विविध इलेक्ट्रिक वाहन मोटर्सची तुलना

पर्यावरणासह मानवांचे सहअस्तित्व आणि जागतिक अर्थव्यवस्थेचा शाश्वत विकास यामुळे लोक कमी उत्सर्जन आणि संसाधन-कार्यक्षम वाहतूक साधन शोधण्यास उत्सुक आहेत आणि इलेक्ट्रिक वाहनांचा वापर हा निःसंशयपणे एक आशादायक उपाय आहे.

आधुनिक इलेक्ट्रिक वाहने ही सर्वसमावेशक उत्पादने आहेत जी वीज, इलेक्ट्रॉनिक्स, यांत्रिक नियंत्रण, भौतिक विज्ञान आणि रासायनिक तंत्रज्ञान यासारख्या विविध उच्च-तंत्रज्ञानांना एकत्रित करतात. एकूण कार्यप्रदर्शन, अर्थव्यवस्था इ. प्रथम बॅटरी प्रणाली आणि मोटर ड्राइव्ह नियंत्रण प्रणालीवर अवलंबून असते. इलेक्ट्रिक वाहनाच्या मोटर ड्राइव्ह सिस्टममध्ये साधारणपणे चार मुख्य भाग असतात, म्हणजे कंट्रोलर. पॉवर कन्व्हर्टर्स, मोटर्स आणि सेन्सर्स. सध्या, इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या मोटर्समध्ये सामान्यत: डीसी मोटर्स, इंडक्शन मोटर्स, स्विच्ड रिलिक्टन्स मोटर्स आणि कायम चुंबकीय ब्रशलेस मोटर्सचा समावेश होतो.

1. इलेक्ट्रिक मोटर्ससाठी इलेक्ट्रिक वाहनांच्या मूलभूत आवश्यकता

इलेक्ट्रिक वाहनांचे ऑपरेशन, सामान्य औद्योगिक अनुप्रयोगांच्या विपरीत, खूप जटिल आहे. म्हणून, ड्राइव्ह सिस्टमची आवश्यकता खूप जास्त आहे.

1.1 इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी मोटर्समध्ये तात्काळ मोठी शक्ती, मजबूत ओव्हरलोड क्षमता, 3 ते 4 ओव्हरलोड गुणांक), चांगली प्रवेग कार्यक्षमता आणि दीर्घ सेवा आयुष्य ही वैशिष्ट्ये असावीत.

1.2 इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी मोटर्समध्ये स्थिर टॉर्क क्षेत्र आणि स्थिर उर्जा क्षेत्रासह वेग नियमनची विस्तृत श्रेणी असावी. स्थिर टॉर्क क्षेत्रामध्ये, प्रारंभ आणि चढण्याच्या आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी कमी वेगाने धावताना उच्च टॉर्क आवश्यक आहे; स्थिर उर्जा क्षेत्रात, जेव्हा सपाट रस्त्यावर हाय-स्पीड ड्रायव्हिंगची आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी कमी टॉर्क आवश्यक असतो तेव्हा उच्च गती आवश्यक असते. आवश्यक आहे.

1.3 इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी इलेक्ट्रिक मोटर जेव्हा वाहन मंदावते, पुनर्प्राप्त करते आणि बॅटरीला उर्जा परत देते तेव्हा पुनर्जन्मात्मक ब्रेकिंग लक्षात घेण्यास सक्षम असावे, जेणेकरून इलेक्ट्रिक वाहनाचा सर्वोत्तम उर्जा वापर दर असतो, जो अंतर्गत ज्वलन इंजिन वाहनामध्ये प्राप्त होऊ शकत नाही. .

1.4 इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी इलेक्ट्रिक मोटरची संपूर्ण ऑपरेटिंग रेंजमध्ये उच्च कार्यक्षमता असावी, जेणेकरून एका चार्जच्या क्रुझिंग श्रेणीत सुधारणा करता येईल.

याव्यतिरिक्त, हे देखील आवश्यक आहे की इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी इलेक्ट्रिक मोटर चांगली विश्वासार्हता आहे, कठोर वातावरणात दीर्घकाळ काम करू शकते, एक साधी रचना आहे आणि मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी योग्य आहे, ऑपरेशन दरम्यान कमी आवाज आहे, वापरण्यास सोपा आहे. आणि देखरेख, आणि स्वस्त आहे.

इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी इलेक्ट्रिक मोटर्सचे 2 प्रकार आणि नियंत्रण पद्धती
2.1 DC
मोटर्स ब्रश केलेल्या डीसी मोटर्सचे मुख्य फायदे म्हणजे साधे नियंत्रण आणि परिपक्व तंत्रज्ञान. यात एसी मोटर्सद्वारे अतुलनीय उत्कृष्ट नियंत्रण वैशिष्ट्ये आहेत. सुरुवातीच्या विकसित इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये, डीसी मोटर्स बहुतेक वापरल्या जातात आणि आताही, काही इलेक्ट्रिक वाहने अजूनही डीसी मोटर्सद्वारे चालविली जातात. तथापि, ब्रशेस आणि मेकॅनिकल कम्युटेटर्सच्या अस्तित्वामुळे, हे केवळ मोटरच्या ओव्हरलोड क्षमता आणि गतीच्या पुढील सुधारणांना मर्यादित करत नाही, परंतु बर्याच काळासाठी ब्रशेस आणि कम्युटेटर्सची वारंवार देखभाल आणि बदलण्याची देखील आवश्यकता असते. याव्यतिरिक्त, रोटरवर तोटा अस्तित्वात असल्याने, उष्णता नष्ट करणे कठीण आहे, जे मोटर टॉर्क-टू-मास गुणोत्तराच्या पुढील सुधारणेस मर्यादित करते. डीसी मोटर्सचे वरील दोष लक्षात घेता, नवीन विकसित इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये डीसी मोटर्स मुळात वापरल्या जात नाहीत.

2.2 AC थ्री-फेज इंडक्शन मोटर

2.2.1 AC थ्री-फेज इंडक्शन मोटरची मूलभूत कामगिरी

एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर्स सर्वाधिक वापरल्या जाणाऱ्या मोटर्स आहेत. स्टेटर आणि रोटर सिलिकॉन स्टील शीटने लॅमिनेटेड आहेत आणि स्टेटर्समध्ये एकमेकांच्या संपर्कात असलेले कोणतेही स्लिप रिंग, कम्युटेटर आणि इतर घटक नाहीत. साधी रचना, विश्वसनीय ऑपरेशन आणि टिकाऊ. AC इंडक्शन मोटरचे पॉवर कव्हरेज खूप विस्तृत आहे आणि वेग 12000 ~ 15000r/min पर्यंत पोहोचतो. एअर कूलिंग किंवा लिक्विड कूलिंगचा वापर केला जाऊ शकतो, उच्च प्रमाणात शीतलक स्वातंत्र्यासह. त्याची पर्यावरणाशी चांगली अनुकूलता आहे आणि पुनर्जन्मात्मक फीडबॅक ब्रेकिंग लक्षात येऊ शकते. समान पॉवर डीसी मोटरच्या तुलनेत, कार्यक्षमता जास्त आहे, गुणवत्ता सुमारे अर्ध्याने कमी झाली आहे, किंमत स्वस्त आहे आणि देखभाल सोयीस्कर आहे.

2.2.2 नियंत्रण प्रणाली

एसी इंडक्शन मोटरचे कारण एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर बॅटरीद्वारे पुरवलेली डीसी पॉवर थेट वापरू शकत नाही आणि एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटरमध्ये नॉनलाइनर आउटपुट वैशिष्ट्ये आहेत. म्हणून, एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर वापरणाऱ्या इलेक्ट्रिक वाहनामध्ये, थेट प्रवाहाचे पर्यायी प्रवाहात रूपांतर करण्यासाठी इन्व्हर्टरमधील पॉवर सेमीकंडक्टर डिव्हाइस वापरणे आवश्यक आहे ज्याची वारंवारता आणि मोठेपणा AC चे नियंत्रण लक्षात घेण्यासाठी समायोजित केले जाऊ शकते. तीन-फेज मोटर. प्रामुख्याने v/f नियंत्रण पद्धत आणि स्लिप फ्रिक्वेंसी कंट्रोल पद्धत आहेत.

वेक्टर कंट्रोल पद्धतीचा वापर करून, एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटरच्या उत्तेजित वळणाच्या वैकल्पिक प्रवाहाची वारंवारता आणि इनपुट एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटरचे टर्मिनल समायोजन नियंत्रित केले जाते, फिरत्या चुंबकीय क्षेत्राचा चुंबकीय प्रवाह आणि टॉर्क एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर नियंत्रित केली जाते आणि एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटरचा बदल लक्षात येतो. वेग आणि आउटपुट टॉर्क लोड बदल वैशिष्ट्यांच्या आवश्यकता पूर्ण करू शकतात आणि सर्वोच्च कार्यक्षमता प्राप्त करू शकतात, जेणेकरून एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरली जाऊ शकते.

2.2.3 च्या उणीवा

एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटर एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटरचा वीज वापर मोठा आहे आणि रोटर गरम करणे सोपे आहे. हाय-स्पीड ऑपरेशन दरम्यान AC थ्री-फेज इंडक्शन मोटरचे कूलिंग सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे, अन्यथा मोटर खराब होईल. AC थ्री-फेज इंडक्शन मोटरचा पॉवर फॅक्टर कमी आहे, ज्यामुळे वारंवारता रूपांतरण आणि व्होल्टेज रूपांतरण यंत्राचे इनपुट पॉवर फॅक्टर देखील कमी आहे, म्हणून मोठ्या-क्षमतेचे वारंवारता रूपांतरण आणि व्होल्टेज रूपांतरण उपकरण वापरणे आवश्यक आहे. एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटरच्या कंट्रोल सिस्टमची किंमत ही एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटरच्या तुलनेत खूप जास्त आहे, ज्यामुळे इलेक्ट्रिक वाहनाची किंमत वाढते. याशिवाय, AC थ्री-फेज इंडक्शन मोटरचे वेगाचे नियमन देखील खराब आहे.

2.3 कायम चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर

2.3.1 कायम चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटरची मूलभूत कामगिरी

परमनंट मॅग्नेट ब्रशलेस डीसी मोटर ही उच्च-कार्यक्षमता मोटर आहे. त्याचे सर्वात मोठे वैशिष्ट्य म्हणजे यात ब्रशेसच्या यांत्रिक संपर्क संरचनाशिवाय डीसी मोटरची बाह्य वैशिष्ट्ये आहेत. याव्यतिरिक्त, ते कायमस्वरूपी चुंबक रोटरचा अवलंब करते आणि उत्तेजित होणारे नुकसान नाही: गरम आर्मेचर विंडिंग बाह्य स्टेटरवर स्थापित केले आहे, जे उष्णता नष्ट करणे सोपे आहे. म्हणून, कायम चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटरमध्ये कोणतेही कम्युटेशन स्पार्क नाही, रेडिओ हस्तक्षेप नाही, दीर्घ आयुष्य आणि विश्वसनीय ऑपरेशन नाही. , सोपी देखभाल. याव्यतिरिक्त, त्याची गती यांत्रिक कम्युटेशनद्वारे मर्यादित नाही आणि जर एअर बियरिंग्ज किंवा चुंबकीय सस्पेंशन बेअरिंग्ज वापरल्या गेल्या तर, ते प्रति मिनिट कित्येक लाख क्रांतीपर्यंत चालू शकते. परमनंट मॅग्नेट ब्रशलेस डीसी मोटर सिस्टीमच्या तुलनेत, त्यात उच्च ऊर्जा घनता आणि उच्च कार्यक्षमता आहे आणि इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये वापरण्याची चांगली शक्यता आहे.

2.3.2 कायम चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटरची नियंत्रण प्रणाली

ठराविक स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर ही अर्ध-डीकपलिंग वेक्टर नियंत्रण प्रणाली आहे. कायम चुंबक केवळ स्थिर-मोठे चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करू शकत असल्याने, कायम चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर प्रणाली अतिशय महत्त्वाची आहे. हे स्थिर टॉर्क प्रदेशात धावण्यासाठी योग्य आहे, सामान्यतः वर्तमान हिस्टेरेसिस नियंत्रण किंवा वर्तमान फीडबॅक प्रकार SPWM पद्धत पूर्ण करण्यासाठी वापरणे. गती आणखी वाढवण्यासाठी, कायम चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर फील्ड कमकुवत नियंत्रण देखील वापरू शकते. फील्ड कमकुवत नियंत्रणाचे सार म्हणजे स्टेटर विंडिंगमधील फ्लक्स लिंकेज कमकुवत करण्यासाठी डायरेक्ट-अक्ष डिमॅग्नेटायझेशन क्षमता प्रदान करण्यासाठी फेज करंटचा फेज अँगल वाढवणे.

2.3.3 ची अपुरीता

कायम चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर कायम चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर कायम चुंबक सामग्री प्रक्रियेमुळे प्रभावित आणि प्रतिबंधित होते, ज्यामुळे स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटरची पॉवर श्रेणी लहान होते आणि कमाल पॉवर केवळ दहा किलोवॅट्स असते. जेव्हा कायम चुंबक सामग्री कंपन, उच्च तापमान आणि ओव्हरलोड करंटच्या अधीन असते, तेव्हा त्याची चुंबकीय पारगम्यता कमी होऊ शकते किंवा डिमॅग्नेटाइज होऊ शकते, ज्यामुळे कायम चुंबक मोटरची कार्यक्षमता कमी होते आणि गंभीर प्रकरणांमध्ये मोटरचे नुकसान देखील होते. ओव्हरलोड होत नाही. स्थिर पॉवर मोडमध्ये, कायम चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटर ऑपरेट करणे अवघड आहे आणि त्यासाठी एक जटिल नियंत्रण प्रणाली आवश्यक आहे, ज्यामुळे स्थायी चुंबक ब्रशलेस डीसी मोटरची ड्राइव्ह प्रणाली खूप महाग आहे.

2.4 स्विच केलेले अनिच्छा मोटर

2.4.1 स्विच केलेल्या अनिच्छा मोटरची मूलभूत कामगिरी

स्विच केलेली अनिच्छा मोटर ही नवीन प्रकारची मोटर आहे. सिस्टममध्ये अनेक स्पष्ट वैशिष्ट्ये आहेत: त्याची रचना इतर कोणत्याही मोटरपेक्षा सोपी आहे आणि मोटरच्या रोटरवर स्लिप रिंग, विंडिंग आणि कायम चुंबक नाहीत, परंतु केवळ स्टेटरवर आहेत. एक साधे केंद्रित वळण आहे, वळणाचे टोक लहान आहेत आणि इंटरफेस जम्पर नाही, जे देखरेख आणि दुरुस्त करणे सोपे आहे. म्हणून, विश्वासार्हता चांगली आहे आणि वेग 15000 r/min पर्यंत पोहोचू शकतो. कार्यक्षमता 85% ते 93% पर्यंत पोहोचू शकते, जी AC इंडक्शन मोटर्सपेक्षा जास्त आहे. तोटा मुख्यतः स्टेटरमध्ये आहे, आणि मोटर थंड करणे सोपे आहे; रोटर एक कायमस्वरूपी चुंबक आहे, ज्यामध्ये विस्तृत गती नियमन श्रेणी आणि लवचिक नियंत्रण आहे, जे टॉर्क-स्पीड वैशिष्ट्यांच्या विविध विशेष आवश्यकता साध्य करणे सोपे आहे आणि विस्तृत श्रेणीमध्ये उच्च कार्यक्षमता राखते. इलेक्ट्रिक वाहनांच्या पॉवर परफॉर्मन्स आवश्यकतांसाठी हे अधिक योग्य आहे.

2.4.2 स्विच्ड अनिच्छा मोटर नियंत्रण प्रणाली

स्विच केलेल्या अनिच्छा मोटरमध्ये उच्च प्रमाणात नॉनलाइनर वैशिष्ट्ये आहेत, म्हणून, त्याची ड्राइव्ह सिस्टम अधिक जटिल आहे. त्याच्या नियंत्रण प्रणालीमध्ये पॉवर कन्व्हर्टर समाविष्ट आहे.

a पॉवर कन्व्हर्टरच्या स्विच केलेल्या अनिच्छा मोटरचे उत्तेजना विंडिंग, फॉरवर्ड करंट किंवा रिव्हर्स करंट काही फरक पडत नाही, टॉर्क दिशा अपरिवर्तित राहते आणि कालावधी बदलला जातो. प्रत्येक टप्प्यासाठी फक्त लहान क्षमतेच्या पॉवर स्विच ट्यूबची आवश्यकता असते आणि पॉवर कन्व्हर्टर सर्किट तुलनेने सोपे आहे, सरळ-मार्ग अपयश नाही, चांगली विश्वासार्हता, कार्यान्वित करणे सोपे आहे सॉफ्ट स्टार्ट आणि सिस्टमचे चार-चतुर्थांश ऑपरेशन, आणि मजबूत पुनरुत्पादक ब्रेकिंग क्षमता. . एसी थ्री-फेज इंडक्शन मोटरच्या इन्व्हर्टर कंट्रोल सिस्टमपेक्षा किंमत कमी आहे.

b नियंत्रक

कंट्रोलरमध्ये मायक्रोप्रोसेसर, डिजिटल लॉजिक सर्किट आणि इतर घटक असतात. ड्रायव्हरच्या कमांड इनपुटनुसार, मायक्रोप्रोसेसर एकाच वेळी पोझिशन डिटेक्टर आणि वर्तमान डिटेक्टरद्वारे परत दिलेले मोटरच्या रोटर स्थितीचे विश्लेषण आणि प्रक्रिया करते आणि त्वरित निर्णय घेते आणि अंमलबजावणीच्या आदेशांची मालिका जारी करते. स्विच केलेली अनिच्छा मोटर नियंत्रित करा. वेगवेगळ्या परिस्थितीत इलेक्ट्रिक वाहनांच्या ऑपरेशनशी जुळवून घ्या. कंट्रोलरची कार्यक्षमता आणि समायोजनाची लवचिकता मायक्रोप्रोसेसरच्या सॉफ्टवेअर आणि हार्डवेअरमधील कार्यप्रदर्शन सहकार्यावर अवलंबून असते.

c पोझिशन डिटेक्टर
स्विच केलेल्या अनिच्छा मोटर्सना मोटर रोटरची स्थिती, वेग आणि प्रवाहातील बदलांचे संकेत नियंत्रण प्रणाली प्रदान करण्यासाठी उच्च-परिशुद्धता स्थिती शोधकांची आवश्यकता असते आणि स्विच केलेल्या अनिच्छा मोटरचा आवाज कमी करण्यासाठी उच्च स्विचिंग वारंवारता आवश्यक असते.

2.4.3 स्विच केलेल्या अनिच्छा मोटर्सच्या उणीवा

स्विच केलेल्या अनिच्छा मोटरची नियंत्रण प्रणाली इतर मोटर्सच्या नियंत्रण प्रणालींपेक्षा थोडी अधिक क्लिष्ट आहे. पोझिशन डिटेक्टर हा स्विच केलेल्या अनिच्छा मोटरचा मुख्य घटक आहे आणि त्याच्या कार्यक्षमतेचा स्विच केलेल्या अनिच्छा मोटरच्या नियंत्रण ऑपरेशनवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो. स्विच केलेली अनिच्छा मोटर ही दुप्पट ठळक रचना असल्याने, तेथे अपरिहार्यपणे टॉर्क चढउतार असतो आणि आवाज हा स्विच केलेल्या अनिच्छा मोटरचा मुख्य तोटा असतो. तथापि, अलिकडच्या वर्षांत झालेल्या संशोधनात असे दिसून आले आहे की वाजवी रचना, उत्पादन आणि नियंत्रण तंत्रज्ञानाचा अवलंब करून स्विच केलेल्या अनिच्छा मोटरचा आवाज पूर्णपणे दाबला जाऊ शकतो.

याव्यतिरिक्त, स्विच केलेल्या अनिच्छा मोटरच्या आउटपुट टॉर्कच्या मोठ्या चढ-उतारामुळे आणि पॉवर कन्व्हर्टरच्या डीसी करंटच्या मोठ्या चढ-उतारामुळे, डीसी बसवर एक मोठा फिल्टर कॅपेसिटर स्थापित करणे आवश्यक आहे.कारने वेगवेगळ्या ऐतिहासिक कालखंडात वेगवेगळ्या इलेक्ट्रिक मोटर्सचा अवलंब केला आहे, सर्वोत्तम नियंत्रण कार्यक्षमतेसह आणि कमी खर्चासह डीसी मोटर वापरून. मोटर तंत्रज्ञान, यंत्रसामग्री उत्पादन तंत्रज्ञान, पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स तंत्रज्ञान आणि स्वयंचलित नियंत्रण तंत्रज्ञान, एसी मोटर्सच्या सतत विकासासह. परमनंट मॅग्नेट ब्रशलेस डीसी मोटर्स आणि स्विच्ड रिलिक्टन्स मोटर्स डीसी मोटर्सपेक्षा उत्कृष्ट कामगिरी दर्शवतात आणि या मोटर्स हळूहळू इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये डीसी मोटर्सची जागा घेत आहेत. तक्ता 1 आधुनिक इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या विविध इलेक्ट्रिक मोटर्सच्या मूलभूत कामगिरीची तुलना करते. सध्या, पर्यायी चालू मोटर्स, कायम चुंबक मोटर्स, स्वीच केलेल्या अनिच्छा मोटर्स आणि त्यांच्या नियंत्रण उपकरणांची किंमत अजूनही तुलनेने जास्त आहे. मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन केल्यानंतर, या मोटर्स आणि युनिट कंट्रोल डिव्हाइसेसच्या किंमती वेगाने कमी होतील, ज्यामुळे आर्थिक फायद्यांची आवश्यकता पूर्ण होईल आणि इलेक्ट्रिक वाहनांची किंमत कमी होईल.