Futuro de carro - Motores elétricos

Maio 28, 2016 Admin Carros 0 26
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Ainda que Há apenas breves menções "futuro" e/ou "auto" neste hub é com esses usos da tecnologia em mente que este centro tem sido escrito. De facto, no final deste artigo conteúdo será afectado exclusivamente com motores eléctricos híbridos. Em um artigo anterior eu falei sobre como a eletricidade é gerada e armazenada. Além disso, o que é eletricidade. Esta discussão pode ser encontrada em "Future Car -Electricidade e Tecnologia da bateria".

Com tantos carros novos sendo projetado para trabalhar exclusivamente de energia elétrica ou híbrida para funcionar quer com gasolina/diesel e eletricidade e para gerar eletricidade dentro do próprio carro, pensei importante discutir:




  • O que a eletricidade é (um breve comentário)
  • As duas formas de ambos corrente eléctrica contínua e alternada (também rápida)
  • Tal como o magnetismo ea eletricidade interagem
  • Como a eletricidade é usada para transmitir a força motriz
  • As vantagens e desvantagens de motores eléctricos

O que é a eletricidade?

O que é energia elétrica envolve uma compreensão básica da teoria atômica e elétrica. Ambos têm a ver com a estrutura de átomos, em particular, o número de protões e no núcleo (centro) ou electrões, em órbita em torno do núcleo de um átomo. Como mencionado nesse link, átomos que têm uma carga elétrica tem um número diferente de elétrons e prótons no núcleo de um átomo. Um átomo eletricamente neutro tem o mesmo número de prótons e elétrons. Como os elétrons orbitam o centro de um átomo são partículas atômicas que dão um átomo de uma carga elétrica. Se um átomo tem menos elétrons do que prótons, então tem uma carga positiva; um átomo com mais elétrons do que prótons tem uma carga negativa.

O que é atual?

A eletricidade tem "fluxo", a menos que você está indo para algum lugar. Fluxo, em termos de electricidade, é chamada actual. Em seguida, a quantidade de fluxo é a quantidade de corrente. Esta corrente é medido em unidades chamadas amperes. Se a corrente elétrica é em uma direção, dizer de negativo para positivo, então é corrente contínua (DC). Se, em vez disso, a corrente flui numa direcção e depois inverte o sentido em intervalos suaves e precisos, então a corrente é chamado alternada. A corrente alternada (CA) pode ser convertida em corrente contínua e corrente contínua pode ser convertido em alternada. O último é um conceito importante quando se trata de motores eléctricos.

A eletricidade pode ser produzida quimicamente ou mecanicamente.

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magnetismo, eletricidade, & Motion

Magnetismo

Como você pode se lembrar de escola primária um ímã pode atrair metais que são de ferro (ferrite) ou ter o ferro contido neles. Ímãs também "pin" ou propósitos que são definidos como o Norte eo Sul. Como você pode lembrar como pólos repelir ou repelem e pólos opostos se atraem. Assim, por exemplo, se você tivesse duas barras magnéticas e tentou empurrar seus pólos norte, juntos, empurrar para longe, mas se você trouxe o pólo sul de uma barra de ímã perto do pólo norte de um outro bar ímã atrairia e estar juntos . Os ímãs têm linhas de campo que são invisíveis (mas podem ser vistos com limalha de ferro e papel sobre o ímã), mas exercem uma força de qualquer maneira. Estas linhas de força magnética pode conferir fio eléctrico (ou uma bobina de fio) quando o fio é atravessada.

Magnetismo e eletricidade

Pode também ser recordado que um electromagneto pode ser criado enrolando fio em torno de um prego e depois executar eletricidade através de esse segmento. Todos nos lembramos coleta thumbtacks, grampos ou pregos com um eletroímã feito de arame, pregos, e bateria. Tenho certeza que você lembre-se também que o prego tem deixado de ser um ímã, quando a energia foi desligada.

Portanto, não é definitivamente uma conexão entre magnetismo e eletricidade.

Tal Como Eletricidade é produzido através de Movimento

O que não é tão bem conhecido é que, quando um fio passa de um campo magnético a electricidade é produzida. Quanto depende da elétrica tamanho dos magnetos e a força que faz com que as bobinas de fio de rolamento próximas das dos magnetos. Entre outras coisas, o número de ciclos por segundo (Hertz) corresponde ao número de rotações por segundo da geratriz da máquina electricidade. por exemplo, famílias actuais, nos Estados Unidos flui em 60Hz em seguida, a máquina que gera a energia se transforma em 60 rotações por second1.

Se a produção de electricidade via mechanical2 meia depois magnetismo desempenha um papel vital. Cada vez que um fio é passado através de um campo magnético de uma carga eléctrica é produzido no arame. A orientação do campo magnético eo direcção do fio passa por que determina o campo direcção do fluxo de corrente. Aqui, como geradores, alternadores, e dínamo trabalho. Criação de eletricidade a partir da rotação dos carretéis de linha através de um campo magnético. Naturalmente, isto significa que o fio da bobina é de alguma forma montado de modo a rodar de 360 ​​°. Como alternativa, os ímãs ou do campo magnético, pode ser o elemento rotativo com as bobinas de fio arranjado em torno desses ímãs. Em ambos os casos, desde que as bobinas estão passando através de um campo magnético eletricidade é "dado" aos fios ou wire-coil.

1 Este não é necessariamente verdade, mas para uma O tempo era fundamental que um gerador de rotação exatamente 60 voltas. Estes Dias eletrônica pode definir a Hertz.

2 Ignore o efeito piezoelétrico.

Motor Two Pole DC

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A produção de eletricidade a partir do movimento

Quando a corrente eléctrica é forçada através de uma bobina de fio que produz um campo magnético. Se magnetos permanentes em torno das bobinas, então ocorre uma interacção magnética. Como ímãs têm dois pólos, um chamado ao norte e ao sul e os outros campos como rejeitar ou distância. Alterando o estado do campo na bobina pode causar a bobina e o rotor essas bobinas são montadas, a mover-se. Este modo de movimento pode ser transmitido para a bobina de arame; ou o campo magnético. Este O mesmo acontece com um motor elétrico. Note-se que este é exatamente o oposto de como A eletricidade é gerada mecanicamente.

Ao clicar em cada miniatura, da esquerda para a direita, vai lhe dar uma idéia de rotação.


motor de corrente contínua

Nas ilustrações direito em eletricidade é fornecida às bobinas através caminho condutor arredondado. Este caminho de um motor é chamado de "colecionador". Esta é a pequena cor de cobre "anel" na parte superior direita nas ilustrações. O anel está em contato quase permanente com dois "escovas" condutoras que a transferência de energia elétrica a partir da fonte de energia para o motor.

Aviso prévio que o anel é dividido. Quando o motor está a trabalhar para o coletor também se transforma. O corrente eléctrica aplicada para o comutador move-se então em bobinas envolto em torno do rotor causando a parte do rotor ter uma campo magnético. Se o campo do rotor é o mesmo sentido (digamos norte) quanto ímãs de campo (também norte) que cercam o rotor, em seguida, afastar outro. Se o campo do rotor (por exemplo sul) é o oposto do campo nos ímãs (diga ao norte), que envolve o rotor, em seguida, se atraem. Os ímãs circundante, mas não tocar no rotor, estator são chamados porque eles são estacionários.

De Naturalmente, este motor é descrito como um motor de corrente contínua, o que exige contato físico com a fiação (via escovas) entre a fonte de alimentação e do rotor do motor. A principal desvantagem de um motor de corrente contínua é que as escovas que o desgaste devido à fricção.

Do motor

AC

Outro nome para este motor é o motor de indução. E 'foi inventado por Nikola Tesla em 1882, quando ele percebeu que uma "onda" atual AC poderia causar o movimento se as bobinas de arame (bobinas) foram organizados para aproveitar essa onda. Este tipo de motor não requer contato com escovas ou fios da fonte de alimentação. Em vez disso um campo magnético é "induzido" tanto o rotor e o estator. Uma vez que a corrente alternada ocorre como uma onda em movimento que a corrente em torno do estator do rotor gira.

Observe na figura à direita que não há escovas ou acoplamento direto para o rotor. De fato, o rotor é simplesmente uma disposição de barras de ferro ou de alumínio em uma "gaiola" de configuração. A corrente eléctrica é passada através do estator (ao contrário do motor de corrente contínua), e como as propriedades de onda da corrente alternada faz com que o rotor a girar a corrente é passada através da fiação no estator.

O tipo mais comum de motor é o motor "síncrono", que corre na mesma velocidade que a freqüência atual (Hertz) CA fornecido. Nos Estados Unidos seria 60Hz e 50Hz na Europa. Gearing pode ser ligado ao motor para aumentar ou diminuir a velocidade. Mas que realmente não se presta muito bem para proporcionar uma fonte de alimentação para uma máquina.

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Inverter Tecnologia

Como indicado (como acima) de corrente alternada pode ser convertida em corrente alternada e de corrente directa.

AC à conversão DC é realmente simples com um dispositivo chamado uma ponte retificadora. Isto é simplesmente um arranjo de quatro diodes3 que só permitem a passagem de corrente num sentido. Uma vez que uma entrada de corrente alternada é alterada de positivo para negativo e negativo para o positivo, então o arranjo de quatro diodos "achata" a onda converter AC em DC.

Um inversor que converte a DC para AC; é o oposto de um rectificador. Dentro do inversor é um circuito oscilador que pode converter o atual "flat" DC vindo para um que se alterna. A coisa maravilhosa sobre este dispositivo é que a saída AC pode ser em qualquer frequência desejada. O que significa que um motor de indução sincronizada pode ser operado a uma vasta gama de velocidades; não somente na base de 60 Hz. Imagine-se então que o inversor tem "ideias" de um "acelerador" pedal para aumentar ou diminuir as oscilações. A eletricidade passou pelas baterias e, com a entrada do "gás" pedal, iria empurrar o motor.

Inverter primeiro usou um contra-rotação força, exatamente em frente à freqüência da corrente de entrada para mudar de CA para CC. De fato, as pontes retificadoras primeiro inversor fizeram o que fazem hoje. Não foi até 1957, quando foram criados transistor de alta potência inversores de estado sólido poderia ser feito.

3 O diodo permite que a eletricidade flua em uma única direção.

curvas de torque

Como você pode ver no gráfico à direita, o torque do motor elétrico de saída é muito maior na faixa de rotações por minuto (RPM) de um motor a gasolina. Esta é a "mágica" real de eletricidade em comparação com a gasolina. Embora os motores eléctricos de condução carros futuro não é possível obter o binário máximo do motor de um automóvel a gasolina, o torque é quase a mesma através de toda a gama de velocidade de funcionamento do motor eléctrico. E binário, convertido força de rotação, é uma consideração muito importante quando aplicada a um veículo em movimento. Como se pode ver a partir do gráfico, o motor eléctrico tem a maior parte do par está na parte inferior da escala na velocidade de rotação. O binário diminui ligeiramente, com um aumento em RPM. No motor a gasolina casal não está à altura da sua RPM máxima são bastante elevados.

Desta forma, o par, num motor eléctrico, é muito mais importante do que a potência.

Vantagens de motores elétricos híbridos

AC Motor DC Motor Altamente confiável Perto de conversão de energia perfeito Construção robusta Construção robusta Perto curva de torque plana Perto curva plana Torgue

Desvantagens de motores elétricos híbridos

AC Motor DC Motor Alguma perda de poder para o inversor Brushes desgaste Life (mais de DC embora) A vida finita

Este é o décimo quinto da série sobre os futuros carros.

Future Cars

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