Różnice między silnikiem elektrycznym a cieplnym

Jaka jest podstawowa różnica między silnikiem cieplnym a silnikiem elektrycznym? Bo jeśli koneserzy uznają pytanie za dość proste, to większość początkujących z pewnością będzie miała co do tego pytania... Nie ograniczymy się jednak tylko do obserwacji silnika, ale też szybko przestudiujemy skrzynię biegów, aby lepiej zrozumieć filozofię. te dwa rodzaje technologii.

Zobacz też: dlaczego samochody elektryczne lepiej przyspieszają?

Podstawowe pojęcia

Przede wszystkim przypominam, że wartości mocy silnika i momentu obrotowego to ostatecznie tylko dane fragmentaryczne. Rzeczywiście, można powiedzieć, że dwa silniki o mocy 200 KM. i 400 Nm momentu obrotowego są identyczne, a właściwie nieprawdziwe… 200 KM i 400 Nm to tylko maksymalna moc oferowana przez te dwa silniki, a nie pełne dane. Aby szczegółowo porównać te dwa silniki, należy porównać krzywe mocy/momentu obrotowego każdego z nich. Ponieważ nawet jeśli te silniki mają te same charakterystyki, a mianowicie te same piki mocy i momentu obrotowego, będą miały różne krzywe narastania. Tak więc krzywa momentu obrotowego jednego z dwóch silników będzie średnio wyższa niż drugiego, a zatem będzie nieco wydajniejsza, mimo że na papierze wyglądały identycznie… Silnik wysokoprężny ogólnie robi większe wrażenie niż silnik benzynowy tej samej mocy, choć przyznam, że podany tutaj przykład nie jest doskonały (maksymalny moment obrotowy z konieczności będzie bardzo różny, nawet jeśli moc obu silników jest taka sama).

Zobacz też: różnica między momentem obrotowym a mocą

Podzespoły i zasada działania silników elektrycznych i cieplnych

Silnik elektryczny

Zacznijmy od najprostszego, silnik elektryczny działa dzięki sile elektromagnetycznej, a mianowicie „siły magnesów” dla tych, którzy nie do końca rozumieją tę koncepcję. Rzeczywiście, byłeś już w stanie doświadczyć faktu, że miłość może wytworzyć siłę na innym magnesie, gdy są ze sobą połączone, i rzeczywiście, silnik elektryczny wykorzystuje ten ostatni do poruszania się.

Chociaż zasada pozostaje ta sama, istnieją trzy typy silników elektrycznych: silnik prądu stałego, synchroniczny prąd przemienny (wirnik, który obraca się z taką samą prędkością, jak prąd dostarczany do cewek) i asynchroniczny prąd przemienny (wirnik, który obraca się nieco wolniej) prąd wysłany). Są więc też silniki szczotkowe i bezszczotkowe, w zależności od tego, czy rotor wywoływał sok (jeśli przesunę magnes obok niego, nawet bez kontaktu, sok pojawi się w materiale), czy transmitowany (w takim przypadku muszę fizycznie wstrzyknąć sok do cewki, więc tworzę złącze, które umożliwia ruch wirnika: szczotka, która pociera i przepuszcza sok jak pociąg, łączy się z kablami elektrycznymi od góry za pomocą dźwigni zwanych pantografem).

Tak więc silnik elektryczny składa się z bardzo małej liczby części: „wirującego wirnika”, który obraca się w stojanie. Jeden indukuje siłę elektromagnetyczną, gdy skierowany jest do niego prąd, a drugi reaguje na tę siłę i dlatego zaczyna się obracać. Jeśli nie dostarczę więcej prądu, siła magnetyczna nie będzie już zanikać, a zatem nic innego się nie poruszy.

Wreszcie jest zasilany prądem zmiennym (sok płynie tam iz powrotem) lub ciągłym (w większości przypadków raczej prądem zmiennym). A jeśli silnik elektryczny może, na przykład, rozwinąć 600 KM, może rozwinąć 400 KM. tylko wtedy, gdy nie ma wystarczającej mocy... Zbyt słaby akumulator może na przykład ograniczyć wydajność silnika i potencjalnie nie będzie on działał. w stanie rozwinąć całą swoją moc.

Zobacz też: jak działa silnik samochodu elektrycznego

Silnik cieplny

Silnik cieplny wykorzystuje reakcje termodynamiczne. Zasadniczo wykorzystuje rozszerzanie się ogrzanych (można nawet powiedzieć, zapalonych) gazów do obracania części mechanicznych. Mieszanka paliwa i utleniacza zostaje zamknięta w komorze, wszystko się pali, a to powoduje bardzo silne rozprężenie, a co za tym idzie duże ciśnienie (ta sama zasada dla petard 14 lipca). To rozszerzenie służy do obracania wału korbowego poprzez uszczelnienie cylindrów (sprężanie).

Zobacz też: silnik cieplny

Przekładnia silnika elektrycznego VS silnik cieplny

Jak zapewne wiesz, silniki elektryczne mogą pracować z bardzo dużymi prędkościami. Więc ta cecha przekonała inżynierów do rezygnacji ze skrzyni biegów (jeszcze mają redukcję, a raczej redukcję, a co za tym idzie raport), co przy okazji zmniejsza koszt i złożoność samochodu (a co za tym idzie niezawodność). Należy jednak pamiętać, że poniższy raport powinien przynieść drugi raport ze względu na wydajność i nagrzewanie silnika, dotyczy to również Taycana.

W związku z tym jest tu znaczny zysk, ponieważ silnik cieplny będzie spędzał czas na zmianie biegów z dodatkową korzyścią w postaci zmniejszonego momentu obrotowego.

Tak więc w rekonwalescencji jest to również zaleta, ponieważ zawsze jesteśmy w trybie elektrycznym na dobrym rekordzie, ponieważ jest tylko jeden. W maszynie termicznej konieczne będzie znalezienie najbardziej odpowiedniego mechanicznie i pozwolenie skrzyni biegów na zrobienie tego automatycznie (kick-down w celu poprawy wydajności), a to strata czasu.

Podsumowując, silnik elektryczny będzie miał jedną krzywą mocy/momentu obrotowego podczas przyspieszania, podczas gdy silnik cieplny będzie miał kilka (w zależności od liczby biegów), przeskakujących z jednego na drugi dzięki skrzyni biegów.

Moc silnika elektrycznego VS silnik cieplny

Urządzenia termiczne i elektryczne nie tylko znacznie różnią się transmisją, ale nie mają tych samych metod przenoszenia mocy i momentu obrotowego.

Silnik elektryczny ma znacznie większy zasięg, ponieważ może osiągać bardzo duże prędkości przy jednoczesnym zachowaniu bardzo wysokiego momentu obrotowego i mocy. Tak więc krzywa momentu obrotowego zaczyna się u góry i spada tylko w dół. Krzywa mocy rośnie bardzo szybko, a następnie stopniowo spada w miarę wspinania się do punktu.

KRZYWA CIEPLNA SILNIKA

Oto krzywa klasycznego silnika cieplnego. Zwykle największy moment obrotowy i moc występują w okolicach środka zakresu obrotów (są one ze sobą powiązane, patrz link na początku artykułu). W silniku z turbodoładowaniem dzieje się to w kierunku środka, a w silniku wolnossącym w kierunku górnej krawędzi obrotomierza.

KRZYWA SILNIKA ELEKTRYCZNEGO

Silnik cieplny ma zupełnie inną krzywą, z maksymalnym momentem obrotowym i mocą rozwijaną w niewielkiej części zakresu obrotów. Będziemy więc mieli skrzynię biegów, która będzie wykorzystywać ten szczyt mocy/momentu obrotowego przez całą fazę przyspieszania. Prędkość obrotowa (prędkość maksymalna) jest ograniczona przez fakt, że mamy do czynienia z dość ciężkimi ruchomymi częściami metalowymi, a zbyt wysoka częstotliwość silnika zagraża częściom, które mogą się wtedy obracać (większa prędkość zwiększa tarcie), a zatem ciepło, które może wytwarzać części „miększy” dzięki lekkiemu „topieniu”). Dlatego mamy przełącznik benzyny (ograniczenie zapłonu) i ograniczoną częstotliwość wtrysku w dieslach.

Z grubsza mówiąc, silnik cieplny ma maksymalną prędkość mniejszą niż 8000 obr./min, podczas gdy silnik elektryczny może z łatwością osiągnąć 16 obr./min, mając dobry poziom momentu obrotowego i mocy w całym tym zakresie. Silnik cieplny ma dużą moc i moment obrotowy tylko w niewielkim zakresie prędkości obrotowych silnika.

I ostatnia różnica: jeśli dojdziemy do końca krzywych elektrycznych, zauważymy, że nagle spadają. To ograniczenie jest związane z częstotliwością AC związaną z liczbą biegunów silnika. Oznacza to, że po osiągnięciu maksymalnej prędkości nie można jej przekroczyć, ponieważ silnik wytwarza opór. Jeśli przekroczymy tę prędkość, będziemy mieli potężny hamulec silnikowy, który będzie ci przeszkadzał.