Hvordan virker elmotoren i elbiler?

Konstruktionen af elmotoren

Hvordan virker elmotoren i elbiler? Dette spørgsmål har jeg stillet mig selv MANGE gange. Motoren der driver elbiler i dag er en induktionsmotor, som består af en rotor samt stator. Rotoren har INGEN elektrisk forbindelse til omverdenen. Statoren har viklinger som skaber et ROTERENDE magnetfelt med en bestemt frekvens, når der bliver tilført 3 faset strøm til den. Dette magnetfelt inducerer en strøm i rotorens viklinger, som også skaber et magnetfelt. Disse 2 magnetfelter skaber den kaft, der driver motorakslen rundt.

Rotoren vil altid være lidt bagud i forhold til statorens hastighed. Dette kaldes ”slip”. Viklingerne i statoren kan være fordoblede (6 stk.), tredoblede (9) og firdoblede (12), og statorfeltet roterer med hhv. 1.500, 1.000 og 750 omdrejninger/min.

Nogle motorer er lavet, så tilslutningen af viklingerne kan omkobles under drift, så de kan køre med forskellige hastigheder. Hvis de faste hastighedstrin ikke dækker behovet, kan en frekvensomformer ændre forsyningsspændingens frekvens. Så kan motorens hastighed ændres.

Roterende magnetfelt

Typisk sender man strøm igennem 3 spoler, som skaber det roterende magnetfelt. Det er i princippet en bevægelig magnet som ikke rent fysisk bevæger sig! Det roterende magnetfelt består af 3 sinuskurver, som er 120 grader forskudt mellem hinanden.

Hastigheden afhænger af antallet af poler. Normalt har man 3 poler, hvor faserne er 120 grader forskudt, men hvis man tilføjer DOBBELT så mange poler kører motoren med HALF-SPEED. Ved HALF-SPEED er der viklet ved hver 90-grader og ved FULL-SPEED er der viklet ved hver 180-grader.

Det roterende magnetfelt bliver altså halvt så langsom, men man får MERE moment. Hastigheden kan forøges ved at ændre på frekvensen. FULL-SPEED ovenfor er 2-polet og HALF-SPEED er 4-polet.

Slip

Hvor meget procent-mæssigt langsommere kører rotoren i forhold til synkron hastigehed? Den synkrone hastighed er den hastighed det roterende magnetfelt roterer med. Hvis rotor kører samme hastighed som roterende magnetfelt er slip=0. Slip kan spænde mellem 1 til 0! Ved slip på 0 har den INGEN belastning (Man skal passe på med for høj belastning, da motoren bliver for varm. Hvis slip stiger, så stiger strømmen i motoren. Man kan finde frekvensen i rotoren ved blot at gange frekvensen i statoren med slip.

Induktionsmotorens drejningsmoment varierer fra nul til fuldlastmoment, da slipen varierer. Slippet varierer fra 0 til 1. Det er nul uden last og en ved stilstand. Fra kurven ses det, at drejningsmomentet er direkte proportional med glidningen. Nogle induktionsmotorer er faktisk konstrueret således, at maksimalt drejningsmoment er til rådighed ved start. Det vil sige ved nul hastighed.