Mengapa mobil Tesla menggunakan motor AC dan bukannya motor DC?

86

Saya baru saja menonton video pabrik mega dan bertanya-tanya mengapa mereka menggunakan motor AC yang membutuhkan power inverter, bukan DC yang mungkin didukung langsung dari baterai DC mereka? Memperkenalkan inverter berarti lebih banyak biaya (berat, pengontrol, dll).

Apakah ada alasan untuk itu? Apa perbedaan antara motor AC dan DC yang mungkin mengarah pada keputusan ini? Apakah ada yang tahu jenis motor apa yang digunakan pada mobil listrik lain?

wizzup
sumber
6
Tesla menjelaskan pilihan mereka AC daripada DC teslamotors.com/blog/induction-versus-dc-brushless-motors
Vincent Robert
44
Jika mereka menggunakan motor DC, maka mereka tidak bisa menyebut mobil itu "Tesla," bukan?
@ PJ Doland, saya tahu apa yang Anda lakukan: P
Kirk
Alasannya adalah biaya. Biaya magnet terlalu tinggi. Mereka sekarang dapat membuat mobil murah dan menjual harga 3x dibandingkan dengan pesaing dan memaksimalkan keuntungan. Anda dapat melihat bahwa Hyundai Ioniq hampir dua kali lebih efisien daripada Tesla (lihat situs EPA). Mereka mengandalkan fakta bahwa orang normal hanya akan mempertimbangkan jarak maks per biaya, fitur, dan harga. Harga lebih tinggi, semakin baik, sehingga orang lain tidak akan memiliki apa yang Anda miliki dan Anda dapat mengklaim bahwa milik Anda lebih baik berdasarkan harga dan hasil dari upaya pemasaran Tesla. Semua orang bahagia. Apple melakukan hal yang sama dan melihat seberapa baik yang mereka lakukan ...
yurtesen

Jawaban:

110

Anda bertanya tentang timbal balik teknis seputar pemilihan motor traksi untuk aplikasi kendaraan listrik. Mendeskripsikan tradeespace desain penuh jauh melampaui apa yang bisa dirangkum di sini, tapi saya akan menguraikan tradeoff desain yang menonjol untuk aplikasi seperti itu.

Karena jumlah energi yang dapat disimpan secara kimia (yaitu dalam baterai) sangat terbatas, hampir semua kendaraan listrik dirancang dengan efisiensi dalam pikiran. Sebagian besar motor traksi aplikasi transit untuk aplikasi otomotif berkisar antara daya 60kW dan 300kW. Hukum Ohms menunjukkan bahwa kehilangan daya pada kabel, belitan motor, dan interkoneksi baterai adalah P = I 2 R. Dengan demikian mengurangi arus menjadi setengah mengurangi kerugian resistif sebesar 4x. Akibatnya sebagian besar aplikasi otomotif berjalan pada tegangan tautan DC nominal antara 288 dan 360V nom (ada alasan lain untuk pemilihan voltase ini juga, tetapi mari kita fokus pada kerugian). Tegangan suplai relevan dalam diskusi ini, karena motor tertentu, seperti Brush DC, memiliki batas praktis atas pada tegangan suplai akibat pergantian komutator.

Mengabaikan teknologi motor yang lebih eksotis seperti switch / variabel keengganan, ada tiga kategori utama motor listrik yang digunakan dalam aplikasi otomotif:

Sikat motor DC : pergantian mekanis, hanya 'helikopter' DC sederhana diperlukan untuk mengendalikan torsi. Sementara motor Brush DC dapat memiliki magnet permanen, ukuran magnet untuk aplikasi traksi membuatnya mahal. Akibatnya, sebagian besar motor traksi DC seri-atau shunt-luka. Dalam konfigurasi seperti itu, ada gulungan di kedua stator dan rotor.

Motor DC Brushless (BLDC): diubah secara elektronik oleh inverter, magnet permanen pada rotor, belitan pada stator.

Motor induksi : diubah secara elektronik oleh inverter, rotor induksi, gulungan pada stator.

Berikut adalah beberapa generalisasi kurang ajar tentang pengorbanan antara tiga teknologi motor. Ada banyak contoh poin yang akan menentang parameter ini; tujuan saya hanya membagikan apa yang saya anggap nilai nominal untuk jenis aplikasi ini.

- Efisiensi:
Brush DC: Motor: ~ 80%, DC controller: ~ 94% (flyback pasif), NET = 75%
BLDC: ~ 93%, inverter: ~ 97% (flyback sinkron atau kontrol histeretik), NET = 90%
Induksi: ~ 91%: inverter: 97% (flyback sinkron atau kontrol histeretik), NET = 88%

- Kenakan / Servis:
Kuas DC: Kuas dapat dikenakan; membutuhkan penggantian secara berkala. Bantalan.
BLDC: Bearing (Seumur
Hidup ) Induksi: Bearing (Seumur Hidup)

- Biaya spesifik (biaya per kW), termasuk inverter
Brush DC: Motor rendah dan pengontrol pada umumnya murah
BLDC: Magnet permanen daya tinggi tinggi sangat mahal
Induksi: Sedang - inverter menambah biaya, tetapi motor murah

- Penolakan panas
Brush DC: Gulungan pada rotor membuat pembuangan panas dari rotor dan komutator menjadi menantang dengan motor daya tinggi.
BLDC: Gulungan pada stator membuat penolakan panas secara langsung. Magnet pada rotor memiliki pemanasan yang diinduksi arus eddy rendah-sedang
Induksi: Gulungan pada stator membuat penolakan panas stator langsung. Arus yang diinduksi dalam rotor dapat membutuhkan pendinginan oli dalam aplikasi daya tinggi (masuk dan keluar melalui poros, tidak terciprat).

- Torsi / perilaku berkecepatan
Brush DC: Torsi nol kecepatan teoritis, torsi turun dengan meningkatnya kecepatan. Aplikasi otomotif Brush DC pada umumnya membutuhkan rasio 3-4 gigi untuk menjangkau rentang otomotif penuh kecepatan kelas dan tertinggi. Saya mengendarai EV bertenaga motor 24kW DC selama beberapa tahun yang dapat menyalakan ban dari macet (tetapi berjuang untuk mencapai 65 MPH).
BLDC: Torsi konstan hingga kecepatan dasar, daya konstan hingga kecepatan maks. Aplikasi otomotif dapat digunakan dengan gearbox rasio tunggal.
Induksi: Torsi konstan hingga kecepatan dasar, daya konstan hingga kecepatan maks. Aplikasi otomotif dapat digunakan dengan gearbox rasio tunggal. Dapat membutuhkan ratusan ms untuk membangun torsi setelah penerapan arus

- Lain-lain:
Brush DC: Pada tegangan tinggi, lengkungan komutator dapat menjadi masalah. Motor Brush DC secara kanonik digunakan dalam aplikasi kereta golf dan forklift (24V atau 48V), meskipun model yang lebih baru sedang diinduksi karena peningkatan efisiensi. Pengereman regneratif rumit dan membutuhkan pengontrol kecepatan yang lebih kompleks.
BLDC: Biaya magnet dan tantangan perakitan (magnet SANGAT kuat) membuat motor BLDC layak untuk aplikasi daya yang lebih rendah (seperti dua motor / generator Prius). Pengereman yang teratur pada dasarnya datang secara gratis.
Induksi: Motor ini relatif murah untuk dibuat, dan elektronika daya untuk aplikasi otomotif telah turun harga secara signifikan selama 20 tahun terakhir. Pengereman yang teratur pada dasarnya datang secara gratis.

Sekali lagi, ini hanya ringkasan tingkat paling atas dari beberapa driver desain utama untuk pemilihan motor. Saya sengaja menghilangkan tenaga tertentu dan torsi khusus, karena mereka cenderung jauh lebih bervariasi dengan implementasi yang sebenarnya.

HikeOnPast
sumber
Wear / Service (BLDC) adalah masa pakai magnet tidak terbatas (mis. Karena suhu)?
jippie
@ jippie, saya sudah mengklarifikasi perkiraan efisiensi; Saya setuju itu tidak jelas seperti yang tertulis. Mengenai masa pakai magnet, saya belum pernah mendengar kehidupan magnet menjadi masalah dalam aplikasi ini (selama motor tidak pernah berjalan mendekati arus demagnetisasi), meskipun itu tidak berarti bahwa tidak ada degradasi kecil dengan usia .
HikeOnPast
Seberapa keras pemecahan regeneratif untuk motor sikat? Jika seseorang menggerakkan motor sikat dengan jembatan gelombang penuh beralih antara "maju" dan "mundur" dengan siklus tugas yang sesuai, kemudian mencoba untuk menggerakkan motor pada kecepatan lebih lambat daripada saat ini berputar akan secara regeneratif mengeremnya. Juga, saya bertanya-tanya apakah akan lebih praktis untuk membuat persilangan antara BLDC dan sikat motor oleh elektromagnet bertenaga DC di rotor daripada magnet permanen? Memberikan daya melalui cincin padat (tidak diganti) sepertinya harus menghindari masalah busur.
supercat
Hanya untuk memperjelas, "Induksi: Torsi konstan hingga kecepatan dasar, daya konstan hingga kecepatan maks" hanya dengan kontrol yang tepat - motor itu sendiri menyediakan torsi yang segalanya kecuali konstan dengan kecepatan; proporsional dengan selip dari kecepatan sinkron di wilayah yang diinginkan. ece.umn.edu/users/riaz/animations/vf2.jpg
Mister Mystère
@ MisterMystère: Di luar topik: Hebat!
sergiol
41

... dan sekarang mengapa Tesla menggunakan motor induksi

Jawaban lainnya sangat bagus dan mendapatkan alasan teknis. Setelah mengikuti Tesla dan pasar EV secara umum selama bertahun-tahun, saya ingin benar-benar menjawab pertanyaan Anda mengapa Tesla menggunakan motor induksi.

Latar Belakang

Elon Musk (salah seorang pendiri Tesla) berasal dari pemikiran Silicon Valley (SV), di mana "bergerak cepat dan menghancurkan sesuatu" adalah mantra. Ketika dia menguangkan PayPal untuk beberapa ratus juta, dia memutuskan untuk menangani (eksplorasi ruang angkasa dan) kendaraan listrik. Di SV-land, waktu / kecepatan untuk menyelesaikan sesuatu adalah segalanya, jadi dia pergi berkeliling mencari sesuatu yang bisa dia gunakan sebagai titik awal untuk memulai lompatan.

JB Straubel adalah insinyur yang berpikiran sama (baik ruang dan EV) yang menjangkau Musk tak lama setelah Musk membuat minatnya dalam ruang dan EV publik.

Selama pertemuan makan siang pertama mereka, Straubel menyebutkan sebuah perusahaan bernama AC Propulsion yang telah mengembangkan prototipe mobil sport listrik menggunakan kerangka kit mobil. Sudah dalam generasi keduanya, baru-baru ini beralih menggunakan baterai lithium-ion, memiliki jangkauan 250 mil, menawarkan banyak torsi, bisa mencapai 0-60 dalam waktu kurang dari 4 detik, tetapi, yang paling erat dengan diskusi ini, digunakan - - Anda dapat menebaknya - AC Propulsion (motor induksi).

Musk mengunjungi AC Propulsion dan pergi dengan sangat terkesan. Dia mencoba selama beberapa bulan untuk meyakinkan AC Propulsion untuk mengkomersialkan kendaraan listrik, tetapi mereka tidak tertarik untuk melakukannya pada saat itu.

Tom Gage, presiden AC Propulsion, menyarankan agar Musk bergabung dengan pelamar lain yang terdiri dari Martin Eberhard, Marc Tarpenning, dan Ian Wright. Mereka sepakat untuk menggabungkan upaya mereka, dengan Musk menjadi ketua dan kepala keseluruhan desain produk, Eberhard menjadi CEO, dan Straubel menjadi CTO dari perusahaan baru yang mereka beri nama "Tesla Motors."

Jawabannya

Jadi begitulah, Tesla menggunakan induksi sebagian besar karena prototipe layak pertama yang Musk lihat menggunakannya. Inersia (tidak ada pelesetan yang dimaksudkan ... ok, sedikit) menjelaskan sisanya ("Jika tidak rusak ...").

Sekarang mengapa AC Propulsion menggunakannya dalam prototipe Tzero mereka, lihat jawaban lain ... ;-)

Jika Anda ingin cerita lengkapnya, pergi ke sini atau di sini .

DrFriedParts
sumber
2
Tautan Anda adalah pandangan yang sangat Musk-sentris dari akar Tesla. AC Propulsion secara aktif berbelanja untuk mitra untuk mengkomersialkan T-Zero, dan Tesla adalah hasil akhir bersih: en.wikipedia.org/wiki/Tesla_Motors#History_and_financing .
HikeOnPast
Iya. Musk, awalnya, hanya ingin berinvestasi di ACP dan meminta mereka membuat mobil, tetapi Gage tidak tertarik mengubah perusahaannya menjadi OEM Mobil utama. Saya memasukkan referensi Anda dan memperluas bagian itu untuk memperjelas.
DrFriedParts
Belum lagi bahwa biaya kandang tupai tembaga tidak berfluktuasi sebanyak magnet Neo (sumber hampir hanya oleh China). Plus parameter mesin induksi cenderung tidak berubah seiring waktu sebanyak sifat magnet.
SunnyBoyNY
24

Sulit untuk mengatakan apa alasan tepatnya para insinyur tanpa menjadi anggota tim desain, tetapi berikut adalah beberapa pemikiran:

  1. Kedua motor membutuhkan drive yang sama. Motor DC brushed dapat langsung kehabisan baterai tetapi jenis motor yang Anda lihat dalam kendaraan listrik adalah motor DC brushless. Drive untuk motor induksi dan motor DC brushless sangat mirip. Kontrol motor induksi mungkin lebih kompleks secara umum.

  2. Motor DC brushless memiliki magnet di rotor. Ini lebih mahal daripada rotor induksi dengan tembaga. Selain itu, pasar magnet sangat fluktuatif. Di sisi lain, motor induksi akan memiliki lebih banyak panas yang diproduksi di rotor karena kehilangan I²R dan kehilangan inti.

  3. Mulai torsi pada motor brushless umumnya lebih tinggi daripada pada motor induksi.

  4. Efisiensi puncak brushless umumnya lebih tinggi daripada motor induksi tetapi saya percaya saya membaca suatu tempat bahwa Tesla mendapatkan efisiensi rata-rata yang lebih tinggi dengan motor induksi mereka daripada dengan brushless. Sayangnya saya tidak dapat mengingat di mana saya membacanya.

  5. Banyak orang sedang meneliti mesin keengganan beralih sekarang. Beberapa konferensi motor terakhir yang pernah saya ikuti tentang keengganan beralih. Mereka tidak memerlukan magnet dan efisiensi pada motor jenis ini terlihat menjanjikan. Semua orang ingin menjauh dari magnet di motor.

Jadi, seperti yang saya katakan, saya ragu ada yang bisa menjawab pertanyaan Anda kecuali para insinyur di Tesla. Tapi tebakan terbaik saya adalah bahwa mungkin ada hubungannya dengan poin saya 4) tapi saya tidak tahu pasti. Saya yakin volatilitas harga magnet ada hubungannya dengan itu juga.

Eric
sumber
20
Semua orang ingin melarikan diri dari magnet ... ironisnya. :)
Kaz
5
Saya tidak akan meremehkan efek # 2. Lonjakan tiba-tiba harga tanah jarang terjadi dapat mengacaukan biaya produksi.
JustJeff
1
fwiw, saya pikir kontrol motor induksi mungkin lebih sederhana daripada DC brushless; dengan yang terakhir Anda harus memiliki beberapa cara untuk mengetahui orientasi rotor, sehingga Anda dapat menyelaraskan bidang Anda sesuai, sedangkan dengan motor induksi, yang terpenting adalah kecepatan Anda memutar bidang relatif terhadap kecepatan rotor berputar.
JustJeff
1
Yah, saya berbicara tentang kontrol vektor motor induksi daripada kontrol V / Hz sederhana. Tesla perlu menggunakan yang pertama, bukan yang terakhir.
Eric
1
Menimbang bahwa kontrol kecepatan brushless $ 10 untuk pesawat RC berhasil merasakan posisi rotor dari belitan, saya tidak berpikir itu masalah untuk mobil mewah.
Chris Stratton
8

Jawabannya datang dari staf Tesla sendiri pada artikel Induction Versus DC Brushless Motors

Bagian ini sangat terkenal:

Dalam drive brushless yang ideal, kekuatan medan magnet yang dihasilkan oleh magnet permanen dapat disesuaikan. Ketika torsi maksimum diperlukan, terutama pada kecepatan rendah, kekuatan medan magnet (B) harus maksimum - sehingga arus inverter dan motor dipertahankan pada nilai serendah mungkin. Ini meminimalkan kerugian I² R (sekarang²) dan dengan demikian mengoptimalkan efisiensi. Demikian juga, ketika tingkat torsi rendah, bidang B harus dikurangi sedemikian rupa sehingga eddy dan kerugian histeresis karena B juga berkurang. Idealnya, B harus disesuaikan sedemikian sehingga jumlah kerugian eddy, histeresis, dan I² diminimalkan. Sayangnya, tidak ada cara mudah untuk mengubah B dengan magnet permanen.

Sebaliknya, mesin induksi tidak memiliki magnet dan medan B “dapat disetel,” karena B sebanding dengan V / f (tegangan ke frekuensi). Ini berarti bahwa pada beban ringan, inverter dapat mengurangi tegangan sehingga kerugian magnetik berkurang dan efisiensi dimaksimalkan. Dengan demikian, mesin induksi ketika dioperasikan dengan inverter pintar memiliki keunggulan dibandingkan mesin DC brushless - kerugian magnetik dan konduksi dapat diperdagangkan sedemikian rupa sehingga efisiensi dioptimalkan. Keuntungan ini menjadi semakin penting karena kinerja ditingkatkan. Dengan DC brushless, saat ukuran mesin bertambah, kerugian magnetik meningkat secara proporsional dan efisiensi beban bagian turun. Dengan induksi, saat ukuran mesin bertambah, kerugian tidak selalu bertambah. Dengan demikian, drive induksi mungkin merupakan pendekatan yang disukai di mana kinerja tinggi diinginkan;

Magnet permanen harganya mahal - sekitar $ 50 per kilogram. Rotor magnet permanen (PM) juga sulit ditangani karena gaya yang sangat besar yang ikut bermain ketika apa pun yang mendekati feromagnetik. Ini berarti bahwa motor induksi kemungkinan akan mempertahankan keunggulan biaya dibandingkan mesin PM. Selain itu, karena melemahnya kemampuan mesin induksi, peringkat dan biaya inverter tampaknya lebih rendah, terutama untuk drive berkinerja tinggi. Karena mesin induksi pemintalan menghasilkan sedikit atau tidak ada tegangan saat de-heboh, mereka lebih mudah dilindungi.

sergiol
sumber
4

SEMUA motor listrik putar adalah motor AC. Masing-masing dari mereka.
Juga, pada dasarnya mereka pada dasarnya melakukan hal yang sama. Perbedaannya adalah bagaimana DC diubah menjadi AC dan bagaimana DC digunakan untuk kemudian menghasilkan hasil standar.

Satu-satunya motor yang secara elektronik DC adalah motor brush. DC diubah menjadi AC oleh komutator berputar dan sikat tetap. Terlepas dari motor itu, semua yang lain akan memerlukan beberapa bentuk konversi DC ke AC. Motor sikat umumnya tidak menarik karena mekanik DC to AC changer (komutator) relatif mahal dan relatif berumur pendek.

Jadi, untuk Tesla atau kendaraan listrik lainnya pilihannya bukan DC atau AC, tetapi, bentuk motor AC apa yang paling sesuai dengan desain yang bertujuan hemat biaya.

Tesla akan menggunakan apa yang dilakukannya karena memenuhi sasaran desain dengan biaya paling efektif.


Downvotes menunjukkan bahwa sejumlah orang setuju dengan Marcus dan berpikir bahwa jawaban di atas adalah nitpicking. Sedikit pemikiran dan melihat jawaban saya secara umum mungkin menyarankan kurangnya pemahaman pada bagian downvoters.

Semua motor listrik putar adalah motor AC

  • Jika Anda berpikir titik ini adalah nitpicking maka Anda perlu berpikir lebih keras tentang apa yang dilakukan mobil listrik secara keseluruhan.

Mari kita lihat apakah para downvoters memiliki nyali untuk membaca yang berikut dan kemudian menghapus downvotes mereka. Bagi saya itu tidak penting. Sejauh Anda menyesatkan orang lain, itu sangat berarti.

SEMUA motor listrik putar memerlukan pengontrol untuk menerapkan AC ke motor dalam beberapa cara.
Perbedaan antara motor AC dan motor DC berguna dalam beberapa konteks tetapi dalam mobil yang merupakan sistem tertutup yang dimulai dengan sumber energi DC dan berakhir dengan motor listrik putar, perbedaannya salah dan tidak berguna. Mobil adalah sistem tertutup. Di suatu tempat dalam sistem ada pengontrol yang mengubah DC ke AC dalam beberapa bentuk. Tidak masalah apakah itu dipasang di dalam rotor stator atau rotor, di dalam cangkang motor, melekat pada cangkang atau di tempat lain di dalam mobil.

Dalam motor "DC" yang disikat, "pengontrol" adalah sakelar mekanis yang dipasang di ujung poros motor. Pengontrol ini dinamai komutator tetapi secara fungsional pengontrol yang mengambil DC dan menciptakan pengejaran medan magnet AC sejauh menyangkut lilitan pada motor.

Stator luka magnet rotor permanen "Motor DC Brushless" sangat mirip fungsinya dengan motor DC brush, dengan komutator digantikan oleh sakelar elektronik dan sensor yang mengambil DC yang disediakan dan menerapkannya ke berbagai bidang sehingga mereka dapat mengejar ekornya seperti rotor berputar. Sekali lagi ini adalah motor AC dengan controller. Tanyakan saja belitan. Sensor berada di dalam motor yang tepat dan sakelar mungkin berdekatan dengan motor yang tepat atau jarak jauh.

Motor induksi sangkar tupai menambah tingkat kerumitan dengan menggunakan rotasi sarang belitan impedansi rendah di dalam bidang stator untuk menginduksi tegangan di bar rotor dan membuat medan magnet yang memutar rotor sehingga mengejar medan AC yang berputar diterapkan pada belitan stator. Sekali lagi, ia memiliki DC monodirectional (tetapi bervariasi secara sinusoidal) selama setiap bagian dari urutan drive. Ini adalah sistem DC dan AC campuran seperti yang lainnya.

Orang bisa dengan enggan menggambarkan motor penggerak arus eddy variabel - lebih sama tetapi berbeda. Ini adalah motor AC dengan controller yang memproduksinya dari DC.

Perbedaan yang dibuat tidak relevan dan sepele. Pertanyaan sebenarnya adalah "mengapa Tesla menggunakan bentuk motor khusus ini daripada yang lain". Bahwa ini bukan hanya semantik tetapi kurangnya pemahaman ditunjukkan oleh wordin

  • ... yang membutuhkan power inveter, bukan DC yang lebih langsung dari baterai DC mereka. Memperkenalkan inveter berarti lebih banyak biaya (berat, pengontrol, dll.) ...

Satu-satunya motor "DC" yang tidak memerlukan beberapa bentuk inverter atau sistem switching elektronik adalah motor brushed mechanical. Ini sangat tidak cocok untuk tugas drive kecepatan variabel ringan sehingga akan ada beberapa jika ada yang digunakan dalam desain mobil listrik modern. SEMUA gaya motor listrik lain yang tidak memiliki inverter akan memiliki beberapa eletronics sebagai pengganti inverter.


Saya mengatakan ROTARY "motor listrik adalah motor AC karena orang bisa dibilang dapat menghasilkan motor DC brushless motor linear dengan operasi DC switched saja, meskipun ini akan membuat penggunaan tembaga dan magnet yang tidak efisien. Anda dapat melakukannya dengan motor rotary tetapi tidak ada dunia nyata motor dalam volume produksi akan melakukannya.

Russell McMahon
sumber
7
Ini tidak menjawab pertanyaan, itu hanya nitpicks istilah motor DC, yang semua orang tahu adalah input DC mentah, pergantian mekanis, kemudian bolak arus melalui belitan.
Macke
3
(Saya coulnd't downvote Anda, rep terlalu rendah.) Ya, Anda benar bahwa "semua motor rotaty memerlukan pergantian" dan Anda telah menjelaskan bahwa "menghubungkan motor DC non-pergantian (harus ada) langsung ke baterai , itu akan bergerak paling banyak 90 derajat. " dan menindaklanjuti dengan "pergantian yang diperlukan oleh motor 'DC' adalah mekanis, dan tidak efisien" Saya akan baik-baik saja. Namun, bersikap kasar tentang DC vs AC ketika kita semua tahu apa yang ditanyakan OP tidak memberi Anda upvotes. (Bersikap sombong dalam tindak lanjut juga tidak membantu). Namun, melihat melampaui pertanyaan dan menjelaskan skema yang lebih besar akan.
Macke
2
Sebenarnya, semua motor listrik BUKAN DC. Namun, +1 tetap karena poin Anda perlu dibuat dan orang-orang terlalu longgar dengan istilah AC dan DC yang diterapkan pada motor. Motor DC murni dimungkinkan dan telah dibuat, termasuk yang pertama. Tidak ada dalam fisika yang mengharuskan arus bolak-balik.
Olin Lathrop
2
Saya suka @Russell dan poinnya benar, tetapi aplikasinya salah. Motor "DC" tidak berarti hanya ada DC di dalam motor. Ini berarti bahwa pada batas sistem Anda memasok DC ("drive"). Menurut logika yang salah ini, tidak ada DC-DC up-converter karena tidak ada cara untuk mempertahankan DC kontinu murni dan menghasilkan output yang lebih besar dari input. Bagian dalam perangkat tidak sesuai dengan nomenklaturnya dalam banyak sistem termasuk motor listrik. Siswa / poster yang membingungkan dengan fisika yang benar, namun tidak relevan, mengaburkan pemahaman.
DrFriedParts
2
@Russell: Tidak, maksud saya apa yang saya katakan. Motor yang biasa digunakan mungkin semua AC di dalam, tetapi dimungkinkan untuk membuat motor (sesuatu yang menyebabkan gerakan putar selama tegangan / arus yang sesuai diterapkan) dengan hanya tegangan dan arus DC, baik di dalam maupun di luar. Lihat bagaimana motor pertama dibuat oleh Faraday (mungkin Davies?). Tidak ada AC di mana pun. Sebenarnya cukup cerdik. Kemudian kami menemukan cara lain yang lebih efektif, dan mereka menggunakan AC, tetapi secara fisik tidak memerlukannya. Beberapa tachometer "disk" telah dibuat pada harga ini, dan akan bekerja mundur sebagai motor.
Olin Lathrop
3

Motor DC tidak dapat menandingi kepadatan daya mesin Ac. Kekuatan medan maksimum yang bahkan dapat dicapai oleh magnet terbaik adalah 2,5 tesla di seluruh celah udara dan untuk melakukan ini memerlukan beberapa rekayasa serius, terutama jika Anda ingin kemudian berputar cepat sehingga kepadatan daya Anda tinggi. Mesin induksi cukup nyaman menghasilkan 3+ tesla tanpa semua kesedihan magnet dan toleransi konyol. Mereka jelas tidak melakukan ini sebagai mesin DC yang efisien tetapi siapa bilang mobil sport mana yang efisien? Kg untuk kg, mesin induksi AC adalah yang paling kuat dari semua tipe mesin saat dikontrol, beli inverter yang canggih dan berjalan dengan kecepatan rotasi tinggi.

Darren
sumber
Saya seorang pemula dalam masalah ini, tetapi sepertinya Anda bertentangan dengan diri Anda sendiri. "Motor DC tidak dapat menandingi kepadatan daya mesin Ac" dan "Mereka jelas tidak melakukan ini sebagai mesin DC yang efisien" tampaknya menjadi pernyataan yang bertentangan dengan saya.
sergiol
@sergiol - Ini bukan ... dan ini adalah hasil yang umum - bahkan tubuh manusia berperilaku seperti ini. Sebagian besar sistem tidak paling efisien pada maksimumnya. Misalnya, Anda dapat berlari lebih jauh dengan kecepatan joging daripada pada kecepatan lari maksimum Anda. Usain Bolt dapat berlari lebih cepat dari Anda, tetapi ia menggunakan lebih banyak energi per kg massa tubuh daripada yang Anda lakukan untuk melakukannya.
DrFriedParts
3

Alasan sebenarnya mengapa mereka menggunakan motor induksi untuk mobil mereka adalah:

  1. motor induksi lebih murah
  2. motor induksi tidak perlu banyak perawatan (tidak ada sikat)
  3. motor induksi lebih ringan
  4. teknologi baru untuk mengontrol kecepatan motor induksi sekarang tersedia (tegangan variabel, frekuensi variabel) dan mudah diproduksi secara massal
yakdan
sumber
1

IMHO, AC Propulsion (Tesla Motors) menggunakan AC karena motor DC yang digantikan secara mekanis yang memenuhi rasio "penolakan" yang tinggi dari aplikasi kendaraan lebih kompleks daripada motor AC yang digantikan secara elektronik. Tanpa rasio turndown yang tinggi, ukuran fisik motor yang hanya menghasilkan torsi mentah akan menjadi penghalang. Motor induksi daripada motor PM tidak hanya lebih stabil secara finansial, tetapi juga lebih stabil dari sudut pandang teknik. Magnet dapat dan memang bisa rusak. Medan elektromagnet melilit di rotor, tidak begitu banyak dan seperti yang mereka tunjukkan, kepadatan energinya serupa.

Saya mengambil pengecualian besar pada konsensus nyata bahwa "Semua Motor Listrik adalah AC" dan saya mendasarkan argumen saya pada satu langkah kutub, bukan revolusi penuh motor.

Dalam pergerakan kutub tunggal, satu-satunya waktu yang benar-benar diperlukan AC adalah ketika diperlukan untuk menginduksi aliran arus dalam belitan parasit, seperti pada rotor motor induksi. Kalau tidak, hanya pergantian yang diperlukan.

Argumen ini bisa ditunjukkan dengan mengamati motor di warung. Hanya motor tanpa PM atau medan luka, yang merupakan motor induksi, membutuhkan AC untuk menghasilkan arus medan yang menciptakan medan magnet reaktif.

Semua motor lain hanya perlu menyediakan DC ke stator untuk menghasilkan torsi penuh di kios. Motor medan luka sering menggunakan AC untuk menghasilkan lapangan tetapi juga akan baik-baik saja dengan DC, mungkin dengan torsi lebih banyak daripada saat di AC.

Motor "servo" PM saya mungkin memotong DC untuk mengontrol daya tetapi mereka hanya memotong DC, tidak membalikkannya dengan setiap pemotongan. Pasang komutator mekanik pada motor servo AC PM dan ini akan bekerja pada DC. Benar, tidak seefisien tetapi bukan karena kurangnya bentuk gelombang sinusoidal. Ini juga akan dibatasi dalam kecepatan tertinggi tanpa sikat muka mekanik.

Luangkan waktu untuk mempertimbangkan properti kedai dari motor berlipat ganda, motor "hanya AC", ketika dipasok dengan DC dan mungkin Anda akan dapat memahami argumen saya. Hanya ketika Anda ingin mendorong setiap kutub selain menariknya, Anda harus menyediakan AC, jika tidak DC adalah yang Anda butuhkan dan sering kali semua yang Anda gunakan, bahkan jika catu daya AC.

Batu tulis

Batu tulis
sumber
1

Semua: Mesin brush mungkin terbatas pada 48V untuk menghindari lengkungan. Sebaliknya, mesin tanpa sikat dapat dengan mudah dijalankan dari baterai 240V, dengan voltase yang dinaikkan menjadi 480V atau lebih tinggi oleh konverter penambah DC yang ditempatkan di antara baterai dan motor. Dengan tegangan tinggi, mirip dengan yang digunakan di sebagian besar mobil hibrida atau plug-in saat ini, kehilangan kontrol kecepatan diminimalkan dalam kaitannya dengan total daya yang ditransfer, sehingga meningkatkan efisiensi tinggi.

Phil Barns
sumber
1
Saya merasa ini terlalu kabur, karena saya telah bekerja pada beberapa mesin dengan nilai 270 VDC yang disikat secara mekanis. Memang mereka semua lebih besar daripada mobil sendiri. Lebih spesifik, mungkin?
Sean Boddy
0

Sebenarnya, Tesla menggunakan motor listrik sinkron, yang menggunakan AC dan DC. Jika motor yang digunakan hanya AC itu akan menjadi motor induksi asinkron, yang merupakan motor yang tidak dapat diprediksi untuk digunakan dalam kendaraan karena tergelincirnya medan elektromagnetik ketika tegangan diinduksi dalam rotor (Kecepatan output lebih lambat daripada rotasi motor). medan elektromagnetik Formula: Revolusi per menit = Frekuensi * 60 / Pasangan tiang per fase - Tergelincir dalam kecepatan).

Dalam motor sinkron memiliki koil stator yang diperbesar AC (seperti motor induksi konvensional), tetapi juga memiliki rotor yang diperbesar DC (tidak seperti motor induksi). Dengan melakukan ini, kecepatan-output dapat mencapai kecepatan maks teoretis (kecepatan sunchronous) yang membuat motor dapat diprediksi dan efektif untuk digunakan dalam kendaraan. (Formula: Revolusi per menit = Frekuensi * 60 / Pole-pasang per fase).

Tesla kemudian dapat menjelaskan ini dan menggunakan ESC (Pengendali Kecepatan Elektronik). ESC adalah papan sirkuit yang membalikkan sebagian daya DC dari baterai ke daya AC, mengubah gelombang persegi menjadi gelombang sinus, mengubah frekuensi dan amplitudo sesuai dengan sinyal dari pedal gas, dan mengirimkan daya yang diproses ke stator. Ini juga mengubah amplitudo daya DC ke rotor sejalan dengan daya AC ke stator.

Siswa listrik
sumber
Sumber frasa pertama Anda, tolong?
sergiol
1
Tesla menggunakan motor induksi asinkron konvensional (relatif). Inverter cukup identik dengan yang diperlukan untuk motor magnet permanen (BLDC). Kontrolnya sedikit berbeda tetapi tidak secara dramatis. Mereka memang memiliki slip.
Kevin White