci când accelerați un vehicul electric.
Motoarele cu inducție au existat pentru totdeauna, dar sunt încă revoluționare
Lucrul amuzant despre motoarele cu inducție este că nu sunt o invenție nouă, după nici un pic de imaginație. De asemenea, au fost folosite peste tot de ani de zile, dar recent aceste motoare au obținut recunoașterea pe care au meritat-o întotdeauna datorită valului de vehicule electrice care au preluat drumurile noastre. Motorul cu inducție este încă o minune inginerească uimitoare după toți acești ani, iar noile cercetări și dezvoltare ar trebui să îl facă și mai convingător.
