Tehnika električnih motora: Jednostavan princip, ali skupa tehnologija

+9

Ljubitelji električnih automobila kao najveći kvalitet ovih vozila ističu jednostavniji princip po kojem njihov pogon radi u odnosu na klasične motore s unutrašnjim sagorijevanjem. Međutim, njihov najveći nedostatak je još uvijek skupa tehnologija koju koriste.

Električni motori postaju sve traženiji kao dio savremenih pogonskih sklopova u svijetu automobila. Jedna od najvećih automobilskih kompanija na svijetu Stellantis objavila je da je samo prošle godine u njenim francuskim pogonima proizvela više od milion elektromotora namijenjenih autoindustriji, a da se u aktuelnoj godini očekuje značajno povećanje tog obima. 

Slične informacije dolaze nam i od ostalih velikih automobilskih proizvođača, posebno onih kineskih koji su u međuvremenu izrasli u lidere elektrifikacije pogona. I dok je sve više onih koji otvoreno diskutuju o ekonomskoj računici korištenja električnih automobila, jako je malo onih koji zapravo znaju kako elektromotori zapravo pogone vozila. 
Električni motori koji se koriste u automobilizmu su konstrukcijski: manji, lakši i efikasniji od klasičnih industrijskih, koje možemo da vidimo na različitim mašinama oko nas.

Međutim, oni i dalje zavise od baterija. Naime, uprkos činjenici da je za proizvodnju aktuelne generacije baterija, među kojima dominiraju one litijum-jonskog koncepta, potrebna značajna devastacija prirodnih dobara, ali i korištenje neekoloških resursa, električni motori se smatraju ključnim faktorom za buduće uspostavljenje ekološki prihvatljive mobilnosti. 

Konstrukcijski gledano, električni motor je mašina, koja se sastoji od statora i rotora, koji koriste električnu energiju kako bi stvorili rotirajući pokret, u ovom slučaju okretanje točkova i pokretanje vozila. Stator je statički dio najčešće integrisan u samo kućište, dok rotor rotira unutar njega. Kroz obe ove komponente "prolazi" električna energija, koja pokreće rotacijsko kretanje, odnosno proizvodi mehanički rad. 

Da bi okretanje rotora bilo moguće neophodni su bakarni namotaji na strani statora, a u nekim slučajevima i na samom rotoru. Kada kroz njih prolazi električna struja, nastaje magnetno polje, koje stalno mijenja smjer s neizmjeničnom strujom. To polje pokreće rotor. Zavisno od vrste elektromotora, magnetsko polje može se stvarati na različite načine:

•    Asinhroni (indukcijski) motori: magnetno polje nastaje samo u statoru
•    Sinhroni motori: rotor se aktivno uključuje u stvaranje magnetnog polja, koristeći trajne magnete ili elektromagnete

Za rad motora, ključnu ulogu ima pretvarač (kolektor ili komutator), koji pretvara jednosmjernu struju iz baterije u naizmjeničnu struju. Za razliku od klasičnih motora s unutrašnjim sagorijevanjem, električni motori ne zahtijevaju složen višebrzinski mjenjač već im je dovoljan jednostavniji reduktor, koji prilagođava brzinu i obrtni momenat prema potrebama vozila. 

Uz električne motore vežu se i neke druge prednosti, koje objašnjavaju njihov nagli rast u popularnosti. Naime, osim što su kompaktniji i efikasniji od motora s unutrašnjim sagorijevanjem oni imaju i manje pokretnih dijelova, što u svijetu automobila automatski znači manje habanje i duži vijek trajanja. 

Stepen njihove energetske efikasnosti je 98% što znači da oni gotovo svu svoju energiju pretvaraju u korisno kretanje dok je s druge strane ovaj parametar kod benzinskih motora na nivou od samo 30%, a kod dizela je nešto bolji i iznosi 40%. Sva ostala energija, koja se dobija sagorijevanjem benzina ili dizela u motorima SUS pretvara se u toplotu, koja se ne pretvara u kretanje. 

Električni motori u odnosu na motore SUS nemaju nijedan od kompleksnih pokretnih dijelova, poput: radilice, bregastih vratila, hidropodizača, ležajeva, pumpi, klipova, ventila... što automatski smanjuje mogućnost kvara, čineći električni motor pouzdanijim. Takođe, za razliku od tradicionalnih motora, koji moraju dostići određeni broj obrtaja kako bi stvorili optimalni obrtni momenat, električni motori ostvaruju maksimum odmah, praktično od trenutka kada rotor počne da se okreće. To znači da automobili pogonjeni njima imaju efikasnije ubrzanje i brži su na odzivu na gas. 

Međutim, iako su izuzetno efikasni, električni motori imaju i određena ograničenja. Najveća njihova slabost je zavisnost od vanjskog izvora električne energije – koja se akumulira u baterijama. Iako se tehnologija baterija stalno unaprijeđuje, one su i dalje teške, skupe i imaju ograničen radni vijek. 

Proizvodnja i njihova reciklaža za sada je veliki ekološki izazov za kojeg nema trajnog i jeftinog rješenja. S obzirom da smo u prvoj deceniji njihove masove primjene ipak treba biti optimista i očekivati da će u godinama, koje dolaze najveći problemi vezani za elektromotore biti riješeni na zadovoljstvo proizvođača, ali i samih korisnika koji trenutno na različite način skupo plaćaju limite električne pogonske tehnologije.