מדע המנוע החשמלי

כיצד פועלות מנועים חשמליים

רובנו מכירים את פעולתו של מנוע רכב המונע בגז, אבל איך בדיוק עובד מנוע חשמלי? באופן מפתיע, זה פחות מסובך ממנוע הבעירה. ראשית, עליך להבין כיצד זורם הזרם. חשמל עובר דרך מוליכים כמו חוטים על ידי הזזת אלקטרונים. אלקטרונים יכולים לזרום בחופשיות או להיות קשורים לאטומים על ידי צורה כלשהי של אלקטרומגנטיות. כאשר האלקטרונים נעים בחופשיות, אנו קוראים לזה זרם ישר (DC). ניתן להמיר את זה לזרם חילופין (AC) בו אנו משתמשים להעברת כוח והפצה. במנוע חשמלי, AC מומר ל-DC, נשלח דרך האלקטרומגנטיות המסתובבת של המנוע, ולאחר מכן מומר בחזרה ל-AC כאשר הוא עוזב את המנוע כצורת הנעה. האלקטרומגנטים במנוע חשמלי מורכבים מסדרה של סלילי תיל סביב ליבה של חומר פרומגנטי. כאשר אתה מפעיל את הסלילים האלה עם DC, נוצר כוח בין הקוטב הצפוני והדרומי של הליבה, הגורם לליבה להסתובב. ככל שתכניס יותר זרם דרך הסלילים וככל שיש לך יותר עטיפות חוט סביב הליבה, כך הכוח בין הקטבים חזק יותר ומומנט המנוע גדול יותר.

הבנת מומנט במנוע חשמלי

מומנט הוא כוח הסיבוב שגורם למנוע להסתובב. זה גם מדד לכמה קשה מנוע צריך לעבוד עבור עומס מסוים. ככל שהמומנט גבוה יותר, כך המנוע צריך לעשות יותר עבודה והוא צורך יותר כוח. במנוע בעירה יעיל, שריפת הדלק והאוויר יוצרת מומנט, המסובב את גל הארכובה. במנוע EV, הזרם העובר דרך האלקטרומגנטיות מייצר את הכוח שגורם לליבה להסתובב, ויוצר מומנט. מומנט המנוע הזה הוא הדבר העיקרי שמבדיל בין מנועים חשמליים למנועים. כמות המומנט שהמנוע שלך יכול לייצר קשורה לגודלו, לחוזק האלקטרומגנטים שלו ולכמות הזרם העובר דרכו. ככל שהמומנט גבוה יותר, כך המכונית שלך יכולה להאיץ מהר יותר וככל שהיא יכולה להתמודד עם יותר מומנט בזמן נסיעה במעלה גבעה תלולה.

בלימה רגנרטיבית ויעילות

השימוש בבלימה רגנרטיבית הוא המאפיין החשוב ביותר של כלי רכב חשמליים. זה מאפשר למכונית להזין את האנרגיה שאבדה בדרך כלל בתהליך הבלימה בחזרה לתוך המצבר. זה כמו להטעין את המכונית בזמן נסיעה. עבור מכונית קונבנציונלית, האנרגיה שאבדה בתהליך הבלימה מבוזבזת. האנרגיה ששימשה להנעת הגלגלים הופכת לחום על ידי חיכוך הבלמים. מכיוון שלמכונית EV יש שני מקורות זרם שניתן להמיר לחשמל, הוא יכול ללכוד את האנרגיה גם מהבלימה וגם מהנהיגה ולהשתמש בה כדי לטעון את הסוללה. אז כשאתה לוחץ על הדוושה, הזרם מהסוללה זורם לסט אחד של אלקטרומגנטים. כאשר לוחצים על הבלמים, הזרם מהסוללה זורם לאלקטרומגנטים המחוברים לקבוצת המגנטים האחרת. הכוח האלקטרומגנטי שנוצר יוצר את המומנט הדרוש להאטת המכונית והאנרגיה הקינטית של המכונית מומרת לחשמל שמטעין את המצבר.

כיצד מנועים חשמליים מייצרים מומנט מיידי

הזרם במנוע חשמלי יוצר שדה מגנטי המשתנה כל הזמן בעוצמתו. ליבת האלקטרומגנטיות מנסה כל הזמן ליישר קו עם שדה הליבה. כשזה קורה, הוא מסתובב לכיוון אחד. כאשר הוא לא מצליח ליישר, הוא מפסיק להסתובב. ככל שיש לך יותר זרם שעובר דרך האלקטרומגנטים, כך השדה האלקטרומגנטי חזק יותר ותדירות גבוהה יותר הליבה נעצרת ומתחילה להסתובב. עצירה והתנעה זו של הליבה היא שגורמת למומנט המיידי של מנוע חשמלי. אם ליבה הייתה מסוגלת להסתובב בקצב קבוע, היא הייתה מייצרת כוח בקצב קבוע. אבל הליבה במנוע חשמלי כל הזמן מאטה ומאיצה. זה יוצר פרצי כוח פתאומיים בזמן שהוא מאיץ ומאט. ככל שעובר יותר זרם דרך האלקטרומגנטים, כך הליבה נעצרת ומתחילה להסתובב בתדירות גבוהה יותר, ומייצר יותר מומנט.

מחשבות אחרונות

לסיכום, מדע המנוע החשמלי מסתכם בכך; DC מומר ל-AC כאשר הוא נשלח דרך האלקטרומגנטיות המסתובבת של המנוע ולאחר מכן מומר בחזרה ל-DC כאשר הוא עוזב את המנוע כצורת הנעה. מכיוון שמנוע חשמלי מייצר כמות מיידית של מומנט, יש לו חווית נהיגה הרבה יותר מגיבה מאשר למנוע בעירה. זה יכול להיות מאוד כיף כשאתה נוהג, אבל חשוב לזכור שהמכונית לא בנויה להאצה פתאומית. אתה תשיג צריכת דלק טובה יותר אם תשתמש בדוושת הגז בהדרגה יותר. אם אתה זוכר את היסודות האלה של מה שקורה בתוך מנוע חשמלי, אתה יכול לנהוג ביתר ביטחון ויעילות.