محدوده سرعت موتور محرک خودرو اغلب نسبتاً گسترده است، اما اخیراً با یک پروژه خودروی مهندسی تماس گرفتم و احساس کردم که نیازهای مشتری بسیار سخت است.گفتن داده های خاص در اینجا راحت نیست.به طور کلی، توان نامی چند صد کیلووات، سرعت نامی n(N) و حداکثر سرعت n(max) توان ثابت حدود 3.6 برابر n(N) است.موتور در بالاترین سرعت ارزیابی نمی شود.قدرت، که در این مقاله مورد بحث قرار نگرفته است.
روش معمول این است که سرعت نامی را به طور مناسب افزایش دهیم، به طوری که محدوده سرعت ثابت توان کوچکتر شود.نقطه ضعف این است که ولتاژ در نقطه سرعت نامی اولیه کاهش می یابد و جریان بزرگتر می شود.با این حال، با توجه به اینکه جریان خودرو در سرعت کم و گشتاور بالا بیشتر است، به طور کلی قابل قبول است که نقطه سرعت نامی را به این صورت تغییر دهید.با این حال، ممکن است صنعت موتور بسیار پیچیده باشد.مشتری نیاز دارد که جریان باید اساساً در سراسر محدوده توان ثابت بدون تغییر باشد، بنابراین ما باید روش‌های دیگری را در نظر بگیریم.
اولین چیزی که به ذهن متبادر می شود این است که از آنجایی که توان خروجی پس از تجاوز از حداکثر نقطه سرعت n(max) توان ثابت نمی تواند به توان نامی برسد، پس توان نامی را به طور مناسب کاهش می دهیم و n(max) افزایش می یابد (احساس می کند) کمی شبیه به یک سوپراستار NBA که «نمی‌تواند فقط ملحق شود» یا از آنجایی که در امتحان با 58 امتیاز شکست خورده‌اید، سپس خط قبولی را روی 50 امتیاز تنظیم کنید، این برای افزایش ظرفیت موتور برای بهبود توانایی سرعت است.به عنوان مثال، اگر ما یک موتور 100 کیلووات طراحی کنیم و سپس توان نامی را 50 کیلووات علامت گذاری کنیم، آیا محدوده توان ثابت تا حد زیادی بهبود نمی یابد؟اگر 100 کیلو وات بتواند 2 برابر از سرعت تجاوز کند، در 50 کیلووات حداقل 3 برابر از سرعت تجاوز کند مشکلی نیست.
البته این ایده فقط می تواند در مرحله تفکر بماند.همه می دانند که حجم موتورهای مورد استفاده در وسایل نقلیه به شدت محدود است و تقریباً جایی برای قدرت بالا وجود ندارد و کنترل هزینه نیز بسیار مهم است.بنابراین این روش هنوز نمی تواند مشکل واقعی را حل کند.
بیایید به طور جدی در نظر بگیریم که این نقطه عطف به چه معناست.در n(max)، حداکثر توان، توان نامی است، یعنی حداکثر گشتاور مضرب k(T)=1.0;اگر k(T)> 1.0 در یک نقطه سرعت معین، به این معنی است که قابلیت انبساط توان ثابت دارد.بنابراین آیا این درست است که هرچه k(T) بزرگتر باشد، توانایی گسترش سرعت قوی تر است؟تا زمانی که k(T) در نقطه n(N) سرعت نامی به اندازه کافی بزرگ طراحی شده باشد، آیا می توان محدوده تنظیم سرعت توان ثابت 3.6 برابر را برآورده کرد؟
هنگامی که ولتاژ تعیین می شود، اگر راکتانس نشتی بدون تغییر باقی بماند، حداکثر گشتاور با سرعت نسبت معکوس دارد و حداکثر گشتاور با افزایش سرعت کاهش می یابد.در واقع، راکتانس نشتی نیز با سرعت تغییر می کند که بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت.
توان نامی (گشتاور) موتور با عوامل مختلفی مانند سطح عایق و شرایط اتلاف گرما ارتباط نزدیکی دارد.به طور کلی، حداکثر گشتاور 2~2.5 برابر گشتاور نامی است، یعنی k(T)≈2~2.5.با افزایش ظرفیت موتور، k(T) تمایل به کاهش دارد.وقتی توان ثابت در سرعت n(N)~n(max) با توجه به T=9550*P/n حفظ شود، رابطه بین گشتاور نامی و سرعت نیز نسبت معکوس دارد.بنابراین، اگر (توجه داشته باشید که این حالت تابعی است) راکتانس نشتی با سرعت تغییر نمی کند، حداکثر گشتاور مضرب k(T) بدون تغییر باقی می ماند.
در واقع همه ما می دانیم که راکتانس برابر است با حاصل ضرب اندوکتانس و سرعت زاویه ای.پس از تکمیل موتور، اندوکتانس (القایی نشتی) تقریباً بدون تغییر است.سرعت موتور افزایش می یابد و راکتانس نشتی استاتور و روتور به طور متناسب افزایش می یابد، بنابراین سرعتی که در آن حداکثر گشتاور کاهش می یابد سریعتر از گشتاور نامی است.تا n(max)، k(T)=1.0.
در بالا بسیار مورد بحث قرار گرفته است، فقط برای توضیح اینکه وقتی ولتاژ ثابت است، روند افزایش سرعت روند کاهش تدریجی kT است.اگر می خواهید محدوده سرعت توان ثابت را افزایش دهید، باید k(T) را در سرعت نامی افزایش دهید.مثال n(max)/n(N)=3.6 در این مقاله به این معنی نیست که k(T)=3.6 در سرعت نامی کافی است.از آنجایی که تلفات اصطکاک باد و تلفات هسته آهن در سرعت های بالا بیشتر است، k(T)≥3.7 مورد نیاز است.
حداکثر گشتاور تقریباً با مجموع راکتانس نشتی استاتور و روتور نسبت معکوس دارد.
1. کاهش تعداد رساناهای سری برای هر فاز از استاتور یا طول هسته آهنی به طور قابل توجهی برای راکتانس نشتی استاتور و روتور موثر است و باید در اولویت قرار گیرد.
2. افزایش تعداد شیارهای استاتور و کاهش نفوذ نشتی خاص شیارهای استاتور (انتها، هارمونیک ها) که برای راکتانس نشتی استاتور موثر است، اما فرآیندهای ساخت زیادی را شامل می شود و ممکن است عملکردهای دیگر را تحت تأثیر قرار دهد، بنابراین توصیه می شود. محتاط
3. برای اکثر روتورهای نوع قفس مورد استفاده، افزایش تعداد شیارهای روتور و کاهش نفوذ نشتی خاص روتور (به ویژه نفوذ نشتی خاص شیارهای روتور) برای راکتانس نشتی روتور موثر است و می توان از آن به طور کامل استفاده کرد.
برای فرمول محاسباتی خاص، لطفاً به کتاب درسی "طراحی موتور" مراجعه کنید که در اینجا تکرار نخواهد شد.
موتورهای متوسط و پرقدرت معمولاً پیچ‌های کمتری دارند و تنظیمات جزئی تأثیر زیادی بر عملکرد دارند، بنابراین تنظیم دقیق از سمت روتور امکان‌پذیرتر است.از طرف دیگر، به منظور کاهش تأثیر افزایش فرکانس بر اتلاف هسته، معمولاً از ورق های فولادی سیلیکونی با عیار بالا استفاده می شود.
با توجه به طرح طراحی ایده فوق، ارزش محاسبه شده به نیازهای فنی مشتری رسیده است.
PS: با عرض پوزش برای واترمارک حساب رسمی که برخی از حروف را در فرمول پوشش می دهد.خوشبختانه این فرمول ها در «مهندسی برق» و «طراحی موتور» به راحتی یافت می شوند، امیدوارم در خواندن شما تأثیری نداشته باشد.
زمان ارسال: مارس-13-2023