Jak działa silnik elektryczny?
Do działania silnika elektrycznego używana jest technologia między „asynchroniczną”, „synchroniczną”, prądem stałym lub zmiennym, „jednofazową”, „trójfazową” i krokową? Powiedzmy, że silnik elektryczny ma znacznie prostszą strukturę niż silnik spalinowy, benzynowy lub diesla. Silnik elektryczny składa się z dwóch podstawowych elementów: stojana i wirnika. Elementy te generują dwa pola magnetyczne. Ich interakcja generuje moment obrotowy napędu. Aby wytworzyć pola magnetyczne, zarówno wirnik, jak i stojan czerpią zasilanie z prądu, oprócz silników bezszczotkowych, w których tylko stojan jest zasilany prądem. Co może Cię szczególnie zaciekawić – stojan trójfazowego silnika AC i stojan bezszczotkowego silnika synchronicznego DC są praktycznie identyczne. Oba posiadają trzy zestawy rozproszonych uzwojeń, które są wstawione w rdzeń stojana.
Sprawdź, na czym polega metoda Benevelli >>>
Czym różni się silnik synchroniczny od asynchronicznego?
W silniku synchronicznym prędkość obrotowa osi jest sztywno związana z częstotliwością napięcia zasilającego. Podczas gdy w silniku asynchronicznym prędkość obrotowa osi jest zawsze mniejsza niż prędkość obrotowa pola wirującego związana z częstotliwością napięcia zasilającego. Większość pojazdów elektrycznych korzysta z silników synchronicznych z magnesami trwałymi. Wynika to z faktu, że muszą pracować z różnymi obciążeniami przy różnych prędkościach i pobierać mniejszy prąd. Silnik stosowany w pojazdach elektrycznych to silnik synchroniczny zasilany prądem stałym z baterii litowo-jonowych. Ten rodzaj silnika nazywamy”bezszczotkowym”. Nie posiada szczotek: ma wirnik z magnesem trwałym (rodzaj magnesu). Zasilany prądem stojan generujący wirujące pole magnetyczne.
Efektywność bezszczotkowego silnika synchronicznego z magnesami trwałymi jest wyższa niż asynchronicznych silników prądu stałego i może osiągać nawet 98%. Silniki te wykonane z wirnikiem z laminowanego ferromagnetycznego materiału posiadają bardzo małą bezwładność wirnika. Dzięki temu mamy możliwość bardzo precyzyjnej kontroli i szybkiego przyspieszenia.
Efektywność silników elektrycznych
Jeśli chodzi o sprawę efektywności, ten silnik jest lepszy, ponieważ może działać z jednostkowym współczynnikiem mocy. Silnik zasilany prądem prądu stałego osiąga maksymalnie 85 procent. Punkt szczytowy wydajności energetycznej dla jednostki bezszczotkowego silnika DC zwykle będzie kilka punktów procentowych wyższy niż dla silnika indukcyjnego.
Silnik synchroniczny sterowalny jest poprzez falownik. Silnik obraca się. Dedykowana elektronika generuje obrót pola magnetycznego w stojanie, a mianowicie falownik, z kilkoma tranzystorami mocy na pokładzie sterowanymi przez mikrokontroler. Oprócz bezpośredniego prądu stałego z baterii, falownik otrzymuje sygnał z pedału przyspieszenia i położenia wirnika w stosunku do stojana, na podstawie którego określa orientację, jaką należy nadać polu magnetycznemu. Na podstawie tych parametrów falownik reguluje częstotliwość i intensywność prądu wysyłanego do stojana.
Zaletami bezszczotkowego silnika synchronicznego są większa odporność mechaniczna, brak iskier i zerowe okresowe konserwacje. Wynika to z braku szczotek, słabego punktu silnika elektrycznego, ponieważ generują one iskry, zużywają się i produkują „hałas magnetyczny”, który może powodować zakłócenia w komunikacji radiowej. Te silniki są niezniszczalne, mogą działać przez dziesięciolecia i pokonać miliony kilometrów bez najmniejszego zużycia. Wśród zalet należy dodać także kompaktowość z ograniczonym śladem i optymalną wydajność. Dlatego, że nie pobierają prądu na generowanie pola magnetycznego na wirniku.
