Як працює електродвигун в автомобілях?

Двигун в електромобілі, незважаючи на зростаючу популярність цього типу транспортних засобів, все ще залишається загадковою конструкцією для багатьох водіїв. Однак принцип його роботи досить простий. То як же він працює? Якщо вас цікавить це питання і ви хочете знати, які двигуни встановлюють в електрокари сьогодні, обов'язково прочитайте цю статтю!

Як працює двигун в електромобілях - ключова інформація

Ілюстрація роботи електродвигуна найкраще ґрунтується на порівнянні електродвигуна з двигуном внутрішнього згоряння. В основі роботи електродвигуна лежить перетворення хімічної енергії в механічну. Перша - це речовина, яка приводить у рух транспортний засіб, виробляючи газ і тепло. Другий - це паливо, яким є бензин, дизельне паливо або нафта.

З іншого боку, двигуни в електромобілях генерують механічну енергію з електрики, що зберігається в літій-іонній батареї, яку зазвичай називають акумулятором. Саме тому вони не викидають шкідливих для навколишнього середовища вихлопних газів.

Як працюють двигун і батарея в електромобілях?

Електричний привід в автомобілі складається, як і в двигунах внутрішнього згоряння, з самого двигуна та накопичувача енергії. У випадку автомобілів з двигуном внутрішнього згоряння це, звичайно, бак для одного з видів палива. Для руху електромобіля необхідна батарея, яка накопичує електроенергію. В обох випадках місткість бака або палива впливає на запас ходу транспортного засобу.

Відмінності в способі перетворення електроенергії призводять до різної конструкції електродвигунів в автомобілях. Електромобілі оснащуються агрегатами, набагато простішими за конструкцією, ніж транспортні засоби з двигунами внутрішнього згоряння. Електродвигун в автомобілі складається з меншої кількості компонентів - ротора і статора, що його оточує, магнітів і (не завжди) щіток і комутаторів.

Двигун електромобіля з'єднаний з літій-іонним акумулятором. Це гальванічний елемент, що складається з катода та анода. Його функція - накопичувати та віддавати електричну енергію. Їх робота нічим не відрізняється від блоків, які живлять електронні пристрої, такі як смартфони або ноутбуки. Як і у випадку з ними, акумулятор двигуна електромобіля можна перезаряджати кілька разів.

Типи електродвигунів

Як зазначалося вище, принцип роботи електромобіля базується на перетворенні енергії, що зберігається в акумуляторах, на механічну енергію. Електрична енергія вивільняється і передається на електродвигун, який таким чином приводиться в рух. Електродвигуни поділяються на щіткові та безщіткові.

У щіткових двигунах між магнітами створюється електромагнітне поле. Щітки подають струм до двигуна, обертаючи ротор. Комутатори, в свою чергу, використовуються для зміни напрямку потоку струму і, таким чином, обертають ротор тільки в одному напрямку. Крім того, існують безщіткові двигуни. Крім щіток, у них також немає комутатора. За створення крутного моменту відповідають тільки ротор і статор.

Які переваги та недоліки електроприводів, що використовуються в автомобілях?

Електромобілі мають багато переваг, які приносять користь не лише довкіллю, а й самим водіям. Тим не менш, все ще існують проблеми, вирішення яких є великим викликом для сучасних технологій.

Переваги електричного приводу

Перш за все, двигун електромобіля набагато екологічніший, ніж його аналог з двигуном внутрішнього згоряння. На відміну від двигуна внутрішнього згоряння, він не виробляє шкідливих для довкілля парникових газів, таких як вуглекислий газ, метан і сірководень.

Таким чином, електромобіль зараз просувається як засіб міського транспорту. У багатьох містах лише таким транспортним засобам дозволено в'їжджати в центр міста. Більше того, вони також можуть безкоштовно користуватися платними зонами паркування. Експлуатаційні витрати також низькі, оскільки ціна за 1 кВт/год електроенергії зазвичай набагато нижча, ніж за 1 літр пального.

Великою перевагою двигуна в електромобілі є набагато простіша конструкція не тільки самого двигуна, але й усього транспортного засобу. Кількість деталей значно зменшена. Електромобілі не мають, наприклад, турбокомпресорів і масляного бачка. Також не потрібне зчеплення. Тому технічно спрощена конструкція менш схильна до поломок. Причина банальна - чим менше деталей, тим менше може зламатися.

Простіша конструкція електродвигуна в автомобілі важлива не лише для водія. Це також знижує витрати на виробництво. Однак у цій справі ще багато чого треба зробити. Найбільшою проблемою електромобілів є дуже висока ціна акумулятора, яка становить до ⅓ ціни транспортного засобу.

Недоліки електричної тяги

Великою проблемою електромобілів є тривалий час їхньої зарядки. Щоправда, це стосується не самих двигунів, а акумуляторів. Проте, через їхню нерозривність, про це потрібно згадати. Навіть найкоротша зарядка автомобіля означає щонайменше 30-хвилинну зупинку. Використання більш повільного пристрою для поповнення енергії - це вже кілька годин. З іншого боку, зарядка від домашньої розетки може зайняти до десятка годин.

З іншого боку, вищезгадані поточні витрати залежать від місця проживання. Ті, хто має можливість заряджати свій автомобіль вдома, помітять зниження витрат. Використання громадських зарядних станцій може коштувати стільки ж, скільки і заправка.

Виробництво електроенергії також є проблемою. Переважна більшість її виробляється на екологічно недружніх електростанціях, що використовують вугілля або ядерний синтез.

Електродвигуни - це прості, але надзвичайно ефективні конструкції. Хоча вони існують вже понад 100 років, лише на початку 21-го століття вони набули популярності як спосіб живлення автомобілів. Однак для їхньої популяризації необхідний розвиток технології підзарядки та зниження вартості виробництва акумуляторів. Наразі це є найбільшою перешкодою для популяризації екотранспорту.