An motor eléctricoé un dispositivo que converte a enerxía eléctrica en enerxía mecánica e, desde a invención do primeiro motor eléctrico por parte de Faraday, puidemos vivir as nosas vidas sen este dispositivo en todas partes.
Hoxe en día, os coches están a pasar rapidamente de ser dispositivos predominantemente mecánicos a dispositivos eléctricos, e o uso de motores nos automóbiles é cada vez máis común. Moita xente pode non ser capaz de adiviñar cantos motores leva instalado o seu coche, e a seguinte introdución axudarache a descubrir os motores do teu coche.
Aplicacións dos motores nos automóbiles
Para saber onde está o motor no teu coche, o asento eléctrico é o lugar ideal para atopalo. Nos coches económicos, os motores adoitan ter axuste cara adiante e cara atrás e inclinación do respaldo. Nos coches premium,motores eléctricospode controlar o axuste da altura, por exemplo, a reclinación do coxín do asento inferior, o apoio lumbar, o axuste do repousacabezas e a firmeza do coxín, entre outras características que se poden usar sen motores eléctricos. Outras características dos asentos que usan motores eléctricos inclúen o pregamento eléctrico dos asentos e a carga eléctrica dos asentos traseiros.
Os limpaparabrisas son o exemplo máis común demotor eléctricoaplicacións en automóbiles modernos. Normalmente, todos os coches teñen polo menos un motor de limpaparabrisas para os limpaparabrisas dianteiros. Os limpaparabrisas traseiros son cada vez máis populares entre os todoterreos e os coches con portas traseiras tipo celeiro, o que significa que os limpaparabrisas traseiros e os motores correspondentes están presentes na maioría dos coches. Outro motor bombea o líquido lavaparabrisas ao parabrisas e, nalgúns coches, aos faros, que poden ter o seu propio pequeno limpaparabrisas.
Case todos os coches teñen un soprador que fai circular o aire a través do sistema de calefacción e refrixeración; moitos vehículos teñen dous ou máis ventiladores na cabina. Os vehículos de gama alta tamén teñen ventiladores nos asentos para a ventilación dos acolchados e a distribución da calor.
Antigamente, as ventás abríanse e pechábanse manualmente, pero agora son habituais os elevalunas eléctricos. Os motores ocultos están aloxados en cada ventá, incluídos os teitos solares e as ventás traseiras. Os actuadores que se usan para estas ventás poden ser tan sinxelos como os relés, pero os requisitos de seguridade (como a detección de obstáculos ou a suxeición de obxectos) levan ao uso de actuadores máis intelixentes con monitorización do movemento e limitación da forza motriz.
Ao cambiar de manual a eléctrico, os peches dos coches son cada vez máis cómodos. As vantaxes do control motorizado inclúen funcións prácticas como o funcionamento remoto e unha maior seguridade e intelixencia, como o desbloqueo automático despois dunha colisión. A diferenza dos elevalunas eléctricos, os peches eléctricos das portas deben manter a opción de funcionamento manual, polo que isto afecta o deseño do motor e a estrutura do peche eléctrico das portas.
Os indicadores dos cadros de mandos ou dos grupos de instrumentos poden ter evolucionado a díodos emisores de luz (LED) ou outros tipos de pantallas, pero agora todos os indicadores e esferas empregan pequenos motores eléctricos. Outros motores da categoría de comodidade inclúen características comúns como o pregamento e o axuste da posición dos espellos laterais, así como aplicacións máis sombrías como capotas descapotables, pedais retráctiles e divisores de vidro entre o condutor e o pasaxeiro.
Baixo o capó, os motores eléctricos son cada vez máis comúns noutros lugares. En moitos casos, os motores eléctricos están a substituír os compoñentes mecánicos accionados por correas. Algúns exemplos son os ventiladores de radiador, as bombas de combustible, as bombas de auga e os compresores. Hai varias vantaxes en cambiar estas funcións de accionamento por correas a accionamento eléctrico. Unha delas é que o uso de motores de accionamento en equipos electrónicos modernos é máis eficiente enerxeticamente que o uso de correas e poleas, o que resulta en beneficios como unha mellor eficiencia de combustible, unha redución do peso e menores emisións. Outra vantaxe é que o uso de motores eléctricos en lugar de correas permite máis liberdade no deseño mecánico, xa que as localizacións de montaxe das bombas e os ventiladores non teñen que estar restrinxidas pola correa serpentina que debe estar unida a cada polea.
Tendencias na tecnoloxía de motores para vehículos
Os motores eléctricos son indispensables nos lugares marcados no diagrama anterior e, posteriormente, a medida que o coche se volva máis electrónico e se avance na condución autónoma e na intelixencia, os motores eléctricos usaranse cada vez máis no coche, e o tipo de motores para a tracción tamén está a cambiar.
Mentres que antes a maioría dos motores dos automóbiles usaban sistemas estándar de 12 V para automóbiles, os sistemas de dobre tensión de 12 V e 48 V están a converterse na norma, e este sistema permite eliminar algunhas das cargas de maior corrente da batería de 12 V. A vantaxe de usar unha fonte de alimentación de 48 V é unha redución de catro veces na corrente para a mesma potencia e a consiguiente redución do peso dos cables e os enrolamentos do motor. Entre as aplicacións con cargas de alta corrente que se poden actualizar a unha potencia de 48 V inclúense os motores de arranque, os turbocompresores, as bombas de combustible, as bombas de auga e os ventiladores de refrixeración. A instalación dun sistema eléctrico de 48 V para estes compoñentes pode aforrar aproximadamente un 10 % no consumo de combustible.
Comprender os tipos de motores
Diferentes aplicacións requiren diferentes motores e os motores pódense clasificar de diversas maneiras.
1. Clasificación baseada na fonte de alimentación: dependendo da fonte de alimentación do motor, este pódese clasificar en motores de corrente continua e motores de corrente alterna. Entre eles, os motores de corrente alterna tamén se dividen en motores monofásicos e motores trifásicos.
2. Segundo o principio de funcionamento: segundo a súa estrutura e o seu principio de funcionamento, o motor pódese dividir en motor de corrente continua, motor asíncrono e motor síncrono. Os motores síncronos tamén se poden dividir en motores síncronos de imán permanente, motores síncronos de reluctancia e motores de histérese. O motor asíncrono pódese dividir en motor de indución e motor de corrente alterna con colector.
3. Clasificación segundo o modo de arranque e funcionamento: o motor segundo o modo de arranque e funcionamento pódese dividir en motor asíncrono monofásico de arranque por condensador, motor asíncrono monofásico de funcionamento por condensador, motor asíncrono monofásico de funcionamento por arranque por condensador e motor asíncrono monofásico de fase dividida.
4. Clasificación segundo o uso: os motores eléctricos pódense dividir en motores de accionamento e motores de control segundo o uso. Os motores de accionamento divídense en ferramentas eléctricas (incluíndo perforación, pulido, esmerilado, ranurado, corte, escariado e outras ferramentas) con motores eléctricos, electrodomésticos (incluíndo lavadoras, ventiladores eléctricos, frigoríficos, aires acondicionados, gravadores de cinta, VCR, gravadores de vídeo, reprodutores de DVD, aspiradores, cámaras, secadores de pelo, máquinas de afeitar eléctricas, etc.) con motores eléctricos e outras máquinas e equipos pequenos de uso xeral (incluíndo unha variedade de pequenas máquinas-ferramenta, maquinaria pequena, equipos médicos, instrumentos electrónicos, etc.). Os motores de control divídense en motores paso a paso e servomotores.
5. Clasificación segundo a estrutura do rotor: o motor segundo a estrutura do rotor pódese dividir en motor de indución de gaiola (o estándar antigo chámase motor asíncrono de gaiola de esquío) e motor de indución de rotor bobinado (o estándar antigo chámase motor asíncrono bobinado).
6. Clasificación segundo a velocidade de funcionamento: o motor segundo a velocidade de funcionamento pódese dividir en motores de alta velocidade, motores de baixa velocidade, motores de velocidade constante e motores de velocidade.
Actualmente, a maioría dos motores en aplicacións de carrozaría de automóbiles empregan motores de corrente continua con escobillas, o que constitúe unha solución tradicional. Estes motores son sinxelos de accionar e relativamente económicos debido á función de conmutación proporcionada polas escobillas. Nalgunhas aplicacións, os motores de corrente continua sen escobillas (BLDC) ofrecen vantaxes significativas en termos de densidade de potencia, o que reduce o peso e proporciona unha mellor economía de combustible e menores emisións, e os fabricantes están a optar por empregar motores BLDC en limpaparabrisas, calefacción de cabina, ventiladores e bombas de aire acondicionado (HVAC). Nestas aplicacións, os motores tenden a funcionar durante longos períodos de tempo en lugar de funcionar de forma transitoria como nos elevalunas eléctricos ou nos asentos eléctricos, onde a simplicidade e a rendibilidade dos motores con escobillas seguen a ser vantaxosas.
Motores eléctricos axeitados para vehículos eléctricos
O cambio de vehículos de baixo consumo a vehículos puramente eléctricos suporá un cambio cara aos motores a motor no corazón do automóbil.
O sistema de accionamento do motor é o corazón dun vehículo eléctrico, que consta dun motor, un conversor de potencia, varios sensores de detección e unha fonte de alimentación. Entre os motores axeitados para vehículos eléctricos inclúense: motores de corrente continua, motores de corrente continua sen escobillas, motores asíncronos, motores síncronos de imán permanente e motores de reluctancia conmutada.
Un motor de corrente continua é un motor que converte a enerxía eléctrica de corrente continua en enerxía mecánica e úsase amplamente na arrastre de enerxía eléctrica debido ao seu bo rendemento de regulación da velocidade. Tamén ten as características dun gran par de arranque e un control relativamente sinxelo, polo que calquera maquinaria que arranque baixo unha carga pesada ou requira unha regulación uniforme da velocidade, como grandes laminadores reversibles, guindastres, locomotoras eléctricas, tranvías, etc., é axeitada para o uso de motores de corrente continua.
O motor de corrente continua sen escobillas está moi en consonancia coas características de carga dos vehículos eléctricos. Con características de par elevado a baixa velocidade, pode proporcionar un gran par de arranque para cumprir cos requisitos de aceleración dos vehículos eléctricos. Ao mesmo tempo, pode funcionar nun rango de velocidade baixo, medio e alto, e tamén ten unhas características de alta eficiencia. En condicións de carga lixeira, ten unha alta eficiencia. A desvantaxe é que o propio motor é máis complexo que un motor de corrente alterna e o controlador é máis complexo que un motor de corrente continua con escobillas.
Un motor asíncrono, é dicir, un motor de indución, é un dispositivo no que o rotor se coloca nun campo magnético rotatorio e, baixo a acción do campo magnético rotatorio, obtense un par de rotación, e así o rotor xira. A estrutura do motor asíncrono é sinxela, fácil de fabricar e manter, ten características de carga de velocidade case constantes, pode cumprir os requisitos de arrastre da maioría da maquinaria de produción industrial e agrícola. Non obstante, a velocidade do motor asíncrono e a súa velocidade síncrona do campo magnético rotatorio teñen unha velocidade de rotación fixa e, polo tanto, a regulación da velocidade é deficiente, non tan económica como a do motor de corrente continua e flexible. Ademais, en aplicacións de alta potencia e baixa velocidade, os motores asíncronos non son tan razoables como os motores síncronos.
Un motor síncrono de imán permanente é un motor síncrono que xera un campo magnético rotatorio síncrono mediante a excitación de imáns permanentes, que actúan como un rotor para xerar un campo magnético rotatorio, e os enrolamentos do estator trifásicos reaccionan a través da armadura baixo a acción do campo magnético rotatorio, inducindo correntes simétricas trifásicas. O motor de imán permanente é de pequeno tamaño, lixeiro en peso, con pequena inercia rotatoria e alta densidade de potencia, o que é axeitado para vehículos eléctricos con espazo limitado. Ademais, ten unha gran relación par-inercia, forte capacidade de sobrecarga e un gran par de saída, especialmente a baixas velocidades de rotación, o que é axeitado para a aceleración de arranque do vehículo computerizado. Polo tanto, os motores de imán permanente foron xeralmente recoñecidos polas sesións de vehículos eléctricos nacionais e estranxeiras e utilizáronse nunha serie de vehículos eléctricos. Por exemplo, a maioría dos vehículos eléctricos no Xapón están impulsados por motores de imán permanente, que se utilizan no híbrido Toyota Prius.
Data de publicación: 31 de xaneiro de 2024