Elektrinės transporto priemonės daugiausia susideda iš trijų dalių: variklio pavaros sistemos, akumuliatoriaus sistemos ir transporto priemonės valdymo sistemos. Variklio pavaros sistema yra ta dalis, kuri elektros energiją tiesiogiai paverčia mechanine energija, kuri lemia elektromobilių eksploatacinius rodiklius. Todėl pavaros variklio pasirinkimas yra ypač svarbus.
Aplinkos apsaugos srityje elektromobiliai pastaraisiais metais taip pat tapo tyrimų tašku. Elektrinės transporto priemonės gali pasiekti nulinį arba labai mažą išmetamųjų teršalų kiekį miesto eisme ir turi didžiulių pranašumų aplinkos apsaugos srityje. Visos šalys sunkiai dirba kurdamos elektrines transporto priemones. Elektrinės transporto priemonės daugiausia susideda iš trijų dalių: variklio pavaros sistemos, akumuliatoriaus sistemos ir transporto priemonės valdymo sistemos. Variklio pavaros sistema yra ta dalis, kuri elektros energiją tiesiogiai paverčia mechanine energija, kuri lemia elektromobilių eksploatacinius rodiklius. Todėl pavaros variklio pasirinkimas yra ypač svarbus.
1. Reikalavimai elektra varomoms transporto priemonėms
Šiuo metu, vertinant elektromobilių eksploatacines savybes, daugiausia atsižvelgiama į šiuos tris veikimo rodiklius:
(1) Didžiausia rida (km): didžiausia elektrinės transporto priemonės rida visiškai įkrovus akumuliatorių;
(2) Pagreičio gebėjimas (-iai): mažiausias laikas, reikalingas elektrinei transporto priemonei įsibėgėti iš stovėjimo vietos iki tam tikro greičio;
(3) Didžiausias greitis (km/h): didžiausias greitis, kurį gali pasiekti elektromobilis.
Varikliai, skirti elektromobilių važiavimo savybėms, turi ypatingus veikimo reikalavimus, palyginti su pramoniniais varikliais:
(1) Elektros transporto priemonės varomajam varikliui paprastai reikia aukštų dinaminių charakteristikų reikalavimų, kad būtų galima dažnai paleisti / sustabdyti, pagreitinti / lėtėti ir valdyti sukimo momentą;
(2) Siekiant sumažinti visos transporto priemonės svorį, kelių greičių transmisija paprastai atšaukiama, todėl variklis gali užtikrinti didesnį sukimo momentą esant mažam greičiui arba kylant į šlaitą ir paprastai gali atlaikyti 4–5 kartus. perkrova;
(3) Greičio reguliavimo diapazonas turi būti kuo didesnis ir tuo pat metu būtina išlaikyti aukštą veikimo efektyvumą visame greičio reguliavimo diapazone;
(4) Variklis suprojektuotas taip, kad jo vardinis greitis būtų kuo didesnis, o tuo pačiu metu kuo daugiau naudojamas aliuminio lydinio korpusas. Didelės spartos variklis yra mažo dydžio, o tai leidžia sumažinti elektromobilių svorį;
(5) Elektrinės transporto priemonės turėtų optimaliai panaudoti energiją ir turėti stabdymo energijos regeneravimo funkciją. Regeneracinio stabdymo metu atgauta energija paprastai turėtų siekti 10–20 % visos energijos;
(6) Elektrinėse transporto priemonėse naudojamų variklių darbo aplinka yra sudėtingesnė ir atšiauresnė, todėl variklis turi būti patikimas ir prisitaikyti prie aplinkos, o kartu užtikrinti, kad variklio gamybos sąnaudos nebūtų per didelės.
2. Keletas dažniausiai naudojamų pavaros variklių
2.1 nuolatinės srovės variklis
Ankstyvajame elektromobilių kūrimo etape dauguma elektrinių transporto priemonių naudojo nuolatinės srovės variklius kaip variklius. Šio tipo variklių technologija yra gana brandi, lengvai valdoma ir puikiai reguliuojamas greitis. Anksčiau jis buvo plačiausiai naudojamas greičio reguliavimo variklių srityje. . Tačiau dėl sudėtingos nuolatinės srovės variklio mechaninės struktūros, tokios kaip: šepečiai ir mechaniniai komutatoriai, jo momentinė perkrova ir toliau didėjantis variklio greitis yra ribotas, o ilgalaikio darbo atveju mechaninė variklis bus Atsiranda nuostoliai ir padidėja priežiūros išlaidos. Be to, kai variklis veikia, kibirkštys iš šepečių įkaista rotorių, eikvoja energiją, apsunkina šilumos išsklaidymą, taip pat sukelia aukšto dažnio elektromagnetinius trukdžius, kurie turi įtakos transporto priemonės veikimui. Dėl minėtų nuolatinės srovės variklių trūkumų dabartinės elektrinės transporto priemonės iš esmės pašalino nuolatinės srovės variklius.
2.2 kintamosios srovės asinchroninis variklis
Kintamosios srovės asinchroninis variklis yra variklio tipas, plačiai naudojamas pramonėje. Jis pasižymi tuo, kad statorius ir rotorius yra laminuoti silicio plieno lakštais. Abu galai supakuoti su aliuminio dangteliais. , patikimas ir patvarus veikimas, lengva priežiūra. Palyginti su tos pačios galios nuolatinės srovės varikliu, kintamosios srovės asinchroninis variklis yra efektyvesnis, o masė yra maždaug perpus mažesnė. Jei taikomas vektorinio valdymo valdymo metodas, galima gauti valdomumą ir platesnį greičio reguliavimo diapazoną, prilygstamą nuolatinės srovės variklio valdymui. Dėl didelio efektyvumo, didelės specifinės galios ir tinkamumo dirbti dideliu greičiu privalumai kintamosios srovės asinchroniniai varikliai yra plačiausiai naudojami varikliai didelės galios elektromobiliuose. Šiuo metu kintamosios srovės asinchroniniai varikliai gaminami dideliu mastu, todėl galima rinktis iš įvairių brandžių produktų tipų. Tačiau esant dideliam greičiui, variklio rotorius labai įkaista, o variklis turi būti aušinamas. Tuo pačiu metu asinchroninio variklio pavaros ir valdymo sistema yra labai sudėtinga, o variklio korpuso kaina taip pat yra didelė. Palyginti su nuolatinio magneto varikliu ir perjungimo varža.
2.3 Nuolatinio magneto variklis
Nuolatinio magneto variklius galima suskirstyti į du tipus pagal skirtingas statoriaus apvijų srovės bangas, vienas yra nuolatinės srovės variklis be šepetėlių, turintis stačiakampę impulsinės bangos srovę; kitas yra nuolatinio magneto sinchroninis variklis, turintis sinusinės bangos srovę. Dviejų tipų varikliai iš esmės yra vienodi savo struktūra ir veikimo principu. Rotoriai yra nuolatiniai magnetai, kurie sumažina sužadinimo sukeliamus nuostolius. Statorius sumontuotas su apvijomis, kad generuotų sukimo momentą per kintamąją srovę, todėl aušinimas yra gana lengvas. Kadangi šio tipo varikliams nereikia montuoti šepečių ir mechaninės komutacinės konstrukcijos, eksploatacijos metu nesusidarys komutavimo kibirkštys, veikimas yra saugus ir patikimas, priežiūra yra patogi, o energijos panaudojimas yra aukštas.
Nuolatinio magneto variklio valdymo sistema yra paprastesnė nei kintamosios srovės asinchroninio variklio valdymo sistema. Tačiau dėl nuolatinio magneto medžiagos proceso apribojimo nuolatinio magneto variklio galios diapazonas yra mažas, o maksimali galia paprastai yra tik dešimtys milijonų, o tai yra didžiausias nuolatinio magneto variklio trūkumas. Tuo pačiu metu nuolatinio magneto medžiaga ant rotoriaus turės magnetinio skilimo reiškinį esant aukštai temperatūrai, vibracijai ir viršsrovei, todėl esant santykinai sudėtingoms darbo sąlygoms nuolatinio magneto variklis gali būti pažeistas. Be to, nuolatinių magnetų medžiagų kaina yra didelė, todėl viso variklio ir jo valdymo sistemos kaina yra didelė.
2.4 Perjungiamas varžos variklis
Kaip naujo tipo variklis, perjungiamo pasipriešinimo variklis turi paprasčiausią struktūrą, palyginti su kitų tipų varikliais. Statorius ir rotorius yra dvigubos ryškios konstrukcijos, pagamintos iš įprastų silicio plieno lakštų. Ant rotoriaus nėra jokios konstrukcijos. Statoriuje sumontuota paprasta koncentruota apvija, kuri turi daug privalumų, tokių kaip paprasta ir tvirta konstrukcija, didelis patikimumas, lengvas svoris, maža kaina, didelis efektyvumas, žemas temperatūros kilimas ir lengva priežiūra. Be to, jis turi puikias geras nuolatinės srovės greičio valdymo sistemos valdymo charakteristikas, tinka atšiaurioms aplinkoms ir labai tinka naudoti kaip varomąjį variklį elektrinėse transporto priemonėse.
Atsižvelgiant į tai, kad elektrinių transporto priemonių varomieji varikliai, nuolatinės srovės varikliai ir nuolatinio magneto varikliai yra prastai pritaikomi struktūroje ir sudėtingoje darbo aplinkoje ir yra linkę į mechaninius ir išmagnetinimo gedimus, šiame darbe pagrindinis dėmesys skiriamas perjungiamų varžos variklių ir kintamosios srovės asinchroninių variklių įdiegimui. Palyginti su mašina, ji turi akivaizdžių pranašumų šiais aspektais.
2.4.1 Variklio korpuso struktūra
Perjungiamo pasipriešinimo variklio struktūra yra paprastesnė nei voverės narvelio asinchroninio variklio. Jo išskirtinis privalumas yra tai, kad ant rotoriaus nėra apvijos, jis pagamintas tik iš įprastų silicio plieno lakštų. Didžioji viso variklio nuostolių dalis yra sutelkta į statoriaus apviją, todėl variklį paprasta gaminti, jis turi gerą izoliaciją, lengvai vėsinamas ir turi puikias šilumos išsklaidymo charakteristikas. Ši variklio konstrukcija gali sumažinti variklio dydį ir svorį, todėl ją galima gauti naudojant mažą tūrį. didesnė išėjimo galia. Dėl gero variklio rotoriaus mechaninio elastingumo, perjungiami reluktancijos varikliai gali būti naudojami itin dideliu greičiu.
2.4.2 Variklio pavaros grandinė
Perjungiamo pasipriešinimo variklio pavaros sistemos fazinė srovė yra vienakryptė ir neturi nieko bendra su sukimo momento kryptimi, o keturių kvadrantų variklio veikimo būsenai patenkinti gali būti naudojamas tik vienas pagrindinis perjungimo įtaisas. Galios keitiklio grandinė yra tiesiogiai nuosekliai sujungta su variklio sužadinimo apvija, o kiekviena fazinė grandinė tiekia maitinimą atskirai. Net jei sugenda tam tikra fazinė apvija ar variklio valdiklis, jam tereikia sustabdyti fazės veikimą nesukeliant didesnio poveikio. Todėl tiek variklio korpusas, tiek galios keitiklis yra labai saugūs ir patikimi, todėl labiau tinkami naudoti atšiaurioje aplinkoje nei asinchroninės mašinos.
2.4.3 Variklio sistemos veikimo aspektai
Perjungiami varžos varikliai turi daug valdymo parametrų, o naudojant tinkamas valdymo strategijas ir sistemos dizainą lengva patenkinti keturių kvadrantų elektrinių transporto priemonių veikimo reikalavimus, be to, jie gali išlaikyti puikų stabdymo gebėjimą didelio greičio veikimo zonose. Perjungiami reluktancijos varikliai ne tik pasižymi dideliu efektyvumu, bet ir išlaiko aukštą efektyvumą plačiame greičio reguliavimo diapazone, o tai neprilygsta kitų tipų variklių pavarų sistemoms. Ši charakteristika labai tinka eksploatuoti elektra varomus automobilius ir yra labai naudinga gerinant elektromobilių kreiserinį diapazoną.
3. Išvada
Šiame darbe pagrindinis dėmesys skiriamas perjungiamo pasipriešinimo variklio, kaip elektromobilių varančiojo variklio, pranašumams, lyginant įvairias dažniausiai naudojamas pavaros variklio greičio reguliavimo sistemas, kurios yra elektromobilių kūrimo tyrimų taškas. Šio tipo specialiems varikliams dar yra daug erdvės praktiškai pritaikyti. Tyrėjai turi dėti daugiau pastangų teoriniams tyrimams atlikti, o kartu reikia derinti rinkos poreikius, kad būtų skatinamas šio tipo variklių pritaikymas praktikoje.
Paskelbimo laikas: 2022-03-24