Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Какие бывают двигатели? Типы электродвигателей. Асинхронные двигатели



В основу работы любых электродвигателей положен принцип электромагнитной индукции. Электродвигатель состоит из неподвижной части — статора (для асинхронных и синхронных движков переменного тока) либо индуктора (для движков постоянного тока) и подвижной части — ротора (для асинхронных и синхронных движков переменного тока) либо якоря (для движков постоянного тока). В роли индуктора на маломощных двигателях постоянного тока нередко используются постоянные магниты.

Все двигатели, грубо говоря можно поделить на два вида:
двигатели постоянного тока
двигатели переменного тока (асинхронные и синхронные)

Двигатели постоянного тока

По неким мнениям данный двигатель возможно еще назвать синхронной машиной постоянного тока с самосинхронизацией. Простой движок, являющийся машиной постоянного тока, состоит из постоянного магнита на индукторе (статоре), 1-го электромагнита с очевидно выраженными полюсами на якоре (двухзубцового якоря с явно выраженными полюсами и с одной обмоткой), щёточноколлекторного узла с 2-мя пластинами (ламелями) и 2-мя щётками.

Простой двигатель имеет 2 положения ротора (2 “мёртвые точки”), из которых неосуществим самозапуск, и неравномерный крутящий момент. В первом приближении магнитное поле полюсов статора равномерное (однородное).

Данные двигатели с наличием щёточно-коллекторного узла бывают:

Колекторные – электрическое устройство, в котором датчиком положения ротора и переключателем тока в обмотках является одно и то же устройство — щёточно-коллекторный узел.

Бесколекторные – замкнутая электромеханическая система, состоящая из синхронного устройства с синусоидальным распределением магнитного поля в зазоре, датчика положения ротора, преобразователя координат и усилителя мощности. Более дорогой вариант в сравнение с колекторными двигателями.

Двигатели переменного тока

По типу работы данные двигатели делятся на синхронные и асинхронные двигатели. Принципное отличие заключается в том, что в синхронных машинах 1-ая гармоника магнитодвижущей силы статора перемещается со скоростью вращения ротора (по этому сам ротор крутится со скоростью вращения магнитного поля в статоре), а у асинхронных — есть и остается разница меж скоростью вращения ротора и скоростью вращения магнитного поля в статоре (поле крутится быстрее ротора).

Синхронный – двигатель переменного тока, ротор которого крутится синхронно с магнитным полем питающего напряжения. Эти движки традиционно применяются при огромных мощностях (от сотен киловатт и выше).
Есть синхронные двигатели с дискретным угловым движением ротора — шаговые двигатели. У них данное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующие обмотки. Переход в другое положение исполняется путём снятия напряжения питания с одних обмоток и передачи его на другие обмотки двигателя.

Ещё один вид синхронных движков — вентильный реактивный эл-двигатель, питание обмоток которого складывается с помощью полупроводниковых элементов.

Асинхронный – двигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора различается от частоты крутящего магнитного поля, творимого питающим напряжением, второе название асинхронных машин – индукционные обосновано тем, что ток в обмотке ротора индуцируется вертящимся полем статора. Асинхронные машины сейчас оформляют огромную часть электрических машин. В главном они используются в виде электродвигателей и считаются ключевыми преобразователями электрической энергии в механическую, причём в основном используются асинхронные движки с короткозамкнутым ротором

По количеству фаз двигатели бывают:

  • однофазные
  • двухфазные
  • трехфазные

Самые популярные и шыроковостребованые двигатели которые применяются в производстве и бытовом хозяйстве:

Однофазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором


Однофазовый асинхронный движок имеет на статоре только 1 рабочую обмотку, на которую в ходе работы мотора подается переменный ток. Хотя для запуска мотора на его статоре есть и вспомогательная обмотка, которая краткосрочно подключается к сети через конденсатор либо индуктивность, или замыкается накоротко пусковыми контактами рубильника. Это нужно для создания исходного сдвига фаз, чтоб ротор начал крутиться, по другому пульсирующее магнитное поле статора не здвинуло б ротор с места.

Ротор такового мотора, как и любого иного асинхронного мотора с короткозамкнутым ротором, являет из себя цилиндрический сердечник с залитыми алюминием пазами, с сразу отлитыми вентиляционными лопастями.
Таковой ротор именуется короткозамкнутым ротором. Однофазовые движки используются в маломощных устройствах, в том числе комнатные вентиляторы либо маленькие насосы.

Двухфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором


Двухфазные асинхронные движки более эффективны при работе от однофазовой сети переменного тока. Они содержат на статоре две рабочие обмотки, находящиеся перпендикулярно, при этом одна из обмоток подключается к сети переменного тока напрямую, а вторая – через фазосдвигающий конденсатор, так выходит крутящееся магнитное поле, а вот без конденсатора ротор бы не двинулся с места.

Данные двигатели помимо прочего имеют короткозамкнутый ротор, а их использование еще обширнее, нежели у однофазовых. Тут уже и стиральные машинки, и разные станки. Двухфазные движки для питания от однофазовых сетей называют конденсаторными двигателями, потому что фазосдвигающий конденсатор считается часто обязательной их частью.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором


Трехфазный асинхронный двигатель имеет на статоре три рабочие обмотки, сдвинутые сравнительно друг друга так, что при подключении в трехфазную сеть, их магнитные поля получаются смещенными в пространстве сравнительно друг дружку на 120 градусов. При включении трехфазного мотора к трехфазной сети переменного тока, появляется крутящееся магнитное поле, приводящее в перемещение короткозамкнутый ротор.

Обмотки статора трехфазного мотора возможно соединить по схеме «звезда» либо «треугольник», при этом для питания мотора по схеме «звезда» потребуется напряжение выше, чем для схемы «треугольник», и на движке, потому, указываются 2 напряжения, к примеру: 127/220 либо 220/380. Трехфазные движки незаменимы для приведения в действие разных станков, лебедок, циркулярных пил, подъемных кранов, и т.п.

Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором


Трехфазный асинхронный движок с фазным ротором имеет статор подобный описанным выше типам движков,  шихтованный магнитопровод с 3-мя уложенными в его пазы обмотками, но в фазный ротор не залиты дюралевые стержни, а уложена уже настоящая трехфазная обмотка, в соединении «звезда». Концы звезды обмотки фазного ротора выведены на три контактных кольца, насаженных на вал ротора, и электрически отделенных от него.

Посредством щеток, на кольца помимо прочего подается трехфазное переменное напряжение, и включение может быть осуществлено как впрямую, так и через реостаты. Непременно, движки с фазным ротором стоят подороже, хотя их пусковой момент под нагрузкой значительно повыше, нежели у типов движков с короткозамкнутым ротором. Именно в следствие завышенной силы и огромного пускового момента, данный вид движков отыскал использование в приводах лифтов и подъемных кранов, другими словами там, где прибор запускается под нагрузкой а не в холостую, как у двигателей с короткозамкнутым ротором.

какие они бывают / Хабр

В прошлых статьях был рассмотрен принцип работы синхронного и асинхронного электродвигателей, а также рассказано, как ими управлять. Но видов электродвигателей существует гораздо больше! И у каждого из них свои свойства, область применения и особенности.

В этой статье будет небольшой обзор по разным типам электродвигателей с фотографиями и примерами применений. Почему в пылесос ставятся одни двигатели, а в вентилятор вытяжки другие? Какие двигатели стоят в сегвее? А какие двигают поезд метро?

Каждый электродвигатель обладает некоторыми отличительными свойствами, которые обуславливают его область применения, в которой он наиболее выгоден. Синхронные, асинхронные, постоянного тока, коллекторные, бесколлекторные, вентильно-индукторные, шаговые… Почему бы, как в случае с двигателями внутреннего сгорания, не изобрести пару типов, довести их до совершенства и ставить их и только их во все применения? Давайте пройдемся по всем типам электродвигателей, а в конце обсудим, зачем же их столько и какой двигатель «самый лучший».



С этим двигателем все должны быть знакомы с детства, потому что именно этот тип двигателя стоит в большинстве старых игрушек. Батарейка, два проводка на контакты и звук знакомого жужжания, вдохновляющего на дальнейшие конструкторские подвиги. Все ведь так делали? Надеюсь. Иначе эта статья, скорее всего, не будет вам интересна. Внутри такого двигателя на валу установлен контактный узел – коллектор, переключающий обмотки на роторе в зависимости от положения ротора. Постоянный ток, подводимый к двигателю, протекает то по одним, то по другим частям обмотки, создавая вращающий момент. Кстати, не уходя далеко, всех ведь, наверное, интересовало – что за желтые штучки стояли на некоторых ДПТ из игрушек, прямо на контактах (как на фото сверху)? Это конденсаторы – при работе коллектора из-за коммутаций потребление тока импульсное, напряжение может также меняться скачками, из-за чего двигатель создает много помех. Они особенно мешают, если ДПТ установлен в радиоуправляемой игрушке. Конденсаторы как раз гасят такие высокочастотные пульсации и, соответственно, убирают помехи.

Двигатели постоянного тока бывают как очень маленького размера («вибра» в телефоне), так и довольно большого – обычно до мегаватта. Например, на фото ниже показан тяговый электродвигатель электровоза мощностью 810кВт и напряжением 1500В.

Почему ДПТ не делают мощнее? Главная проблема всех ДПТ, а в особенности ДПТ большой мощности – это коллекторный узел. Скользящий контакт сам по себе является не очень хорошей затеей, а скользящий контакт на киловольты и килоамперы – и подавно. Поэтому конструирование коллекторного узла для мощных ДПТ – целое искусство, а на мощности выше мегаватта сделать надежный коллектор становится слишком сложно (рекорд — 12,5МВт).

В потребительском качестве ДПТ хорош своей простотой с точки зрения управляемости. Его момент прямо пропорционален току якоря, а частота вращения (по крайней мере холостой ход) прямо пропорциональна приложенному напряжению. Поэтому до наступления эры микроконтроллеров, силовой электроники и частотного регулируемого привода переменного тока именно ДПТ был самым популярным электродвигателем для задач, где требуется регулировать частоту вращения или момент.

Также нужно упомянуть, как именно в ДПТ формируется магнитный поток возбуждения, с которым взаимодействует якорь (ротор) и за счет этого возникает вращающий момент. Этот поток может делаться двумя способами: постоянными магнитами и обмоткой возбуждения. В небольших двигателях чаще всего ставят постоянные магниты, в больших – обмотку возбуждения. Обмотка возбуждения – это еще один канал регулирования. При увеличении тока обмотки возбуждения увеличивается её магнитный поток. Этот магнитный поток входит как в формулу момента двигателя, так и в формулу ЭДС. Чем выше магнитный поток возбуждения, тем выше развиваемый момент при том же токе якоря. Но тем выше и ЭДС машины, а значит при том же самом напряжении питания частота вращения холостого хода двигателя будет ниже. Зато если уменьшить магнитный поток, то при том же напряжении питания частота холостого хода будет выше, уходя в бесконечность при уменьшении потока возбуждения до нуля. Это очень важное свойство ДПТ. Вообще, я очень советую изучить уравнения ДПТ – они простые, линейные, но их можно распространить на все электродвигатели – процессы везде схожие.


Как ни странно, это самый распространенный в быту электродвигатель, название которого наименее известно. Почему так получилось? Его конструкция и характеристики такие же, как у двигателя постоянного тока, поэтому упоминание о нем в учебниках по приводу обычно помещается в самый конец главы про ДПТ. При этом ассоциация коллектор = ДПТ так прочно заседает в голове, что не всем приходит на ум, что двигатель постоянного тока, в названии которого присутствует «постоянный ток», теоретически можно включать в сеть переменного тока. Давайте разберемся.

Как изменить направление вращения двигателя постоянного тока? Это знают все, надо сменить полярность питания якоря. А ещё? А еще можно сменить полярность питания обмотки возбуждения, если возбуждение сделано обмоткой, а не магнитами. А если полярность сменить и у якоря, и у обмотки возбуждения? Правильно, направление вращения не изменится. Так что же мы ждем? Соединяем обмотки якоря и возбуждения последовательно или параллельно, чтобы полярность изменялась одинаково и там и там, после чего вставляем в однофазную сеть переменного тока! Готово, двигатель будет крутиться. Есть один только маленький штрих, который надо сделать: так как по обмотке возбуждения протекает переменный ток, её магнитопровод, в отличие от истинного ДПТ, надо изготовить шихтованным, чтобы снизить потери от вихревых токов. И вот мы и получили так называемый «универсальный коллекторный двигатель», который по конструкции является подвидом ДПТ, но… прекрасно работает как от переменного, так и от постоянного тока.

Этот тип двигателей наиболее широко распространен в бытовой технике, где требуется регулировать частоту вращения: дрели, стиральные машины (не с «прямым приводом»), пылесосы и т.п. Почему именно он так популярен? Из-за простоты регулирования. Как и в ДПТ, его можно регулировать уровнем напряжения, что для сети переменного тока делается симистором (двунаправленным тиристором). Схема регулирования может быть так проста, что помещается, например, прямо в «курке» электроинструмента и не требует ни микроконтроллера, ни ШИМ, ни датчика положения ротора.


Еще более распространенным, чем коллекторные двигатели, является асинхронный двигатель. Только распространен он в основном в промышленности – где присутствует трехфазная сеть. Про принцип его работы написана

отдельная статья

. Если кратко, то его статор – это распределенная двухфазная или трехфазная (реже многофазная) обмотка. Она подключается к источнику переменного напряжения и создает вращающееся магнитное поле. Ротор можно представлять себе в виде медного или алюминиевого цилиндра, внутри которого находится железо магнитопровода. К ротору в явном виде напряжение не подводится, но оно индуцируется там за счет переменного поля статора (поэтому двигатель на английском языке называют индукционным). Возникающие вихревые токи в короткозамкнутом роторе взаимодействуют с полем статора, в результате чего образуется вращающий момент.

Почему асинхронный двигатель так популярен? У него нет скользящего контакта, как у коллекторного двигателя, а поэтому он более надежен и требует меньше обслуживания. Кроме того, такой двигатель может пускаться от сети переменного тока «прямым пуском» – его можно включить коммутатором «на сеть», в результате чего двигатель запустится (с большим пусковым током 5-7 крат, но допустимым). ДПТ относительно большой мощности так включать нельзя, от пускового тока погорит коллектор. Также асинхронные привода, в отличие от ДПТ, можно делать гораздо большей мощности – десятки мегаватт, тоже благодаря отсутствию коллектора. При этом асинхронный двигатель относительно прост и дешев.

Асинхронный двигатель применяется и в быту: в тех устройствах, где не нужно регулировать частоту вращения. Чаще всего это так называемые «конденсаторные» двигатели, или, что тоже самое, «однофазные» асинхронники. Хотя на самом деле с точки зрения электродвигателя правильнее говорить «двухфазные», просто одна фаза двигателя подключается в сеть напрямую, а вторая через конденсатор. Конденсатор делает фазовый сдвиг напряжения во второй обмотке, что позволяет создать вращающееся эллиптическое магнитное поле. Обычно такие двигатели применяются в вытяжных вентиляторах, холодильниках, небольших насосах и т.п.

Минус асинхронного двигателя по сравнению с ДПТ в том, что его сложно регулировать. Асинхронный электродвигатель – это двигатель переменного тока. Если асинхронному двигателю просто понизить напряжение, не понизив частоту, то он несколько снизит скорость, да. Но у него увеличится так называемое скольжение (отставание частоты вращения от частоты поля статора), увеличатся потери в роторе, из-за чего он может перегреться и сгореть. Можно представлять это себе как регулирование скорости движения легкового автомобиля исключительно сцеплением, подав полный газ и включив четвертую передачу. Чтобы правильно регулировать частоту вращения асинхронного двигателя нужно пропорционально регулировать и частоту, и напряжение. А лучше и вовсе организовать векторное управление, как более подробно было описано в прошлой статье. Но для этого нужен преобразователь частоты – целый прибор с инвертором, микроконтроллером, датчиками и т.п. До эры силовой полупроводниковой электроники и микропроцессорной техники (в прошлом веке) регулирование частотой было экзотикой – его не на чем было делать. Но сегодня регулируемый асинхронный электропривод на базе преобразователя частоты – это уже стандарт-де-факто.


Про принцип работы синхронного двигателя также

была отдельная статья

. Синхронных приводов бывает несколько подвидов – с магнитами (PMSM) и без (с обмоткой возбуждения и контактными кольцами), с синусоидальной ЭДС или с трапецеидальной (бесколлекторные двигатели постоянного тока, BLDC). Сюда же можно отнести некоторые шаговые двигатели. До эры силовой полупроводниковой электроники уделом синхронных машин было применение в качестве генераторов (почти все генераторы всех электростанций – синхронные машины), а также в качестве мощных приводов для какой-либо серьезной нагрузки в промышленности.


Все эти машины выполнялись с контактными кольцами (можно увидеть на фото), о возбуждении от постоянных магнитов при таких мощностях речи, конечно же, не идет. При этом у синхронного двигателя, в отличие от асинхронного, большие проблемы с пуском. Если включить мощную синхронную машину напрямую на трехфазную сеть, то всё будет плохо. Так как машина синхронная, она должна вращаться строго с частотой сети. Но за время 1/50 секунды ротор, конечно же, разогнаться с нуля до частоты сети не успеет, а поэтому он будет просто дергаться туда-сюда, так как момент получится знакопеременный. Это называется «синхронный двигатель не вошел в синхронизм». Поэтому в реальных синхронных машинах применяют асинхронный пуск – делают внутри синхронной машины небольшую асинхронную пусковую обмотку и закорачивают обмотку возбуждения, имитируя «беличью клетку» асинхронника, чтобы разогнать машину до частоты, примерно равной частоте вращения поля, а уже после этого включается возбуждение постоянным током и машина втягивается в синхронизм.

И если у асинхронного двигателя регулировать частоту ротора без изменения частоты поля хоть как-то можно, то у синхронного двигателя нельзя никак. Он или крутится с частой поля, или выпадает из синхронизма и с отвратительными переходными процессами останавливается. Кроме того, у синхронного двигателя без магнитов есть контактные кольца – скользящий контакт, чтобы передавать энергию на обмотку возбуждения в роторе. С точки зрения сложности, это, конечно, не коллектор ДПТ, но всё равно лучше бы было без скользящего контакта. Именно поэтому в промышленности для нерегулируемой нагрузки применяют в основном менее капризные асинхронные привода.

Но все изменилось с появлением силовой полупроводниковой электроники и микроконтроллеров. Они позволили сформировать для синхронной машины любую нужную частоту поля, привязанную через датчик положения к ротору двигателя: организовать вентильный режим работы двигателя (автокоммутацию) или векторное управление. При этом характеристики привода целиком (синхронная машина + инвертор) получились такими, какими они получаются у двигателя постоянного тока: синхронные двигатели заиграли совсем другими красками. Поэтому начиная где-то с 2000 года начался «бум» синхронных двигателей с постоянными магнитами. Сначала они робко вылезали в вентиляторах кулеров как маленькие BLDC двигатели, потом добрались до авиамоделей, потом забрались в стиральные машины как прямой привод, в электротягу (сегвей, Тойота приус и т.п.), всё больше вытесняя классический в таких задачах коллекторный двигатель. Сегодня синхронные двигатели с постоянными магнитами захватывают всё больше применений и идут семимильными шагами. И все это – благодаря электронике. Но чем же лучше синхронный двигатель асинхронного, если сравнивать комплект преобразователь+двигатель? И чем хуже? Этот вопрос будет рассматриваться в конце статьи, а сейчас давайте пройдемся еще по нескольким типам электродвигателей.


У него много названий. Обычно его коротко называют вентильно-индукторный двигатель (ВИД) или вентильно-индукторная машина (ВИМ) или привод (ВИП). В английской терминологии это switched reluctance drive (SRD) или motor (SRM), что переводится как машина с переключаемым магнитным сопротивлением. Но чуть ниже будет рассматриваться другой подвид этого двигателя, отличающийся по принципу действия. Чтобы не путать их друг с другом, «обычный» ВИД, который рассмотрен в этом разделе, мы на кафедре электропривода в МЭИ, а также на фирме ООО «НПФ ВЕКТОР» называем «вентильно-индукторный двигатель с самовозбуждением» или коротко ВИД СВ, что подчеркивает принцип возбуждения и отличает его от машины, рассмотренной далее. Но другие исследователи его также называют ВИД с самоподмагничиванием, иногда реактивный ВИД (что отражает суть образования вращающего момента).


Конструктивно это самый простой двигатель и по принципу действия похож на некоторые шаговые двигатели. Ротор – зубчатая железка. Статор – тоже зубчатый, но с другим числом зубцов. Проще всего принцип работы поясняет вот эта анимация:


Подавая постоянный ток в фазы в соответствии с текущим положением ротора можно заставить двигатель вращаться. Фаз может быть разное количество. Форма тока реального привода для трех фаз показа на рисунке (токоограничение 600А):


Однако за простоту двигателя приходится платить. Так как двигатель питается однополярными импульсами тока, напрямую «на сеть» его включать нельзя. Обязательно требуется преобразователь и датчик положения ротора. Причем преобразователь не классический (типа шестиключевой инвертор): для каждой фазы у преобразователя для SRD должны быть полумосты, как на фото в начале этого раздела. Проблема в том, что для удешевления комплектующих и улучшения компоновки преобразователей силовые ключи и диоды часто не изготавливаются отдельно: обычно применяются готовые модули, содержащие одновременно два ключа и два диода – так называемые стойки. И именно их чаще всего и приходится ставить в преобразователь для ВИД СВ, половину силовых ключей просто оставляя незадействованной: получается избыточный преобразователь. Хотя в последние годы некоторые производители IGBT модулей выпустили изделия, предназначенные именно для SRD.

Следующая проблема – это пульсации вращающего момента. В силу зубчатой структуры и импульсного тока момент редко получается стабильным – чаще всего он пульсирует. Это несколько ограничивает применимость двигателей для транспорта – кому хочется иметь пульсирующий момент на колесах? Кроме того, от таких импульсов тянущего усилия не очень хорошо себя чувствуют подшипники двигателя. Проблема несколько решается специальным профилированием формы тока фазы, а также увеличением количества фаз.

Однако даже при этих недостатках двигатели остаются перспективными в качестве регулируемого привода. Благодаря их простоте сам двигатель получается дешевле классического асинхронного двигателя. Кроме того, двигатель легко сделать многофазным и многосекционным, разделив управление одним двигателем на несколько независимых преобразователей, которые работают параллельно. Это позволяет повысить надежность привода – отключение, скажем, одного из четырех преобразователей не приведет к остановке привода в целом – трое соседей будут какое-то время работать с небольшой перегрузкой. Для асинхронного двигателя такой фокус выполнить так просто не получается, так как невозможно сделать несвязанные друг с другом фазы статора, которые бы управлялись отдельным преобразователем полностью независимо от других. Кроме того, ВИД очень хорошо регулируются «вверх» от основной частоты. Железку ротора можно раскручивать без проблем до очень высоких частот.
Мы на фирме ООО «НПФ ВЕКТОР» выполнили несколько проектов на базе этого двигателя. Например, делали небольшой привод для насосов горячего водоснабжения, а также недавно закончили разработку и отладку системы управления для мощных (1,6 МВт) многофазных резервируемых приводов для обогатительных фабрик АК «АЛРОСА». Вот машинка на 1,25 МВт:

Вся система управления, контроллеры и алгоритмы были сделаны у нас в ООО «НПФ ВЕКТОР», силовые преобразователи спроектировала и изготовила фирма ООО «НПП «ЦИКЛ+». Заказчиком работы и проектировщиком самих двигателей являлась фирма ООО «МИП «Мехатроника» ЮРГТУ (НПИ)».

Это совсем другой тип двигателя, отличающийся по принципу действия от обычного ВИД. Исторически известны и широко используются вентильно-индукторные генераторы такого типа, применяемые на самолетах, кораблях, железнодорожном транспорте, а вот именно двигателями такого типа почему-то занимаются мало.


На рисунке схематично показана геометрия ротора и магнитный поток обмотки возбуждения, а также изображено взаимодействие магнитных потоков статора и ротора, при этом ротор на рисунке установлен в согласованное положение (момент равен нулю).

Ротор собран из двух пакетов (из двух половинок), между которыми установлена обмотка возбуждения (на рисунке показана как четыре витка медного провода). Несмотря на то, что обмотка висит «посередине» между половинками ротора, крепится она к статору и не вращается. Ротор и статор выполнены из шихтованного железа, постоянные магниты отсутствуют. Обмотка статора распределенная трехфазная – как у обычного асинхронного или синхронного двигателя. Хотя существуют варианты такого типа машин с сосредоточенной обмоткой: зубцами на статоре, как у SRD или BLDC двигателя. Витки обмотки статора охватывают сразу оба пакета ротора.

Упрощенно принцип работы можно описать следующим образом: ротор стремится повернуться в такое положение, при котором направления магнитного потока в статоре (от токов статора) и роторе (от тока возбуждения) совпадут. При этом половина электромагнитного момента образуется в одном пакете, а половина – в другом. Со стороны статора машина подразумевает разнополярное синусоидальное питание (ЭДС синусоидальна), электромагнитный момент активный (полярность зависит от знака тока) и образован за счет взаимодействия поля, созданного током обмотки возбуждения с полем, созданного обмотками статора. По принципу работы эта машина отлична от классических шаговых и SRD двигателей, в которых момент реактивный (когда металлическая болванка притягивается к электромагниту и знак усилия не зависит от знака тока электромагнита).

С точки зрения управления ВИД НВ оказывается эквивалентен синхронной машине с контактными кольцами. То есть, если вы не знаете конструкцию этой машины и используете её как «черный ящик», то она ведет себя практически неотличимо от синхронной машины с обмоткой возбуждения. Можно сделать векторное управление или автокоммутацию, можно ослаблять поток возбуждения для повышения частоты вращения, можно усиливать его для создания большего момента – всё так, как будто это классическая синхронная машина с регулируемым возбуждением. Только ВИД НВ не имеет скользящего контакта. И не имеет магнитов. И ротор в виде дешевой железной болванки. И момент не пульсирует, в отличие от SRD. Вот, например, синусоидальные токи ВИД НВ при работе векторного управления:

Кроме того, ВИД НВ можно создавать многофазным и многосекционным, аналогично тому, как это делается в ВИД СВ. При этом фазы оказываются несвязанными друг с другом магнитными потоками и могут работать независимо. Т.е. получается как будто бы несколько трехфазных машин в одной, к каждой из которых присоединяется свой независимый инвертор с векторным управлением, а результирующая мощность просто суммируется. Координации между преобразователями при этом не требуется никакой – только общее задание частоты вращения.

Минусы этого двигателя тоже есть: напрямую от сети он крутиться не может, так как, в отличие от классических синхронных машин, ВИД НВ не имеет асинхронной пусковой обмотки на роторе. Кроме того, он сложнее по конструкции, чем обычный ВИД СВ (SRD).

На основе данного двигателя мы также сделали несколько успешных проектов. Например, один из них – это серия приводов насосов и вентиляторов для районных теплостанций г. Москвы мощностью 315-1200кВт (ссылка на проект). Это низковольтные (380В) ВИД НВ с резервированием, где одна машина «разбита» на 2, 4 или 6 независимых трехфазных секций. На каждую секцию ставится свой однотипный преобразователь с векторным бездатчиковым управлением. Таким образом можно легко наращивать мощность на базе однотипной конструкции преобразователя и двигателя. При этом часть преобразователей подключено к одному вводу питания районной теплостанции, а часть к другому. Поэтому если происходит «моргушка питания» по одному из вводов питания, то привод не встает: половина секций кратковременно работают в перегрузке, пока питание не восстановится. Как только оно восстанавливается, на ходу в работу автоматически вводятся отдыхавшие секции. Вообще, наверное, этот проект заслуживал бы отдельной статьи, поэтому пока про него закончу, вставив фото двигателя и преобразователей:

К сожалению, двумя словами здесь не обойтись. И общими выводами про то, что у каждого двигателя свои достоинства и недостатки – тоже. Потому что не рассмотрены самые главные качества – массогабаритные показатели каждого и типов машин, цена, а также их механические характеристики и перегрузочная способность. Оставим нерегулируемый асинхронный привод крутить свои насосы напрямую от сети, тут ему конкурентов нет. Оставим коллекторные машины крутить дрели и пылесосы, тут с ними в простоте регулирования тоже потягаться сложно.

Давайте рассмотрим регулируемый электропривод, режим работы которого – длительный. Коллекторные машины здесь сразу исключаются из конкуренции по причине ненадежности коллекторного узла. Но остались еще четыре – синхронный, асинхронный, и два типа вентильно-индукторных. Если мы говорим о приводе насоса, вентилятора и чего-то похожего, что используется в промышленности и где масса и габариты особо не важны, то здесь из конкуренции выпадают синхронные машины. Для обмотки возбуждения требуются контактные кольца, что является капризным элементом, а постоянные магниты очень дороги. Конкурирующими вариантами остаются асинхронный привод и вентильно-индукторные двигатели обоих типов.

Как показывает опыт, все три типа машин успешно применяются. Но – асинхронный привод невозможно (или очень сложно) секционировать, т.е. разбить мощную машину на несколько маломощных. Поэтому для обеспечения большой мощности асинхронного преобразователя требуется делать его высоковольтным: ведь мощность – это, если грубо, произведение напряжения на ток. Если для секционируемого привода мы можем взять низковольтный преобразователь и наставить их несколько, каждый на небольшой ток, то для асинхронного привода преобразователь должен быть один. Но не делать же преобразователь на 500В и ток 3 килоампера? Это провода нужны с руку толщиной. Поэтому для увеличения мощности повышают напряжение и снижают ток. А высоковольтный преобразователь – это совсем другой класс задачи. Нельзя просто так взять силовые ключи на 10кВ и сделать из них классический инвертор на 6 ключей, как раньше: и нет таких ключей, а если есть, они очень дороги. Инвертор делают многоуровневым, на низковольтных ключах, соединенных последовательно в сложных комбинациях. Такой инвертор иногда тянет за собой специализированный трансформатор, оптические каналы управления ключами, сложную распределенную систему управления, работающую как одно целое… В общем, сложно всё у мощного асинхронного привода. При этом вентильно-индукторный привод за счет секционирования может «отсрочить» переход на высоковольтный инвертор, позволяя сделать привода до единиц мегаватт от низковольтного питания, выполненные по классической схеме. В этом плане ВИПы становятся интереснее асинхронного привода, да еще и обеспечивают резервирование. С другой стороны, асинхронные привода работают уже сотни лет, двигатели доказали свою надежность. ВИПы же только пробивают себе дорогу. Так что здесь надо взвесить много факторов, чтобы выбрать для конкретной задачи наиболее оптимальный привод.

Но всё становится еще интереснее, когда речь заходит о транспорте или о малогабаритных устройствах. Там уже нельзя беспечно относиться к массе и габаритам электропривода. И вот там уже нужно смотреть на синхронные машины с постоянными магнитами. Если посмотреть только на параметр мощности деленной на массу (или размер), то синхронные машины с постоянными магнитами вне конкуренции. Отдельные экземпляры могут быть в разы меньше и легче, чем любой другой «безмагнитный» привод переменного тока. Но здесь есть одно опасное заблуждение, которое я сейчас постараюсь развеять.

Если синхронная машина в три раза меньше и легче – это не значит, что для электротяги она подходит лучше. Всё дело в отсутствии регулировки потока постоянных магнитов. Поток магнитов определяет ЭДС машины. На определенной частоте вращения ЭДС машины достигает напряжения питания инвертора и дальнейшее повышение частоты вращения становится затруднительно. Тоже самое касается и повышения момента. Если нужно реализовать больший момент, в синхронной машине нужно повышать ток статора – момент возрастет пропорционально. Но более эффективно было бы повысить и поток возбуждения – тогда и магнитное насыщение железа было бы более гармоничным, а потери были бы ниже. Но опять же поток магнитов повышать мы не можем. Более того, в некоторых конструкциях синхронных машин и ток статора нельзя повышать сверх определенной величины – магниты могут размагнититься. Что же получается? Синхронная машина хороша, но только лишь в одной единственной точке – в номинальной. С номинальной частотой вращения и номинальным моментом. Выше и ниже – всё плохо. Если это нарисовать, то получится вот такая характеристика частоты от момента (красным):

На рисунке по горизонтальной оси отложен момент двигателя, по вертикальной – частота вращения. Звездочкой отмечена точка номинального режима, например, пусть это будет 60кВт. Заштрихованный прямоугольник – это диапазон, где возможно регулирование синхронной машины без проблем – т.е. «вниз» по моменту и «вниз» по частоте от номинала. Красной линией отмечено, что можно выжать из синхронной машины сверх номинала – небольшое повышение частоты вращения за счет так называемого ослабления поля (на самом деле это создание лишнего реактивного тока по оси d двигателя в векторном управлении), а также показана некоторая возможная форсировка по моменту, чтобы было безопасно для магнитов. Всё. А теперь давайте поставим эту машину в легковое транспортное средство без коробки передач, где батарея рассчитана на отдачу 60кВт. Желаемая тяговая характеристика изображена синим. Т.е. начиная с самой низкой скорости, скажем, с 10км/ч привод должен развивать свои 60кВт и продолжать их развивать вплоть до максимальной скорости, скажем 150км/ч. Синхронная машина и близко не лежала: её момента не хватит даже чтобы заехать на бордюр у подъезда (или на поребрик у парадной, для полит. корректности), а разогнаться машина сможет лишь до 50-60км/ч.

Что же это значит? Синхронная машина не подходит для электротяги без коробки передач? Подходит, конечно же, просто надо по-другому её выбрать. Вот так:


Надо выбрать такую синхронную машину, чтобы требуемый тяговый диапазон регулирования был весь внутри её механической характеристики. Т.е. чтобы машина одновременно могла развить и большой момент, и работать на большой частоте вращения. Как вы видите из рисунка… установленная мощность такой машины будет уже не 60кВт, а 540кВт (можно посчитать по делениям). Т.е. в электромобиль с батареей на 60кВт придется установить синхронную машину и инвертор на 540кВт, просто чтобы «пройти» по требуемому моменту и частоте вращения.

Конечно же, так как описано, никто не делает. Никто не ставит машину на 540кВт вместо 60кВт. Синхронную машину модернизируют, пытаясь «размазать» её механическую характеристику из оптимума в одной точке вверх по скорости и вниз по моменту. Например, прячут магниты в железо ротора (делают инкорпорированными), это позволяет не бояться размагнитить магниты и ослаблять поле смелее, а также перегружать по току побольше. Но от таких модификаций синхронная машина набирает вес, габариты и становится уже не такой легкой и красивой, какой она была раньше. Появляются новые проблемы, такие как «что делать, если в режиме ослабления поля инвертор отключился». ЭДС машины может «накачать» звено постоянного тока инвертора и выжечь всё. Или что делать, если инвертор на ходу пробился — синхронная машина замкнется и может токами короткого замыкания убить и себя, и водителя, и всю оставшуюся живой электронику — нужны схемы защиты и т. п.

Поэтому синхронная машина хороша там, где большого диапазона регулирования не требуется. Например, в сегвее, где скорость с точки зрения безопасности может быть ограничена на 30км/ч (или сколько там у него?). А еще синхронная машина идеальна для вентиляторов: у вентилятора сравнительно мало изменяется частота вращения, от силы раза в два – больше особо нет смысла, так как воздушный поток ослабевает пропорционально квадрату скорости (примерно). Поэтому для небольших пропеллеров и вентиляторов синхронная машина – это то, что нужно. И как раз она туда, собственно, успешно ставится.

Тяговую кривую, изображенную на рисунке синим цветом, испокон веков реализуют двигатели постоянного тока с регулируемым возбуждением: когда ток обмотки возбуждения изменяют в зависимости от тока статора и частоты вращения. При увеличении частоты вращения уменьшается и ток возбуждения, позволяя машине разгоняться выше и выше. Поэтому ДПТ с независимым (или смешанным) управлением возбуждением классически стоял и до сих пор стоит в большинстве тяговых применений (метро, трамваи и т. п.). Какая же электрическая машина переменного тока может с ним поспорить?

К такой характеристике (постоянства мощности) могут лучше приблизиться двигатели, у которых регулируется возбуждение. Это асинхронный двигатель и оба типа ВИПов. Но у асинхронного двигателя есть две проблемы: во-первых, его естественная механическая характеристика – это не кривая постоянства мощности. Потому что возбуждение асинхронного двигателя осуществляется через статор. А поэтому в зоне ослабления поля при постоянстве напряжения (когда на инверторе оно закончилось) подъем частоты в два раза приводит к падению тока возбуждения в два раза и моментоообразующего тока тоже в два раза. А так как момент на двигателе – это произведение тока на поток, то момент падает в 4 раза, а мощность, соответственно, в два. Вторая проблема – это потери в роторе при перегрузке с большим моментом. В асинхронном двигателе половина потерь выделяется в роторе, половина в статоре. Для уменьшения массогабаритных показателей на транспорте часто применяется жидкостное охлаждение. Но водяная рубашка эффективно охладит лишь статор, за счет явления теплопроводности. От вращающегося ротора тепло отвести значительно сложнее – путь отвода тепла через «теплопроводность» отрезан, ротор не касается статора (подшипники не в счет). Остается воздушное охлаждение путем перемешивая воздуха внутри пространства двигателя или излучение тепла ротором. Поэтому ротор асинхронного двигателя получается своеобразным «термосом» — единожды перегрузив его (сделав динамичный разгон на машине), требуется долгое время ждать остывания ротора. А ведь его температуру еще и не измерить… приходится только предсказывать по модели.

Здесь нужно отметить, как мастерски обе проблемы асинхронного двигателя обошли в Тесла в своей Model S. Проблему с отводом тепла из ротора они решили… заведя во вращающийся ротор жидкость (у них есть соответствующий патент, где вал ротора полый и он омывается внутри жидкостью, но достоверно я не знаю, применяют ли они это). А вторую проблему с резким уменьшением момента при ослаблении поля… они не решали. Они поставили двигатель с тяговой характеристикой, почти как у меня нарисована для «избыточного» синхронного двигателя на рисунке выше, только у них не 540кВт, а 300кВт. Зона ослабления поля в тесле очень маленькая, где-то два крата. Т.е. они поставили «избыточный» для легкового автомобиля двигатель, сделав вместо бюджетного седана по сути спорт-кар с огромной мощностью. Недостаток асинхронного двигателя обратили в достоинство. Но если бы они попытались сделать менее «производительный» седан, мощностью 100кВт или меньше, то асинхронный двигатель, скорее всего, был бы точно таким же (на 300кВт), просто его искусственно задушили электроникой бы под возможности батареи.

А теперь ВИПы. Что могут они? Какая тяговая характеристика у них? Про ВИД СВ я точно сказать не могу – это по своему принципу работы нелинейный двигатель, и от проекта к проекту его механическая характеристика может сильно меняться. Но в целом он скорее всего лучше асинхронного двигателя в плане приближения к желаемой тяговой характеристике с постоянством мощности. А вот про ВИД НВ я могу сказать подробнее, так как мы на фирме им очень плотно занимаемся. Видите вон ту желаемую тяговую характеристику на рисунке выше, которая нарисована синим цветом, к которой мы хотим стремиться? Это на самом деле не просто желаемая характеристика. Это реальная тяговая характеристика, которую мы по точкам по датчику момента сняли для одного из ВИД НВ. Так как ВИД НВ имеет независимое внешнее возбуждение, то его качества наиболее приближены к ДПТ НВ, который тоже может сформировать такую тяговую характеристику за счет регулирования возбуждения.

Так что же? ВИД НВ – идеальная машина для тяги без единой проблемы? На самом деле нет. Проблем у него тоже куча. Например, его обмотка возбуждения, которая «висит» между пакетами статора. Хоть она и не вращается, от неё тоже сложно отводить тепло – получается ситуация почти как ротором асинхронника, лишь немного получше. Можно, в случае надобности, «кинуть» трубку охлаждения со статора. Вторая проблема – это завышенные массогабаритные показатели. Глядя на рисунок ротора ВИД НВ, можно видеть, что пространство внутри двигателя используется не очень эффективно – «работают» только начало и конец ротора, а середина занята обмоткой возбуждения. В асинхронном двигателе, например, вся длина ротора, всё железо «работает». Сложность сборки – засунуть обмотку возбуждения внутрь пакетов ротора надо еще суметь (ротор делается разборным, соответственно, есть проблемы с балансировкой). Ну и просто массогабаритные характеристики пока получаются не очень-то выдающимися по сравнению с теми же асинхронными двигателями Тесла, если накладывать тяговые характеристики друг на друга.
А также есть еще общая проблема обоих типов ВИД. Их ротор – пароходное колесо. И на высоких частотах вращения (а высокая частота нужна, так высокочастотные машины при той же мощности меньше тихоходных) потери от перемешивания воздуха внутри становятся очень значительными. Если до 5000-7000 об/мин ВИД еще можно сделать, то на 20000 об/мин это получится большой миксер. А вот асинхронный двигатель на такие частоты и гораздо выше сделать вполне можно за счет гладкого статора.

Так что же лучше всего в итоге для электротяги? Какой двигатель самый лучший?
Понятия не имею. Все плохие. Надо изобретать дальше. Но мораль статьи такова – если вы хотите сравнить между собой разные типы регулируемого электропривода, то нужно сравнивать на конкретной задаче с конкретной требуемой механической характеристикой по всем-всем параметрам, а не просто по мощности. Также в этой статье не рассмотрены еще куча нюансов сравнения. Например, такой параметр как длительность работы в каждой из точек механической характеристики. На максимальном моменте обычно ни одна машина не может работать долго – это режим перегрузки, а на максимальной скорости очень плохо себя чувствуют синхронные машины с магнитами – там у них огромные потери в стали. А еще интересный параметр для электротяги – потери при движении выбегом, когда водитель отпустил газ. Если ВИПы и асинхронные двигатели будут крутиться как болванки, то у синхронной машины с постоянными магнитами останутся почти номинальные потери в стали из-за магнитов. И так далее, и так далее…
Поэтому нельзя вот так просто взять и выбрать лучший электропривод.

UPD:
Обобщая замечания в комментариях, необходимо дополнить некоторые важные, как оказалось, вещи, которые я изначально опустил как маловажные.
1. Асинхронные двигатели до эры преобразователей частоты регулировали за счет применения так называемого фазного ротора — когда ротор делался в виде обмотки, а не беличьей клетки, а через контактные кольца (как у синхронной машины) фазы ротора выводились наружу. Включая в цепь ротора резисторы можно было мягко пускать АД и безопасно регулировать частоту вращения, изменяя сопротивление. Проблема в том, что очень много энергии при этом терялось в резисторах — иногда до половины от подводимой к приводу мощности.

2. В статье не упомянуты синхронные реактивные машины и их совмещение с синхронными машинами с постоянными магнитами. Если сделать ротор синхронной машины с магнитами явнополюсным — например таким, как нарисован ротор SRD двигателя на gif анимации, то развиваемый момент может быть не только активным, но и реактивным — как у SRD. Подбирая оптимальное сочетание активного и реактивного момента можно частично исключить проблемы классической синхронной машины с магнитами, значительно расширив диапазон работы с постоянством мощности. Получается некий гибрид реактивной машины и синхронной с магнитами.

3. Шаговые двигатели не рассмотрены, потому что по принципу действия они в первом приближении схожи либо с синхронными машинами с постоянными магнитами, либо с SRD двигателями — зависит от конкретного типа шаговика. Только шаговые двигатели, в отличие от «силовых» приводов, имеют гораздо большее количество пар полюсов (зубцов) для увеличения коэффициента электрической редукции: чтобы одному периоду тока соответствовало меньшее угловое перемещение вала. Управление шаговиками обычно тривиальное — последовательный перебор фаз друг за другом (шаги). Более продвинутые системы дробят шаг, подавая в двигатель «микрошаги» — по сути приближая управление к синусоидальному. Еще более продвинутые используют датчик положения ротора и применяют полноценное векторное управление. Но в таком случае и машину нужно делать более качественную, а называться в сумме это будет уже настоящим сервоприводом.

Лабораторию на базе Як-40 с электродвигателем представили на МАКС

Як-40ЛЛ – уникальная летающая лаборатория с гибридной силовой установкой

На МАКСе представлена летающая лаборатория на базе Як-40 с первым в мире электрическим авиадвигателем на высокотемпературных сверхпроводниках мощностью 500 кВт. И это настоящий прорыв.

“Это полностью действующий образец, – говорит генеральный директор Национального исследовательского центра “Институт им. Н.Е. Жуковского” доктор технических наук Андрей Дутов. Надеемся, что он будет летать на МАКСе в качестве демонстратора технологий создания воздушных судов с гибридными силовыми установками”.

В чем суть российского ноу-хау? Если не вдаваться в подробности, то в носовой части самолета установлен воздушный винт, который приводится в движение электродвигателем. Это уникальная гибридная схема, придуманная в ЦИАМ имени Баранова (входит в НИЦ “Институт им. Н.Е. Жуковского”) совместно с компанией “СуперОкс”. В основе технологии лежат сверхпроводящие материалы обмоток. Они находятся в состоянии 77 градусов по Кельвину, внутри – жидкий азот, благодаря чему сопротивление на этих обмотках “нулевое”. Это позволяет реализовывать огромные мощности при сравнительно небольших размерах.

В носовой части Як-40ЛЛ установлен воздушный винт, который приводится в движение электродвигателем. В основе технологии лежат сверхпроводящие материалы обмоток

Для авиации это критически важно: полет – всегда борьба с весом. По словам Дутова, здесь мы опережаем мир где-то на 2-3 года, потому что подобный подход еще никто не демонстрировал и такие технологии не показывал. Представляете? Взлетаешь на электромоторе, там, где можно, запускаешь газотурбинный двигатель, на разрешенной высоте подзаряжаешь аккумулятор, продолжаешь полет опять на электричестве и садишься на винтах…

Як-40ЛЛ своим ходом прилетел в Жуковский. Правда, летел без винта – на двух своих маршевых двигателях. Сейчас винт заново установлен. На МАКСе планируется показать полет, когда газотурбинный двигатель уходит на пониженные обороты, включается электромотор, и тяга будет идти в том числе за счет винта, который на нем расположен.

500 кВт – на МАКСе представлена летающая лаборатория на базе Як-40 с первым в мире электрическим авиадвигателем на высокотемпературных сверхпроводниках такой мощности

Ученые надеются к 2026-2027 годам получить полностью весь набор технологий, который позволит создать к 2030 году региональный самолет на такой гибридной схеме. Но они намерены идти еще дальше, а именно: использовать в двигателе в качестве хладагента не азот, а сжиженный водород, который будет и топливом. Он фактически вообще не дает никаких выбросов. Это будет еще более сложная схема – она годится для больших самолетов, для дальней авиации. Однако это уже перспектива 2035 года и дальше.

Транснефть завершила строительство завода по производству электродвигателей в г Челябинск (ФОТО)

Транснефть-Трубопроводная строительная дирекция (Транснефть-ТСД) завершила основной комплекс строительно-монтажных и пусконаладочных работ технологического оборудования на заводе в г Челябинск.

Челябинск, 16 авг – ИА Neftegaz.RU. Транснефть-Трубопроводная строительная дирекция (Транснефть-ТСД) завершила основной комплекс строительно-монтажных и пусконаладочных работ технологического оборудования на заводе в г Челябинск.

Об этом Транснефть сообщила 16 августа 2018 г.

Завод Транснефть-ТСД строится для локализации производства электродвигателей на территории РФ.

Строительство предприятия началось в 2016 г.

На участке площадью 5,6 га построены здание с производственными цехами и административно-бытовой комплекс, общей площадью 24,6 и 3,2 тыс м2 соответственно.

Помимо монтажа металлоконструкций основных строений проект предусматривал установку и проведение испытаний уникального оборудования.

Всего смонтировано 214 ед основного оборудования производственных линий.

Это 85 видов станков различного назначения.

Для каждой единицы оборудования были подготовлены трассы прокладки инженерных сетей, после чего проведено подключение, настройка, индивидуальные испытания с положительным результатом и пуско-наладочные работы.

Строительное управление № 3 Транснефть-ТСД, курировавшее реализацию проекта, работало совместно со подрядной организацией и проектным институтом Гипротрубопровод.

Так, были проведены пуско-наладочные работы оборудования линии вакуумно-нагнетальной пропитки.

Оборудование служит для повышения механической и электрической прочности, влагостойкости, теплопроводности, нагревостойкости изоляции обмотки статора и катушки будущего электродвигателя путем пропитки специальными составами.

После монтажа емкостей-автоклавов, были смонтированы и подключены инженерные сети, проведены пуско-наладочные работы.

В ходе этих работ были откорректированы все автоматические процессы и режимы нового высокотехнологичного оборудования.

Завод по производству высоковольтных электродвигателей является важным элементом в реализации Транснефтью мероприятий по локализации производства технологического оборудования.

Предприятие по производству высоковольтных электродвигателей – Русские электрические двигатели (РЭД) – было создано в октябре 2015 г в г Челябинск при участии Транснефти (51%) и КОНАРа (49%).

На заводе будет реализован полный цикл производства электродвигателей: изготовление комплектующих, сборка, проведение испытаний продукции.

Расчетный плановый объем выпуска высоковольтных электродвигателей для насосных магистральных и подпорных агрегатов на заводе составит до 300 шт/год.

Завод Mercedes по производству аккумуляторов и электродвигателей после 113 лет производства двигателей

Первым автомобилем в истории, который считался автомобилем, был Benz Motorwagen 1885 года.

Это был также первый автомобиль от автопроизводителя, существовавший на протяжении всей отрасли: сегодня мы знаем его как Mercedes-Benz.

Другими словами, компания занимается производством автомобилей 132 года.

НЕ ПРОПУСТИТЕ: Mercedes выпустит 10 электромобилей к 2025 году под суббрендом EQ

И двигатели для этих автомобилей производились на заводе немецкого производителя автомобилей класса люкс в Унтертюркхайме в течение 113 лет.

Теперь, после более чем столетия использования двигателей внутреннего сгорания, этот исторический завод претерпевает серьезные изменения: теперь он будет производить батареи для электромобилей, а также двигатели.

Mercedes-Benz заявляет, что производство аккумуляторов повысит эффективность и гибкость завода. Операции завода могут быть сосредоточены на одной области, а не на другой, если это будет сочтено необходимым.

Концепт электромобиля Mercedes-Benz EQ [фото: Аксель Харрис]

Забегая вперед, Mercedes-Benz заявляет, что завод в Унтертюркхайме в конечном итоге станет основным поставщиком для завода легковых автомобилей в Зиндельфингене.

Там будет построена линейка электромобилей EQ, для которых Untertürkheim будет поставлять аккумуляторные батареи.

Роскошная марка заявила, что к 2025 году выпустит 10 электромобилей под знаком EQ.

ПРОЧИТАЙТЕ: электромобили Mercedes-Benz появятся раньше, когда срочность возрастет

Такое быстрое развитие продукта связано с тем, что Mercedes-Benz считает, что потребность в электромобилях растет. Планируется, что некоторые из новых электромобилей появятся к 2022 году, что раньше, чем планировалось ранее.

В то же время автомобили с дизельным двигателем по-прежнему находятся под пристальным вниманием в Европе, и более строгие нормы выбросов и контроль над их соблюдением делают это топливо менее привлекательным.

Помимо аккумуляторных батарей, завод в Унтертюркхайме будет производить электродвигатели для передней и задней оси.

Плоский литий-ионный аккумулятор для электромобилей Mercedes-Benz нового поколения

Оба новых компонента добавят на завод 250 новых рабочих мест.

Однако Mercedes повторил, что в течение некоторого времени там будут по-прежнему производиться обычные мосты и трансмиссии.

Ожидается, что немецкий люксовый бренд выпустит 10 новых электромобилей к 2025 году на долю электромобилей от 15 до 25 процентов его общих продаж.

ПРОВЕРКА: разработка новых двигателей немецкими производителями завершится к 2025 году, говорит поставщик

И поскольку электромобили начинают занимать значительную долю рынка, ожидается, что Mercedes-Benz и другие немецкие автопроизводители могут прекратить разработку новых двигателей уже в 2025 году.

Один аналитик из крупного отраслевого поставщика предположил, что инвестиции в двигатели внутреннего сгорания начнут сокращаться в 2023 году.

Mercedes-Benz Urban eTruck concept, 2016 IAA Коммерческие автомобили

Скептицизм по-прежнему вызывает мнение о том, что полностью электрические автомобили появятся так быстро.

Но чтобы соответствовать ужесточающимся ограничениям на выбросы углерода от транспортных средств, автопроизводители также работают над тем, чтобы выжать максимум эффективности из традиционных двигателей внутреннего сгорания.

Это часто означает различные типы гибридных систем с собственными электродвигателями. Еще один признак того, что электрификация силовых агрегатов – не мимолетное увлечение.

_______________________________________

Подпишитесь на GreenCarReports на Facebook и Twitter

Высокое напряжение: объяснение электродвигателей Porsche

Пожалуйста, откиньтесь на спинку кресла. Если вы полностью нажмете педаль акселератора в Porsche Taycan Turbo S, у вас появится 12 000 причин выбрать устойчивое положение для сидения. Водитель и пассажиры прижимаются к обивке таким образом, что у них почти захватывает дух, когда топовая модель электрического спортивного автомобиля развивает общий крутящий момент 12000 Нм на всех четырех колесах одновременно (Taycan Turbo S: потребление электроэнергии * в сочетании ( WLTP) 25.6 – 24,3 кВтч / 100 км, выбросы CO₂ в смешанном цикле (WLTP) 0 г / км, запас хода на электротяге (WLTP) 390-416 км, запас хода на электротяге в городе (WLTP) 434-477 км, потребление электроэнергии * в смешанном цикле (NEDC) 28,5 кВтч / 100 км, выбросы CO₂, комбинированные (NEDC) 0 г / км). Концентрированная мощность полностью разряжается без каких-либо задержек, а тяга двух электродвигателей на передней и задней осях остается практически неизменной до максимальной скорости.

Эта доза адреналина – активный ингредиент уникальной технологии привода Porsche. Неслучайно известный Центр автомобильного менеджмента (CAM) объявил Taycan самой инновационной моделью в мире 2020 года. Для Porsche инновации всегда означали доведение технологий до крайности. В данном случае это означает использование потенциала электропривода так, как никто раньше не делал.

Моторы с управляемыми ступицами от Ferdinand Porsche

Porsche придумал эту концепцию не вчера – и даже не накануне. На самом деле это было более 120 лет назад.В то время молодой Фердинанд Порше добился первенства в мире, разработав электромобили с двигателями с управляемыми колесными ступицами. Возможности, предоставляемые электромобильностью, подстегнули его спортивные амбиции, и его гоночный автомобиль стал первым в мире полноприводным легковым автомобилем.

Силовая установка: электродвигатель и двухступенчатая коробка передач (передняя) расположены параллельно задней оси. Силовая электроника расположена сверху.

Простые двигатели постоянного тока прошлых лет давно были заменены более сложными машинами. Однако основной физический принцип остался прежним: магнетизм. Магнит всегда состоит из северного и южного полюсов. Неравные полюса привлекают; равные полюса отталкиваются. С одной стороны, это постоянные магниты, основанные на взаимодействии элементарных частиц. С другой стороны, магнитные поля также возникают каждый раз, когда перемещается электрический заряд. Чтобы усилить электромагнетизм в игре, проводник с током в электродвигателе выполнен в виде катушки. Электромагниты и – в зависимости от конструкции двигателя – постоянные магниты состоят из двух компонентов.Неподвижная часть называется статором, вращающаяся часть – ротором, который вращается, когда силы притяжения и противодействия создаются путем периодического включения и выключения электрического напряжения.

PSM вместо ASM

Не каждый тип электродвигателя подходит для приведения в движение транспортного средства. Porsche использует синхронную машину с постоянным возбуждением (PSM). По сравнению с преимущественно используемой конструкцией – более дешевой асинхронной машиной (ASM) – PSM предлагает более высокую непрерывную мощность, поскольку он менее легко перегревается и, следовательно, не требует отключения. PSM Porsche питается и управляется силовой электроникой с трехфазным переменным напряжением: скорость двигателя определяется частотой, с которой переменное напряжение колеблется вокруг нулевой точки от плюса до минуса. В двигателях Taycan импульсный инвертор устанавливает частоту вращающегося поля в статоре, тем самым регулируя скорость ротора.

Центральная часть: статор электродвигателя по существу состоит из круглых дисков из листового металла, уложенных в трубку, и медных катушек.П-образные изогнутые проволоки вставляются в зазоры в трубке и соединяются между собой.

Ротор содержит высококачественные постоянные магниты из сплавов неодима, железа и бора, которые в процессе производства постоянно намагничиваются сильным направленным магнитным полем. Постоянные магниты также обеспечивают очень высокую степень рекуперации энергии за счет рекуперации во время торможения. В режиме выбега электродвигатель переходит в регенеративный режим, в то время как магниты индуцируют напряжение и ток в обмотке статора. Электромотор Porsche по рекуперации является лучшим среди конкурентов.

Обмотка шпилькой: особенность двигателей Taycan

Технологии, доведенные до предела: этот ген Porsche отражен в особой особенности двигателей Taycan, известной как шпилька намотки. Здесь обмотки статора состоят из проводов не круглой, а прямоугольной формы. И в отличие от классических процессов намотки, когда медная проволока получается из бесконечной катушки, технология шпильки известна как процесс сборки на основе формовки.Это означает, что прямоугольный медный провод делится на отдельные участки и изгибается U-образно, как шпилька. Эти отдельные «шпильки» вставляются в пластинки статора, в которых установлена ​​обмотка, таким образом, чтобы поверхности прямоугольного поперечного сечения лежали друг на друге.

Компактность: передний привод Taycan спроектирован так, чтобы занимать еще больше места, чем задний привод. Двигатель и коробка передач расположены соосно; ротор, коробка передач и полуоси расположены на одной линии.

Это решающее преимущество шпилечной технологии: она позволяет упаковывать провода более плотно, тем самым добавляя больше меди к статору. В то время как у традиционных методов намотки коэффициент заполнения медью, как известно, составляет около 50 процентов, технология, используемая Porsche, имеет коэффициент заполнения почти 70 процентов. Это увеличивает мощность и крутящий момент при том же пространстве для установки. Концы проволочных шпилек свариваются лазером, образуя катушку. Еще одно важное преимущество состоит в том, что однородный контакт между соседними медными проводами улучшает теплопередачу, а статор шпильки можно охлаждать гораздо эффективнее.Электродвигатели преобразуют более 90 процентов энергии в двигательную установку. Но, как и в двигателе внутреннего сгорания, потери преобразуются в тепло, которое необходимо отвести. Поэтому у двигателей есть рубашка с охлаждающей водой.

Кульминация опыта Porsche в импульсном преобразователе

Для точного управления синхронным двигателем с постоянным возбуждением силовая электроника должна знать точное угловое положение ротора. Для этого и нужен резолвер.Он состоит из диска ротора из полнопроводящего металла, катушки возбудителя и двух катушек приемника. Катушка возбудителя создает магнитное поле, которое передается через энкодер на приемные обмотки. Это индуцирует напряжение в приемных катушках, фазовое положение которых смещено пропорционально положению ротора. Система управления может использовать эту информацию для расчета точного углового положения ротора. Эта система управления, известная как импульсный инвертор, является кульминацией опыта Porsche.Он отвечает за преобразование постоянного тока батареи с напряжением 800 вольт в переменный ток и подачу его на два электродвигателя.

Масса маховика: ротор заполнен постоянными магнитами, расположенными V-образно.

Porsche был первым производителем, реализовавшим уровень напряжения 800 вольт. Первоначально разработанное для гоночного автомобиля Porsche 919 Hybrid, это напряжение теперь снижает вес и пространство для установки при серийном производстве благодаря более компактным кабелям, что сокращает время зарядки. Электродвигатели развивают до 16 000 оборотов в минуту. Чтобы оптимально использовать этот диапазон скоростей для отличного от Porsche разницы между динамикой, эффективностью и максимальной скоростью, каждый передний и задний приводы имеют свою собственную трансмиссию. Taycan – первый спортивный электромобиль, который когда-либо имел трансмиссию с двумя переключаемыми передачами на задней оси, первая из которых имеет очень короткое передаточное число. На передней оси входной планетарный редуктор передает мощность на колеса.

Все это вместе дает Taycan Turbo S.На передней оси передаточное число преобразует 440 Нм, создаваемые электродвигателем, примерно в 3000 Нм на колесах. Приблизительно 610 Нм от двигателя задней оси умножаются на первой передаче до примерно 9000 Нм крутящего момента оси. Задача второй передачи с более длинным передаточным числом – обеспечить КПД и запас мощности на высокой скорости. Это новаторская технология, примененная к мельчайшим деталям, и продолжение традиций инноваций Porsche в эпоху электропривода.

Информация

Текст, впервые опубликованный в журнале Porsche Christophorus, No.398.

Авторские права: авторские права на опубликованные здесь изображения и звука принадлежат Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, Германия или другие лица. Его нельзя воспроизводить полностью или частично без предварительного письменного разрешения Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG. Пожалуйста, свяжитесь с [email protected] для получения дополнительной информации.

новых красителей для электромобилей могут определить деградацию электродвигателей и предотвратить бесполезные замены: будет ли Tesla интегрирована?

Некоторые исследователи утверждали, что их новые красители могут определить, непригоден ли электродвигатель электромобиля.Если это правда, то их последнее изобретение может помочь потребителям сэкономить деньги, предотвратив бесполезные или ненужные замены двигателей в будущем.

(Фото: Фото Брайана Митчелла / Getty Images)
Электромобиль Tesla Model S, подключенный к электросети, был замечен в выставочном зале во время предварительного просмотра для мировой автомобильной прессы на Североамериканском международном автосалоне в Cobo Center 12 января 2010 года в Детройте. , Мичиган. Североамериканский международный автосалон 2010 (NAIAS) открывается для публики 16 января.

Также читайте: Беспроводная зарядка аккумуляторов электромобилей в дороге? Цель экс-ученого НАСА приближается к реальности

Последнее исследование было проведено учеными и другими экспертами по электромобилям из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге или MLU. Помимо них, к новому эксперименту присоединились ученые ELANTAS, подразделения группы специальных химикатов ALTANA.

Они смогли разработать новый процесс, который позволяет им напрямую интегрировать свои красители в изоляцию.Ученые объяснили, что эти новые красители меняют цвет, чтобы определить степень разрушения изоляционного слоя смолы вокруг медных проводов в двигателе.

Это кажется отличным нововведением для адаптации Tesla. Однако гигантский производитель электромобилей не сделал никаких заявлений о том, будет ли он интегрировать новые красители в свои модели Tesla.

Чтобы помочь вам, вот что они обнаружили во время последнего эксперимента с красителями.

Красители могут предотвратить бесполезную замену электродвигателя?

Новое исследование, озаглавленное «Самодиагностика полимеров – встроенное обнаружение термической деградации ненасыщенных поли (сложных эфиров) s», было опубликовано в журнале Wiley Online Library.

(Фото: Фото Брайана Митчелла / Getty Images)
Зарядная станция для электромобилей CT&T показана во время пресс-показа для мировых автомобильных СМИ Североамериканского международного автосалона в Cobo Center 12 января 2010 года в Детройте, штат Мичиган. Североамериканский международный автосалон 2010 (NAIAS) открывается для публики 16 января.

В этой статье ученые объяснили, как работают их новые красители, предотвращая ненужную замену электродвигателя.

«Мониторинг разложения полимера – важная задача, особенно актуальная для промышленности», – пояснили исследователи.«Хотя существует множество косвенных методологий для оценки разложения полимера, только некоторые из них применимы для встроенного мониторинга с помощью оптических систем обнаружения».

Согласно последнему отчету Phys Org, Александр Фунтан, один из ведущих химиков MLU, сказал, что им удалось разработать испытательный стенд, который может анализировать четыре различные системы смол в течение нескольких месяцев.

Он добавил, что с его помощью можно определить, какие продукты разложения образуются при разных температурах. Благодаря инновациям новые красители могут помочь владельцам различных электромобилей определить, действительно ли им нужна замена двигателей.

Как работают новые красители?

Ученые объяснили, что различные цветовые спектры можно анализировать с помощью специальных приборов. Они добавили, что эти гаджеты могут быть установлены прямо в двигатель электромобиля.

Благодаря этому методу владельцы электромобилей теперь могут определить, действительно ли необходима замена. Новые красители – не единственная инновация, разработанная для улучшения впечатлений от электромобилей.

Ранее бывший эксперт НАСА поделился своей системой беспроводной зарядки. Помимо этого, Ford также создал приложение, которое может сообщать пользователям, насколько наушники могут замедлить время их реакции.

Это просто показывает, что различные организации и компании прилагают усилия, чтобы сделать электрическое вождение более безопасным и продвинутым.

Чтобы получать больше новостей об электромобилях и других связанных историях, всегда держите свои вкладки открытыми здесь, в TechTimes.

Статья по теме: Ford F-150 Lightning – новый конкурент Tesla Cybertruck, Rivian R1T-появляется в плане президента Байдена по электромобилям для США

Эта статья принадлежит TechTimes

Автор: Гриффин Дэвис

Ⓒ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 2021 ГОДА.com Все права защищены. Не воспроизводить без разрешения.

Смерть дизельных ткацких станков по мере того, как автопроизводители стремятся к электрическому будущему.

ПАРИЖ (Рейтер). Крупнейший в мире завод по производству дизельных двигателей в Тремери, восточная Франция, подвергается радикальному ремонту – он переходит на производство электродвигателей.

ФОТО НА ФАЙЛ: Сотрудники французского автопроизводителя PSA Peugeot Citroen работают на линии сборки нового двигателя EB на заводе двигателей компании в Тремери, недалеко от Меца, Северо-Восточная Франция, 1 декабря 2011 года.REUTERS / Vincent Kessler / File Photo

Из менее чем 10% объема производства в 2020 году производство электродвигателей на Тремери удвоится до примерно 180 000 в 2021 году и, как ожидается, достигнет 900 000 в год – или более половины предельного пикового уровня производства завода. выход пандемии – к 2025 году.

Этот сдвиг свидетельствует о стремительном движении автомобильной промышленности. Спрос на дизельные автомобили резко упал после скандала с загрязнением в 2015 году, в то время как новые жесткие правила ЕС, которые штрафуют автопроизводителей за превышение лимитов выбросов, подталкивают их к производству большего количества электрических моделей.

Итак, в разгар пандемии и в условиях, когда уровень потребительского спроса на автомобили с аккумуляторным приводом все еще остается неопределенным, автопроизводители от Volkswagen до Nissan отказываются от дизельных моделей и наращивают производство электроприводов.

«2021 год станет поворотным, первым реальным переходом к миру электрических моделей», – сказала Летиция Узан, представитель профсоюза CFTC в Тремери.

Но для 3000 рабочих Tremery и автомобильной промышленности в целом возникают дополнительные сложности.

Электродвигатели имеют только пятую часть компонентов традиционного дизельного двигателя, что ставит под вопрос рабочие места.

Узан признал риск того, что может потребоваться меньшее количество сотрудников, но был оптимистично настроен, что это может произойти «вполне естественно», поскольку рабочие уходят на пенсию без замены.

Владелец Tremery Stellantis, недавно созданный в результате слияния производителей Peugeot PSA и Fiat Chrysler, чтобы помочь справиться с изменениями в отрасли, заявил, что не будет закрывать фабрики и будет стремиться защитить рабочие места.

Но некоторые отраслевые исследователи предупреждают, что европейские производители автомобилей, уже страдающие от избыточных мощностей, должны будут значительно сократить объемы инвестиций, необходимых для того, чтобы догнать компанию-первопроходца электромобилей в США Tesla.

Французская группа автомобильного лобби PFA оценивает, что 15 000 рабочих мест, связанных с дизельным топливом, находятся под угрозой во Франции из 400 000, занятых в отрасли в целом.

IAB, немецкий научно-исследовательский институт труда, подсчитал, что появление электромобилей может создать угрозу для 100 000 рабочих мест в Германии, или примерно одной из восьми рабочих мест в немецкой автомобильной промышленности.

«НЕПРЕЦЕДЕНТНЫЙ ГОД»

Переход от дизельного топлива особенно заметен в Европе, где продажи дизельных автомобилей составляли не менее 50% от общего объема в 2015 году, согласно данным исследовательской группы JATO Dynamics, что намного выше, чем в как Северная Америка, так и Азия.

По крайней мере 20 моделей автомобилей больше не будут предлагать дизельные версии в 2021 году, от Volkswagen Polo и Renault Scenic до Nissan Micra и Honda Civic, согласно исследователям IHS Markit, которые заявляют, что 2021 год будет «беспрецедентным годом» для перехода от дизель.

Тем временем в шоу-румах появится множество новых электрических моделей.

Общество производителей и продавцов автомобилей, британская группа автомобильного лобби, ожидает, что в этом году в стране будет выпущено 29 новых полностью электрических и семь подключаемых к сети гибридных моделей по сравнению с 26 моделями двигателей внутреннего сгорания, из которых только 14 будут выпущены. есть дизельные варианты.

Есть обнадеживающие признаки того, что интерес потребителей к электромобилям растет.

В сентябре, согласно данным JATO, регистрация в ЕС электромобилей – полностью электрических, гибридных или гибридных – впервые превысила регистрацию дизельных двигателей.

Продажи полностью электрических и гибридных автомобилей в ЕС выросли на 122% за первые девять месяцев 2020 года, в то время как общие продажи автомобилей упали на 29% из-за пандемии.

Но они по-прежнему составляют лишь около 8% от общего объема продаж, при этом некоторых водителей отпугивает ограниченная доступность точек подзарядки и более высокая стоимость многих электрифицированных моделей.

На заводе Renault в Клеоне, расположенном недалеко от северного побережья Франции, переход с дизельного топлива идет полным ходом: сборочные линии для дизельных двигателей расположены только в половине здания, а гибридные и электрические двигатели расположены в двух целых зданиях.

«Если бы сотрудник вернулся через несколько лет, он бы не узнал это место», – сказал Лайонел Англэйс, представитель профсоюза, курирующий производство в Renault.

Написано Ником Кэри. Редакция Марка Поттера.

История в фотографиях первых электромобилей, 1880-1920 годы

Томас Эдисон позирует со своим первым электромобилем, Эдисон Бейкер, и одной из его батарей. 1895.

Первые электромобили нашли прибыльный рынок для передвижения по городам.Перезаряжаемые батареи, которые обеспечивали жизнеспособные средства хранения электроэнергии на борту транспортного средства, не появлялись на свет до 1859 года, когда французским физиком Гастоном Планте была изобретена свинцово-кислотная батарея.

Вероятно, первый электромобиль с собственным источником энергии для перевозки людей был испытан на одной из улиц Парижа в апреле 1881 года французским изобретателем Гюставом Труве. В 1880 году Труве повысил эффективность небольшого электродвигателя, разработанного Сименсом (из конструкции, купленной у Иоганна Кравогля в 1867 году), и, используя недавно разработанную перезаряжаемую батарею, приспособил его к английскому трехколесному велосипеду Джеймса Старли, таким образом изобрел первый в мире электромобиль.Хотя это было успешно протестировано 19 апреля 1881 года на улице Валуа в центре Парижа, он не смог его запатентовать.

Английский изобретатель Томас Паркер, который отвечал за такие инновации, как электрификация лондонского метро, ​​надземных трамваев в Ливерпуле и Бирмингеме и бездымного топливного коалита, построил первый серийный электромобиль в Вулверхэмптоне в 1884 году, хотя единственной документацией является фотография из 1895 г. Франция и Великобритания были первыми странами, поддержавшими широкое развитие электромобилей. Немецкий инженер Андреас Флокен построил первый настоящий электромобиль в 1888 году.

Электропоезда также использовались для вывоза угля из шахт, поскольку их двигатели не потребляли драгоценный кислород. До преобладания двигателей внутреннего сгорания электромобили также устанавливали множество рекордов скорости и расстояния. Среди наиболее заметных из этих рекордов было преодоление скоростного барьера 100 км / ч (62 миль / ч) Камиллом Дженатзи 29 апреля 1899 года на его «ракетообразном» транспортном средстве Jamais Contente, которое достигло максимальной скорости 105.88 км / ч (65,79 миль / ч). Также следует отметить разработку Фердинаном Порше полноприводного электромобиля с двигателем в каждой ступице, который также установил несколько рекордов в руках его владельца Э.У. Харта.

Первый электромобиль в США был разработан в 1890-91 годах Уильямом Моррисоном из Де-Мойна, штат Айова; автомобиль представлял собой фургон с шестью пассажирами, способный развивать скорость 23 километра в час (14 миль в час). Лишь в 1895 году потребители стали уделять внимание электромобилям, после того как А.Л. Райкер представил первые электрические трехколесные велосипеды в США, к тому моменту европейцы уже почти 15 лет использовали электрические трехколесные велосипеды, велосипеды и автомобили.

Мужчины едут на электромобиле, разработанном Siemens и Halske, недалеко от Берлина, Германия. 1882.

Золотой век электромобилей

Интерес к автомобилям сильно возрос в конце 1890-х – начале 1900-х годов. Электрические такси с батарейным питанием стали доступны в конце 19 века. В Лондоне Уолтер Берси спроектировал парк таких такси и вывел их на улицы Лондона в 1897 году.Вскоре их прозвали «Колибри» из-за своего особенного жужжания.

В том же году в Нью-Йорке компания Samuel’s Electric Carriage and Wagon Company начала эксплуатировать 12 электрических кабинных кабин. Компания работала до 1898 года с 62 работающими кабинами, пока ее финансисты не преобразовали ее в компанию Electric Vehicle Company.

Электромобили имели ряд преимуществ перед конкурентами начала 1900-х годов. У них не было вибрации, запаха и шума, присущих бензиновым автомобилям.Они также не требовали переключения передач. Автомобили также были предпочтительнее, потому что они не требовали ручного усилия для запуска, как и бензиновые автомобили, у которых для запуска двигателя использовалась ручная рукоятка.

Электромобили стали популярны среди состоятельных покупателей, которые использовали их в качестве городских автомобилей, где их ограниченный диапазон оказался еще меньшим недостатком. Электромобили часто продавались как подходящие автомобили для женщин-водителей из-за простоты их эксплуатации; Фактически, первые электромобили заклеймили представлением о том, что они были «женскими машинами», что побудило некоторые компании прикрепить радиаторы спереди, чтобы замаскировать силовую установку автомобиля.

Принятию электромобилей первоначально препятствовало отсутствие инфраструктуры электроснабжения, но к 1912 году многие дома были подключены к электричеству, что привело к всплеску популярности автомобилей. В Соединенных Штатах к началу века 40 процентов автомобилей приводились в движение паром, 38 процентов – электричеством и 22 процента – бензином. В общей сложности в Соединенных Штатах было зарегистрировано 33 842 электромобиля, и США стали страной, где электромобили получили наибольшее распространение.Пик продаж электромобилей пришелся на начало 1910-х годов.

Чтобы преодолеть ограниченный рабочий диапазон электромобилей и отсутствие инфраструктуры для подзарядки, услуга сменных аккумуляторов была впервые предложена еще в 1896 году. Эта концепция была впервые реализована компанией Hartford Electric Light Company через службу аккумуляторов GeVeCo и изначально доступен для электромобилей. Владелец транспортного средства приобрел автомобиль у General Vehicle Company (GVC, дочерняя компания General Electric Company) без аккумулятора, а электричество было приобретено у Hartford Electric через сменный аккумулятор.

Владелец заплатил переменную плату за милю и ежемесячную плату за обслуживание для покрытия расходов на техническое обслуживание и хранение грузовика. И автомобили, и аккумуляторы были модифицированы, чтобы облегчить быструю замену аккумуляторов. Услуга предоставлялась между 1910 и 1924 годами, и за этот период было пройдено более 6 миллионов миль. Начиная с 1917 года, аналогичная успешная служба работала в Чикаго для владельцев автомобилей Milburn Wagon Company, которые также могли купить автомобиль без аккумуляторов.

Трехколесный велосипед Гюстава Труве (1881 г.), первый в мире электромобиль.

Томас Эдисон и электромобиль в 1913 году.

Электрокабина «Виктория» Columbia Electric (1896-99) на Пенсильвания-авеню, Вашингтон, округ Колумбия, вид со стороны парка Лафайет в 1905 году.

Электромобиль Columbia. 1899.

Роджер Уоллес водит свой электромобиль. 1899.

Камилла Дженатзи управляет своим электромобилем собственной разработки недалеко от Парижа, Франция. Он был первым человеком, который превысил 100 километров в час (62 мили в час) на машине. 1899.

Электромобили компании New York Edison выстроились в очередь на Манхэттене. 1906.

Электрическая подметально-уборочная машина очищает проезжую часть в Берлине, Германия. 1907 г.

Немецкий электромобиль 1904 года с шофером наверху.

Перезарядка электромобилей на подстанции. 1909.

Реклама электромобиля. 1910.

Зарядная установка для дугового выпрямителя Mercury приводит в действие электромобиль в гараже в Кливленде, штат Огайо. 1910.

Женщина использует ручное зарядное устройство для зарядки своего электрического автомобиля Columbia Mark 68 Victoria.Компания Pope Manufacturing Company изготовила автомобиль в 1906 году, а зарядное устройство – в 1912 году.

Детройтский электромобиль едет по горной дороге между Сиэтлом и горой Рейнир, штат Вашингтон. 1920.

(Фото предоставлено: Библиотека Конгресса / Музей Скенектади / Зал Фонда истории электротехники / CORBIS / Промежуточный архив / Getty Images).

General Motors представляет новые электродвигатели для Hummer EV и других электромобилей на базе Ultium

Компания General Motors представила три новых электродвигателя для своей линейки электромобилей на аккумуляторных батареях Ultium, начиная с Hummer EV 2022 года. Новые электродвигатели включают в себя передний двигатель с постоянными магнитами мощностью 180 кВт, задний и передний двигатель с постоянными магнитами мощностью 255 кВт и асинхронный полноприводный двигатель мощностью 62 кВт, сообщает Electrek.

Первые два приводных двигателя Ultium – это двигатели с постоянными магнитами, которые были разработаны таким образом, чтобы уменьшить их зависимость от тяжелых редких металлов. Предстоящий в 2022 году GMC Hummer EV будет оснащен тремя двигателями мощностью 255 кВт с задним и передним приводом с постоянными магнитами. Автопроизводитель заявляет, что эти двигатели позволят Hummer EV развивать крутящий момент 11500 футов / фунт и разгоняться с нуля до 60 миль в час примерно за три секунды.

(Также читайте | GM для борьбы с Tesla и Ford с другим электрическим пикапом, помимо Hummer EV)

Новые электродвигатели с приводом Ultium будут иметь на 50% меньше массы и объема, чем те, которые используются в нынешних электромобилях автопроизводителя, а также будут иметь на 25% больше возможностей.

В отчете также показано, что новые электродвигатели могут быть сконфигурированы несколькими различными способами для различных потребностей в мощности и крутящем моменте. Президент GM Марк Ройсс сказал: «Двадцать лет разработки систем электропривода и более 100 лет разработки крупносерийных автомобилей помогают GM быстро перейти от обычных автомобилей к электромобилям.«

(Также читайте | General Motors начнет замену батарей отозванных электромобилей Bolt в следующем месяце)

GM также разработала программное обеспечение для управления контроллерами двигателей Ultium Drive, которое будет удовлетворять потребности в силовых установках различных типов транспортных средств с минимальным набором компонентов.

Автомобильная компания поставила цель продавать к 2035 году все новые автомобили, внедорожники и легкие пикапы с трансмиссией с нулевым уровнем выбросов. В июне этого года она увеличила свои инвестиционные планы в области электромобилей на 30% и пообещала инвестировать 35 миллиардов долларов в более чем 30 проектов. электромобили к 2025 году, а также в общей сложности четыре завода по производству аккумуляторов.Это больше, чем ранее планировалось выпустить 20 электрических моделей к 2023 году.

GM строит собственные электродвигатели

General Motors решительно шагает в будущее, объявив, что в течение двух лет она спроектирует и построит собственные электродвигатели.

Автопроизводитель планирует инвестировать 246 миллионов долларов в завод, который начнет производить двигатели в 2013 году. GM заявляет, что этот шаг позволит компании идти в ногу с технологическими достижениями и обеспечивать высочайшее качество при минимальных затратах.В связи с появлением в этом году электромобиля Chevrolet Volt с увеличенным запасом хода и его двухрежимных гибридных автомобилей следующего поколения, запланированных на 2013 год, GM заявляет, что должна производить батареи, двигатели и связанные с ними электронные системы «основными технологиями».

«В будущем электродвигатели могут стать для GM не менее важными, чем двигатели сейчас», – сказал Том Стивенс, вице-председатель по глобальным производственным операциям. «Наша цель – просто сделать GM лидером в области автомобильных электродвигателей. Мы рассматриваем это лидерство как ключевой фактор – как для нашего долгосрочного успеха, так и для отказа нашей страны от нефти.”

Сделав столь большую ставку на гибридные и электрические технологии, GM делает ставку на новый сегмент, который, по некоторым оценкам, может составить 20 процентов рынка в течение 20 лет. Большинство крупных автопроизводителей разрабатывают гибриды, подключаемые гибриды. и электромобили, но в целом они используют похожие – если не идентичные – компоненты трансмиссии от относительно небольшого числа поставщиков. Разрабатывая и производя собственные батареи, двигатели и связанные с ними компоненты, GM надеется выделиться конкурс.

«Системы трансмиссии – это то, в чем автопроизводители всегда отличались от других, – сказал Аарон Брагман, отраслевой аналитик IHS Global Insight. «Honda производит отличные двигатели, General Motors – отличные трансмиссии, Subaru – отличный турбонаддув. Такие особенности не имеют отношения к электромобилю. Но КПД двигателя, эффективность аккумулятора, терморегулирование – все это характерно для электромобилей и гибридов. Это должно быть сделано внутри компании, если есть реальное различие, скажем, между GM, Ford и Honda.«

Собственное производство аккумуляторов и двигателей также дает GM некоторую степень безопасности. Поскольку автопроизводители используют компоненты от относительно небольшого числа поставщиков, они не могут быть уверены, что поставщик не играет фаворитов с другой компанией – или другая компания не накладывает ограничений на то, что поставщик может продавать другим, сказал Брэгман.

«Обладая такими глубокими знаниями о том, как работают системы электрической трансмиссии, GM не обязана внешнему поставщику, который может обслуживать других клиентов или может быть купленным конкурентом », – сказал он.

Стивенс сослался на этот момент, когда сказал: «Когда я вырос на ферме, я понял, что если ты хотел, чтобы что-то было сделано правильно, ты делал это сам.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.