Uden tvivl udviklingen af elektriske køretøjer har udviklet sig hurtigt, drevet af teknologiske forbedringer inden for elmotorer, som har tilladt større effektivitet og bæredygtighed. På trods af de store fremskridt er der stadig mange, der ikke ved det præcist Hvordan fungerer en elektrisk motor.
I denne artikel vil vi i detaljer forklare, hvordan elektriske motorer fungerer, hvad deres hovedkomponenter er, hvordan de har udviklet sig, de forskellige typer elektriske motorer, der findes, og de fordele, de giver i forhold til konventionelle forbrændingsmotorer.
Elektriske køretøjer
Elektriske motorer, som udmærker sig ved deres enkle design og pålidelighed, bliver i stigende grad brugt i moderne køretøjer på grund af deres lav vedligeholdelse, færre bevægelige dele og fraværet af en traditionel gearkasse. Fordelene ved disse motorer har tiltrukket sig opmærksomheden fra bilindustrien og den brede offentlighed.
De første elektriske køretøjer går tilbage til 1839, hvor Robert Anderson opfandt en batteridrevet bil. I nyere tid har virksomheder som f.eks Tesla har været nøglen i promoveringen af elektriske motorer takket være de fordele, de tilbyder, som f.eks fravær af emissioner og reducere behovet for vedligeholdelse. Tesla har gjort det klart, at deres elektriske motorer ikke kræver oliebeholdere, bortset fra mindre komponenter som forrudeviskere eller bremsevæske.
Dele af en elektrisk motor
For at forstå driften af en elektrisk motor, først er det vigtigt at kende de forskellige dele, der udgør det. Selvom vi ikke finder de samme elementer som i en forbrændingsmotor (såsom stempler eller udstødningssystemer), er der nøgleelementer, der gør det muligt for den at fungere korrekt:
- Indbygget oplader: Den omdanner vekselstrømmen (AC) fra ladekilden til jævnstrøm (DC) for at gemme den i køretøjets batteri.
- Konverter: Konverterer jævnstrøm (DC) til vekselstrøm (AC) for at drive motoren under acceleration og omvendt under regenerativ bremsning.
- Elektrisk motor: Denne motor er ansvarlig for at omdanne elektrisk energi til bevægelse. Det vil sige, at den omdanner energien fra batterierne til kinetisk energi for at flytte køretøjet.
- batteri: Den gemmer den elektriske energi, som motoren bruger til at flytte bilen.
Disse fire komponenter arbejder i synergi for at levere den energi, der driver en elbil, og erstatter komplekse forbrændingssystemer med et mere effektivt og mindre udsat design.
Hvordan fungerer en elektrisk motor
Funktionsprincippet for en elektrisk motor er baseret på samspillet mellem to hovedkomponenter: den estor og rotor. Statoren holdes stationær og indeholder viklinger, gennem hvilke en elektrisk strøm løber. Dette strømflow genererer en roterende magnetfelt, som inducerer bevægelsen af rotoren, som kan indeholde magneter eller være en del af en struktur, der genererer et induceret magnetfelt.
Når rotoren roterer, genereres bevægelse, hvilket gør det muligt at drive køretøjets hjul af et gearsystem.
Accelerationsfase
Når der trykkes på speederen, sendes den energi, der er lagret i batteriet til konverteren, som omdanner jævnstrømmen til vekselstrøm, der er i stand til at drive elektrisk motor. Denne proces aktiverer statoren, genererer det magnetiske felt, der interagerer med rotoren, får den til at rotere og giver den nødvendige impuls til køretøjets hjul.
Decelerationsfase
Når du sætter farten ned eller bremser, vendes processen. Hjulenes bevægelse genererer rotationen af rotoren, der fungerer som en generator. Denne mekanisme gør det muligt at genvinde en del af den kinetiske energi og lagre i batteriet gennem processen med regenerativ bremsning.
Typer af elektriske motorer
Der findes mange typer elmotorer afhængig af design og anvendelse, men der kan skelnes mellem jævnstrøms- og vekselstrømsmotorer.
Jævnstrømsmotorer (DC).
Disse motorer arbejder med jævnstrøm og er opdelt i:
- Serie motor: De tilbyder en hastighed, der varierer direkte med belastningen, og er ideelle til applikationer, der kræver blød start og variabel belastning.
- Parallel motor: Anvendes, når der er behov for konstant hastighed under forskellige belastningsforhold.
- Blandet motor: Kombinerer egenskaberne for serie- og parallelmotorer.
Vekselstrømsmotorer (AC).
AC-motorer er afhængige af ændringen i polaritet af strøm for at generere bevægelse. Blandt de mest almindelige finder vi:
- Induktionsmotor: Også kaldet asynkronmotor, det er den mest brugte i industrielle applikationer og i elektriske køretøjer på grund af dens enkelhed og effektivitet.
- Synkron motor: Dens rotor roterer med samme hastighed som frekvensen af vekselstrømforsyningen. Den er højt værdsat for sin hastighedsnøjagtighed.
Fordele ved en elektrisk motor
Elektriske motorer har en lang række fordele i forhold til traditionelle forbrændingsmotorer. Nedenfor fremhæver vi nogle af de vigtigste:
- Nul emissioner: Elektriske motorer genererer ikke forurenende gasser, hvilket gør dem til en miljøvenlig mulighed.
- Energieffektivitet: En elektrisk motor omdanner cirka 90 % af den energi, den bruger, til bevægelse sammenlignet med 30 % effektiviteten af mange forbrændingsmotorer.
- Stille drift: Elektriske motorer genererer meget mindre støj end forbrændingsmotorer, hvilket gør dem ideelle til brug i bymiljøer.
- Mindre vedligeholdelse: Fordi elektriske motorer har færre bevægelige dele, giver de færre muligheder for fejl og kræver mindre vedligeholdelse.
- Regenerativ bremsning: En anden fordel er, at de kan genvinde en del af energien under opbremsning og gemme den tilbage i batteriet.
Trefasede induktionsmotorer er sammen med elektroniske controllere i øjeblikket de bedste med hensyn til effektivitet og ydeevne, ideelle til at øge rækkevidden af elbiler.
Kort sagt, efter at have evalueret både teknologiske fremskridt og fordelene i forhold til konventionelle motorer, fortsætter elektriske motorer med at få relevans. Dens massevedtagelse og kontinuerlige udvikling vil bidrage til udviklingen hen imod mere bæredygtige og effektive transportmodeller.