Διαφορές μεταξύ ηλεκτρικού κινητήρα και θερμικής μηχανής

Ποια είναι η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ ενός θερμικού κινητήρα και ενός ηλεκτροκινητήρα; Γιατί αν οι γνώστες βρουν την ερώτηση αρκετά απλή, οι περισσότεροι αρχάριοι σίγουρα θα έχουν απορίες σχετικά με αυτό... Ωστόσο, δεν θα περιοριστούμε στην απλή παρατήρηση του κινητήρα, αλλά θα μελετήσουμε γρήγορα και το κιβώτιο ταχυτήτων για να κατανοήσουμε καλύτερα τη φιλοσοφία. αυτούς τους δύο τύπους τεχνολογιών.

Δείτε επίσης: γιατί τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα επιταχύνουν καλύτερα;

Βασικές έννοιες

Πρώτα απ 'όλα, θα ήθελα να σας υπενθυμίσω ότι οι τιμές ισχύος και ροπής κινητήρα είναι, τελικά, μόνο κατακερματισμένα δεδομένα. Πράγματι, για να πούμε ότι δύο κινητήρες με ισχύ 200 ίππων. και τα 400 Nm ροπής είναι πανομοιότυπα, στην πραγματικότητα δεν είναι αλήθεια… 200 ίπποι και 400 Nm είναι μόνο η μέγιστη ισχύς που προσφέρουν αυτοί οι δύο κινητήρες, και όχι τα πλήρη δεδομένα. Για να συγκριθούν λεπτομερώς αυτοί οι δύο κινητήρες, πρέπει να συγκριθούν οι καμπύλες ισχύος/ροπής του καθενός. Διότι ακόμη κι αν αυτοί οι κινητήρες έχουν τα ίδια χαρακτηριστικά, δηλαδή τις ίδιες κορυφές ισχύος και ροπής, θα έχουν διαφορετικές καμπύλες περιστροφής. Έτσι η καμπύλη ροπής του ενός από τους δύο κινητήρες θα είναι κατά μέσο όρο υψηλότερη από τον άλλο και επομένως θα είναι ελαφρώς πιο αποτελεσματική παρά το γεγονός ότι φαινόταν πανομοιότυπος στο χαρτί... ο κινητήρας ντίζελ είναι συνολικά πιο εντυπωσιακός από τον βενζινοκινητήρα του την ίδια ισχύ, αν και ομολογώ ότι το παράδειγμα που δίνεται εδώ δεν είναι τέλειο (η μέγιστη ροπή θα είναι απαραίτητα πολύ διαφορετική, ακόμα κι αν η ισχύς και των δύο κινητήρων είναι ίδια).

Δείτε επίσης: διαφορά μεταξύ ροπής και ισχύος

Εξαρτήματα και λειτουργία ηλεκτρικών και θερμικών κινητήρων

Ηλεκτρικός κινητήρας

Ας ξεκινήσουμε με το πιο απλό, ένας ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί λόγω ηλεκτρομαγνητικής δύναμης, δηλαδή της «δύναμης των μαγνητών» για όσους δεν κατανοούν πλήρως την έννοια. Πράγματι, έχετε ήδη μπορέσει να βιώσετε το γεγονός ότι η αγάπη μπορεί να δημιουργήσει μια δύναμη σε έναν άλλο μαγνήτη όταν συνδέονται μεταξύ τους, και πράγματι, ο ηλεκτροκινητήρας χρησιμοποιεί αυτόν τον τελευταίο για να κινηθεί.

Αν και η αρχή παραμένει η ίδια, υπάρχουν τρεις τύποι ηλεκτροκινητήρων: κινητήρας συνεχούς ρεύματος, σύγχρονος AC (ένας ρότορας που περιστρέφεται με την ίδια ταχύτητα με το ρεύμα που παρέχεται στα πηνία) και ασύγχρονος AC (ένας περιστρεφόμενος ρότορας ελαφρώς πιο αργός από το ρεύμα που στέλνεται). Υπάρχουν λοιπόν και κινητήρες με βούρτσα και χωρίς ψήκτρες, ανάλογα με το αν ο ρότορας προκάλεσε τον χυμό (αν μετακινήσω τον μαγνήτη δίπλα του, ακόμη και χωρίς επαφή, ο χυμός θα εμφανιστεί στο υλικό) ή θα μεταδοθεί (στην περίπτωση αυτή πρέπει να εγχύσω φυσικά τον χυμό στο πηνίο, και έτσι δημιουργώ έναν σύνδεσμο που επιτρέπει στον ρότορα να κινείται: μια βούρτσα που τρίβεται από το τηγάνι και περνάει από το ταψί. γράφημα).

Έτσι, ένας ηλεκτροκινητήρας αποτελείται από έναν πολύ μικρό αριθμό εξαρτημάτων: έναν «περιστρεφόμενο ρότορα», ο οποίος περιστρέφεται σε έναν στάτορα. Το ένα προκαλεί ηλεκτρομαγνητική δύναμη όταν κατευθύνεται προς αυτό ένα ρεύμα και το άλλο αντιδρά σε αυτή τη δύναμη και επομένως αρχίζει να περιστρέφεται. Εάν δεν εισάγω περισσότερο ρεύμα, η μαγνητική δύναμη δεν θα εξαφανιστεί πλέον και έτσι τίποτα άλλο δεν θα κινηθεί.

Τέλος, τροφοδοτείται με ρεύμα, εναλλασσόμενο ρεύμα (ο χυμός πηγαινοέρχεται) ή συνεχές (μάλλον εναλλασσόμενο ρεύμα στις περισσότερες περιπτώσεις). Και αν ένας ηλεκτροκινητήρας μπορεί, για παράδειγμα, να αναπτύξει 600 ίππους, μπορεί να αναπτύξει 400 ίππους. μόνο αν δεν παίρνει αρκετή ισχύ... Μια μπαταρία που είναι πολύ αδύναμη μπορεί, για παράδειγμα, να περιορίσει την απόδοση του κινητήρα και ενδεχομένως να μην λειτουργεί. ικανό να αναπτύξει όλη του τη δύναμη.

Δείτε επίσης: πώς λειτουργεί ένας ηλεκτροκινητήρας αυτοκινήτου

Κινητήρας θερμότητας

Ένας θερμικός κινητήρας χρησιμοποιεί θερμοδυναμικές αντιδράσεις. Ουσιαστικά χρησιμοποιεί τη διαστολή θερμαινόμενων (μπορεί να πει κανείς και αναφλεγόμενα) αερίων για την περιστροφή μηχανικών μερών. Το μείγμα καυσίμου και οξειδωτικού κλειδώνεται στο θάλαμο, καίγονται τα πάντα, και αυτό προκαλεί πολύ ισχυρή διαστολή και επομένως μεγάλη πίεση (ίδια αρχή για τα κροτίδες στις 14 Ιουλίου). Αυτή η διαστολή χρησιμοποιείται για την περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα στεγανοποιώντας τους κυλίνδρους (συμπίεση).

Δείτε επίσης: θερμικός κινητήρας

Ηλεκτρικό κιβώτιο ταχυτήτων VS κινητήρα θερμότητας

Όπως αναμφίβολα γνωρίζετε, οι ηλεκτροκινητήρες μπορούν να λειτουργήσουν σε πολύ υψηλές ταχύτητες. Αυτό λοιπόν το χαρακτηριστικό έπεισε τους μηχανικούς να ρίξουν το κιβώτιο ταχυτήτων (ακόμα υπάρχει μείωση, ή μάλλον μείωση, και επομένως αναφορά), που στην πορεία μειώνει το κόστος και την πολυπλοκότητα του αυτοκινήτου (και επομένως την αξιοπιστία). Σημειώστε, ωστόσο, ότι τα παρακάτω θα πρέπει να φέρουν μια δεύτερη αναφορά για λόγους απόδοσης και θέρμανσης κινητήρα, αυτό ισχύει και για το Taycan.

Ως εκ τούτου, υπάρχει ένα σημαντικό κέρδος εδώ, καθώς ο θερμικός κινητήρας θα αφιερώσει χρόνο στην αλλαγή ταχυτήτων με το πρόσθετο πλεονέκτημα της μειωμένης ροπής.

Έτσι στην ανάκτηση είναι επίσης ένα πλεονέκτημα γιατί είμαστε πάντα σε ηλεκτρική λειτουργία σε καλό ρεκόρ αφού υπάρχει μόνο ένα. Σε ένα θερμικό μηχάνημα, θα χρειαστεί να βρείτε το πιο κατάλληλο μηχανικά και να αφήσετε το κιβώτιο ταχυτήτων να το κάνει αυτόματα (kick-down για βελτίωση της απόδοσης) και αυτό χάνεται χρόνος.

Συνοπτικά, ένας ηλεκτροκινητήρας θα έχει μία καμπύλη ισχύος/ροπής κατά την επιτάχυνση, ενώ ένας θερμικός κινητήρας θα έχει αρκετές (ανάλογα με τον αριθμό των ταχυτήτων), που θα πηδούν από το ένα στο άλλο χάρη στο κιβώτιο ταχυτήτων.

Ισχύς ηλεκτροκινητήρα VS θερμικός κινητήρας

Οι θερμικές και ηλεκτρικές συσκευές όχι μόνο διαφέρουν πολύ στη μετάδοση, αλλά δεν έχουν τις ίδιες μεθόδους μετάδοσης ισχύος και ροπής.

Ένας ηλεκτροκινητήρας έχει πολύ μεγαλύτερη εμβέλεια επειδή μπορεί να ανεβάζει πολύ υψηλές ταχύτητες διατηρώντας παράλληλα πολύ υψηλή ροπή και ισχύ. Άρα η καμπύλη ροπής του ξεκινά από την κορυφή και κατεβαίνει μόνο. Η καμπύλη ισχύος αυξάνεται πολύ γρήγορα και στη συνέχεια πέφτει σταδιακά καθώς ανεβαίνετε σε ένα σημείο.

ΘΕΡΜΙΚΗ ΚΑΜΠΥΛΗ ΤΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ

Εδώ είναι η καμπύλη μιας κλασικής θερμικής μηχανής. Συνήθως, η μεγαλύτερη ροπή και ισχύς είναι περίπου στη μέση του εύρους στροφών (είναι αλληλένδετα, δείτε τον σύνδεσμο στην αρχή του άρθρου). Σε έναν κινητήρα με στροβιλοσυμπιεστή, αυτό συμβαίνει προς τη μέση και σε έναν κινητήρα ατμοσφαιρικής αναπνοής, προς την κορυφή του στροφόμετρου.

ΚΑΜΠΥΛΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΚΙΝΗΤΗΡΑ

Ένας θερμικός κινητήρας έχει μια εντελώς διαφορετική καμπύλη, με μέγιστη ροπή και ισχύ που αναπτύσσονται σε ένα μικρό μέρος του εύρους στροφών. Και έτσι θα έχουμε ένα κιβώτιο ταχυτήτων για να χρησιμοποιούμε αυτήν την αιχμή ισχύος/ροπής σε όλη τη φάση ανόδου της ράμπας. Η ταχύτητα περιστροφής (μέγιστη ταχύτητα) περιορίζεται από το γεγονός ότι έχουμε να κάνουμε με μάλλον βαριά κινούμενα μεταλλικά μέρη και η επιθυμία πολύ υψηλή συχνότητα κινητήρα θέτει σε κίνδυνο τα μέρη που μπορούν στη συνέχεια να περιστρέφονται (περισσότερη ταχύτητα αυξάνει την τριβή) και επομένως η θερμότητα που μπορεί να κάνει εξαρτήματα «μαλακότερο» λόγω ελαφρού «λιώματος»). Επομένως, έχουμε διακόπτη βενζίνης (όριο ανάφλεξης) και περιορισμένη συχνότητα ψεκασμού στους ντίζελ.

Σε γενικές γραμμές, ένας θερμικός κινητήρας έχει μέγιστη ταχύτητα μικρότερη από 8000 rpm, ενώ ένας ηλεκτροκινητήρας μπορεί εύκολα να φτάσει τις 16 rpm, έχοντας ένα καλό επίπεδο ροπής και ισχύος σε αυτό το εύρος. Ο θερμικός κινητήρας έχει υψηλή ισχύ και ροπή μόνο σε ένα μικρό εύρος στροφών κινητήρα.

Και η τελευταία διαφορά: αν φτάσουμε στο τέλος των ηλεκτρικών καμπυλών, θα παρατηρήσουμε ότι πέφτουν ξαφνικά. Αυτό το όριο σχετίζεται με τη συχνότητα AC που σχετίζεται με τον αριθμό των πόλων του κινητήρα. Αυτό σημαίνει ότι μόλις φτάσετε στη μέγιστη ταχύτητα, δεν μπορείτε να την υπερβείτε καθώς ο κινητήρας δημιουργεί αντίσταση. Εάν υπερβούμε αυτή την ταχύτητα, θα έχουμε ένα ισχυρό φρένο κινητήρα που θα σας ενοχλεί.