V prvním dílu tohoto miniseriálu jsme se podívali na synchronní motor, který se v elektromobilech používá nejčastěji. Podívejme se teď na jeho blízkého sourozence, tedy motor asynchronní.
Synchronní a asynchronní motor: stručné shrnutí pro laiky
Články na téma motory elektromobilů:
- Elektromotor Koenigsegg: Jaké jsou jeho výhody?
- Motor elektroauta: Opravdu je to tak jednoduché?
- Synchronní a asynchronní motor elektromobilu
- Asynchronní motor: V čem má navrch proti synchronnímu motoru? - právě čtete
- Tesla Dual Motor: Proč je každý motor jiný?
- In-wheel motor: Přes sliby automobilek se stále neujal
- Elektromotor a jeho rotor: Jak to chladí elektromobily?
Základní principy elektromotoru
Princip je stále stejný – používáme elektrický proud k tomu, abychom vytvořili ve statoru magnetické pole, které nám otáčí rotorem. To mají společné všechny elektromotory. Asynchronní motor však, jak už název napovídá, není přesně synchronizovaný s točivým magnetickým polem, naopak za ním zaostává a točí se jinou rychlostí. Jak je to možné?
Zde se dostáváme zpět k synchronnímu motoru, který má obvykle rotor tvořený permanentními magnety. Ty se otáčí současně s magnetickým polem, které generujeme ve statoru a rychlost otáček magnetického pole a rotoru je vlastně shodná.
Motor bez magnetů
Jenže asynchronní motor nemá permanentní magnety, namísto toho má vinutí, tedy cívky. Pokud kolem rotoru spustíme rotační magnetické pole, bude se v těchto cívkách generovat napětí. Vzniklý proud vyvolá magnetický tok. To znamená, že dojde ke vzniku síly, tedy krouticího momentu na hřídeli rotoru, který se začne otáčet.
- Mohlo by vás zajímat: Elektromotor od Koenigsegg – v čem je tak revoluční?
Elektromotor, který je pozadu
Pakliže by otáčky rotoru byly shodné s rychlostí rotujícího magnetického pole, nedocházelo by v jeho cívkách ke generování napětí. Zanikla by tedy síla, která ho pohání, rotor by zpomalil, čímž by se jeho rychlost vůči rotačnímu magnetickému poli snížila a v cívkách by se opět indukovalo napětí. Je to tedy vlastně samoregulační děj.
Rozdíl rychlostí rotačního magnetického pole a rotoru je tedy základním principem funkce asynchronního elektromotoru. A právě tento rozdíl se nazývá skluz. Jeho hodnota, vyjádříme-li ji v procentech, bývá asi 1 až 6 %. Rotor se nakonec ustálí v takové rychlosti, kdy moment od elektromagnetických sil = moment odporu zátěže.
Složité řízení
Jak je asi z popisu fungování jasné, řízení probíhá pomocí změny frekvence. V jednodušším nasazení v průmyslu nebo v domácích spotřebičích jsou asynchronní motory zpravidla řízené buď v rozmezí několika stupňů, nebo mají určité otáčky, které se měnit nedají a jsou přímo závislé na frekvenci sítě.
V elektromobilech je ovšem řídit musíme, protože jinak by nebylo možné měnit rychlost vozidla, což, jak asi uznáte, by bylo trochu problematické. Změnu frekvence a konverzi stejnosměrného proudu na střídavý zajišťuje invertor. Moderní metody řízení zahrnují ovšem skalární a vektorovou regulaci, které zajišťují optimální řízení momentu a magnetického toku motoru, a tím přesné a efektivní ovládání otáček a výkonu.
- Přečtěte si také: Elektromobily jsou konstrukčně jednodušší, ale také mají své problémy
Výhody a nevýhody
Základní výhodou asynchronních elektromotorů je jejich jednoduchost. Motory synchronní jsou rovněž relativně jednoduché (ve srovnání s moderními spalováky je jednoduché kde co), ale asynchronní jdou v tomto ještě o kousek dál. Neobsahují žádné kartáče, komutátory ani permanentní magnety, které by mohly ztrácet vlastnosti při vyšších teplotách. Dobře snáší extrémní zátěž a vysoké provozní teploty, aniž by to významně zkrátilo jejich životnost.
Dalším významným benefitem je nižší cena výroby, protože měď a hliník jsou mnohem levnější než neodym a jeho slitiny, které se používají v magnetech synchronních motorů. A pak je tu samozřejmě otázka účinnosti. Jakkoliv by se z principu funkce mohlo zdát, že v tomto směru asynchronní motor zaostává, není tomu tak. V celém spektru otáček je asynchronní elektromotor méně účinný než motor synchronní. Má i nižší efektivitu rekuperace.
Zdroj médií: Depositphotos.
Zvažujete koupi elektromobilu?
Diskuze (6)
Nejsem si jistý, zda brzdění považujete za ironii, ale jedním ze způsobů brzdění asynchronního motoru je snížení otáček točivého pole. V tomto případě lze rozumně rekuperovat, pokud je absolutní hodnota skluzu dostatečně velká.
Jinak asynchronní stroje se celkem běžně používají jako generátory v MVE.
Čeká nás opravdu světlá budoucnost...milý osle, i asynchronní motor má otáčky stejné jako magnetické pole, jen je za ním ve skluzu...a představ si tu hrůzu, dokáže fungovat i jako generátor a dokonce i brzda! Neuvěřitelné že? Brzda je i autor.
jura,