An електрически моторе устройство, което преобразува електрическата енергия в механична енергия и от изобретяването на първия електрически двигател от Фарадей, ние можем да живеем живота си без това устройство навсякъде.
В днешно време автомобилите бързо се променят от предимно механични към електрически задвижвани устройства, а използването на двигатели в тях става все по-широко разпространено. Много хора може да не са в състояние да предположат колко двигателя са монтирани в колата им, а следващото въведение ще ви помогне да откриете двигателите във вашата кола.
Приложения на двигатели в автомобили
За да разберете къде се намира моторът в колата ви, електрическата седалка е идеалното място да го намерите. В икономичните автомобили моторите обикновено осигуряват регулиране напред и назад и наклон на облегалката. В луксозните автомобили,електрически двигателиможе да контролира регулирането на височината, например накланянето на долната възглавница на седалката, лумбалната опора, регулирането на облегалката за глава и твърдостта на възглавницата, наред с други функции, които могат да се използват без електрически двигатели. Други функции на седалките, които използват електрически двигатели, включват електрическо сгъване на седалките и електрическо натоварване на задните седалки.
Чистачките на предното стъкло са най-често срещаният пример заелектрически моторприложения в съвременните автомобили. Обикновено всеки автомобил има поне един мотор за чистачки за предните стъклочистачки. Чистачките за задното стъкло стават все по-популярни при SUV-овете и автомобилите с отваряеми задни врати, което означава, че задните чистачки и съответните мотори са налични в повечето автомобили. Друг мотор изпомпва течност за измиване към предното стъкло, а в някои автомобили и към фаровете, които може да имат своя собствена малка чистачка.
Почти всеки автомобил има вентилатор, който циркулира въздуха през отоплителната и охладителната система; много превозни средства имат два или повече вентилатора в кабината. Автомобилите от по-висок клас също имат вентилатори в седалките за вентилация на възглавниците и разпределение на топлината.
В миналото прозорците често се отваряха и затваряха ръчно, но сега електрическите прозорци са често срещани. Във всеки прозорец, включително люковете на покрива и задните прозорци, са разположени скрити двигатели. Задвижващите механизми, използвани за тези прозорци, могат да бъдат толкова прости, колкото релета, но изискванията за безопасност (като например откриване на препятствия или затягане на предмети) водят до използването на по-интелигентни задвижващи механизми с наблюдение на движението и ограничаване на задвижващата сила.
Преминавайки от ръчно към електрическо управление, автомобилните брави стават все по-удобни. Предимствата на моторизираното управление включват удобни функции като дистанционно управление и подобрена безопасност и интелигентност, като например автоматично отключване след сблъсък. За разлика от електрическите прозорци, електрическите брави на вратите трябва да запазят опцията за ръчно управление, така че това се отразява на дизайна на двигателя и структурата на електрическото заключване на вратата.
Индикаторите на таблата или клъстерите може да са еволюирали в светодиоди (LED) или други видове дисплеи, но сега всеки циферблат и уред използва малки електрически двигатели. Други двигатели в категорията, осигуряващи удобство, включват общи функции като сгъване на страничните огледала и регулиране на позицията, както и по-капризни приложения като сгъваеми покриви, прибиращи се педали и стъклени прегради между водача и пътника.
Под капака, електрическите двигатели стават все по-често срещани на редица други места. В много случаи електрическите двигатели заместват механичните компоненти, задвижвани с ремъци. Примери за това са вентилатори на радиатори, горивни помпи, водни помпи и компресори. Има няколко предимства от промяната на тези функции от ремъчно задвижване към електрическо задвижване. Едното е, че използването на задвижващи двигатели в съвременното електронно оборудване е по-енергийно ефективно от използването на ремъци и ролки, което води до предимства като подобрена горивна ефективност, намалено тегло и по-ниски емисии. Друго предимство е, че използването на електрически двигатели вместо ремъци позволява по-голяма свобода в механичния дизайн, тъй като местата за монтаж на помпи и вентилатори не е необходимо да бъдат ограничени от серпентинния ремък, който трябва да бъде прикрепен към всяка ролка.
Тенденции в технологията на автомобилните двигатели
Електродвигателите са незаменими на местата, отбелязани на диаграмата по-горе, и впоследствие, с развитието на електрониката на автомобила и напредъка на автономното шофиране и интелигентността, електродвигателите ще се използват все повече в автомобила, а видът на задвижващите двигатели също се променя.
Докато преди повечето двигатели в автомобилите използваха стандартни 12V автомобилни системи, системите с двойно напрежение 12V и 48V сега стават все по-популярни, като системата с двойно напрежение позволява някои от по-високите токови натоварвания да бъдат премахнати от 12V батерията. Предимството на използването на 48V захранване е четирикратно намаляване на тока при същата мощност и съпътстващото го намаляване на теглото на кабелите и намотките на двигателя. Приложения с високотокови натоварвания, които могат да бъдат актуализирани до 48V захранване, включват стартери, турбокомпресори, горивни помпи, водни помпи и охлаждащи вентилатори. Поставянето на 48V електрическа система за тези компоненти може да спести приблизително 10% от разхода на гориво.
Разбиране на типовете двигатели
Различните приложения изискват различни двигатели, а двигателите могат да бъдат категоризирани по различни начини.
1. Класификация въз основа на работния източник на захранване - В зависимост от работния източник на захранване на двигателя, той може да бъде класифициран на постояннотокови двигатели и променливотокови двигатели. Променливотоковите двигатели се разделят още на еднофазни двигатели и трифазни двигатели.
2. Според принципа на работа - според различната структура и принцип на работа, двигателите могат да бъдат разделени на постояннотокови двигатели, асинхронни двигатели и синхронни двигатели. Синхронните двигатели могат да бъдат разделени също на синхронни двигатели с постоянни магнити, реактивни синхронни двигатели и хистерезисни двигатели. Асинхронните двигатели могат да бъдат разделени на асинхронни двигатели и колекторни двигатели с променлив ток.
3. Класификация според режима на стартиране и работа - двигателите според режима на стартиране и работа могат да бъдат разделени на еднофазен асинхронен двигател, стартиран от кондензатор, еднофазен асинхронен двигател, управляван от кондензатор, еднофазен асинхронен двигател, работещ от кондензатор, и еднофазен асинхронен двигател с разделена фаза.
4. Класификация според употребата - електродвигателите могат да бъдат разделени на задвижващи двигатели и управляващи двигатели според употребата. Задвижващите двигатели се разделят на електрически инструменти (включително инструменти за пробиване, полиране, шлайфане, рязане, разпробиване и други инструменти) с електродвигатели, домакински уреди (включително перални машини, електрически вентилатори, хладилници, климатици, касетофони, видеорекордери, DVD плейъри, прахосмукачки, камери, сешоари, електрически самобръсначки и др.) с електродвигатели и други малки машини и оборудване с общо предназначение (включително различни малки машинни инструменти, малки машини, медицинско оборудване, електронни инструменти и др.). Управляващите двигатели се разделят на стъпкови двигатели и серво двигатели.
5. Класификация според структурата на ротора - двигателите според структурата на ротора могат да бъдат разделени на асинхронен двигател с клетка (старият стандарт се нарича асинхронен двигател с клетка на катерици) и асинхронен двигател с телена намотка (старият стандарт се нарича асинхронен двигател с телена намотка).
6. Класификация според работната скорост - двигателите според работната скорост могат да бъдат разделени на високоскоростни двигатели, нискоскоростни двигатели, двигатели с постоянна скорост и двигатели с променлива скорост.
В момента повечето двигатели в автомобилните каросерии използват четкови DC двигатели, което е традиционно решение. Тези двигатели са лесни за управление и сравнително евтини поради комутационната функция, осигурявана от четките. В някои приложения безчетковите DC (BLDC) двигатели предлагат значителни предимства по отношение на плътността на мощността, което намалява теглото и осигурява по-добра икономия на гориво и по-ниски емисии, а производителите избират да използват BLDC двигатели в чистачките на предното стъкло, отоплението на кабината, вентилацията и климатизацията (HVAC) и помпите. В тези приложения двигателите са склонни да работят за дълги периоди от време, а не за краткотрайна работа, като например електрическите прозорци или електрическите седалки, където простотата и икономическата ефективност на четковите двигатели продължават да бъдат предимство.
Електродвигатели, подходящи за електрически превозни средства
Преходът от горивоспестяващи превозни средства към изцяло електрически превозни средства ще доведе до изместване към двигатели, задвижвани от двигатели, в основата на автомобила.
Системата за задвижване на двигателя е сърцето на електрическото превозно средство, което се състои от двигател, преобразувател на мощност, различни сензори за откриване и захранване. Подходящи двигатели за електрически превозни средства включват: постояннотокови двигатели, безчеткови постояннотокови двигатели, асинхронни двигатели, синхронни двигатели с постоянни магнити и реактивни двигатели с превключване.
DC двигателят е двигател, който преобразува постоянния ток в механична енергия и се използва широко в електрическите трактори поради добрите си характеристики на регулиране на скоростта. Той също така притежава характеристиките на голям начален въртящ момент и сравнително лесно управление, следователно всяка машина, която стартира под голямо натоварване или изисква равномерно регулиране на скоростта, като например големи обратими валцови машини, лебедки, електрически локомотиви, трамваи и т.н., е подходяща за използване на DC двигатели.
Безчетковият DC двигател е много съвместим с характеристиките на натоварване на електрическите превозни средства, с характеристики на голям въртящ момент при ниска скорост, може да осигури голям начален въртящ момент, за да отговори на изискванията за ускорение на електрическите превозни средства, като същевременно може да работи в широк диапазон от ниски, средни и високи скорости, а също така има високи характеристики на ефективност и при условия на леко натоварване е по-ефективен. Недостатъкът е, че самият двигател е по-сложен от променливотоковия двигател, а контролерът е по-сложен от четковия DC двигател.
Асинхронният двигател, т.е. индукционен двигател, е устройство, при което роторът е поставен във въртящо се магнитно поле и под действието на въртящото се магнитно поле се получава въртящ момент и по този начин роторът се върти. Структурата на асинхронния двигател е проста, лесна за производство и поддръжка, има характеристики на натоварване, близки до постоянна скорост, може да отговори на изискванията на повечето промишлени и селскостопански производствени машини. Въпреки това, скоростта на асинхронния двигател и синхронната скорост на неговото въртящо се магнитно поле имат фиксирана скорост на въртене и следователно регулирането на скоростта е лошо, не е толкова икономично, колкото при постояннотоковите двигатели и е гъвкаво. Освен това, при приложения с висока мощност и ниска скорост, асинхронните двигатели не са толкова разумни, колкото синхронните двигатели.
Синхронният двигател с постоянни магнити е синхронен двигател, който генерира синхронно въртящо се магнитно поле чрез възбуждане на постоянни магнити, които действат като ротор за генериране на въртящо се магнитно поле, а трифазните статорни намотки реагират през котвата под действието на въртящото се магнитно поле, индуцирайки трифазни симетрични токове. Двигателят с постоянни магнити е с малки размери, леко тегло, малка ротационна инерция и висока плътност на мощността, което е подходящо за електрически превозни средства с ограничено пространство. Освен това, той има голямо съотношение въртящ момент към инерция, силен капацитет на претоварване и голям изходен въртящ момент, особено при ниски скорости на въртене, което е подходящо за ускорение при стартиране на компютъризирани превозни средства. Поради това, двигателите с постоянни магнити са общоприети от местните и чуждестранните сесии за електрически превозни средства и се използват в редица електрически превозни средства. Например, повечето електрически превозни средства в Япония се задвижват от двигатели с постоянни магнити, каквито се използват в хибридния Toyota Prius.
Време на публикуване: 31 януари 2024 г.