Ako fungujú elektrické motory a generátory

Elektrické vozidlá sa na pohon spoliehajú výlučne na elektrické motory a hybridy používajú elektrické motory na pomoc svojim motorom s vnútorným spaľovaním pre pohyb. Ale to nie je všetko. Tieto samotné motory sa môžu a používajú na výrobu elektrickej energie (procesom regeneratívne brzdenie) na nabíjanie palubných batérií týchto vozidiel.

Najčastejšou otázkou je: „Ako to môže byť... Ako to funguje? “Väčšina ľudí chápe, že motor je na prácu poháňaný elektrinou - vidia ho každý deň vo svojich domácich spotrebičoch (práčky, vysávače, spracovatelia potravín).

Myšlienka, že motor môže „bežať dozadu“, ale v skutočnosti vyrába elektrinu namiesto toho, aby ju spotrebovala, sa zdá takmer ako mágia. Ale akonáhle je vzťah medzi magnetmi a elektrinou (elektromagnetizmus) a koncept úspora energie je zrejmé, záhada zmizne.

Výroba motorovej energie a elektriny začína vlastnosťou elektromagnetizmu - fyzickým vzťahom medzi magnetom a elektrinou. Elektromagnet je zariadenie, ktoré sa chová ako magnet, ale jeho magnetická sila sa prejavuje a riadi elektrinou.

Keď sa drôt vyrobený z vodivého materiálu (napríklad meď) pohybuje magnetickým poľom, vytvára sa v drôte prúd (generátor). Naopak, keď elektrina prechádza drôtom navinutým okolo železného jadra a toto jadro je v prítomnosti magnetického poľa, bude sa pohybovať a krútiť (veľmi základný motor).

Motor / generátory sú skutočne jedným zariadením, ktoré môže bežať v dvoch opačných režimoch. Na rozdiel od toho, čo si ľudia niekedy myslia, to neznamená, že dva režimy motora / generátora bežia dozadu od seba (že ako motor sa zariadenie otáča v jednom smere a ako generátor sa otáča opačným smerom smer).

Hriadeľ sa vždy točí rovnakým spôsobom. „Zmena smeru“ je v prúde elektriny. Ako motor spotrebúva elektrickú energiu (tečie dovnútra) na výrobu mechanickej energie a ako generátor spotrebúva mechanickú energiu na výrobu elektriny (tečie).

Elektrický motor / generátory sú zvyčajne jedným z dvoch typov, buď striedavý (striedavý prúd) alebo jednosmerný (jednosmerný) Aktuálne) a tieto označenia naznačujú druh elektriny, ktorú spotrebujú a generovať.

Bez toho, aby sme sa príliš podrobne zaoberali a zahmlievali problém, je to ten rozdiel: striedavý prúd mení smer (strieda sa), keď preteká obvodom. Jednosmerné prúdy tečú jednosmerne (zostávajú rovnaké), keď prechádzajú obvodom.

Typ použitého prúdu sa týka hlavne nákladov na jednotku a jej účinnosti (AC motor / generátor je vo všeobecnosti drahší, ale tiež oveľa účinnejší). Stačí povedať, že väčšina hybridov a veľa väčších plne elektrických vozidiel používa striedavé motory / generátory - takže na toto vysvetlenie sa zameriame práve na tento typ.

• Drôtená kotva (rotor) namontovaná na hriadeli
• Pole magnetov, ktoré indukujú elektrickú energiu naskladanú vedľa seba v skrini (stator)
• Zberné krúžky, ktoré prenášajú striedavý prúd do / z kotvy
• Štetce, ktoré sa dotýkajú zberných krúžkov a prenášajú prúd do / z elektrického obvodu

Kotva je poháňaná mechanickým zdrojom energie (napríklad v komerčnej výrobe elektrickej energie by to bola parná turbína). Keď sa tento vinutý rotor točí, jeho cievka drôtu prechádza cez permanentné magnety v statore a elektrický drôt sa vytvára v drôtoch kotvy.

Ale pretože každá jednotlivá slučka vo vinutí prechádza najskôr cez severný pól, potom južný pól každého z nich magnet postupne, keď sa otáča na svojej osi, indukovaný prúd sa neustále a rýchlo mení smer. Každá zmena smeru sa nazýva cyklus a meria sa v cykloch za sekundu alebo v hertzoch (Hz).

V Spojených štátoch je rýchlosť cyklu 60 Hz (60 krát za sekundu), zatiaľ čo vo väčšine ostatných rozvinutých častí sveta je to 50 Hz. Jednotlivé klzné krúžky sú namontované na každom z dvoch koncov drôtenej slučky rotora, aby poskytli cestu prúdu, ktorý opúšťa prúd kotva. Kefy (v skutočnosti uhlíkové kontakty) jazdia proti zberným krúžkom a dokončujú cestu prúdu do obvodu, ku ktorému je pripojený generátor.

Činnosť motora (dodávajúca mechanickú energiu) je v podstate opačným javom činnosti generátora. Namiesto pretáčania armatúry na výrobu elektriny sa prúd privádza obvodom, cez kefy a klzné krúžky a do armatúry. Tento prúd pretekajúci cievkou vinutým rotorom (kotvou) ho premení na elektromagnet. Trvalé magnety v statore odpudzujú túto elektromagnetickú silu a spôsobujú točenie kotvy. Pokiaľ elektrina preteká obvodom, motor bude bežať.