Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách?

20.7.2017 | Marek Bednář | 51 příspěvků

Fyzikální zákonitosti nám občas dobře slouží, někdy ale překáží. Když do vodiče v magnetickém poli pustíte proud, začne se pohybovat. A nejen to.

Jistě jste se už setkali s informací, že elektromobil má maximální točivý moment od nulových otáček a se zvyšujícími se otáčkami točivý moment klesá. Oproti tomu konvenční motory potřebují nějaké nenulové otáčky, aby dávaly maximální točivý moment, a mluvíme-li o atmosférickém benzínovém motoru, většinou to budou otáčky relativně vysoké.

Pokud se živíte elektromotory, jistě důvod znáte. Pokud nikoliv, na pomoc přichází náš přítel Jason Fenske z Engineering Explained, od kterého se dozvídáme, že za snižováním točivého momentu s rostoucími otáčkami stojí tzv. zpětné elektromotorické napětí.

Elektromotor je v podstatě tvořen měděným drátem (ve formě cívky) v magnetickém poli. Když do drátu pošlete elektrický proud, začne na cívku působit elektromagnetická síla. Přidáte proud a síla se zvětší. Tato síla způsobí, že se cívka začne otáčet a pokud jí nebude nic klást odpor, budou se její otáčky zvyšovat s rostoucím proudem. Proto mimochodem je u elektromobilů klíčový maximální proud, které jsou schopny baterie vyvinout - čím větší proud, tím větší točivý moment.

Jenže na stejném principu - pohyb vodiče v magnetickém poli - funguje i generátor. Jen běžně drátem-cívkou otáčí motor pomocí řemenu, tedy mechanická síla, a kýženým výstupem je elektrický proud. U elektromobilu to je naopak - elektřina otáčí cívkou a kýženým výstupem je mechanická síla, pohyb auta.

Elektromotor se tedy stane zároveň i generátorem ve chvíli, kdy se roztočí. Když mu pošlete více proudu, roztočí se rychleji, a čím rychleji se točí, tím vyšší napětí generuje v opačném směru - a právě tohle je zmíněné zpětné elektromotorické napětí (BEMF, Back Electromotive Force).

Pracovní napětí, tedy to, které je skutečně použito k otáčení koly vozidla, je rovno rozdílu vstupního napětí a BEMF. Takže pokud do motoru proudí 120 V a motor se točí rychle a generuje 100 V BEMF, pracovní napětí je pouze 20 V. Když tedy s elektromobilem jedete ustálenou rychlostí, vstupní napětí je rovno součtu BEMF a odporu vozidla, tj. mechanického odporu v přenosové soustavě výkonu, valivého odporu pneumatik a odporu vzduchu.

Z principu věci je nasnadě, že nulové BEMF nastává pouze ve chvíli, kdy se elektromotor netočí, tj. v 0 otáčkách za minutu - a tedy ve chvíli, kdy vozidlo stojí. Proto elektromobily dokážou bleskurychle vystřelit z místa, ale v určité rychlosti jim začne docházet dech a konvenční auta, která vyvíjejí maximální točivý moment v určitých nenulových otáčkách, je začnou dohánět. Viděli jsme to na desítkách videí, kde Tesla Model S zvítězila na čtvrtmíli, ale při jakkoliv delší trati už začala ztrácet - to právě kvůli (nejen) zpětnému elektromotorickému napětí.

Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 1 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 01Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 2 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 02Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 3 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 03Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 4 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 04Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 5 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 05Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 6 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 06Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 7 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 07Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 8 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 08Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 9 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 09Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 10 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 10Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 11 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 11Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 12 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 12Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 13 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 13Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 14 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 14Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 15 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 15Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 16 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 16Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 17 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 17Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 18 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 18Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 19 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 19Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 20 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 20Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 21 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 21Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 22 - tesla model s p100d 2017 mt rekord 22Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 23 - Elektromotor maximalni MT nulove otacky 01Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 24 - Elektromotor maximalni MT nulove otacky 02
Maximální točivý moment elektromotoru od nulových otáček je jedním z důvodů, proč Tesly z místa zrychlují tak dobře

Čím to, že elektromotory mají maximum točivého momentu už v nula otáčkách? - 25 - kroutak elektromotoru video ee
Zpětné elektromotorické napětí stojí za tím, že v otáčkách elektromotor nemá sílu

Zdroj: Engineering Explained@YouTube

Marek Bednář

Další zajímavé články:

Diskuze 51 příspěvků

Autobazar

zobrazit vše