Устройство и принцип работы электромобиля

Электромобили сегодня — это уже не роскошь, а очень даже популярное средство передвижения. На первый взгляд может показаться, что устройство электромобиля похоже на устройство обычных машин, работающих на двигателе внутреннего сгорания, а единственным важным отличием является наличие электродвигателя. До определенной степени это верно, однако есть масса тонкостей и нюансов. Так как устроен электромобиль? Из каких основных элементов состоит любой электрокар? И в чем заключается принцип работы электродвигателя? Ниже мы узнаем ответы на эти вопросы.

Общая конструкция электрокара

Электромобиль — это автомобиль, который приводится в движение с помощью одного или нескольких электродвигателей. В качестве источника питания выступает электричество, которое хранится в электрокаре в специальных аккумуляторах. После исчерпания электричества осуществляется зарядка аккумуляторов — после этого автомобиль можно использовать снова. Длительность пробега и зарядки зависит от типа электромобиля, а также способа подзарядки (от сети либо с помощью специальных зарядных устройств).

Конструкция электрокара
Устройство электромобиля

Во всем остальном конструкция и принцип работы электрокара повторяют обычный автомобиль с бензинным двигателем:

  • Все электромобили оснащаются стандартной четырехколесной трансмиссией. При работе двигатель преобразовывает электрическую энергию в кинетическую, что приводит к вращению колес на трансмиссии (происходит движение электромобиля). Для выбора направления движения используется руль, который осуществляет регуляцию поворота колес — при повороте руля происходит изменение направления колес, что приводит к изменению направления движения.
  • Для осуществления торможения электромобили оснащаются тормозными колодками и дисками. Во время торможения происходит приостановка работы двигателя + диски приближаются к тормозными колодкам на колесе, что приводит к замедлению вращения колес за счет преобразования кинетической энергии вращения в тепло. При этом обратите внимание, что тормозная система электромобилей изнашивается гораздо медленнее за счет того, что электродвигатель прекращает работу практически сразу после нажатия на педаль тормоза.
  • Все электромобили также оснащаются различными датчиками и продвинутой системой контроля, которая отслеживает работу электромобиля. Датчики отслеживают множество параметров — скорость езды, режим работы двигателя, температура и так далее. Некоторые современные электрокары также оснащены автопилотом, однако на практике его используют достаточно редко из-за законодательной неопределенности относительно легальности использования этой системы.

Обратите внимание! В сравнении с обычными авто электрокары имеют минимальное количество движущих элементов — это положительно сказывается на работоспособности и сроке эксплуатации электрокара.

Принцип работы электродвигателя

 

Устройство электродвигателя
Устройство электродвигателя

Основной принцип работы всех электродвигателей заключается в преобразовании электрической энергии в кинетическую. Выглядит это так:

  • Двигатель электрокара состоит из двух основных элементов — статора и ротора.
  • Статор электрокара представляет собой объемную тяжелую конструкцию, по которой проходит электрический ток.
  • Ротор электрокара имеет вид широкой металлической оси, которая вставляется внутрь статора.
  • При прохождении электрического тока по обмотке ротора образуется магнитное поле, которое действует перпендикулярно оси ротора, что приводит к его вращению.
  • Ротор электромобиля с помощью специальных приспособлений через трансмиссию подключается к колесам авто.
  • Во время работы двигателя происходит вращение ротора электромобиля — этот импульс передается всем колесам, что и приводит к движению электромобиля.

Данная схема является достаточно общей, а режим работы каждого конкретного электродвигателя может иметь определенные отличия. Например, раньше большой популярностью пользовались электродвигатели, у которых ток на обмотке двигался в одном направлении, однако сегодня их потеснили двигатели, работающие на переменном токе (связано это с тем, что все современные электрокары работают от сети, где находится именно переменный ток).

Другой важный параметр электромобиля — это частота вращения ротора и частота колебания магнитного поля, создаваемого статором. Если эти показатели совпадают, то говорят, что двигатель электрокара является синхронным, если не совпадают — асинхронным. Другие параметры работы электродвигателя — количество фаз (одна, две или три), наличие коллектора-переключателя, тип электрической обмотки электромобиля, разновидность системы охлаждения и так далее.

Рассмотрим основные преимущества электродвигателей в сравнении с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания:

  • Очень высокий коэффициент полезного действия (КПД) — порядка 90-95%. Благодаря этому вся затраченная энергия идет на вращение колес и не растрачивается впустую.
  • Высокая экологичность. При работе двигателя внутреннего сгорания образуются различные газы и частички пыли, которые негативно влияют на состояние окружающей среды.
  • Малый вес. Электрический двигатель и все элементы трансмиссии имеют небольшой вес, поэтому электромобиль более безопасен для дорожного полотна.

Однако нужно помнить, что у электродвигателей есть и несколько недостатков. Главный минус — это достаточно быстрый расход электроэнергии, поэтому многие современные электрокары имеют запас заряда на 150-200 километров езды. Еще один минус — достаточная долгая зарядка (порядка 7-9 часов), что снижает универсальность электромобилей.

Гибридные электрокары

Авто-гибрид Toyota Prius
Авто-гибрид Toyota Prius

Помимо стандартных электромобилей большую популярность на мировом рынке получили гибридные электрокары. Такие машины оснащены как электродвигателем, так и двигателем внутреннего сгорания, который работает на бензине. При этом обратите внимание, что гибридные электрокары могут работать по двум основным схемам:

  • Гибридные электромобили, работающие в параллельном режиме. При таком сценарии электродвигатель и бензиновый двигатель являются полностью автономными, а выбор движка осуществляется водителем.
  • Гибридные электромобили, работающие в последовательном режиме. При таком сценарии двигатель внутреннего сгорания используется либо для подзарядки аккумуляторов, либо для запуска электродвигателя.

Гибридные электрокары обладают рядом преимуществ в сравнении со стандартными электрокарами. Главный плюс — это большой срок бесперебойной работы (тогда как электрокары расходуют энергию достаточно быстро), поэтому покупка автомобиля-гибрида может быть оправдана в том случае, если водитель часто осуществляет поездки на большие расстояние либо в его городе мало зарядных станций. Основные минусы гибридных электромобилей — большой вес, высокая цена, может представлять угрозу окружающей среде (при работе в «бензиновом» режиме) и так далее.

Заключение

Теперь Вы знаете о том, как работает электромобиль. В заключение хочется сказать, что главные недостатки электрокаров (быстрый расход энергии и долгая зарядка) постепенно теряют свою актуальность. Ведь сегодня едва ли не каждый месяц инженеры и ученые разрабатывают все более и более мощные батареи, которые позволят увеличить пробег электрокаров. Проблема долгой подзарядки и вовсе почти решена с помощью введения в оборот специальных зарядных устройств, которые позволяют заметно сократить срок зарядки электрокара. Поэтому бояться покупки электрокаров не стоит.

Автор статьи: avtovat.ru

Ссылка на основную публикацию