Особенности устройства, обслуживания и ремонта электромобилей

Особенности устройства, обслуживания и ремонта электромобилей

Содержание:

8. Описать процесс охлаждения электродвигателей, перечислить способы охлаждения, описать их конструкцию

Независимо от того, работает электродвигатель в режиме двигателя или генератора, он подвержен потерям энергии, ведущим к его нагреву. Эти потери бывают разных видов: 

- джоулевы потери (потери энергии электромагнитного поля, обусловленные ее преобразованием в энергию теплового движения окружающей среды) постоянного и переменного тока. Потери постоянного тока равны RI², где R – электрическое сопротивление обмоток, а I – сила тока, протекающего через них. Поскольку сопротивление увеличивается с температурой, повышение температуры проводника на 80 °C означает увеличение на одну треть его сопротивления. Потери переменного тока возникают из-за различных магнитных потоков, которые охватывают проводники и генерируют локальные токи. Речь идет об обмотках статора, обмотках ротора, а также обмотках асинхронных машин (медных или алюминиевых); 

- потери в железе, расположенном во всех частях машины (особенно в пластинах статора и ротора), вследствие переменных магнитных полей. Повышение температуры на этот раз приводит к снижению потерь в железе; 

- потери в магнитах из-за электрической проводимости. Эти потери обнаруживаются прежде всего в спеченных магнитах типа Ne-Fe-B или Sm-Co. Ферритовые магниты в принципе не проводят ток; 

- механические и гидравлические потери, включающие потери на вращение вала в подшипниках, потери в подшипниках, рассеивание из-за вихревого сопротивления воздуха в воздушном зазоре и потери, вызванные наличием одной или нескольких крыльчаток системы охлаждения. Чтобы гарантировать правильную работу и надежность электрической машины, необходимо ограничить температуру нескольких компонентов:

- магнитов, которые необратимо размагничиваются при нагреве выше предельной температуры (температуры Кюри); 

- различных электрических изоляторов, которые деградируют до потери своих изоляционных свойств. Это могут быть эмали для электрических проводов, пропитки или смолы для покрытий, изоляторы типа «Номекс», используемые для изоляции между листами и обмотками; 

- смазок, используемых в подшипниках, которые теряют свою смазывающую способность при нагреве выше определенной температуры.

Тепловая энергия отводится в целом двумя способами: 

- теплопередача за счет теплопроводности конструкции машины; 

- передача тепла конвекцией, внешней или внутренней, естественной или принудительной, при помощи теплоносителя (смесь гликоля, воздух и т. д.).

Охлаждение только за счет естественной конвекции не позволит удалить все тепло, что приведет к слишком сильному нагреву различных компонентов. Поэтому приходится вводить в конструкцию электрической машины систему охлаждения с принудительной конвекцией: 

- пассивное воздушное охлаждение: для охлаждения машины не применяется никаких активных устройств, оно обеспечивается воздушной средой вокруг машины и может быть улучшено за счет использования корпуса с ребрами, увеличивающими поверхности обмена между стенками машины и окружающим воздухом; 

- активное вентиляционное охлаждение: один или несколько вентиляторов обеспечивают принудительную циркуляцию воздуха внутри машины; вентиляторы обычно приводятся в движение путем соединения их непосредственно с валом ротора. В электромобилях второго поколения двигателей Renault ZOE (5AQ) используется независимый нагнетатель воздуха, который питается от основной батареи и нагнетает воздух в двигатель; 

- активное охлаждение потоком воды: здесь охлаждение осуществляется потоком раствора гликоля в воде через кожух электрической машины и, возможно, через ротор двигателя. Подача воды обеспечивается механическим насосом теплового двигателя в случае гибридных автомобилей или независимым электронасосом; 