Тэст драйв сінхронны электрарухавік: што гэта значыць?
Электрычныя машыны па-ранейшаму застаюцца ў цені развіцця батарэй
Хуткае развіццё гібрыдных сілавых установак і беспрэцэдэнтны прагрэс у апошнія гады ў галіне электрамабіляў робяць асноўны ўпор у развіцці акумулятарных тэхналогій. Яны патрабуюць ад распрацоўшчыкаў максімальных рэсурсаў і з'яўляюцца самай вялікай праблемай для дызайнераў. Аднак не варта недаацэньваць той факт, што прагрэс у развіцці перадавых літый-іённых тэхналогій суправаджаецца значным прагрэсам у галіне рэгулявання магутнасці электрычных токаў і электрарухавікоў. Аказалася, што электрарухавікі хоць і валодаюць высокім ККД, але маюць сур'ёзнае поле для развіцця.
Дызайнеры чакаюць, што гэтая галіна будзе расці надзвычай высокімі тэмпамі не толькі таму, што электрамабілі становяцца ўсё больш распаўсюджанымі, але і таму, што электрыфікацыя аўтамабіляў з рухавікамі ўнутранага згарання з'яўляецца важным элементам узроўняў выкідаў, устаноўленых у Еўрапейскім саюзе.
Хаця ў электрарухавіка старажытная гісторыя, сёння перад канструктарамі стаяць новыя праблемы. Электрарухавікі ў залежнасці ад прызначэння могуць мець вузкую канструкцыю і вялікі дыяметр ці малы дыяметр і доўгі корпус. Іх паводзіны ў чыстых электрамабілях адрозніваецца ад паводзін у гібрыдах, дзе неабходна ўлічваць цяпло, якое выдаткоўваецца рухавіком унутранага згарання. Для электрамабіляў дыяпазон хуткасцяў шырэй, а тыя, якія ўсталяваныя ў раўналежнай гібрыднай сістэме ў скрынцы перадач, павінны быць аптымізаваны для працы ў дыяпазоне хуткасцяў рухавіка ўнутранага згарання. Большасць машын працуюць ад высокай напругі, але электрычныя машыны з сілкаваннем ад 48 вольт будуць станавіцца ўсё папулярнейшымі.
Чаму рухавікі пераменнага току
Нягледзячы на тое, што крыніцай электрычнасці ў асобе батарэі з'яўляецца пастаянны ток, распрацоўшчыкі электрычных сістэм у цяперашні час не думаюць аб выкарыстанні электрарухавікоў пастаяннага току. Нават з улікам страт ад пераўтварэнняў блокі пераменнага току, асабліва сінхронныя, выйграюць у канкурэнцыі з блокамі сталага току. Але што насамрэч азначае сінхронны ці асінхронны рухавік? Мы пазнаёмім вас з гэтай часткай аўтамабільнага свету, таму што, хоць электрычныя машыны ўжо даўно існуюць у аўтамабілях у выглядзе стартараў і генератараў пераменнага току, нядаўна ў гэтай галіне былі ўкаранёны зусім новыя тэхналогіі.
Цяпер Toyota, GM і BMW з'яўляюцца аднымі з нямногіх вытворцаў, якія самі ўзялі на сябе распрацоўку і вытворчасць электрарухавікоў. Нават даччыная кампанія Toyota, Lexus, пастаўляе гэтыя прылады іншай кампаніі, японскай Aisin. Большасць кампаній належаць на такіх пастаўшчыкоў, як ZF Sachs, Siemens, Bosch, Zytec ці кітайскія кампаніі. Відавочна, што хуткае развіццё гэтага бізнэсу дазваляе такім кампаніям атрымліваць выгаду ад супрацоўніцтва з вытворцамі аўтамабіляў. Што да тэхналагічнага боку рэчаў, то ў наш час для патрэб электрамабіляў і гібрыдаў выкарыстоўваюцца галоўным чынам сінхронныя рухавікі пераменнага току з вонкавым або ўнутраным ротарам.
Магчымасць эфектыўнага пераўтварэння акумулятараў пастаяннага току ў трохфазны пераменны ток і наадварот шмат у чым абумоўлена дасягненнямі ў тэхналогіі кіравання. Аднак велічыня току ў сілавой электроніцы дасягае ўзроўняў, у шмат разоў якія перавышаюць звычайныя ў бытавой электрасеткі, і часта значэнні перавышаюць 150 ампер. Пры гэтым вылучаецца вялікая колькасць цяпла, з якім даводзіцца мець справу сілавой электроніцы. У цяперашні час аб'ём электроннай прылады кіравання па-ранейшаму вялікі, паколькі электронныя паўправадніковыя прылады кіравання не могуць быць паменшаны з дапамогай чарадзейнай палачкі.
І сінхронныя, і асінхронныя рухавікі ставяцца да тыпу электрычных машын з якое верціцца магнітным полем, якія маюць больш высокую ўдзельную магутнасць. У агульным выпадку ротар асінхроннага рухавіка складаецца з простага пакета суцэльных лістоў з каротказамкнутымі абмоткамі. Ток працякае ў абмотках статара процілеглымі парамі, пры гэтым ток ад адной з трох фаз цячэ ў кожнай пары. Паколькі ў кожным з іх яно ссунута па фазе на 120 градусаў адносна іншага, атрымліваецца так званае якое верціцца магнітнае поле. Гэта, у сваю чаргу, індукуе магнітнае поле ў ротары, і ўзаемадзеянне паміж двума магнітнымі палямі – якое верціцца ў статары і магнітным полем ротара, прыводзіць да захаплення апошняга і наступнага кручэння. Аднак у гэтым тыпе электрарухавіка ротар заўсёды адстае ад поля, таму што, калі няма адноснага руху паміж полем і ротарам, ён не будзе індукаваць магнітнае поле ў ротары. Такім чынам, узровень максімальнай хуткасці вызначаецца частатой сілкавальнага току і нагрузкі. Аднак з-за больш высокага ККД сінхронных рухавікоў большасць вытворцаў прытрымліваюцца іх.
сінхронныя рухавікі
Гэтыя агрэгаты маюць значна больш высокі ККД і ўдзельную магутнасць. Істотнае адрозненне ад асінхроннага рухавіка складаецца ў тым, што магнітнае поле ў ротары не ствараецца ўзаемадзеяннем са статарам, а з'яўляецца вынікам альбо току, які праходзіць праз дадатковыя абмоткі, усталяваныя ў ім, альбо сталых магнітаў. Такім чынам, поле ў ротары і поле ў статары сінхронныя, а максімальная хуткасць рухавіка таксама залежыць ад кручэння поля, адпаведна, ад частаты току і нагрузкі. У пазбяганне неабходнасці дадатковага сілкавання абмотак, што павялічвае спажываную магутнасць і ўскладняе рэгуляванне току ў сучасных электрамабілях і гібрыдных мадэлях, выкарыстоўваюцца электрарухавікі з так званай сталай узрушанасцю, т.е. з пастаяннымі магнітамі. Як ужо згадвалася, практычна ўсе вытворцы такіх аўтамабіляў у наш час выкарыстаюць агрэгаты гэтага тыпу, таму, па меркаванні шматлікіх адмыслоўцаў, праблема з дэфіцытам дарагіх рэдказямельных элементаў неадыму і дыспрозія ўсё роўна будзе. Сінхронныя рухавікі маюць розныя разнавіднасці і змешаныя тэхналагічныя рашэнні, такія як BMW ці GM, але мы раскажам вам пра іх больш.
пабудова
Рухавікі аўтамабіляў з чыста электрычным прывадам звычайна далучаюцца непасрэдна да дыферэнцыяла кіроўнага маста, а магутнасць перадаецца на колы праз паўвосі, што змяншае страты ад механічнай перадачы. Пры такой планіроўцы пад падлогай цэнтр цяжару памяншаецца, а агульная блокавая канструкцыя становіцца больш кампактнай. Зусім інакш ідзе справу з кампаноўкай гібрыдных мадэляў. Для поўных гібрыдаў, такіх як адзін рэжым (Toyota і Lexus) і два рэжыму (Chevrolet Тахо) электрарухавікі вызначанай выявай злучаны з планетарнымі механізмамі ў гібрыднай трансмісіі, і ў гэтым выпадку кампактнасць патрабуе, каб іх канструкцыя была падоўжанай і меншага дыяметра. У класічных паралельных гібрыдах патрабаванні кампактнасці азначаюць, што вузел, які змяшчаецца паміж махавіком і каробкай перадач, мае большы дыяметр і даволі плоскі, а такія вытворцы, як Bosch і ZF Sachs, нават належаць на канструкцыю ротара ў форме дыска. Таксама ёсць варыяцыі ротара у той час як у Lexus LS 600h які верціцца элемент размешчаны ўсярэдзіне, у некаторых мадэлях Mercedes які верціцца ротар знаходзіцца звонку. Апошняя канструкцыя таксама надзвычай зручная ў выпадках, калі электрарухавікі ўсталяваныя ў ступіцах колаў.
Тэкст: Георгій Колеў
