Двигатель тесла принцип работы

Обновлено: 16.05.2024

Tesla Roadster использует трёхфазный асинхронный электродвигатель с переменным напряжением. В отличие от некоторых других моторов, использующих постоянные магниты, двигатель Roadster основан на магнитном поле, созданном целиком за счёт электричества.

У электромотора Tesla есть ротор и статор. Ротор — это стальная втулка, через которую пропущены медные пластины, позволяющие току перетекать с одной стороны ротора на другую. Электричество на ротор напрямую не подаётся. Ток возникает при прохождении проводника из медных пластин через магнитное поле, которое создаётся переменным током в статоре. Вращением втулки приводятся в движение колёса.

Статор — это тонкие стальные пластины, через которые проведена медная обмотка из проволоки. По ней в двигатель поступает электричество из модуля питания. Провода делятся на три вида по числу фаз электричества, которые можно представить себе в виде волн синусоидальных колебаний, гладкое сочетание которых обеспечивает бесперебойную подачу электроэнергии.

Переменный ток в медной обмотке статора создаёт вращающееся магнитное поле и вызывает поток частиц в роторе. Ток порождает второе магнитное поле в роторе, который следует за движущимся полем статора. Результатом этого процесса становится вращающий момент.

Когда водитель нажимает на педаль газа, модуль питания ставит поле статора позади поля ротора. Вследствие этого ротору приходится замедлиться для того, чтобы его поле вышло на уровень поля статора. Направление тока в статоре меняется, и начинается поток энергии через модуль питания обратно в батарею. Это называется регенерацией энергии.

Мотор выступает то генератором, то двигателем, в зависимости от действий водителя. При нажатии педали газа, модуль питания ощущает потребность во вращающем моменте. Если педаль нажата на 100%, доступный вращающий момент выбирается полностью, а если нет, тогда частично. Если не газовать, двигатель будет использоваться для восстановления энергии. Мотором он становится только тогда, когда модуль питания посылает нужное количество переменного тока на статор, что порождает вращающий момент.

Мотор Tesla приспособлен для работы на высокой скорости, но даже при этом требует теплового отвода. В этих целях сделаны охлаждающие пластины, воздух по которым гоняет вентилятор.

Тяговый электродвигатель очень мал, размером с арбуз, и максимально лёгок благодаря использованию алюминия. Модуль питания передаёт до 900 ампер тока на статор, обмотка которого сделана из значительно большего количества меди, чем в обычном моторе. Медные провода изолированы специальными полимерами, которые обеспечивают теплопередачу и устойчивость при вождении в экстремальных условиях.

В отличие от обычных индукционных моторов, использующих в качестве проводника алюминий, в электродвигателе Roadster эту роль играет медь. Работать с ней сложнее, но у неё меньше сопротивление, поэтому она лучше проводит ток.

Основные факторы роста акций TSLA на Nasdaq

Благодаря эффективной конструкции и простому управлению, электродвигатели успели приобрести широкую популярность среди автолюбителей и составить здоровую конкуренцию остальным транспортным средствам, оснащенным обычными типами двигателей. У моделей с электродвигателем показатели надежности и продолжительность срока эксплуатации на порядок выше по сравнению с газовыми версиями. Более подробно остановимся на основных характеристиках электродвигателя «Тесла» и постараемся разобраться, в чем же их особенность.

По словам Илона Маска, который является исполнительным директором компании Tesla, главная задача производства состоит в том, чтобы добиться непрерывной работы силовых генераторов. Разработчики предполагают, что подобные двигатели будут служить практически вечно и не изнашиваться.

В результате многолетних исследований специалистам компании удалось внедрить серию усовершенствованных аккумуляторов, инверторов и электродвигателей Tesla, а сейчас они готовы предоставить потребителю еще один улучшенный тип двигателя.

Не так давно представители Tesla сделали заявление о начале выпуска обновленных и усовершенствованных моделей двигателей серии S и X. Данные модели заднеприводного двигателя Tesla можно устанавливать только на современных автомобилях нового поколения.

Разновидности электродвигателей:

двигатель главного типа, обладающий системой заднего привода;
двигатель небольшого размера, оснащенный передним приводом и использующийся в моделях S и X;
заднеприводной вариант – самый большой тип двигателя.

Впоследствии разработчики «Тесла» внесли некоторые изменения в характеристики двигателя с задним приводом, одновременно с этим поменялись номера моделей. В дальнейшем в ходе выпуска автомобильных версий, которые затронуло обновление, будут оснащаться электродвигателем «Тесла». Однако, что касается автомобилей марки S P100D и Model X P100D, их уровень производительности остался прежним с мощностью двигателя 416/362/302 л.с.

Производитель не преследовал цель заменить блок привода, хотя такой ход должен был повлиять на движение транспорта и разогнать его меньше, чем за секунду до 60 миль/час.

Отличительные характеристики электродвигателя

В основе процесса сборки электродвигателя «Тесла» лежит запатентованный способ. Основными деталями мотора являются:

электродвигатель;
узел преобразователя мощности;
коробка передач, напоминающая объединенный многосекционный корпус.

Согласно последним сведениям из официального источника компания Tesla еще в прошлом году заново начала работать над новой силовой электроникой взамен применения внеоболочных элементов для привода модели 3. Конструкция инвертора собрана таким образом, что дает возможность использовать в работе электродвигатель с мощностью более 300кВт. В итоге показатели мощности обеих моделей станут практически равны. Кроме выше поставленных задач производители планируют обновить также модель S. В конечном итоге все перечисленные пункты обновления обеспечивают электродвигателям автомобилей «Тесла» высокую популярность на автомобильном рынке.

Этапы производственного процесса

Важным моментом при производстве электродвигателей Tesla Motors является использование робототехники. В рабочей зоне можно увидеть огромных красных ботов, похожих на трансформеров, которые находятся рядом с каждой моделью S. Только для сборки одной единственной модели требуется присутствие около 8 роботов. Каждый робот отвечает за выполнение конкретной функции. Один из них занимается сваркой, другой – передвигает детали и куски металла, третий – устанавливает компоненты на место.

По словам Илона Маска, владельца компании, модель X считается одним из самых сложных автомобилей для сборки и требует особых знаний и умений не только в стенах его производства, но, возможно, и в целом автомобилестроении нет подобных аналогов сборки.

На сегодняшний день миллиардер все силы вложил на создание лучшей в мире машины. Модель S, стоимость которой эксперты оценивают порядка 70 тыс.дол., имеет гарантированные шансы на победу. Автомобиль можно зарядить на бесплатных зарядных станциях, работающих от солнечной энергии. Как правило, заряда хватает на эксплуатацию авто в течение семидневного путешествия.

Модель S считается наиболее скоростным четырехдверным транспортным средством в мире. В плане безопасности она превосходит другие версии из своего класса. Во время проведения испытаний, к примеру, при столкновении с другой машиной у этой модели практически не наблюдалось серьезных поломок или каких-либо деформации.

Описание асинхронного двигателя

Асинхронный электродвигатель «Теслы» представляет собой трехфазный четырехполюсный мотор, состоящий из пары важных деталей, называемых статор и ротор. В статоре расположен сердечник, проводник и рама, а ядро образуется из нескольких стальных колец, отделенных друг от друга, но способных ламинироваться вместе. На поверхности колец имеются специальные отверстия. Через них обертывается провод, формируя катушки статора.

Говоря простым языком, в этом двигателе находятся различные типы проводников: фаза 1, фаза 2 и фаза 3. Они оборачиваются вокруг слотов внутри сердечника. Когда все элементы встают на свои места, сердечник занимает положение в рамке.

Принцип работы электродвигателя

Запуск двигателя происходит вначале в аккумуляторе, подключающемуся к мотору. В результате чего электроэнергия проходит через статор и попадает на аккумулятор. Сделанные из проводящей проволоки катушки располагаются по концам сердечника в статоре и функционируют в качестве магнитов. В процессе подачи электрической энергии от батареи к двигателю создается вращающееся магнитное поле, притягивающее проводящие стержни с внешней стороны ротора. Ротор при вращении образует механическую энергию, которая служит для движения автомобильных шестеренок, а их предназначение состоит во вращении шин.

Электромобиль не содержит генератора переменного тока. Каким образом тогда происходит зарядка аккумулятора? Подразумевается, что мотор в электрическом автомобиле работает одновременно в качестве двигателя и генератора. Это первый факт, свидетельствующий об уникальности электромобиля. Выше упоминалось, что запуск двигателя исходит от аккумулятора, излучающего энергию в направлении шестерни.

Процесс стартует в тот момент, когда водитель опускает ногу на ускоритель, тогда ротор следует за вращающимся магнитным полем. Затем ногу убирают с акселератора и ротор ускоряется, а его скорость превышает вращающееся магнитное поле в статоре. Таким образом, осуществляется перезарядка батареи.

Понятие трех фаз

В 1883 году сербский изобретатель Никола Тесла изобрел многофазный асинхронный двигатель, где все три фазы были отнесены к группе токов электроэнергии, подающейся на статор через аккумулятор машины. В результате такой энергии проводящие проволочные катушки ведут себя наподобие электромагнитов, за счет которых функционирует электрический двигатель.

Технология, придуманная Теслой, претерпевает изменения. Производство электромобилей продолжает развиваться, появляется большое количество усовершенствованных и высокопроизводительных автомобилей, которые уже начали опережать газовые механизмы. Владельцы компаний Tesla и Toyota – одни из самых передовых разработчиков в области автомобилестроения, задача которых состоит в том, чтобы научить будущее поколение обходиться без ископаемого топлива.

Влияние электромобилей на окружающую среду

Во-первых, при эксплуатации электромобилей наблюдается незначительный шумовой фон, потому что такой звук от работы данного двигателя по сравнению с газовыми моделями подавляется. Во-вторых, электрические моторы не нуждаются в техническом обслуживании и работают без всякой смазки продолжительное время.

Заключение

Электродвигатель получил широкое распространение за последние годы. Спрос на такой тип транспорта с каждым годом увеличивается. Сегодня человечество начинает все больше задумываться о том, каким способом можно снизить отрицательное воздействие техники на окружающую среду и мировую экологию. Решением проблемы как раз и выступает использование электромобилей в качестве альтернативного транспортного средства. Благодаря заслугам признанного гения Илона Маска, скоро наступит то время, когда эти машины будут доступны обычным потребителям и станут использоваться во всем мире, что, возможно, спасет нашу планету от экологической катастрофы.

Любой знаток автомобильной марки Tesla знает, что название компании выбрано не случайно. Tesla Motors (Тесла Моторс) названа в честь создателя двигателя Николы Тесла, жившего в 19 веке. Практически каждый автомобиль, который производит компания Tesla – от родстера до модели S и Х, оснащается 3-фазным асинхронным двигателем переменного тока, концепцию которого и придумал легендарный изобретатель.

В течение десятилетий после изобретения электродвигатель Николы Тесла работал от стационарной 3-фазной электрической розетки переменного тока. Примерно в 1990 году инженер-индивидуалист Алан Коккони разработал один из ранних портативных инверторов –устройство, которое превращает постоянный ток (DC) в батарее электромобиля в переменный ток (AC), необходимый для работы асинхронного двигателя.

Комбинация инвертор/электродвигатель была впервые использована на электроавтомобиле General Motors EV1. Позже итальянский физик Джузеппе Коккони создал улучшенную версию этой трансмиссии, которая появилась на автомобиле AC Propulsion Tzero. Но до серийного производства этого автомобиля не дошло. Зато на эту электромашину обратил внимание будущий соучредитель компании Tesla Motors Мартин Эберхард, основавший компанию в честь великого физика Николы Тесла вместе с Марком Тарпеннингом, к которым позже присоединился Илон Маск.

В итоге компания Tesla получила лицензию на технологию электромотора автомобиля tZERO для своего родстера. Так на автомобилях Tesla появился асинхронный двигатель, который, кстати, претерпел ряд изменений и улучшений.

Прелесть асинхронного двигателя в том, что он не требует постоянных магнитов. Постоянные магниты достаточной мощности для вращения двигателя электроавтомобиля обычно изготовлены из редкоземельных материалов. А, как известно, редкоземельные магниты имеют огромную первоначальную стоимость. Также такие магниты имеют свойство размагничиваться. Но главное, что цены на редкоземельные материалы зависят от их добычи, что приводит к большим биржевым колебаниям цен.

Благодаря же транзисторам асинхронный двигатель можно использовать с обычными магнитами. В асинхронном моторе используются электромагниты (катушки проволоки и т. д.), которые можно включать и выключать или переключать много раз в секунду благодаря транзисторам с эзотерическими названиями, такими как дополнительный полевой транзистор на основе оксида металла (MOS) -FET) или биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT).

Асинхронный двигатель, конечно, потрясающий мотор. Но не идеальный. В двигателе Tesla используется дорогостоящий и сложный в изготовлении ротор, изготовленный из меди. А благодаря особенности работы асинхронных двигателей ротор имеет тенденцию нагреваться и даже перегреваться. Тепло – это потраченная впустую энергия (известная как потеря i 2 r). В электроавтомобиле это имеет огромное значение. Асинхронный электромотор также не так эффективен на низких скоростях, в отличие от других двигателей. Поэтому эта технология открыта для новых решений, которые бы привели к созданию более эффективных электродвигателей, а также к снижению затрат себестоимости.

В зависимости от модели автомобили Tesla оснащаются одним или двумя электродвигателями. Например, заднеприводная модель Tesla Model S оснащается 3-фазным 4-полюсным асинхронным двигателем (вверху справа). Электроника привода инвертора (слева). Редуктор 9.73:1 и задний дифференциал (в центре) собраны в одну маслонаполненную часть, расположенную в задней части машины. Задние колеса приводятся в движение непосредственно этим устройством.

В машине нет сцепления и трансмиссии (нет переключения передач, нет режима «Нейтраль»). Можно запустить двигатель «вперед» для движения вперед и «назад» для движения назад. Питание

400 В пост. тока поступает от аккумуляторной батареи через два тяжелых оранжевых кабеля, подходящих к инвертору, где он преобразует электричество в 3-фазный переменный ток.

Полноприводные модели Tesla Model S оснащены аналогичным передним приводом со вторым асинхронным двигателем и редуктором 8.28:1, который и приводит непосредственно в движение передние колеса.

В Tesla Model 3 на задних колесах используется вот этот двигатель:

Этот трехфазный 6-полюсный двигатель с постоянным магнитом с переключаемым сопротивлением (справа), электроникой привода инвертора (слева), редуктором 9:1 и задним дифференциалом (в центре) собран в едином блоке, который и вращает задние колеса.

В моделях с полным приводом в Tesla Model 3 используется 3-фазный 4-полюсный асинхронный двигатель и редуктор, которые непосредственно и приводят передние колеса в движение. На скоростях этот асинхронный мотор немного более эффективный, чем задний двигатель PM-SR. Именно поэтому он используется для обеспечения большей части крутящего момента.

Двигатель PMSR заднего привода Tesla модели 3 (статор и ротор) (технология Bloomberg). Трехфазный 6-полюсный двигатель с постоянным магнитом и переключаемым сопротивлением (PM-SRM) имеет даже более высокую производительность и эффективность, чем асинхронные двигатели, используемые в других автомобилях Tesla.

Ротор двигателя PMSR заднего привода Tesla Model 3 (технология Bloomberg)

Статор PMSR заднего привода Tesla Model 3 (технология Bloomberg)

(с) 2003 Рус Эвенс, независимый исследователь.

В схеме электромобиля Теслы то, что принимают за приемник (черный ящик и два стержня за спиной у водителя) очевидно, является передатчиком. Используется два излучателя. Для получения трех нот. Тесла любил число 3. Кроме самого главного электродвигателя на автомобиле должен был присутствовать аккумулятор и стартер. При включении стартера вместе с Эл. Двигателем последний превращается в генератор, который питает два пульсирующих излучателя. ВЧ колебания излучателей поддерживают движение электродвигателя. Электродвигатель, таким образом, может одновременно являться и источником вращения колес автомобиля и генератором, питающим ВЧ излучатели.

Традиционное толкование рассматривает два стержня в качестве приемников каких-то космических лучей. Потом к ним цепляют какие то усилители (без питания!) чтобы они снабжали электричеством ЭЛ. Двигатель.

На самом деле ЭЛ. Двигатель не потребляет никакого тока.

В 20-е годы Маркони демонстрировал Муссолини и его жене как он на расстоянии несколько сотен метров может остановить движение транспортной колонны с помощью ВЧ ЭМ излучения.

Тот же самый эффект может быть использован с обратным знаком по отношению к электродвигателям.

Остановка вызывается диссонирующим излучением. Движение вызывается через резонирующее изучение. Очевидно, что эффект показанный Маркони работает с бензиновыми двигателями, поскольку у них есть электрогенератор, питающий свечи зажигания. Дизельные двигатели к подобному воздействию гораздо менее восприимчивы.

Движущей силой электродвигателя Теслы являлся не электрический ток, какого бы происхождения он не был, космического или какого-то еще, а резонансные высокочастотные колебания в среде, в эфире, вызывающие в электродвигателе движущую силу. Не на атомарном уровне, как у Дж. Кили а на уровне колебательного контура Эл. Двигателя.

Таким образом, можно изобразить следующую концептуальную схему работы Эл. Двигателя на электромобиле Теслы.

Аккумулятор запускает стартер. Эл. Двигатель приходит в движение и начинает работать как Эл. Генератор. Питание поступает на два независимых генератора высокочастотных ЭМ импульсов, настроенных по рассчитываемой формуле в резонанс с колебательным контуром Эл. Двигателя. Независимые колебания ЭМ генераторов настроены в гармоничном аккорде. Через несколько секунд после запуска стартер отключается, аккумулятор отключается. Высокочастотные ЭМ импульсы 2х генераторов развивают мощность в ЭЛ двигателе, который поет в резонансе с ВЧ генераторами, движет автомобиль, сам работает как электрогенератор, питающий ВЧ излучатели и никакого тока не потребляет.

Понимание работы электроавтомобиля Теслы.

Согласно закону причинно следственных связей, если второе вытекает из первого то и первое может вытекать из второго. В физике это принцип обратимости всех процессов.

Например, известны явления возникновения поляризации диэлектрика под действием механических напряжений. Это называется "прямой пьезоэлектрический эффект". В тоже время характерно и обратное - возникновения механических деформаций под действием электрического поля - "обратный пьезоэлектрический эффект". Прямой и обратный пьезоэлектрический эффекты наблюдаются в одних и тех же кристаллах — пьезоэлектриках.

Другой пример с термоэлементами. Если места контактов термоэлемента поддерживать при различных температурах, то в цепи возникает эдс (термоэдс), а при замыкании цепи — электрический ток. Если же через термоэлемент пропускать ток от постороннего источника, то на одном из его контактов происходит поглощение, а на другом — выделение тепла.

При обычной организации процесса, всякий электродвигатель потребляет ток и производит колебательные возмущения в окружающей среде, в эфире. То что называется индуктивность. Эти неизбежные возмущения среды обычно никак не используются. На них принято не обращать внимания, пока они никому не мешают. Между тем, следует понимать, что затраты энергии, питание, которое необходимо электродвигателю, как раз и вызываются тем, что электродвигатель работает не в абсолютной пустоте, а в среде и что на создание колебательных возмущений в среде как раз и расходуется подавляющая часть энергии питающей электродвигатель. Тех самых колебательных возмущений на которые принято закрывать глаза.

Здесь заключается самый важный момент. Его необходимо подчеркнуть. Потери энергии при работе всякого электродвигателя связаны не с трением ротора, не с сопротивлением воздуха, а с потерями индуктивности, т.е. с "вязкостью" эфира по отношению к вращающимся электромагнитным частям двигателя. Неподвижный (относительно) эфир раскручивается электродвигателем, в нем возникают концентрические волны расходящиеся во все стороны. При работе электродвигателя эти потери составляют более 90% от всех его потерь.

СХЕМА ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ В ОБЫЧНОМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕ

Что сделал Тесла. Тесла понял, что электродвигатель который неизбежно "гонит волны" в эфире не самое оптимальное устройство для этой цели. Понятно, что колебания в 30 Гц (1800 об./мин.) не сильно гармонируют с частотами, которые легко поддерживаются средой. 30 Гц. слишком низкая частота, для получения резонанса в такой среде как эфир.

С другой стороны Тесла хорошо видел, что волны в эфире могут быть не побочным продуктом работы электродвигателя, не паразитарными потерями, а движущей силой электродвигателя, если эти волны поддерживать при минимальном расходе энергии. Как поддерживать эти волны Тесла хорошо знал. Для этого нужны резонансные ВЧ колебания. Тонкая природа эфира обуславливает необходимость высоких частот для достижения резонанса. Как известно, резонанс наступает при приближении частоты внешнего воздействия (колебания ВЧ генератора) к одной из тех частот, с которыми происходят собственные колебания в системе (в даном случае, принудительные колебания в эфире затухающие медленно относительно частоты ВЧ генератора), возникающие в результате внешнего принудительного воздействия. Оптимальное поддержание волн в эфире представляет собой процесс резонансного накачивания стоячей волны вокруг ВЧ генератора.

Ввиду понимания Теслой изложенного, решение не представляло технической сложности. Он буквально на коленях, в номере гостиницы, собрал ВЧ генератор, устройство, которое "поднимает волну" в пространстве где работает электродвигатель. (Генератор ВЧ а не низкочастотный просто потому что низкочастотный не позволил бы создать стоячую волну через резонанс. Так как рассеивание волн опережало бы импульсы генератора). Частота ВЧ генератора должна была быть в кратном резонансе с частотой электродвигателя. Например если частота двигателя 30 Гц, то частота генератора может быть 30 Мгц. Таким образом ВЧ генератор является как бы посредником между средой и двигателем. ВЧ генератор потребляет немного энергии. Как устройство он оптимален (в отличие от электродвигателя) для создания и поддержания волн в эфире. А волны в эфире, если они в резонансе с колебательным контуром работающего двигателя, превращаются в движущую силу (а не в паразитарные потери) для совершения электродвигателем работы. Питание двигателю при такой схеме не нужно. Питание нужно чтобы гнать волну, вызывающую сопротивление среды. А здесь сама среда держит волну и поддерживает вращение двигателя, который с этой волной в резонансе. Таким образом эл. двигатель превращается в генератор, который преобразует энергию колебаний эфира через свое вращение в электрический ток, который из него истекает.

ВЧ генератору, который в резонансе с эфиром, для нормальной работы требуется минимум энергии. Той энергии, которой его снабжает электродвигатель ему хватает с избытком. Электродвигатель же использует не энергию ВЧ генератора, а энергию резонансно накачанной стоячей волны в Эфире.

Принцип работы электродвигателя в схеме, использованной Теслой.

Естественно, что такой электродвигатель будет еще и охлаждаться. Двигатель требующий питания нагревается от сопротивления среды, которую ему приходится раскручивать. Здесь же среду раскручивать не надо. Наоборот сама среда раскручивает двигатель, из которого, как следствие, истекает ток. Никакого колдовства и мистики в этом нет. Всего лишь разумная организация процесса.

Электромобиль Tesla Roadster, запущенный в космос Илоном Маском больше года назад, на момент написания данной статьи находится на расстоянии 369 млн. км от Земли (вот уж действительно рекордный пробег) и со скоростью 81 220 км/ч приближается к Марсу. Что «ждёт под капотом» представителей иноземных цивилизаций, если они когда- нибудь встретят его на бескрайних просторах вселенной?
Если «сердцем» традиционных автомобилей считается двигатель внутреннего сгорания, так как это самый технологичный и дорогостоящий агрегат конструкции, то «сердцем» данного электромобиля логично считать его аккумуляторную батарею.

Литий- ионная аккумуляторная батарея находится в днище автомобиля, вследствие чего автомобиль имеет очень низкий центр тяжести, а значит и прекрасную управляемость. Батарея установлена на быстросъемных кронштейнах и её замена занимает порядка полутора минут. Стоимость — 45000 долларов.

Конструктивно аккумуляторная батарея состоит из 16 параллельно соединенных блоков, которые надежно защищены от внешних воздействий прочным водонепроницаемым корпусом. Масса аккумулятора — 540 кг, выдаваемое напряжение — 400 В, емкость — 85 кВт/ч, запас хода при этом составляет около 400 км. В каждом из 16 блоков уложены по 74 накопительных элемента по виду очень напоминающих обычную батарейку.

Эти «батарейки» производит «Panasonic» и всё, что связано с технологией их производства, является тайной «за семью печатями». Всего их 7104, емкость каждого 3400 мА*ч.

Также при сборке аккумуляторов используются комплектующие из КНР, Мексики, Индии и других стран, финальная сборка производится в США. Гарантия завода — 8 лет.

В США для зарядки Тесл существует достаточно обширная сеть зарядных станций, медленная зарядка занимает около получаса и является бесплатной, а быстрая (замена батареи на заряженную) — 1,5 минуты и стоит 80 долларов.

Напряжение с аккумуляторных батарей снимается инвертором (у тебя дома он есть в стиральной машине и сплит- системе), в инверторе в зависимости от поставленной контроллером (читай- педали газа) задачи преобразует ток в переменный и питает им электродвигатель.

Электродвигатель, используемый в Тесле, не является каким-то передовым и уникальным.

Используется трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором, первый экземпляр которого был испытан ещё в 1883 году Николой Теслой.

Не обошлось, конечно, без новшеств: система охлаждения — водяная через полый ротор. Сам двигатель очень технологичный — ротор практически целиком выполнен из меди, что позволяет повысить КПД. Частота вращения двигателя может достигать 16000 об/мин. Во время торможения двигатель используется как генератор и позволяет вернуть часть энергии на подзарядку батарей. Передача всего одна, двигатель механически связан с колесами.

На автомобили ставят двигатели разной мощности, самый мощный выдает — 310 кВт (416 л. с.) и паровозные 600 Н*м крутящего момента.

Существуют различные варианты комплектаций электродвигателями.

Версии, в которых электромотор установлен еще и в передней оси, являются полноприводными. Самая мощная Тесла имеет два двигателя общей мощностью 772 л.с. (259 л.с. на передней оси, 503 на задней), разгон до сотни занимает — 3,4 секунды.

Такая компоновка силовой установки позволяет создать просторный салон, машина имеет два багажника — спереди и сзади.

В салоне — торжество роскоши и цифровых технологий, вместо традиционной приборной панели — дисплей, на который можно вывести любую интересующую информацию об автомобиле. Материалы отделки салона отличного качества.

В США и странах Западной Европы, несмотря на высокую цену, машина расходится огромными тиражами, сказывается многое: и инновационность машины, и её экологичность, и финансовые льготы, предоставляемые властями многих стран при покупке электромобилей. В нашей стране Тесла — большая редкость, которую можно встретить только в крупных федеральных центрах.

JoMC › Блог › Немного информации о движущей силе Tesla Model S

Всем Hi. Сегодня я расскажу как же устроена трансмиссия революционного электромобиля от компании Tesla Motors. Топовая модификация Tesla Model S P100D представляет собой пятидверный fastback с полностью алюминиевым кузовом. В маркировке P100D первая бука P — это Perfomans версия авто, буква D говорит нам о том что перед нами автомобиль с приводом 4х4 ( Dual Motor т.е. по одному электромотору на каждую ось).

Слева задний привод (один большой электромотор). В центре полный привод сток авто(два маленьких электромотора). Справа спорт версия Performance (маленький + большой электромотор).

Заявленная мощность топового авто аж 773 Hp (270 Hp спереди и 503 Hp сзади). Так за счет чего добились таких впечатляющих показателей? Ответ прост, они не изобретали ничего нового. Был взят старый добрый асинхронный двигатель, его крепко доработали и форсировали по оборотам (Max RPM 16 000 об/мин). Да, да я не ошибся нолями! Тяговый электродвигатель в своих автомобилях Tesla называет Drive Unit ( Привод).

Передний Drive Unit для 4*4 Performance версии (в обычной версии авто 4*4 это мотор ставят и спереди и сзади)

А вот так он выглядит на автомобиле

Коробка передач на автомобиле отсутствует совсем. Её заменил редуктор с передаточным числом 9.73. Передача всегда одна, электродвигатель механически постоянно связан с колесами.

На фото ниже, приведен модифицированный редуктор от компании Saleen с прямозубыми шестернями и самоблокирующимся дифференциалом, передаточное число увеличено до 11.39. На стоковом авто такие редукторы не применяют.

Схема работы всей трансмиссии достаточно проста. Инвертор электродвигателя питается от тяговой батареи с напряжением 400 Вольт постоянным током. Затем преобразует его в переменный ток и питает ним электромотор. Пиковые значения тока могут достигать громадные 1400 Ампер!

К сожалению заявленные 773 л.с. это всего лишь пиковое кратковременное значение максимальной мощности автомобиля. На практике наблюдается более низкая мощность, но об этом мы поговорим позже. Всем стабильных 50Hz!

Комментарии 47

Заявленная мощность очень круто для такого маленького асинхронника. Интересный выбор двигателя. Я, честно говоря, думал что там стоит синхронник с ротором на постоянных магнитах… Так понимаю, что добились такой мощности за счет медного ротора, жидкостного охлаждения, и, видимо, очень умных алгоритмов работы инвертора?

Да, все верно. Мощность пиковая и доступна на короткое время.

на передней оси BLDC стоит, сзади асинхронник

либо моя ошибка в том что электродвигатель теслы имеет нихрена не постоянный момент, не зависящий от количества оборотов

Ребят, помогите разобраться. Имеем формулу связи мощности, момента и оборотов: P = (Mкр * N : 9549) * 1,36 Р — Мощность в киловаттах Мкр — крутящий момент в ньютон-метрах (Нм) 9549 — поправочный коэффициент для удобства подсчетов, чтобы не вдаваться в тяжелые вычисления математических функций таких как косинус-альфа. 1,36 — коэффициент необходимый для перевода киловатт в лошадиные силы. Формула рабочая, проверил на характеристиках нескольких двигателей. Получается что двигатель теслы момент равен скромных 220 н\м. Не понимаю как так получается. Я ездил на тесле, там явно больше. Тем кто захочет углубиться в дебри передаточных чисел кпп и редуктора сразу скажу что в мощностных характеристиках всех авто указывается мощность именно двигателя без всяких трансмиссий и редукторов.

Наверняка ассинхронником управляют в режиме постоянной мощности, тоесть чем выше обороты, тем ниже момент.

ампераж у 100D доходит до 1600А, при этом вольтаж ввб проседает до 320В

Интересно, если передачи косозубые в стоке, то почему же звук характерный, как у дрели. Или это все таки шум трансмиссии, который мы не слышим из-за ДВС в обычных авто? Но если на скорости 100 км/ч выключить ДВС и ехать накатом, то кроме шума ветра и покрышек ничего больше.

Я это шум нагруженного моментом редуктора на больших оборотах

Конечно же главное это крутящий момент! Именно на нем автомобиль ездит 99% своей жизни. Максимальная мощность важна только для достижения максимальной скорости движения авто. Как сказал Энцо Феррари “Лошадиные силы продают автомобили, а крутящий момент выигрывает гонки”

Номинальная мощность тягового генератора: 750 кВт Номинальная мощность тягового электродвигателя: 320 кВт Номинальная мощность тормозной резистивной установки: 2х600 кВт Номинальная частота вращения тягового генератора: 1900 об/мин Максимальный момент на валу тягового электродвигателя: 8490 Нм Номинальный КПД тягового генератора: 95% Номинальный КПД тягового электродвигателя: 94% Охлаждение агрегатов КТЭО: воздушное

Как устроены и работают электромобили Tesla

Идея электромобиля совсем не нова. Но только сейчас стало возможно создать быстрый, красивый и престижный автомобиль, лишённый всех недостатков автомобиля, использующего в качестве топлива бензин или природный газ.

Огромные инвестиции, сделанные в течение последних 15 лет в возобновляемые источники энергии, позволили – кроме всего прочего – научиться производить аккумуляторные батареи с невероятными прежде характеристиками. А талант и упорство инженеров и дизайнеров из Силиконовой долины создали автомобили, о которых можно не только мечтать, но на которых можно ездить в любых климатических условиях уже сейчас.

Много десятилетий инженеры разных стран трудились над созданием совершенного автомобиля – мощного, быстрого, бесшумного, лишённого опасных выхлопов. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС), похоже, исчерпал свои возможности для усовершенствования. Кроме того, инженеры стали утрачивать интерес к этой работе.

И на смену двигателям внутреннего сгорания постепенно приходят новые решения, среди которых электромобиль с высокотехнологичной аккумуляторной батареей (АКБ) занимает лидирующие позиции.

Ещё несколько лет назад ёмкость всех широко распространённых типов аккумуляторных батарей не позволяла электромобилям соревноваться в дальности пробега на одной заправке с большинством типов бензиновых автомобилей. Но всё быстро меняется, когда появляется цель, мобилизующая большие инвестиции.

Электромобили против бензиновых машин:

Если вы следите за новостями об аккумуляторах для всяких портативных электрических устройств вроде мобильных телефонов, ноутбуков или аккумуляторного электроинструмента, то могли заметить, что за последние годы на рынке появились аккумуляторы, существенно превышающие прежние возможности по всем важным для пользователя характеристикам: продолжительности работы, скорости зарядки, весу и даже стоимости за единицу ёмкости (смотрите - Какие аккумуляторы используются в современных электромобилях).

Это стало результатом того, что ряд стран с высоким интеллектуальным и финансовым потенциалом пришли к пониманию неизбежности отказа от бензинового транспорта, для начала в городах. Были установлены достаточно жёсткие сроки перевода городского транспорта на альтернативные виды топлива.

Они хотя и различаются в разных странах, но в большинстве стран ориентированы на горизонт до 2025 г. И одними троллейбусами и трамваями, связанными прочными узами с контактной сетью, дело явно не ограничится.

Для реализации этой амбициозной цели требуются аккумуляторные батареи, лишённые недостатков широко распространённых в настоящее время автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторов, среди которых в первую очередь вспоминается большой вес, невысокая ёмкость и экологическая опасность, связанная с производством и переработкой свинца и серной кислоты.

Да и вообще главной проблемой, которую необходимо решить для перевода современной энергетики на возобновляемые природные ресурсы, является поиск способов аккумулирования производимой энергии.

Почему будущее за литий-ионными аккумуляторами?

Как работает литий-ионный аккумулятор:

Наиболее заметные успехи в деле построения электромобиля ХХI века связывают с компанией Tesla motors, созданной в 2003 г. группой инженеров, которые были убеждены, что электромобиль по всем характеристикам не просто способен, но и должен превзойти автомобиль с двигателем внутреннего сгорания.

Как известно, наиболее передовые технологии рождаются в США, на территории широко известной Силиконовой долины. С компанией Tesla всё получилось именно таким образом.

Её сотрудники сразу поставили перед собой масштабную цель – внести вклад в развитие транспорта будущего, основными характеристиками которого должны стать большая мощность, постоянный крутящий момент и нулевая эмиссия отравляющих веществ.

Именно в Калифорнии, известной своими высокими экологическими стандартами, должен был появится автомобиль будущего.

В результате этой работы в 2008 г. появился спортивный автомобиль – Tesla Roadster, своими формами напоминающий известный кабриолет Lotus, способный разгоняться до 100 км/ч за 3,7 с и проезжающий 400 км на одной зарядке литий-ионной аккумуляторной батареи.

В 2012 г. компания начала работу над новой моделью электромобиля, получившего название Tesla S, который с самого начала был задуман как разработанный с нуля первый в мире седан премиум класса на электрической тяге.

Плоские аккумуляторные батареи интегрированы в подвеску и располагаются под кузовом, что придаёт автомобилю ещё большую устойчивость. Там же располагаются электромоторы, приводящие в движение колёса, в результате чего освободился моторный отсек, где у автомобиля с двигателем внутреннего сгорания расположен двигатель, а у электромобиля – чемоданы и сумки владельца.

Как работает электромобиль на примере Tesla Model S:

Инженеры Tesla Motor шокировали всех, когда отказались от универсального асинхронного двигателя в автомобилях Model 3. Они использовали совершенно другой двигатель под названием IPM-SynRM. Давайте разберемся, почему инженеры Tesla внесли это важное изменение в конструкцию:

В сравнении с бензиновыми автомобилями стоимость электромобилей Tesla всё ещё достаточно высока. Но в условиях массового производства она быстро снижается. При этом надо понимать, что стоимость зависит не столько от конструкции автомобиля, сколько от смежных технологических проблем, связанных с наличием у него аккумуляторных батарей, стоимость которых в настоящее время составляет более 30% от общей стоимости электромобиля.

Презентация новой Tesla Model S версии Plaid:

Вся идеология электромобилей Tesla изначально была построена на том, что зарядка автомобиля производится бесплатно (смотрите - Электрозаправки Tesla Supercharger).

Кроме того, при кажущейся сложности, в действительности у электромобиля практически нечему ломаться, поскольку в нём сравнительно немного движущихся или нагревающихся деталей (в сравнении с автомобилями c двигателями внутреннего сгорания). А это значит, что его содержание обходится существенно дешевле, чем содержание бензинового автомобиля.

Ещё одна идея, связанная с выработкой электроэнергии для зарядки аккумуляторов, заключается в том, что это будет энергия от альтернативных источников – солнечных элементов, ветровых установок и гидроэлектростанций. И это обещает реальный прорыв к той чистой энергии, о которой мечтали столько поколений жителей планеты.

Как сказано на официальном сайте компании, Tesla позиционирует себя не просто как производитель автомобилей, а как технологическая и дизайнерская компания, фокусирующая свою деятельность на инновациях в области энергии.

Именно поэтому руководство компании решает не единственную задачу – создать электромобиль, а более широкую – создание и внедрение новых типов аккумуляторных батарей для развития энергетики будущего.

Думается, что под такую задачу инвесторы ещё долго будут готовы предоставлять деньги, поскольку её решение действительно сможет изменить образ энергетики – от дымной, шумной и радиационно-опасной к чистой, солнечной, бесшумной и достаточно безопасной.

Вместо аннотации.
Речь пойдёт о солнечной энергии, наполняющей окружающее нас пространство, и о трансформаторе Николы Тесла, позволяющем получать эту энергию в удобной для нас форме – в виде электричества. Можно не ждать, пока естественные процессы переведут солнечную энергию в дрова, уголь, нефть, жир, требующие грязных технологий для перехода в электрическую.

Как утверждает Школа ДЭИР – школа Дальнейшего энерго-информационного развития: «Весь мир - это энергия. Его явления - это энергоинформационные процессы».
Я согласен с этим утверждением.
Весь земной комплекс, включающий, ядро Земли, её литосферу, гидросферу, ноосферу магнитосферу и ионосферу, постоянно находится в «объятиях» монотонного по структуре, не считая случайных возмущений на Солнце, энергетического потока.
Посмотрим, что происходит на Земле сегодня. Пройдя «защитный слой» ноосферы – ионосферу, солнечный поток распадается на отдельные вихри, обладающие собственным центром вращения и гравитационными силами. Возможно, это «работа» именно ионосферы. Вихри солнечной энергии стали центрами, вокруг которых образовалось вещество. Сначала - минералы, а потом – живые существа: растения, животные, люди, социумы людей.
Люди и «социумы людей» пользуются солнечной энергией во всех её проявлениях. Изымая энергию у ветра (ветряные мельницы, паруса), у воды (гидростанции, приливные электростанции), сжигая растения (живые – дрова, жир, и мёртвые – уголь, нефть). Извлекая даже энергию, затраченную Солнцем, при образовании атомов (атомные электростанции). Осталось в перспективе сделать последний шаг – получить энергию, которую несёт в себе вихревой поток, и использовать непосредственно её.
Похоже, что широкий шаг в этом направлении сделал инженер, физик, изобретатель, радиотехник и электротехник Н.Тесла, предложив нам «Трансформатор Тесла» («ТТ»).

Никола Тесла – серб по происхождению, родился в 1856 году в селе Смилян, в Сербии, которая тогда была частью Австро-Венгерской империи. С 1891 года он - гражданин США – инженер, физик, изобретатель, радиотехник и электротехник. Н.Тесла предложил электротехническую установку, действующую на базе обычного трансформатора тока и имеющую кпд, превышающий единицу. О работе этой установки прекрасно рассказал в видео-лекции на ПРОЗА.РУ «Трансформатор Тесла» (ТТ) полковник запаса, доктор технических наук, А.А.Кондрашов. Говорят, что установка ТТ «опровергает» Закон сохранения энергии. Неправда. Я согласен с А.Кондрашовым. Никакого «опровержения» здесь нет.
Любая закономерность действует в определённой области.
Закон сохранения энергии ограничен рамками энергетически замкнутой системы, которой Земля не является. Другая часть этой же системы – Солнце, непрерывно посылает нам поток энергии, который мы воспринимаем, как «дар Божий» и который мы просто перекладываем «из одного кармана в другой», переводим энергию из одной формы в другую. Глас возмущения «физической общественности» напоминает политику двойных стандартов «что разрешено Юпитеру, то не дозволено быку». Почему-то Юпитер не возмущается опровержением второго Закона термодинамики, когда «из ничего» получает энергию, жаря на мангале шашлыки.
Кстати, я согласен с А.Кондрашовым, что Альберт Эйнштейн напрасно отверг термин «эфир», только за то, что тот «мешал» развернуться во всю мощь математическому аппарату А.Эйнштейна. Понятие «эфир» с тех пор заменяется понятием «физический вакуум», которое по смыслу противоречит само себе. (Кстати, о роли математиков, распоясавшихся на поле физики и примкнувших к ним физиков, очарованных выдающимися успехами математики, я высказал своё мнение в статье «Математика. Из цариц - в служанки». (Сервер ПРОЗА.РУ, автор Андрей Якуп, папка «Публицистика»).

Приведу цитату из видео-выступления А.Кондрашова по поводу трансформатора Н.Тесла.
«В чём же «изюминка» работы этой системы? В тот короткий промежуток времени, когда электромагнитное поле от действия первичной катушки уже возникло, но не ушло бесконечно далеко, прерывается ток в первичной обмотке, тогда накопившаяся в окружающемся пространстве электромагнитная энергия … наводит во вторичной катушке индукционный ток, а во-вторых, и в этом новизна и принципиальное отличие, окружающий всю установку эфир, не встречая противодействия со стороны токов первичной обмотки и его электромагнитного поля, буквально «заталкивает» всю излученную энергию и часть собственной энергии во вторичную катушку. В этом и есть причина коэффициента полезного действия, гарантирующая ему 200%.»
Конец цитаты.
Объяснение принципа работы трансформатора Н.Тесла («ТТ.») А.Кондрашовым несколько наивно, но продемонстрированный эксперимент говорит сам за себя. Приведу своё объяснение, которое, возможно, тоже не менее наивно, но может быть принято как альтернатива объяснению А.Кондрашова.

Обычный трансформатор за время полуцикла 0 градусов - 180 градусов переводит электрическую энергию, полученную из промышленной электросети его первичной обмоткой, в пространство, в виде электромагнитных волн. Затем, «перехватывает» эти волны своей вторичной обмоткой, «приватизируя» заодно и «свободную» энергию эфира. Затем, во время второго полуцикла – 180 градусов - 360 градусов, «заталкивает» всех участников процесса в первоначальное состояние. (Меняются только напряжение и сила тока, количество энергии в трансформаторе, за вычетом технологических издержек, остаётся прежним.)
Обычный трансформатор - это – энергозамкнутая система, в её рамках получение «энергетической прибыли» невозможно. Можно только часть энергии потерять, например, «оплатив» нагрев проводов трансформатора или утеряв электромагнитную энергию, «проскочившую» мимо вторичной обмотки. Обычный трансформатор только «проявляет» энергию, давая возможность переводить её из одного состояния в другое После завершения 360-градусного цикла всё возвращается «на круги своя», расставляя по прежним местам всех участников событий: приватизированную и свободную энергию.

Другое дело Трансформатор Тесла. Принцип его работы показан на рисунке «Рис. Напряжение и сила тока в первичной и вторичной обмотках Трансформатора Н.Тесла».
В верхней части рисунка показано синусоидальное изменение напряжения переменного тока, питающего ТТ. В момент 180 градусов Н.Тесла отключает первичную обмотку от питающей сети, и в пределах 180 - 360 градусов НЕ происходит «насильственного» возвращения энергетической системы в первоначальное состояние. Вся энергия, «впрыснутая» во вторичную обмотку как «приватизированная» так и находившаяся в эфире в свободном состоянии, остаётся (если можно так выразиться, описывая процесс) в ней. Далее процедура повторяется.
Посмотрите на приведенный выше рисунок, из него видно, что делает Н.Тесла. Он из первичной обмотки ТТ убирает напряжение, возвращающее пространственную энергетическую сеть в исходное состояние. В результате, во вторичной катушке ТТ ток пошёл в одном направлении. Прерывистый. Нарастающе-затухающий. Обеспечивающий перекачку энергии из эфира в руки человека.
На организацию этой операции необходимо затрачивать какую-то энергию, но её можно брать, поставив на сердечник трансформатора третью катушку с относительно небольшим числом витков. Таким образом, «сторонняя» энергия нужна ТТ только для запуска процесса, потом он может перейти на «самообеспечение».

Разумеется, ТТ не готов к промышленному внедрению. Необходимо провести исследования, решающие на ряд вопросов.
1. Как скажутся манипуляции с ТТ на здоровье людей. (Об этом говорил сам Н.Тесла.)
2. Как влияет на процессы, происходящие в ТТ, и на потребительские качества конечного продукта разная частота тока.
3. Как наиболее безболезненно для общества убрать из нашей жизни «грязные» технологии, связанные со сжиганием дров, угля, нефти, перегораживанием рек плотинами.
4. Для изучения процесса, протекающего в ТТ имеет смысл уменьшить частоту исследуемого тока, до реактивных возможностей исследователя. Например, до одного периода в две секунды.

Полагаю, что Вы ошибаетесь, уважаемый.

Никакого увеличения энергии не произойдет. Схема технически проста и достижима, то что ее не используют говорит,что обмануть физику нельзя.
Есть псевдовечные двигатели: ветер,приливы,энергия воды, энергия солнца и т.п.

А мне кажется что Солнце - это именно Вечный Двигатель.
Никто не сможет опровергнуть это мое утверждение.

Солнце тоже не вечно. Разве, что в масштабах жизни человечества. Это псевдовечные двигатели: ветер,приливы,энергия воды, энергия солнца и т.п.
Если же говорить более простым языком, то любое устройство, выполняющее работу, потребляет энергии больше, чем производит, будь то двигатель внутреннего сгорания, солнечная батарея, холодильник или ядерный реактор. Каким бы идеальным не был двигатель, часть энергии будет уходить на нагрев его деталей, нагрев окружающего воздуха, излучения и т.д. Поэтому максимум, что мы можем — пытаться бесконечно приближаться к коэффициенту полезного действия 100%.

Уважаемый Ефим.
Мне кажется, у Теслы речь идёт не о вечном двигателе, а о преобразовании части энергии, присутствующей в пространстве, в удобную для потребления нами форму.

Ефим, здравствуйте.
Я по образованию инженер-электромеханик, к.т.н., знаю закон сохранения энергии. Поэтому доказывать мне бессмысленность существования вечного двигателя нет необходимости. "СЛОВО", по выражению религии, которое было до "начала начал", это неорганизованная энергия времён хаоса. Форма организованной энергии - энергопоток, структурированный как программа самосохранения любой материи, в высшей своей стадии - в форме самосохранения человека и социума, наряду с хаотической и более примитивными её формами, такими как энергия огня, ветра, воды и другими, существует в окружающем нас пространстве. Тесла предлагает черпать её и превращать в удобную для нас форму тепла и света, не делая разницы, которую именно форму энергии мы разрушаем, не контролируя процесс. То есть ставит под угрозу жизнь человека, Жизнь живых существ и жизнь социума.

Портал Проза.ру предоставляет авторам возможность свободной публикации своих литературных произведений в сети Интернет на основании пользовательского договора. Все авторские права на произведения принадлежат авторам и охраняются законом. Перепечатка произведений возможна только с согласия его автора, к которому вы можете обратиться на его авторской странице. Ответственность за тексты произведений авторы несут самостоятельно на основании правил публикации и законодательства Российской Федерации. Данные пользователей обрабатываются на основании Политики обработки персональных данных. Вы также можете посмотреть более подробную информацию о портале и связаться с администрацией.

Ежедневная аудитория портала Проза.ру – порядка 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более полумиллиона страниц по данным счетчика посещаемости, который расположен справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.

Читайте также: