تعتمد السيارات الكهربائية حصريًا على المحركات الكهربائية للدفع ، وتستخدم السيارات الهجينة المحركات الكهربائية لمساعدة محركات الاحتراق الداخلي في الحركة. لكن هذا ليس كل شيء. هذه المحركات يمكن استخدامها ولا تزال لتوليد الكهرباء (من خلال عملية التجدد الكبح) لشحن البطاريات الموجودة على متن هذه المركبات.
السؤال الأكثر شيوعًا هو: "كيف يمكن أن يكون... كيف يعمل هذا؟ "يفهم معظم الناس أن المحرك يعمل بالكهرباء للقيام بالعمل - يرونه كل يوم في أجهزتهم المنزلية (الغسالات ، المكانس الكهربائية ، معالجات الطعام).
لكن فكرة أن المحرك يمكن أن "يسير إلى الوراء" ، الذي يولد الكهرباء في الواقع بدلاً من استهلاكها ، يبدو وكأنه سحر. ولكن بمجرد العلاقة بين المغناطيس والكهرباء (الكهرومغناطيسية) ومفهوم الحفاظ على الطاقة يفهم ، يختفي اللغز.
الكهرومغناطيسية
تبدأ قوة المحرك وتوليد الكهرباء بخاصية الكهرومغناطيسية - العلاقة المادية بين المغناطيس والكهرباء. المغناطيس الكهربائي هو جهاز يعمل مثل المغناطيس ، لكن قوته المغناطيسية تتجلى وتتحكم فيها الكهرباء.
عندما يتحرك سلك مصنوع من مادة موصلة (النحاس ، على سبيل المثال) عبر مجال مغناطيسي ، يتم إنشاء التيار في السلك (مولد بدائي). على العكس ، عندما يتم تمرير الكهرباء من خلال سلك ملفوف حول قلب حديدي ، ويكون هذا القلب في وجود مجال مغناطيسي ، فإنه يتحرك ويلوي (محرك أساسي جدًا).
المحرك / المولدات
المحرك / المولدات هي حقا جهاز واحد يمكن تشغيله في وضعين متعاكسين. على عكس ما يعتقده الناس في بعض الأحيان ، هذا لا يعني أن وضعي المحرك / المولد يعملان للخلف عن بعضها البعض (كمحرك الجهاز يدور في اتجاه واحد وكمولد ، فإنه يدير العكس اتجاه).
يدور العمود دائمًا بنفس الطريقة. "تغيير الاتجاه" في تدفق الكهرباء. كمحرك ، يستهلك الكهرباء (يتدفق) ليصنع طاقة ميكانيكية ، وكمولد ، يستهلك الطاقة الميكانيكية لإنتاج الكهرباء (يتدفق).
الدوران الكهروميكانيكي
المحرك / المولدات الكهربائية بشكل عام أحد نوعين ، إما AC (التيار المتردد) أو DC (مباشر) التيار) وهذه التسميات تدل على نوع الكهرباء التي تستهلكها و انشاء.
دون الخوض في الكثير من التفاصيل والتعتيم على المشكلة ، هذا هو الفرق: التيار المتردد يغير الاتجاه (بدائل) أثناء تدفقها عبر الدائرة. تتدفق تيارات التيار المستمر أحادي الاتجاه (تظل كما هي) أثناء مرورها عبر الدائرة.
يهتم نوع التيار المستخدم في الغالب بتكلفة الوحدة وكفاءتها (محرك / مولد التيار المتردد أكثر تكلفة بشكل عام ، ولكنه أيضًا أكثر كفاءة). يكفي أن نقول أن معظم السيارات الهجينة والعديد من السيارات الكهربائية الكبيرة تستخدم محرك / مولدات التيار المتردد - لذلك هذا هو النوع الذي سنركز عليه في هذا التفسير.
يتكون محرك / مولد التيار المتردد من 4 أجزاء رئيسية:
- حديد التسليح المثبت على العمود رمح (الدوار)
- حقل مغناطيسي يحث الطاقة الكهربائية مكدسة جنبًا إلى جنب في مبيت (الجزء الثابت)
- حلقات الانزلاق التي تحمل التيار المتردد إلى / من المحرك
- فرش تتلامس مع حلقات الانزلاق وتحول التيار من / إلى الدائرة الكهربائية
مولد التيار المتردد في العمل
يتم تشغيل المحرك بواسطة مصدر ميكانيكي للطاقة (على سبيل المثال ، في إنتاج الطاقة الكهربائية التجارية سيكون توربينًا بخاريًا). عندما يدور دوار الجرح ، يمر ملفه السلكي فوق المغناطيس الدائم في الجزء الثابت ويتم إنشاء تيار كهربائي في أسلاك المحرك.
ولكن لأن كل حلقة فردية في الملف تمر أولاً بالقطب الشمالي ثم القطب الجنوبي لكل منها المغناطيس بالتتابع بينما يدور على محوره ، يتغير التيار المستحث باستمرار ، وبسرعة اتجاه. يُسمى كل تغيير في الاتجاه دورة ، ويتم قياسه بالدورات في الثانية أو هرتز (هرتز).
في الولايات المتحدة ، يبلغ معدل الدورة 60 هرتز (60 مرة في الثانية) ، بينما في معظم الأجزاء المتقدمة الأخرى من العالم يبلغ 50 هرتز. يتم تركيب حلقات الانزلاق الفردية على كل من طرفي حلقة الأسلاك الدوارة لتوفير مسار للتيار لمغادرة المحرك. الفرش (التي هي في الواقع اتصالات كربونية) تركب ضد حلقات الانزلاق وتكمل مسار التيار في الدائرة التي يتصل بها المولد.
محرك AC قيد التشغيل
العمل الحركي (تزويد الطاقة الميكانيكية) هو ، في جوهره ، عكس عمل المولد. فبدلاً من تدوير المحرك لإنتاج الكهرباء ، يتم تغذية التيار بواسطة دائرة ، من خلال الفرش وحلقات الانزلاق إلى المحرك. هذا التيار المتدفق من خلال دوار لفائف الجرح (المحرك) يحوله إلى مغناطيس كهربائي. المغناطيس الدائم في الجزء الثابت يصد هذه القوة الكهرومغناطيسية مما يؤدي إلى دوران المحرك. طالما أن الكهرباء تتدفق عبر الدائرة ، فسيعمل المحرك.