Elektriske motorer er overalt. Det ville nok ikke være et stræk at sige, at den moderne civilisation, som vi kender den, måske ikke ser ens ud, hvis det ikke var for opfindelsen af den elektriske motor. Elektriske motorer er også allestedsnærværende i dit daglige liv, fra elektriske vandpumper til elektriske motorer, der driver køleventilatorer.
Men på det seneste skyldes den største hype omkring elmotoren den enorme udbredelse af elbiler.
Hvis du spørger dig selv, hvordan en EV-motor fungerer, er du kommet til det rigtige sted. Læs videre for alle detaljerne om, hvordan EV-motorer fungerer, og hvordan det kan sammenlignes med en forbrændingsmotor.
Hvad er en induktionselektrisk motor?
Induktionsmotoren er et teknisk vidunder. Det sjove er, at denne type elektrisk motor blev opfundet af Nikola Tesla, og den elektriske bilfirma, der bærer hans navn, bruger også induktionsmotorer til nogle af deres berømte elektriske køretøjer. Især Model S og dens Model X-kusine bruger AC-induktionsmotorer (med de nyere modeller med en permanent magnet synkronmotor plus en induktionsmotor). Generelt er en induktionsmotor en motor, der omdanner elektrisk energi til mekanisk energi ved hjælp af et induceret magnetfelt.
Det er formentlig blandt de tre bedste opfindelser nogensinde, og det er ikke en overdrivelse. Induktionsmotoren er ret enkel, hvor den eneste bevægelige del er dens rotor, hvorfor elbiler skulle vise sig at være meget pålidelige, efterhånden som årene hober sig op. Tilfældigvis er dette en af nøglerne fordelene ved elbiler frem for benzindrevne biler med hensyn til pålidelighed. Induktionsmotoren har en stationær del kaldet statoren sammen med en indre del, der faktisk drejer, kaldet rotoren.
Rotoren har en aksel, der krydser sig, som kan bruges til at flytte ting, når rotoren drejer. Et eksempel på dette er en roterende blæser forbundet til en induktionsmotors aksel eller måske en EVs hjul, der bevæger sig som følge af den mekaniske bevægelse af rotorens aksel. AC-induktionsmotoren er ikke kun til stede i elbiler; det er en fast bestanddel i alle aspekter af hverdagen. Mange moderne fabriksmaskiner bruger AC-induktionsmotorer, især hvis pålidelighed og lave driftsomkostninger er afgørende.
Det er en af hovedårsagerne til, at nogle ydeevne elbiler bruger induktionsmotorer. De er ekstremt pålidelige og også meget effektive. Mens induktionsmotorer producerer deres rimelige andel af varme (hvilket er grunden til, at de ofte har blæsere og finner indbygget i designet), er de yderst effektive. Ifølge US Department of Energy, elbiler kan faktisk bruge mere end 77 % af den elektriske strøm, de får fra en opladning direkte til køretøjets hjul. Ifølge samme kilde kan benzindrevne biler kun mønstre for at konvertere alt fra 12%-30% af den energi, de har lagret i benzin, til brugbar kraft direkte ved bilens hjul.
EV'er konverterer om 77 % af den elektriske energi fra nettet til kraft ved hjulene. Konventionelle benzinbiler konverterer kun ca 12%–30% af energien lagret i benzin til at drive ved hjulene.
Dette er et kæmpe problem og er en af grundene Elbiler er bedre for miljøet, især når den er tilsluttet en ren strømkilde.
Hvordan virker en AC-induktionsmotor?
Enkelt sagt fungerer AC-induktionsmotoren ved at elektrificere ledende kobberspoler placeret rundt om statoren. Vekselstrømmen, der strømmer gennem kobberspolerne, inducerer et roterende magnetfelt. Det er klart, at i en EV forsynes den elektricitet, der tillader dette trin at forekomme, af EV'ens batteri.
Batterier producerer dog jævnstrøm, så før elektriciteten fra batteriet kan omdannes til mekanisk energi af det elektriske motor, skal den gennemgå et mellemtrin gennem en inverter, der konverterer den batteriforsynede jævnstrøm til den nødvendige AC strøm. Det roterende elektromagnetiske felt, der produceres i statoren, har den konsekvens, at det inducerer en strøm i rotoren, mens den bevæger sig, hvilket igen inducerer et elektromagnetisk felt i rotoren. Det er derfor, induktionsmotorer har navnet induktion - fordi de virker ved at inducere et magnetfelt.
Magien sker, når den roterende EMF inducerer en elektrisk strøm i rotoren, som igen producerer sin egen EMF, der tvinger rotoren til at rotere langs, efter det roterende magnetiske felt stator. Rotoren drejer akslen, som er den nyttige del af den elektriske motor, hvilket tillader skabelsen af mekanisk energi fra elektrisk kraft. Med hensyn til elbiler betyder den måde, hvorpå disse elektriske motorer leverer kraft, at drejningsmomentet er tilgængeligt øjeblikkeligt, hvilket ICE-biler ikke engang kan begynde at konkurrere med.
Fordele, elektriske motorer har i forhold til forbrændingsmotorer
Den første åbenlyse fordel ved elektriske motorer i forhold til forbrændingsmotorer er den drastiske reduktion af bevægelige dele. Hvis du ser på en hvilken som helst grundlæggende animation af en gasmotor versus en elektrisk motor, der snurrer, vil du straks bemærke, hvor meget mere kompliceret processen er for gasmotoren. Reduktionen i bevægelige dele korrelerer direkte med vedligeholdelsen af disse forskellige kraftværker.
Med elmotoren er der ikke rigtig meget, der kan gå galt, især på grund af slitage. I mellemtiden har forbrændingsmotoren tonsvis af bevægelige dele, der kan gå dårligt. Dette er ikke for at sige, at en elektrisk motor ikke kan gå i stykker, men hvis den er blottet for mange af de dele, der går dårligt i en gasdrevet motor, vil der ikke være behov for at udskifte dem.
Et af de største fejlpunkter i normale motorer er timingkæden (eller remmen), som ikke engang findes i en elektrisk motor. Som tidligere nævnt er momentlevering også et stort plus for elbiler, fordi de kan levere øjeblikkeligt moment, hvilket bidrager til den dramatiske følelse, du får, når du accelererer en elbil.
Induktionsmotorer har eksisteret for evigt, men er stadig revolutionerende
Det sjove ved induktionsmotorer er, at de ikke er en ny opfindelse af fantasien. De er også blevet brugt overalt i årevis, men for nylig har disse motorer fået den anerkendelse, de altid har fortjent på grund af bølgen af elbiler, der overtager vores veje. Induktionsmotoren er stadig et fantastisk ingeniørmæssigt vidunder efter alle disse år, og ny forskning og udvikling skulle være med til at gøre den endnu mere overbevisende.