Indukcioni motor

Indukcioni motor, poznat i kao asinhroni motor, jeste električna mašina u kojoj rotirajuće magnetno polje nepokretnih namotaja indukuje električne struje u rotoru, a te struje potom stvaraju sopstveni magnetizam rotora. Postoji zato što nudi izuzetno jednostavan i robustan način pretvaranja električne energije u obrtno kretanje, bez ikakvih trajnih magneta, četkica ili metala retkih zemalja. Prvi su ga demonstrirali Nikola Tesla i Galileo Ferraris osamdesetih godina devetnaestog veka, postao je radni konj industrije, a u putničke automobile vratio se u prvi plan kada ga je Tesla izabrala za originalni Model S.

Princip počiva na elektromagnetnoj indukciji. Trofazna naizmenična struja dovedena u namotaje statora stvara magnetno polje koje kruži oko motora brzinom određenom frekvencijom napajanja. Rotor, najčešće „kavez veverice“ od aluminijumskih ili bakarnih šipki kratko spojenih na oba kraja, smešten je unutar tog polja. Pošto se rotor okreće nešto sporije od polja, linije polja seku šipke i u njima indukuju struje; te indukovane struje stvaraju sopstveno polje koje statorovo polje povlači za sobom. Ova razlika u brzini između polja i rotora naziva se klizanje i ona je neophodna: bez klizanja ne bi bilo ni indukovane struje ni obrtnog momenta.

Za vozača i vozilo, privlačnost indukcionog motora leži u trajnosti i ceni. Pošto nema magneta koji bi mogli da izgube magnetizam, a rotor je tek nešto više od odlivka, motor dobro podnosi toplotu i visoke brojeve obrtaja i jeftin je za izradu od široko dostupnih materijala. Dodatna praktična prednost jeste to da, kada invertor prestane da napaja stator, rotor nema sopstveni magnetizam i stoga stvara gotovo nikakav otpor. Motor može slobodno da se okreće u praznom hodu, čime se izbegavaju parazitski gubici koje mašina sa trajnim magnetima trpi dok se okreće bez napajanja.

Upravo ta osobina slobodnog okretanja objašnjava zašto se indukcioni motori često pojavljuju na prednjoj osovini električnih automobila sa dva motora i pogonom na sva četiri točka. Automobil krstari na efikasnijem motoru sa trajnim magnetima na zadnjoj osovini, a indukcioni motor poziva u pomoć samo za dodatnu trakciju ili ubrzanje, dok ga ostalo vreme pušta da se okreće uz zanemarljiv gubitak. Varijante se razlikuju uglavnom po materijalu rotora i izvedbi namotaja, pri čemu verzije sa bakarnim rotorom žrtvuju nešto cene zarad bolje efikasnosti.

Glavni nedostatak jeste efikasnost pri laganom, ravnomernom opterećenju. Održavanje polja rotora zahteva neprekidno indukovanje struja, što u rotoru stvara otpornu toplotu, pa je indukcioni motor obično za nekoliko procentnih poena manje efikasan od uporedivog motora sa trajnim magnetima u svakodnevnoj blagoj vožnji. Takođe može biti neznatno veći i teži za istu izlaznu snagu. Njegovo ponašanje u potpunosti je određeno invertorom, koji oblikuje frekvenciju i amplitudu dovedene struje, pa se obe komponente moraju posmatrati zajedno kao jedinstven pogonski sistem, a ne odvojeno.