Kuidas töötab elektrimootor? 10 küsimust ja vastust
January 28, 2019
Loe lähemalt!

Millisel põhimõttel elektrimootor töötab? Mille poolest erineb elektriauto käitumine sisepõlemismootoriga auto omast? Kui töökindlad on elektriautod? ŠKODA spetsialistid andsid kõigile teie põletavatele küsimustele selged ja mõistetavad vastused.

Elektriajastu koidab. Elektriautod saavad varsti meie argielu osaks. ŠKODAl endal on aastaks 2025 juba kümme elektrimudelit. Ent siiski on nende tööpõhimõte paljudele juhtidele suuresti arusaamatu. Elektriautod tunduvad eksootilised, ülikeerulised, nõutusttekitavad ja tehniliselt arusaamatud, kuigi tegelikult on need mitmes mõttes sisepõlemismootoriga autodest lihtsamad.

1. MILLE POOLEST ELEKTRIMOOTOR ERINEB SISEPÕLEMISMOOTORIST?

Täiesti erinev on viis, kuidas energiat muundatakse mehaaniliseks liikumiseks. Kui sisepõlemismootor põhineb termodünaamikal ja põletab kütust, siis elektrimootorid teevad selle muundamise teoks elektomagnetiliste jõudude rakendamisega, mis tekivad, kui elektrivool läbib magnetvälja. Sisepõlemismootoril on olemas väntmehhanism (silindrid, kolvid, kepsud, väntvõll jms), kuna autot käitava elektrimootori südames on vaid staator ja rootor (ning nende vastasmõju). Lisaks suudab elektrimootor töötada generaatorina, ehk pidurdamisel või aeglustamisel saab energiat suunata tagasi akusse ja seda laadida.

2. MILLE POOLEST ERINEB ELEKTRIMOOTORI KÄITUMINE SISEPÕLEMISMOOTORI OMAST?

Nende mootorite võimsuse ja pöördemomendi kõverad on täiesti erisugused. Kui sisepõlemismootori võimsus ja pöördemoment kasvavad koos pöörlemissagedusega kuni selle tippväärtuseni, siis elektrimootor annab maksimaalse pöördemomendi juba sisuliselt nullpööretel ning see väheneb kuni kõrgeima pöörlemissageduse saavutamiseni. Praktikas tähendab see, et elektriautodel on parim „tõmme“ paigaltvõtul ning seetõttu ka suhteliselt hea dünaamika. Lisaks tähendab elektrimootori suur tööpöörete vahemik, et see ei vaja mitmekäigulist käigukasti ega sidurit ning tavaline elektriauto saab hakkama ühe käiguga – või aeglustava reduktoriga – paigaltvõtust tippkiiruseni.

3. KUIDAS ELEKTRIAUTO VÕIMSUST ARVUTATAKSE?

Võimsuse arvutamine pole nii lihtne kui tavaautode puhul. Elektriautos ei põhine koguvõimsus mitte ainult jõuallika tööl, vaid seda mõjutab ka aku võimsus. Kuna võimsuse määrab alati kogu ajamisüsteem, saab ajami konstrueerida isegi näiteks nii, et selle tehniline baas on erinevate võimsusversioonide jaoks sama ja auto lõplik võimsus sõltub ainult kombinatsioonist erinevate akudega.

4. JA KUIDAS ENERGIAKULU MÕÕDETAKSE?

Elektriautodes näitab energiakulu 100 kilomeetri läbimiseks mõõdetud kilovatt-tundide hulka (kWh/100 km). Näidikupaneelis saab sarnaselt tavaautodele näha nii hetkkulu kui ka keskmist kulu. Lisaks sellele näidatakse ka akusse tagasi suunatud regenereeritud energia hulka.

5. KUIDAS ON LUGU ELEKTRIMOOTORITE HOOLDAMISE JA TÖÖEAGA?

Kuna elektrimootori põhiline, ja tegelikult ainus liikuv osa on rootor, on ka hooldusvajadus sisepõlemismootoriga võrreldes minimaalne. Pole tarvis vahetada ei mootoriõli ega kütuse- või õhufiltrit. Kuna elektrimootor on tavaliselt kiirekäiguline masin, peab see olema korralikult konstrueeritud (eriti laagrid), kuid üldiselt nõuavad elektriajamid vähem hooldust kui tavamootorid.

6. MILLISEID RATTAID ELEKTRIMOOTOR KÄITAB?

Põhimõtteliselt võib mootori paigaldada kas esi- või tagasillale. Üldiselt on tagavedu elektriautole parem, sest see võimaldab elektrimootori suurt pöördemomenti paremini ja tõhusamalt teepinnale kanda. Täiselektrilist nelikvedu on suhteliselt lihtne ehitada, lisades esisillale teise elektrimootori.

7. KAS KÕIGIL ELEKTRIAUTODEL ON ÜHT TÜÜPI MOOTOR?

Samamoodi, nagu on välja arenenud erinevat tüüpi sisepõlemismootorid, on ka elektrimootorite puhul olemas mitmed võimalused ja variatsioonid. Tüüp sõltub alati autolt nõutavatest omadustest. Pisut üksikasjadesse laskudes on enimlevinud kolmefaasilised sünkroonmootorid, tihti püsimagnetitega, samuti asünkroonmootorid või nende variatsioonid. Nende mootorite lahutamatu osa on tavaliselt jõuelektroonika moodul, mis võib olla otse mootorisse integreeritud või paigaldatud eraldi ja seejärel ühendatud mootoriga kolme jämeda faasijuhtmega.

8. KAS PISTIKHÜBRIIDIE JA PUHASTE ELEKTRIAUTODE ELEKTRIMOOTORITEL ON KA MINGI VAHE?

Jah. Puhaste elektriautode kontrueerimisel eeldatakse, et teisi jõuallikaid autos pole ja järelikult pole nende olemasolu vaja ka arvestada. Sellest tulenevalt saab mootori optimaalselt seadistada vajaliku pöördemomendi ja võimsuse, pöörlemissageduse ja sõiduki omaduste järgi. Hübriidajami konstrueerimisel tuleb seevastu arvestada ka elektrimootoriga koos toimiva sisepõlemismootori omadusi, keskendudes mehaanilise ühenduse võimalustele, töötemperatuuridele, pöörlemissagedusele ja võimsusvahemikule. Ka ajami juhimissüsteem on keerukam. Auto peab suutma liikuda puhtalt elektri jõul, sisepõlemismootori jõul või kombineeritud režiimis ning alati optimaalse energiakasutusega.

9. KAS ON TÕSI, ET ELEKTRIAUTOD OLID OLEMAS JUBA ENAM KUI SAJAND TAGASI?

Esimesed katsed ehitada elektriautot pärinevad aastast 1835 (48 aastat enne esimese bensiinimootori ehitamist) ning leidsid teineteisest sõltumatult aset Itaalias ja Hollandis. 20. sajandi hakul tegelesid elektriautode konstrueerimisega teiste hulgas Ferdinand Porsche ja Tšehhi leiutaja František Křižík (viimane tõi toona avalikuse ette isegi LAURIN & KLEMENTi auto) . Aastal 1900 oli USA-s elektriautosid liikluses enam kui sisepõlemismootoriga autosid ning esimene kiiruse 100 km/h saavutanud auto oli samuti elektriajamiga. Need autod põhinesid aga rasketel pliiakudel ja nende sõiduulatus oli lühike. Autode seeriatootmise algus ja mugavama sõiduulatusega sisepõlemismootorite massiline kasutuselevõtt lükkasid elektriajami rakendamise paljudeks aastateks kõrvale.

10. MIKS ELEKTRIMOOTOREID TÄNAPÄEVAL JÄLLE EDASI ARENDATAKSE?

Moodsat elektriautonduse buumi käitab mitte ainult vajadus vähendada kohalikku saastehulka ja heitgaaside CO2 sisaldust, vaid ka uute tehnoloogiate kiire areng ja kättesaadavus. Moodsad liitiumipõhised akud on vajaliku energiahulga säilitamiseks ja vabastamiseks palju paremad. Neil on oma juhtelektroonika, nad suhtlevad kogu auto süsteemidega ning nende edasiarendamine jätkub täie hooga. Samamoodi suudavad tänapäevased pooljuhtkomponendid üle kanda palju suuremat voolu minimaalsete kadudega ning neid saab kasutada võimsate elektrimootorite tõhusaks juhtimiseks ja reguleerimiseks. Taastuvallikatest pärineva rohelise energia kasvav kättesaadavus ja laadimisjaamade infrastruktuuri arendamise kavad mängivad samuti rolli e-mobiilsuse praeguses edendamises.

Viimased uudised