Достоинства электродвигателей асинхронных трехфазных, технические характеристики, виды, особенности. Асинхронный двигатель для электромобиляДвигатель электромобиля – разновидности и принцип работыЭкологичные автомобили, будь-то «чистые» электромобили или плагин-гибриды объединяет наличие электродвигателя, в качестве основной движущей силы. 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, которые выполняют роль топливного бака в современных электрических и гибридных автомобилях.  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 тот факт, что в отличии от ДВС, у электрического двигателя практически 90% КПД выделяемой энергии идет на создание крутящего момента. Согласитесь, что подобную мощность необходимо обуздать и уметь с ней обращаться, а для этого нужно знать некоторые нюансы о работе и разновидностях электрических двигателей. Электродвигатели – особенности эксплуатации и принцип работыК главным особенностям электрического двигателя относится несколько важных характеристик:
 Электродвигатель Nissan Leaf Однако все понимают, что стартовать на электромобиле со всего потенциала крутящего момента, который гораздо мощнее многих автомобилей с ДВС, никто не будет. По меньшей мере, это небезопасно, и что немаловажно это влечет неэффективный расход заряда батарей. Поэтому традиционно электродвигатели должны отвечать следующим требованиям:
Как уже упоминалось, 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. Двигатели для электромобилей – разновидности и классификацияВ современных автомобилях с электрической тягой серийного производства наиболее часто используют три типа электрических двигателей. Асинхронные двигатели. Моторы непостоянного тока, в которых скорость вращения ротора различается с потенциалом напряжения магнитного поля, созданным источником питания. Различают одно, двух и трехфазные агрегаты асинхронного типа.  Асинхронный трехфазный электродвигатель переменного тока Tesla Model S Синхронные двигатели. Электромотор, работающий на переменном токе, с движением ротора полностью симметричным электромагнитному полю. Подобные электродвигатели используют при повышенных мощностях. Различают шаговые и вентильные синхронные электродвигатели. Для первых характерно точное расположение ротора с подачей питания на конкретную обмотку, а чтобы изменить положение ротора, напряжение между обмотками необходимо перенаправить. Для второго типа агрегатов характерно питание от полупроводниковых составляющих.  Синхронный электродвигатель с постоянным магнитом Mitsubishi i-MiEV Двигатель-колесо. Тип электромотора сила напряжения и крутящий момент которого рассчитан на конкретное колесо. Данный тип электропривода часто используется в плагин-гибридных автомобилях в рабочем тандеме с двигателем внутреннего сгорания. Агрегат может устанавливаться непосредственно в колесо, однако современные электромобили все больше отходят от такого расположения мотора, поскольку это увеличивает удельный вес шасси и снижает управляемость. Более рационально стало использовать двигатель в качестве полноценного привода для вращения колеса.  Двигатель-колесо Что касается регулировок управления электродвигателя, то за преобразование постоянного тока от аккумуляторных батарей в трехфазный переменный – отвечает инвертор.Трансмиссия – выполняющая роль сцепления и коробки передач, зачастую представлена одноступенчатым зубчатым редуктором.Остальные параметры работы электродвигателя регулируют электронная система управления, которая индивидуальна для каждой марки электрокара или гибрида. Видео как работает электродвигатель и другие механизмы электромобиля на примере Tesla Model SХотелось бы подчеркнуть, что представленная классификация и система работы электродвигателей далеко не финальная. Стремительное развитие отрасли эко автомобилей только входит в начальную стадию, поэтому кардинального изменения принципа работы, мощности, строения электромоторов можно ожидать уже в ближайшее время. Какие электродвигатели используются в гибридных и плагин-гибридных автомобиляхГибридные автомобили имеют собственную специфику использования электромоторов. Во многом электродвигатель гибрида выполняет роль вспомогательного элемента, повышающего мощность основного двигателя внутреннего сгорания и снижающего уровень потребления топлива. Электродвигатели используемые в гибридах можно разделить на несколько разновидностей:
Кроме указанных подвидов классифицируют три типа использования электродвигателя:
По большей части в гибридах используется принцип параллельной работы электродвигателя и ДВС. Его применяют также в подключаемых гибридах (плагин-гибридах), в которых по мере истечения заряда аккумуляторных батарей подключается ДВС малой мощности, работа которого в направлена на восполнение заряда АКБ. Видео работы новой гибридной системы плагин-гибрида Toyota PriusПреимущества и недостатки использования электродвигателейКак и любой двигатель, электромотор в электромобиле имеет собственные плюсы и минусы использования. Для понимания данных особенностей электромоторов приведем таблицу:
Будущие перспективы электродвигателя в автомобиляхГоворить о перспективах, при активном использовании электродвигателей в автомобилях, уже не разумно. Сейчас можно говорить только о происходящих и грядущих улучшениях электромоторов. 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. Гораздо больше работы проводится по улучшению источников энергии для электродвигателя, а точнее аккумуляторных батарей. Их также стараются сделать меньше и легче, увеличивая объем, отдачу энергии, но при этом снижая время на подзарядку. Работа над АКБ устанавливаемых на электромобили, сейчас наиболее приоритетная в отрасли производства электромобилей, гибридных и плагин-гибридных авто. Автор: hevcars.com.ua Еще интересное пишут по теме 
HEVCARS 🔌 Автор Читайте самые интересные новости и статьи о электрокарах в Telegram и Facebook!Преобразователь Зверев | Русский Автомобиль
К Геннадию Алексеевичу я пришёл в январе 2010 года с таким напутствием одного из его бывших коллег: ему 83, можешь не пытаться, вряд ли он что вспомнит… Зверев жил в обычной пятиэтажке в районе Рязанского проспекта, с женой-ровесницей. Когда договаривались о встрече, он растерянно сказал: «Даже не знаю, где мы сможем поговорить, отойти надолго я не могу – жена болеет, нельзя её оставлять. И к нам не очень удобно…». Стало невыносимо неловко. Как может быть неловко розовощёкому молодому человеку, вторгающемуся в быт старика, пусть ненадолго, но с эгоистическими потребностями. Но Геннадий Алексеевич великодушно смикшировал эту неловкость со своей непосредственностью: «А, ладно, чего уж там, заходите ко мне! Только на бардак внимания не обращайте».
Геннадий Алексеевич Зверев стоял, что называется, у истоков советского электромобилестроения. Он конструировал один из главных элементов – системы управления тяговыми электродвигателями. В середине 1950 годов в СССР ещё не было никакого опыта такого проектирования, всё приходилось делать впервые, перенося опыт из смежных отраслей. К счастью, прогноз коллеги не сбылся: Геннадий Алексеевич помнит всё прекрасно, всем бы в его возрасте такую память. И квалификации электронщика не растерял: он достаточно легко вспоминал самые мелкие схемотехнические подробности разработки пятидесятилетней давности. А дальше он расскажет обо всё сам.
– Моя специальность — инженер-механик электрического транспорта. Поработав после института на железной дороге, я перешёл в закрытый НИИ-496, которым тогда руководил Андроник Иосифьян, член-корр и вообще большой авторитет в области электротехники. Я пошёл туда потому, что в НИИ-496 организовывал свой отдел Евгений Аватков, легендарная личность, большой энтузиаст переменного тока. Он стал моим первым начальником на новом месте. Это было в 1957 году, в декабре.
Первая страница трудовой книжки Зверева Тогда начались работы по асинхронным двигателям для транспорта, впервые в СССР. Пожалуй, по некоторым направлениям мы были первыми в мире. Или нам так казалось – сравнить-то было не с чем, никакой западной технической литературы не было. Мы точно начинали с нуля, с чистого листа. Институт наш находился у Красных Ворот, напротив МПС. Очень квалифицированные люди там собрались, интересные. Часть нашего отдела начала работу над электровозами на переменном токе, это было вновинку. Создали несколько групп: кто-то работал над двигателем, кто-то над преобразователем тока и системой управления — для асинхронного двигателя тогда не было никаких шаблонных решений, никаких готовых схем.
Работа по конвертации электровоза на переменный ток Идею применения асинхронного привода настойчиво проталкивал сам Аватков. Тогда весь наш транспорт работал на двигателях постоянного тока, они сложнее конструктивно и в эксплуатации, из-за того, что там на валу стоит коллектор со щетками, за которыми необходимо следить, чистить все время. Мы бывали на разных заводах и видели, сколько машин с двигателями постоянного тока находилось в ремонте, как люди задыхались от этих ремонтов. И главная причина – изношенные коллекторы. А асинхронный двигатель можно запечатать в короб — ему не требуется никакого обслуживания. Его можно опустить в воду, он и там будет работать. Нет коллектора, значит и удельные характеристики лучше, и в массе выигрыш. Но такие моторы производились у нас в стране только на 50 Герц, всего одна модель на весь СССР! Это был неприхотливый двигатель, применялся во множестве механизмов, но только там, где не требовалось регулировать скорость его вращения путём изменения частоты тока. Тогда просто не было силовой электроники, позволявшей это делать! – Аватков вас сразу «бросил» на создание двигателя для электромобиля? – Нет, первая моя работа была с моряками, делал им систему заряда батарей для подводной лодки. Там стояли свинцово-кислотные аккумуляторы: большая такая бандура получилась! У нас был комплексный испытательный стенд в Истре, даже Горшков – министр морского флота – приезжал туда. Поздравлял: мы первые сдали работу по электроагрегатам. Вот после этого Аватков меня и переключил на электромобили. В 1960 году. – Откуда вообще возникла идея проектировать электромобиль? Был госзаказ или ваша институтская инициатива? – Сложились вместе два обстоятельства – всплеск государственных инициатив по заботе о сохранении природы и наличие у нас почти готовой разработки по асинхронному приводу. Я сейчас не могу точно сказать, кто конкретно выдвинул идею электромобиля, но с 1960 года эта работа была включена в план наравне с электровозной тематикой. В принципе, это была экспериментальная работа, никто не знал, что у нас получится. Асинхронный мотор изначально проектировался под напряжение в 300 Вольт, поэтому начали с его адаптации под более низкое напряжение. Пришлось перемотать обмотки, и ещё кое-какие изменения внести. Двигатель был трёхфазным, в первой фазе было по две последовательных обмотки, их мы переключили на параллельное соединение и двигатель стал работать от 190 Вольт.
первый асинхронный двигатель для электромобилей в СССР Это не было оптимальным вариантом, но для эксперимента годилось. А на будущее мы закладывали разработку специального электродвигателя. Были сделаны расчёты – может, и не очень достоверные, но уж какие смогли. Выходило, что нам достаточно было двигателя в 15кВт. Это для полуторатонной машины, предназначенной для развоза по городу мелких товаров. Потом стали подбирать аккумуляторы. Поначалу использовали обычные стартерные АКБ, 12-вольтовые, от «УАЗика», на 60 А-ч, подольского завода. Они нам по указанию министерства электротехнической промышленности выдали 22 батареи, вот с ними мы и работали. Потом попытались вместе с Смольковой Валентиной Сергеевной, которая тогда была директором подольского НИИСТА (института стартерных аккумуляторов), усовершенствовать их каким-то образом. Хотели сделать её устойчивой к большим зарядным токам, чтобы сократить время зарядки. В Подольске долго работали, но так ничего и не удалось им сделать… Получилась только батарея 6ЭМ-60, со слегка сглаженной характеристикой разряда. – Вы уже работали с каким-то готовым шасси или только проектировали электрическую часть? – У нас был УАЗ-451, как макет для компоновочных работ. Эти 22 аккумулятора мы установили в двух контейнерах по бортам, чтобы просто прикинуть расположение. Тогда ещё не было готового преобразователя напряжения и, соответственно, машина эта не ездила. – А что собой представлял преобразователь? – Трехфазный инвертор напряжения, для питания каждой фазы двигателя. Инвертор для силовой части в те годы можно было сделать только на тиристорах, мощных транзисторов ещё не было. А тиристоры в СССР изготавливались только на Сталинском электротехническом заводе в Таллине и были жутким дефицитом. Не помню их маркировку, увы. Это были быстродействующие тиристоры, с относительно небольшим (по тем временам) временем срабатывания. Тиристор – это простой полупроводник, фактически управляемый диод, для открытия которого требуется короткий импульс. Но импульс этот надо гасить, а для этого применяются LC-контуры. Вам схему нарисовать? Геннадий Алексеевич с учительским терпением рисует схему своего преобразователя и подробно объясняет принцип его работы. По всему выходит, что ему удалось из очень ограниченного набора деталей, буквально из подручных материалов соорудить довольно интересную схему. В ней для «гашения» главных тиристоров применялись другие тиристоры, коммутирующие, нагруженные на ёмкость и два дросселя. «Изюминка» этого решения именно в двух дросселях, позволяющих «перекрывать» фазы работы электродвигателя с большой точностью. И его ещё нужно было вписать в какие-то разумные габариты, а они тоже зависят от электрических характеристик, в частности, от времени восстановления тиристоров. – Инвертор требовал охлаждения. У нас набиралось 12 тиристоров и 6 мощных диодов, и для каждой «тройки» нужен был свой воздушный радиатор, для безопасности. Ведь как ни изолируй корпуса и выводы полупроводников, опасность замыкания всё равно остаётся, тем более в автомобиле, с его вибрациями. Сделали для преобразователя специальный ящик, в котором все тиристоры располагались с левой стороны по отношении к вводу, а блок управления справа. Тиристоры легко вынимались из этого ящика, для замены. Сам ящик охлаждался вентилятором, эту систему нам сделал другой отдел института (НИИ-496 к тому времени уже переименовали во ВНИИЭМ – институт электронного машиностроения), который, специально занимался охлаждением преобразовательных установок. Воздух засасывался с переднего края, выдувался из инвертора в двигатель, а потом и в аккумуляторную батарею, поскольку нужно было сдувать с неё кислотные пары. – А разве нельзя было заказать нашей электронной промышленности производство транзисторов или тиристоров по вашему ТЗ? – Нет, что вы… Для таких энтузиастов, как мы никто бы ничего не стал делать. Это же был эксперимент, опытная разработка. И хотя мы всем показывали этот электромобиль, но никто не сказал, что можно разработать тиристор с нужными нам параметрами. Это только для военных проектов можно было сделать. Ну, или для космоса. А нам и обычных, серийных порой не доставалось, Минэлектротехпром распределял элементы по каким-то ведомым только ему соображениям. Единственный человек, кто нам очень помогал – Иосиф Гоберман, директор Главмосавтотранса. Ему нравилась сама идея электромобиля, он верил, что они могут заменить в городских перевозках УАЗы, РАФы и даже ГАЗы с ЗиЛами. Гоберман дружил с всесильным властителем Москвы Виктором Гришиным. И с его подачи даже Гришин однажды посетил нас, посмотрел наши машины. Но это было позже, в конце семидесятых.
Гришин и Гоберман на 34-ом автокомбинате, 1978 год Я несколько раз сам ходил к Гоберману за помощью. Вот меняю я в схеме какой-то элемент (а делать это приходилось довольно часто) – значит, я должен на завод-изготовитель поехать, стоять часами на коленях, чтобы подписали разрешение на применение. А Гоберман спрашивал: «Что тебе нужно?» — и назавтра это у меня было. Даже порой представители заводов сами ко мне приезжали, чтоб я только подписал бумаги и взял этот элемент. Откуда у него было такое влияние — я не знаю, может и Гришин помогал. – Давайте вернемся к электромобилю. Он сразу поехал или были какие-то проблемы? – Проблемы были, конечно. Очень долго я занимался монтажом на автомобиль нашей аппаратуры. Когда мне принесли первый экземпляр преобразователя, я побежал и остановил их производство, там были серьёзные ошибки в компоновке, и качество сборки аховое. В электромобиле ведь помехи – на каждом шагу, кругом громадные и импульсные токи. Эти токи наводили в соседних проводах лишние, ненужные нам импульсы. Поэтому монтажу было особое внимание. Первый экземпляр сделал я, второй один из наших монтажников, Грубник. А потом сборку преобразователей отдали на опытный завод ВНИИЭМ, и вот они стали делать абы как. И вот я ползал и раскладывал провода так, чтобы этот инвертор работал надёжно. На первую машину у нас ушло примерно три года. – Справились в итоге? – Да. А потом вышла партия машин, которая эксплуатировалась на 34 автокомбинате, это 1974-78 годы. Для них преобразователи поставлял уже Краснодарский филиал ВНИИТА, там директором был Юрий Скоков. Тот самый, который потом политиком стал. – А зачем производство отдали в Краснодар? Ведь всего несколько штук нужно было этих преобразователей. – Там много всего нужно делать: пайка, сварка, изготовление шин. А у нас не было людей для этого — один монтажник с помощником. Институт занимался закрытыми темами и никто из других отделов нам не помогал. – Сколько инверторов было сделано в Краснодаре? – На все машины, которые эксплуатировались на 34-ом комбинате. Много, даже больше, чем нужно. Так что был запас.
страничка из буклета Кванта, отпечатанного в нескольких экземплярах под грифом «ДСП». В Краснодаре сначала была та же история с качеством монтажа. Я когда туда приехал — ужаснулся. Они так напаяли, что пришлось опять останавливать производство и идти к главному инженеру. Договорился, что привезу монтажника, который покажет, как надо. Вызвал Грубника, он две недели там сидел и показывал, как монтировать, как разводить платы. Мы уже к этому времени разработали «косу» (отмеренную и сплетённую проводку), сами делали её, отдельно от преобразователя, потом распаивали по местам. – Преобразователь тяжёлым получился? – Не очень, я легко поднимал его. Ну, может 50 кг вместе со всеми радиаторами. Мотор тоже перетаскивали вручную вдвоем. – Какая система управления была у этого преобразователя? – По две платы в каждом выдвижном блоке. Система управления была на постоянном токе, 24 Вольта. Был еще однофазный инвертор, он отдельно питал систему управления. С общей шины нельзя было питание брать, потенциал-то нельзя поделить. И если где- то «коротнёт», то всё высокое напряжение «сядет» на систему управления. Так что для надёжности я её изолировал. Конструкция системы управления менялась по мере совершенствования элементной базы. Сначала это были маломощные транзисторы и намоточные элементы, потом появились микросхемы и мы переделали схему на них, с помощью Харьковского политехнического института. – А что с рекуперацией? Это ведь самый сложный режим работы электромобиля. – Рекуперацию начали отрабатывать, когда производство электроники передали в Краснодар. Этим занимались два других человека, один сейчас живёт в Америке, а второй умер на садовом участке, у меня на глазах. Для управления машиной у нас сначала использовались две педали: движения (электрическая) и тормоза (обычная гидравлика). И дополнительно ставили тумблер на панель приборов, который нужно было включать, когда едешь накатом с горки или подтормаживаешь. Тогда двигатель переключался в генераторный режим и отдавал энергию батарее. Потом этот тумблер заменили обычной педалью, третьей. На одной штатной педали тормоза это сделать было нельзя, ведь нужно переключить частоту скольжения с добавления на вычитание. – Как тормозила машина в режиме рекуперации? Хватало тормозного момента? – Тормозила двигателем машина очень эффективно. Я даже сам проехался и почувствовал, хоть и не шофер, у меня и прав-то никогда не было. Сейчас, когда я еду на троллейбусе, всегда вижу, когда они переключаются на рекуперативное торможение с отдачей энергии в сеть. В сеть, конечно, труднее отдавать, чем аккумуляторам — потому, что кто-то должен эту энергию принять, другой троллейбус в режиме движения или подстанция должна пропустить этот ток, а там стоят выпрямители. Наши водители охотно пользовались рекуперацией, а вот за шофёров на автокомбинате не скажу, не знаю. С Колчиным, его директором, мы редко общались, разве только когда иностранные делегации приезжали. Таких делегаций много было, и все просили преобразователь показать. Мы как-то уходили от этого, говорили, что там всё запаяно и нельзя разобрать. Не хотели показывать, в общем. Даже из Пентагона генерал какой-то приезжал. Мы с ним выехали на улицу на электромобиле, и он говорит: «Дайте я сам проеду!». Я растерялся, но дал всё-таки. Он проехал, вышел и говорит: «Замечательно!» Я и сам удивлялся, как послушно и ровно она шла. Но было главное ограничение — батарея. Нам хотелось заряжать её ударным током! Чтобы ток прошел моментально и зарядил батарею. Чтобы шофер не ждал. Тогда нас, кажется в 1980-м, перевели во ВНИИИТ (институт источников тока) и разместили в отделении, которое занималось молекулярными накопителями. Для его сотрудников электромобиль – ненужная забава, они на космос работали. Но и нам никакой особой помощи от них не требовалось, у нас уже всё отлично работало. Только об одном просили: сделайте нормальную батарею. Пусть даже небольшой емкости, но заряжаться она должна мгновенно. Мы с этим и к руководству института вышли: раз нас взяли (а они очень этого хотели), то помогите с разработкой аккумуляторов. Но никто так ничего путного и не сделал. На обычных аккумуляторах, которые нам Смолькова давала, мы проезжали примерно 70-80 км. Один раз Лидоренко, директор нашего нового института, распорядился дать нам на пробу серебряно-цинковую батарею ёмкостью 180 Ампер часов, разработки самого ВНИИИТА. Она была дико дорогой, так что это было скорее удовлетворение интереса, чем серьёзный эксперимент. Мы ее поставили на электромобиль, целый день гоняли — не могли разрядить. Проехали около 350 км, потом плюнули и поставили машину в гараж. Эта была единственная батарея, которая позволила бы нормально эксплуатировать электромобиль. И она была легче, чем свинцовая. – Серебряно-цинковая батарея могла заряжаться большими токами? – Не могу сказать. Мы заряжали от тех же зарядных устройств, что и обычные батареи. – Хотя-бы о мелкосерийном производстве такой батареи нельзя было договориться? – Мы ведь до последнего планировали не мелко-, а крупносерийное производство! Целый парк машин, эксплуатировавшихся на 34-ом автокомбинате – это большой опыт, там отработали всю схему организации перевозок. Обучили водителей, механиков, построили зарядные станции в точках разгрузки. Так что цель была – продолжить это дело, перевести на электротягу весь развозной транспорт Москвы. Гоберман именно к этому стремился, помогая нам. – Как думаете, сейчас есть смысл вернуться к серебряно-цинковым батареям? – Нет, конечно, сейчас на такое количество серебра вообще будет сверхцена. Никто не купит такой электромобиль. Знаете, у меня был интересный опыт использования наших преобразователей и моторов для других целей, не транспортных. Так как мы числились в отделении молекулярных накопителей, от нас требовали, что бы мы их как-то использовали. И вот в Геленджике, где была лабораторная база ВНИИИТа, мы организовали испытательный стенд. Пробурили скважину, запустили туда насос на асинхронном двигателе и запитали всё это от солнечных батарей и молекулярных накопителей. Ночью насос питался запасённой энергией, а днём – от Солнца. Двигатель работал в воде и ничего плохого ему не делалось. Так что надёжность асинхронника была проверена ещё и в экстремальных условиях. Мы ездили на всякие симпозиумы международные и они когда я начинал доклад — была тишина полная. Все слушали внимательно, что-то записывали, потом вопросы задавали. Тогда в моде были коллекторные моторы, асинхронные были вновинку. А сейчас в этом направлении работают почти все автомобилестроители. – В двукратном преобразовании тока, которое нужно для питания асинхронника от батарей постоянного тока, все-таки теряется часть энергии? – Теряется, да, и в инверторе теряется, на коммутацию, на закрытие, на открытие тиристоров. Но это мизерная энергия. Если брать высокочастотные тиристоры, то это меньше процента, я управлял импульсом в несколько микросекунд. Только в коммутирующем контуре потери. Конечно, они есть в конденсаторе, в дросселях. И в тиристоре самом. Но незначительные. Вот в троллейбусе преобразователь стоит, и что, там нет потерь? Ерунда это всё, на современной элементной базе такие потери можно даже не учитывать. Равно как и с преобразованием. – Что, кроме отсутствия подходящих аккумуляторов, мешало внедрению ваших разработок? – Всё было построено на связях. В ЦК, в Политбюро. У нас был Гоберман, но даже ему не под силу оказалось пробить эту стену равнодушия. Однажды один видный функционер прямо спросил меня, знаком ли я с Гейдаром Алиевым, был такой первый зам Председателя Совета Министров СССР, он курировал наши вопросы. «Нет, конечно» — говорю. «Тогда о внедрении в серийное производство можешь забыть». Меня тянули в партию, даже вынудили два года отучиться на философском факультете института марксизма-ленинизма. Но в КПСС я так и не вступил. В конце восьмидесятых годов у нас ввели новую схему оформления трудоустройства – годовые контракты. Год заканчивался – и могли контракт продлить. А могли и не продлить. Это так боролись за дисциплину. Так вот, вызывает меня начальник отдела и торжественно говорит: Геннадий Алексеевич, ты принят во ВНИИИТ бессрочно! Я сказал «спасибо» — и ушёл на пенсию. – Как думаете, ваша разработка сейчас потеряла актуальность? – Она никогда не потеряет актуальность, это будущее всего электротранспорта. Когда я ушел на пенсию, является ко мне один мой работник и говорит: «У нас состоялось научно-техническое совещание в отделе, и мы постановили: все дальнейшие работы будем вести по вашим схемам». Некая Борисова приехала и привезла мне выписку из протокола совещания. Потом наш начальник загорелся идеей делать прогулочные машины с молекулярными накопителями и солнечными батареями, якобы к нему даже заказчики потенциальные приезжали из Эмиратов. Машину такую сделали, но сделка не состоялась. Да и сама машина получилась так себе…
История электромобилей ВНИИЭМ – ВНИИИТ – НПО «Квант»Первые электромобили на асинхронном тяговом двигателе были сделаны ВНИИЭМом в сотрудничестве с калиниградским ВНИИ электротранспорта в 1967-1970 годах. Это были два образца под именами ЭМО-1 и ЭМО-2. Параллельно этому построили два макетных образца на базах УАЗ-451 и УАЗ-452.
ЭМО-2 В 1970-72 годах в сотрудничестве с НИИАТ построили два образца развозных фургонов с пластиковым кузовом, по некоторым сведениям их дизайн принадлежит «перу» Юрия Долматовского.
Электромобили, созданные в сотрудничестве с НИИАТом. Вот фрагмент случайно сохранившейся любительской киноплёнки, где запечатлена машина ВНИИЭМНИИАТ и её создатели:
Заметка из неведомой газеты середины 1970-х годов В 1974-78 годах на ремонтно-производственной базе Главмосавтотранса собрали10 машин У-131, конвертированных из УАЗа-451ДМ. Там уже применялись специальные батареи НИИСТА 6ЭМ-60 с удельной энергоёмкостью 25 Втч/кг и допускавшие ускоренный заряд (в течении трёх часов не мене 60% ёмкости). Три такие машины приняли участие в ноябрьской демонстрации 1975 года, пройдя по Красной площади.
Скриншоты со случайно уцелевшей любительской киносъёмки демонстрации 1975 года Они же были первыми, кто прошёл цикл испытаний на Дмитровском автополигоне. Максимальная скорость составила 70 км/ч, запас хода при 40 км/ч – 70 км, при движении по европейскому городскому циклу – 50 км. В 1977 году состоялись приёмочные испытания У-131 и было рекомендовано их дальнейшее производство (с рядом доработок).
У-131 У-131 были первыми машинами, поступившими в опытную эксплуатацию на 34-й автокомбинат Москвы. Там создали специальную зону для зарядки и обслуживания, а в местах разгрузки установили несколько дополнительных зарядных устройств. Средний пробег У-131 не превышал 40 км в день, так что заряда хватало, но водители автокомбината всё равно не очень любили электромобили: было несколько случаев остановки прямо в пути из-за нехватки энергии. Да и ломались они часто. В 1978 году ВНИИЭМ совместно с РАФом конвертировал 2 экземпляра рижского микроавтобуса РАФ-22038, они тоже побывали на полигоне. Но до этого силами Главмосавторанса и ВНИИЭМа был сделан ЭлектроРАФик под условным названием «Буржуйский» Эту кличку он получил за шикарную отделку салона, сделанную на ЗиЛе, на том участке, где собирались правительственные лимузины.
РАФ-22038 Главмосавтотранса
Страница из отчёта об испытаниях электро-РАФа на Дмитровском полигоне В 1977 году к теме подключился УАЗ, выпустивший свою первую партию электромобилей УАЗ-451МИ, представлявшего собой свободную фантазию на тему У-131. Они тоже поступили на 34-й автокомбинат, 9 октября 1978 года. РАФ тоже не остался в стороне, в 1978-79 годах собрав несколько машин 22038 и 22037 на постоянном и переменном токах. И, конечно, ВАЗ, который начал собирать развозные электорфургончики ВАЗ-2801на базе ВАЗ-2102. Но все эти работы прямого отношения к ВНИИЭМ не имели, упоминаем их лишь в контексте общей истории. В 1980-ом, уже будучи под крылом ВНИИИТа, Зверев сотоварищи (Борис Павлушков, Николай Родионов и др.) начинают делать сильно модернизированный вариант У-131, названный УАЗ-3801. В работе участвовали завод Сатурн, УАЗ и сам ВНИИИТ в лице НПО «Квант» (именно в его структуре находились разработчики электромобилей). УАЗ-3801 было сделано более 50 шт, (58, если быть точным), большая часть из которых работала всё на том же 34-ом автокомбинате. Последнюю такую машину собрали в 1988 году. Один из «УАЗиков» сохранился в «Кванте» до настоящего времени, его можно увидеть на фотографии из депо «Москва-Киевская», на территории которого расположен один из офисов «Кванта».
УАЗ-3801 Последним электромобилем, сделанным «Квантом» при СССР стал минимобиль с солнечной батареей, который упоминает Геннадий Зверев. Он предназначался для курортных зон, для неспешных прогулок с небольшой скоростью. Если говорить совсем честно, то один из расчётов делался на закрытые черноморские санатории, в которых отдыхали тогдашние партийные бонзы и члены ЦК. У «Кванта» к тому времени уже был некоторый опыт такого «сотрудничества»: один из электроРАФиков в конце семидесятых годов обслуживал как раз таких статусных отдыхающих в Форосе. Там же работал и опытный электротрактор. Минимобиль получился очень концептуальным, но до ума его так и не довели. Один экземпляр худо-бедно ездил, второй так и остался макетом. Он и сейчас стоит в запасниках «Кванта». Кстати, дизайн минимобиля делали на ЗиЛе, вот только выяснить фамилию этого гения пока не удалось.
Минимобиль с солнечными элементами на крыше Дальнейшая история электромобилей «Кванта» богата на разного рода эксперименты, но их описание уже выходит за отмеренные хронологические рамки. Скажем лишь, что до настоящего момента в «Кванте» придерживаются высоковольтной схемы переменного тока. А вот киносъёмка той самой ноябрьской демонстрации 1975 года. Оператор явно впервые держал в руки камеру; но уж что есть… Сначала идёт чёрно-белый фрагмент, потом цветной. Нравится (2)Не нравится (0) При использовании материала, пожалуйста, сделайте ссылку на Русский автомобиль. rusautomobile.ru ЭлектромобилиДавление общества, направленное на создание транспортных средств, не использующих ископаемое топливо, постоянно увеличивается. Действительно, последние законодательные акты установили необходимость производства транспортных средств с нулевой эмиссией выбросов (zero emission vehicle — ZEV). Развитие концепций электрического автомобиля все еще находится в состоянии «свободного парения», но некоторые из основных автопроизводителей уже сегодня имеют в наличии электрические автомобили для продажи широкой публике. В 1990 г. компания General Motors объявила, что ее электромобиль (electric vehicle — EV) Impact может ускоряться до 100 км/ч всего за 8 с, имеет максимальную скорость 160 км/ч (100 миль/ч) и пробег 240 км между заправками. Эксплуатационные расходы были вдвое больше, чем у эквивалентного по характеристикам автомобиля на ископаемом топливе, но эти расходы постепенно снижались. Автомобиль имел снижающие сопротивление шины абсолютно новой конструкции и тормоза, которые при включении действовали как генераторы (регенеративное торможение). Автомобиль снабжался энергией от 397-килограммового набора усовершенствованных свинцово-кислотных батарей с гелеевым электролитом (32 штуки по 10 В), и имел два небольших электрических мотора переменного тока для привода передних колес. Время перезарядки составляло около 2 часов, но оно могло быть сокращено до 1 часа в случае крайней необходимости. Это было очень впечатляюще, но на этом развитие не остановилось. Представление об автомобиле с электрическим приводомНа рисунке показана общая блок-схема электрического автомобиля. Отметим, что батареи для питания двигателя часто имеют напряжение несколько сотен вольт, тогда как для системы «нормального» освещения и других систем все еще требуется источник с более низким питанием 12/24 В. Некоторые из показанных компонент являются необязательными.
Рис. Общая блок-схема электрического автомобиля Батареи электромобиляПри конструировании электрического автомобиля возможен выбор из множества вариантов, но, рискуя чрезмерно упростить суть проблемы, скажем, что самым важным выбором является тип батареи. В таблице представлен выбор батарей, он позволяет сделать некоторые сравнения. Таблица. Характеристики батарей
В настоящее время главное преимущество свинцово-кислотных батарей — зрелая технология их изготовления, используемая в автомобильной промышленности. Недостатком таких батарей является их сравнительно низкая номинальная мощность, Натрий-серная батарея представляется хорошим конкурентом, но она имеет намного большую стоимость и требует применения новых технологий, чтобы справиться с иными эксплуатационными режимами типа высоких температур. Существенные разработки ведутся и в отношении батарей на основе лития. Однако на сегодня большинство батарей в широкой эксплуатации — это батареи свинцово-кислотные или на основе никеля. Приводные моторыСуществует выбор между несколькими вариантами приводного мотора. Основной выбор — между моторами переменного и постоянного тока. Электромотор переменного тока предоставляет массу преимуществ с точки зрения управления, но требует применения инвертора для преобразования постоянного тока батарей. Электромотор постоянного тока номинальной мощностью 50 кВт с шунтирующей обмоткой возбуждения — распространенный выбор для малых транспортных средств, но моторы переменного тока, вероятно, станут со временем наиболее популярными. Приводные моторы могут быть классифицированы как моторы переменного или постоянного тока, но трудно описать различия между мотором переменного тока и бесщеточным мотором постоянного тока. Моторы переменного токаВообще говоря, все моторы переменного тока устроены по одному и тому же принципу. Трехфазная обмотка распределяется по контуру статора из ламинированного железа и образует вращающееся магнитное поле, за которым «следует» ротор. Асинхронный моторАсинхронный мотор обычно используется с ротором типа «беличья клетка», составленным из множества пар полюсов. Трехфазный статор мотора может иметь обмотку «треугольник» или «звезда». Вращавшееся магнитное поле в статоре вызывает э.д.с. в роторе, который представляет из себя замкнутую цепь, таким образом в цепи ротора индуцируется электрический ток. Этот ток создает магнитное поле, которое взаимодействует с первоначальным полем статора, что приводит к вращению ротора. Степень проскальзывания (различие в скорости ротора и поля) — примерно 5%, когда мотор работает в оптимальном режиме.
Рис. Асинхронный мотор с ротором «беличья клетка», составленным из множества пар полюсов Синхронный мотор с постоянным возбуждениемЭтот мотор имеет роторную обмотку, называемую индуктором, которая представляет собой катушку, намагничиваемую источником постоянного тока через два контактных кольца. Магнитное поле «цепляется» к вращающемуся магнитному полю и создает постоянный крутящий момент. Если скорость вращения меньше, чем n, возникают колебания крутящего момента, и через мотор может начать течь сильный ток, Этот мотор нуждается в специальных мерах для первоначального запуска. Его преимущество, однако, состоит в том, что он работает как идеальный генератор (на него очень похож обычный генератор переменною тока автомобиля). Схема синхронного мотора приведена на рисунке.
Рис. Схема синхронного мотора Электронно-управляемые моторыМоторы, управляемые с помощью электроники (electronically controlled — ЕС), занимают место между мотором переменного тока и мотором постоянного тока. Принцип действия такого мотора подобен принципу действия синхронного мотора, описанного выше, кроме ротора, который содержит постоянные магниты и, следовательно, не имеет никаких контактных колец. Его иногда называют бесщеточным мотором. Ротор управляет датчиком, который обеспечивает обратную связь со средствами управления с мощными электронными компонентами. Эта система управления создает вращающееся поле, частота которого определяет скорость мотора. Когда мотор используется как приводной двигатель, необходима коробка передач, чтобы гарантировать, что поддерживается достаточная скорость мотора, что обусловлено специфическими особенностями его вращающего момента. Некоторые «философские школы» полагают, что если мотор питается напряжением прямоугольной волны, что — мотор постоянного тока, а если питается напряжением синусоидальной волны — переменного тока. Это составляет «проблему» для описания моторов, питаемых трапециевидными сигналами!
Рис. ЕС-мотор — посередине между моторами переменного и постоянного тока Мотор постоянного тока — последовательная (сериесная) обмоткаМотор постоянного тока — хорошо проверенное устройство, которое использовалось много лет на электрических транспортных средствах типа молоковозов и вилочных грузоподъемников. Его главный недостаток заключается в том, что через щетки и коммутатор должен протекать сильный ток. Мотор постоянного тока с сериесным (последовательным) возбуждением характеризуется высоким вращающим моментом при низких скоростях. На рисунке показано, как можно управлять мотором с сериесным возбуждением, используя тиристор, и также обеспечить простое регенеративное торможение.
Рис. Мотором с последовательной (сериесной) обмоткой можно управлять, используя тиристор, этот мотор может также обеспечить простое регенеративное торможение Двигатель постоянного тока — шунтирующая обмотка с параллельным возбуждениемЧтобы изменить скорость данного мотора, его полями можно управлять или добавляя сопротивление, или используя прерывистый режим питания. Крутящий момент во время запуска может стать проблемой, но проблему можно преодолеть выбором подходящего контроллера. Этот мотор также подходит для регенеративного торможения при увеличении в соответствующий момент силы магнитного поля. Некоторые системы привода EV меняют только силу поля для нормального движения, и это может быть проблемой вследствие большого тока при медленных скоростях движения. Будущее электромобилейКонцепция электрического автомобиля не нова, так как существенная часть технологии батареи была развита в конце 19-го столетия, и немало таких автомобилей было изготовлено уже к 1900 г. Хотя некоторые модели и достигали относительно высоких скоростей, соответствующих тому времени, электрический автомобиль был в общем то медленным и дорогим в эксплуатации. Дальность его поездок была также ограничена зависимостью от возможности перезарядки батарей. Многие из этих проблем были преодолены, но не все. Стоимость все еще остается проблемой, но «стоимость» — понятие относительное, и если поразмышлять над последствиями загрязнения среды, то «стоимость», возможно, не покажутся столь высокой. Хотя достижения технологии батарей и увеличили дальность поездок электромобилей, максимальная скорость круиза ограничена, так же как и множество принадлежностей, которые могут быть установлены на автомобиль. С другой стороны, электрический автомобиль, как ожидают, будет механически более надежным и долговечным, нежели его эквивалент, работающий на ископаемом топливе. ustroistvo-avtomobilya.ru Диссертация на тему «Торцевой асинхронный двигатель для мотор-колеса легкового электромобиля» автореферат по специальности ВАК 05.09.01 - Электромеханика и электрические аппараты1. Анго Андре. Математика для электро- и радиоинженеров.-- 2-е изд. - М.: Наука, 1967. - 779 с. 2. Аветисян Д.А., Бертинов А.И. Динамическое программирование расчета оптимальных электрических машин на ЦВМ. Электричество, 1966, * II, с.46 - 50. 3. Апсит В.В. Общие принципы и возможные практические пути исследования и расчета магнитных полей в электрических машинах. Рига, Зинатне, 1971, с.58. 4. Апсит В.В., Дикин Ю.И., Лапшин В.Н. Методика расчета плоского магнитного поля в поперечном сечении электрической машины. Рига, Зинатне, 1975, с.55. 5. А.СЛ56852 (СССР). Мотор-колесо. /Й.А.Погарский. -Опубл. в Б.И., 1963, № 16. 6. А.С.375214 (СССР). Мотор-колесо. /Н.А.Погарский, Т.В.Гойликовская. Опубл. в Б.И., 1973, № 16. 7. А.С.266913 (СССР). Электрическая машина торцевого исполнения. /В.М.Казанский, А.И.Инкин, В.Н.Зонов, В.М.Британчук, А.М.Шейнин. Опубл. в Б.И., 1970, № 12. 8. А.С.278836 (СССР). Беспазовый статор электрической машины. /В.М.Казанский. Опубл. в Б.И., 1970, J& 26. 9. А.С.607309 (СССР). Электрическая торцевая машина. /А.Г.Григоренко, А.А.Ставинский, Ю.В.Шапулов. Опубл. в Б.И., 1978, № 18. 10. А.С.425271 (СССР). Торцевая бесконтактная синхронная машина. /Л.М.Паластин. Опубл. в Б.И., 1974, № 15. 11. Баклин B.C., Хорьков К.А. Специальный курс электрических машин. Томск, 1980. 95 с. 12. Белькинд JI.Д., Веселовский О.Н., Конфедератов И.Я., Шнейберг Я.А. История энергетической техники. М.: ГЭИ, I960.- 304 с. 13. Бухгольц Г. Расчет электрических и магнитных полей.- Перевод с нем. М.: Иностранная литература, 1961. - 712 с. 14. Бухгольц Ю.Г., Инкин А.И., Приступ А.Г., Темлякова З.С. Расчет характеристик асинхронного двигателя с использованием нелинейных каскадных схем замещения. Электротехника, 1981, № 5, с.37-40. 15. Бухгольц Ю.Г. Исследование несимметричных асинхронных машин с беспазовым статором: Автореф.дис.канд.техн.наук.- Новосибирск, 1971. 30 с. 16. Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978.- 832 с. 17. Великанов Д.Н., Ставров О.А. Перспективы применения аккумуляторных электромобилей. Изв.АН СССР - Энергетика и транспорт, 1966, № 3, с.143-149. 18. Гобелков В.Ф., Петренко D.B. и др. Торцевые асинхронные двигатели: Информ.листок /Новосибирск, ЦНТИ, № 86-82. 4 с. 19. Гусельников Э.М., Цукерман Б.С. Самотормозящиеся электродвигатели. М.: Энергия, 197I. - 95 с. 20. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. 5-е изд. -М.: Наука, 1971 - 1108 с. 21. Гущо -Малков Б.П. Электромобиль транспорт XXI века? США, Экономика, политика, идеология, № II, 1972, с.101-116. 22. Геллер Б., Гамата В. Дополнительные поля, моменты и потери мощности в асинхронных машинах. М. - Л.: Энергия, 1964, 264 с. 23. Грюнер А.И. Исследование короткозамкнутых роторов торцевых асинхронных двигателей. Автореферат дис.канд.техн.наук. -- М., 1970. - с.32. 24. Зечихин Б.С. Магнитное поле в зазоре индукторной машины в режиме холостого хода. Изв.вузов. - Электромеханика, I960,1. I, с.73-82. 25. Зонов В.Н., Гобелков В.Ф. Торцевые асинхронные двигатели повышенной частоты. В кн.: Электрические беспазовые машины переменного тока. Новосибирск, НЭТИ, 1973, вып.4, с.20-24. 26. Зонов В.Н., Петренко Ю.В. Потери в стали распределенного активного слоя от потоков рассеяния. В кн.: Асинхронные электродвигатели с распределенным активным слоем статора. Новосибирск, НЭТИ, 1972, вып.2, с.34-40. 27. Зонов В.Н. Исследование электромагнитных процессов в распределенном активном слое индукционной машины: Автореф.дис. канд.техн.наук. Новосибирск, 1971. - 31 с. 28. Ефремов И.С., Пролыгин А.Л., Гущо »-Малков П.П. Состояние и перспективы развития пассажирского и грузового электромобильного транспорта. Электричество, 1975, № I, с.1-12. 29. Ермольев D.M. Методы решения нелинейных эксперименталь -ных задач. Кибернетика, 1966, № 4, с.1-17. 30. Инкин А.И. Схемная аппроксимация линейных сред, находящихся под воздействием электромагнитного поля. Электричество, 1975, № 4, с.64-67. 31. Инкин А.И., Литвинов Б.В. Электромагнитное поле в зазоре электрической машины переменного тока торцевого исполнения.- Электричество, 1973, № II, с.67-71. 32. Инкин А.И., Литвинов Б.В. Электромагнитное поле в активном объеме трехфазного торцевого асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Электричество, 1974, № 9, с.47-53. 33. Инкин А.И., Бухгольц Ю.Г. Принципы синтезирования нелинейных каскадных схем замещения. Электричество, 1979, № 6,с.33-37. 34. Инкин А.И. Синтез Е-Н звеньев и цепных схем замещения электрических машин. В кн.: Электрические беспазовые машины переменного тока. Новосибирск, НЭТИ, 1973, вып.4, с.107-113. 35. Инкин А.И. Аналитическое исследование магнитного поляв активном объеме электрической машины с постоянными магнитами.- Электричество, 1979, № 5, с.30-34. 36. Инкин А.И. Аналитическое решение уравнений магнитного поля в дискретных структурах явнополюсных электрических машин.- Электричество, 1979, №8, с.18-21. 37. Инкин А.И., Литвинов Б.В. Типовые Е-Н звенья электрических машин и цепная схема замещения трехфазной торцевой индукционной машины. В кн.: Электрические беспазовые машины переменного тока. Новосибирск, НЭТИ, 1973, вып.4, с.135-147. 38. Инкин А.И., Родыгин В.Н. Схема замещения синхронной индукционной машины с распределенными структурами статора и ротора в симметричном режиме. В кн.: Электрические беспазовые машины переменного тока. Новосибирск, НЭТИ, 1973, вып.4, с.148-152. 39. Иосифьян А.Г., Паластин Л.М. Торцевые электрические машины. Электротехника, 1966, № I, с.4-7. 40. Итоги выполнения Государственного плана экономического и социального развития СССР в 1980 г. /Народное хозяйство СССР в 1980 г. М.: Финансы и статистика, 1981, 583 с. 41. Иванов-Смоленский Н.В. Электромагнитные поля и процессы в электрических машинах и их физическое моделирование. М.: Энергия, 1969. - 304 с. 42. Иванов-Смоленский А.В., Мнацаканян М.С. Аналитический метод расчета магнитного поля в воздушном зазоре электрических машин с односторонней зубчатостью. Электричество, 1972, № 3, с.57-60. 43. Каган Б.М., Даниленко С.Е. Применение метода случайного поиска с обучением при оптимальном проектировании асинхронных электродвигателей. В кн.: Автоматика и вычислительная техника. Рига, Зинатне, 1966, с.169-172. 44. Каган Б.М., Бердичевский А.А., Даниленко С.Е., Розен-коп В.Д. Основные проблемы автоматизации серий электрических машин. В кн.: Применение вычислительной техники в электротехнической промышленности. М.: ВНИИЭМ,"1971, с.313-316. 45. Казанский В.М. О конструктивном развитии электрических машин с беспазовым статором. В кн.: Электрические беспазовые машины переменного тока. Новосибирск, НЭТИ, 1973, вып.4, с.4-11. 46. Казанский В.М. Беспазовые электродвигатели малой мощности: Автореферат дис.д-ра техн.наук. М., 197I, 67 с. 47. Кононенко Е.В., Сипайлов Г.А., Хорьков К.Н. Электрические машины (спецкурс). Москва, Высшая школа, 1975, 279 с. 48. Копылов И.П. Применение ЦВМ в инженерно-экономических расчетах. М.: Высшая школа, 1980. - 256 с. 49. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Перевод с анг. - М.: Наука, 1978. -- 831 с. 50. Казанский В.М., Зонов В.Н., Петренко Ю.В. Асинхронная торцевая машина как элемент электропривода роботов. В кн.: Электромеханическое обеспечение автоматических комплексов. Новосибирск, 1977, с.90-102 . (Межвузовский сборник научных трудов НЭТИ - НГУ). 51. Литвинов Б.В., Петренко Ю.В., Зонов В.Н. Электромагнитные процессы в трехфазной торцевой машине с обмоткой из ленточной фольги. В кн.: Электродвигатели с разомкнутым магнитопроводом.- Новосибирск, НЭТИ, 1973, вып.1, с.83-91. 52. Лукутин Б.В., Трубицын А.А., Цукублин А.Б. Исследование электромагнитных процессов в быстродействующем бесконтактном возбудителе. В кн.Исследование специальных электрических машин и машинно-вентильных систем. Томск, ТПИ, 1981 г. 53. Лопухина Е.М., Семенчуков Г.А. Проектирование асинхронных микродвигателей с применением ЭВМ .-М.'.Высшая школ а, 1980.-359 с. 54. Петренко Ю.В., Морозова Т.В. Коэффициент воздушного зазора торцевого асинхронного электродвигателя.-В кн.Автоматизация электроприводов и оптимизация режимов электропотребления:Тез.докл. краевой научно-технической конференции.-Красноярск,1982, с.46-47. 55. Петренко D.B. Торцевая индукционная машина с двухъярусной обмоткой статора.-В кн.:Электрические машины переменного тока с распределенным активным слоем статора.-Новосибирск, НЭТИ, 1975, вып.5, с.10-19. 56. Петренко Ю.В., Литвинов Б.В. Влияние конечной величины магнитной проницаемости магнитопровода трехфазной торцевой машины на ее интегральные характеристики.-В кн.:Сб.научных трудов НЭТИ. Новосибирск, 1973, с.63-68. 57. Погарский Н.А. Электрические машины с мотор-колесами.- М., Машиностроение, 1965, с.136. 58. Погарский Н.А., Степанов А.Д. Универсальные трансмиссии пневмоколесных машин повыщенной мощности. М., Машиностроение, 1976, с.224. 59. Пролыгин А.П. Тяговый привод большегрузных карьерных самосвалов. Электротехника, 1977, № 7, с.1-4. 60. Перспективы развития электромобилестроения в США.- Электротехническая промышленность, сер. Тяговое и подъемно--транспортное электрооборудование, 1982 г., № 2(80), с.П-14.67. Патент Швеции № II54I5 61. Разработка и исследование торцевых асинхронных двигателей малой мощности с распределенным активным слоем: Отчет по НИР/ /НЭТИ; Научный руководитель работы В.М.Казанский. I ГР69037359; Инв.№ Б028158. - Новосибирск, 1969. - с.45. 62. Расчет геометрических размеров торцевых асинхронных электродвигателей на ЦВМ: Отчет по госбюджетной НИР /НЭТИ; Научный руководитель работы В.М.Казанский. № ГР 75022988.- Новосибирск, 1978, с.28. 63. Разработка беспазовых торцевых двигателей повышенной частоты. (3 и 4 этапы): Отчет по НИР /НЭТИ; Научный руководитель работы В.М.Казанский. ЛЭМ-6-72; № ГР 72061908; Новосибирск, 1973, 42 с. 64. Разработка мотор-колеса для электромобиля на базе торцевого асинхронного электродвигателя: Отчет по НИР /НЭТИ; Научный руководитель В.М.Казанский. ЛЭМ-П-74; № ГР 75050018; Инв.№ Б581555. - Новосибирск, 1976 , 58 с. 65. Разработка и исследование асинхронного двигателя для мотор-колесного привода электромобиля с предельными электромагнитными и тяговыми характеристиками (5 этап): Отчет по НИР /НЭТИ; Научный руководитель работы В.М.Казанский. ЛЭМ-3-77/А; 66. ГР 77040173, Новосибирск, 1978, - 155 с. 67. Разработка беспазовых торцевых двигателей повышенной частоты: Отчет по НИР; Научн. руководитель работы В.М.Казанский. ЛЭМ-6-72; № ГР 71034973; Инв.№Б300138 . - Новосибирск, 1972, 70 с. 68. Развитие электромобилей в странах Западной Европы и США. Экспресс информация. Автомобильный транспорт /ВИНИТИ. М., 1977 г., вып.44. - с.1-4. 69. Сипайлов Г.А., Лоос А.В., Лукутин А.В. Расчет переходных процессов синхронных импульсных генераторов на основе анализа магнитных полей. В кн.: Проблемы нелинейной электротехники. Наукова думка, 1976, т.1, с.15-19. 70. Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин. М.: Энергия, 1970. 632 с. 71. Ставров О.А. Электромобили (зарубежные). -М.: ВИНИТИ, 1973, 262 с. - (Итоги науки и техники, сер.Автомобилестроение; T.I). 72. Ставров О.А. Электромобили (зарубежные). М.: ВИНИТИ, 1976, - 158 с. - (Итоги науки и техники, сер.Автомобилестроение, Т.2). 73. Ставров О.А. Перспективы применения аккумуляторных электромобилей в СССР. Автомобильная промышленность. - 1967, № 10, с.39-42. 74. Силовые установки для электромобилей. Автомобильная промышленность США. 1980 г., № 7, с.II. 75. Тозони О.В. 0 расчете трехмерных полей в кусочно-однородных средах. Электромеханика, 1968 г., № 12, с.1235 - 1302. 76. Тозони О.В. Расчет электромагнитных полей на вычислительных машинах. Техника, Киев, 1967, с.252. 77. Терзян А.А., Маникопян А.О. Проектирование серий электрических машин на ЦВМ. В кн.: Третья научно-техническая конференция (доклада) - М.: ВНИИЭМ, 1968, с.319-326. 78. Труда научно-исследовательского института электротехнической промышленности. М.: ЦСНТИЗ, 1959, Т.Ш. с.112. 79. Уайт Д., Вудсон Г. Электромеханическое преобразование энергии. Перевод с англ. - М.: Энергия, 1964. - с.528. 80. Улучшенные аккумуляторные батареи. Автомобильная промышленность США. - 1980 г., № 5, с.II. 81. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование.- Перевод с англ. М.: Мир, 1975. - 534 с. 82. Шейнин A.M., Демешко Ю.Ф. Практическая реализация повышения технического уровня асинхронных машин при применении беспазового статора. В кн.: Электрические беспазовые машины переменного тока. Новосибирск, НЭТИ, 1973, вып.4, с.148-152. 83. Шейнин A.M. Исследование трехфазных асинхронных машин с беспазовым статором: Автореф.дис.канд.техн.наук. Новосибирск, 1972. - 27 с. 84. Электрические машины. Сборник государственных стандартов.- Часть I. М.: Издательство стандартов, 1973. - 608 с. 85. Электрические машины. Сборник государственных стандартов.- Часть 2. М.: Издательство стандартов, 1973. - 472 с. 86. Электромобилю "зеленый". Советская Россия: Орган ЦК КПСС, Верхов.Совета и Совета Министров РСФСР. - М., № 126(8177), 1983.94. Электромобиль концерна 87. Автомобильная промышленность США. 1979, № II, с.10.95. Электромобиль концерна 88. Автомобильная промышленность США. 1979 г., № 10, с.21. 89. Яковлев А.И., Смирнов А.Г., Эйдинов А.А. Электропривод безрельсовых транспортных средств. М., ЦИНТИАМ, 1964 г., с.81. 90. Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. М.: Энергоиздат. 1982. - с.192. 91. Яковлев А.И. Конструкция и расчет электромотор-колес. -- М.: Машиностроение, 1970. -с.240. 92. Иаьаг S.CL. tlectioma^netic jidis and fotces in шаг induction motoi, taking into account ad$t tffuts. Ргос.Ш. /969, wL Нб,м,р. fosses.юО'Иашп BsUzzach Post vtitalt UuUtthr ftctiisp.undfaijt*, 1979,28, ^7,8. 93. Ю4. KosttngiinstLyes und sthnilUs thkUoauto. -SicknLca Suisse, 1979,28^23,2033. 94. Ю5. Soki sUeattur £xtc.£n$., /919,59 ,№,5. 95. Л P.P. Piimti patin so а г dt turopa. " VtlocLdad', /921,2.1, M/02l} 82.107. btooman hie. №. CUffozd 1 flatteiuts; piosptcts jot tltctiic V~thides.-Jutomot tno 96. Ю8. ETV-jrtto$tin.qunstiQes andschnelits Slertroccuto. 'UiUrCiLtUtsvtrmrtung \ /919,5ч,л//г,ш www.dissercat.com Разработка электромобилей ОАО «АвтоВАЗ». CleandexСледуя общемировой тенденции, в начале 1974 г. Министерство автомобильной промышленности СССР приняло решение о создании в стране производства электромобилей для работы в крупных муниципальных объединениях. Приказом № 135 от 18.04.1974 г. Генеральный директор АвтоВАЗа В.Н. Поляков создает конструкторское подразделение по созданию электромобилей. Заместителем главного конструктора по новой тематике был назначен В. Вершигора. Предстояла большая работа по созданию «с нуля» как самого электромобиля, так и его компонентов: силового привода, системы управления, тяговой аккумуляторной батареи, зарядного устройства и т. д. В составе УГК было создано несколько КБ и экспериментальный участок, которые активно включились в работу по сбору информации, ее обработке, макетированию и разработке первых опытных образцов. Кооперация с передовыми научно-исследовательскими предприятиями и организациями страны осуществлялась на основе хозяйственных договоров и программ ГКНТ. С организациями Московский завод «Дзержинец», НПО «Квант», Новосибирский электротехнический институт, Ленинградское НПО «Источник», ВНИИЭМ и другими совместно создавали первые вазовские электромобили. Первые макетные образцы электромобиля были созданы на базе бензиновых автороллеров Э11011. Автороллер был разработан по предложению главного инженера АвтоВАЗа Е.А. Башинджагяна, как машина для молодежи, наиболее простая и дешевая, а для предприятия АвтоВАЗ, как продукт ширпотреба. Но такой продукт не был утвержден, так как в стране не хватало стального листа, и посоветовали перейти на чугунные сковородки и утюги. Автороллер по компоновке очень подходил для переоборудования в электромобиль.
Рисунок 1. Электромобиль Э11011 Первый электромобиль Э11011 (рис. 1) с тяговым двигателем ДТ-11 завода «Дзержинец» и 10-ю стартерными аккумуляторами, обеспечившими напряжение 120 В был собран в декабре 1974 года. Испытания первых электромобилей позволили довести систему управления электропривода и способствовали дальнейшему развитию конструкции электромобилей. Генеральный директор В. Поляков уделял новому направлению в жизни завода повышенное внимание и сам садился за руль машины. Однажды, совершив пробную поездку и преодолев 22-процентный подъем на заводском треке, он дал высокую оценку работы инженеров, произнеся: «Я ездил на электромобиле в Германии, но наш — лучше…». Проведенная работа позволяла продолжать поисковые работы по электромобилям.
Рисунок 2. Электромобиль ВАЗ-2801
В 1975 году были собраны два опытных электромобиля ВАЗ-2801 (рис. 2) на базе модели ВАЗ-2102 с кузовом фургон. Совместно с заводом «Дзержинец» были созданы новые двигатели постоянного тока мощностью 25 кВт (ПТ-125) и 40 кВт (ПТ-146). Тяговый электродвигатель ПТ-125 позволял двигаться электромобилю с максимальной скоростью 87 км/ч. Батарея никель-цинковых аккумуляторов НЦ-125 емкостью 125 Ач (НПО «Источник») размещалась под капотом и в передней части грузового отсека, и позволяла иметь запас хода до 110 км при движении со скоростью 40 км/ч. По результатам испытаний электромобиля ВАЗ-2801 было принято решение по выпуску опытной партии. В 1980–81 годах первая партия электромобилей в количестве 47 штук направлена для проведения длительных эксплуатационных испытаний в города: Москва (ГлавМосавтотранс и НПО «Квант»), Тольятти (ГорПТУС и Горисполком), Киев (Укрбытрадиотехника), Миргород (курорт), а также они использовались на главном конвейере завода, подвозя горячее питание к рабочим местам слесарейсборщиков. Созданные методом «конвертирования» электромобили модели 2801 оказались перетяжеленными, с уменьшенным (из-за размещения аккумуляторной батареи) грузовым отсеком. Их грузоподъемность также была существенно меньше, чем у бензиновых аналогов, т. к. масса аккумуляторов достигала 380 кг. Создавая первые конструкции электромобилей на основе серийных моделей, конструкторы и дизайнеры понимали, что электромобили должны иметь оригинальную внешность, с учетом рациональной компоновки аккумуляторных батарей и систем обеспечения электропривода. И проекты подобных машин создавались. В 1977 году в составе Дизайн-центра было создано бюро электромобилей, которое возглавил А. Селин. В Дизайн-центре в 1978 году был разработан и изготовлен открытый, четырехместный электромобиль «Пони» для обслуживания курортов, выставок и парковых зон. Ведущим дизайнером проекта был Ю. Верещагин, ведущим конструктором — В. Барановский. На базе этой разработки используя узлы и агрегаты шасси автомобиля ВАЗ-2108, был разработан электромобиль ВАЗ-1801 с кузовом из стеклопластика (рис. 3). Электромобиль был заднеприводным, с тяговым электродвигателем ПТ-125 и тиристорной системой управления, аккумуляторы НЦ-125 располагались в двух контейнерах: в передней части под капотом, и в задке. Он отличался оригинальной внешностью и легкостью управления, так как имел всего две педали — акселератора и тормоза, и рычаг стояночного тормоза.
Рисунок 3. Электромобиль ВАЗ-2108 с кузовом из стеклопластика
Было изготовлено два образца для обслуживания выставки Экспо-84, посвященной 60-летию Минавтопрома, и использовали их для демонстрации в действии высокопоставленным гостям выставки, которые в большинстве своем были в восторге от пережитых впечатлений. Дело в том, что при максимальной скорости всего 70 км/ч (это было сделано с точки зрения безопасности т.к. электромобиль был открытым, и кроме ремней безопасности, ничто неудерживало пассажиров) электромобиль мог делать крутые виражи за счет очень низкого центра тяжести. По окончании выставки специалисты ВАЗа А. Селин, С. Усов, В. Кашканов и А.Михайлов были награждены медалями ВДНХ. Электромобиль «Пони» вызывал симпатии и большой интерес у посетителей вазовского стенда. В частности, у французских специалистов, которые предлагали контракт на поставку этих машин для служб обслуживания строящегося туннеля через Ла-Манш. Аккумуляторную батарею предполагали комплектовать во Франции. Ориентировочная стоимость могла составлять 10 000 $ за один электромобиль. Однако мы не смогли быстро организовать выпуск таких электромобилей для выполнения этого заказа. Следующей разработкой завода стал бортовой электромобиль ВАЗ-2802–01 с одноместной кабиной (рис. 4). Ведущим конструктором по нему был С. Докучаев, а ведущим дизайнером — А.Дегтярев. Рама, платформа и кабина этого транспортного средства были изготовлены из алюминиевого сплава, что позволило существенно снизить собственную массу и повысить его грузоподъемность.
Рисунок 4. Бортовой электромобиль ВАЗ-2802–01 с одноместной кабиной Параллельно разрабатывалась конструкция электрофургона вагонной компоновки ВАЗ-2802–02 с кузовом из стеклопластика и стальной рамой (рис. 5). Ведущим конструктором этой модели был М. Маркиев, ведущим дизайнером — Г. Грабор. В 1980 году ВАЗ-2801–02 был собран в экспериментальном участке дизайн-центра. Его показывали на выставках, где неизменно отмечали удачную концепцию машины и ее дизайнерское воплощение.
Рисунок 5. Электрофургон ВАЗ-2802–02 с кузовом из стеклопластика и стальной рамой
Различные конструктивные решения, примененные на этих двух электромобилях позволили сделать выводы об их перспективности. Так, стальная несущая рама электромобиля ВАЗ-2802–02 оказалась очень тяжелой. Это заставило разработчиков вернуться к алюминиевым сплавам, благо, что опыт по сварке алюминия уже был благодаря сотрудничеству с лабораторией сварки Тольяттинского политехнического института. Приобретенный опыт разработки этих двух электромобилей был использован при создании электромобиля ВАЗ-2702 (рис. 6). Была очень скрупулезно проработана компоновка, просчитана развесовка электромобиля и узлов электропривода для использования на 100% узлов шасси по грузоподъемности. Компоновка электромобиля была полукапотной, заднеприводной с электродвигателем ПТ-125, тяговая аккумуляторная батарея НЦ-125 размещалась в контейнерах под полом кузова. Кабина и фургон были сварными, из алюминиевых штампованных панелей из сплава АМг-2. Под руководством ведущего конструктора С. Усова конструктором С. Ивлевым была разработана легкая и прочная рама из алюминиевого сплава 1915. Пространственная рама из труб была рассчитана с помощью метода конечных элементов. В результате массу рамы удалось снизить до 67 кг, обеспечив при этом ее высокую прочность. Ведущим дизайнером электромобиля ВАЗ-2702 был Г. Грабор. Ему удалось создать современный, красивый и функциональный облик кабины с удобной посадкой. Рабочее место водителя отличалось лаконизмом, хотя и выглядело современно. ВАЗ-2702 предназначался для работы в службе бытовых услуг, он имел алюминиевый кузов-фургон с доступом внутрь через заднюю и правую боковую двери-жалюзи, поднимающиеся вверх.
Рисунок 6. Электромобиль ВАЗ-2702
В 1982 году изготовили второй образец электромобиля, а в следующем — третий, модернизированный. В 1986 г. были проведены приемочные испытания, которые новинка завода с честью выдержала. На шасси ВАЗ-2702 был разработан и построен бортовой грузовик с тентом. Лицензия на его производство была продана одному предприятию из г. Кемерово. В 1992 году был разработан легковой электромобиль на базе автомобиля «Ока». Силовой агрегат состоял из электродвигателя ПТ-125 и одноступенчатого редуктора. Тиристорная система управления электроприводом обеспечивала плавный разгон электромобиля, а также рекуперацию электрической энергии во время торможения двигателем. Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи НКП-90 размещались в трех отсеках: под капотом, под задним сиденьем и в багажнике. Был успешно проведен комплекс испытаний электромобиля, включая фронтальный удар. В 1994 году руководством НТЦ было принято решение начать опытное производство электромобилей «Ока» в Опытно-промышленном производстве (ОПП). Была уточнена компоновка электромобиля. Для обеспечения пробега в 110 км на одной зарядке подняли напряжение со 120 В до 132 В. Саратовский аккумуляторный завод поставлял усовершенствованные аккумуляторы НКП-120. Силовой тиристорный блок электропривода заменили транзисторным, что позволило снизить массу электропривода на 20 кг, уменьшить габариты и повысить электрический КПД электропривода. Все эти работы в течение года были реализованы при сборке новых электромобилей. Транзисторные блоки управления изготавливались в цехе электроники. Всего в ОПП было собрано 20 электромобилей ВАЗ-1111Э.
Рисунок 7.Электромобиль ВАЗ-1111Э
Электроприводом электромобиля «Лада Ока Электро» в 1996 году оснастили также один из экспериментальных образцов концепт-кара «Эльф», вызывавшего в течение долгого времени большой интерес у посетителей заводского стенда на российских и международных выставках.
Рисунок 8. Концепт-кар «Эльф»
Дальнейшим развитием конструкции электромобиля стал концепт «Рапан», разработанный в 1998 году. Концепт-кар наглядно продемонстрировал, каким может быть экологически чистое четырехместное транспортное средство для деловых поездок по городу или во время отдыха в зонах, где чистоте окружающей среды уделяется особое внимание.
Рисунок 9. Концепт-кар «Рапан»
«Рапан» — это трёхдверный однообъёмник, рамный, с приводом на передние колеса. Была применена стальная рама типа «активная платформа», на которой установлены передняя и задняя подвески, рулевое управление и тормозная система. Никель-кадмиевая аккумуляторная батарея НКП-120 емкостью 120 Ач располагалась в контейнерах внутри рамы. Электродвигатель ПТ-125 с редуктором установлен на передней оси, транзисторная система управления электроприводом размещена рядом с аккумуляторной батареей. Закрепленный на раме кузов сделан каркасным, с навесными пластмассовыми панелями. Пол высокий, ровный, без выступающих порогов и тоннеля. Остекление кузова очень эффектное и многофункциональное: обеспечен прекрасный круговой обзор, на дверях имеются дополнительные парковочные окна. Представление концепт-кара «Рапан» на автосалоне Париж-98 убедительно продемонстрировало высокий технический и творческий потенциал Волжского автомобильного завода. Из нескольких тысяч экспонатов автосалона «Рапан» попал в престижный список рекомендуемых к просмотру объектов. Французы отметили, что мы нечаянно, а может и целенаправленно, открыли новый типаж автомобиля, который был определён как высокий, городской, хорошо остеклённый, с трансформируемым интерьером, с возможностью двигаться на электротяге. В 1999 году по заказу московского гольф-клуба в Нахабино приступили к разработке электромобиля типа Гольф-кар. В течение года были разработаны два типа электромобилей Гольф-кар. Электромобиль Лада Гольф 1002 двухместный, с грузовой платформой и Лада Гольф 1004 — четырехместный (рис. 10).
Рисунок 10. Электромобиль Лада Гольф 1004
Эти электромобили были переднеприводными. Передняя подвеска, рулевое управление, тяговый электродвигатель ПТ-125 с редуктором и электропривод на 48 В были с небольшими изменениями заимствованы с электромобиля «Лада Ока Электро». Свинцовая аккумуляторная батарея емкостью 120 Ач позволяла иметь запас хода до 40 км. Ведущим конструктором был С. Ивлев, ведущим дизайнером — В. Плешанов. Изготовлены электромобили были в УДА. Два Гольф-кара были отправлены в гольф-клуб Нахабино для показа и демонстрации технических характеристик. Специалисты и руководители гольф-клуба очень высоко оценили дизайн электромобилей, который выгодно отличался от электромобилей «Сlab Car» и «Yamaha». При испытаниях грузового Гольф-кара с полной нагрузкой обнаружилось, что при движении по пересеченной местности по мокрой траве не хватает сцепного веса на переднюю ось для преодоления крутых подъемов. Было принято решение делать грузовые электромобили Гольф-кар заднеприводными. В течение года была разработана документация и в УДА изготовлены три грузовых электромобиля Лада Гольф 1002 с задним приводом (рис. 11). После приемки три грузовых электромобиля до настоящего времени эксплуатируются в гольф-клубе Нахабино.
Рисунок 11. Заднеприводной автомобиль Лада Гольф 1002
В 2001 году на Московском автосалоне была продемонстрирована модификация четырехместного электромобиля Лада Гольф 1004Т с крышей (рис. 12).
Рисунок 12. Электромобиль с крышей Лада Гольф 1004Т
Через год, также на Московском автосалоне, был продемонстрирован концепт-кар четырехместного электромобиля «Рикша» (рис. 13).
Рисунок 13. Лада Рикша Электро
По заказу Управления Главного Механика ОАО «АВТОВАЗ» в 2002 г. был разработан ВАЗ-10031 «Бронтокар» — внутрицеховое транспортное средство. Этот заднеприводной электромобиль имеет грузовую платформу размером 1300 х 1800 мм и может перевозить 600 кг груза. Электромобиль комплектуется свинцово-кислотными батареями, которые обеспечивают пробег до 80 км. Максимальная скорость — 25 км/час. Базовое шасси позволяет обеспечивать сборку различных модификаций для внутризаводского применения.
Рисунок 14. Внутрицеховой электромобиль ВАЗ-10031 «Бронтокар»
Электромобили «Бронтокар», изготавливались на фирме «Бронто». Интерес к электромобилю «Бронтокар» был проявлен для использования его совсем в других сферах. Несколько экземпляров было продано в Международный торговый центр в Москве и в Санкт-Петербургскую резиденцию Президента Российской Федерации. История разработки электромобилей на АВТОВАЗе была бы неполной без рассказа о спортивных достижениях экипажей на электромобилях «Лада Ока Электро» и концепт-каре «Эльф», на трассах международных соревнований в 1994–1997 гг. 1994 г. Первое ралли электромобилей «Солнце Кубани»: 1-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — В. Палчевский и А. Гайдук; 2-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — С. Аглотков и А. Фищев. 1995 г. Первое ралли серийных электромобилей в Монте-Карло: 3-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — В. Палчевский и А. Брызгалов; 5 место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — С. Аглотков и А. Фищев. 1996 г. Ралли серийных электромобилей «12 электрических часов г. Турина», Италия: 1-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — С. Ивлев и А. Фищев. 1996 г. Второе ралли электромобилей в Монте-Карло: Среди серийных электромобилей: 2-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — В. Палчевский и В. Бойко; 3-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — С. Ивлев и А. Фищев. Среди электромобилей–прототипов: 2-е место занял концепт-кар «Эльф», экипаж — С. Аглотков и А. Дегтярев. 1997 г. Ралли «Солнечный кубок Дании»: Среди серийных электромобилей: 1-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — В. Палчевский и В. Бойко; 3-е место заняла «Лада Ока Электро», экипаж — С. Ивлев и А. Фищев. Учитывая четко обозначившиеся к настоящему моменту в мировом автомобилестроении тенденции развития электротранспорта, в 2009 г. руководством АВТОВАЗа было принято решение возобновить работы по созданию перспективных электромобилей. При этом, вначале будет применяться конвертация последних разработок ВАЗа («Калина», «Приора») в электромобили с получением близких по большинству параметров показателей. В таблице 1 кратко описана концепция одного из вариантов электромобиля. Таблица 1. Перечень оригинальных комплектующих для сборки опытного образца электромобиля
Выбор тягового электродвигателяВ настоящее время в качестве тягового электродвигателя электромобилей, предназначенных для эксплуатации на дорогах общего пользования, применяются два основных типа электродвигателей переменного тока: асинхронные (“Inductor Motor”) и синхронные с постоянными магнитами, часто называемые бесщеточными двигателями постоянного тока (“Brushless Direct Current Motor”). Асинхронные электродвигатели имеют значительно более простую конструкцию, более высокую надежность и примерно вдвое дешевле. Главным преимуществом синхронных электродвигателей являются в 1,5–2 раза более высокие удельные характеристики по максимальной мощности и крутящему моменту за счет применения современных высокоэффективных (но удорожающих конструкцию) магнитов и несколько больший КПД в зоне малых и средних частот вращения (не нужно тратить энергию для создания магнитного потока). Поэтому, там, где на первое место выступают размеры и вес, например, при попытке встроить электродвигатель в ступицу колеса, применяют исключительно синхронные электродвигатели с постоянными магнитами. В обычных электромобилях и электромобилях с расширенным пробегом предпочтение какому-либо из двух указанных типов электродвигателей отдать пока сложно. Следует упомянуть еще один тип электродвигателя переменного тока, считающийся перспективным, — так называемый электродвигатель с переключаемым магнитным сопротивлением (“Switch Reluctance Motor”), однако, сведения о том, что какой-либо автопроизводитель собрался в ближайшее время их использовать, отсутствуют. Можно предположить, что это связано с такими их недостатками, как наличие вибраций, повышенный уровень шума при работе, а также необходимость применения специального типа силовых инверторов и систем управления. Выбор тягового электродвигателя для электромобиля ВАЗ производился исходя из обеспечения требований по динамике автомобиля снаряженной массой 1300–1400 кг. Для удовлетворения даже не слишком жестких требований по динамике необходим электродвигатель с максимальной мощностью не менее 60 кВт и максимальным моментом не менее 230 Н·м. При этом для обеспечения возможности движения со скоростью 110–120 км/час в течение длительного времени требуется часовая мощность электродвигателя порядка 30–40 кВт. Указанные требования не позволяют применить электродвигатели постоянного тока ПТ125 и ПТ146, которые раньше находили применение в электромобилях ВАЗ. Попытки разработать современный электродвигатель переменного тока на постоянных магнитах с требуемыми для электромобиля характеристиками показали сложность решаемой задачи, показали, что для завершения разработки потребуется проведение значительного объема работ. Из доступных в настоящее время электродвигателей зарубежных фирм предпочтение отдано электродвигателю MES200–330, как имеющему наиболее близкие к требуемым параметры при приемлемой цене единичных закупок. Выбор аккумуляторных батарей для электромобиляВ качестве аккумуляторных батарей в настоящее время наиболее перспективными считаются литий-ионные и литий-полимерные батареи, т. к. они позволяют получить наиболее высокое значение запасаемой энергии в заданных габаритах и с приемлемой стоимостью. Наиболее близкие к ним по параметрам никель-металлгидридные аккумуляторы уступают литиевым по запасаемой энергии и применяются в настоящее время лишь в некоторых моделях гибридных автомобилей, постепенно уступая место литий-ионным батареям. Дополнительным преимуществом литий-ионных батарей является отсутствие так называемого «эффекта памяти», благодаря чему максимальная отдаваемая емкость батареи в процессе эксплуатации при неполном разряде не снижается, а требования к режиму эксплуатации упрощаются (батарею не требуется постоянно доводить до состояния глубокого разряда). Кроме того, эти батареи имеют большие возможности в плане совершенствования технологии изготовления и увеличения допустимого зарядного тока, что позволяет довести время ускоренного заряда до 10–20 минут при использовании специальных зарядных станций. При выборе аккумуляторов для тяговой батареи необходимо учитывать не только их энергетические и мощностные характеристики, но и их высокую стоимость, показатели долговечности, а также учитывать возможности их размещения в отведенном для батареи пространстве. С учетом всех этих факторов были выбраны аккумуляторы фирмы «Thunder Sky» (Китай), которая уже несколько лет производит большой ассортимент литий-ионных аккумуляторов средней и большой емкости для различных сфер применения. Последняя разработка фирмы — аккумуляторы, выполненные по новой перспективной технологии с использованием фосфата железа (FePO4). Уступая немного в удельной энергии из-за меньшего напряжения литий-кобальтовым, новые аккумуляторы значительно выигрывают в максимально допустимой мощности, как при разряде, так и при заряде. Последнее позволяет эффективно использовать рекуперацию энергии при торможении и ускоренный заряд от стационарных зарядных станций. Кроме того, эти аккумуляторы имеют гораздо больший срок службы и безопасность. Так, предварительные расчеты применительно к электромобилю на базе автомобилей семейства Калины показывают, что при среднем пробеге между зарядками порядка 130–140 км (соответствует примерно 70-процентной глубине циклирования), суммарный пробег электромобиля на одном комплекте батарей будет не менее 200 000 км.
www.cleandex.ru Достоинства электродвигателей асинхронных трехфазных, технические характеристики, виды, особенности
Электродвигатель, работающий на переменном токе, использующий вращающееся магнитное поле, которое создается статором, называют асинхронным, если частота поля отличается от той, с которой вращается ротор. Широко распространены электродвигатели асинхронные трехфазные. Технические характеристики их важны для правильной эксплуатации. К ним относятся механические характеристики и рабочие. К первым относят зависимость частоты, с которой вращается ротор, от нагрузки. Зависимость между этими величинами обратно пропорциональная, т.е. чем нагрузка больше, тем частота меньше. Асинхронные электродвигатели и их видыПри этом, как видно из графика, на промежутке от нуля до максимального значения, с увеличением нагрузки снижение частоты незначительно. О таком электродвигателе асинхронном говорят, что его механическая характеристика жесткая.
Электродвигатели асинхронные в изготовлении несложные и надежные, поэтому применяется широко. Выделяют 3 вида асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором: одно-, двух и трехфазные, а кроме них – асинхронные с фазным ротором.
ОднофазныеУ первого типа на статоре есть единственная обмотка, на которую поступает переменный ток. Для запуска двигателя асинхронного пользуются обмоткой статора дополнительной, подключаемой на короткое время к сети через емкость или индуктивность, или же замыкаемой накоротко, чтобы добиться начального сдвига фаз, нужного для того, чтобы привести ротор во вращение. Без этого его не могло бы сдвинуть магнитное поле статора. У такого мотора, как у каждого асинхронного, ротор делают в виде цилиндрического сердечника с алюминиевыми залитыми пазами и лопастями для вентиляции. Подобный ротор, называемый «беличьей клеткой», называется короткозамкнутым. Электродвигатели асинхронные устанавливают в приборах не требующих большой мощности, типа небольших насосов и вентиляторов.
ДвухфазныеВторой тип, т.е. двухфазные – намного эффективнее. На статоре у них две обмотки, которые находятся перпендикулярно друг к другу. При этом на одну из них подают переменный ток, другую соединяют с фазосдвигающим конденсатором, благодаря которому создается магнитное вращающееся поле. У них также есть короткозамкнутый ротор. Их область использования намного шире, в сравнении с первыми. Двухфазные машины, питающиеся от однофазной сети, называются конденсаторными, поскольку в них обязательно должен стоять фазосдвигающий конденсатор.
ТрехфазныеУ трехфазный имеется три обмотки на статоре, сдвиг между которыми составляет 120 градусов, поэтому и поля их смещаются на такую же величину при включении. Включив в переменную трехфазную сеть такой электродвигатель, замкнутый накоротко, вращение ротора происходит благодаря появляющемуся магнитному полю.
Обмотки соединяют по одной из схем - «треугольник» или «звезда». Но, у второго соединения напряжение выше, а указано оно на корпусе двумя величинами – 127/220 или же 220/380. Эти моторы незаменимы для работы лебедок, разнообразных станков, кранов подъемных, циркулярок.
Идентичный статор имеется у моторов с фазным ротором. Магнитный провод (шихтовый) уложен у них в пазы вместе с тремя обмотками. Но отсутствуют залитые стержни алюминиевые, но имеется полноценная обмотка, соединена которая «звездой». Три ее конца выводятся на контактные кольца, которые насаживают на роторный вал и изолируют от него.
1 - кожух и жалюзи; 2 – щетки; 3 – держатели щеток со щеточной траверсой; 4 - крепящий траверсу палец; 5 - выводы со щеток; 6 – колодка; 7 – изолирующая втулка; 8 и 26 – контактные кольца; 9 и 23- крышки наружная подшипника и внутренняя; 10 – шпилька, крепящая крышку подшипника к коробке; 11 – щит задний подшипника; 12 и 15- обмотки ротора; 13 – держатель обмотки; 14 - роторный сердечник; 16 и 17 - щит передний подшипника и его наружная крышка; 18 – отверстия для вентиляции; 19 – станина; 20 - статорный сердечник; 21 - шпильки наружной крышки подшипника; 22 – бандаж; 21 – подшипник; 25 – вал; 27 - выводы роторной обмотки Подключить мотор можно напрямую или через реостат, подав посредством щеток переменное напряжение (трехфазное) на кольца. Последний относится к самому дорогому электродвигателю асинхронному трехфазному. Характеристики его, в частности пусковой момент, под нагрузкой намного большие, благодаря чему их ставят в устройствах, которые запускаются под нагрузкой: в лифтах, подъемных кранах и пр. Как работает электродвигатель?Распространены эти электродвигатели достаточно широко на производстве и в быту, поскольку по эффективности они превосходят моторы, работающие от двухфазной сети. Если у электродвигателя присутствует статор – неподвижный узел, и подвижный ротор, разделенные прослойкой воздуха, т.е. механически не взаимодействующие, а частоты вращения ротора и магнитного поля не одинаковы, его называют асинхронным электродвигателем. Устройство и принцип работы описан ниже. На статоре находятся три обмотки с магнитопроводом внутри. Сам статор набирается из пластин, изготовленных из электротехнической стали. Расположены они под углом 120 градусов по отношению друг к другу и закреплены в пазах неподвижного статора. Конструкция ротора опирается на подшипники. Для вентиляции предусмотрена крыльчатка.
Видео: Электродвигатель Из-за того, что между частотой, с которой вращается ротор и магнитное поле, существует задержка, т.е. первый как бы догоняет поле, но сделать этого не может из-за меньшей частоты вращения, его называют асинхронным электродвигателем. Принцип работы заключается в индуцировании токов ротором, создающим свое поле, которое, в свою очередь, взаимодействует со статорным магнитным полем, заставляя двигаться ротор. Скорость вращения вала можно изменять, используя регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя, т.е. метод изменения ее регулирования с помощью изменения фазного напряжения или с использованием широтно-импульсной модуляции. В качестве регулятора скорости вращения электродвигателя использовать можно инвертор (регулятор-стабилизатор напряжения), который играть будет роль источника питания. Напряжение питания после регулятора изменяться будет в соответствие с частотой вращения.
Могут электродвигатели быть многоскоростными, т.е. предназначенные для механизмов, которым необходимо ступенчатое регулирование частоты вращения. В их маркировке присутствуют символы: АОЛ, АО2, 4А и др. Схема подключения есть в паспорте или приведена на клеммной коробке. Важной особенностью двухскоростных является возможность функционирования в двух режимах. Они маркируются (отечественные): АМХ, АД, АИР, 5АМ, АИРХМ. Чтобы подобрать импортный двигатель двухскоростной, нужно точно указать данные таблицы, имеющейся на корпусе. ПреимуществаГлавным достоинством является:
Недостатки, конечно, тоже имеются. К ним относятся:
Схемы подключенияЕсть два варианта подключения, обеспечивающие работу асинхронного электродвигателя - схема подключения «звезда» и «треугольник». ЗвездаЕе применяют для трехфазной цепи, у которой величина линейного напряжения составляет 380 вольт. Особенностью соединения звездой является то, что концы обмоток должны соединяться в одной точке: С4, С5 и С6 (U2, V2 и W2). Начала же обмоток: С1, С2 и С3 (U1, V1 и W1), подключаются к проводникам A, B и C (L1, L2 и L3) через коммутационную аппаратуру. Напряжение между началами соответствует 380 вольтам, а в местах, где соединяются с обмотками фазные проводники – 220в. Подключение асинхронного электродвигателя на 220 обозначается Y. Для защиты от перегрузок электродвигателя в точке соединения обмоток подключают нейтраль. Подобное соединение, двигателю электрическому, который приспособлен к работе от 380 вольт, не позволяет достигать полной мощности, поскольку напряжение обмоток всего 220в. Но зато оно защищает от перегрузок по току, благодаря чему старт является плавным. Взглянув в коробку с клеммами легко понять, по какой схеме выполнено подключение. Если присутствует перемычка, соединяющая 3 вывода, то используется «звезда». ТреугольникЕсли концы обмоток соединены с началом предыдущих, значит это «треугольник». По старой маркировке С4 соединяют с выводом С2, далее - С5 с С3, а С6 с С1. В новом варианте маркировки это выглядит так: соединяют U2 и V1, V2 и W1, W2 и U1. Величина напряжения между обмотками равно 380 в. Но, не требуется при этом соединение с нейтралью, или «рабочим нулем». Особенностью этого подключения являются большие значения пусковых токов, опасных для проводки.
В практике порой используют подключение комбинированное, т.е. во время запуска и разгона применяют «звезду», а «треугольник» используют в дальнейшем, т.е. рабочем режиме. Определить, что для подключения применили схему «треугольник» поможет клеммная коробка, точнее три перемычки между клеммами.
О преобразовании энергииЭнергия, которую подают на статорные обмотки преобразуется асинхронным электродвигателем в энергию вращения ротора, т.е. механическую. Но величина мощности на выходе и входе – разные, поскольку часть ее теряется на вихревые токи и гистерезис, на трение и нагрев. Она рассеивается в виде выделяемого тепла, поэтому и для охлаждения и нужен вентилятор. Тем не менее, кпд асинхронных электродвигателей в широком диапазоне нагрузок высок и достигает 90% и 96% для очень мощных. Достоинства трехфазной системыОсновным достоинством трехфазных, если сравнивать с одно- и двухфазными моторами, считается экономичность. В этом случае, для передачи энергии имеется три провода, а относительный сдвиг токов в них равен 120 градусов. Значение амплитуд и частот с синусоидальным ЭДС одинаково на разных фазах.
Важно: при любом соединении, зависящем от напряжения, соединяться концы обмоток могут внутри мотора (три выходящих из него провода) или выводиться наружу (6 проводов). Какие есть варианты исполнения электродвигателей?Присутствие в маркировке буквы «У» говорит о том, что назначение электродвигателя – работа в умеренном климате, где годичные температуры находятся в диапазоне + 40 градусов – 40 градусов. Для тропического климата должна присутствовать в маркировке «Т». Значит, работает мотор нормально в интервале температур от +50 до -10. Для морского климата в обозначении есть «ОМ», для всех районов, кроме очень холодных – «О» (+35 – 10 градусов). Наконец, для районов с очень холодным климатом – «УХЛ», что означает нормальное функционирование при температуре от плюс 40 до минус шестидесяти градусов. Делятся электродвигатели и по вариантам специального исполнения. Если вы видите букву «С», означает это, что двигатель с повышенным скольжением. Если «Р» - с высоким пусковым моментом, «К» - с фазным ротором, с «Е» - электромагнитным встроенным тормозом. Помимо этого, они бывают:
Синхронные и асинхронные электродвигатели, или о различиях между нимиПомимо моторов асинхронных, существуют синхронные, отличающиеся от первых тем, что частота вращающегося ротора, соответствует той, которую имеет магнитное поле. Его главными элементами являются индуктор, находящийся на роторе, и якорь, располагающийся на статоре. Их разделяет, как и у асинхронных, воздушная прослойка. Функционируют они как электродвигатель или генератор. В первом варианте устройство функционирует благодаря взаимодействию магнитного поля, создаваемого на якоре, с полем на полюсах индуктора. Функционирование в режиме генератора обеспечивает электромагнитная индукция, вызванная вращающимся якорем в магнитном поле, сформированном в обмотке. Поле, взаимодействует с фазами обмотки статора по очереди, образуя электродвижущую силу. По конструкции синхронные моторы более сложные, чем асинхронные.
Вывод: у синхронных электродвигателей частота вращения ротора одинакова с частотой магнитного поля, а у асинхронного они разные. Эти особенности определяют использование первых там, где нужна мощность 100 кВт и больше, вторых – в случаях до 100 кВт.
Видео: Асинхронный двигатель.Модель и принцип работы. Интересные материалы: Что важно знать о схемах подключения трехфазного электродвигателя на 220 вольт Что нужно для сборки квадрокоптера своими руками, пошаговая сборкаmotocarrello.ru Перспективы применения новых типов двигателей на электромобилях — Часть 1Перспективы применения новых типов двигателей на электромобилях — Часть 1
На рис. 37 приведена принципиальная схема силовой части инвертора. Благодаря применению в этой схеме разделительных вентилей конденсаторы имеют ограниченную емкость и являются лишь коммутирующими. Для обеспечения пропуска необходимого реактивного тока асинхронного двигателя использована выпрямительная группа ГРТ реактивного тока. Регулирование частоты осуществляется в схеме посредством воздействия на цепи управления инвертора И.
Рис. 37. Принципиальная схема силовой части инвертора. Для иллюстрации принципа работы инвертора на рис. 38 показана последовательность прохождения тока через фазы двигателя. Причем для упрощения рассуждения на рис. 38 вместо полупроводниковых вентилей и конденсаторов изображены полупроводниковые триоды, обладающие полной управляемостью (в действительности в настоящее время пока еще не созданы достаточно мощные полупроводниковые триоды, чтобы они могли применяться на электромобилях). На рис. 38, а проводит ток триод 1, далее ток идет в фазу В двигателя и через фазу А и триод 5 возвращается в сеть постоянного тока. Такой путь тока имеет место в течение 1/6 полного периода работы вентилей. Далее становится проводящим триод 4, а триод 5 запирается. При этом ток в статоре двигателя (рис. 38, б) переходит с фазы A в фазу C, что сопровождается поворотом м. д. с. статора асинхронного электродвигателя на угол 60 электрических градусов. Следующим этапом является перевод тока с фазы B на фазу A (рис. 38, в) путем переключения триодов 1 и 2. Затем снова включается фаза B путем перевода тока с триода 4 на триод 6 (рис. 38, г) и т. д. После шести последовательных переключений цикл повторяется.
Рис. 38. Последовательность прохождения тока через фазы двигателя. Несмотря на значительное время, прошедшее с момента первых исследований схем независимых инверторов с полупроводниковыми управляемыми вентилями, предназначенных для частотного регулирования скорости асинхронных двигателей, эти инверторы не получили сколько-нибудь широкого практического применения. Кроме трудностей чисто технического порядка, здесь так же, как и в системах импульсного регулирования, немаловажное значение играет пока еще высокая стоимость полупроводниковых управляемых вентилей. Похожие записи:Теги: двигатель, переключение, последовательный, силовой, технический, электрод demertim.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
В настоящее время, благодаря созданию мощных управляемых вентилей, появилась возможность преобразования на электромобиле постоянного тока в переменный требуемой частоты, что позволяет применить на электромобиле асинхронные бесколлекторные электродвигатели переменного тока, отличающиеся большей надежностью, меньшей стоимостью и рядом других преимуществ перед двигателями постоянного тока.
