La plage de vitesse du moteur d'entraînement de la voiture est souvent relativement large, mais j'ai récemment été confronté à un projet d'ingénierie de véhicule et j'ai senti que les exigences du client étaient très exigeantes.Il n’est pas pratique de donner ici des données spécifiques. D'une manière générale, la puissance nominale est de plusieurs centaines de kilowatts, la vitesse nominale est n(N) et la vitesse maximale n(max) de puissance constante est d'environ 3,6 fois celle de n(N) ; le moteur n'est pas évalué à la vitesse la plus élevée. pouvoir, qui n’est pas abordé dans cet article.
La méthode habituelle consiste à augmenter la vitesse nominale de manière appropriée, de sorte que la plage de vitesse à puissance constante devienne plus petite.L'inconvénient est que la tension au point de vitesse nominale d'origine diminue et que le courant augmente ; cependant, étant donné que le courant du véhicule est plus élevé à basse vitesse et à couple élevé, il est généralement acceptable de décaler le point de vitesse nominale de cette manière.Cependant, il se peut que l’industrie automobile soit trop compliquée. Le client exige que le courant soit pratiquement inchangé sur toute la plage de puissance constante, nous devons donc envisager d'autres méthodes.
La première chose qui me vient à l'esprit est que puisque la puissance de sortie ne peut pas atteindre la puissance nominale après avoir dépassé le point de vitesse maximum n(max) de puissance constante, alors nous réduisons la puissance nominale de manière appropriée, et n(max) augmentera (on a l'impression que un peu comme une superstar de la NBA « ne peut pas battre Just join », ou puisque vous avez échoué à l'examen avec 58 points, puis fixez la ligne de passe à 50 points), il s'agit d'augmenter la capacité du moteur pour améliorer la capacité de vitesse.Par exemple, si nous concevons un moteur de 100 kW, puis marquons la puissance nominale comme étant de 50 kW, la plage de puissance constante ne sera-t-elle pas grandement améliorée ?Si 100 kW peuvent dépasser la vitesse de 2 fois, il n'y a aucun problème à dépasser la vitesse d'au moins 3 fois à 50 kW.
Bien entendu, cette idée ne peut que rester au stade de la réflexion.Tout le monde sait que le volume de moteurs utilisés dans les véhicules est très limité et qu'il n'y a presque pas de place pour une puissance élevée, et que le contrôle des coûts est également très important.Cette méthode ne peut donc toujours pas résoudre le problème réel.
Considérons sérieusement ce que signifie ce point d'inflexion.À n(max), la puissance maximale est la puissance nominale, c'est-à-dire le multiple de couple maximal k(T)=1,0 ; si k(T)>1,0 à un certain point de vitesse, cela signifie qu'il a une capacité d'expansion de puissance constante.Alors, est-il vrai que plus k(T) est grand, plus la capacité d'expansion de la vitesse est forte ?Tant que le k(T) au point n(N) de la vitesse nominale est conçu suffisamment grand, la plage de régulation de vitesse à puissance constante de 3,6 fois peut-elle être satisfaite ?
Lorsque la tension est déterminée, si la réactance de fuite reste inchangée, le couple maximum est inversement proportionnel à la vitesse, et le couple maximum diminue à mesure que la vitesse augmente ; en fait, la réactance de fuite change également avec la vitesse, ce qui sera discuté plus tard.
La puissance nominale (couple) du moteur est étroitement liée à divers facteurs tels que le niveau d'isolation et les conditions de dissipation thermique. Généralement, le couple maximum est de 2 à 2,5 fois le couple nominal, c'est-à-dire k(T)≈2~2,5. À mesure que la capacité du moteur augmente, k(T) a tendance à diminuer.Lorsque la puissance constante est maintenue à la vitesse n(N)~n(max), selon T=9550*P/n, la relation entre le couple nominal et la vitesse est également inversement proportionnelle.Ainsi, si (notez qu'il s'agit du mode subjonctif) la réactance de fuite ne change pas avec la vitesse, le multiple de couple maximum k(T) reste inchangé.
En fait, nous savons tous que la réactance est égale au produit de l’inductance et de la vitesse angulaire.Une fois le moteur terminé, l'inductance (inductance de fuite) est presque inchangée ; la vitesse du moteur augmente et la réactance de fuite du stator et du rotor augmente proportionnellement, de sorte que la vitesse à laquelle le couple maximum diminue est plus rapide que le couple nominal.Jusqu'à n(max), k(T)=1,0.
Beaucoup de choses ont été discutées ci-dessus, juste pour expliquer que lorsque la tension est constante, le processus d'augmentation de la vitesse est le processus de diminution progressive de kT.Si vous souhaitez augmenter la plage de vitesse à puissance constante, vous devez augmenter k(T) à la vitesse nominale.L'exemple n(max)/n(N)=3,6 dans cet article ne signifie pas que k(T)=3,6 est suffisant à la vitesse nominale.Étant donné que la perte par frottement du vent et la perte du noyau de fer sont plus importantes à grande vitesse, k(T)≥3,7 est requis.
Le couple maximal est approximativement inversement proportionnel à la somme des réactances de fuite du stator et du rotor, c'est-à-dire
1. La réduction du nombre de conducteurs en série pour chaque phase du stator ou de la longueur du noyau de fer est considérablement efficace pour la réactance de fuite du stator et du rotor et doit être prioritaire ;
2. Augmentez le nombre d'emplacements de stator et réduisez la perméance de fuite spécifique des emplacements de stator (extrémités, harmoniques), ce qui est efficace pour la réactance de fuite du stator, mais implique de nombreux processus de fabrication et peut affecter d'autres performances, il est donc recommandé d'être prudent;
3. Pour la plupart des rotors de type cage utilisés, l'augmentation du nombre de fentes du rotor et la réduction de la perméance de fuite spécifique du rotor (en particulier la perméance de fuite spécifique des fentes du rotor) sont efficaces pour la réactance de fuite du rotor et peuvent être pleinement utilisées.
Pour la formule de calcul spécifique, veuillez vous référer au manuel « Motor Design », qui ne sera pas répété ici.
Les moteurs de puissance moyenne et élevée ont généralement moins de tours et de légers ajustements ont un grand impact sur les performances, un réglage fin du côté du rotor est donc plus réalisable.D'autre part, afin de réduire l'influence de l'augmentation de la fréquence sur la perte du noyau, des tôles d'acier au silicium de haute qualité plus minces sont généralement utilisées.
Selon le schéma de conception ci-dessus, la valeur calculée a atteint les exigences techniques du client.
PS : Désolé pour le filigrane du compte officiel recouvrant certaines lettres de la formule.Heureusement, ces formules sont faciles à trouver dans « Génie électrique » et « Conception de moteurs », j'espère que cela n'affectera pas votre lecture.
Heure de publication : 13 mars 2023