სხვადასხვა ელექტრო სატრანსპორტო საშუალების ძრავების შედარება

ადამიანთა თანაარსებობა გარემოსთან და გლობალური ეკონომიკის მდგრადი განვითარება აიძულებს ადამიანებს ეძებონ დაბალი ემისიის და რესურსების ეფექტური სატრანსპორტო საშუალება, ხოლო ელექტრო მანქანების გამოყენება უდავოდ პერსპექტიული გამოსავალია.

თანამედროვე ელექტრო მანქანები არის ყოვლისმომცველი პროდუქტები, რომლებიც აერთიანებს სხვადასხვა მაღალტექნოლოგიურ ტექნოლოგიებს, როგორიცაა ელექტროენერგია, ელექტრონიკა, მექანიკური კონტროლი, მასალის მეცნიერება და ქიმიური ტექნოლოგია. საერთო ოპერაციული შესრულება, ეკონომიურობა და ა.შ. პირველ რიგში დამოკიდებულია ბატარეის სისტემაზე და ძრავის მართვის სისტემაზე. ელექტრო სატრანსპორტო საშუალების ძრავის ამძრავი სისტემა, როგორც წესი, შედგება ოთხი ძირითადი ნაწილისგან, კერძოდ კონტროლერისგან. დენის გადამყვანები, ძრავები და სენსორები. ამჟამად, ელექტრო მანქანებში გამოყენებული ძრავები ძირითადად მოიცავს DC ძრავებს, ინდუქციურ ძრავებს, გადართვის უხერხულობის ძრავებს და მუდმივი მაგნიტის ჯაგრისების ძრავებს.

1. ელექტრომობილების ძირითადი მოთხოვნები ელექტროძრავებისთვის

ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებების მუშაობა, ზოგადი ინდუსტრიული აპლიკაციებისგან განსხვავებით, ძალიან რთულია. აქედან გამომდინარე, მოთხოვნები წამყვანი სისტემისთვის ძალიან მაღალია.

1.1 ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებების ძრავებს უნდა ჰქონდეთ დიდი მყისიერი სიმძლავრის, ძლიერი გადატვირთვის სიმძლავრის, გადატვირთვის კოეფიციენტის 3-დან 4-მდე), კარგი აჩქარების მაჩვენებლები და ხანგრძლივი მომსახურების ვადა.

1.2 ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებების ძრავებს უნდა ჰქონდეთ სიჩქარის რეგულირების ფართო დიაპაზონი, მათ შორის მუდმივი ბრუნვის არე და მუდმივი სიმძლავრის ფართობი. მუდმივი ბრუნვის ზონაში, დაბალ სიჩქარეზე მუშაობისას საჭიროა მაღალი ბრუნვის მომენტი, რათა დააკმაყოფილოს დაწყებისა და ასვლის მოთხოვნები; მუდმივი სიმძლავრის ზონაში საჭიროა მაღალი სიჩქარე, როდესაც საჭიროა დაბალი ბრუნვის მომენტი ბრტყელ გზებზე მაღალსიჩქარიანი მართვის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად. მოითხოვს.

1.3 ელექტრო სატრანსპორტო საშუალების ელექტროძრავას უნდა შეეძლოს განახორციელოს რეგენერაციული დამუხრუჭება, როდესაც მანქანა ანელებს, აღადგენს და უბრუნებს ენერგიას ბატარეას, რათა ელექტრომობილს ჰქონდეს ენერგიის გამოყენების საუკეთესო მაჩვენებელი, რაც შეუძლებელია შიდაწვის ძრავის მანქანაში. .

1.4 ელექტრო სატრანსპორტო საშუალების ელექტროძრავას უნდა ჰქონდეს მაღალი ეფექტურობა მთელ საოპერაციო დიაპაზონში, რათა გააუმჯობესოს კრუიზირების დიაპაზონი ერთი დატენვით.

გარდა ამისა, ასევე აუცილებელია, რომ ელექტრომობილის ელექტროძრავას ჰქონდეს კარგი საიმედოობა, შეუძლია დიდხანს იმუშაოს მკაცრ გარემოში, ჰქონდეს მარტივი სტრუქტურა და შესაფერისია მასობრივი წარმოებისთვის, აქვს დაბალი ხმაური ექსპლუატაციის დროს, მარტივი გამოსაყენებელი. და შენარჩუნება და იაფია.

2 ტიპის და კონტროლის მეთოდები ელექტროძრავები ელექტრო მანქანებისთვის
2.1 DC
ძრავები დავარცხნილი DC ძრავების მთავარი უპირატესობა არის მარტივი კონტროლი და მომწიფებული ტექნოლოგია. მას აქვს შესანიშნავი კონტროლის მახასიათებლები, რომლებიც არ შეესაბამება AC ძრავებს. ადრე განვითარებულ ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებებში ძირითადად გამოიყენება DC ძრავები და ახლაც, ზოგიერთ ელექტრო მანქანას კვლავ მართავს DC ძრავები. თუმცა, ჯაგრისების და მექანიკური კომუტატორების არსებობის გამო, ეს არა მხოლოდ ზღუდავს ძრავის გადატვირთვის სიმძლავრის და სიჩქარის შემდგომ გაუმჯობესებას, არამედ საჭიროებს ფუნჯებისა და კომუტატორების ხშირ შენარჩუნებას და შეცვლას, თუ ის დიდხანს მუშაობს. გარდა ამისა, რადგან დანაკარგი არსებობს როტორზე, ძნელია სითბოს გაფანტვა, რაც ზღუდავს ძრავის ბრუნვის და მასის თანაფარდობის შემდგომ გაუმჯობესებას. DC ძრავების ზემოაღნიშნული დეფექტების გათვალისწინებით, DC ძრავები ძირითადად არ გამოიყენება ახლად შემუშავებულ ელექტრო მანქანებში.

2.2 AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავა

2.2.1 AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავის ძირითადი შესრულება

AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავები ყველაზე ფართოდ გამოყენებული ძრავებია. სტატორი და როტორი ლამინირებულია სილიკონის ფოლადის ფურცლებით და არ არის მოცურების რგოლები, კომუტატორები და სხვა კომპონენტები, რომლებიც ერთმანეთთან კავშირშია სტატორებს შორის. მარტივი სტრუქტურა, საიმედო ოპერაცია და გამძლე. AC ინდუქციური ძრავის სიმძლავრის დაფარვა ძალიან ფართოა და სიჩქარე აღწევს 12000 ~ 15000 r/min. ჰაერის გაგრილების ან თხევადი გაგრილების გამოყენება შესაძლებელია გაგრილების თავისუფლების მაღალი ხარისხით. მას აქვს კარგი ადაპტაცია გარემოსთან და შეუძლია განახორციელოს რეგენერაციული უკუკავშირის დამუხრუჭება. იგივე სიმძლავრის DC ძრავასთან შედარებით, ეფექტურობა უფრო მაღალია, ხარისხი შემცირებულია დაახლოებით ნახევარით, ფასი იაფია და მოვლა მოსახერხებელია.

2.2.2 კონტროლის სისტემა

AC ინდუქციური ძრავის იმის გამო, რომ AC სამფაზიან ინდუქციურ ძრავას არ შეუძლია პირდაპირ გამოიყენოს ბატარეით მიწოდებული DC ენერგია, ხოლო AC სამფაზიან ინდუქციურ ძრავას აქვს არაწრფივი გამომავალი მახასიათებლები. ამრიგად, ელექტრო მანქანაში, რომელიც იყენებს AC სამფაზიან ინდუქციურ ძრავას, ინვერტორში უნდა გამოვიყენოთ დენის ნახევარგამტარი მოწყობილობა, რათა პირდაპირი დენი გარდაიქმნას ალტერნატიულ დენად, რომლის სიხშირე და ამპლიტუდა შეიძლება დარეგულირდეს AC-ის კონტროლის განსახორციელებლად. სამფაზიანი ძრავა. ძირითადად არსებობს v/f კონტროლის მეთოდი და სრიალის სიხშირის კონტროლის მეთოდი.

ვექტორული კონტროლის მეთოდის გამოყენებით, კონტროლდება AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავის აგზნების გრაგნილის ალტერნატიული დენის სიხშირე და შეყვანის AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავის ტერმინალის რეგულირება, მბრუნავი მაგნიტური ველის მაგნიტური ნაკადი და ბრუნი. კონტროლდება AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავა და რეალიზებულია AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავის შეცვლა. სიჩქარე და გამომავალი ბრუნვის სიჩქარე შეიძლება აკმაყოფილებდეს დატვირთვის ცვლილების მახასიათებლების მოთხოვნებს და შეუძლია მიიღოს უმაღლესი ეფექტურობა, ასე რომ AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავა შეიძლება ფართოდ იქნას გამოყენებული ელექტრო მანქანებში.

2.2.3 ნაკლოვანებები

AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავა AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავის ენერგიის მოხმარება დიდია და როტორი ადვილად თბება. აუცილებელია AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავის გაგრილების უზრუნველყოფა მაღალსიჩქარიანი მუშაობის დროს, წინააღმდეგ შემთხვევაში ძრავა დაზიანდება. AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავის სიმძლავრის კოეფიციენტი დაბალია, ასე რომ, სიხშირის გარდაქმნისა და ძაბვის გარდაქმნის მოწყობილობის შეყვანის სიმძლავრის კოეფიციენტიც დაბალია, ამიტომ საჭიროა დიდი სიმძლავრის სიხშირის კონვერტაციისა და ძაბვის კონვერტაციის მოწყობილობის გამოყენება. AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავის მართვის სისტემის ღირებულება გაცილებით მაღალია, ვიდრე თავად AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავის ღირებულება, რაც ზრდის ელექტრო მანქანის ღირებულებას. გარდა ამისა, AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავის სიჩქარის რეგულირება ასევე ცუდია.

2.3 მუდმივი მაგნიტი ჯაგრისების გარეშე DC ძრავა

2.3.1 მუდმივი მაგნიტის ჯაგრისების DC ძრავის ძირითადი შესრულება

მუდმივი მაგნიტის ჯაგრისების DC ძრავა არის მაღალი ხარისხის ძრავა. მისი ყველაზე დიდი თვისება ის არის, რომ მას აქვს DC ძრავის გარე მახასიათებლები ჯაგრისებისგან შემდგარი მექანიკური კონტაქტის სტრუქტურის გარეშე. გარდა ამისა, იგი იღებს მუდმივ მაგნიტურ როტორს და არ არის აგზნების დაკარგვა: გაცხელებული არმატურის გრაგნილი დამონტაჟებულია გარე სტატორზე, რომელიც ადვილად აცილებს სითბოს. ამიტომ, მუდმივი მაგნიტის ჯაგრისების გარეშე DC ძრავას არ აქვს კომუტაციის ნაპერწკლები, არ აქვს რადიო ჩარევა, ხანგრძლივი სიცოცხლე და საიმედო მუშაობა. , მარტივი მოვლა. გარდა ამისა, მისი სიჩქარე არ შემოიფარგლება მექანიკური კომუტაციით და თუ გამოიყენება საჰაერო საკისრები ან მაგნიტური დაკიდების საკისრები, მას შეუძლია წუთში რამდენიმე ასეული ათასი ბრუნი. მუდმივი მაგნიტის ჯაგრისების DC ძრავის სისტემასთან შედარებით, მას აქვს უფრო მაღალი ენერგიის სიმკვრივე და უფრო მაღალი ეფექტურობა და აქვს კარგი გამოყენების პერსპექტივა ელექტრო მანქანებში.

2.3.2 მუდმივი მაგნიტის ჯაგრისების DC ძრავის კონტროლის სისტემა

ტიპიური მუდმივი მაგნიტის ჯაგრისების გარეშე DC ძრავა არის კვაზი-გამყოფი ვექტორის კონტროლის სისტემა. ვინაიდან მუდმივ მაგნიტს შეუძლია მხოლოდ ფიქსირებული ამპლიტუდის მაგნიტური ველის გენერირება, მუდმივი მაგნიტის ჯაგრისების DC საავტომობილო სისტემა ძალიან მნიშვნელოვანია. იგი ვარგისია მუდმივი ბრუნვის რეგიონში გასაშვებად, ზოგადად მიმდინარე ჰისტერეზისის კონტროლის ან მიმდინარე უკუკავშირის ტიპის SPWM მეთოდის დასასრულებლად. სიჩქარის შემდგომი გაფართოების მიზნით, მუდმივი მაგნიტის ფუნჯის გარეშე DC ძრავას ასევე შეუძლია გამოიყენოს ველის შესუსტების კონტროლი. ველის შესუსტების კონტროლის არსი არის ფაზის დენის ფაზური კუთხის წინსვლა, რათა უზრუნველყოს პირდაპირი ღერძის დემაგნიტიზაციის პოტენციალი, რათა შესუსტდეს ნაკადის კავშირი სტატორის გრაგნილში.

2.3.3 უკმარისობა

მუდმივი მაგნიტი ჯაგრისების გარეშე DC ძრავა მუდმივი მაგნიტი ჯაგრისების გარეშე DC ძრავზე გავლენას ახდენს და იზღუდება მუდმივი მაგნიტის მასალის პროცესი, რაც ხდის მუდმივი მაგნიტის ჯაგრისების გარეშე DC ძრავის სიმძლავრის დიაპაზონს მცირე და მაქსიმალური სიმძლავრე მხოლოდ ათობით კილოვატია. როდესაც მუდმივი მაგნიტის მასალა ექვემდებარება ვიბრაციას, მაღალ ტემპერატურას და გადატვირთვის დენს, მისი მაგნიტური გამტარიანობა შეიძლება შემცირდეს ან დემაგნიტიზდეს, რაც შეამცირებს მუდმივი მაგნიტის ძრავის მუშაობას და მძიმე შემთხვევებშიც კი დააზიანებს ძრავას. გადატვირთვა არ ხდება. მუდმივი სიმძლავრის რეჟიმში, მუდმივი მაგნიტის ჯაგრისების გარეშე DC ძრავა რთულია მუშაობას და მოითხოვს კომპლექსურ საკონტროლო სისტემას, რაც მუდმივი მაგნიტის ჯაგრისების გარეშე DC ძრავას ძალიან ძვირს აქცევს.

2.4 გადართული უკმარისობის ძრავა

2.4.1 გადამრთველი უკმარისობის ძრავის ძირითადი შესრულება

გადართული უხერხულობის ძრავა არის ახალი ტიპის ძრავა. სისტემას აქვს მრავალი აშკარა მახასიათებელი: მისი სტრუქტურა უფრო მარტივია, ვიდრე ნებისმიერი სხვა ძრავა, და არ არის მოცურების რგოლები, გრაგნილები და მუდმივი მაგნიტები ძრავის როტორზე, არამედ მხოლოდ სტატორზე. არის მარტივი კონცენტრირებული გრაგნილი, გრაგნილის ბოლოები მოკლეა და არ არის ინტერფაზური ჯემპერი, რომლის შენარჩუნება და შეკეთება მარტივია. ამიტომ, საიმედოობა კარგია და სიჩქარემ შეიძლება მიაღწიოს 15000 რ/წთ. ეფექტურობამ შეიძლება მიაღწიოს 85%-დან 93%-მდე, რაც უფრო მაღალია, ვიდრე AC ინდუქციური ძრავების. დანაკარგი ძირითადად სტატორშია, ძრავა კი ადვილად გაცივდება; როტორი არის მუდმივი მაგნიტი, რომელსაც აქვს სიჩქარის რეგულირების ფართო დიაპაზონი და მოქნილი კონტროლი, რომლის მიღწევაც მარტივია ბრუნვის სიჩქარის მახასიათებლების სხვადასხვა სპეციალური მოთხოვნების მისაღწევად და ინარჩუნებს მაღალ ეფექტურობას ფართო დიაპაზონში. ეს უფრო შესაფერისია ელექტრო მანქანების სიმძლავრის შესრულების მოთხოვნებისთვის.

2.4.2 ძრავის გადართვის უკმარისობის მართვის სისტემა

გადართვის უხერხულობის ძრავას აქვს არაწრფივი მახასიათებლების მაღალი ხარისხი, შესაბამისად, მისი წამყვანი სისტემა უფრო რთულია. მისი მართვის სისტემა მოიცავს დენის გადამყვანს.

ა. დენის გადამყვანის ჩართული უხერხულობის ძრავის აგზნების გრაგნილი, არ აქვს მნიშვნელობა წინა დენი ან საპირისპირო დენი, ბრუნვის მიმართულება უცვლელი რჩება და პერიოდი იცვლება. თითოეულ ფაზას სჭირდება მხოლოდ მცირე სიმძლავრის დენის გადამრთველი მილი, ხოლო დენის გადამყვანის წრე შედარებით მარტივია, პირდაპირი უკმარისობის გარეშე, კარგი საიმედოობა, მარტივი დასანერგად სისტემის რბილი დაწყების და ოთხი კვადრანტის მუშაობა და ძლიერი რეგენერაციული დამუხრუჭების შესაძლებლობა. . ღირებულება უფრო დაბალია, ვიდრე AC სამფაზიანი ინდუქციური ძრავის ინვერტორული კონტროლის სისტემა.

ბ. კონტროლერი

კონტროლერი შედგება მიკროპროცესორებისგან, ციფრული ლოგიკური სქემებისგან და სხვა კომპონენტებისგან. დრაივერის მიერ შეყვანილი ბრძანების მიხედვით, მიკროპროცესორი აანალიზებს და ამუშავებს ძრავის როტორის პოზიციას, რომელიც იკვებება პოზიციის დეტექტორით და დენის დეტექტორით ერთდროულად, და იღებს გადაწყვეტილებებს მყისიერად და გასცემს შესრულების ბრძანებებს. აკონტროლეთ ჩართული უხერხულობის ძრავა. მოერგოს ელექტრო მანქანების მუშაობას სხვადასხვა პირობებში. კონტროლერის მუშაობა და რეგულირების მოქნილობა დამოკიდებულია მიკროპროცესორის პროგრამულ უზრუნველყოფასა და აპარატურას შორის მუშაობის თანამშრომლობაზე.

გ. პოზიციის დეტექტორი
გადართვის ძაბვის ძრავებს ესაჭიროებათ მაღალი სიზუსტის პოზიციის დეტექტორები, რათა უზრუნველყონ საკონტროლო სისტემა ძრავის როტორის პოზიციის, სიჩქარისა და დენის ცვლილების სიგნალებით და საჭიროებენ გადართვის უფრო მაღალ სიხშირეს, რათა შემცირდეს გადართვის ძრავის ხმაური.

2.4.3 გადამრთველი უხერხულობის ძრავების ნაკლოვანებები

გადართვის ძრავის კონტროლის სისტემა ცოტა უფრო რთულია, ვიდრე სხვა ძრავების კონტროლის სისტემები. პოზიციის დეტექტორი არის გადართვის ძრავის ძირითადი კომპონენტი და მისი შესრულება მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს გადართვის ძრავის კონტროლის მუშაობაზე. იმის გამო, რომ ჩართული უხერხულობის ძრავა არის ორმაგად გამორჩეული სტრუქტურა, გარდაუვალია ბრუნვის რყევა და ხმაური არის გადართვის ძრავის მთავარი მინუსი. თუმცა, ბოლო წლებში ჩატარებულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ გადართული უხერხულობის ძრავის ხმაური შეიძლება მთლიანად აღმოიფხვრას გონივრული დიზაინის, წარმოების და კონტროლის ტექნოლოგიის მიღებით.

გარდა ამისა, გადართვის ძრავის გამომავალი ბრუნვის დიდი რყევის გამო და დენის გადამყვანის DC დენის დიდი რყევის გამო, საჭიროა დიდი ფილტრის კონდენსატორის დაყენება DC ავტობუსზე.მანქანებმა მიიღეს სხვადასხვა ელექტროძრავები სხვადასხვა ისტორიულ პერიოდში, DC ძრავის გამოყენებით საუკეთესო კონტროლის მაჩვენებლებით და დაბალი ღირებულებით. საავტომობილო ტექნოლოგიის უწყვეტი განვითარებით, მანქანების წარმოების ტექნოლოგიით, დენის ელექტრონიკის ტექნოლოგიით და ავტომატური მართვის ტექნოლოგიით, AC ძრავებით. მუდმივი მაგნიტის გარეშე ჯაგრისები DC ძრავები და გადართვის უხერხულობის ძრავები აჩვენებენ მაღალ შესრულებას DC ძრავებთან შედარებით და ეს ძრავები თანდათან ცვლის DC ძრავებს ელექტრო მანქანებში. ცხრილი 1 ადარებს თანამედროვე ელექტრომობილებში გამოყენებული სხვადასხვა ელექტროძრავების ძირითად მუშაობას. ამჟამად შედარებით მაღალია ალტერნატიული დენის ძრავების, მუდმივი მაგნიტის ძრავების, გადართვის ძაბვის ძრავების და მათი მართვის მოწყობილობების ღირებულება. მასობრივი წარმოების შემდეგ, ამ ძრავებისა და ერთეულების საკონტროლო მოწყობილობების ფასები სწრაფად შემცირდება, რაც დააკმაყოფილებს ეკონომიკური სარგებლის მოთხოვნებს და შეამცირებს ელექტრომობილების ფასს.