Kuidas elektrimootorid ja generaatorid töötavad?

Elektrisõidukid tuginevad tõukejõuks eranditult elektrimootoritele ja hübriidid kasutavad oma sisepõlemismootorite liikumiseks elektrimootoreid. Kuid see pole veel kõik. Neid väga mootoreid saab kasutada ja kasutatakse elektrienergia tootmiseks (protsessi käigus) regeneratiivpidurdus) nende sõidukite pardal olevate akude laadimiseks.

Kõige tavalisem küsimus on: "Kuidas see nii saab olla... kuidas see töötab? "Enamik inimesi mõistab, et mootorit saab tööks elektritoide - nad näevad seda iga päev oma kodumasinates (pesumasinad, tolmuimejad, köögikombainid).

Kuid idee, et mootor võib "tagasi liikuda", tegelikult elektrit tootma, mitte tarbida, tundub peaaegu nagu võluvägi. Kuid kui magnetite ja elektri suhe (elektromagnetism) ja mõiste energia säästmine mõistetakse, mõistatus kaob.

Mootori võimsuse ja elektrienergia tootmine algab elektromagnetilisusest - magneti ja elektri füüsilisest suhtest. Elektromagnet on seade, mis toimib nagu magnet, kuid selle magnetiline jõud avaldub ja seda juhitakse elektrienergia abil.

Kui juhtivast materjalist (näiteks vask) valmistatud traat liigub läbi magnetvälja, tekitatakse traadis voolu (algeline generaator). Ja vastupidi, kui elekter juhitakse läbi traadi, mis on mähitud ümber raudsüdamiku, ja see südamik on magnetvälja juuresolekul, siis see liigub ja väändub (väga põhimootor).

Mootor / generaatorid on tõesti üks seade, mida saab kasutada kahel vastupidisel režiimil. Vastupidiselt sellele, mida inimesed vahel arvavad, ei tähenda see, et mootori / generaatori kaks režiimi töötaksid tagasi üksteisest (et mootorina pöördub seade ühes suunas ja generaatorina pöördub vastupidiselt) suund).

Võll keerleb alati samamoodi. "Suuna muutus" on elektrivoolus. Mootorina tarbib ta elektrit (voolab sisse) mehaanilise jõu saamiseks ja generaatorina tarbib mehaanilist energiat elektri tootmiseks (voolab välja).

Elektrimootor / generaatorid on tavaliselt ühte tüüpi kahte tüüpi: kas vahelduvvoolud või alalisvoolud (otsevoolud) Praegune) ja need tähistused näitavad tarbitava elektrienergia tüüpi ja genereerima.

Liiga detailidesse laskumata ja probleemi hägustades on see erinevus: vahelduvvool muudab suunda (vahelduvad) vooluringi kaudu. Alalisvoolud voolavad ühes suunas (jäävad samaks), kuna need läbivad vooluringi.

Kasutatava voolu tüüp on seotud peamiselt seadme maksumuse ja efektiivsusega (vahelduvvoolu mootor / generaator on üldiselt kallim, kuid ka palju tõhusam). Piisab, kui öelda, et enamik hübriide ja paljud suuremad ülielektrisõidukid kasutavad vahelduvvoolumootorit / generaatorit - see on tüüp, millele selles selgituses keskendume.

• Võllile kinnitatud traathaavaarmatuur (rootor)
• Korpuses (staatoris) kõrvuti virnastatud elektrienergia esilekutsuv magnetväli
• Libisemisrõngad, mis kannavad vahelduvvoolu armatuuri sisse / välja
• Pintslid, mis puutuvad kokku libisemisrõngastega ja viivad voolu elektriahelasse / tagasi

Armatuuri juhib mehaaniline jõuallikas (näiteks kaubanduslikul elektrienergia tootmisel oleks see auruturbiin). Selle haavarootori pöörlemisel liigub selle traatmähis üle staatoris olevate püsimagnetite ja armatuuri juhtmetes tekib elektrivool.

Kuid kuna iga mähise üksik silmus läbib kõigepealt põhjapooluse, siis iga lõunapooluse Kui magnet telg pöörleb, muutub indutseeritud vool pidevalt ja kiiresti suund. Iga suunamuutust nimetatakse tsükliks ja seda mõõdetakse tsüklites sekundis või hertsides (Hz).

Ameerika Ühendriikides on tsükli sagedus 60 Hz (60 korda sekundis), samas kui enamikus teistes arenenud maailma osades on see 50 Hz. Rootori traadi silmuse mõlemasse otsa on paigaldatud üksikud libisemisrõngad, et tekitada vooluteele tee väljumiseks armatuur. Harjad (mis on tegelikult süsiniku kontaktid) sõidavad vastu libisemisrõngaid ja viivad voolu tee ahelasse, mille külge generaator on kinnitatud.

Motoorne toime (varustab mehaanilist jõudu) on sisuliselt generaatori tegevuse vastupidine. Armatuuri elektrienergia saamiseks keerutamise asemel juhitakse voolu vooluringi kaudu läbi harjade ja libisemisrõngaste ning armatuuri. See mähise rootori kaudu voolav vool (armatuur) muudab selle elektromagnetiliseks. Staatoris olevad püsimagnetid tõrjuvad seda elektromagnetilist jõudu, põhjustades armatuuri pöörlemist. Kuni elekter voolab vooluringist läbi, töötab mootor.