Asinkroni motor

Asinkroni motor, poznat i kao indukcijski motor, električni je stroj u kojem rotirajuće magnetsko polje nepomičnih namota inducira električne struje u rotoru, a te struje zatim stvaraju vlastiti magnetizam rotora. Postoji jer nudi izrazito jednostavan i robustan način pretvorbe električne energije u rotacijsko gibanje bez ikakvih trajnih magneta, četkica ili metala rijetkih zemalja. Prvi su ga demonstrirali Nikola Tesla i Galileo Ferraris 1880-ih, postao je radni konj industrije, a u osobne se automobile vratio u prvi plan kada ga je Tesla odabrao za izvorni Model S.

Načelo počiva na elektromagnetskoj indukciji. Trofazna izmjenična struja dovedena na namote statora stvara magnetsko polje koje kruži oko motora brzinom određenom frekvencijom napajanja. Rotor, najčešće 'kavezni' sklop aluminijskih ili bakrenih šipki kratko spojenih na oba kraja, smješten je unutar tog polja. Budući da se rotor okreće nešto sporije od polja, silnice polja presijecaju šipke i induciraju u njima struje; te inducirane struje stvaraju vlastito polje, koje statorovo polje vuče za sobom. Ta razlika u brzini između polja i rotora naziva se klizanje i ona je ključna: bez klizanja ne bi bilo inducirane struje ni okretnog momenta.

Za vozača i vozilo, privlačnost asinkronog motora leži u trajnosti i cijeni. Bez magneta koji bi se mogli razmagnetizirati i s rotorom koji je tek nešto više od odljevka, dobro podnosi toplinu i visoke brzine te je jeftin za izradu iz obilnih materijala. Dodatna praktična prednost jest da kada izmjenjivač prestane napajati stator, rotor nema vlastitog magnetizma pa stvara gotovo nikakav otpor. Motor se može slobodno vrtjeti praznim hodom, čime se izbjegavaju parazitski gubici koje stroj s trajnim magnetima trpi kada se okreće bez napajanja.

Upravo ta osobina slobodnog vrtnje objašnjava zašto se asinkroni motori često pojavljuju na prednjoj osovini električnih automobila s dva motora i pogonom na sve kotače. Automobil putuje na učinkovitijem motoru s trajnim magnetima na stražnjoj osovini, a asinkroni motor poziva samo za dodatnu vuču ili ubrzanje, puštajući ga da se ostatak vremena vrti uz zanemariv gubitak. Inačice se razlikuju uglavnom po materijalu rotora i izvedbi namota, pri čemu verzije s bakrenim rotorom žrtvuju nešto cijene za bolju učinkovitost.

Glavni je nedostatak učinkovitost pri laganom, ravnomjernom opterećenju. Održavanje polja rotora zahtijeva neprestano induciranje struja, što stvara otporno zagrijavanje u rotoru, pa je asinkroni motor u svakodnevnoj mirnoj vožnji obično za nekoliko postotnih bodova manje učinkovit od usporedivog motora s trajnim magnetima. Može biti i neznatno veći i teži za danu snagu. Njegovim ponašanjem u potpunosti upravlja izmjenjivač, koji oblikuje frekvenciju i amplitudu dovedene struje, pa se obje komponente moraju promatrati zajedno kao jedinstven pogonski sustav, a ne izdvojeno.