Электро Автомобили: Назад в Будущее! Электрические автомобили
Как работает электрический автомобиль?
Электромобилем является транспортное средство, приводимое в движение одним или несколькими электрическими двигателями. Внешне электрические автомобили выглядят точно также, как и бензиновые. Единственное, что выдает электромобиль во время его передвижении - это практически полное отсутствие звука при работе двигателя. Но хотя, внешне бензиновые и электрические автомобили очень схожи, по принципу своей работы они значительно отличаются.Под капотом у электромобиля вместо бензинового двигателя установлен электромотор, который получает питание от аккумуляторных батарей. Батареи выполняют функцию «топливного бака» и обеспечивают
электрический двигатель энергией, необходимой для перемещения транспортного средства. Электромобиль также оснащен контроллером – блоком управления работой электродвигателя, который регулирует токи в сети между аккумуляторами и двигателем.
Все остальные компоненты в электрическом автомобиле практически те же, что и в бензиновом: коробка передач, тормоза, подушки безопасности и т.д.
Электрический автомобиль Subaru R1e, при максимальной дальности пробега на одном заряде 80 км,способен разгонятся до 100 км/ч
Для того, чтобы понять принцип работы электромобиля, давайте рассмотрим механизм переоборудования типичного бензинового автомобиля на электрический.
Электромобиль, который отображен на фотографии, начал свою жизнь в роли обычного бензинового автомобиля Geo Prism. Для того, чтобы переоборудовать данное транспортное средство на электропривод, частично была изменена его внутренняя конструкция. Прежде всего, удалили бензиновый двигатель, глушитель, муфту сцепления, бензобак, выхлопные трубы. Механическую коробку передач оставили на месте для использования на второй передаче. Далее, установили контроллер и электрический двигатель переменного тока, вместо бензинового. Свинцово-кислотные аккумуляторы разместили на полу автомобиля. Заменили тормозную систему, и дополнительно конструируемый электромобиль оснастили водяным насосом, усилителем руля, системой кондиционирования. Вакуумный насос добавили для усиления тормозов.
Коробку переключения передач подключили таким образом, чтобы при движении рычага, передавались сигналы на контроллер. Также, электромобиль укомплектовали зарядным устройством для подзарядки аккумуляторов, установили вольтметр, два потенциометра, подключив их к педали акселератора и контроллеру.
Несмотря на то, что система работы автомобиля была изменена, механизм управления им остался практически неизменным.
В результате нехитрого переоборудования получили электромобиль с такими показателями работоспособности и характеристиками:- диапазон пробега на одном заряде батарей – 80 км;- разгон: от 0 до 96 км/ч за 15 секунд;- количество энергии, необходимое для восстановления заряда аккумуляторных батарей: 12 кВт•ч;- общий вес батарей: 500 кг.
Как устроен электрический автомобиль внутри?
Электрические автомобили довольно выгодны в эксплуатации. Очевидно, что «топливо» для электрических транспортных средств обходится потребителям намного дешевле, чем их заправка бензином. Несмотря на то, что пробег электромобилей на одном заряде батарей ограничен, это практически не заметно в процессе эксплуатации электрического транспортного средства, поскольку 50-60 км диапазона побега для большинства людей вполне достаточно для осуществления всех их ежедневных поездок. Единственным минусом электромобилей является довольно значительная стоимость аккумуляторов. Именно батареи являются на данным момент самым слабым звеном электрического автомобиля.
Основными электрическими комплектующими являются:-электрическиский двигатель,-контроллер,-аккумуляторные батареи.
Контроллер принимает токи от батарей и подает их на электрический двигатель. Благодаря паре потенциометров (переменных резисторов), установленных на педали акселератора, обеспечивается формирование сигнала, подаваемого к контроллеру, о том, сколько энергии он должен доставить. Когда автомобиль останавливается, контроллер не подает токов на двигатель, во время же движения, при давлении на педаль акселератора (газа) контроллер обеспечивать подачу электрического тока на электромотор.
Контроллер считывает импульсы с потенциометров педали газа и, в соответствии с воспринимаемыми данными, регулирует мощность электродвигателя.
В целях повышения уровня безопасности в педали акселератора электрического автомобиля установлено два потенциометра. Контроллер, считывая информацию с них обоих, убеждается, что их сигналы равны. Если же контроллером будут выявлены даже малейшие различия в сигналах – он не реагирует ни на один из них.
В отличии от бензинового автомобиля, электрический является практически бесшумным устройством. Частота подаваемых контроллером импульсов составляет 15000 раз в секунду. Поскольку такой диапазон пульсации просто не реально уловить человеческим слухом, работа контроллера и электрического мотора остается практически бесшумной для человека.
Электрические двигатели и аккумуляторные батареи
Электрический двигатель – сердце электромобиля, его главная движущая сила. В основу работы электродвигателя заложен принцип электромагнитной индукции (явление, связанное с возникновение электродвижущей силы в замкнутом контуре при изменении магнитного потока). Электрический двигатель преобразовывает электрическую энергию в механическую. Коэффициент полезного действия современного электродвигателя составляет 85-95%.
Основными характеристиками электрического двигателя являются: мощность, максимальный крутящий момент, напряжение, ток и частота вращения.Для комплектования электрического автомобиля могут использовать, как электродвигатели постоянного тока, так и переменного. Каждый из этих двигателей имеет свои преимущества и недостатки. Двигатель постоянного тока может работать от питания в 96V-192V. Двигателя переменного тока является трехфазным двигателем, питаемым переменным током.
В последнее время довольно популярным стало использование в электромобилях мотор-колес. Благодаря объединению в одной конструкции обычного колеса и электрического двигателя, обеспечивается хорошая управляемость транспортным средством.
Некоторые электродвигатели переменного тока при торможении транспортного средства способны работать в генераторном режиме, благодаря чему вырабатывается электрическая энергия, которая сохраняется в аккумуляторных батареях, и в дальнейшем используется для движения автомобиля (функция рекуперативного торможения). Система рекуперативного торможения позволяет увеличить диапазон пробега электромобиля до 15%.
Основными источниками энергии в электрических автомобилях являются аккумуляторные батареи. Довольно высокая цена на аккумуляторы – главная причина того, почему в мире до сих пор преобладают бензиновые автомобили. Удешевление аккумуляторных батарей значительно поспособствовало бы повышению популярности электротранспортных технологий.
Свинцово-кислотные батареи являются самым популярным и наиболее дешевым вариантом аккумуляторных батарей. Высокий уровень их популярности в мире связан также с тем, что эти аккумуляторы на 97% подлежат вторичной переработке. Никель-металлгибридные аккумуляторы имеют более высокую производительность, нежели свинцово-кислотные, но по цене они дороже. Литий-ионные батареи – идеальный вариант для электромобилей, поскольку они легкие, компактные и прекрасно сохраняют энергию. Однако, покупка литий-ионных батарей доступна не каждому, поскольку они являются наиболее дорогим видом аккумуляторов.
Часто в электрических автомобилях помимо батарей, обеспечивающих питание электродвигателя, устанавливается ещё один небольшой дополнительный аккумулятор, необходимый для работы автомобильных аксессуаров: фар, автомагнитолы, приборной панели, подушек безопасности, стеклоочистителей, электрических стеклоподъемников и иных устройств.
Зарядка электического автомобиля
Любой электрический автомобиль нуждается в системе подзарядки аккумуляторов. Зарядная система автомобиля позволяет восполнять энергию батарей практически в любом удобном для пользователя месте, где есть электрическая розетка. Данная система обеспечивает поступление к аккумуляторам электрической энергией с максимально допустимой для батарей скоростью. Во время зарядки зарядное устройство контролируют напряжение, силу тока и температуру в батареях.
Зарядное устройство может быть отдельным от конструкции электромобиля блоком, или же быть полностью интегрировано в электрический автомобиль.
© Сергей Вольтер 2013Любое копирование, перепечатка и распространение материалов статей без разрешения правообладателя запрещены и преследуются по закону. Нарушение авторских прав будет рассматриваться согласно статьи 52 Закона Украины «О авторском праве и смежных правах», статьи 176 Криминального Кодекса Украины, статьи 432 Гражданского кодекса Украины, статьи 51-2 Кодекса Украины об административных правонарушениях.
www.electra.com.ua
Elektromobili Первый в РФ салон электромобилей
Группа компаний “Электромобили” с 2009 года занимается продажей электротранспорта. Вы можете приобрести электрический транспорт в наших салонах, забронировать или заказать понравившуюся модель в режиме онлайн на сайте или позвонив нам. Наш центр современного электротранспорта ставит своей основной целью помочь каждому человеку, кто интересуется современным электротранспортом, помочь в выборе нужного. Также мы осуществляем ремонт и сервисное обслуживание всех видов электроавтомобилей и гольфкаров.
Миссией нашей компании является развитие нетоксичных видов передвижения и сохранение природы путем максимально возможного замещения обычных топливных автомобилей на альтернативный электротранспорт. Мы предлагаем современный индивидуальный и коммерческий электротранспорт, который вы можете посмотреть, протестировать, выбрать и купить в нашем салоне или через интернет магазин. Конечную цену, включающую опционные, акционные и транспортные составляющие, вы сможете узнать, позвонив по телефонам, указным в разделе контакты.
Наш основной ассортимент - электромобили и гольфкары
Электромобили это определенно вид транспорта, за которым будущее. Пока в мире не так много компаний, специализирующихся на производстве только электромобилей. Несомненным лидером в производстве и продажах индивидуальных электромобилей является компания Tesla. Эта, уже широко известная марка ассоциируется с чем то новым, передовым, ультра современным и на самом деле так оно и есть.
Хотя компания Илона Маска и пытается сделать данные электромобили в стили минималистки, все равно на данный момент, линия электромобилей Tesla является одной из самых оригинальных продуктов на этом рынке. Скоро у компании Tesla выйдет очередная новинка называться будет Pinifarina и обещает стать одной из самых быстрых и роскошных автомобилей.
Помимо специализированных компаний по производству электромобилей, все больше “традиционных” автопроизводителей выходит на рынок электромобилей или добавляет в серийные модели все больше элементов “электромобильного дизайна”. Например, компания Audi, следуя за трендом, создала машину без зеркал. Но вместо них установлены дисплеи с высоким качеством картинки. Электромобиль Volkswagen установил новый рекорд по скорости, среди электромобилей закончив гоночный трек со скоростью 150 км. Компания Porsche также начала серийный выпуск своих электромобилей. Другие выдающиеся примеры грядущей революции:
- Renaut Zoe. Цена данного автомобиля находится в районе 20000$. Разгон до 100 км/ч займет 13 секунд. Данный электромобиль является одним из самых доступных в мире. Имеет компактные размеры особенно хорошо подходящий под городскую среду.
- Mitsubishi iMIEV. Один из первых машин которые появились на рынке электромобилей. Несмотря на свои небольшие габариты он вмещает до 4 взрослых человек. До 100 км/ч данный аппарат разгоняется за 16 секунд и стоит около 22000$.
- Volkswagen eGolf. Данная модель электротранспорта является 100% экспериментальной. Данная модель сразу же радует своей сбалансированностью также его не отличить от обычных автомобилей так как данная модель имеет габариты самого обычного транспорта.
Обзор персонального городского и загородного электротранспорта
Любимые подростками гиро скутеры смело можно отнести к персональному электротранспорту. Гироскутеры имеют специализированные характеристики, определяющие сферу их использования и учитывающие характеристики водителя. Например, есть гиро скутеры имеющие 4.5 дюймовые размеры колес и такие такие лучшим образом подойдут для детей. Для подростков же в наличии имеются модели с 6.5 дюймовыми колесами. Десяти дюймовые колеса хорошо подойдут для взрослых людей любящих быструю езду. Мощность аккумулятора практически у всех гироскуторов одинакова. Стоит отметить что этот сегмент транспорта очень активно развивается и в самое ближайшее время нас ждут приятные новинки.
- Электросамокат сейчас является компактным и весьма удобным приспособлением для экологического передвижения по городу. Это новинка электротранспорта становится обыденностью в городской среде и все больше находит своих любителей. По внешнему виду он напоминает самый обыкновенный самокат, но существенное отличие от его предшественника заключается во встроенном двигателе, работающем от встроенных аккумуляторов. Преимуществом данного приспособления является его небольшие габариты и конструкцию, позволяющая переносить электросамокат в складном виде. Очевидным преимуществом электросамоката является независимость от парковочного места. Следующим преимуществом является его маневренность и приличное ускорение. Также данные электросамокаты обладают высокой экономичностью и доступностью для приобретения. Выбрать и купить электросамокат можно у нас.
- Электровелосипеды - это велосипеды с электроприводом. Такой вид транспорта ежегодно все больше набирает популярность, медленно, но верно оттесняя обычные механические велосипеды на второй план. Некоторые эксклюзивные электровелосипеды могут развивать максимальную скорость до 200 км/ч. Купить нужный вам велосипед с нужным функционалом и допустимой ценовой группой можно у нас в салоне или сделать заказ онлайн.
- Электро квадроцикл - это в первую очередь устойчивость и бесшумность в использовании. Данный электротранспорт дарит возможность своему обладателю передвигаться по лесу или в парке бесшумно. Примечательно, что многие модели обладают большой грузоподъемностью. Также данный аппарат можно использовать в рабочих целях, например для охоты. Электроквадроциклы могут перемещать до 500 килограмм полезного веса. Покупать такой вездеход нужно четко понимая эксплуатационные характеристики.
electromobili.ru
Назад в Будущее! — АвтоМания
В конце 19-го века электро автомобили казались очень перспективными. В то время автомобили на двигателе внутреннего сгорания были медленными и неуклюжими, и мало кто верил в то, что они вообще долго просуществуют. Спустя столетие автопроизводители снова обращают свой взор на электро авто.Тележка с электродвигателем — таким был первый электромобиль в далеком 1841 году. Вторым по популярности безлошадным персональным транспортным средством считался паромобиль. Электромобиль La Jamais Contente в 1899-м установил рекорд скорости на суше. Он первым в мире преодолел знаковый барьер в 100 км/ч. В 1910 году в Нью-Йорке работало около 70 тыс. такси на электротяге.
Всё изменилось в 1912-м, когда Генри Форд запустил конвейерное производство автомобилей. Первые его «Модели Т» стоили почти вдвое дороже более эффективных электромобилей тех времен. Однако серийное производство позволило существенно снизить их цену. Кроме того, машина оказалась более автономной: ее бензобак был гораздо легче свинцовых аккумуляторов и позволял на одной заправке пройти намного большую дистанцию.Возвращение аккумуляторовПро электромобили вспомнили в 1960-е годы, когда стали анализировать влияние чадящего автотранспорта на экологическую обстановку. Но привычный уклад жизни пересилил панические настроения. Лишь рост стоимости топлива заставил глав автомобильных концернов прекратить бездумную «гонку вооружений» в 1970-е годы. Тогда дело ограничилось производством менее прожорливых машин.
С тех пор вплоть до 90-х годов прошлого века особых подвижек в развитии электромобилей не было. Пока Калифорнийский комитет воздушных ресурсов (CARB) не решил к 1998-му довести количество проданных в штате Калифорния авто с нулевыми выбросами до двух процентов, а к 2003-му — до десяти процентов. Конечно же, столь оптимистичный план реализовать не удалось. Тем не менее корпорация General Motors (GM), автогигант номер один на то время, отреагировала быстрее остальных, разработав и выпустив в начале 90-х полноценный электромобиль EV1. Правда, приобрести его было невозможно, машины выдавались на условиях оперативного лизинга по 299 долларов в месяц. Себестоимость каждого составляла около 80 тыс. долларов.
Свинцово-кислотные батареи позволяли двухместному автомобилю массой 1350 кг без остановок проехать до 120 км в городе и 150 км по шоссе. Максимальная скорость была принудительно ограничена на отметке 129 км/ч, а до 100 км/ч EV1 разгонялся менее чем за десять секунд. Стоимость мили пробега при этом составляла около цента против 10–30 центов у авто с бензиновым двигателем.
В погоне за низким коэффициентом аэродинамического сопротивления (0,195 против 0,33–0,37 у обычных автомобилей) конструкторы придали машине необычную форму. В основном из-за нее модную новинку выбирали голливудские звезды. Постепенно идеей прониклись и простые энтузиасты. На рынке появилось больше электромобилей других автопроизводителей. В 1999 году компания GM выпустила второе поколение EV1, уже с никель-металл-гидридными аккумуляторами, увеличившими пробег почти вдвое — до 250 км. Но новинку по-прежнему нельзя было купить.
Примерно в те же годы CARB пересмотрел свои требования и заменил нулевую эмиссию на супернизкую. Не исключено, что на комиссию оказали давление нефтяные магнаты и автопроизводители. В 2003-м корпорация General Motors закрыла электромобильный проект. За пять лет в Калифорнии нашли своих владельцев около 5500 электромобилей, в том числе 1117 EV1. Но лишь два экземпляра выжили в музейных запасниках. Все остальные были изъяты и уничтожены GM. В качестве причин называлось окончание срока службы аккумулятора. Лишь Toyota оставила владельцам модели RAV4, которые представляли собой переделанные в электромобили обычные кроссоверы.
Электро сегодняСейчас Toyota является электроавтопроизводителем номер один в мире. Десять лет назад именно японская компания выпустила первый серийный гибридный автомобиль — Prius. В нем двигатель внутреннего сгорания был состыкован с электромотором. А чтобы помочь детищу выдержать конкуренцию с традиционными соперниками, Toyota демпинговала. На каждом таком авто японцы теряли около пяти тысяч долларов, почти 20% себестоимости. Компания эту информацию не афишировала, но и не опровергала. Как показало время, такие потери положительно повлияли на ее имидж.
Сегодня продается уже третье поколение модели Prius, и демпинговать не приходится: машина рентабельна и не является единственным гибридным авто на рынке. Первые гибридные автомобили в Украине появились несколько лет назад. Но это были отдельные экземпляры, завезенные в частном порядке неофициальными импортерами. Лишь недавно появилась возможность купить гибридные Lexus RX400h или Mercedes S 400 BlueHybrid у официального дилера.
Массовое нашествие электромобилей в городах может вызвать проблемы. Ведь это означает дополнительную нагрузку на городские электрические сети. Например, авто с двигателем мощностью 80 л. с. за два часа (поездка на работу и обратно) «скушает» примерно 100 кВт•ч энергии — примерно треть месячного потребления обычной городской семьи. А что будет, если весь автотранспорт станет электрическим? К примеру, Россия в год потребляет около 30 млн тонн бензина. Энергоемкость всего этого горючего — 330 млрд кВт•ч. То есть производство электроэнергии в стране для замены ею всего бензина придется увеличить на треть (РФ вырабатывает более триллиона киловатт-час ежегодно). Конечно, это расчеты грубые, не учитывающие потери при преобразовании энергии.
Впрочем, вряд ли в ближайшее время на электричество перейдет даже десять процентов авто. А это означает увеличение потребления электроэнергии на единицы процентов. Так что проблема кроется не в генерирующих мощностях, а в инфраструктуре для подзарядки. ЭЗС вместо АЗСГибридные авто — лишь переходное звено к чистым электромобилям. К тому же, еще есть ресурсы у двигателей внутреннего сгорания, эффективность которых можно повысить. А тем временем автопроизводители решают вопросы с типом аккумуляторных батарей, способом зарядки и развитием инфраструктуры.
С типом аккумуляторов вроде бы уже определились: наиболее перспективными сейчас являются литий-ионные, как в мобильных телефонах. Инженеры Nissan обещают к 2015 году создать новое поколение таких аккумуляторов, которые будут в два-два с половиной раза более емкими, чем сейчас. Целью является автономия в 400 км (дистанция, проходимая на одной зарядке), что соответствует среднему пробегу нынешних автомобилей с бензиновым двигателем на одном баке. Учитывая городские условия эксплуатации, электромобиль придется заряжать раз в неделю. Литий-ионные батареи выдерживают больше тысячи циклов заряд-разряд, что отвечает пробегу в несколько сотен тысяч километров и сопоставимо с ресурсом современных двигателей внутреннего сгорания в легковых машинах. Да и утилизация этих батарей не так вредна, как свинцово-кислотных, и сам технический процесс уже отработан.
Современные эффективные дизельные двигатели, поддержанные комплексом мер, оптимизирующих расход топлива (улучшенная аэродинамика, шины с пониженным сопротивлением качению, система регенерации энергии при торможении, функция выключения/включения двигателя на светофорах, растянутый ряд передаточных чисел в коробке передач и т. д.), позволяют гибридному седану BMW 320d (163 л. с., 360 Н/м) расходовать в городе около 5 л/100 км, а в среднем цикле всего 4,1 л/100 км. При этом до 100 км/ч авто может разогнаться за 8,2 секунды, а максимальная скорость составляет 225 км/ч. Емкость бака — 63 л, то есть на одной заправке машина теоретически должна проходить до полутора тысяч километров.На другой чаше весов — чисто электрический BMW ActiveE, который покажут в январе 2010-го на автосалоне в Детройте. У него синхронный 125-киловаттный (170 л. с., 250 Н/м) электродвигатель и литий-ионные аккумуляторы. Установка разработана BMW совместно с корпорацией SB LiMotive (союз фирм Bosch и Samsung). Машина оснащена всевозможными системами сохранения энергии (рекуперативная тормозная система, специальная программа управления аккумуляторами и т. д.), но больше 160 км на одной зарядке ей не проехать. После показа на автошоу в следующем году немцы начнут масштабные испытания электромобиля ActiveE, чтобы к 2015 году наладить его серийное производство. Правда, уже с новым кузовом.
Когда же аккумуляторы станут эффективнее и доступнее? Очевидно, не раньше начала их массового производства. Заняться им намерена, в частности, компания Sony. В ближайшие пять-семь лет ее инвестиции в разработку автомобильных аккумуляторов и в строительство завода по их производству составят 100 млрд иен (свыше миллиарда долларов США).
Пятикратное удешевление батарей возможно лишь тогда, когда мировой автопарк электромобилей составит десять процентов. Такое заявление сделал на прошедшей недавно конференции по автомобильной электронике в Мюнхене глава перспективных разработок концерна Volkswagen Вольфган Штайер. По его мнению, это случится только через 15 лет.
К тому времени электромобильная инфраструктура уже будет развитой. По крайней мере, судя по нынешним темпам и заявлениям. Например, в декабре 2006-го в Лондоне появились две открытые заправочные (точнее, зарядочные) станции для электромобилей. На городских автостоянках и в гаражах уже действует 48 бесплатных пунктов зарядки. Планировалось, что к концу 2009-го в Великобритании будет функционировать тысяча таких станций. Годовой абонемент на любую из них составит 75 фунтов стерлингов. В Париже на первом этапе будет построено 300 бесплатных пунктов зарядки электромобилей. Мэр города намерен закупить четыре тысячи электромобилей, чтобы через 700 пунктов проката сдавать их по 200–250 евро в месяц.
В 2007 году израильский бизнесмен Шаи Агасси презентовал проект Better Place. Цель — строительство сети электрозаправочных станций (ЭЗС) для электромобилей в различных странах мира. На ЭЗС можно будет заряжать или менять аккумуляторы электромобилей на уже заряженные. Project Better Place ведет переговоры в нескольких государствах о создании пилотных сетей. Бизнес-модель будет аналогична бизнес-моделям операторов сотовой связи. То есть электромобиль станут продавать без дорогостоящей батареи, которую можно сравнить с карточкой оператора. За каждый километр пути, как за минуту разговора, будет взиматься фиксированная плата. Ожидается, что в 2010-м она составит восемь центов за милю, в 2015-м — четыре цента, а в 2020-м — всего два американских цента за милю.
Определилась с направлением развития национального автопрома и Германия. Тема проектирования электромобилей обсуждалась в ходе расширенной встречи федерального и земельных министров транспорта 20 ноября в Гейдельберге. До весны 2010 года предполагается конкретизировать и доработать план поддержки производства электромобилей, принятый еще предыдущим правительством. В плане обозначена и цель: к 2020-му в Германии должно быть выпущено не менее миллиона таких машин. Для этого из бюджета будет выделено 500 млн евро. Volkswagen собирается запустить серийное производство электромобилей к 2013 году. Председатель правления компании Мартин Винтеркорн уверен, что электроавтомобили в будущем будут играть ключевую роль.
Аналогичную цель поставил и президент Соединенных Штатов Барак Обама, но сроки назвал другие — уже через шесть лет на американских дорогах должен бегать миллион электромобилей! На поддержку рынка электромобилей выделено около 11 млрд долларов. Такие масштабные вливания могут создать на этом рынке ситуацию, когда предложение сильно превышает спрос. Сейчас Nissan пытается получить 1,6 млрд долларов из этих средств на выпуск 150 тыс. машин, которые будут заряжаться от сети. Компания Ford уже получила 5,9 млрд долларов и намерена выпустить электроверсию своего Transit уже в следующем году. В 2011-м она собирается представить заряжающийся от сети Focus. Компания Tesla Motors еще в прошлом году начала продажи спортивного электромобиля Roadster по цене 109 тыс. долларов. В 2009-м министерство энергетики США выделило ей кредит в размере 465 млн долларов на создание более мощной версии электромобиля.
Даже российский ГАЗ намерен в следующем году представить электрическую «ГАЗель-Электро».
К развитию инфраструктуры, несомненно, подключатся и нефтяные гиганты. Уже сегодня некоторые из них перестают вкладывать средства в развитие нефтяного бизнеса, чтобы инвестировать в создание электрической инфраструктуры. Но захотят ли прилежные европейцы возиться с электромобилями, учитывая, как много времени занимает их заправка? Нынешним электромобилям для полноценного восстановления сил нужен шести-, а то и восьмичасовой сон возле розетки. Специализированные промышленные терминалы способны вдвое сократить время зарядки. Уже сегодня есть технологии, позволяющие зарядить батареи на 80% всего за 15 минут. Но в целом самой логичной выглядит система сменных аккумуляторов, которые будут заряжаться в те часы, когда электричество самое дешевое. Такой подход позволит многим национальным энергосистемам решить вопрос с избыточным электричеством в ночное время и не допустить еще большего его потребления в часы пик.
Добавим, что заряжающиеся от сети электромобили на аккумуляторах — не единственно возможные. В качестве источников электричества для них рассматриваются и суперконденсаторы (они же — ионисторы), и топливные ячейки, где химическая энергия топлива преобразуется в электрическую напрямую, без стадии горения. Экспериментальные варианты таких машин уже бегают по дорогам.
avtomaniya.com
Электрические машины
Мы живем в самом настоящем океане энергии, она окружает нас повсюду. Даже неподвижный камень, лежащий на дороге, потенциально может совершить работу. Иногда в это трудно поверить, но энергия едина. Она лишь преобразуется, меняет свою природу. Именно это свойство используют созданные человеком электрические машины.
Если на вход подается электрическая энергия, а на выходе трансформируется в механическую работу в виде вращения вала, то можно с уверенностью сказать, что речь идет о двигателе. В свою очередь, преобразование механической работы в электричество возложено на генератор. Важной особенностью является тот факт, что одинаковые электрические машины характеризуются возможностью функционирования в качестве потребителя (двигатели) и производителя (генератор) электроэнергии. Это объясняется одинаковым устройством. Однако из-за особенностей конструкции функционирование в "неродном" режиме характеризуется более низким КПД.
Электрические машины постоянного тока подразделяются на два класса: индукторные и коллекторные. Наибольшее распространение получили вторые (признак наличие щеточного механизма). Принцип работы следующий: на неподвижной части машины (статоре) размещается постоянный магнит, создающий линии напряженности поля.
Обмотку якоря можно представить состоящей из множества рамок медной проволоки, соединенных таким образом, чтобы начало и конец выводились на противоположные ламели коллектора. Извне к этим выводам посредством графитовых щеток подводится постоянное напряжение. А раз есть замкнутый контур, то возникает электрический ток. Движущиеся носители заряда генерируют вокруг себя собственное поле магнитной природы, которое начинает взаимодействовать с полем статора. В результате возникает сила, заставляющая якорь вращаться. Описаны лишь основные моменты, однако их достаточно чтобы понять, как работают электрические машины постоянного тока. Особо стоит отметить лишь универсальный коллекторный электродвигатель обладая конструкцией, присущей машинам постоянного тока, он способен работать от бытовой сети 220 В. Это возможно благодаря последовательному способу соединения якоря и обмоток возбуждения. В бытовом ручном электроинструменте используются именно они.
Электрические машины переменного тока конструктивно более просты и надежны, а себестоимость их производства ниже. Подразделяются на синхронные, у которых механическая скорость, с которой обращается ротор, совпадает с частотой обращения поля статора, а также асинхронные разновидности, у которых ротор отстает от поля (проскальзывает). Первые более рационально использовать при мощностях более 100 кВт.
Простейшие электрические машины переменного тока представлены трехфазными асинхронными с короткозамкнутым ротором (клетка белки). На статоре размещены сдвинутые одна относительно другой на 120° три обмотки. Именно к ним подводится переменный ток соответствующих фаз. На роторе есть своя обмотка, замкнутая накоротко, тем самым образуя контур для прохождения индуцированного тока. Стоит подать напряжение на полюса-катушки статора, как вокруг них генерируется магнитное поле - это одно из базовых свойств направленного перемещения электронов. А так как ток переменный, то и поле получается вращающимся. Его линии напряженности пересекают витки обмотки ротора и создают индуцированный ток (применим закон электромагнитной индукции). А раз возникло движения частиц с зарядом, то вокруг них, в свою очередь, также появляется магнитное поле. Оно также вращается (направление можно узнать, воспользовавшись правилом буравчика). В итоге, внутри корпуса машины присутствуют два магнитных поля. Дальше все просто: благодаря закону Ампера возникает сила, стремящаяся сместить обмотки, а так как вал ротора закреплен на подшипниках, то сила создает момент вращения. Для совершения работы остается лишь подключить к валу исполнительный механизм.
fb.ru
Электрические машины
Электрическая машина - электромеханический преобразователь, который преобразует механическую энергию в электрическую (генератор), либо электрическую энергию в механическую (электродвигатель), либо электрическую энергию с одними параметрами (напряжением, частотой и т.д.) в электрическую с другими параметрами. В качестве энергоносителя в электрической машине может быть использовано как магнитное, так и электрическое поле. Машины, в которых для преобразования энергии используется магнитное поле, называются индуктивными, а те, в которых используется электрическое поле, — емкостными. Возможно также совместное использование магнитного и электрического полей. Такие машины называются индуктивно-емкостными.
На практике наибольшее распространение получили индуктивные машины.
Принято различать электромеханические преобразователи в зависимости от цели преобразования энергии на:
- генераторы - источники электрической энергии;
- электродвигатели - источники механической энергии;
- специальные электрические машины - электромеханические преобразователи с более сложным целевым назначением
Современные электрические машины имеют самое разнообразное конструктивное исполнение и могут реализовывать различные роды напряжения и тока, а также различные виды движения — вращательное, колебательное, линейное и т.д.
Диапазон мощностей современных электрических машин составляет 10-17 — 109 Вт. На рисунке 1 показаны области распространения и зоны использования емкостных (график 1), индуктивно-емкостных (график 2) и индуктивных (график 3) электрических машин. Электрическая машина является весьма экономичным преобразователем энергии.
Рисунок 1 – Области распространения электрических машин
Для управления современными электрическими машинами используются сложные электронные системы, которые конструктивно объединяются с электромеханическим преобразователем и образуют так называемую электромеханотронную систему, выступающую как единый технический комплекс. Все это существенно расширяет функциональные возможности электрических машин и обеспечивает их широкое внедрение во все сферы производственной и бытовой деятельности человечества [1].
Основополагающие законы электромеханического преобразования энергии в индуктивных машинах
Закон Ампера
Согласно закону, установленному Ампером, на проводник с током в магнитном поле действует сила
,
- где F – сила, Н,
- I – сила тока, А,
– длина проводника, м,- B - магнитная индукция, Тл,
- угол между направлением тока и вектором магнитной индукции, град.
Направление этой силы определяется по правилу "левой руки".
Закон электромагнитной индукции Фарадея
Открытие электромагнитной индукции в 1831 году Фарадеем - одно из фундаментальных открытий в электродинамики. Максвеллу принадлежит следующая углубленная формулировка закона электромагнитной индукции:
Всякое изменение магнитного поля во времени возбуждает в окружающем пространстве электрическое поле.
Циркуляция вектора напряженности E этого поля по любому неподвижному замкнутому контуру s определяется выражением [3] [4]
,
- где E – напряженность электрического поля, В/м,
- ds – элемент контура, м,
- Ф - магнитный поток, Вб,
- t - время, с
Электродвижущая сила индукции возникающая в замкнутом контуре, равна скорости изменения во времени потока магнитной индукции
,
- где
– электродвижущая сила индукции, В
Знак "-" показывает, что индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.
Вращающаяся электрическая машина - электротехническое устройство, предназначенное для преобразования энергии на основе электромагнитной индукции и взаимодействия магнитного поля с электрическим током, содержащее, по крайней мере, две части, участвующие в основном процессе преобразования и имеющие возможность вращаться или поворачиваться относительно друг друга [2].
Вращающаяся машина постоянного тока, или машина постоянного тока - вращающаяся электрическая машина, основной процесс преобразования энергии в которой обусловлен потреблением или генерированием только постоянного электрического тока.
Вращающаяся машина переменного тока - вращающаяся электрическая машина, основной процесс преобразования энергии в которой обусловлен потреблением или генерированием переменного электрического тока.
Виды вращающихся электрических машин
По характеру магнитного поля в основном воздушном зазоре
Одноименнополюсная машина - вращающаяся электрическая машина, у которой нормальная составляющая магнитной индукции во всех точках основного воздушного зазора имеет один и тот же знак.
Разноименнополюсная машина - вращающаяся электрическая машина, у которой нормальная составляющая магнитной индукции в различных участках основного воздушного зазора имеет разные знаки.
Явнополюсная машина - разноименнополюсная машина, в которой полюса выступают в сторону основного воздушного зазора.
Неявнополюсная машина - разноименнополюсная машина с равномерным основным воздушным зазором.
engineering-solutions.ru
Добавить сайт в избранное
.jpg)
