Электромобиль это автомобиль, который приходит в движение от одного или нескольких электродвигателей за счет автономного источника энергии (аккумулятора).

История:

Когда появился первый автомобиль с электромотором сейчас установить уже практически невозможно, в XIX веке достаточно много изобретателей конструировали различные модификации автомобилей, которые приводились в действие электродвижущей силой.

Но все же первое упоминание о появление такой конструкции есть, и оно приходится на 1828 г. тогда выходец из Венгрии Аньос Джедлик сконструировал маленький, примитивный электромобиль который больше напоминал современную доску для скейтборда, на которую установили электромотор.

К сожалению или нет, но тогдашнему буму развития автомобилей на электрической тяге мешала сложная система преобразования тока для подзарядки аккумуляторов, да и сами аккумуляторы были очень громоздкими, имели низкую плотность заряда и множество других несовершенств. К тому же электродвигатели сначала вступили в конкуренцию с паровыми двигателями, а в дальнейшем и с двигателями внутреннего сгорания. Устройство автомобиля с ДВС, после ряда доработок, стало в не конкуренции, почитайте об этом тут http://cars-repaer.ru . Только сейчас стало всё по серьёзному меняться.

Электрический аккумулятор:

Это источник электрического тока многоразового действия, в котором за счет обратимых химических процессов обеспечивается многократная зарядка и разрядка батареи.

Одной из главных проблем для современных электрических аккумуляторов и аккумуляторов для электромобилей, особенно это их, достаточно низкая емкость заряда. Для такого автономного устройства как электромобиль, которое должно передвигаться на большие расстояния и при этом должно обеспечивать такой же уровень комфорта, как и обычный автомобиль, емкость электрической батареи является критически важной.

Недостаточная емкость аккумулятора, не единственный существенный недостаток для электромобилей, так же существенным недостатком, мешающим массовому внедрению электромобилей является отсутствие необходимой инфраструктуры, в которую должны входить авто зарядные станции, и отдельные электрические сети так как обычные сети будут сильно перегружены при одновременной зарядке множества автомобилей.

Электродвигатель:

Электродвигатель это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую движущую силу.

Работа электродвигателя состоит в принципе электромагнитной индукции, это появление электрического тока при изменении магнитного поля в замкнутом контуре обмотки. Современные электродвигатели используются в самых разных отраслях промышленности и в быту, а также на электромобилях. В автомобилях на электрическом приводе чаще всего используются трехфазные двигатели переменного тока повышенной компактности и мощности. Электродвигатели обладают огромными преимуществами по сравнению с двигателями внутреннего сгорания это:

Экологически безопасный в эксплуатации

Малый вес и компактность

Простота в обслуживании и долговечность

Возможность перевода в режим генератора

Серьезных недостатков у автомобильных электродвигателей нет.

В последнее время крупные фирмы производящие электромобили стали использовать систему мотор-колесо. В это системе электродвигатель с различными агрегатами устанавливается непосредственно в колесо, которое отличается от обычного автомобильного колеса и имеет свою собственную конструкцию. Благодаря такому решению в конструкции автомобиля можно отказаться от трансмиссии как таковой, что приводит к упрощению строения электромобиля, его обслуживанию и снижению веса.

Недостатки и преимущества электромобилей:

Преимущества:

Простота технического обслуживания

Низкая пожаропасность при авариях

Более высокая экологичность при эксплуатации

Простота конструкции и долговечность работы деталей

Меньший шум и отсутствие вибраций

Высокая плавность хода и динамика

Недостатки:

Не достаточно высокая емкость современных электрических аккумуляторов и долгое время их заряда

Отсутствие соответствующей инфраструктуры

Высокая стоимость литиевых батарей

Большой вес свинцовых батарей и сложность их утилизации

Современные электромобили далеко ушли от своих предшественников, и ничем по комфортабельности не уступают автомобилям с двигателями внутреннего сгорания и гибридными двигателями, а по некоторым техническим и эксплуатационным характеристикам даже превосходят их. И уже не остается никаких сомнений, что электромобиль это автомобиль будущего причем не далекого, а самого ближайшего.

________________________________________________________________________

Традиционно именно электромобили считаются транспортом будущего . Объясняется это простотой электродвигателей, имеющих отличную моментную характеристику, не нуждающихся в трансмиссии, бесшумных и безвредных для окружающей среды.

Множество электромобилей появилось за последние годы. Их характеристики все улучшаются, электрические двигатели становятся мощнее и компактнее. Их даже удается размещать в колесах машины, к примеру, так сделано в Mitsubishi Lancer Evolution MIEV .

Единственный автомобиль, который почти подобрался к серийному выпуску, – Chevrolet Volt . Эта машина для подзарядки батарей может использовать как встроенный бензогенератор, так и внешний источник энергии.

Основное препятствие на пути распространения автомобилей с электродвигателями – недостаточная емкость источников электроэнергии, за счет чего дальность поездки электромобилей практически не превышает 300км, а процесс зарядки довольно длительный – как минимум несколько часов.

Гибридные силовые установки

Все чаще появляется информация о гибридных установках , как о двигателях будущего . Гибридные установки – это сочетание двух двигателей: электрического и (обычно) бензинового. В зависимости от нагрузки работают либо два двигателя сразу, либо только ДВС, либо электромотор. Электромотор питается от аккумулятора, который подзаряжается при торможении или от генератора ДВС. Преимуществами данной схемы являются хорошая динамика, экономия топлива и уменьшение выбросов вредных веществ.

Наиболее распространенные представители гибридных автомобилей в России: Lexus RX400h и LS600h.

Японцы являются лидерами в разработке гибридов. Еще в 1997-ом компания Toyota опробовала на Toyota Prius систему Hybrid Synergy Drive, которая позволяет гибко управлять совместной работой моторов. Сейчас компания успешно применяет свою систему на дорогих гибридных автомобилях Lexus GS450h, Lexus RX400h, рассчитывая довести выпуск до 1 000 000 в год к 2110-ому. Honda старается не отставать, предлагая гибридные варианты Honda Civic, Insight и Accord.

Но и у гибридных двигателей есть недостатки. При стоянии в пробке или движении по шоссе невозможно накопление энергии из-за отсутствия торможений. Частые отключения мотора могут приводить неэффективной работе и остыванию нейтрализаторов.

Вывод по теме: «Двигатели будущего»

Все перечисленные варианты двигателей в этой и предыдущей статье очень сложно, да и некорректно сравнивать, ведь они находятся на различных этапах внедрения и развития. Но мы попробуем оценить перспективы.

Ситуация с экологией и ценами на топливо подводит историю с бензиновыми дизельными двигателями внутреннего сгорания к концу. Имеющиеся резервы – сложные системы нейтрализаторов, сверхобедненная смесь и турбина – лишь отсрочат переход. На что будет осуществляться переход? По-видимому, на гибридные автомобили . Стоимость их силовой установки достигла приемлемого уровня, и ее потребительские характеристики априори намного лучше, чем у одиночных моторов.

Когда многомиллионные инвестиции правительств различных стран позволят изменить топливную инфраструктуру и перейти на водород, тогда водородным двигателям будет дан зеленый свет, а если к тому моменту удастся снизить цену топливных элементов, то не заставят себя ждать и электромобили .

Электродвигатель представляет электромашину, перестраивающую электрическую энергию в механическую. Обычно электрическая машина реализует механическую работу благодаря потреблению приложенной к ней электроэнергии, преобразовывающейся во вращательное движение. Ещё в технике есть линейные двигатели, способные создавать сразу поступательное движение рабочего органа.

Особенности конструкции и принцип действия

Не важно какое конструктивное исполнение, но устройство любых электродвигателей однотипное. Ротор и статор находятся внутри цилиндрической проточки. Вращение ротора возбуждают магнитное поле, отталкивающее его полюса от статора (неподвижной обмотки). Сохранять постоянное отталкивание можно путём перекоммутации обмоток ротора, или образовав вращающееся магнитное поле непосредственно в статоре. Первый способ присущий коллекторным электродвигателям, а второй — асинхронным трехфазным.

Корпус любых электродвигателей обычно чугунный или выполнен из сплава алюминия. Однотипные двигатели, не смотря на конструкцию корпуса производятся с одинаковыми установочными размерами и электрическими параметрами.

Работа электродвигателя базируется на принципах электромагнитной индукции. Магнитная и электрическая энергия создают электродвижущуюся силу в замкнутом контуре, проводящем ток. Это свойство заложено в работу любой электромашины.

На движущийся электроток в середине магнитного поля постоянно воздействует механическая сила, стремительно пытающаяся отклонить направление зарядов в перпендикулярной силовым магнитным линиям плоскости. Во время прохождения электротока по металлическому проводнику либо катушке, механическая сила норовит подвинуть или развернуть всю обмотку и каждый проводник тока.

Назначение и применение электродвигателей

Электрические машины имеют много функций, они способны усиливать мощность электрических сигналов, преобразовывать величины напряжения либо переменный ток в постоянный и др. Для выполнения таких разных действий существуют многообразные типы электромашин. Двигатель представлят тип электрических машин, рассчитанных для преобразования энергии. А именно, этот вид устройств превращает электроэнергию в двигательную силу или механическую работу.

Он пользуется большим спросом во многих отраслях. Их широко используется в промышленности, на станках различного предназначения и в других установках. В машиностроении, к примеру, землеройных, грузоподъёмных машинах. Также они распространены в сферах народного хозяйства и бытовых приборах.

Классификация электродвигателей

Электродвигатель, является разновидностью электромашин по:

• Специфике, создающегося вращательного момента:
  гистерезисные;
  магнитоэлектрические.
• Строению крепления:
  с горизонтальным расположением вала;
  с вертикальным размещением вала.
• Защите от действий внешней среды:
  защищённые;
  закрытые;
  взрывонепроницаемые.

В гистерезисных устройствах вращающий момент образуется путём перемагничивания ротора или гистерезиса (насыщения). Эти двигатели мало эксплуатируются в промышленности и не считаются традиционными. Востребованными являются магнитоэлектрические двигатели. Существует много модификаций этих двигателей.

Их разделяют на большие группы по типу протекающего тока:

• Постоянного тока.
• Переменного тока.
• Универсальные двигатели (работают на постоянном переменном токе).

Особенности магнитоэлектрических двигателей постоянного тока

С помощью двигателей постоянного тока создают регулируемые электрические приводы с высокими эксплуатационными и динамическими показателями.

Типы электродвигателей:

• С электромагнитами.
• С постоянными магнитами.

Группа электродвигателей, питание которых выполняется постоянным током, подразделяется на подвиды:

• Коллекторные . В этих электроприборах присутствует щёточно-коллекторный узел, обеспечивающий электрическое соединение неподвижной и вращающейся части двигателя. Устройства бывают с самовозбуждением и независимым возбуждением от постоянных магнитов и электромагнитов.
• Выделяют следующие виды самовозбуждения двигателей:
  параллельное;
  последовательное;
  смешанное.
• Коллекторные устройства имеют несколько минусов:
  Низкая надёжность приборов.
  Щёточно-коллекторный узел довольно сложная в обслуживании составляющая часть магнитоэлектрического двигателя.
• Безколлекторные (вентильные) . Это двигатели с замкнутой системой, работающие по аналогичному принципу работы синхронных устройств. Оснащены датчиком положения ротора, преобразователем координат, а также инвертором силовым полупроводниковым преобразователем.

Эти машины выпускаются различных размеров от самых маленьких низковольтных до громадных размеров (в основном до мегаватта). Миниатюрными электродвигателями оснащены компьютеры, телефоны, игрушки, аккумуляторные электроинструменты и т.п.

Применение, плюсы и минусы электродвигателей постоянного тока

Электромашины постоянного тока применяют в разных областях. Ими комплектуют подъёмно-транспортные, красочно-отделочные производственные машины, а также полимерное, бумажное производственное оборудование и т.д. Часто электрический двигатель этого типа встраивают в буровые установки, вспомогательные агрегаты экскаваторов и другие виды электротранспорта.

Преимущества электрических двигателей:

• Лёгкость в управлении и регулировании частоты вращения.
• Простота конструкции.
• Отменные пусковые свойства.
• Компактность.
• Возможность эксплуатации в разных режимах (двигательном и генераторном).

Минусы двигателей:

• Коллекторные двигатели требуют трудное профилактическое обслуживание щёточно-коллекторных узлов.
• Дороговизна производства.
• Коллекторные устройства имеют не большой срок службы из-за изнашивания самого коллектора.

Электродвигатель переменного тока

В электродвигателях переменного тока электроток описывается по синусоидальному гармоническому закону, периодично меняющему свой знак (направление).

Статор этих устройств изготавливают из ферромагнитных пластинок, имеющих пазы для помещения в них витков обмотки с конфигурацией катушки.

Электродвигатели по принципу работы бывают синхронными и асинхронными . Главным их отличием является то, что скорость магнитодвижущей силы статора в синхронных приборах равна скорости вращения ротора, а в асинхронных двигателях эти скорости не совпадают, обычно ротор вращается медленнее поля.

Синхронный электродвигатель

Из-за одинакового (синхронного) вращения ротора с магнитным полем, аппараты именуют синхронными электродвигателями. Их подразделяют на подвиды:

• Реактивный.
• Шаговый.
• Реактивно-гистерезисный.
• С постоянными магнитами.
• С обмотками возбуждения.
• Вентильный реактивный.
• Гибридно-реактивный синхронный двигатель.

Большая часть компьютерной техники оснащена шаговыми электродвигателями. Преобразование энергии в этих устройствах основано на дискретно угловом передвижении ротора. Шаговый электродвигатель имеет высокую продуктивность, независящую от их мизерных размеров.

Достоинства синхронных двигателей:

• Стабильность частоты вращения, что не зависит от механических нагрузок на валу.
• Низкая чувствительность к скачкам напряжения.
• Могут выступать в роли генератора мощности.
• Снижают потребление мощности, предоставляемой электростанциями.

Недостатки в синхронных устройствах:

• Сложности с запуском.
• Сложность конструкции.
• Затруднения в регулировки частоты вращения.

Недостатки синхронного двигателя, делают более выгодным для использования электродвигатель асинхронного типа. Тем не менее, большинство синхронных двигателей из-за их работы с постоянной скоростью востребованы для установок в компрессоры, генераторы, насосы, а также крупные вентиляторы и пр. оборудование.

Асинхронный электродвигатель

Статор асинхронных двигателей представляет распределённую двухфазную, трехфазную, реже многофазную обмотку. Ротор выполняют в виде цилиндра, используя медь, алюминий либо металл. В его пазы залиты либо запрессованные токопроводящие жилы к оси вращения под определённым углом. Они соединяются в одно целое на торцах ротора. Противоток возбуждается в роторе от переменного магнитного поля статора.

По конструктивным особенностям выделяют два вида асинхронных двигателей:

• С фазным ротором.
• С короткозамкнутым ротором.

В остальном конструкция приборов не имеет отличий, статор у них абсолютно одинаковый. По числу обмоток выделяют такие электродвигатели:

• Однофазные . Этот тип двигателей самостоятельно не запускается, ему требуется стартовый толчок. Для этого применяется пусковая обмотка либо фазосдвигающая цепь. Также приборы запускаются вручную.
• Двухфазные . В этих устройствах присутствуют две обмотки со смещёнными на угол фазами. В приборе возникает вращающееся магнитное поле, напряженность которого в полюсах одной обмотки нарастает и синхронно спадает в другой.
  Двухфазный электродвигатель может самостоятельно запускаться, но с реверсом присутствуют сложности. Часто этот тип устройств подключают к однофазным сетям, включая вторую фазу через конденсатор.
• Трехфазные . Достоинством этих типов электродвигателей является легкий реверс. Основные части двигателя – это статор с тремя обмотками и ротор. Позволяет плавно регулировать скорость ротора. Эти приборы довольно востребованы в промышленности и технике.
• Многофазные . Состоят эти устройства из встроенной многофазной обмотки в пазах статора на его внутренней поверхности. Эти двигатели гарантируют высокую надёжность при эксплуатации и считаются усовершенствованными моделями двигателей.

Асинхронные электрические двигатели значительно облегчают работу людей, поэтому они незаменимы во многих сферах.

Достоинствами этих приборов, которые сыграли роль в их популярности, являются следующие моменты:

• Простота производства.
• Высокая надёжность.
• Не нуждаются в преобразователях для включения в сеть.
• Небольшие расходы при эксплуатации.

Ко всему этому, можно добавить относительную стоимость асинхронных приборов. Но они также имеют и недостатки:

• Невысокий коэффициент мощности.
• Трудность в точной регулировке скорости.
• Маленький пусковой момент.
• Зависимость от напряжения сети.

Но благодаря питанию электродвигателя с помощью частотного преобразователя, некоторые недостатки устройств устраняются. Поэтому потребность асинхронных моторов не падает. Их применяют в приводах разных станков в областях металлообработки, деревообработки и пр. В них нуждаются ткацкие, швейные, землеройные, грузоподъёмные и другие виды машин, а также вентиляторы, насосы, центрифуги, разные электроинструменты и бытовые приборы.

Все новое - это хорошо забытое старое. Так и, казалось бы, современное понятие электромобиль стало известно в середине XIX века. Электромобили в России впервые появились в 1899 году. Их конструировал известный в те времена инженер Ипполит Романов, а идею, как сделать электромобиль, он позаимствовал у американских производителей «Моррис-Салом».

Так, что такое электромобиль? Это машина, которая в движение приводится не посредством двигателя внутреннего сгорания, а с помощью автономного источника электрической энергии.

На сегодняшний день электромобили в России на авторынке представлены всего тремя моделями: Mitsubishi i-MiEV, ВАЗ Ellada, фургон Edison или Ford Transit. Другие же известные производители пока не торопятся экспортировать в Россию свои электрокары. Поэтому и вопрос о том, где купить электромобиль, во многом вызывает затруднение.

Электромобили в России - вопрос о зарядке?

Заряжается автомобиль на специальных зарядных станциях через переходник. Для полного заряда электрокара потребуется не больше получаса.

Есть возможность «заправлять» электромобиль и в домашних условиях с помощью специального зарядного устройства от простой розетки. Единственный минус - процесс может затянуться на несколько часов, зато очевидный плюс - возможность заряжаться в любом месте и никак не зависеть от «заправочной» станции.

Длительность поездки

На сегодня одним из слабых звеньев в использовании электромобилей является максимальное количество времени, доступное на поездки от одной зарядки. По заявленным показателям производителей электрокаров пробег на полном заряде составляет: Renault Twizy - 100 км, Mitsubishi i-MiEV - 160 км, ВАЗ Ellada - 150 км, Nissan Leaf - 175 км.

На первый взгляд этого вполне хватает для однодневной поездки по городу из дома на работу и обратно. Но ведь автомобиль необходим не только для перемещения в черте города, хочется поехать и на дачу, посетить друзей в другом городе или выехать на природу. А для этих целей 150 км катастрофически мизерная цифра. Не так ли?

Кроме того, значительная часть энергии (до 40%), теряется на стояние в пробках или светофоре, кондиционирование, обогрев, пользование аудиосистемой и т.д. Все это заставляет задуматься, а стоит ли приобретать дорогостоящий девайс, чтобы потом томиться в пробках, размышляя на тему, как добраться до розетки или домой.

Цена вопроса

По мнению многих специалистов электрокары по функциональности и характеристикам не имеют особого отличия от привычного авто. Зато цены, которые в среднем колеблются в пределах 1,2-1,8 млн. рублей, могут повергнуть в шок обывателя. Это если учесть, что за эти же деньги можно купить два, а то и три современных не электрических авто, не уступающих по набору опций и безопасности. Хотя многие и считают, что деньги в короткие сроки отбивается на разнице в топливе. Но все далеко не так радужно, как может показаться.

Подводим итоги

Преимущества данных авто, такие как экологичность и экономия топлива, никак не могут перекрыть расходы на обслуживание и эксплуатацию. К тому же цена у электромобилей по сравнению с другими обычными автомашинами, работающими на топливе, значительно выше, что тоже нельзя назвать большим плюсом.

Если смотреть с другого ракурса, то хотя сегодня электромобили в России может и не сильно популярны, но без сомнения за ними будущее. Рано или поздно цена упадет, они станут быстрыми и смогут проезжать тысячи километров на одном заряде.

Своими впечатлениями поделился владелец 2015 года выпуска, проездивший на электрокаре ровно год.

После года эксплуатации электромобиля я понял, что езда на нём гораздо приятнее, чем вождение бензиновой машины. Как и у большинства людей, перед покупкой электрокара у меня были сомнения. Я размышлял о ёмкости аккумулятора, дальности пробега, возможности зарядки, стоимости машины, её работе в холодную и жаркую погоду, амортизации и других факторах.

После года езды на «Лифе» я отбросил все сомнения. Каждое утро я сажусь в автомобиль и еду на работу. Каждый вечер я делаю то же самое, чтобы вернуться домой. Это же я делал годами на бензиновых машинах. Единственная разница состоит в 10 секундах – 5 на то, чтобы отключить автомобиль от зарядки утром, и 5 на то, чтобы подключить его вечером.

В эксплуатации Leaf гораздо лучше, чем Toyota Corolla 2004, на которой я ездил раньше. Конечно, многие преимущества появились за счёт общего прогресса. О камере заднего вида, центральном экране с навигацией, подогреваемых сиденьях и рулевом колесе, зеркалах с затемнением, Bluetooth и USB-подключениях раньше было можно только мечтать. Однако Leaf хорош и с точки зрения вождения.

Он невероятно тих. Вы не слышите ни шума стартёра, ни звуков мотора при наборе или сбросе оборотов. Электромотор издаёт приятный тихий гул. При ускорении или сбросе оборотов тон его незначительно повышается или понижается, но намного тише, чем в бензиновых или гибридных авто.

Однако есть и разочарования. Несмотря на то, что вы покупаете новую современную машину, вы не получите современных помощников вроде круиз-контроля с радаром, системы автоматического экстренного торможения или контроля движения по полосе.

Затруднено пользование багажником. Вначале для того, чтобы снять его крышку, мне приходилось вынимать её через заднюю дверь. Потом мне подсказали, что есть чуть более удобный способ, но всё равно использование багажного отсека остаётся проблемой.

Приложение для управления автомобилем можно даже не включать. К примеру, на то, чтобы включить с его помощью климат-контроль, нужна целая минута.

Тем не менее, я рад покупке. Мне завидует жена, которая ездит на бензиновой машине на заправку минимум раз в неделю, тогда как я просто подключаю зарядную станцию. Купленная мной ChargePoint Home 25 за час заряжает машину на 40 километров пробега, чего хватает для поездки на работу и обратно. На магистральных трассах есть станции быстрой зарядки, но после дальней поездки (1 600 км) я понял, что «Ниссан Лиф» всё же лучше подходит для езды по городу. Для дальних поездок нужно выбрать гибрид с хорошей дальностью.

Хорош был бы с его дальностью в 380 километров, но для него пока недостаточно станций быстрой зарядки.

Что касается энергоэффективности последней модели Nissan Leaf, то она колеблется от 6,76 километров на киловатт/час в июне до 4,67 километра на киловатт/час в декабре. Годичная эксплуатация показала, что экономичность на 27% выше, чем заявленные 5,31 километра на киловатт/час.

Анализ оплат по моей карте показал, что на бензиновой машине я тратил на топливо в среднем 68 долларов в месяц. Счета на электричество после покупки электромобиля увеличились на 47 долларов в месяц. Так что, несмотря на довольную высокую стоимость электричества в нашей местности, здесь наблюдается определённая экономия, которую следует добавить к экономии на стоимости автомобиля. Благодаря субсидиям разного уровня я купил машину всего за 16 000 долларов.

И если бы не ограничения!... Из-за нехватки станций зарядки я до сих пор не могу поехать на Nissan Leaf 2015 к сестре в Нью-Гэмпшир. Путь туда нужно проложить так, чтобы зарядиться на появившейся только в южной части штата станции. Так что на дальние расстояния мы вынуждены передвигаться на автомобиле жены.