Os motores elétricos estão por toda parte. Provavelmente não seria exagero dizer que a civilização moderna como a conhecemos poderia não parecer a mesma se não fosse pela invenção do motor elétrico. Os motores elétricos também são onipresentes no seu dia-a-dia, desde bombas de água elétricas até motores elétricos que alimentam ventiladores de refrigeração.
Mas ultimamente, o maior hype em torno do motor elétrico se deve à imensa proliferação de EVs.
Se você está se perguntando como funciona um motor EV, você veio ao lugar certo. Continue lendo para obter todos os detalhes sobre como os motores EV funcionam e como eles se comparam a um motor de combustão interna.
O que é um motor elétrico de indução?
O motor de indução é uma maravilha da engenharia. O engraçado é que esse tipo de motor elétrico foi inventado por Nikola Tesla, e o motor elétrico empresa automobilística que leva seu nome também usa motores de indução para alguns de seus famosos veículos. O Modelo S, em particular, e seu primo Modelo X, usam motores de indução CA (com os modelos mais recentes apresentando um motor síncrono de ímã permanente mais um motor de indução). Em termos gerais, um motor de indução é um motor que converte energia elétrica em energia mecânica usando um campo magnético induzido.
Provavelmente está entre as três maiores invenções de todos os tempos, e isso não é exagero. O motor de indução é bastante simples, com a única parte móvel sendo o rotor, e é por isso que os trens de força dos veículos elétricos devem provar ser muito confiáveis com o passar dos anos. Coincidentemente, este é um dos principais vantagens dos EVs sobre os carros movidos a gasolina em termos de confiabilidade. O motor de indução possui uma parte estacionária chamada estator, juntamente com uma parte interna que realmente gira chamada rotor.
O rotor tem um eixo atravessando-o que pode ser usado para mover coisas quando o rotor gira. Um exemplo disso é um ventilador giratório conectado ao eixo de um motor de indução ou talvez as rodas de um EV em movimento como resultado do movimento mecânico do eixo do rotor. O motor de indução CA não está presente apenas nos EVs; é um grampo em todos os aspectos da vida cotidiana. Muitas máquinas modernas de fábrica usam motores de indução CA, especialmente se a confiabilidade e os baixos custos operacionais forem essenciais.
Essa é uma das principais razões pelas quais alguns EVs de desempenho usam motores de indução. Eles são extremamente confiáveis e também muito eficientes. Embora os motores de indução produzam seu quinhão de calor (e é por isso que geralmente apresentam ventiladores e aletas embutidos no design), eles são extremamente eficientes. De acordo com Departamento de Energia dos EUA, os VEs podem realmente usar mais de 77% da energia elétrica que recebem de uma carga diretamente nas rodas do veículo. De acordo com a mesma fonte, os carros movidos a gasolina só conseguem converter de 12% a 30% da energia armazenada na gasolina em energia utilizável diretamente nas rodas do carro.
EVs convertem mais 77% da energia elétrica da rede para a potência nas rodas. Os veículos a gasolina convencionais convertem apenas cerca de 12%–30% da energia armazenada na gasolina para acionar as rodas.
Este é um grande problema e é uma das razões veículos elétricos são melhores para o meio ambiente, especialmente quando conectado a uma fonte de energia limpa.
Como funciona um motor de indução AC?
Em termos simples, o motor de indução AC funciona eletrificando bobinas de cobre condutoras posicionadas ao redor do estator. A corrente alternada que flui através das bobinas de cobre induz um campo magnético rotativo. Obviamente, em um EV, a eletricidade que permite que essa etapa ocorra é fornecida pela bateria do EV.
As baterias produzem energia CC, portanto, antes que a eletricidade da bateria possa ser convertida em energia mecânica pelo motor, ele deve passar por uma etapa intermediária através de um inversor que converte a energia CC fornecida pela bateria na CA necessária potência. O campo eletromagnético giratório produzido no estator tem a consequência de induzir uma corrente no rotor à medida que ele se move, que, por sua vez, induz um campo eletromagnético no rotor. É por isso que os motores de indução têm o nome de indução – porque funcionam induzindo um campo magnético.
A mágica acontece quando o EMF giratório induz uma corrente elétrica no rotor, que por sua vez produz seu próprio EMF que força o rotor a girar, seguindo o campo magnético rotativo do estator. O rotor gira o eixo, que é a parte útil do motor elétrico, permitindo a criação de energia mecânica a partir da energia elétrica. Em termos de EVs, a maneira como esses motores elétricos fornecem energia significa que o torque está disponível instantaneamente, com o qual os carros ICE não podem nem começar a competir.
Vantagens dos motores elétricos sobre os motores de combustão interna
A primeira vantagem óbvia dos motores elétricos sobre os motores de combustão interna é a redução drástica das partes móveis. Se você observar qualquer animação básica de um motor a gasolina versus um motor elétrico girando, notará imediatamente como o processo é muito mais complicado para o motor a gasolina. A redução de partes móveis está diretamente relacionada à manutenção dessas diferentes usinas.
Com o motor elétrico, não há muito que possa dar errado, especialmente devido ao desgaste. Enquanto isso, o motor de combustão interna tem toneladas de peças móveis que podem estragar. Isso não quer dizer que um motor elétrico não pode quebrar, mas se estiver desprovido de muitas das peças que estragam em um motor a gasolina, não haverá necessidade de substituí-las.
Um dos principais pontos de falha em motores normais é a corrente de distribuição (ou correia), que nem existe em um motor elétrico. Como mencionado anteriormente, a entrega de torque também é uma grande vantagem para os EVs, porque eles podem fornecer torque instantâneo, contribuindo para a sensação dramática que você obtém ao acelerar um EV.
Os motores de indução existem desde sempre, mas ainda são revolucionários
O engraçado sobre motores de indução é que eles não são uma nova invenção por qualquer extensão da imaginação. Eles também são usados em todos os lugares há anos, mas recentemente esses motores estão recebendo o reconhecimento que sempre mereceram devido à onda de EVs tomando nossas estradas. O motor de indução ainda é uma maravilha da engenharia após todos esses anos, e novas pesquisas e desenvolvimentos devem ajudar a torná-lo ainda mais atraente.