내연기관과 전기모터의 비교 - 1/1페이지
내연기관과 전기모터의 비교
내연기관의 장점
1. 하나의 주유소에서 높은 이동 범위;
2. 에너지원(연료탱크)의 무게와 부피가 작습니다.
내연기관의 단점
1. 작동 중 평균 효율이 낮습니다.
2. 높은 환경 오염;
3. 검문소의 의무적 존재;
4. 에너지 회수 모드가 없습니다.
5. 내연기관은 대부분의 시간을 저부하 상태로 작동합니다.
전기 모터의 장점:
1. 경량;
2. 0rpm에서 최대 토크를 사용할 수 있습니다.
3. 체크포인트가 필요하지 않습니다.
4. 고효율;
5. 에너지 회수 가능성.
전기 모터의 단점:
1. 충전 당 작은 어깨;
2. 긴 충전 시간;
3. 배터리 수명이 짧습니다.
4. 배터리의 부피와 무게가 크다.
하이브리드는 두 엔진의 장점을 결합하고 단점을 최소화합니다.
하이브리드의 장점:
1. 회수 가능성
2. 충전 당 긴 마일리지;
4. 0rpm에서 최대 토크를 사용할 수 있습니다.
5. 내연기관은 높은 수준의 균일성과 높은 부하 수준으로 작동합니다.
6. 높은 평균 효율;
7. 검문소 부족;
8. 높은 환경 성능.
하이브리드의 단점
1. 자동차에는 기본적으로 두 개의 발전소가 병렬로 설치되어 있습니다(각각은 잘린 버전이지만).
2. 전기 자동차의 문제는 겨울에도 있습니다. 기존 배터리의 경우 저온은 그다지 유용하지 않습니다. 이 운전 모드를 고려하면 여름, 자동차 소유자는 집이나 주차장에 거주하며 배터리를 충전할 기회가 있습니다. 밤새 최대 100%까지 충전할 수 있습니다. 충전은 200km 동안 지속됩니다. 사용량 도시의 경우 대부분의 경우 충분합니다. 대부분의 전기 자동차 프로젝트는 약 400km 동안 설계되었습니다. 충전은 얼마나 오래 지속되나요? 여름에는 객실에 조명, 에어컨, 라디오가 있는데, 겨울에는 모두 에너지를 소비하므로 난방에 문제가 있습니다.
3. 에너지원(연료탱크 및 연료탱크)의 무게와 부피가 적습니다.
하지만 80kg의 배터리 무게는 여전히 많은데, 특히 용량이 작다는 점을 고려하면 더욱 그렇다.
모든 하드웨어는 약 100년 전에 발명되었습니다. 그 이후로 뉴스는 전자 분야에서만 나타났습니다. 여기서의 진전은 인상적입니다. 그러나 기계공학과 전기공학에서는 사실상 아무 일도 일어나지 않습니다.
돌파구는 학문의 교차점에서 발생합니다. 예를 들어, 불과 15년 전에 산업용 제품이 등장했습니다. IGBT 트랜지스터(절연 게이트 바이폴라 트랜지스터는 바이폴라 트랜지스터(고전력 전송 능력)와 필드 트랜지스터(제어)의 품질을 결합한 일종의 하이브리드이기도 합니다. 전류가 아닌 필드(전압) 외관 이 트랜지스터는 작은 혁명을 일으켰습니다. 이제 비동기식 전기 드라이브(가장 일반적)를 제어할 수 있게 되었습니다. 이전에는 DC 모터만 제어되었으며 브러시가 있어야 했기 때문에 사용이 줄었습니다. , 예를 들어 자동차의 경우 0으로 설정됩니다.
(이제 Prius에는 회전자에 영구 자석이 있는 브러시리스 3상 모터가 있으며(희토류 원소의 영구 자석은 물리학과 화학의 교차점에서도 뉴스임) 마이크로프로세서에 의해 제어되는 IGBT 기반 인버터에 의해 제어됩니다. .)
약 30년 전, 아날로그 전자 장치는 신뢰성이 높아 점화 시스템에 널리 사용되기 시작했습니다. 그런 다음 모든 것이 점진적으로 발전하고 갑자기 마이크로 프로세서가 아날로그 자동화보다 내연 기관 모드 제어에 훨씬 더 잘 대처한다는 것이 밝혀졌습니다. 또한 작은 혁명인 "후크 앤 스프링" 유형의 두뇌 없는 자동화에서만 원활하게 프로그램 제어로 이동했습니다. 즉, 엔진 모드는 설계자가 아니라 프로그래머가 결정하므로 개발/튜닝/ 조정이 대폭 단순화되고 저렴해집니다.
Prius에는 이미 5~7개의 컨트롤러가 있으며 20k에는 제어 컨트롤러(CAN) 간 정보 교환을 위해 표준 버스를 통해 연결되어 내연 기관뿐만 아니라 각 엔진의 회전도 제어합니다. 휠 - 트랙션 제어/잠금 방지 제동/방향 안정성 등의 간단한(저렴한 개발 비용) 소프트웨어 구현이 즉시 가능해졌습니다. 등... - 즉, 자동차의 적극적인 안전을 보장합니다.
자동차는 현대 산업에 널리 사용되는 프로그램 제어 자동 장치로 변했습니다. 그리고 이것이 주로 하이브리드 자동차에서 일어난 것은 우연이 아닙니다. (주요 제조업체의 다른 기계도 마이크로프로세서 기술, 즉 지능형 제어로 빠르게 포화되고 있지만). 사실 소프트웨어 제어 없이는 하이브리드가 불가능합니다 (물론 가능하지만 효과는 크지 않습니다). 초당 수천 번씩 발생하는 모든 사건을 사람이 실시간으로 추적할 수는 없지만 마이크로프로세서가 이를 가능하게 하기 때문이다. 하이브리드는 합리적인 타협이며, 지금 여기에서 가능한 최대치를 얻습니다.
전기 자동차와 하이브리드를 비교할 필요가 없습니다. 그것은 잘못된 것입니다. 분명히 화석연료 자동차는 죽을 것이다. 하지만 아직 그는 죽을 수 없습니다. 단순히 탈 것이 없기 때문입니다. 주행거리, 주유 시간, 편안함, 비용 등 소비자가 만족할 수 있는 품질의 전기 자동차가 없기 때문입니다.
인버터 모터와 기존 전기 모터의 가장 큰 차이점은 브러시가 없다는 점입니다. 냉장고, 자동세탁기, 에어컨 등에 사용됩니다. 모터의 전원 역할을 하는 컨버터는 교류 전압을 직류 전압으로 변환합니다. 결과적인 DC 전류주어진 주파수의 교류로 변환
주요 부품은 모터 자체와 모터의 작동 원리를 보장하는 주파수 변환기입니다. 주파수 변환기는 변환기 출력에서 필요한 전압 주파수를 생성하여 모터 속도를 조절하는 데 사용됩니다. 변환기의 출력 주파수 범위는 매우 다양하며 최대 값은 공급 네트워크의 주파수보다 수십 배 높을 수 있습니다.
인버터 컨버터에서는 이중 전압 변환이 발생합니다. 컨버터 입력의 정현파 전압은 먼저 정류기 블록에서 정류되고 전기 필터 커패시터에 의해 필터링 및 평활화됩니다. 다음으로 구한 정전압으로부터 제어 회로를 사용하여전자 키를 출력하고 필요한 모양과 주파수의 제어된 펄스 시퀀스가 지정됩니다. 펄스를 사용하면 필요한 크기와 주파수의 교류 전압이 생성되며 이는 변환기의 출력에서 생성됩니다.
전기 모터 권선의 변환기에 의해 생성된 정현파 교류 전류는 펄스 주파수 또는 펄스 폭 변조. 변환기용 전자 스위치로는 전환 가능한 GTO 사이리스터, 업그레이드된 버전의 IGCT, SGCT, GCT 및 IGBT 트랜지스터 등이 있습니다.
모터는 작은 계자 권선이 있는 고정자로 구성되며 그 수는 3의 배수입니다. 고정자는 영구자석이 부착된 회전자를 회전시킵니다. 자석의 수는 계자 권선 수보다 3배 적습니다. 이러한 엔진에는 정류자-브러시 어셈블리가 없습니다.
이 모든 것은 인버터 전기 모터이며 작동 원리는 상호 작용을 기반으로 합니다. 고정자와 회전자의 자기장. 변환기에 의해 생성된 고정자의 회전 전자기장은 주파수 회전자가 동일한 주파수로 회전하게 합니다. 따라서 모터는 인버터 컨버터에 의해 제어됩니다.
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장치의 장단점
인버터형 모터는 소형이며 신뢰성이 높습니다. 다른 장점은 다음과 같습니다.
많은 장점에도 불구하고 엔진에는 단점이 있습니다. 그 중 가장 중요한 것은 다음과 같습니다:
- 컨버터의 가격이 높습니다.
- 고장이 나면 값비싼 수리가 필요합니다.
- 네트워크에서 특정 전압 수준을 유지해야 할 필요성.
- 공급 전압의 변화로 인해 작동이 불가능합니다.
세탁기에서 모터 사용하기
2005년 한국의 LG전자 엔지니어들이 개발한 인버터 모터는 세탁기 생산을 새로운 차원으로 끌어올렸습니다. 이전 엔진에 비해 새로운 엔진은 더 좋아졌습니다. 명세서, 더 큰 내마모성과 더 오래 지속됩니다. 따라서 인버터 모터는 점점 더 인기를 얻고 있으며 생산량도 증가하고 있습니다. 하지만 모든 것이 너무 장밋빛인가요?
세탁 과정의 장점과 단점:
장비의 기능에주의를 기울이는 것이 좋습니다. 인버터 모터 자체가 완벽한 세탁을 보장하지는 않습니다. 인버터 모터가 장착된 세탁기를 구입할 계획이라면 신뢰할 수 있는 매장에서만 장비를 구입하세요. 가장 자주, 저렴한 모델 - 이건 진부한 가짜야, 그 특성이 제조업체가 선언한 특성과 일치할 가능성은 거의 없습니다.
지난 수백 년 동안 얼마나 많은 변화가 있었는지 되돌아보면 문명의 현대적 혜택 없이 사람들이 어떻게 살아왔는지 불분명해집니다. 이는 주택 계획의 생활 조건뿐만 아니라 개선된 차량에도 적용됩니다. 20세기 80년대에 오늘날 존재하는 자동차가 영화계의 발명품처럼 보일 수도 있었지만 이제 우리는 그 중 일부가 전기로 구동될 수 있고() 다른 자동차는 이미 이륙했다는 것을 알고 있습니다. 지상(공중자동차).
후자의 옵션이 곧 대량으로 사용되지는 않지만 전기 모터가 장착된 자동차의 경우 이미 도시 도로에서 찾을 수 있습니다(동일한 Toyota Prius 사용). 그렇다면 전기 모터의 어떤 점이 전 세계적으로 인정을 받는 데 도움이 되었습니까? 이 문제를 이해하기 위해 이제 전력 장치의 역사적 개발 경로를 분석하고 해당 유형의 특징을 고려하며 장점과 단점에 주의를 기울이고 가능한 오작동과 원인에 대해 알아 보겠습니다.
1. 자동차 설계에 전기 모터를 사용한 역사
전기 모터는 전기를 기계적 버전으로 변환할 수 있는 전기 변환기입니다. 이 조치의 부작용은 일정량의 열이 방출되는 것입니다.
이 장치는 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차 등 '친환경' 자동차의 발전소로 사용됩니다. 그러나 차량의 "심장"을 고려하지 않으면 가장 단순한 가솔린 세단에서도 저전력 전기 모터를 찾을 수 있습니다(예: 전기 도어 드라이브가 장착되어 있음). 일반적으로 전기 운송의 개념은 마이클 패러데이(Michael Faraday)가 전자기 유도 법칙을 발견한 직후인 1831년에 나타났습니다. 이 발견에 기초하여 작동 원리를 적용한 첫 번째 엔진은 러시아의 물리학자이자 발명가인 보리스 자코비가 1834년에 개발한 장치였습니다.
1880년대에 처음으로 자동차의 동력원으로 사용되는 전기 모터를 장착한 자동차가 등장하여 즉시 보편적인 인기를 얻었습니다.이 현상은 아주 간단하게 설명할 수 있습니다. 19세기와 20세기에 접어들면서 내연기관에는 여러 가지 단점이 있어서 신제품이 내연기관보다 훨씬 우수했기 때문에 신제품이 매우 유리한 모습을 보였습니다. 그러나 시간이 얼마 지나지 않아 가솔린과 디젤 엔진의 출력 증가로 인해 전기 모터는 수십 년 동안 잊혀졌습니다. 그들에 대한 다음 관심의 물결은 대 석유 위기 시대 인 20 세기 70 년대에만 돌아 왔지만 다시 대량 생산에 도달하지 못했습니다.
21세기의 첫 10년은 하이브리드 및 전기 자동차 분야 전기 모터의 진정한 르네상스입니다. 이는 여러 요인에 의해 촉진되었습니다. 한편으로는 컴퓨터 기술과 전자 장치의 급속한 발전으로 배터리 전원을 제어하고 절약할 수 있게 되었고, 다른 한편으로는 석유 연료 가격이 점차 상승하면서 소비자는 새로운 대안을 찾게 되었습니다. 에너지 원.
대체로, 전기 모터 개발의 전체 역사는 세 가지 기간으로 나눌 수 있습니다.
첫 번째 (초기) 기간, 19세기 1821~1834년을 다루고 있습니다. 이때 전기 에너지를 기계 에너지로 지속적으로 변환하는 최초의 물리적 도구가 나타나기 시작했습니다. 도체와 전류 및 자석의 상호 작용을 연구하기 위해 1821년 M. Faraday가 수행한 연구에서는 전류가 자석 주위의 도체 또는 반대로 도체 주위의 자석의 회전을 일으킬 수 있음을 보여주었습니다.패러데이의 실험 결과는 전기 모터 제작의 실제 가능성을 확인했으며 당시에도 많은 연구자들이 다양한 설계를 제안했습니다.
두 번째 단계전기 모터의 개발은 1834년에 시작되어 1860년에 끝났습니다. 돌출 극 전기자의 회전 동작을 사용하는 디자인의 발명이 특징이지만 일반적으로 이러한 모터의 샤프트는 급격하게 맥동했습니다. 1834년은 세계 최초의 전기 DC 모터가 탄생한 해로, 그 제작자(B.S. Jacobi)가 동력 장치의 움직이는 부분을 직접 회전시키는 원리를 구현했습니다. 1838년에 이 엔진에 대한 테스트가 수행되었으며, 이 엔진은 보트에 설치되어 네바강을 따라 자유롭게 항해할 수 있었습니다. 따라서 Jacobi의 개발은 최초로 실제 적용되었습니다.
세 번째 단계전기 모터 개발에서 일반적으로 기간은 1860년부터 1887년까지이며, 이는 환형 비돌극 전기자와 거의 일정하게 회전하는 토크를 갖춘 설계 개발과 관련이 있습니다. 이 기간 동안 전기자석의 자기장에서 회전하는 고리 모양의 전기자로 구성된 전기 모터의 설계를 개발한 이탈리아 과학자 A. Pacinotti의 발명에 주목할 가치가 있습니다. 롤러를 사용하여 전류를 공급하고 전자기 권선을 전기자 권선과 직렬로 연결했습니다. 즉, 전기 기계가 순차적으로 여자되었습니다. Pacinotti 전기 모터의 특징은 돌극 전기자를 비돌극 전기자로 교체한 것입니다.
2. 전동기의 종류
현대 전기 모터에 관해 이야기하면 상당히 다양한 유형이 있으며 그 중 가장 유명한 것은 다음과 같습니다.
- AC 및 DC 모터;
단상 및 다상 모터;
스테퍼;
밸브 및 범용 정류자 모터.
범용 모터뿐만 아니라 DC 및 AC 모터도 널리 알려진 자전력 장치의 일부입니다. 각 유형을 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.
DC 모터는 전원을 공급하기 위해 DC 소스가 필요한 전기 모터입니다. 또한 브러시 정류자 장치의 유무에 따라 이 유형은 브러시 모터와 브러시리스 모터로 구분됩니다. 또한 명명된 장치 덕분에 장치의 고정 및 회전 부분 회로의 전기적 연결이 보장되어 요소를 가장 취약하고 유지 관리하기 어렵게 만듭니다.
각성 유형에 대해서는, 모든 수집가 유형은 다시 하위종으로 나뉩니다.
- 독립적인 여기 기능을 갖춘 발전소(영구 자석 및 전자석에서 발생)
자려 모터(병렬, 직렬 및 혼합 여자 모터로 구분)
브러시리스형 전기모터('밸브 모터'라고도 함)는 회전자 위치 센서, 제어 시스템, 인버터(전력 반도체 컨버터)를 사용하는 폐쇄형 시스템 형태로 제공되는 장치이다. 이 모터의 작동 원리는 동기 그룹 대표의 작동 원리와 동일합니다.
AC 모터는 이름에서 알 수 있듯이 교류 전력을 사용합니다. 작동 원리에 따라 이러한 장치는 동기식 모터와 비동기식 모터로 구분됩니다. 동기식 모터에서는 회전자가 들어오는 전압의 자기장과 함께 회전하므로 이러한 모터를 고전력으로 사용할 수 있습니다. 동기 모터에는 스테퍼 모터와 스위치드 릴럭턴스 모터의 두 가지 유형이 있습니다.
이전 버전과 마찬가지로 비동기 전기 모터는 회전자 속도가 회전 자기장의 유사한 주파수와 약간 다른 교류 전기 모터의 대표자입니다. 오늘날 가장 자주 사용되는 유형은 바로 이 유형입니다. 또한 모든 AC 모터는 위상 수에 따라 하위 유형으로 구분됩니다. 가장 밝은 부분:
- 단상(수동으로 시작하거나 시동 권선을 갖추고 있거나 위상 변이 회로가 있음)
2상(커패시터 포함);
세 단계;
다상.
범용형 정류자 모터- 직류 및 교류 모두에서 작동할 수 있는 장치입니다. 이러한 모터에는 최대 200W의 출력을 갖는 직렬 여자 권선만 장착되어 있습니다. 고정자는 적층 설계로 되어 있으며 특수 전기강으로 만들어졌습니다. 계자 권선에는 두 가지 작동 모드가 있습니다. 교류를 사용하면 부분적으로 켜지고 정전류를 사용하면 완전히 켜집니다. 일반적으로 이러한 장치는 전동 공구 또는 기타 가전 제품에 사용됩니다.
브러시형 DC 모터의 전자 아날로그는 회전자 위치 센서와 인버터가 있는 동기 모터입니다.간단히 말해서 범용 브러시 모터는 계자 권선이 직렬로 연결되어 교류 작동에 이상적으로 최적화된 DC 전기 모터입니다. 들어오는 전압의 극성에 관계없이 이러한 유형의 발전소는 회 전자와 고정자 권선의 직렬 연결로 인해 자기장의 극이 동시에 변하기 때문에 한 방향으로 회전합니다. 이는 결과 토크가 계속 유지됨을 의미합니다. 한 방향으로 향합니다.
교류 동작을 보장하기 위해 히스테리시스(자화 반전 과정에 대한 저항)가 낮은 연자성 재료로 제작된 고정자를 사용하고, 와류로 인한 손실을 줄이기 위해 고정자를 절연판으로 설계했습니다. 위엄 AC 전기 모터의 작동은 저속(시동, 재시동)에서 전류 소비 및 그에 따른 최대 모터 토크가 고정자 권선의 유도 리액턴스에 의해 제한된다는 것입니다.
범용 모터의 기계적 특성을 서로 가깝게 하기 위해 고정자 권선을 분할하는 방법이 자주 사용됩니다. 즉, 교류를 연결하기 위해 별도의 단자를 만들고 권선 권수를 줄이는 것입니다.
왕복 동기 전기 모터의 작동 원리는 모터의 움직이는 부분이 막대에 부착된 영구 자석의 형태로 제공된다는 사실에 기초합니다.교류 전류가 고정 권선을 통과하고 영구 자석이 자기장의 영향을 받아 막대를 왕복 운동합니다.
여러 유형의 전기 모터를 구별할 수 있는 또 다른 분류는 환경 보호 정도에 따라 결정됩니다. 이 매개변수를 기반으로 발전소를 보호하고 폐쇄하며 방폭할 수 있습니다.
보호 버전은 다양한 이물질의 침입으로부터 메커니즘을 보호하는 특수 플랩으로 닫혀 있습니다. 습도가 높지 않고 특별한 공기 구성(먼지, 연기, 가스 및 화학 물질이 없음)이 없는 곳에서 사용됩니다. 폐쇄형은 모터 메커니즘에 해를 끼칠 수 있는 가스, 먼지, 습기 및 기타 요소의 유입을 방지하는 특수 쉘에 배치됩니다. 이러한 장치는 밀봉되거나 밀봉되지 않을 수 있습니다.
방폭 메커니즘. 모터 폭발 시 장치의 나머지 부분을 손상으로부터 보호하여 화재 발생을 방지할 수 있는 하우징에 설치됩니다.
전기 모터를 선택할 때 메커니즘의 작동 환경에 주의하십시오. 예를 들어, 공기에 해를 끼칠 수 있는 외부 불순물이 포함되어 있지 않다면 무겁고 값비싼 폐쇄형 엔진 대신 보호되는 엔진을 구입하는 것이 좋습니다.자체 쉘이 없으며 작동 메커니즘 설계의 일부인 내장 전기 모터에 대해서도 별도의 사항을 기억할 가치가 있습니다.
3. 전동기의 장점과 단점
다른 장치와 마찬가지로 전기 모터도 "죄가 없는" 것은 아닙니다. 즉, 부인할 수 없는 장점과 함께 특정 단점도 있습니다. 다음을 포함하여 사용의 긍정적인 측면부터 시작해 보겠습니다.
1. 전송 중 마찰 손실이 없습니다.
2. 견인 전기 모터의 효율은 90~95%에 달하는 반면, 내연 기관의 효율은 22~60%에 불과합니다.
3. 트랙션 모터(트랙션 모터)의 최대 토크 값은 엔진이 시동되는 순간 이동 시작부터 이미 달성되므로 여기서는 기어박스가 필요하지 않습니다.
4. 운영 및 유지 관리 비용은 내연 기관의 비용보다 상대적으로 낮습니다.
5. 독성 배기 가스가 없습니다.
6. 높은 수준의 환경 친화성(석유 연료, 부동액 및 모터 오일을 사용하지 않음)
7. 사고 발생 시 폭발 가능성을 최소화합니다.
8. 단순한 설계 및 제어, 높은 수준의 차대 신뢰성 및 내구성;
9. 일반 가정용 콘센트에서 충전 가능
10. 움직이는 부품과 기계 기어 수가 적어 소음이 감소합니다.
11. 모터 샤프트의 회전 변화의 넓은 주파수 범위로 작동의 부드러움이 향상되었습니다.
12. 회생제동 중 재충전 가능성;
13. 전기 모터 자체를 브레이크로 사용 가능(전자 브레이크 기능) 마찰을 방지하고 결과적으로 브레이크 마모를 방지하는 데 도움이 되는 기계식 버전에는 대표자가 없습니다.
위의 내용을 고려하면 전기 모터가 장착된 자동차는 가솔린 자동차보다 약 3~4배 더 효율적이라는 논리적 결론에 도달할 수 있습니다. 그러나 이미 말했듯이 여전히 단점이 있습니다.
- 엔진의 작동 시간은 가능한 최대 배터리 용량에 의해 제한됩니다. 즉, 내연 기관에 비해 충전당 주행 거리가 훨씬 짧습니다.
가격은 높지만 대량생산이 시작되면 가격이 하락할 가능성이 있습니다.
추가 액세서리(예: 15~30kg의 상당히 무거운 배터리 및 심방전용 특수 충전기)를 사용해야 합니다.
보시다시피 주요 단점은 그리 많지 않으며 시간이 지남에 따라 그 수는 계속해서 급격히 감소할 것입니다. 왜냐하면 자동차 엔지니어와 설계자는 각 후속 제품 출시에서 "실수에 대해 작업"하기 때문입니다.
4. 모터 문제 식별 및 해결
불행하게도 모든 긍정적인 측면에서 전기 모터는 다른 장치와 마찬가지로 고장으로부터 보호되지 않으며 주기적으로 고장납니다. 전기 모터의 가장 일반적인 오작동은 다음과 같습니다.
엔진 시동을 걸면 큰 소음이 납니다.가능한 이유이러한 현상은 공급 네트워크의 전압이 감소하거나 완전히 없을 수 있습니다. 고정자 권선 단계의 시작과 끝 위치가 잘못되었습니다. 모터 과부하 또는 구동 메커니즘의 오작동. 당연히 발생한 문제를 제거하려면 오작동을 찾아 제거하거나 올바른 회로에 따라 다시 연결하거나 부하를 줄이거나 구동 메커니즘의 오작동을 제거해야 합니다.
작동 중인 엔진이 갑자기 멈춥니다. 가능한 이유:전압 공급이 중단되었습니다. 개폐 장치 장비 및 전원 공급 장치 네트워크 작동에 오작동이 발생했습니다. 모터 또는 드라이브 메커니즘이 걸렸습니다. 보호 시스템이 작동했습니다. 고장을 제거하려면 다음을 수행해야 합니다.회로의 파손 부분을 찾아 수리합니다. 개폐 장치 및 전원 공급 장치 네트워크 장비의 오작동을 제거합니다. 드라이브 메커니즘을 수리하십시오. 고정자 진단을 수행하고 필요한 경우 수리 조치를 수행하십시오.
샤프트가 회전하지만 정상 속도에 도달할 수 없습니다. 가능한 이유:자동차가 가속되는 동안 단계 중 하나가 꺼졌습니다. 네트워크 전압이 감소했습니다. 엔진에 과부하가 걸렸습니다. 전압을 높이면 오작동을 제거하는 데 도움이 됩니다. 연결이 끊긴 위상을 연결하고 모터 과부하를 제거합니다.
전기 모터가 과열되었습니다. 가능한 이유:과전류가 있습니다. 네트워크의 전압이 감소하거나 증가했습니다. 주변 온도가 상승했습니다. 정상적인 환기가 중단됩니다 (환기 덕트가 막혔습니다). 드라이브 메커니즘의 정상적인 작동이 중단되었습니다.
문제를 해결하는 방법:정상적인 부하 수준을 보장합니다. 최적의 허용 온도를 설정하십시오. 환기 덕트를 청소하십시오. 드라이브 메커니즘을 수리하십시오.
모터에서 큰 소리가 나고 정상 속도에 도달하지 않습니다.가능한 이유:고정자 권선에 인터턴 단락이 발생했습니다. 한 단계의 권선을 한 번에 두 곳에서 접지하는 단계; 위상 간 단락의 출현; 일부 단계의 손실. 이 경우 탈출구는 단 하나뿐입니다. 고정자를 변경해야합니다.
작동 중인 모터의 진동이 증가합니다.가능한 이유:낮은 기초 강성; 구동축과 모터 샤프트의 호환성 오류; 커플링이나 드라이브의 균형이 충분히 맞지 않습니다. 이 상황에서 벗어나는 방법:강성을 높이다; 균형을 맞추고 관련성을 향상시킵니다.
베어링 가열 증가. 가능한 이유:베어링 손상; 모터와 구동 메커니즘의 정렬이 잘못되었습니다. 엔진을 올바르게 설치하거나 베어링을 교체하면 발생한 문제를 해결하는 데 도움이 됩니다.
권선 절연 저항 감소.이 경우 오작동의 원인은 권선의 오염이나 습기에 있으며 부품을 건조하면 이를 제거하는 데 도움이 됩니다.
많은 전문가들이 지적하듯이 오늘날 전기 자동차는 단순한 대안이 아니라 이미 기존 내연 기관의 직접적인 경쟁자입니다.
물론 우리는 아직 대량 이주에 대해 이야기하고 있지 않지만 전문가들은 이것이 시간 문제일 뿐이라고 믿습니다. 사실 글로벌 환경 및 연료 위기를 배경으로 전기 자동차는 피스톤 엔진을 배경으로 밀 수 있는 모든 기회를 가지고 있습니다.
더욱이, 전기차 개발에 투자된 프로젝트 수와 자금 규모로 판단할 때, 자동차 제조사 스스로가 전기차의 위대한 미래를 예측하고 있다는 결론이 나올 수밖에 없다.
이 기사에서는 전기 자동차의 설계 및 일반 작동 원리, 기능, 장점 및 단점을 살펴보겠습니다. 또한 전기 자동차와 하이브리드 중 어떤 옵션이 선호되는지, 이 경우 또는 저 경우에 무엇을 선택하는 것이 더 나은지 등을 파악하려고 노력할 것입니다.
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전기 자동차 : 전기 자동차의 특징
최근까지 Toyota와 기타 브랜드는 실제로 전 세계에서 가장 선호되고 널리 보급된 옵션 중 하나였다는 사실부터 시작해 보겠습니다. 프리미엄 모델 Lexus RX450h F Sport 또는 더 겸손하고 저렴한 Toyota Prius 등을 회상하는 것으로 충분하므로 예를 멀리 찾을 필요가 없습니다.
더욱이 오늘날에도 현재 상황은 크게 변하지 않았지만 최근 소비자에게 소위 "친환경" 자동차의 다양한 버전을 제공할 수 있는 수많은 경쟁자가 시장에 등장했습니다.
사실, 모든 장점에도 불구하고 하이브리드 엔진을 장착한 자동차는 여전히 전기 모터와 내연 기관의 불가분한 공생을 나타냅니다. 이는 연료 절약에 대해 더 많이 이야기하고 있지만 이러한 기계를 사용할 때 대기로의 배출을 "제로"하고 석유 제품을 완전히 거부하는 것은 여전히 달성할 수 없음을 의미합니다.
하이브리드의 일반적인 구성에서 제외할 수 없는 피스톤 엔진에는 계속해서 연료가 필요하고, 윤활 시스템에는 모터 오일 등이 필요합니다. 이러한 이유로 하이브리드 발전소는 오히려 내연기관 진화의 다음 단계로 간주될 수 있지만 본격적인 대안 옵션은 아닙니다.
앞서 말한 내용을 고려하면 오늘날 완전 전기 자동차만이 내연 기관을 거부할 수 있다는 것이 분명해졌습니다. 그건 그렇고, 내연 기관이 장착 된 차량보다 먼저 전기 모터가 장착 된 최초의 자동차가 등장했기 때문에 아이디어는 새로운 것이 아닙니다.
그러나 초기 단계에서 전기 자동차 제작자는 많은 문제 (단거리, 높은 중량, 배터리 충전의 어려움 등)에 직면했으며 그 결과 이 옵션은 경쟁을 견딜 수 없었고 가솔린과 디젤 엔진은 전기 자동차를 빠르고 영구적으로 대체했습니다.
특히 현대 기술의 발전과 전기 축적 및 저장에 필요한 장치의 개발 덕분에 모든 것이 비교적 최근에 바뀌었습니다. 간단히 말해서, 우리는 전기 자동차용 에너지 집약적 배터리와 빠른 재충전을 위한 솔루션에 대해 이야기하고 있습니다.
그 결과, 최근 전기차는 대중적으로 이용 가능한 양산형 제품이 됐다. 요즘 이러한 자동차는 일본, 유럽, 미국 및 중국 제조업체에서 생산됩니다. 인기 있는 전기 자동차인 Nissan Leaf, 잘 알려진 Tesla Model S 및 Roadster, Toyota RAV4EV, BMW Active C 등을 강조할 가치가 있습니다.
전기 기계 다이어그램
내연 기관에 비해 설계에 움직이는 부품이 훨씬 적다는 사실부터 시작하겠습니다. 즉, 전기 자동차는 더 단순하며, 단순함은 항상 신뢰성 향상을 의미합니다.
주요 구조 요소는 다음과 같습니다.
- 배터리
- 전기 모터;
- 단순화된 전송;
- 기내 특수 충전기;
- 인버터 및 DC-DC 변환기;
- 전자 제어 시스템 개발;
전기 자동차의 배터리는 전기 모터에 전원을 공급하는 데 필요합니다. 현재 지정된 견인 배터리는 리튬 이온이며 서로 직렬로 연결된 모듈(캔)로 구성됩니다. 용량과 관련하여 모델마다 다양한 옵션을 사용할 수 있습니다. 일반적으로 자동차용 배터리는 전기 모터의 출력을 기준으로 선택됩니다.
트랙션 모터는 자동차 바퀴에 토크를 생성하며 3상 동기식 또는 비동기식 AC 모터(비동기식)로 평균 20~150kW 이상을 생성합니다. 전기 모터는 내연 기관, 특히 가솔린 엔진보다 훨씬 높습니다. 즉, 내연기관의 유효 에너지 손실은 최대 70%에 달하는 반면, 전기 모터의 경우 손실되는 에너지는 10%에 불과합니다.
이미 언급했듯이 전기 자동차는 전기 모터에 의해 구동되며 그 중 여러 개가 있을 수 있습니다. 전기 모터는 일반적으로 배터리로 구동되지만 태양광 패널 등을 사용하는 것도 가능합니다. 그러나 실제로 직렬형 전기차에는 배터리만 장착되는 경우가 많다.
이러한 배터리에는 충전이 필요하며, 충전은 외부 소스에서 발생하거나 전기 자동차가 이동하는 동안 발생할 수 있습니다. 두 번째 경우에는 제동 에너지 회복에 대해 이야기하고 있습니다.
따라서 전기 모터의 주요 장점은 모든 속도에서 사용 가능한 최대 토크로 간주될 수 있습니다. 이러한 모터는 추가 솔루션을 설치할 필요 없이 바퀴를 앞뒤로 회전시킬 수 있습니다. 또한 이러한 모터를 냉각할 필요가 없으며 전기 모터가 발전기 등의 기능을 수행할 수 있다는 점을 강조합니다.
일반적으로 오늘날 전기 자동차에는 여러 개의 전기 모터가 한 번에(각 바퀴마다) 설치되어 있습니다. 결과적으로 하나의 전기 모터를 장착하는 방식에 비해 견인력이 크게 향상됩니다.
전기 모터가 실제로 바퀴에 설치되는 솔루션도 있습니다. 한편, 이 경우 변속기는 최대한 단순화되지만 스프링 하 질량의 양이 증가하고 차량의 전반적인 제어성이 저하됩니다.
그런데 전기 자동차의 변속기 자체는 처음에는 간단하고 단일 스테이지 기어박스로 구성되는 경우가 많습니다. 충전기의 경우 솔루션이 차량 자체에 위치하며 일반 전기 콘센트를 통해 배터리를 충전할 수 있습니다. 특수 스테이션에서는 빠른 배터리 충전을 위한 별도의 "출력"도 있습니다.
인버터는 배터리의 DC 전류를 3상 AC 전압으로 변환하는 데 사용됩니다. 이는 전기 모터에 전력을 공급하는 데 필요한 전류입니다.
또한 전기 자동차의 설계에는 운전자에게 잘 알려진 12V 전원 공급 장치와의 유사성도 포함되어 있습니다. 이 경우 DC 컨버터는 이러한 추가 배터리 충전을 담당하며 배터리 자체는 다양한 온보드 장치 및 시스템(전기 파워 스티어링, 크기 및 헤드라이트, 에어컨, 열선 창문 및 좌석, 오디오 시스템)에 전원을 공급하는 데 필요합니다. 음향 등) .
전기차에서 역할을 하는 전자 시스템은 다양한 기능을 갖고 있다. 이 시스템은 능동 안전을 담당하고, 전기 모터의 작동을 제어하고, 견인 배터리 상태 및 충전 수준을 모니터링하고, 에너지 소비를 결정하고, 운전 시 에너지 절약 모드를 활성화하는 등의 역할을 합니다.
장치에 대해 이야기하면 (비슷한) 제어 장치와 수많은 센서, 다양한 액추에이터가 있습니다. 센서는 자동차 속도, 전기 모터의 부하 정도, 가스 브레이크 페달의 위치 및 기타 여러 매개변수를 기록합니다.
센서의 신호가 컨트롤러로 입력된 후 장치는 전기 자동차가 이동하는 동안 특정 모드에 대한 최상의 조건을 만들기 위해 노력합니다. 또한 운전자는 계기판을 통해 주행 속도, 충전 소모량, 잔여 충전량, 주행 가능 거리 등의 정보를 확인할 수 있습니다.
전기자동차의 종류와 실제 운용: 전기자동차의 장점과 단점
오늘날 이 분야의 글로벌 자동차 제조업체는 두 가지 경로를 따르고 있습니다.
- 완전히 새로운 전기 자동차 모델이 만들어지고 있습니다.
- 이미 제조업체 라인에 있는 자동차가 전기 자동차로 전환되고 있습니다.
전기 자동차도 여러 유형으로 나눌 수 있습니다. 자동차는 내연기관의 경우와 마찬가지로 오랫동안 도시형 소형차, 스포츠카 등으로 구분되어 왔습니다. 상황은 전기차도 비슷하다.
- 도시 전용 솔루션으로 자리잡은 전기차가 있다. 이러한 차량의 최대 속도는 상대적으로 낮으며(100km/h가 조금 넘음) 중간 및 고부하 모드에서는 상대적으로 작은 범위(70~80km)도 있습니다.
- "범용" 옵션도 강조 표시되어야 합니다. 이러한 전기차는 시속 140~160㎞까지 가속이 가능하고 자율성도 높아진다. 이를 통해 고속도로를 주행할 수 있습니다.
- 스포츠 버전의 경우, 이러한 전기 자동차의 "최대 속도"는 약 200km/h 이상입니다. 가속 역학도 매우 인상적입니다. 예를 들어, 오늘날 Tesla 전기 자동차는 3초 이내에 "100"에 도달할 수 있으며, 미국 회사 Genovation이 Chevrolet Corvette를 기반으로 제작한 세계에서 가장 빠른 전기 자동차의 최대 속도입니다. 2017년 테스트에서는 300km/h를 초과했습니다.
이러한 자동차는 여러 중요한 지표에서 내연 기관이 장착된 자동차와 매우 가까운 것으로 보입니다. 언뜻 보면 전기 자동차는 충분한 자율성과 수용 가능한 가속 역학을 갖추고 있습니다. 또한 작동 용이성, 낮은 유지 관리 및 서비스 비용을 강조할 수 있어 합리적인 소비자가 전기 자동차를 선택하도록 확실히 설득할 수 있습니다. 그러나 실제로는 모든 것이 조금 다르게 보입니다.
여전히 전기 자동차가 대량 솔루션이 되는 것을 허용하지 않는 것은 바로 작동 기능과 기타 여러 요소라는 점을 즉시 알아두겠습니다. 우선, 이러한 차량의 가격은 가솔린이나 디젤 내연 기관을 사용하는 경쟁사에 비해 계속해서 상당히 높습니다.
또한 현대 디젤 엔진의 효율성으로 인해 이러한 장치는 가솔린 자동차뿐만 아니라 전기 자동차와도 진지하게 경쟁할 수 있습니다. 또한, 전기차 배터리를 가정용 콘센트에서 충전하는 데 시간이 오래 걸리고, 인프라 개발이 열악해 급속 충전소를 찾기가 쉽지 않다는 점도 강조할 필요가 있다. 이는 특히 CIS 국가에 해당됩니다.
자율성에 관해서는 제조업체가 선언한 데이터가 현실과 완전히 일치하지 않는 경우가 많습니다. 첫째, 실제로는 특히 추운 계절에는 배터리가 더 빨리 방전됩니다.
둘째, 운전자가 역동적인 운전을 연습하는 경우 완전 배터리 충전이 70-80km 동안 지속되지 않을 수 있습니다. 도시 주변에는 40-50 개 밖에 없습니다. 이 정보를 확인하려면 Nissan Leaf 소유자의 실제 리뷰를 읽는 것으로 충분합니다. 왜냐하면 이 예산 버전의 전기 자동차는 오늘날 가장 저렴하고 가장 일반적인 자동차 중 하나이기 때문입니다.
간단히 말해서, 재충전하지 않고 전기차의 주행 가능 거리는 일정하지 않으며, 배터리 상태와 용량, 운전 스타일 등 다양한 요인에 따라 달라집니다. 여기에 에어컨, 치수, 난방 및 기타 솔루션의 사용을 추가하면 이상적인 도로 조건에서도 한 번의 충전으로 주행 거리는 필연적으로 20-30% 이상 감소합니다.
귀하의 운전 스타일이 활동적이라면(평균 속도 60km/h를 지속적으로 초과), 전체 50%를 신뢰할 수 있습니다. 제조업체가 한 번 충전으로 140-160km를 약속하면 이 수치는 70km/h 이하의 속도로 주행하고 배터리가 완전히 작동하는 조건에서만(손실 없음) 가정합니다. 배터리 용량).
그러나 예를 들어 고속도로에서 전기 자동차를 130km/h로 가속하면 재충전하지 않은 주행 거리는 70km에 불과합니다. 보시다시피, 도시에서는 이것이 여전히 허용되지만 시골 여행에 전기 자동차를 사용하는 것은 매우 어렵습니다.
이제 배터리에 대해 몇 마디. 오늘날 일반적으로 사용되는 배터리는 리튬 이온입니다. 생산에는 많은 비용이 필요하며 이는 전기 자동차의 전체 비용에 큰 영향을 미칩니다. 그러나 이러한 배터리의 수명은 평균 약 5년으로 제한됩니다.
즉, 전기 자동차를 유지하는 데 드는 기본 비용은 내연 기관을 사용하는 동급 자동차보다 몇 배 낮지만 초기 비용이 높고 값비싼 배터리를 교체해야 하는 필요성(평균 5년 후)으로 인해 경제적 이점과 타당성이 향상됩니다. 그런 차를 구입하는 것은 매우 의심스럽습니다. 여기에 전기 가격의 지속적인 상승을 추가할 가치가 있으며 이는 전기 자동차 소유 비용에도 영향을 미칩니다.
결과는 무엇입니까?
위의 사항을 고려하면 혁신적인 기술의 적극적인 구현으로 현대 전기 자동차의 자율성이 크게 향상될 수 있다는 것이 분명해졌습니다. 그러나 이러한 기술의 사용은 차량의 최종 비용에 큰 영향을 미치므로 대량 솔루션이 되기는 어렵습니다.
보다 저렴한 버전의 경우, 배터리, 약 7~8시간의 가정용 네트워크 충전 시간, 적은 전력 보유량 등이 이러한 전기 자동차의 약점으로 남아 있습니다.
또한 모든 국가가 고속 충전이나 배터리 교체를 위한 특수 스테이션을 만드는 형태로 인프라를 적극적으로 개발하는 것은 아니라는 점에 유의해야 합니다. 전기 자동차 수리 및 유지 관리를 위한 전문 서비스도 상황은 동일합니다. 유럽과 미국에서는 이 문제에 많은 관심을 기울이고 있지만, 불행히도 CIS에서는 전기 자동차의 정상적인 작동을 위해 허용 가능한 조건을 만드는 것에 대해 이야기하는 것이 여전히 불가능합니다.
상황이 곧 바뀔 가능성이 매우 높지만 오늘날 국내 도로를 달리는 전기 자동차는 계속해서 드물다. 일반적으로 이러한 자동차는 대도시에서 찾을 수 있습니다. 동시에, 부유한 소유자는 실용적인 목적보다는 오락을 위해 전기 자동차를 구입하는 경우가 많습니다.
즉, 대다수 운전자의 경우 특히 CIS 국가에 대해 이야기할 때 전기 자동차를 주요 영구 교통 수단으로 고려할 가치가 없습니다.
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