Регистрация Войти
Вопрос

Что происходит, когда нагрузка на электромобиль значительно превышает его тяговую способность?

Я наткнулся на трюки с буксировкой Tesla X огромных грузов: более 100 тонн мусора и даже самолёта Boeing Dreamliner. Я не нашёл никаких подтверждений того, что одно из этих видео было постановочным, поэтому я предполагаю, что автомобиль способен буксировать грузы, вес которых на порядок превышает его номинальную грузоподъёмность (около 2,5 тонн). В обоих случаях автомобиль буксировал груз вне проезжей части, очень медленно и на очень небольшом расстоянии.



Tesla буксирует Boeing Dreamliner. Фото предоставлено Quantas.
Фото предоставлено: Quantas



Я не особо разбираюсь в том, как традиционные автомобили с двигателем внутреннего сгорания выполняют такой трюк, но полагаю, что и сухое сцепление, и гидротрансформатор в таком случае будут серьёзно перегружены. Как мне кажется, худшее, что может произойти, — это прогорание диска сцепления (скорее всего, двигатель несколько раз заглохнет, прежде чем вы сдадитесь).



Но какой непоправимый ущерб я мог бы нанести, если бы взял новую серийную Tesla X или другой электромобиль с высокими техническими характеристиками без каких-либо модификаций и попробовал сделать что-то подобное? Рискнул бы я перегреть двигатели, снизить ёмкость аккумулятора, деформировать кузов автомобиля?



Добавлено для уточнения: учитывая доступный крутящий момент, кажется, что буксировать или тянуть тяжелые грузы на стандартном, немодифицированном электромобиле гораздо проще, чем на обычном автомобиле. О том, что происходит при перегрузке трансмиссии, известно многим, чего нельзя сказать об электромобилях. Как перегрузка по тяге влияет на электромобиль? Меня интересуют как краткосрочные, так и долгосрочные последствия как разовой, так и постоянной перегрузки.



Пример ответа для автомобиля с бензиновым двигателем и механической коробкой передач: сгоревшее сцепление, возможно, изношенная коробка передач или дифференциал.
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/62021/what-happens-when-one-hugely-exceeds-towing-capacity-of-an-electric-vehicle
1
+ Читать

17 Комментариев

  1. Как говорит HandyHowie, номинальные тяговые характеристики автомобиля зависят не от того, какой вес он может буксировать, а от того, какой вес он может контролировать, в частности, от эффективности торможения. Чем тяжелее прицеп по отношению к буксирующему автомобилю, тем менее устойчива эта комбинация. На YouTube можно найти множество видео о том, что происходит дальше. У автомобилей, предназначенных для перевозки тяжёлых грузов, такой проблемы нет, поскольку седельно-сцепное устройство и тормозные системы обеспечивают большую устойчивость прицепа.



    В сети полно видео, на которых автомобили буксируют авиалайнеры — это довольно распространённый рекламный трюк. Также есть немало видео, на которых автомобили буксируют поезда. В обоих случаях (как отмечает «a CVn») груз может быть тяжёлым, но при этом иметь низкое сопротивление качению и находиться в ограниченном пространстве, что снижает риск потери управления.



    Что касается того, что произойдёт, если вы сильно нагрузите двигатель, то это будет зависеть от одного ключевого фактора — будет ли крутящий момент двигателя больше, чем могут выдержать шины (и поверхность). Если да, то колёса будут вращаться, выделяя больше тепла, и постепенно сцепление с поверхностью улучшится, и в конечном счёте груз сдвинется с места. Шины будут повреждены, но с остальной частью автомобиля всё будет в порядке.



    С другой стороны, если он не сможет этого сделать, то заглохнет — ток по-прежнему будет течь через катушки, но создаваемого магнитного поля будет недостаточно, чтобы провернуть двигатель, преодолевая сопротивление нагрузки. Ток увеличится, и двигатель нагреется. Скорее всего, в электронике автомобиля предусмотрена защита от перегрузки по току, которая отключит питание. Если бы её не было, двигатель вскоре перегрелся бы и расплавил изоляцию на катушках, что привело бы к его поломке.



    Однако такое случается редко благодаря ключевому полезному свойству электродвигателей — полному крутящему моменту при нулевой частоте вращения. Это позволяет запускать очень большие нагрузки простым способом: очень медленно запускать двигатель и постепенно увеличивать силу тока и скорость по мере движения нагрузки. Именно это позволяет электрическим (или дизель-электрическим) железнодорожным локомотивам тянуть очень тяжёлые составы. В отличие от традиционной механической трансмиссии, где у двигателя есть нижний предел скорости, для которой он может работать, и поэтому требуется сцепление или гидротрансформатор, чтобы «пробуксовать» крутящий момент и привести груз в движение.
  1. @Pavel Я добавил ещё кое-что, чтобы, надеюсь, ответить на уточнённый вопрос
  1. Ваш ответ не то чтобы неинтересный, но он действительно не отвечает на вопрос. Я добавлю несколько пояснений.
  1. Давайте продолжим обсуждение в чате.
  1. @SolarMike Что ж, ваше упоминание о Land Rover вводит в заблуждение, не так ли? В вопросе чётко указаны производство и стандарт. Посмотрите на фото. Здесь нет ни буксировки с рывка, ни кинетической энергии. Пожалуйста, прочтите вопрос.
  1. Лендровер не был «стандартным», это была серия III swb, v8 и коробка передач от Ranger Rover... но вы понимали, что такое «буксировка», и это было не так... Вы не ответили, было ли это единичным случаем или повторялось 50 раз... Один раз вам это может сойти с рук, но во много раз больше — нет... конечно, опыт водителя будет иметь большое значение...
  1. @NickC Да, но суть вопроса в том, что этот человек не выглядит ни стандартным, ни немодифицированным, и именно об этом я спрашиваю. Обычные люди либо сдались бы, либо серьёзно пострадали бы, пытаясь сделать это. Не то что эти, на первый взгляд, стандартные Теслы.
  1. @Павел, тебе нужно спросить об этом этого парня...
  1. Что ж, отредактируйте свой вопрос, чтобы он был полным и понятным, тогда у нас будет шанс дать вам подходящий ответ... Что касается предположения о том, что мой Land Rover был «стандартным», то у него было на 4* больше мощности, чем у «стандартной» заводской машины того времени, постоянный полный привод, который также не был стандартным для «стандартной» заводской машины того времени, так что вы можете предполагать что угодно. Вам также следует ознакомиться с понятиями «рывковая буксировка» и «восстановление кинетической энергии», чтобы понять разницу.
  1. @SolarMike Я уже отредактировал вопрос — меня интересует как разовое, так и многократное использование. Ваша конфигурация Land Rover показалась бы мне «стандартной» (если бы у вас не было специальной понижающей передачи или чего-то подобного). «Знать, что делать» может быть неотъемлемой частью ответа! Что-то вроде «Вы можете это сделать, если дадите батареям время остыть» или что-то в этом роде, как и «быстро выжмите сцепление или отпустите его через несколько секунд после попытки», — это правильный ответ для буксировки тяжёлых грузов с механической коробкой передач. Однако «Вам просто нужно знать, как это сделать» будет недостаточно...
  1. @SolarMike Именно это я и говорю о человеке — он модифицирован, а вот Tesla, похоже, нет. И да, если ответ будет таким: можно буксировать сотни тонн на стандартном электромобиле, я с радостью его приму. Полный крутящий момент при 0 оборотах в минуту стал общеизвестным фактом, но, например, перегрев электродвигателя при низких оборотах и полном крутящем моменте — нет. Вот почему я хотел спросить. Буксировка 44 тонн на Land Rover впечатляет. Это была стандартная механическая коробка передач или автоматическая?
  1. @Pavel Я бы предположил, что, как вероятный бодибилдер, он отличается от среднестатистического мужчины... Дело в том, что на подобные вопросы сложно ответить... Вы будете выполнять этот трюк один раз или раз в 10 минут? Что касается автомобиля со сцеплением, то это вполне возможно, и даже «рывок при буксировке» очень эффективен и не повреждает трансмиссию — при условии, что человек знает, что делает и у него есть подходящее оборудование. Да, я буксировал 44-тонный грузовик на Landrover, и у меня всё получилось...
  1. @CVn Да, и мне интересно, что происходит до того, как он начинает двигаться. Наверняка у вас заболит спина, если вы попытаетесь сдвинуть с места «Дримлайнер», не так ли? Вопрос о том, вращаются ли колёса при ударе о взлётно-посадочную полосу, спорный — это совершенно другая ситуация, и вращение на самом деле является серьёзной проблемой как для самолётов, так и для взлётно-посадочных полос.
  1. @SolarMike Я не говорил, что, по моему мнению, Tesla полностью контролирует ситуацию. Я лишь сказал, что мне интересно, как и в какой степени она может быть повреждена при буксировке тяжёлых грузов. Если вы читали вопрос, то могли заметить, что в нём говорится о «внешнем движении, очень медленном и на очень коротком расстоянии».
  1. Сможет ли Tesla остановить его? Связаны ли тормоза Tesla с тормозами самолёта? Вы действительно думаете, что Tesla полностью контролирует ситуацию?
  1. Я считаю, что характеристики тяговой способности автомобиля в большей степени связаны с возможностью контролировать груз при прохождении поворотов и т. д., чем с тем, какой вес он способен перемещать.
  1. Несмотря на то, что самолёты тяжёлые, их сопротивление качению, скорее всего, довольно низкое. Например, хотя это и не пассажирский самолёт, изображённый на картинке: я управляю одномоторным двухместным сверхлёгким самолётом с фиксированным крылом весом около 500 кг, и у меня нет проблем с тем, чтобы вытащить его из ангара вручную, просто потянув за пропеллер. Когда самолёт начинает движение, мне чаще всего приходится следить за тем, чтобы он не двигался слишком быстро, чтобы я мог спокойно направить его туда, куда хочу. Сопротивление качению не так важно при запуске реактивного самолёта, как при ударе колёс о взлётно-посадочную полосу на скорости более 200 км/ч!
Вы уже ответили на этот вопрос