Электродвигатель крутящий момент

Работа современного электрического двигателя основана на принципе электромагнитной индукции, в базе которого лежит выработка электродвижущей силы в замкнутом контуре с изменением магнитного потока. Технология не нова, однако современные достижения науки и техники позволили развить ее до невероятных высот. Немалую роль в этом сыграла и возросшая в десятки раз мощность и емкость аккумуляторных батарей.


В будущем, электродвигатели будут продолжать совершенствоваться в производительности и эффективности.

Наверняка исследователи будут искать магниты, изготовленные с использованием более дешевых и редкоземельных элементов, как это недавно сделала Honda в проекте разработки Daido Steel. Их неодимовый магнит не содержит тяжелых редкоземельных материалов, но все еще достаточно мощный для использования в транспортных средствах. Скорости двигателя также повысятся: в настоящее время они варьируются примерно от 12 000 до 18 000 оборотов в минуту, но исследователи разрабатывают двигатели, которые могут развивать скорость до 30 000 об/мин, с тем преимуществом, что меньший, более легкий двигатель может выполнять работу большего, который вращается медленнее.

Также ведутся поисковые работы по улучшению управления температурным режимом, что еще больше повысит эффективность, и будут совершенно новые конструкции двигателей, такие как сверхлегкие моторы с колесными ступицами.


Электромобиль Nissan Leaf в «разрезе»: батарея с электродвигателем.

Тем не менее, нельзя со 100% уверенностью утверждать, что все электродвигатели одинаковы. Многие ошибочно считают электродвигатель довольно простой установкой. Однако стоит, к примеру, учитывать их характеристики и тот факт, что в отличии от ДВС, у электрического двигателя практически 90% КПД выделяемой энергии идет на создание крутящего момента. Высокую мощность необходимо рационально использовать.


Асинхронный трехфазный электродвигатель переменного тока Tesla Model S.
В будущем, электродвигатели будут продолжать совершенствоваться в производительности и эффективности.

Работа современного электродвигателя основана на давно известном принципе электромагнитной индукции. Традиционно агрегат состоит из недвижимого элемента – статора, и крутящегося – ротора. Статор имеет ряд обмоток, на которые поступает электрический ток, что приводит к появлению магнитного поля, при котором ротор начинает свое движение. Скоростные показатели ротора определяются частотой, с которой происходит переключение тока с одной обмотки статора на другую.


Электродвигатель Nissan Leaf. Сам электродвигатель, это достаточно совершенное устройство, апгрейд которого происходит исключительно в зависимости от потенциала использования. Ближайшие тенденции по улучшению электродвигателя направлены в сторону уменьшения размеров и массы, с сохранением и увеличением производительности.

Для получения высоких показателей – жесткие требования

Основными требованиями, предъявляемыми к электрическим двигателям электрокаров являются: высокая мгновенная мощность и высокая плотность мощности; высокий крутящий момент на низких скоростях для старта и набора скорости, а также высокая мощность на высокой скорости для крейсерского движения; очень широкий диапазон скоростей, включая области постоянного крутящего момента и постоянной мощности; быстрый отклик крутящего момента; высокая эффективность в широком диапазоне скоростей и крутящего момента; высокая эффективность рекуперативного торможения; высокая надежность и надежность для различных условий эксплуатации автомобиля; и разумная стоимость.

Кроме того, в случае неисправной работы, электрический двигатель должен быть отказоустойчивым. Наконец, с промышленной точки зрения, дополнительным критерием выбора является степень приемлемости на рынке для каждого типа двигателя, которая тесно связана со сравнительной доступностью и стоимостью связанной с ним технологии преобразования мощности

Универсальный – не значит лучший

Универсальные устройства, хорошо работающие во всех случаях, создать достаточно сложно. Когда инженеры проектируют электродвигатель для конкретного применения, он оптимизируется для создания наибольшего крутящего момента или скорости, поскольку эти два фактора часто взаимоисключающие. Это не проблема, если двигатель работает постоянно при стабильной нагрузке или скорости. Но если режим работы постоянно изменяется, что характерно для электромобилей, и периодически требуется либо большой крутящий момент, например, для разгона или преодоления перегрузок либо высокая скорость при легких условиях движения, то выдвигаются особые требования. Обычные решения — добавить коробку передач или использовать несколько двигателей, которые увеличивают стоимость, сложность и вес автомобиля (в Tesla Model 3 используется полный привод с двумя двигателями — один двигатель для высокого крутящего момента, а другой для скорости). В качестве альтернативы, инженеры часто идут на компромисс и проектируют двигатель для получения средних показателей, как по крутящему моменту, так и по скорости, допуская неэффективную работу на всех режимах, кроме ограниченного диапазона работы двигателя.


Электродвигатель Chevrolet Bolt. Дженерал моторс.


а. Характеристики тяговых двигателей; б. Характеристики тягового усилия автомобиля ICE

Действительно, в области постоянного крутящего момента электродвигатель прикладывает постоянный крутящий момент (номинальный крутящий момент) во всем диапазоне скоростей, пока номинальная скорость не будет достигнута. Помимо номинальной скорости двигателя, крутящий момент будет пропорционально уменьшаться со скоростью, что приводит к постоянной мощности (номинальной мощности). Область постоянной мощности в конечном итоге ухудшается на высоких скоростях, при которых крутящий момент уменьшается пропорционально квадрату скорости. Эта характеристика соответствует профилю тягового усилия в зависимости от скорости на ведущих колесах. По сути, для источника питания с заданной номинальной мощностью профиль тягового усилия в зависимости от скорости должен быть постоянным.


Для того, чтобы добиться высокого пускового момента от легко упаковываемых двигателей малого диаметра, большинство из них используют редукторы.

Такие компании, как инжиниринговая фирма GKN и известный производитель трансмиссий ZF, уже усердно работают над тем, чтобы сделать это реальностью. Используя трансмиссию, такую как eTwinsterX от GKN, электромобиль оснащен вторичным передаточным числом. Используя второе пониженное отношение, диапазон эффективности транспортного средства эффективно расширяется, что означает, что он смещает максимальную скорость транспортного средства выше, без необходимости вращения электродвигателя с большей частотой или не используя больше электричества. Это связано с тем, что двигатель вращается с более низкими оборотами, уменьшая количество тока, необходимого для привода двигателя при движении с заданной скоростью, и значительно увеличивая диапазон, поддерживая области эффективности «в идеальном месте» в течение более длительных периодов времени.

Используя тщательно рассчитанные передаточные числа, производитель может максимизировать эффективность для электромобиля без использования трансмиссии для переключения передач. К сожалению, это также приводит к снижению общей максимальной скорости автомобиля, чтобы компенсировать равномерно распределенную мощность.

Но в целом эти редукторы тяжелые, сложные и дорогие — и потенциально возникает желание создать электродвигатель, способный выполнять заданные функции без редуктора.

Новый малый шаг к решению глобальных задач

Команда из Техаса Exro Technologies изобрела новый тип электродвигателя, который может радикально упростить электрическую трансмиссию, обеспечивая при этом большую эффективность, крутящий момент, мощность и диапазон бонусов. Теоретически, меньшее количество движущихся частей в автомобиле означает большую эффективность.

Теперь производители нашли способ сделать эти электродвигатели еще более эффективными и привлекательными, улучшив диапазон и полезную мощность электромобилей

Запатентованная технология Exro, которая применима как к двигателям, так и к генераторам, эффективно обеспечивает две машины в одной — двигатель с высоким крутящим моментом и двигатель с высокой скоростью. В этом методе используется комбинация схем переключения и микроконтроллера, на котором работает алгоритм динамического управления мощностью, чтобы определить оптимальную конфигурацию катушек, необходимую для получения желаемого профиля скорости и крутящего момента. Exro называет его «приводом катушки» и говорит, что «он позволяет два отдельных профиля крутящего момента в данном двигателе. Первый откалиброван для низкой скорости и высокого крутящего момента, а второй обеспечивает расширенную работу на высокой скорости. Возможность изменения конфигурации позволяет оптимизировать эффективность для каждого режима работы, что приводит к общему снижению энергопотребления.

В стандартном двигателе каждая пара полюсов имеет катушку, и когда эта пара находится под напряжением, магнитное поле вращает ротор. Exro берет каждую катушку и разбивает ее на две или более катушок. Коммутационная схема размещает катушки последовательно, параллельно или в комбинации, в зависимости от требований нагрузки и скорости в данный момент.

Две конфигурации обмоток двигателя. (Изображение предоставлено Exro).

Когда катушки соединены последовательно, двигатель генерирует высокий крутящий момент на низких скоростях. Параллельно, более низкая индуктивность уменьшает реактивное сопротивление и полное сопротивление статора, и с меньшим падением напряжения на статоре, большее напряжение доступно для ускорения привода машины при более высоком крутящем моменте, как видно из профиля крутящего момента ниже.

Последовательные и параллельные профили крутящего момента. (Изображение предоставлено Exro).

Эти электронные коробки передач могут быть применены к новым конструкциям двигателей или модернизированы для существующих двигателей. Это совершенно не меняет основополагающую конструкцию двигателя — во многих случаях требуется перемонтировать обмотки. Фактически, в конце 2019 года Exro выпустила свое первое доказательство концепции — модификацию для электронных велосипедов Motorino. Это было довольно легко дооснастить, так как у оригинального двигателя нужно было заменить только проводку катушки. Результатом модернизации стало увеличение крутящего момента и ускорения на 25 процентов.

Exro недавно согласилась сотрудничать с Zero Motorcycles для внедрения технологии переключения катушек в электродвигатели Zero. Кроме того, Exro сотрудничает с SEA Electric в производстве передовых силовых агрегатов для грузовых фургонов и грузовых автомобилей большой грузоподъемности, с Aurora Powertrains для улучшения двигателей своих электрических снегоходов и с Clean Seed для разработки электрического сельскохозяйственного оборудования.

Конструкция масштабируема и может применяться к двигателям в таких устройствах, как скейтборды, велосипеды, мотоциклы, автомобили, грузовики и автобусы, а также промышленное оборудование.

Предложенная система работает как для двигателей, так и для генераторов, является двойным выигрышем для диапазона электромобилей (EV), поскольку повышает КПД двигателя (таким образом, используя меньше энергии на единицу расстояния) и увеличивает возврат энергии во время рекуперативного торможения.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Можно ли буксировать электромобили? Зависит от типа двигателя. Да, бывают разные. Если вы только собираетесь покупать электрокар, то знайте: до полной разрядки его лучше не доводить. И вот почему

Автомобили с двигателями внутреннего сгорания допускают буксировку. Если у вас механическая коробка передач, то это самое простое дело: ставите нейтраль в коробке передач или выжимаете сцепление – и ваш мотор оказывается физически отключен от колес, а машина превращается в обычную телегу: тяни не хочу.

С автоматами чуть сложнее, в них полного разрыва связи между колесами и мотором не предусмотрено. Но и они в режиме N позволяют буксировать машину на короткие расстояния и с невысокой скоростью.

Однако в инструкциях к электромобилям вы прочтете, что буксировка или не допускается вовсе, или, как в случае с современными моделями Tesla, допускается со скоростью не более 5 км/ч на расстояние не более 10 метров: иными словами, вы в праве только оттолкать сломанную машину на обочину.

А может ли быть иначе? Да, старые модели Tesla такое позволяли. Как и GM EV1 – легенда электрокаров 90-х годов прошлого века. Так в чем же дело? В типе электрических двигателей. Или, если уж говорить совсем правильно, электрических машин, так как в электромобилях эти устройства служат не только двигателями, но и генераторами. И на современных типах электрокаров встречается три типа таких устройств. Но для начала немного истории.

Майкл Фарадей. Начало движения

В 1821 году британский ученый Майкл Фарадей в своей статье впервые описал основные принципы преобразования электроэнергии в движение. Фарадей уже знал, что электрический ток, проходя через проволоку, создает магнитное поле. Закрученный в катушку, такой провод становится электромагнитом.

Он также знал, что противоположные полюса магнитов притягиваются, а одинаковые – отталкиваются. В электромагнитах же полярность зависит от направления движения тока, то есть ее можно быстро менять. И вот что придумал Фарадей. Берем магнит, который движется к другому. В последний момент полярность меняется, но рядом расположен третий магнит, к которому можно тянуться. Затем четвертый, пятый. Эти разнополярные магниты выстроены в линию. И если ее закольцевать, движение будет идти по кругу до тех пор, пока сквозь электромагниты идет ток и пока его направление не перестает меняться.

Чтобы понять, как это действует, представьте, что у вас в руках два школьных магнита в форме подковы или буквы U – помните, были такие. Если их повернуть друг к другу взаимоотталкивающимися полюсами, то они будут стремиться сделать полуоборот, чтобы снова друг к другу притянуться. А теперь представьте, что их полюса постоянно меняются местами: тогда они станут вертеться друг относительно друга. Это и есть электродвигатель.

Так впервые был описан принцип действия всех электромоторов в целом и самого древнего в частности: того, который работает от постоянного тока и использует с одной стороны постоянные магниты из намагниченного сплава, а с другой – переменные электромагниты. Это наш первый герой: мотор-генератор постоянного тока на перманентных магнитах.

Никола Тесла и война токов

Изобретения Фарадея были развиты его полседователями, в частности изобретателем электрической лампочки Томасом Эдисоном. Эдисон усовершенствовал генераторы постоянного тока и стал пионером в электрификации Нью-Йорка. В 1884 году на пороге его кабинета появился молодой сербский инженер. Звали иммигранта Никола Тесла.

Тесла предложил улучшить конструкцию Эдисона и попросил за работу 50 тысяч долларов – баснословная в те времена сумма. По легенде Эдисон согласился, но когда Тесла действительно существенно улучшил существующую модель, любимец Америки просто кинул безвестного сербского эмигранта.

Тесла рассердился и отправился к главному конкуренту, адепту переменного тока Джорджу Вестингаузу. Так началась «Война токов», окончательно проигранная постоянным током только в 2007 году, когда Нью-Йорк последним из городов перешел на ток переменный.

Генераторы Эдисона вырабатывали электричество с напряжением, близким к потребительскому: 100-200 вольт. Это удобно для домов, но его сложно передавать на большие расстояния из-за сопротивления проводов. Тут было два решения: увеличивать диаметр кабелей или повышать напряжение. Первый вариант позволял делать линии длинной 1,5 километра. Да, совсем немного. Второй вариант был невозможен из-за отсутствия в те годы эффективных способов повышения напряжения постоянного тока.

Однако еще в 1876 году русский ученый Павел Яблочков изобрел трансформатор, меняющий напряжение переменного тока. Подача энергии на большие расстояния перестала быть проблемой.

Но была другая проблема. Лампочкам Эдисона все равно от какого тока питаться: постоянного или переменного. А вот с электродвигателями сложнее: они в те годы требовали только постоянного. В 1888 году Тесла запатентовал в США асинхронный электрический двигатель переменного тока. Он же изобрел и синхронный генератор, впоследствии использованный и как двигатель. Это второй и третий герои нашей статьи.

Так поговорим же о них поподробнее

Двигатель постоянного тока на перманентных магнитах

Если в детстве вам доводилось разбирать игрушечные электрические машинки, то вы должны помнить устройство их простейших двигателей. Для остальных напомним. Все применяемые в электромобилях моторы состоят из двух частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

В игрушечных машинах на статоре стоят постоянные магниты, а на роторе – электрические переменные. При вращении на них через специальные щетки подается постоянный ток от батареек, и их последовательное включение и обеспечивает движение.

Похожая конструкция встречается практически у всех электромобилей. С одним отличием: на роторе там стоят постоянные магниты, а на статоре, напротив, электрические и переменные. Так в том числе можно избавиться от щеток: одного из немногих элементов электродвигателя, который подвержен износу.

Преимущество моторов на постоянных машинах в том, что они легкие, компактные, мощные, эффективные, работают от вырабатываемого аккумуляторами постоянного тока… так, стоп! А какие недостатки?

Недостаток прост. Таким моторам не хватает тяги. Так перейдем же к асинхронным инверсионным моторам переменного тока.

Tesla: не жалейте заварки

Бородатый анекдот про умирающего мастера заваривать чай, который делился своим секретом словами «не жалейте заварки» – это прям притча про компанию Tesla. Вопреки расхожему мнению, ее основал не Илон Маск (он позже стал главным инвестором и владельцем), а Мартин Эберхард и его партнер Марк Тарпенинг.

Эти двое придумали немыслимое. Создать не тихоходный, эффективный и относительно дешевый электрокар, а дорогой, быстрый и клевый. Маск же первым идею оценил и быстро прибрал ее к рукам.

Имя компании Tesla не случайно. Одной из ее технических революций стало использование асинхронного двигателя без постоянных магнитов, работающего на переменном токе – того самого, который изобрел Никола Тесла. Эта конструкция дороже как сама по себе, так и благодаря необходимости в установке преобразователя постоянного тока от батареи в переменный для электродвигателя. Успешное решение данной задачи и стало первым из множества теперь уже легендарных прорывов «Теслы».

Благодаря мощному асинхронному мотору электрокары Tesla с самого начала были очень динамичным, что стало ключевой причиной роста их популярности. В таком моторе переменный ток в обмотке статора создает вращающееся магнитное поле. Оно вызывает индукцию в роторе, заставляя его вращаться чуть медленнее, чем вращение самого поля – поэтому двигатель и называется асинхронным. Если скорости вращения синхронизируются, поле перестает создавать в роторе индукцию, и он начинает замедляться, рассинхронизируясь обратно. Важно заметить, что собственно на ротор никакого электричества напрямую не подается.

Renault: французы такие выдумщики

Итак, есть еще третий тип электрического двигателя, который встречается в современных электромобилях: синхронный на электромагнитах. Он похож по устройству на двигатели с постоянными магнитами на роторе, только эти магниты – электрические. На них подается постоянный ток, так что полярность магнитов ротора остается неизменной. А вот полярность магнитов статора, напротив, меняется, что и обеспечивает вращение.

Такие синхронные моторы на электромагнитах славятся своей способностью обеспечивать стабильность оборотов и ставятся, обычно, на всякие установки вроде насосов. А еще… на электрокар Renault Zoe. Зачем? Честно сказать, найти быстрый ответ на этот вопрос не получилось. Можем лишь предположить, что это связано с лучшей способностью такого двигателя служить генератором, рекуперируя энергию торможения. Мотор на Zoe не самый мощный, а мощным генератором он быть обязан.

Так что же лучше? Большинство автоконцернов выбирает моторы на постоянных магнитах: они эффективнее. Tesla в первые годы настаивала на асинхронных моторах. Но потом… сделала ставку на двух моторную полнопривродную схему, в которой асинхронный мотор обеспечивает динамику, а двигатель на постоянных магнитах гарантирует низкий расход энергии при небольших нагрузках. И только Renault… ну вы поняли.

А теперь о том, что ждет нас дальше. При буксировке даже обесточенный двигатель на постоянных магнитах тут же начинает работать как генератор, что чревато перегревом и возгоранием энергосистемы электромобиля. В синхронных моторах Renault оставшейся магнетизм в роторе также способен вызвать индукцию в катушках статора, ну и пошло поехало – генерация тока, перегрев, пожар.

И только асинхронные двигатели, когда их статоры не под напряжением, не являются генераторами: их можно буксировать.

Так вот, современная тенденция такова. Моторы на постоянных магнитах становятся все мощнее и тяговитее, оставаясь самыми эффективными. Производители постепенно переходят на них. Но придумать, как машины с ними безопасно буксировать инженерам еще предстоит. Пока они декларируют принцип «Наши электромобили не ломаются и в буксировке не нуждаются». Но звучит не больно убедительно.

Основатели бельгийского стартапа Magnax сообщили о начале испытаний своего революционного электродвигателя одним из европейских автопроизводителей. Ранее они заявляли, что в компактном варианте для мотоцикла такой двигатель разовьет мощность около 1200 л. с. А теперь в публикации для IEEE Spectrum подробно объяснили, как это работает.

В традиционной схеме электромотора ротор размещен внутри статора. Как и подразумевают названия, статор — статичен, а ротор внутри него вращается благодаря взаимодействию магнитов, которые отталкиваются и притягиваются друг к другу при возникновении магнитного поля. Если такой двигатель вращать без подачи энергии, то он сам начнет вырабатывать электричество — так работают генераторы, а также система рекуперативного торможения на автомобилях, подзаряжающая аккумуляторы.

В Magnax буквально вывернули электромотор наизнанку, разместив статор в прокладке между двумя роторами и назвав свое творение «безъякорным электромотором с аксиальным потоком».

Преимущества такой схемы огромны, утверждают создатели. Главное — статор не нужно монтировать на внешнем каркасе, так что двигатель выходит компактным и легким. Для сравнения: удельная мощность прототипа Magnax — 15 кВт на килограмм веса, а у электродвигателя BMW i3 — всего 3 кВт на килограмм. На фото ниже — три аксиальных генератора и один традиционной компоновки, сравнимый по мощности. Это промышленные решения для ветровых установок.

Компактность позволяет экономить на материалах: нужно на 40% меньше меди и на 20% меньше магнитов. А прямолинейное направление магнитного поля — от одного ротора через статор к другому — делает двигатель очень эффективным.

Наконец, Magnax легко масштабируется: одна схема годится и для компактных электромоторов в ступице колеса скутера, и для гигантских промышленных генераторов.

При серийном производстве Magnax будет экономнее и за счет материалов, и за счет эффективности. Создатели утверждают, что в лабораторных тестах их мотор показал эффективность в 91-96%, тогда как электромоторы традиционной компоновки — менее 90%. «Моторы и моторные системы потребляют примерно 53% электроэнергии в мире. По нашим оценкам, повышение эффективности всех двигателей в мире всего на 1% снизит энергопотребление 94,5 ТВт*ч и сократит выбросы углекислого газа на эквивалент 60 млн тонн».

Не все просто

Создатели Magnax Даан Морилс и Питер Лейнен пишут, что в самой схеме аксиального мотора откровений нет. Их заслуга — отладка процесса для промышленного производства таких двигателей.

Когда они начинали работу, коммерческого софта для расчета электромагнитных и тепловых взаимодействий в такой необычной схеме просто не было.

Потребовалось несколько лет научно-исследовательских работ в сотрудничестве с учеными из Университета Гента, чтобы хотя бы начать разработку прототипа.

Самой сложной задачей при проектировке оказалось охлаждение. При традиционной схеме тепло в основном выводится через каркас вокруг статора, а в схеме Magnax этого элемента нет вообще. Более того, тепло надо отводить со статора, зажатого между двух роторов двигателя. Ноу-хау мотора — особая конструкция медных радиаторов, которые выводят тепло наружу. Благодаря им статор можно делать очень прочным, а для охлаждения применять разные варианты — оно может быть как воздушным, так и жидкостным.

Тесты

Схема с вращающимися вокруг статора роторами очень привлекательна для автомобилей. Компактный двигатель с неподвижной сердцевиной можно смонтировать внутри каждого колеса, что серьезно повысит управляемость и снизит вес — сами моторы легче, а оси такому электромобилю не нужны вовсе.

Сейчас один из европейских автопроизводителей испытывает в полевых условиях электромобиль с четырьмя двигателями Magnax, установленными в колесах. С кем сотрудничает стартап, основатели не уточняют.

По лабораторным расчетам, использование аксиального двигателя прибавит 7% пробега при использовании одного мотора и до 20% — при использовании пары.

Производство

Сейчас в Magnax заняты организацией первой сборочной линии: «Мы потратили много времени на разработку наших станков. Мы доказываем, что двигатели можно собирать в промышленных масштабах. Эта возможность вместе с экономией материалов, которую мы предлагаем, делает нашу концепцию конкурентоспособной по цене — ключевой момент для перехода от нишевых рынков к производителя оригинального оборудования».

Первый сборочный цех будет запущен в 2022 году, он будет выпускать компактные моторы нескольких размеров. В 2022 году основатели планируют выпустить около 25 000 двигателей, а затем масштабировать производство.

При характеристике как двигателей внутреннего сгорания, так и электродвигателей транспортных средств, применяется такой термин, как крутящий момент, который в целом является критерием оценки тяговых возможностей двигателя. Как оказалось, выражение «крутячий момент» понятно не всем. Людей, изучающих технические характеристики того или иного электродвигателя в первую очередь интересует мощность, энергозатратность и максимальная скорость. О крутящем моменте мало кто спрашивает, и зря. Мы расскажем вам о нем подробно, поскольку не думаем, что вы правильно сможете оценить петенциал электродвигателя, располагая лишь скупыми техническими

параметрами его работоспособности. Для того, чтобы в должной степени оценить покупку, а также не пожалеть о сделанном выборе в пользу определенной мощности мотор-колеса, предлагаем вам ознакомится с нижеизложенным.

Сначала попробуем разобраться с определениями, поэтому вернемся к школьному курсу физики. Крутящий момент — это произведение силы на плечо рычага, к которому она приложена: Мкр = F х L. При этом Сила измеряется в ньютонах, рычаг – в метрах. 1 Нм – крутящий момент, который создает сила в 1 Н, приложенная к концу рычага длиной в 1 м. Единица измерения крутящего момента — Ньютон-метр. Получить больший крутящий момент можно двумя путями – увеличив длину рычага или вес груза.

Издавна для путешествия людей и транспортировки грузов использовались всевозможные механизмы. Сначала, роль колеса сводилась лишь к уменьшению сопротивления и переводу силы трения в движение (качение). Существенное изменение механизма применения колеса произошло благодаря появлению такого гениального изобретения, как двигатель. Кроме пассивной трансформации трения из одного вида в другой, колесо стало создавать тяговую (движущую) силу.

Мощность, развиваемая мотор-колесом – это его способность вращаться как можно быстрее, одновременно создавая на оси колеса крутящий момент. При контакте колеса с дорожным покрытием крутящий момент мотор-колеса электровелосипеда становится тяговой силой.

Существуют такие параметры мотор-колеса, как число оборотов электродвигателя при максимальной мощности и максимальном крутящем моменте, а также величина этой мощности и крутящего момента. Эти показатели измеряются в оборотах в минуту, киловаттах (кВт), ньютометрах (Нм).

Существует прямая зависимость показателя крутящего момента мотор колеса от силы тока и числа его оборотов, поэтому крутящий момент – величина не постоянная. Производители мотор-колес ведут борьбу за то, чтобы максимальный крутящий момент электродвигателя развивался в как можно более широком диапазоне оборотов.

При вращательном движении мотор-колеса его мощность определяется как производящее крутящего момента на угловую скорость вращения. Мощность показывает, сколько раз на единицу времени электродвигатель создает крутящий момент, то есть мощность прямо зависит от количества оборотов мотор-колеса. Мощность электродвигателя указывается в Вт, кВт.

Номинальный крутящий момент электродвигателя велосипеда вычисляют за формулой:
Mном=Pном / nном, где Pном – номинальная мощность мотор-колеса (кВт) , а nном – номинальная частота вращения (об/мин).Данная формула наглядно демонстрирует взаимосвязь мощности и крутящего момента мотор-колеса электровелосипеда.

Максимальный крутящий момент мотор-колеса электровелосипеда – это наибольший момент вращения, развиваемый электродвигателем в установленном режиме при номинальном напряжении и частоте, соединении обмоток, соответствующем номинальным условиям работы, номинальному току возбуждения.

На практике высокий крутящий момент мотор-колеса особенно заметен при разгонах и при передвижении по бездорожью. От крутящего момента зависит время достижение электродвигателем максимальной мощности, а значит и динамика разгона при старте.

Минимальный вращающий момент электродвигателя — наименьший момент вращения, развиваемый двигателем в процессе разгона с неподвижного состояния до частоты вращения, соответствующей максимальному моменту при номинальных напряжении и частоте, при соединении обмоток, соответствующем номинальным условиям работы электродвигателя.

Крутящий момент мотор-колеса электрического велосипеда отвечает за способность ускорятся и преодолевать препятствия. Каждому значению частоты оборотов мотор-колеса соответствует свое значение мощности и крутящего момента.

Не стоит путать понятия «вращающий момент» и «крутячий момент», поскольку они совершенно не тождественны. В технике «вращающий момент» ассоциируется со внешним усилием, прилагаемым к объекту, а понятие «крутячий момент» подразумевает внутреннее усилие, возникающее в обьекте под влиянием приложенных нагрузок.

Если вы желаете получить более высокую скорость и вместе с тем хорошую тягу, тогда вам стоит остановить свой выбор на мотор-колесах минимум в 500 W. Сочетание отличного показателя крутящего момента и большой скорости делают электровелосипеды с 500 W мотор-колесами одним из лучших предложений на мировом рынке при хорошем соотношении: приемлемая цена — качество — технические характеристики. Использование мотор-колес мощностью больше, чем в 500 Вт, оправдано в тех случаях, если велосипедисту приходится преодолевать крутые подъемы, или если он желает увеличить грузоподъемность своего электровелосипеда. Стоит учитывать, что вместе с мощностью электровелосипеда будет возрастать и его вес, поскольку в таком случае необходимо будет комплектовать свой электрический велосипед ещё и более мощными и, соответственно, более тяжелыми аккумуляторами. Существенное увеличение веса может чрезмерно перегрузить раму.

Чем больше мощность электродвигателя, тем большим является его крутящий момент. Соответственно, увеличивается опасность и того, что дропауты велосипедной вилки, где установлено переднеприводное мотор-колесо, могут разогнуться, и колесо просто выпадет при эксплуатации электровелосипеда. В случае покупки велосипедного электродвигателя большой мощности, не забудьте побеспокоится о приобретении велосипедного крепежа для надежной фиксации переднеприводного мотор-колеса в велосипедной вилке. Если вы используете 250 W или 350 W электродвигатель, то, думаю, что у вас, скорое всего, никогда и не возникнет подобных проблем, чего не скажешь о 500W или, скажем, 1000W мотор-колесах. При комплектации электровелосипеда электрическим двигателем, нужно брать во внимание эксплуатационное состояние и сплав велосипедной вилки, поскольку большинство из тех, что поставляются на рынок страны, не рассчитаны на дополнительные тяговые нагрузки мотор-колеса, и попросту могут сломаться в случае установки на них мощного мотор-колеса. К примеру, алюминиевая велосипедная вилка не совсем подходит для комплектиования электровелосипеда, хотя по иронии судьбы велосипеды алюминиевой конструкции обычно дороже своих стальных аналогов из-за преимущества в весе. Для электрического велосипеда больше подойдет качественная стальная вилка, поскольку при установке мотор-колеса показатель прочности велосипедной вилки более важен, нежели весовой. Чтобы проверить, является ли ваша вилка стальной, посмотрите, притягивается ли к ней магнит.

© Сергей Вольтер 2013
Любое копирование, перепечатка и распространение материалов статей без разрешения правообладателя запрещены и преследуются по закону. Нарушение авторских прав будет рассматриваться согласно статьи 52 Закона Украины «О авторском праве и смежных правах», статьи 176 Криминального Кодекса Украины, статьи 432 Гражданского кодекса Украины, статьи 51-2 Кодекса Украины об административных правонарушениях.

Электрокар— это упрощенная версия электромобиля, используемая для перевозки грузов и людей. Электрокары используются для перевозки грузов во внутренних помещениях предприятий или складов, на вокзалах и аэродромах, а также как вид транспорта по промышленным площадям.

Электрокары обладают небольшими габаритами, отличной маневренностью и достаточной грузоподъемностью (до 5 тонн).

Электрокары могут быть:

  • самоходными – управляются дистанционно

  • передвижные — управляются вручную.

В зависимости от используемого электродвигателя можно судить о мощности и продолжительности работы электрокара. Европейская компания Letrika заслужила признание многих мировых поставщиков техники, которые используют ее продукцию на своем производстве.

Особенности электродвигателей от Letrika

  • обширный номенклатурный ряд (версии от классики до выполняемых под заказ, например, конструктивное исполнение по техническим условиям UL (США))

  • повышенная устойчивость к воздействию внешних факторов (температуры, вибрации, пыли, влаги, грязи и т. п.)

  • экологически чистое производство

  • не содержат асбеста, свинца, кадмия, бериллия и аммиака

  • высокая удельная мощность на выходе (номинальная мощность от 200 Вт до 28 кВт)

  • постоянное совершенствование конструкции и внедрение инновационных разработок

  • соответствие установленным стандартам и директивам

  • конкурентоспособная стоимость

С электродвигателями «Летрика» электрокары смогут работать бесперебойно продолжительное время, доказывая свою надежность и высокий ресурс.

Как заказать электродвигатель

Заказать электродвигатель Letrika для электрокара можно по бесплатному телефонному номеру 8 (800) 555-30-58 (по РФ), где менеджер магазина предоставит всю необходимую информацию по предлагаемым версиям. Также можно заказать продукцию на сайте, используя подбор электродвигателей по категориям или производителям и заполнив форму заказа. Менеджер перезвонит по указанным вами контактам для уточнения всех необходимых деталей.

Обратите внимание! Оптовые партии электродвигателей мы поставляем со скидками!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *