Главная→Ландшафтный дизайн и планировка→Виды электрических двигателей и их преимущества. Предыстория В чем преимущество электродвигателя по сравнению с

Виды электрических двигателей и их преимущества. Предыстория В чем преимущество электродвигателя по сравнению с

Сравнение двс и электрического двигателя - страница №1/1

Сравнение ДВС и электрического двигателя

Преимущества ДВС

1. Высокая дальность передвижения на одной заправке;

2. Малый вес и объем источника энергии (топливного бака).

Недостатки ДВС

1. Низкий средний КПД во время эксплуатации;

2. Высокое загрязнение окружающей среды;

3. Обязательное наличие КПП;

4. Отсутствие режима рекуперации энергии;

5. Работа ДВС подавляющую часть времени с недогрузом.

Преимущества электродвигателя:

1. Малый вес;

2. Максимальный момент доступный при 0 об/мин;

3. Нет необходимости в КПП;

4. Высокий КПД;

5. Возможность рекуперации энергии.

Недостатки электродвигателя:

1. Малое плечо на одной зарядке;

2. Долгая зарядка;

3. Малый срок службы батареи;

4. Большой объем и вес батареи.
Гибрид собрал преимущества и минимизировал недостатки обоих типов двигателей.

Преимущества гибрида:

1. Возможность рекуперации;

2. Большой пробег на одной заправке;

4. Максимальный момент доступный при 0 об/мин;

5. ДВС работает с большой степенью равномерности и большой степенью загрузки;

6. Высокий средний КПД;

7. Отсутствие КПП;

8. Высокие экологические показатели.

Недостатки гибрида

1. В автомобиле по сути установлены параллельно две силовые установки (правда каждая из них в усеченном варианте).

2. Проблемы электромобилей заключаются еще и в зиме. Для существующих АКБ низкие температуры не очень полезны. Если принять во внимание такой вот режим езды: Лето, автовладелец живет в своем доме или на стоянке, у него есть возможность заряжать батареи. Ночная зарядка до 100%. Заряда хватает на 200 км. пробега. Для города, в большинстве случаев, вполне достаточно. Хотя большинство проектов электромобилей рассчитывались на, примерно, 400 км. На сколько же хватит заряда? Летом в салоне работают свет, кондиционер, магнитола, а все они потребляют энергию, зимой проблема с обогревом.

3. Малый вес и объем источника энергии (топливный бак и ввб);

Однако батарея весом 80кг - это все-таки много, особенно если учесть, что ёмкость её невелика.

Всё «железо» было придумано примерно 100 лет назад. С тех пор появились новости ТОЛЬКО в электронике - здесь прогресс впечатляющий. А в механике, электротехнике практически ничего не происходит.

Прорывы возникают НА СТЫКЕ дисциплин. Так, например, всего лет пятнадцать назад появились промышленные изделия- транзисторы IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором - тоже своеобразный гибрид, сочетающий качества биполярного транзистора (возможность пропускать большую мощность) и полевого (управление полем(напряжением), а не током). Появление этих транзисторов сделало маленькую революцию- асинхронный электропривод (самый распространённый) стало можно сделать управляемым! Ранее управлялись только двигатели постоянного тока. А у них- обязательно имеются щётки, что сводило их применение, например, на автомобилях, к нулю.

(А теперь на Prius стоят бесщёточные трехфазные двигатели с постоянными магнитами на роторе (постоянные магниты на редкоземельных элементах - тоже новость "на стыке" физики и химии) и управляются инвертором на основе IGBT под управлением микропроцессора...)

Лет тридцать назад аналоговая электроника стала настолько надёжной, что её массово стали применять в системах зажигания. Далее все развивалось постепенно и вдруг оказалось, что микропроцессор гораздо лучше справляется с управлением режимами ДВС, чем любая аналоговая автоматика. Тоже маленькая революция, только от безмозглой автоматики типа "крючочек-пружинка" плавно перешли к программному управлению- а это означает, что РЕЖИМЫ двигателя определяет не конструктор, а программист, соответственно разработка/настройка/наладка резко упрощается и удешевляется

А на Prius этих контроллеров уже штук пять-семь, а на 20ке они соединены по стандартной шине для обмена информацией между управляющими контроллерами (CAN), и контролируют не только ДВС, а и вращение каждого колеса- и сразу возникает возможность простой (дешевой в разработке) программной реализации антипробуксовочной /антиблокировочной/курсовой устойчивости и т.д. и т.п...- то есть обеспечение АКТИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ автомобиля.

Автомобиль превратился в... обычное для современной промышленности автоматическое устройство с программным управлением. И неслучайно это произошло в первую очередь с гибридным автомобилем. (Хотя и другие машины ведущих производителей также стремительно насыщаются микропроцессорной техникой- то есть интеллектуальным управлением). Дело в том, что гибрид был бы невозможен без программного управления (возможен, конечно, но не было бы большого эффекта). Поскольку человек не в состоянии отследить все события, происходящие тысячи раз в секунду в реальном масштабе времени, а вот микропроцессору это по силам. Гибриды - это разумный компромисс, получение максимума возможного из того, что есть ЗДЕСЬ и СЕЙЧАС.

Сравнивать электромобиль и гибрид не надо - это неправильно. Очевидно, что автомобиль на ископаемом топливе умрёт. Но ПОКА он не может умереть. Просто потому, что будет не на чем ездить. Потому, что НЕТ электромобилей приемлемых потребительских качеств - пробег, время заправки, комфорт, стоимость...

03.05.2008

Преимущества ДВС
1. Высокая дальность передвижения на одной заправке;
2. Малый вес и объем источника энергии (топливного бака).

Недостатки ДВС
1. Низкий средний КПД во время эксплуатации;
2. Высокое загрязнение окружающей среды;
3. Обязательное наличие КПП;
4. Отсутствие режима рекуперации энергии;
5. Работа ДВС подавляющую часть времени с недогрузом.

Преимущества электродвигателя:
1. Малый вес;
2. Максимальный момент доступный при 0 об/мин;
3. Нет необходимости в КПП;
4. Высокий КПД;
5. Возможность рекуперации энергии.
Недостатки электродвигателя:
1. Малое плечо на одной зарядке;
2. Долгая зарядка;
3. Малый срок службы батареи;
4. Большой объем и вес батареи.

Гибрид собрал преимущества и минимизировал недостатки обоих типов двигателей.
Преимущества гибрида:
1. Возможность рекуперации;
2. Большой пробег на одной заправке;

4. Максимальный момент доступный при 0 об/мин;
5. ДВС работает с большой степенью равномерности и большой степенью загрузки;
6. Высокий средний КПД;
7. Отсутствие КПП;
8. Высокие экологические показатели.

Недостатки гибрида
1. В автомобиле по сути установлены параллельно две силовые установки (правда каждая из них в усеченном варианте).
2. Проблемы электромобилей заключаются еще и в зиме. Для существующих АКБ низкие температуры не очень полезны. Если принять во внимание такой вот режим езды: Лето, автовладелец живет в своем доме или на стоянке, у него есть возможность заряжать батареи. Ночная зарядка до 100%. Заряда хватает на 200 км. пробега. Для города, в большинстве случаев, вполне достаточно. Хотя большинство проектов электромобилей рассчитывались на, примерно, 400 км. На сколько же хватит заряда? Летом в салоне работают свет, кондиционер, магнитола, а все они потребляют энергию, зимой проблема с обогревом.
3. Малый вес и объем источника энергии (топливный бак и ввб);
Однако батарея весом 80кг - это все-таки много, особенно если учесть, что ёмкость её невелика.
Всё «железо» было придумано примерно 100 лет назад. С тех пор появились новости ТОЛЬКО в электронике - здесь прогресс впечатляющий. А в механике, электротехнике практически ничего не происходит.
Прорывы возникают НА СТЫКЕ дисциплин. Так, например, всего лет пятнадцать назад появились промышленные изделия- транзисторы IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором - тоже своеобразный гибрид, сочетающий качества биполярного транзистора (возможность пропускать большую мощность) и полевого (управление полем(напряжением), а не током). Появление этих транзисторов сделало маленькую революцию- асинхронный электропривод (самый распространённый) стало можно сделать управляемым! Ранее управлялись только двигатели постоянного тока. А у них- обязательно имеются щётки, что сводило их применение, например, на автомобилях, к нулю.
(А теперь на Prius стоят бесщёточные трехфазные двигатели с постоянными магнитами на роторе (постоянные магниты на редкоземельных элементах - тоже новость "на стыке" физики и химии) и управляются инвертором на основе IGBT под управлением микропроцессора...)
Лет тридцать назад аналоговая электроника стала настолько надёжной, что её массово стали применять в системах зажигания. Далее все развивалось постепенно и вдруг оказалось, что микропроцессор гораздо лучше справляется с управлением режимами ДВС, чем любая аналоговая автоматика. Тоже маленькая революция, только от безмозглой автоматики типа "крючочек-пружинка" плавно перешли к программному управлению- а это означает, что РЕЖИМЫ двигателя определяет не конструктор, а программист, соответственно разработка/настройка/наладка резко упрощается и удешевляется
А на Prius этих контроллеров уже штук пять-семь, а на 20ке они соединены по стандартной шине для обмена информацией между управляющими контроллерами (CAN), и контролируют не только ДВС, а и вращение каждого колеса- и сразу возникает возможность простой (дешевой в разработке) программной реализации антипробуксовочной /антиблокировочной/курсовой устойчивости и т.д. и т.п...- то есть обеспечение АКТИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ автомобиля.

Введение______________________________________________________________3

Принцип работы электродвигателей_______________________________________5

Классификация электодаигателей_________________________________________5

Преимущества и недостатки______________________________________________8

Электродвигатели в гибридных автомобилях_______________________________9

Гибрид на примере Porsche Panamera______________________________________12

Топливная экономия и экологичность_____________________________________14

Вывод________________________________________________________________15

ВВЕДЕНИЕ

Современный электродвигатель

Электрический двигатель – механизм или специальная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую, при котором так же выделяется тепло.

Предыстория

Якоби Борис Семенович

Тесная взаимосвязь между магнитными и электрическими явлениями открыла перед учеными новые возможности. История электрического транспорта и всего электромашиностроения в целом начинается с закона электромагнитной индукции, открытого М. Фарадеем в 1831 году, и правила Э. Ленца, согласно которому индукционный ток всегда направлен таким образом, чтобы противодействовать причине, его вызывающей. Труды Фарадея и Ленца легли в основу создания первого электродвигателя Бориса Якоби.

Установка Фарадея состояла из подвешенного провода, который окунался в ртуть. Магнит устанавливался посередине колбы с ртутью. При замыкании цепи, провод начинал вращение вокруг магнита, демонстрируя то, что вокруг провода, эл. током, образовывалось электрическое поле.

Данный двигатель считается самым простым видом из всего класса электродвигателей. Впоследствии он получил продолжение в виде Колеса Барлова, но новое устройство носило лишь демонстрационный характер, поскольку вырабатываемые им мощности были слишком малы.

Ученые и изобретатели работали над двигателем с целью использования его в производственных нуждах. Все они стремились к тому, чтобы сердечник двигателя двигался в магнитном поле вращательно-поступательно, на манер поршня в цилиндре паровой машины. Русский изобретатель Б.С. Якоби сделал все проще. Принцип работы его двигателя заключался в попеременном притяжении и отталкивании электромагнитов. Часть электромагнитов были запитаны от гальванической батареи, и направление течения тока в них не менялась, а другая часть подключалась к батарее через коммутатор, благодаря которому изменялось направление течения тока через каждый оборот. Полярность электромагнитов менялась, и каждый из подвижных электромагнитов то притягивался, то отталкивался от соответствующего ему неподвижного электромагнита. Вал приходил в движение.

Изначально мощность двигателя была небольшой и составляла всего 15 Вт. После доработок Якоби удалось довести мощность до 550 Вт. 13 сентября 1838 года, лодка, оборудованная этим двигателем, плыла с 12 пассажирами по Неве, против течения, развивая при этом скорость в 3 км/ч. Двигатель был запитан от большой батареи, состоящей из 320 гальванических элементов.

Современные электродвигатели основаны на одном и том же законе, что и электромеханический преобразователь Якоби, но сильно от него отличаются. Электромоторы стали мощнее, компактнее, их КПД значительно вырос. КПД современного тягового электродвигателя может составлять 85-95 %. Для сравнения, максимальный КПД ДВС без вспомогательных систем едва ли дотягивает до 45 %.

Электродвигатель Tesla Roadster

Принцип действия

Для большинства экологичных машин, таких как серийные электромобили, гибриды и автомобили на топливных элементах, главная движущая сила - это электрический двигатель. В основу работы современного электродвигателя положен принцип электромагнитной индукции - явления, связанного с возникновением электродвижущей силы в замкнутом контуре при изменении магнитного потока – образование индукционного тока.

Двигатель состоит из ротора (подвижной части – магнита или катушки) и статора (неподвижной части – катушки). Чаще всего конструкция двигателя представляет собой две катушки. Статор обложен обмоткой, по которой течет ток. Ток порождает магнитное поле, воздействующее на другую катушку. В ней, по причине ЭМИ, образуется ток, порождающий магнитное поле, действующее на первую катушку. И все повторяется по замкнутому циклу. Взаимодействие полей ротора и статора создает вращающий момент, приводящий в движение ротор двигателя, происходит трансформация электрической энергии в механическую, кот. используют в различных приборах, механизмах и автомобилях.

Любое промышленное производство предполагает использования большого количества техники, которое имеет очень тяжелую структуру и производство. Есть материалы, которые считаются незаменимыми для любого вида промышленности. Так, большое значение на данном этапе имеет использование электродвигателей постоянного тока. Давайте разберемся, что же это за оборудование и принцип его работы.

Итак, электродвигатель постоянного тока – это оборудование, которое производит из электрической энергии механическую. Это очень сложная конструкция, которая имеет очень тяжелый механизм. Электродвигатель может использоваться в разных сферах строительства и промышленности.

Какое же применение данного продукта? Применение очень широкое, но стоит отметить самые главные позиции:

Разнообразные виды кранов
Тяговой электропривод для тепловозов и теплоходов
Использование в повседневных вещах (небольшие двигатели): игрушки, оргтехники
Используется для стартеров автомобиля.

Как мы видим, электродвигатель постоянного тока используется во всех сферах жизни человека. Это обусловлено тем, что данный продукт имеет большое количество преимуществ, с которыми пока очень тяжело сравниться другим подобным конструкциям.

Достоинства:

Легкое управление аппаратом
Легкость в регулировании частоты вращения
Большой момент пуска
Небольшие габариты устройства

Недостатки:

Большая цена на электродвигатели
Обязательное использование выпрямительного устройства
Необходимость в специальной профилактике
Невысокий уровень эксплуатации продукта, в связи с износостойкостью коллектора

Так, можно отметить, что данные свойства являются очень важными в использовании разных видов промышленности. Зачастую они используются в металлургической промышленности, бумажной. Это обусловлено тем, что данные отрасли должны иметь конструкцию, которая помогает с точностью регулировать скорость производства. От этого фактора зависит качество продукта и практичные свойства. Мощность электродвигателя постоянного тока может быть разной в зависимости от выпускаемой продукции. Именно от мощности зависит стоимость оборудования.

Итак, как мы видим, большое значение для любого производства имеет аппарат, который позволяет регулировать подачу электричества на производствах. Именно поэтому почти на каждом заводе они являются обязательным элементом.