Введення______________________________________________________________3
Принцип роботи електродвигунів_______________________________________5
Класифікація електодаїгателей_________________________________________5
Переваги та недоліки______________________________________________8
Електродвигуни у гібридних автомобілях_______________________________9
Гібрид на прикладі Porsche Panamera______________________________________12
Ми не закінчили б це, якби хотіли перерахувати вже реалізовані програми про перенесення сили дротом завдяки динамо-електричним машинам, кон'югованим. Однак ми не можемо відмовитись від вказівки випробувань, які були зроблені для застосування електродвигуна для перевезення пасажирів на залізницях.
Саме німецькому виробнику Вернер Сіменс у Берліні перше застосування електричного транспорту сили пов'язане з перетягуванням конвоїв на доріжки. Водій, який привіз електрику на другу машину Грамі, був залізним стрижнем, розташованим між двома рейками, ізольованими блоками дерева, якими йшли мимохідь гнучкі лопаті, що доводять струм до приймальної машини. Ця система транспортування сили для створення локомоції на залізницях була значно змінена пізніше; але, скажімо так, не давши великих практичних результатів.
Паливна економія та екологічність_____________________________________14
Висновок________________________________________________________________15
ВСТУП
Сучасний електродвигун
Електричний двигун – механізм чи спеціальна машина, призначена для перетворення електричної енергіїв механічну, при якій виділяється тепло.
Марсель Депрез доклав своє ім'я до заяви у великій кількості про перенесення природних чи штучних сил за допомогою дроту. Він мав заслуга визначення те, у якій пропорції передається сила, тобто. ступеня ефективності примітивної сили. Марсель Депрез розробляв проект з електропередачі та розподілу сили, створюваної паровим двигуном, на різні верстати майстерні. Різні дрібні машини були введені в дію електричною передачеюсили парового двигуна
Марсель Депрез попросив його зробити практичну та публічну демонстрацію своєї системи електропередачі електрикою. Марсель Депрез прийняв охоче. Електрогенеруюча машина була встановлена в Мішаху, невеликому містечку на півдні Баварії, де є важливі вугільні шахти і який знаходиться за 57 кілометрів від Мюнхена; приймаюча машина струму була поміщена в це останнє місто, у великий неф виставки, де він керував відцентровим насосом, що використовується для живлення невеликого штучного водоспаду.
Передісторія
Якобі Борис Семенович
Тісний взаємозв'язок між магнітними та електричними явищами відкрив перед вченими нові можливості. Історія електричного транспорту та всього електромашинобудування загалом починається із закону електромагнітної індукції, відкритого М. Фарадеєм у 1831 році, та правила Е. Ленца, згідно з яким індукційний струм завжди спрямований таким чином, щоб протидіяти причині, що його викликає. Праці Фарадея та Ленца лягли в основу створення першого електродвигуна Бориса Якобі.
Лінія складалася із двох звичайних оцинкованих залізних телеграфних дротів, які були надані експериментаторами баварським урядом. Не вважалося за необхідне покривати дроти ізолюючим конвертом. Йому вдалося досягти сили четвертої кінської сили і отримати лише 30-відсоткову віддачу від початкової сили.
Він працював на телеграфному дроті завдовжки 17 кілометрів. Дві кінські сили були відправлені на відстані 8 км з половиною, з виходом 40. Ще одна серія експериментів була зроблена Марселем Депресом у Греноблі для транспортування, а не штучної сили парового двигуна, але природною силою водоспаду. Телеграфний дріт з оцинкованого заліза був залишений, і він був замінений спеціальним дротом із крем'янистої бронзи, що складається з двох міліметрів у розрізі. Ми знаємо, що кремниста бронза має набагато більшу стійкість, ніж простий дріт.
Установка Фарадея складалася з підвішеного дроту, який занурювався у ртуть. Магніт встановлювався посередині колби з ртуттю. При замиканні ланцюга, провід починав обертання навколо магніту, демонструючи те, що навколо дроту, ел. струмом утворювалося електричне поле.
Цей двигун вважається самим простим виглядоміз усього класу електродвигунів. Згодом він отримав продовження у вигляді Колеса Барлова, але новий пристрій носив лише демонстраційний характер, оскільки потужності, що ним вироблялися, були занадто малі.
Відстань складала 14 кілометрів, і нам вдалося перевозити до 7 кінських сил, з виходом 62. На рисунках 396 і 397 ми представляємо чудовий досвід Гренобля. Рис. - Досвід транспортування сили електричним струмом, зроблений паном Марселем Депрезом із Візіля до Греноблі.
Рис. - Досвід транспорту сили електричним струмом, виконаний Візілем у Греноблі, паном Марселем Депрезом. Сила, що передається таким чином, приводить в дію насос, який піднімає воду з резервуара і змушує його падати в каскаді. З точки зору ефективності при однаковій інтенсивності струму втрата провідника з крем'янистою бронзою була колись меншою за ту, яку простий телеграфний провід заліза дав Мюнхену. З Парижа в Крейл було передано силу 4 з половиною кінських сил із виходом 48%.
Вчені та винахідники працювали над двигуном з метою використання його у виробничих потребах. Всі вони прагнули до того, щоб сердечник двигуна рухався в магнітному полі обертально-поступально, на кшталт поршня в циліндрі парової машини. Російський винахідник Б.С. Якобі зробив усе простіше. Принцип роботи його двигуна полягав у поперемінному тяжінні та відштовхуванні електромагнітів. Частина електромагнітів була запитана від гальванічної батареї, і напрямок течії струму в них не змінювався, а інша частина підключалася до батареї через комутатор, завдяки якому змінювалося напрямок течії струму через кожен оборот. Полярність електромагнітів змінювалася, і кожен із рухомих електромагнітів то притягувався, то відштовхувався від відповідного йому нерухомого електромагніту. Вал приходив у рух.
Йшлося про транспортування на цій відстані сили від 200 до 250 кінських сил. Доповідь, зроблена в Академії наук Марселем Депрезом, але це схвалення не знайшло багато відлуння у науковій громадськості. Щоб довести це, достатньо навести думку неупередженої збірки «Міжнародний бюлетень електрики», яка цінує експерименти Криля у цих термінах.
Програму, каже ця колекція, не було завершено. Замість того, щоб отримувати 100 кінських сил у Парижі з прибутковістю 50 відсотків, ми отримали максимум 52 коні з урожаєм 45 відсотків замість трьох приймачів у Парижі, між якими ми мали поширювати поточне. Електричні, адміністративні причини змусили пана Депреза працювати з одним приймачем. Якщо машина, що генерує електрику, породила всілякі прорахунки, коли ми хотіли змінити принципи Грамм, приймач, кільце якого є справжнім кільцем Грам, завжди працював дуже добре, не вимагаючи жодного ремонту.
Спочатку потужність двигуна була невеликою і становила лише 15 Вт. Після доробок Якобі вдалося довести потужність до 550 Вт. 13 вересня 1838 року, човен, обладнаний цим двигуном, плив з 12 пасажирами Невою, проти течії, розвиваючи у своїй швидкість 3 км/год. Двигун був запитаний від великої батареї, що складається із 320 гальванічних елементів.
Тому використання голих проводів, розташованих поза досяжністю, на відстані 1 метра від телефонних або телеграфних проводів та ізольованих лише у безпосередній близькості та всередині майстерень, тому рекомендується у майбутніх застосуваннях електрики.
Спочатку був лише один генератор і три приймачі. Було визнано, що якби ніхто не хотів піддавати ці машини більш менш повному руйнуванню з кожною зміною деякої важливості в опорах, необхідно було вдатися до окремих збудників. Таким чином, кожна машина була подвоєна збудником, що призвело до значного зниження ефективності внаслідок поглиненої ним сили, збільшення витрат на початкове створення та ускладнення обладнання.
Сучасні електродвигуни засновані на тому самому законі, що і електромеханічний перетворювач Якобі, але сильно від нього відрізняються. Електромотори стали потужнішими, компактнішими, їх ККД значно виріс. ККД сучасного тягового електродвигуна може становити 85-95%. Для порівняння, максимальний ККД ДВЗ без допоміжних систем навряд чи дотягує до 45%.
Розподіл сили у каплиці виходить процесом, якому електрика не має нічого спільного. Вал приймача механічно управляє грам-машиною, яка, своєю чергою, діє як генератор і посилає новий струм різним приймачам. З наукової точки зору, єдине, що варто згадати в експериментах Криля, - це виробництво дуже високих струмів напруги без будь-яких суттєвих втрат ізольованим та свинцевим провідником.
Для транспортування значних сил на великі відстаніпотрібний невеликий провідник. Без цього, тобто, якби необхідно було використовувати дуже великий провід, витрати на встановлення лінії знижували б усю вигоду від транспортування енергії. У експериментах було визнано, що ми повинні дати електрику, яка проходить через цей дріт, приголомшливе напруга. Правду кажучи, блискавка, що проходить через електричний провідник, зменшена до розмірів 3 мм. Отже, великі небезпеки, про що свідчать серйозні аварії під час експериментів, та труднощі, які часто переривали проходження електричного струму.
Електродвигун Tesla Roadster
Принцип дії
Для більшості екологічних машин, таких як серійні електромобілі, гібриди та автомобілі на паливних елементах, головна рушійна сила – це електричний двигун. В основу роботи сучасного електродвигуна покладено принцип електромагнітної індукції – явища, пов'язаного з виникненням електрорушійної сили у замкнутому контурі за зміни магнітного потоку – утворення індукційного струму.
Більше того, не забуватимемо і про те, що втрата міцності під час перевезення була значною, оскільки вона становить не менше 50 відсотків. Коли ми будемо задоволені електропровідним перенесенням розумних сил, з цього чудового методу отримаємо відмінні результати та віддалене перенесення сил пари з водоспадів. або вітер залишається науковим і промисловим, як одне з найбільших відкриттів нашого століття. У шахтах транспорт сил уже, як уже було сказано, вже отримав дуже численні заявки, які з часом лише збільшуватимуться.
Електрика дозволить із винятковою легкістю розподіляти механічну енергіюу всіх точках фабрики чи заводу, де це буде потрібно. Він використовуватиметься для введення в дію верстатів, кранів, насосів; до роботи токарних верстатів, прокатних станів, ткацьких верстатів тощо.
Двигун складається з ротора (рухомої частини – магніту або котушки) та статора (нерухомої частини – котушки). Найчастіше конструкція двигуна є дві котушки. Статор обкладений обмоткою, якою тече струм. Струм породжує магнітне поле, що впливає на іншу котушку. У ній, через ЕМІ, утворюється струм, що породжує магнітне поле, що діє першу котушку. І все повторюється за замкненим циклом. Взаємодія полів ротора і статора створює крутний момент, що приводить в рух ротор двигуна, відбувається трансформація електричної енергії в механічну, кіт. використовують у різних приладах, механізмах та автомобілях.
Що стосується транспортування природних силдля них зарезервовано важливе майбутнє. Там, де водоспади рясніють, їх можна зібрати за один раз, що сприятиме перетворенню динамо- електричної машини; і електрика, створена таким чином, буде відправлена на відстань, будь то рух для майстерень, або електричне освітленнядля міст, тобто рух того ж дня, і освітлення вночі. У Останніми рокамив деяких населених пунктахШвейцарії сила зібраних таким чином торентів служить для освітлення міст, а аналогічні підприємства готуються в Америці та в різних країнахЄвропи.
Визначення.
Електричний двигун– механізм або спеціальна машина, призначена для перетворення електричної енергії в механічну, при якій виділяється тепло.
Передісторія.
Вже 1821 року, знаменитий британський учений Майкл Фарадей продемонстрував принцип перетворення електромагнітним полем електричної енергії на механічну енергію. Установка складалася з підвішеного дроту, якого занурювався у ртуть. Магніт встановлювався посередині колби з ртуттю. При замиканні ланцюга, провід починав обертання навколо магніту, демонструючи те, що навколо дроту, ел. струмом утворювалося електричне поле.
Коли витрати, необхідні для захоплення вод, не надто великі, буде величезна перевага використання природних сил, втрачених досі. Це нове благословення, що люди повинні бути вдячні науці та вченим. Нарешті, бачимо, і повернутися до об'єкта цього Додатка, що електродвигун мав у своєму розвитку два окремі періоди. І плідна ідея про з'єднання двох динамо-електричних машин, одна з яких здійснює рух, а інша, розміщена на відстані, отримує електрику, надіслану першим, щоб дати одне з найбільших відкриттів, з яких наше століття було збагачене: перенесення сили електричним струмом.
Цю модель двигуна часто демонстрували у школах та університетах. Цей двигунвважається найпростішим видом із усього класу електродвигунів. Згодом він отримав продовження у вигляді Колеса Барлова. Однак новий пристрій носив лише демонстраційний характер, оскільки вироблені ним потужності були занадто малі.
Кінець доповнення до електродвигуна. Частотний відгук, створення змінного поля, збудження магнітного поля, тип конструкції та напрямок магнітного поля щодо осі обертання. Відношення частоти обертання двигуна до частоти напруги живлення не є постійним, але залежить від навантаження машини. Чим вище навантаження, тим більше різниця в оборотах, це так зване «ковзання», тобто зумовлений момент пропелера, що крутить, не може підтримуватися, якщо гідравлічний опір занадто великий.
Тяга недоступна там, де вона найбільше потрібна. На цьому типі двигуна співвідношення між швидкістю двигуна та частотою напруги живлення є постійним. Загалом, крутний момент синхронних двигунів регулюється, що означає, що вони просто тягнуть струм, який необхідно забезпечити необхідний крутний момент до бажаного режиму. Тому вони використовуються, зокрема, для найвибагливіших застосувань з точки зору моменту, що крутить. Якщо двигуну необхідно забезпечити велику потужністьдля підтримки заданої швидкості обертання гребного гвинта він автоматично споживає більше енергії.
Вчені та винахідники працювали над двигуном з метою використання його у виробничих потребах. Всі вони прагнули до того, щоб сердечник двигуна рухався в магнітному полі обертально-поступально, на кшталт поршня в циліндрі парової машини. Російський винахідник Б.С. Якобі зробив усе набагато простіше. Принцип роботи його двигуна полягав у поперемінному тяжінні та відштовхуванні електромагнітів. Частина електромагнітів була запитана від гальванічної батареї, і напрямок течії струму в них не змінювався, а інша частина підключалася до батареї через комутатор, завдяки якому змінювалося напрямок течії струму через кожен оборот. Полярність електромагнітів змінювалася, і кожен із рухомих електромагнітів то притягувався, то відштовхувався від відповідного йому нерухомого електромагніту. Вал приходив у рух.
Залежно від способу створення змінного поля існують два типи електродвигунів
Механічно комутовані двигуни
Двигуни щітки створюють змінне поле, необхідне роботи двигуна з допомогою фрикційних контактів. Завдяки їхньому розміщенню ці «щітки» змінюють полярність відповідно до положення ротора. Одним з їхніх недоліків є зношування щітки, що передбачає значне технічне обслуговування, а опір проходу викликає втрати в щітках і, як наслідок, зниження ефективності двигуна.
Спочатку потужність двигуна була невеликою і становила всього 15 Вт, після доробок, Якобі вдалося довести потужність до 550 Вт. км/год. Двигун був запитаний від великої батареї, що складається із 320 гальванічних елементів. Потужність сучасних електричних двигунів перевищує 55 кВт. З питанням прибріткування електричних двигунів.
Принцип дії.
В основу роботи електричної машини закладено явище електромагнітної індукції (ЕМІ). Явище ЕМІ у тому, що з будь-якій зміні магнітного потоку, пронизує замкнутий контур, у ньому (контурі) утворюється індукційний струм.
Сам двигун складається з ротора (рухомої частини – магніту або котушки) та статора (нерухомої частини – котушки). Найчастіше конструкція двигуна є дві котушки. Статор обкладений обмоткою, якою, власне, і тече струм. Струм породжує магнітне поле, яке впливає на іншу котушку. У ній, через ЕМІ, так само утворюється струм, який породжує магнітне поле, що діє на першу котушку. І так все повторюється за замкненим циклом. У результаті, взаємодія полів ротора і статора створює крутний момент, що приводить в рух ротор двигуна. Таким чином відбувається трансформація електричної енергії в механічну, яку можна використовувати в різних приладах, механізмах і навіть в автомобілях.
Обертання електромотора
Класифікація електричних двигунів
За способом харчування:
двигуни постійного струму
- Запитуються від джерел постійного струму.
двигуни змінного струму
- Запитуються від джерел змінного струму.
універсальні двигуни- Запитуються як від постійного, так і змінного струму.
За конструкцією:
Колекторний електродвигун- електродвигун, в якому як датчик положення ротора і перемикача струму використовується щітковоколекторний вузол.
Безколекторний електродвигун– електродвигун, що складається із замкнутої системи, в якій використовуються: системи керування (перетворювач координат), силовий напівпровідниковий перетворювач (інвертор), датчик положення ротора (ДПР).
З приведенням у дію постійними магнітами;
З паралельним з'єднаннямякоря та обмоток збудження;
З послідовним з'єднаннямякоря та обмоток збудження;
Зі змішаним з'єднанням якоря та обмоток збудження;
За кількістю фаз:
Однофазні– запускаються вручну, або мають пускову обмоткаабо фазозсувний ланцюг.
Двофазні
Трифазні
Багатофазні
По синхронізації:
Синхронний електродвигун – електричний двигунзмінного струму з синхронним рухом магнітного поля напруги живлення і ротора.
Асинхронний електродвигун– електричний двигун змінного струму з різною частотою руху ротора і магнітного поля, що породжується напругою живлення.