Текст книги Грузовые автомобили. Электрооборудование

Топ-5 лучших электромобилей, которые уже можно рассматривать для покупки

Наверно, каждый белорус хотя бы однажды задумывался о приобретении электрокара. Людей привлекает не столько (весьма спорная) экологическая составляющая данного сегмента, сколько экономическая. Как ни крути, передвигаться на электромобиле намного дешевле, чем на бензиновой машине. Во-первых, общественные зарядные станции пока еще бесплатны. Во-вторых, даже если заряжаться в домашних условиях, это все равно доступнее, нежели заправлять автомобиль постоянно дорожающим топливом. В-третьих, электрокары фактически избавляют вас от традиционных ТО с заменой масла и фильтров, а также многократно увеличивают срок службы тормозных механизмов. Да и пригнать EV из США сейчас проще, чем тащить ДВС-модель. Сегодня мы вместе с шоу «Автопанорама» на VOKA познакомимся с пятеркой наиболее интересных с точки зрения приобретения электромобилей.

Tesla Model 3

Сейчас в США можно найти объявления о продаже Tesla Model 3 за 30—35 тысяч долларов. Это, конечно, все еще очень дорого для большинства белорусов, но сумма уже более-менее подъемная. Наиболее доступными Model 3 являются версии Standard Range Plus с базовой батареей и без автопилота. Калифорнийский производитель уже несколько лет не разглашает емкость тяговых аккумуляторов своих моделей, ограничиваясь в характеристиках лишь запасом хода. Он у стандартной Model 3 составляет 250 миль. Это приблизительно 400 километров. Хватит как для передвижения по городу, так и для типичных поездок по области.

Базовая Model 3 оснащена только одним двигателем, который расположен на задней оси. Разгон до сотни у моноприводной «тройки» занимает в районе пяти с половиной секунд. Для сравнения, полноприводная Model 3 Performance набирает 100 км/ч за 3,2 секунды с момента старта. Но такой вариант стоит заметно дороже.

Электрокар представляет собой 5-местный седан с отдельным багажником. Model 3 — единственная 4-дверная Tesla (у Model S есть пятая дверь). Любителей премиальных автомобилей может отпугнуть нарочито простенький салон. Американцы попытались сделать модель максимально футуристичной, лишив интерьер многих привычных элементов. Например, здесь нет приборной панели — показания спидометра и запаса хода выводятся в уголок 15-дюймового экрана мультимедийной системы. Физических клавиш в салоне практически не осталось. Людям, привыкшим к более традиционным машинам, внутреннее убранство Model 3 может показаться неуютным. Зато в «тройке» одна из лучших отопительных систем — дефлекторы занимают всю ширину передней панели, а поток воздуха меняет свое направление за счет «поддува» из дополнительных дефлекторов.

Nissan Leaf

Nissan Leaf — один из немногих электрокаров, которые уже успели сменить поколение. Он до сих пор остается самым популярным EV в мире. Модель продается уже 10 лет и выпускается в Японии, США и Великобритании. Подержанный Leaf в первом кузове можно сейчас купить в Штатах за 3,5—4 тысячи долларов. Цена заманчивая, но нужно понимать, что даже будучи новым этот электромобиль проезжал на одном заряде в лучшем случае 160 километров. А за 8—10 лет эксплуатации батарея емкостью всего 24 кВт·ч наверняка «подустала» и хорошо если обеспечит запас хода в сотню километров.

Впрочем, в Минске уже хватает подержанных Leaf старого поколения, некоторые владельцы даже таксуют на этой машине. Тем же, кто хочет реже смотреть на уровень заряда автомобиля, мы бы порекомендовали обратить внимание на новый Leaf. Ему уже более двух лет, и цены на подержанные экземпляры устремились вниз как в ЕС, так и в США. На рынок Таможенного союза Leaf, кстати, не поставляется, хотя менее популярные электрокары у нас продаются.

Купить Leaf II в Штатах можно за 18—20 тысяч долларов. Второе поколение электрохетчбэка получило тяговую батарею емкостью 40 кВт·ч. Не Tesla, конечно, но за счет более эффективного мотора переднеприводный Leaf с таким аккумулятором способен проехать почти 400 километров на одном заряде. По отзывам реальные цифры варьируются от 250 до 350 километров, что тоже очень неплохо. В 2019-м дебютировала «дальнобойная» модификация Leaf с батареей на 62 кВт·ч. Такая способна отъехать от розетки на расстояние в 504 километра. Эксперты ожидают большой поток подержанных Leaf II, когда их цена снизится до 13—15 тысяч долларов.

Hyundai Ioniq Electric

Пока в Беларуси мало кто знает о такой модели, как Hyundai Ioniq. В свою очередь это достаточно популярный автомобиль в Европе и США. Он выпускается сразу в трех вариантах: классический гибрид, подзаряжаемый гибрид (plug-in) и EV. Нас интересует как раз последний. Внешне электрическая версия отличается от гибридов отсутствием решетки радиатора. На Ioniq Electric ставят батарею емкостью почти 30 кВт·ч. Этого должно хватить на 250—280 километров.

Габаритная длина кузова корейского электромобиля — 4470 миллиметров. Примерно как у нового Leaf. У машины пять полноценных мест и большой багажник. Учитывая довольно-таки традиционный экстерьер, можно сказать, что, покупая Ioniq, вы приобретаете привычный автомобиль, просто с электрической установкой. В салоне тоже не сразу поймешь, что находишься в электрокаре.

Семейство Hyundai Ioniq выпускается с 2016 года и уже успело пережить небольшой рестайлинг. Цены на машины первых годов выпуска весьма привлекательные — в Штатах электромобиль с небольшим пробегом можно взять за 18—20 тысяч долларов. Отметим, что хетчбэк достаточно медленный. На передней оси Ioniq расположен 120-сильный электромотор, разгоняющий автомобиль до сотни аж за 10 секунд. Для EV это многовато. Хотя до скорости 60 км/ч Hyundai выстреливает бодро — на светофоре не опозоритесь.

BMW i3

Один из самых спорных проектов BMW — это городской электромобиль i3. Сразу после премьеры на новинку вылились гигабайты критики на форумах, поклонники Е39 начали жечь флаги с логотипом баварского производителя. Но после того как за базовые i3 2014 года выпуска в США стали просить 12—15 тысяч долларов, модель резко превратилась в «последний настоящий» электрокар BMW. Емкость батареи самых доступных версий автомобиля составляет около 20 кВт·ч. Это в лучшем случае 150 километров хода. Не зря производитель называет модель «городской».

Вся философия электромобиля BMW зиждется на экологии. В конструкции машины применяются в основном материалы, пригодные для вторичной переработки, весь салон выполнен из натуральных и синтетических волокон. Такой автомобиль подойдет как второй в семье, когда один из взрослых ездит на нем каждый день на работу, в то время как для выезда за город используется ДВС-машина. Электрокар выделяется на дороге и может стать своего рода модным аксессуаром. Внимание друзей обеспечено.

Если вы готовы потратить более крупную сумму денег, можно посмотреть на i3 после 2016 года выпуска. Эти версии оснащены более емким тяговым аккумулятором на 33 кВт·ч. А в ноябре 2018-го модель получила батарею емкостью 42 кВт·ч, что для такого компактного автомобиля означает внушительный запас хода — более 300 километров по реальным замерам.

Chevrolet Bolt

На десерт мы приберегли наш любимый электрокар — Chevrolet Bolt. Таких машин в Беларуси пока еще немного, но это лишь потому, что модель свежая (выпускается с 2017 года). Через год-полтора данные EV хлынут в нашу страну — уж больно хорошие характеристики у хетчбэка. Уже сегодня в США его можно купить за 17—19 тысяч долларов. И по соотношению цена / запас хода у автомобиля нет равных.

На Bolt ставится батарея емкостью 60 кВт·ч. Этого хватает для обеспечения запаса хода в 350—400 километров. Даже при минусовой температуре и активном стиле вождения данный показатель не опускается ниже 200 километров. Именно эта модель показала миру, что компактный и относительно недорогой электрокар может проезжать на одном заряде приличное расстояние.

А еще Bolt относительно быстрый: 200-сильный электромотор разгоняет хетчбэк до сотни за 7,2 секунды. А скорость 50 км/ч машина при желании набирает за 3 секунды с момента старта. Модель получила массу наград, среди которых «Зеленый автомобиль 2017 года», «Лучший автомобиль для покупки 2017», «Североамериканский автомобиль 2017 года» и пр. В Европе электрокар продается как Opel Ampera-e (не путать с обычным Opel Ampera).

VOKA — это видеосервис c разнообразным контентом: более 20 000 фильмов и сериалов в HD-качестве, более 140 ТВ-каналов, онлайн-трансляции музыкальных и спортивных событий, популярные фильмы на белорусском языке в разделе CINEVOKA.

Для всех автолюбителей одно из самых известных и узнаваемых белорусских автошоу доступно в новом формате на VOKA. Новые выпуски шоу «Автопанорама» появляются на VOKA каждую пятницу. Бесплатный просмотр доступен всем желающим после авторизации на видеосервисе VOKA.

Текст книги «Грузовые автомобили. Электрооборудование»

Трудно найти в настоящее время человека, который бы не представлял, что обозначает слово «машина». Слово и понятие настолько прочно вошли в наш лексикон, что многие не задумываются над тем, какой глубокий смысл заложен в нем.

В политехническом словаре дается определение слова машина: «машина – это механизм, совершающий какую – нибудь полезную работу с преобразованием одного вида энергии в другой».

Технический прогресс не стоит на месте, появляются все новые и новые машины. Но они не появляются на пустом месте. За каждым новым изобретением стоит богатый опыт прошлого, обобщаются достижения настоящего времени.

Еще совсем недавно было то время, когда всякое другое передвижение человека, кроме своих ног и использования животных, считалось противоестественным исправлением «божественного промысла», «улучшением творения творца» и воспринималось как грех.

Так изобретатель трехколесной паровой тележки Ульям Мердок еле спасся от побоев и увечий своих соотечественников, пришедших в ярость, при виде мчащайся тележки с паровым двигателем.

Но его опыт не пропал даром, уже в 1763 году французский инженер Каньо придумал первую паровую тележку. А в 1803 был изобретен первый паровоз шотландским инженером Ричардом Тревиком. В начале 1814 года появились паровозы Джорджа Стефенсона и вызвали при испытаниях бурю восторгов и изумления. Паровоз Джорджа Стефенсона в 1829 году был признал лучшим.

С тех пор прошло не так много времени и по улицам наших городов и сел едут автомобили различных марок, мощностей и форм.

Развитие автомобилестроения

История автомобильного транспорта

С давних времен люди сочиняли сказки и мечтали о создании более быстрого способа передвижения, примером могут служить Сапоги-Скороходы, Ковер-Самолет, волшебники, переносящие людей за тридевять земель, тридесять морей.

Сейчас трудно поверить в то, что чуть больше двухсот лет назад горожане с таким же удивлением встречали первые автомобили, появившиеся на улицах. Если наше удивление вызвано восторгом, то крики жителей древних городов раздавались от суеверного страха.

Появились тележки, затем конные экипажи, автомобиль. Первоначально появилось слово «самодвижущийся», буквально «авто – мобильный», произошло слово от греческого «аутос» – «сам» и латинского «мобилис» – «подвижный». Слово относилось ко всем механизмам созданным человеком: часы, куклы-автоматы, музыкальные шкатулки и многое другое.

В 18 веке лошадей в экипажах заменили силой пара и применили термин «автомобиль». В 1885-1886 годах были изобретены первые бензиновые автомобили «бензиномобили» с двигателем внутреннего сгорания. С этого времени наступил переломный момент в транспортной технике. В настоящее время парк автомобилей с двигателем внутреннего сгорания составляет более 99,9% мирового автомобильного транспорта. Нет ни одной отрасли народного хозяйства или деятельности человека, в которой бы не использовался автомобиль.

В России до 1917 года автомобили не получили широкого распространения. Были как их противники, так и сторонники, дальнейшая жизнь расставила все по своим местам.

В 1904 году в Санкт-Петербурге было организовано таксомоторное общество, а чуть позднее автомобили стали использовать почтовые и военные ведомства.

Первый российский автомобиль был создан в 1896 году Е.А. Яковлевым и П. П. Фрезе. Хотя дореволюционная Россия не имела высокоразвитой автомобильной промышленности, первые автомобили по своим внешним качествам и техническим характеристикам не уступали лучшим образцам зарубежной автомобильной промышленности. К большому огорчению, ни один образец не сохранился до нашего времени.

Мы не можем представить себе жизнь без автомобиля, он и друг и первый помощник, может нас доставить туда, где еще не ступала нога человека, очевидно, поэтому автомобиль является самым популярным видом транспорта.

Несмотря на большую популярность автомобиля, ученые подсчитали, что его используют не в полной мере. Две трети своей дневной жизни автомобиль не работает и количество пассажиров в среднем не превышает двух человек. Следует сделать вывод, что этот вид транспорта используется человеком всего на 10-15%.

Назначение и классификация современных грузовых автомобилей

Грузовики предназначены для использования на дорогах общего пользования. Могут иметь бензиновый, дизельный, газовый, комбинированный или гибридный двигатель. В грузовике может быть от 2-х до 5-ти осей. У всех грузовиков одинаковая рама основы шасси (лестничного или хребтового типа), необходимая для установки кузовов. Первый дизельный грузовик был сконструирован и построен в 1923 году.

Каждый многоосный грузовик может перевозить груз от 20 до 25 тонн. Начиная с конца девятнадцатого века традиционная конструкция кузова грузовика – бортовая платформа. Их используют и как универсальный грузовой транспорт (общего назначения), и для перевозки отдельных видов грузов. Грузовые автомобили общего назначения подразделяют по массе груза, который можно перевозить в кузове на:

– особо малые, (от 0, 3 т до 1, 0т), для перевозки небольших партий грузов, обычно в пределах города;

– малые (от 1,0 т до 3,0 т), для перевозки товаров в торговой сети (доставка товаров населению на дом и в сельском хозяйстве);

– средние (от 3,0т до 5,0т), для перевозки массовых грузов промышленных предприятий, строительных материалов и сельскохозяйственных грузов;

– большие (от 5,0т до 8,0т), для массовых перевозок по дорогам с твердым покрытием;

– особо большие автомобили (свыше 8т), для перевозки руды, угля, вывозки породы, работы на крупных стройках и т.д.

Типы кузовов используют шасси только в качестве транспортера. Специализированные кузова используются для перевозки определенных типов груза. Например: фургоны для штучного груза, цистерны – для перевозки жидких и сыпучих продуктов, самосвалы – для перевозки навалочных грузов, панелевозы – для перевозки панелей и т.д. Самосвалы имеют металлический усиленный кузов и оборудованы специальным гидравлическим устройством позволяющим опрокидывать его, чтобы разгрузиться. Для перевозки контейнеров используются контейнеровозы. Автокраны, пожарные машины, машины скорой помощи, автобетономешалки, разбрасыватели минеральных удобрений, топливозаправщики и другие – это транспортно-технологические специализированные автомобили.

Сельскохозяйственные машины имеют кузова с добавочными бортами и с трехсторонней разгрузкой. Двуосные кузова выдерживают нагрузку от 1, 5тонн до 12 тонн, а многоосные кузова до 45 тонн.

Для транспортировки леса используются лесовозы, они рассчитаны на перевозку груза до 400 тонн и имеют мощный двигатель в 3000 лошадиных сил. Такие машины имеют огромный вес и им не разрешается пользоваться дорогами общественного пользования.

В обозначении марки грузового автомобиля российского производства используют сокращенное название завода изготовителя (КамАЗ, МаЗ, ЗИЛ , ГАЗ). Цифра, указанная через дефис, означает номер модели.

Например: грузовой автомобиль ГАЗ-330753, где 3 – третий класс, 3 – вид автомобиля, 07 – номер модели, 5 – пятая модификация седьмой модели, 3 – номер экспортного варианта.

Исключение составляет первая цифра в марках автомобилей ЗИЛ 5301 и «ГАЗель».

Автомобили, со специальным кузовом, для перевозки пассажиров, называют пассажирскими. Подразделяются такие автомобили на две группы: легковые – для перевозки до 8 человек и автобусы – до перевозки группы людей свыше 9 человек, не считая водителя автобуса. Автобусный транспорт бывает городской, пригородный и междугородний. В зависимости от длины автобусы подразделяют на классы – от 2-го до 8-го.

Общее устройство автомобиля

Все автомобили, в независимости от особенности своей конструкции состоят из трех основных частей:

Двигатель – это главная движущая сила автомобиля, источник механической энергии. В двигателе тепловая энергия преобразуется в механическую работу. Тепловая энергия возникает в двигателе внутреннего сгорания, за счет сгорания топлива в его цилиндрах.

Кузов – часть автомобиля, предназначенная для размещения водителя и пассажиров или размещения груза. Кузов состоит из двух частей:

К кузову автомобиля можно отнести крылья, облицовку и капот.

Шасси – в шасси входят все узлы и механизмы, передающие усилия от двигателя на ведущие колеса, а также служащие для передвижения и управления автомобиля. Шасси состоит из следующих частей:

2. ходовую часть (рис ходовая часть),

3. трансмиссию (силовую передачу),

Механизмы управления включают рулевое управление, связанное с передними колесами рулевым приводом, и тормозную систему.

Рулевое управление, нужно для управления ходом движения автомобиля и для изменения направления движения. Рулевым управлением изменяют направление движения автомобиля путем поворота передних колес.

Тормозная система служит для замедления скорости движения и остановки автомобиля, а также удержание автомобиля в неподвижном состоянии длительное время.

Ходовая часть служит для перемещения автомобиля. Вращательное движение ведущих колес при их сцеплении с дорожным покрытием, преобразуется в поступательное движение автомобиля. Ходовая часть автомобиля состоит из рамы, передней и задней осей, соединяемых с рамой подвеской, в которую входят упругие элементы (рессоры, цилиндрические пружины или пневматические баллоны) и амортизаторы. У большинства легковых автомобилей роль рамы выполняет несущий кузов.

Трансмиссия состоит из:

2. коробки передач,

3. карданной передачи,

4. ведущего моста (главной передачи, дифференциала и полуосей-приводных валов).

Трансмиссия представляет собой совокупность механизмов, передающих крутящий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам автомобиля, а также изменяющих вращающий момент и частоту вращения ведущих колес по величине и направлению.

Сцепление служит для кратковременного отъединения коробки передач от двигателя, плавного их соединения при трогании автомобиля с места и переключения передач.

Коробка передач предназначена для изменения вращающего момента на ведущих колесах, скорости и направления движения автомобиля путем ввода в зацепление различных пар шестерен. Коробка передач позволяет разобщать на длительное время двигатель от ведущих колес и обеспечивать движение автомобиля задним ходом.

Карданная передача передает крутящий момент от коробки передач к главной передаче под изменяющимися углами.

Ведущий мост состоит из механизмов, с помощью которых происходит увеличение вращающего момента и вращение валов передается к ведущим колесам под прямым углом.

Электрооборудование

Основные требования по электротехнике

Современный автомобиль не может работать без электрического тока.

Электрическую энергию используют в автомобиле для зажигания рабочей смеси в цилиндрах карбюраторных и газовых двигателей, пуска двигателя стартером, питания приборов освещения, сигнализации, контрольных и других приборов электрооборудования.

Кроме этих потребителей электрического тока, в систему электрооборудования автомобиля входят источники тока. Включатели, предохранители и провода. Источниками электрического тока называются такие приборы или агрегаты, которые превращают один из видов энергии в электрическую.

В качестве источников тока на автомобиле применяют аккумуляторную батарею и генератор. Аккумуляторная батарея питает потребители, когда двигатель не работает или работает на малых оборотах холостого хода, превращает химическую энергию в электрическую, а генератор питает потребители и заряжает аккумуляторную батарею при работе двигателя на средних и малых оборотах. Генератор превращает механическую энергию в электрическую.

Приборы электрооборудования в автомобилях рассчитаны на постоянный ток. В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно принято, что во внешней цепи постоянный ток движется от «+» к « -.».

Потребители – это приборы, которые превращают электрическую энергию в другие виды энергии. К ним относятся лампы освещения, электродвигатель вентилятора, стартер, электродвигатель стеклоочистителя и обогрева кабины, указатель давления масла в двигателе, указатель температуры воды и другие приборы.

Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов (заряженных частиц, электронов). Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нем электрическое поле. На практике электрическое поле в проводнике создается и поддерживается источниками электрического тока. Обязательное условие получение электрического тока – наличие замкнутой электрической цепи. Характерным признаком электрической автомобильной цепи является то, что одним проводом служит масса (металлические части автомобиля, а другим проводом служат изолированные провода). На автомобилях отрицательный полюс источника тока соединяют с массой. В связи с этим электрическая цепь на автомобиле называется однопроводной.

Переменный ток – это электрический ток, который изменяется во времени по направлению и значению.

Постоянный ток – электрический ток, не изменяющийся во времени ни по силе, ни по направлению.

Проводниками называют материалы, которые хорошо проводят электрический ток. В качестве проводников используют медную или алюминиевую проволоку.

Материалы, которые практически не проводят электрический ток называются диэлектриками или изоляторами, к ним относятся пластмассы, стекло, резина, эбонит и многие другие.

Материалы, которые по своим физическим свойствам, в том числе и по проводимости, занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками, называют полупроводниками.

Некоторые полупроводники обладают свойством образовывать на граничной поверхности между полупроводником и металлом запирающий слой, пропускающий ток только в одном направлении. В качестве полупроводников применяют кремний, селен, германий. В электротехнике применяют полупроводниковые приборы: диоды и транзисторы.

Сила тока – величина равная электрическому заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за 1 с. Силу тока измеряют в амперах (А), прибором который называется амперметр.

Напряжением называется часть ЭДС источника тока, затрачиваемая на преодоление сопротивления внешней цепи. Напряжение измеряют в вольтах (В), прибором, который называется вольтметр. Когда источник тока включают в цепь, то в цепи появляется напряжение, что и создает ток.

Всякий проводник создает сопротивление прохождению тока. Сопротивление измеряется омами (Ом).

Мощностью, называется работа электрического тока, выполненная за единицу времени. Мощность измеряется ваттами (Вт).

Потребители и источники тока могут быть соединены между собой параллельно и последовательно. При параллельном соединении образуется несколько путей тока, необходимо соединить между собой одноименные полюса – отрицательный с отрицательным, положительный с положительным.

Рис. Схема параллельного соединения потребителей тока.

Достоинства такого соединения состоит в том. что выход из строя одного потребителя не влияет на работу других. При таком соединении общее напряжение будет таким же, как у одного источника тока.

При последовательном соединении отрицательный полюс о дного источника соединяют с положительным полюсом другого. В результате общее напряжении будет равно сумме напряжений всех источников тока.

При напряжении одного источника тока 2 В для получения 12 В нужно соединить последовательно шесть аккумуляторов.

Несколько соединенных вместе аккумуляторов образуют батарею.

В системе электрооборудования автомобиля применяют полупроводниковые приборы – диоды и транзисторы.

Диод – это электрорадиоэлемент, который обладает свойством пропускать ток в одном направлении.

Рис. Полупроводниковые приборы а – диод, I – схема включения, II – условное изображение выпрямительного диода. III– изображение стабилитрона, IV– конструкция диода, 1 – примесь, 2 – база, 3 – переходный слой, 4 – основание, 5 – корпус, 6 – вывод, 7 – изолятор, 8 – кристалл, б – транзистор, I-конструкция, II – условное обозначение, 1 – корпус, 2 – кристалл, 3 – изоляционная втулка, 4 –выводы, 5 – держатель, К – коллектор, Б – база, Э – эмиттер.

Диод состоит из пластинки германия или кремния, в которую вплавлена капелька примеси 1 алюминия или индия(рис.)

На границе между ними образуется переходный слой, имеющий одностороннюю проводимость. Такие диоды используются в качестве выпрямителей переменного тока. Одни из таких выпрямителей изображен на( рис. а IV) Для обозначения диода на схеме используют специальный знак (рис 52, а, II). Для стабилизации напряжения, т.е. поддержания его в определенных пределах, применяют пробойные диоды, или стабилитроны (рис а, III).

На рисунке (рис. б) изображен полупроводниковый триод – транзистор. Транзистор состоит из трех слоев кристалла 2, полупроводниковой пластинки – базы (например, германия или кремния) и двух направленных капель, образующих две зоны проводимости. Электрод (капля) к которому подводится напряжение, называется эмиттером (Э), другой электрод с которого снимается напряжение называется коллектором (К). С помощью тока, подводимого к базе (Б) транзистора осуществляется управление проводимостью. Транзисторы применяют для усиления или прерывания тока. Схемное изображение транзистора показано на рис (52, б, I I). Стрелка на эмиттере показывает направление прямого тока в цепи эмиттера.

В электрооборудовании автомобилей используют интегральные микросхемы. Это такие сложные электорорадиоэлементы, в которых на небольшой площади размещают большое количество ЭРЭ (диодов, транзисторов, конденсаторов, резисторов и др), соединенных между собой проводниками на печатной плате. Одна микросхема может состоять из десятка различных составных электрорадиоэлементов.

Общая схема электрооборудования

Электрооборудование автомобилей представляет собой сложную систему соединенных между собой электроприборово сигнализации, зажигания, предохранителей, контрольно – измерительных приборов, соединительных проводов.

Рис. Принципиальная схема электооборудования автомобиля. 1 – стартер, 2 – аккумуляторная батарея, 3 – амперметр, 4– генератор, 5 – регулятор напряжения, 6 – свеча зажигания, 7 – распределитель, 8 – прерыватель, 9 – катушка зажигания, 10 – контрольно – измерительные приборы, 11 – фара, 12 – переключатель дальнего и ближнего света, 13 – центральный переключатель света, 14 – приборы о свещения, 15и 16 – звуковая и световая сигнализации, 17 – предохранитель.

Наиболее важными в этой схеме являются приборы энергоснабжения, зажигания, контрольно – измерительные приборы, сигнализация и освещение.

Для питания всех электроприборов автомобильного оборудования используется источник питания с напряжением 12 В (у автомобилей КамАЗ – 24В), при постоянном токе.

У автомобиля есть два источника питания – аккумулятор и генератор, к аккумулятору подключаются приборы электороборудования, потребляющие большой ток и имеющие кратковременный период действия (прикуриватель, стартер), а также приборы аварийной сигнализации – переносные лампы, звуковой сигнал. Остальные приборы подключают к генератору, если они работают длительное время и потребляют ток малой мощности.

В автомобилях применяют однопроводную систему – вторым проводом служит металлические части автомобиля. Потребители энергии подключены к источнику питания параллельно, поэтому включение или выключение одного из них происходит автономно и абсолютно безболезненно для других потребителей.

Ток идущий от аккумулятора проходит через амперметр 3 (кроме звукового сигнала и стартера). Ток необходимый для зарядки аккумуляторной батареи 2, от генератора 4 также направляется через амперметр.

Для соединения всех приборов электрооборудования применяют провода низкого напряжения марки ПГВА, в полихлорвиниловой изоляции и различные по площади поперечного сечения.

Для удобства монтажа и ремонтопригодности их соединяют в жгуты, применяют изоляцию различного цвета. На концах проводов предусмотрены наконечники под винтовой зажим или штекерное соединение. При замене приборов электрооборудования соединение электрических проводов необходимо выполнять в строгом соответствии с монтажной схемой электрооборудования данного автомобиля.

Внимание! Это не конец книги.

Если начало книги вам понравилось, то полную версию можно приобрести у нашего партнёра — распространителя легального контента. Поддержите автора!

Данное произведение размещено по согласованию с ООО «ЛитРес» (20% исходного текста). Если размещение книги нарушает чьи-либо права, то сообщите об этом.

Двигатель электромобиля, гибридного авто

Электродвигатель (тяговый электромотор, двигатель на электротяге) – мотор, который устанавливается на электротранспорт и гибридные автомобили. У электромобилей электродвигатель – единственный двигатель. У гибридных автомобилей электродвигатель работает в тандеме с двигателем внутреннего сгорания. В зависимости от выбранного режима работы и схемы автомобиля включается электромотор, бензиновый двигатель или два двигателя одновременно.

По планам многих автоконцернов – именно за тяговым двигателем для электромобиля – будущее. Так известно, что в плане развития известного гиганта Bentley Motors значится, что к 2030-му году компания полностью трансформируется в производителя электроавтомобилей. На электродвигатели ставки также делают такие известные на весь мир компании, как Nissan, Volvo, Aston Martin.

Тенденции таковы, что в массовом производстве сейчас больше представлены легковые электромобили и городской электротранспорт (согласно планам, в ряде таких стран как, к примеру, Франция и Норвегия в 2025-2030-м гг. автобусы в городах будут полностью заменены на электротранспорт).

Но чувствуется интерес и к установке электромоторов на грузовой транспорт. Особенно электродвигатели интересны производителям городских развозных фургонов, терминальных тягачей и коммунальных грузовиков.

На весь мир уже хорошо известен седельный тягач капотного типа Tesla Semi, в коммунальном хозяйстве США активно не первый год используют мусоровозы PETERBILT на электротяге, в Евросоюзе возрастает интерес к седельному тягачу с электродвигателем Emoss Mobile Systems B.V. и Renault Trucks –развозному автомобилю для продуктов.

На постсоветском пространстве свой коммерческий электротранспорт пока только начинает появляться, но уже активно говорят про грузовик МАЗ-4381Е0 (на грузовике установлен асинхронный тяговый электродвигатель мощностью 70 кВт (95 л.с.), ориентированный на транспортировку грузов в черте города, и электрогрузовик Moskva опытно-конструкторского бюро Drive Electro (главное назначение — доставка товаров в магазины). Не за горами время, когда этот коммерческий транспорт с электромоторами будет активно востребован автопарками, логистическими центрами, предприятиями.

Также, безусловно, давно, как данность мы принимаем, что на электродвигателе работают трамваи, троллейбусы, погрузчики на складах и локомотивы. Трёхфазный асинхронный двигатель помогает двигаться на давно полюбившихся поездах «Ласточка» и «Сапсан».

Принцип работы

Принцип работы двигателя электромобиля основан на преобразовании электроэнергии в механическую энергию вращения. Главные участники преобразования энергии – статор и ротор.

Как работает традиционный электромотор?

Наглядная схема двигателя электромобиля в системе электропривода представлена ниже:

Важная особенность классического электрокара – отсутствие дифференциала, коробки передач, передаточных устройств с шестеренками. Энергия от электромотора поступает прямо на колеса.

Без коробки передач – и большинство «гибридов» с электродвигателем и ДВС. Исключение – «гибриды» с параллельной схемой передачи на колёса крутящего момента. К ней мы ещё вернёмся в этой статье в разделе, посвящённом гибридным автомобилям.

Принцип работы любого электродвигателя базируется на процессах взаимного притяжения и отталкивания полюсов магнитов на роторе и статоре. Движение осуществляется под действием самого магнитного поля и инерции.

Устройство

Как устроен двигатель электромобиля?

При описании принципа работы электродвигателя, уже было упомянуто, что главные компоненты двигателя электромобиля– ротор и статор.

1. Ротор – это вращающийся компонент двигателя.
2. Статор находится в неподвижном состоянии. Он ответственен за создание неподвижного магнитного поля.

Ротор

Классический ротор автомобиля состоит из сердечника, обмотки и вала. У некоторых электродвигателей в состав ротора также входит коллектор.

• Сердечник – это металлический стержень, на периферии которого располагается обмотка. Непосредственно через сердечник происходит замыкание магнитной цепи электродвигателя. Сердечник изготавливается из стальных пластин круглой формы. По структуре похож на слоёный пирог. При производстве сердечников используют изолированные листы стали с присадками кремния. В этом случае обеспечены увеличение КПД электродвигателя, наименьшие удельные потери в металле на единицу массы, снижение величины размагничивающих вихревых токов Фуко, которые возникают из-за перемагничивания сердечника. На поверхности сердечника есть продольные пазы. Через них прокладывается обмотка.
• Вал – металлический стержень, который непосредственно передаёт вращающий момент. Также изготавливается из электротехнической стали. Служит основой для насаживания сердечника. На концах вала есть резьба, выемки под шестерёнки, подшипники качения, шкивы.
• Коллектор – блок, крепящийся на валу. Представляет собой систему медных пластин. Изолирован от вала. Служит выпрямителем переменного тока, переключателем-автоматом направления тока (в зависимости от вида электродвигателя).

Статор (индуктор)

Статор состоит из станины, сердечника и обмотки:

• Станина статора – корпус статора. Как правило, корпус бывает алюминиевым или чугунным. Алюминиевые станины популярны у электродвигателей легковых авто, чугунные – у спецтехники, которая вынуждена работать в условиях высокой вибрации. Станина служит базой крепления основных и добавочных полюсов.
• Сердечник статора – цилиндр из профилированных стальных листов. Фиксируется винтами внутри станины. Снабжён пазами для обмотки.
• Обмотка. Создаёт магнитный поток. При пересечении проводников ротора наводит в них электродвижущую силу.

Электродвигатели классифицируют по типу питания привода, конструкции щеточно-коллекторного узла, количеству фаз для запитывания:

• По типу питания привода. Устройства делятся на моторы переменного и постоянного тока. Двигатели постоянного тока способны обеспечить более точную и плавную регулировку оборотов, высокий КПД. Двигатели переменного тока выручают, когда важна высокая перегрузочная способность. Это удачный вариант для подъёмно-транспортных машин. Впрочем, существуют и универсальные моторы, которые функционируют от переменного и постоянного тока.
• По конструкции щеточно-коллекторного узла. Выпускаются бесколлекторные и коллекторные моторы. Бесколлекторный мотор работает за счёт движения ротора с постоянным магнитом. У конструкции нет щеточно-коллекторного узла. Решение обеспечивает достойный крутящий момент, широкий диапазон скоростей и высокий КПД. Важные преимущества бесколлекторного мотора – надёжность, способность к самосинхронизации, возможность подпитываться при переменном напряжении. Ресурс бесколлекторного мотора ограничен исключительно ресурсом подшипников. У коллекторных моторов присутствует щелочно-коллекторный узел. Удобство решения связано с тем, что он может использоваться и в качестве переключателя тока в обмотках, и как извещатель положения ротора, нет необходимости в контролле. Проблема коллекторных моделей – в том, что они зависимы от постоянных магнитов, которые, как известно, со временем, к огромному сожалению, теряют свои свойства.
• По количеству фаз для запитывания. В зависимости от того, как запитывается обмотка, электродвигатели бывают однофазными и трёхфазными. В автомобилестроении широкое распространение получили трёхфазные решения, это связано с рядом технических характеристик (мощность, перегрузочная способность, частота вращения на холостом ходу).

Асинхронные и синхронные двигатели

Синхронные моторы – двигатели переменного тока, у которых частота вращения ротора идентична частоте вращения магнитного поля (измерение производится в воздушном зазоре). В автомобилестроении синхронные моторы встретить можно нечасто (хотя в мире техники – это, в целом, очень популярное решение – особенно в климатотехнике, насосных системах).

Но есть производители авто, которые при производстве электрокаров предпочитают устанавливать на свои машины именно синхронные двигатели. Яркий пример – концерн Renault. Синхронными двигателями на электромагнитах он оснастил электрокар Renault Zoe. На электромагниты подаётся постоянный ток. Полярность магнитов ротора стабильна. Полярность магнитов статора при этом изменяется и обеспечивает бесперебойное вращение.

Преимущество синхронных двигателей на электромагнитах у авто – максимальная оптимизация рекуперации энергии торможения. И главный «конёк» авто с таким типом электродвигателя – полная безопасность при буксировке.

Гораздо более популярный вариант – асинхронные двигатели. Это двигатели переменного тока, у которых потенциал напряжения – магнитного поля не совпадает с частотой вращения ротора. Типичным 3-фазным асинхронным двигателем оснащены, например, хорошо известные автомобили Tesla S и Tesla Х.

Иногда асинхронные моторы называют индукционными, так как в роторе в соответствие с законом Ленца у них индуцируется электромагнитная сила.

Двигатель-колесо

Обособленно среди электромоторов стоит двигатель-колесо. Особенность двигателя- колеса – ориентир крутящего момента и силы напряжения на конкретное колесо.

Такие решения можно встретить в плагин-гибридных автомобилях («гибридах» с параллельной схемой, при описании устройства гибридных авто ниже по тексту мы остановимся на них подробнее). Работает двигатель-колесо в паре с ДВС.

У первых плагин-гибридных автомобилей с двигателем-колесом агрегат был монтирован в ступицу колеса, а работа осуществлялась исключительно в паре с внутренним зубчатым редуктором.

Некоторые же современные модели моторов, монтируемые внутри колёс, вполне могут работать без зубчатого редуктора. Это увеличивает управляемость, позволяет избежать увеличения удельного веса шасси, уменьшить риски, повышает КПД.

Преимущества и недостатки электродвигателей

Преимуществ у электродвигателей существенно больше, нежели недостатков. Более того, за счёт усовершенствования и конструктивных особенностей самих электроприводов, и инфраструктуры, связанной с зарядкой, многие вещи, которые вчера ещё казались критичными, сегодня теряют свою актуальность.

Преимущества

• Не требуется «раскачка». Крутящий момент достигает максимума непосредственно при включении. Именно по этой причине электрический двигатель электромобиля не требует наличия стартеров и сцеплений – неотъемлемых спутников ДВС.
• Удобство. Для включения заднего хода (то есть коррекции со стороны вращения мотора) достаточно поменять полярность, сложная коробка передач не требуется.
• Высокий КПД. У машин с электродвигателями он достигает 95 %.
• Независимость. На любой отметке скорости достигается максимальный показатель крутящего момента.
• У мотора – малый вес. Производители могут себе легко позволить создавать компактные автомобили.
• Есть все возможности для рекуперации энергии торможения. Если у авто с ДВС кинетическая энергия просто уходит в колодки (и стирает их), то у электромобиля в режиме рекуперации мотор может функционировать как генератор. В режиме генерации электроэнергия просто трансформируется в другую форму и быстро накапливается в АКБ. Особенно решение эффективно для транспортных средств с длинным тормозным путем. На объём генерируемой и накопленной энергии существенно влияет маршрут (рельеф, в частности наличие холмистых участков на дороге и уклон дороги).
• Снижение расходов на эксплуатацию машины. Зарядку можно производить от электросети. Это существенно дешевле, нежели использование дизеля, бензина. Выгода очевидна даже по сравнению с бензиновыми авто эконом-класса.
• Малый уровень шума.
• В большинстве случаев для мотора не требуется принудительное охлаждение.
• Экологичность. Использование транспорта с электродвигателем снижает количество выхлопных газов в воздухе.

Недостатки

Долгое время считалось, что самый большой минус использования электродвигателя – его зависимость от аккумуляторов, которые быстро выходят из строя. Теперь это неактуально. Современные батареи электрокаров, представленных в массовом выпуске, гарантируют пробег автомобиля 150-200 тыс. км. Потерял актуальность и тот фактор, что машины с электродвигателем существенно уступают бензиновым по мощности. Электротяга современных электромоторов уже не уступает ДВС.

Поэтому недостатки электродвигателей сейчас правильно свести не к недостаткам конструкции, а к плохо развитой инфраструктуре для того, чтобы подзаряжать электромобили. Если в США, Скандинавии подзарядить электрокар легко, то до недавнего момента даже в Западной и Центральной Европе с инфраструктурой для подзарядки таких машин были проблемы.

В России, Беларуси, Украине, Казахстане, пока, увы, с инфраструктурой ситуация ещё хуже. Хотя, например, в России число заправок для электрокаров с 2018 по 2020 год возросло в 3 раза, но полотно покрытия площадками для зарядки очень неоднородное. В Москве – более плотное, в регионах – слабое. Даже разрыв с такими городами-гигантами как Санкт-Петербург и Челябинск — колоссальный.

Устройство электромобиля

Рассматривая электродвигатель, важно остановиться на устройстве электромобиля в целом, изучение электродвигателя не самого по себе, а как части системы электропривода, где электродвигатель – один из его базовых компонентов, его «сердце». Но «организм», функционирует только тогда, когда в порядке все другие «органы» – части электропривода:

• Аккумуляторная батарея.
• Бортовое зарядное устройство. Его функция – обеспечение возможности заряжать аккумуляторную батарею от бытовой электрической сети.
• Трансмиссия. Распространены трансмиссия с одноступенчатым зубчатым редуктором (чаще всего встречающийся и наиболее простой вариант) и бесступенчатая трансмиссия с гидротрансформатором (для старта с места), плавно изменяющие отношение скоростей вращения и вращающих моментов мотора и ведущих колес транспортного средства во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.
• Инвертор. Назначение инвертора – трансформирование высокого напряжения постоянного тока аккумулятора в трехфазное напряжение переменного тока.
• Преобразователь постоянного тока. Функция – зарядка дополнительной батареи, которая используется для системы освещения, кондиционирования, аудиосистемы.
• Электронная система управления (блок управления). Отвечает за управление функциями, связанными с энергосбережением, безопасностью комфортом. В её «подчинении» – оценка заряда АКБ, оптимизация режимов движения, регулирование тяги, контроль за использованной энергией и за напряжением, управлением ускорением и рекуперативным торможением.

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея (аккумулятор) – один из наиболее дорогих компонентов системы. По своей значимости играет такую же роль, как бензобак для ДВС. Электромобиль движется за счёт электричества, полученного от электросети во время зарядки и хранящегося в АКБ.

При этом важно помнить, что у большинства электромобилей устанавливаются одновременно два аккумулятора: один тяговой – он питает именно мотор и стартерный (как и в машинах с ДВС, он помогает системе освещения, системе подогрева). Эти аккумуляторы разные не только по назначению, но и техническим характеристикам.
Тяговый аккумулятор электрического двигателя электромобиля предназначен для питания мотора, запуска двигателя. У него нет высокого пускового тока, но он заточен на длительную работу, выдерживает большое количество циклов заряда-разряда.

Типичная тяговая АКБ – моноблочная секционная конструкция. Тяговая АКБ состоит из толстых электронных пластин – пористых сепараторов и электролитного вещества.
Самые распространенные аккумуляторы – литий-ионные. У них – наиболее высокая энергетическая плотность, не требуется обслуживание, достаточно низкий саморазряд.

Устройство и особенности гибридных систем

Свои особенности – у гибридных систем. В гибридных системах электродвигатель может рассматриваться и как «партнёр» ДВС, и как допэлемент, помогающий добиться экономии топлива и при этом повышения мощности.

Устройство «гибрида» отличается в зависимости от реализованной схемы передачи на колёса крутящего момента.

• Параллельная. Аккумуляторы передают энергию электромотору, бак – топливо для ДВС. Оба агрегата равноправны и способны создать условия для перемещения авто. Но работает такая схема только при наличии коробки передач. Параллельная схема успешно реализована у автомобиля Honda Civic. Нередко гибриды с параллельной схемой выделяют в отдельную группу и называют плагин-гибридными.

• Последовательная. Любое действие начинается с включения ДВС. Он же отвечает за последующие действия: поворот генератора для запуска электромотора, зарядку аккумуляторов.

• Последовательно-параллельная. Через планетарный редуктор соединены ДВС, электродвигатель и генератор. В зависимости от условий движения может использоваться тяга электродвигателя или ДВС. Режим выбирается программно системой управления транспортного средства. Среди хорошо известных последовательно-параллельных «гибридов» – Toyota Prius, Lexus-RX 400h.

Классический гибридный автомобиль использует интегрированный в трансмиссию электрический мотор-генератор.

При этом для получения электрической тяги у гибридных систем задействованы четыре базовых компонента:

• Мотор-генератор. Является обратимой силовой установкой. Может работать в двух режимах: непосредственно тягового мотора и генератора для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи. При работе в режиме мотора возможно создание крутящего момента и мощности, которых хватит для старта и движения автомобиля с выключенным ДВС, при работе устройства в режиме генератора продуцируется высоковольтная электроэнергия.
• Высоковольтные силовые кабели. Изолированные электрические кабели большого сечения. Важны для переноса энергии между компонентами высоковольтных электроцепей.
• Высоковольтные аккумуляторные батареи. Включенные в последовательную цепь аккумуляторные элементы. Позволяют накопить в батарее большой объём электроэнергии.
• Высоковольтный силовой модуль управления для управления потоком электроэнергии для движения транспортного средства на электрической тяге.

Гибридные авто открывают новые эксплуатационные возможности, с одной стороны можно быть максимально экологичным, радоваться комфортной езде и сэкономить на топливе, а с другой стороны, при разряде аккумулятора владелец авто не попадёт впросак, если невозможно подзарядить мотор: в работу вступит ДВС.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях напрямую связаны с тем, насколько активно будет развиваться инфраструктура. Там, где она не обеспечена, использование электрокаров действительно ограничено. Ведь без подзарядки у многих авто – малая дальность пробега.

Впрочем, даже последняя проблема активно решаемая. Немецкие и японские разработчики (компании DBM Energy, Lekker Energie, Japan Electric Vehicle Club) сумели доказать миру: потенциал у электродвигателей, аккумуляторов без подзарядки может достигать 500 -1000 тысяч километров пробега. Правда, пока что 1 000 тысяч км пробега без подзарядки возможны только в теории, а 500-600 уже на практике.

На данный момент доступность такого транспорта – на уровне инженерно-конструкторской работы, экспериментальных выпусков, но есть перспективы что их подхватят автогиганты, и не за горизонтом – серийное производство.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях очень тесно связаны и с политикой отдельных государств. Например, в Норвегии обладатели электромобилей освобождены от уплаты ежегодного налога на транспорт, пользования платными дорогами, паромными переправами и даже большинством парковок. С учётом того, что налоги и тарифы в Скандинавии одни из самых высоких, мотивация приобрести именно авто с электродвигателем, а не ДВС – очень высокая.

Обратите внимание, что на базе LCMS ELECTUDE есть специальный раздел “Электрический привод”, в нём подробно разбираются электродвигатели, виды электропривода, системы зарядки, особенности обслуживания транспорта с электромотором. Кроме комплексных теоретических знаний в обучающих модулях приводятся многочисленные практические примеры.

Источник https://auto.onliner.by/2020/04/18/elektro-32

Источник https://iknigi.net/avtor-ilya-melnikov/62641-gruzovye-avtomobili-elektrooborudovanie-ilya-melnikov/read/page-1.html

Источник https://pro-sensys.com/info/articles/obzornye-stati/dvigatel-elektromobilya/