Как работят електродвигателите и генераторите

Електрическите превозни средства разчитат изключително на електродвигатели за задвижване, а хибридите използват електродвигатели, за да подпомогнат своите двигатели с вътрешно горене за движение. Но това не е всичко. Тези мотори могат да бъдат и се използват за производство на електричество (чрез процеса на регенеративно спиране) за зареждане на бордовите батерии на тези превозни средства.

Най-често срещаният въпрос е: „Как е възможно това... как става това? "Повечето хора разбират, че един мотор се захранва от електричество, за да върши работа - виждат го всеки ден в домакинските си уреди (перални, прахосмукачки, хранителни преработватели).

Но идеята, че един мотор може да "работи назад", всъщност генерира електричество, а не да го консумира, изглежда почти като магия. Но след като връзката между магнити и електричество (електромагнетизъм) и концепцията за запазване на енергията се разбира, мистерията изчезва.

Моторна енергия и производство на електроенергия започват със свойството на електромагнетизма - физическата връзка между магнит и електричество. Електромагнитът е устройство, което действа като магнит, но магнитната му сила се проявява и контролира от електричеството.

Когато тел, направен от проводящ материал (мед, например), се движи през магнитно поле, в жицата се създава ток (рудиментарен генератор). И обратно, когато електричеството се предава през проводник, който се навива около желязна сърцевина, и това ядро ​​е в присъствието на магнитно поле, то ще се движи и усуква (много основен двигател).

Моторите / генераторите наистина са едно устройство, което може да работи в два противоположни режима. Противно на това, което хората понякога мислят, това не означава, че двата режима на двигателя / генератора вървят назад един от друг (че като мотор устройството се върти в една посока и като генератор, то се обръща обратно посока).

Валът винаги се върти по един и същи начин. „Промяната на посоката“ е в потока на електричеството. Като двигател той консумира електроенергия (влива се), за да направи механична мощност, а като генератор, той консумира механична енергия за производство на електричество (изтича).

Електрическият двигател / генератори обикновено са един от двата типа, или променлив (променлив ток), или постоянен (постоянен) Ток) и тези обозначения са показателни за вида на електроенергията, която консумират и генерират.

Без да навлизате в твърде много подробности и да замъглявате проблема, това е разликата: променлив ток променя посоката (редува се), докато тече през верига. DC токове текат еднопосочно (остава същото), докато преминава през верига.

Типът на използвания ток е свързан най-вече с цената на агрегата и неговата ефективност (AC двигател / генератор като цяло е по-скъп, но също така е много по-ефективен). Достатъчно е да кажем, че повечето хибриди и много по-големи изцяло електрически превозни средства използват променлив двигател / генератори - така че именно върху този тип ще се съсредоточим в това обяснение.

• Вал, монтиран на вал, намотан (ротор)
• Поле от магнити, които индуцират електрическа енергия, подредени една до друга в корпус (статор)
• Плъзгащи пръстени, които носят променлив ток към / от арматурата
• Четки, които контактуват с хлъзгащите пръстени и прехвърлят ток към / от електрическата верига

Арматурата се задвижва от механичен източник на енергия (например при търговско производство на електроенергия това би била парна турбина). Докато този навит ротор се върти, неговата жична намотка преминава над постоянните магнити в статора и в проводниците на арматурата се създава електрически ток.

Но тъй като всеки отделен контур в намотката минава първо на северния полюс, а след това на южния полюс на всеки магнит последователно, докато се върти по оста си, индуцираният ток непрекъснато и бързо се променя посока. Всяка промяна на посоката се нарича цикъл и се измерва в цикли на секунда или херц (Hz).

В САЩ честотата на цикъла е 60 Hz (60 пъти в секунда), докато в повечето други развити части на света е 50 Hz. Отделните хлъзгащи пръстени са монтирани към двата края на проводника на ротора, за да осигурят път на тока, който да напусне арматура. Четки (които всъщност са въглеродни контакти) се движат срещу хлъзгащите пръстени и завършват пътя на тока към веригата, към която е прикрепен генераторът.

Двигателното действие (снабдяване с механична мощност) по същество е обратното действие на генератора. Вместо да върти арматурата, за да произведе електричество, токът се подава от верига, през четките и хлъзгащи пръстени и в арматурата. Този ток, преминаващ през ротора на намотката на рамото (арматура), го превръща в електромагнит. Постоянните магнити в статора отблъскват тази електромагнитна сила, причинявайки завъртането на арматурата. Докато токът тече през веригата, моторът ще работи.