Elektromotorji so povsod. Verjetno ne bi bilo težko reči, da sodobna civilizacija, kot jo poznamo, morda ne bi bila enaka, če ne bi bilo izuma električnega motorja. Električni motorji so prav tako vseprisotni v vašem vsakdanjem življenju, od električnih vodnih črpalk do elektromotorjev, ki poganjajo hladilne ventilatorje.
Toda v zadnjem času je največji hype okoli električnega motorja posledica ogromnega širjenja električnih vozil.
Če se sprašujete, kako deluje električni motor, ste prišli na pravo mesto. Nadaljujte z branjem za vse podrobnosti o tem, kako delujejo EV motorji in kakšna je primerjava z motorjem z notranjim zgorevanjem.
Kaj je indukcijski električni motor?
Indukcijski motor je inženirski čudež. Smešno je, da je to vrsto elektromotorja izumil Nikola Tesla in električni avtomobilsko podjetje, ki nosi njegovo ime, uporablja tudi indukcijske motorje za nekatere svoje znane električne vozila. Zlasti model S in njegov bratranec model X uporabljata indukcijske motorje na izmenični tok (novejši modeli imajo sinhronski motor s trajnim magnetom in indukcijski motor). Na splošno je indukcijski motor motor, ki pretvarja električno energijo v mehansko energijo z uporabo induciranega magnetnega polja.
Verjetno je med tremi najboljšimi izumi vseh časov in to ni pretiravanje. Indukcijski motor je precej preprost, edini gibljivi del je njegov rotor, zato naj bi se pogonski sklopi električnih vozil z leti izkazali za zelo zanesljive. Po naključju je to eden ključnih prednosti električnih vozil pred avtomobili na plin v smislu zanesljivosti. Indukcijski motor ima stacionarni del, imenovan stator, skupaj z notranjim delom, ki se dejansko vrti, imenovanim rotor.
Skozi rotor poteka gred, ki se lahko uporablja za premikanje stvari, ko se rotor vrti. Primer tega je vrteči se ventilator, povezan z gredjo indukcijskega motorja ali morda kolesa EV, ki se premikajo zaradi mehanskega gibanja gredi rotorja. AC indukcijski motor ni prisoten le v električnih vozilih; je stalnica v vseh vidikih vsakdanjega življenja. Številni sodobni tovarniški stroji uporabljajo indukcijske motorje na izmenični tok, zlasti če so bistveni zanesljivost in nizki obratovalni stroški.
To je eden glavnih razlogov, zakaj nekatera zmogljiva električna vozila uporabljajo indukcijske motorje. So izjemno zanesljivi in tudi zelo učinkoviti. Medtem ko indukcijski motorji proizvedejo pravičen delež toplote (zato so pogosto opremljeni z ventilatorji in rebri, vgrajenimi v zasnovo), so izjemno učinkoviti. Glede na Ministrstvo za energijo ZDA, lahko električna vozila dejansko porabijo več kot 77 % električne energije, ki jo dobijo s polnjenjem neposredno na kolesa vozila. Po istem viru lahko avtomobili na bencinski pogon pretvorijo le 12-30 % energije, ki so jo shranili v bencin, v uporabno moč neposredno na kolesih avtomobila.
EV pretvori več 77 % električne energije od omrežja do moči na kolesih. Običajna bencinska vozila pretvorijo le približno 12%–30% energije, shranjene v bencinu, za pogon koles.
To je velik problem in je eden od razlogov električna vozila so boljša za okolje, še posebej, če je priključen na čisti vir energije.
Kako deluje AC indukcijski motor?
Preprosto povedano, indukcijski motor na izmenični tok deluje tako, da naelektri prevodne bakrene tuljave, nameščene okoli statorja. Izmenični tok, ki teče skozi bakrene tuljave, inducira rotacijsko magnetno polje. Očitno je, da v EV elektriko, ki omogoča izvedbo tega koraka, dobavlja baterija EV.
Baterije sicer proizvajajo enosmerno energijo, tako da se električna energija iz baterije lahko pretvori v mehansko z električno energijo motorja, mora opraviti vmesni korak prek pretvornika, ki pretvori enosmerno moč, ki jo napaja baterija, v zahtevano izmenično moč. Vrtljivo elektromagnetno polje, ki nastane v statorju, ima za posledico induciranje toka v rotorju, ko se premika, kar pa inducira elektromagnetno polje v rotorju. Zato se indukcijski motorji imenujejo indukcijski - ker delujejo z indukcijo magnetnega polja.
Čarovnija se zgodi, ko vrteči se EMF inducira električni tok v rotorju, ki nato proizvaja lasten EMF, ki prisili rotor, da se vrti vzdolž rotirajočega magnetnega polja stator. Rotor vrti gred, ki je uporaben del elektromotorja in omogoča ustvarjanje mehanske energije iz električne energije. Kar zadeva električna vozila, način, kako ti elektromotorji zagotavljajo moč, pomeni, da je navor na voljo takoj, s čimer avtomobili z motorjem ICE sploh ne morejo tekmovati.
Prednosti elektromotorjev pred motorji z notranjim zgorevanjem
Prva očitna prednost elektromotorjev pred motorji z notranjim zgorevanjem je drastično zmanjšanje gibljivih delov. Če pogledate katero koli osnovno animacijo plinskega motorja v primerjavi z električnim motorjem, ki se vrti, boste takoj opazili, kako bolj zapleten je postopek za plinski motor. Zmanjšanje gibljivih delov je neposredno povezano z vzdrževanjem teh različnih elektrarn.
Pri elektromotorju res ne gre kaj dosti narobe, sploh zaradi dotrajanosti. Medtem pa ima motor z notranjim zgorevanjem ogromno gibljivih delov, ki se lahko pokvarijo. To ne pomeni, da se električni motor ne more pokvariti, a če je brez številnih delov, ki se pokvarijo pri motorju na plin, jih ne bo treba zamenjati.
Ena večjih pomanjkljivosti običajnih motorjev je krmilna veriga (ali jermen), ki v elektromotorju sploh ne obstaja. Kot smo že omenili, je prenos navora tudi velik plus za električna vozila, saj lahko zagotovijo takojšen navor, kar prispeva k dramatičnemu občutku, ki ga dobite pri pospeševanju električnega vozila.
Indukcijski motorji obstajajo od nekdaj, vendar so še vedno revolucionarni
Smešna stvar pri indukcijskih motorjih je, da niso nov izum niti na kakršen koli način. Že leta so jih uporabljali povsod, a pred kratkim ti motorji dobivajo priznanje, ki so si ga vedno zaslužili zaradi vala električnih vozil, ki prevzema naše ceste. Indukcijski motor je po vseh teh letih še vedno neverjeten inženirski čudež, nove raziskave in razvoj pa naj bi ga naredili še bolj prepričljivega.
