טווח המהירות של מנוע ההנעה לרכב הוא לרוב רחב יחסית, אך לאחרונה באתי במגע עם פרויקט רכב הנדסי והרגשתי שדרישות הלקוח מאוד תובעניות.לא נוח לומר כאן את הנתונים הספציפיים. באופן כללי, ההספק הנקוב הוא כמה מאות קילוואט, המהירות הנקובת היא n(N), והמהירות המקסימלית n(max) של הספק קבוע היא בערך פי 3.6 מזו של n(N); המנוע אינו מוערך במהירות הגבוהה ביותר. כוח, אשר לא נדון במאמר זה.
הדרך המקובלת היא להגביר את המהירות המדורגת בצורה מתאימה, כך שטווח מהירות הכוח הקבוע הופך קטן יותר.החיסרון הוא שהמתח בנקודת המהירות המקורית יורד והזרם הופך גדול יותר; עם זאת, בהתחשב בכך שהזרם של הרכב גבוה יותר במהירות נמוכה ובמומנט גבוה, מקובל בדרך כלל לשנות את נקודת המהירות המדורגת כך.עם זאת, ייתכן שתעשיית הרכב מורכבת מדי. הלקוח דורש שהזרם יהיה כמעט ללא שינוי בכל טווח ההספק הקבוע, ולכן עלינו לשקול שיטות אחרות.
הדבר הראשון שעולה לראש הוא שמכיוון שהספק המוצא לא יכול להגיע להספק המדורג לאחר חריגה מנקודת המהירות המקסימלית n(max) של הספק קבוע, אז אנו מפחיתים את ההספק המדורג בצורה מתאימה, ו-n(max) יגדל (זה מרגיש קצת כמו כוכב NBA "לא יכול לנצח פשוט הצטרף", או מכיוון שנכשלת בבחינה עם 58 נקודות, ואז הגדרת את קו המעבר על 50 נקודות), זה כדי להגדיל את יכולת המנוע לשפר את יכולת המהירות.לדוגמה, אם נתכנן מנוע של 100kW, ולאחר מכן נסמן את ההספק הנקוב כ-50kW, האם טווח ההספק הקבוע לא ישתפר מאוד?אם 100kW יכול לחרוג מהמהירות פי 2, אין בעיה לחרוג מהמהירות לפחות פי 3 ב-50kW.
כמובן, הרעיון הזה יכול להישאר רק בשלב החשיבה.כולם יודעים שנפח המנועים המשמשים ברכבים מוגבל מאוד, ואין כמעט מקום להספק גבוה, וגם בקרת העלויות חשובה מאוד.אז שיטה זו עדיין לא יכולה לפתור את הבעיה בפועל.
בואו נשקול ברצינות מה המשמעות של נקודת הפיתול הזו.ב-n(max), ההספק המרבי הוא ההספק המדורג, כלומר, כפול המומנט המרבי k(T)=1.0; אם k(T)>1.0 בנקודת מהירות מסוימת, זה אומר שיש לו יכולת הרחבת כוח קבועה.אז האם זה נכון שככל ש-k(T) גדול יותר, יכולת הרחבת המהירות חזקה יותר?כל עוד ה-k(T) בנקודה n(N) של המהירות המדורגת מתוכנן מספיק גדול, האם ניתן לספק את טווח ויסות מהירות ההספק הקבוע של פי 3.6?
כאשר המתח נקבע, אם תגובת הדליפה נשארת ללא שינוי, המומנט המרבי הוא ביחס הפוך למהירות, והמומנט המרבי יורד ככל שהמהירות עולה; למעשה, תגובת הדליפה משתנה גם עם המהירות, עליה נדון בהמשך.
ההספק הנקוב (מומנט) של המנוע קשור קשר הדוק לגורמים שונים כגון רמת הבידוד ותנאי פיזור החום. באופן כללי, המומנט המרבי הוא פי 2~2.5 מהמומנט הנקוב, כלומר, k(T)≈2~2.5. כאשר קיבולת המנוע עולה, k(T) נוטה לרדת.כאשר הכוח הקבוע נשמר במהירות n(N)~n(max), לפי T=9550*P/n, גם הקשר בין המומנט המדורג למהירות הוא פרופורציונלי הפוך.לכן, אם (שים לב שזה מצב הרוח המשנה) תגובת הדליפה לא משתנה עם המהירות, כפול המומנט המרבי k(T) נשאר ללא שינוי.
למעשה, כולנו יודעים שהתגובה שווה למכפלה של השראות ומהירות זוויתית.לאחר השלמת המנוע, השראות (השראות דליפה) כמעט ללא שינוי; מהירות המנוע עולה, ותגובת הדליפה של הסטטור והרוטור עולה באופן פרופורציונלי, כך שהמהירות שבה יורד המומנט המרבי מהירה יותר מהמומנט המדורג.עד n(max), k(T)=1.0.
כל כך הרבה נדון לעיל, רק כדי להסביר שכאשר המתח קבוע, תהליך הגברת המהירות הוא תהליך של ירידה הדרגתית של kT.אם ברצונך להגדיל את טווח מהירות ההספק הקבוע, עליך להגדיל את k(T) במהירות המדורגת.הדוגמה n(max)/n(N)=3.6 במאמר זה לא אומרת ש-k(T)=3.6 מספיקה במהירות המדורגת.מכיוון שהפסד חיכוך הרוח ואובדן ליבת הברזל גדולים יותר במהירויות גבוהות, נדרש k(T)≥3.7.
המומנט המרבי הוא פרופורציונלי הפוך בערך לסכום תגובת דליפת הסטטור והרוטור, כלומר
1. הפחתת מספר המוליכים בסדרה לכל שלב של הסטטור או אורך ליבת הברזל יעילה משמעותית לתגובת הדליפה של הסטטור והרוטור, ויש לתת עדיפות;
2. הגדל את מספר חריצי הסטטור והפחת את עוצמת הדליפה הספציפית של חריצי הסטטור (קצוות, הרמוניות), אשר יעילה עבור תגובת דליפת הסטטור, אך כרוכה בתהליכי ייצור רבים ועלולה להשפיע על ביצועים אחרים, ולכן מומלץ להיות זָהִיר;
3. עבור רוב הרוטורים מסוג כלוב המשמשים, הגדלת מספר חריצי הרוטור והפחתת עוצמת הדליפה הספציפית של הרוטור (במיוחד קדימות הדליפה הספציפית של חריצי הרוטור) יעילה עבור תגובת דליפת הרוטור וניתנת לניצול מלא.
לנוסחת החישוב הספציפית, אנא עיין בספר הלימוד "עיצוב מוטורי", אשר לא יחזור כאן.
למנועים בינוניים וגבוהים יש בדרך כלל פחות סיבובים, ולהתאמות קלות יש השפעה רבה על הביצועים, כך שכוונון עדין מצד הרוטור אפשרי יותר.מצד שני, על מנת להפחית את השפעת עליית התדר על אובדן הליבה, משתמשים בדרך כלל ביריעות פלדת סיליקון דקיקות יותר.
על פי ערכת עיצוב הרעיון לעיל, הערך המחושב הגיע לדרישות הטכניות של הלקוח.
נ.ב.: סליחה על סימן המים הרשמי של החשבון המכסה כמה אותיות בנוסחה.למרבה המזל, קל למצוא את הנוסחאות הללו ב"הנדסת חשמל" ו"עיצוב מוטורי", אני מקווה שזה לא ישפיע על הקריאה שלך.
זמן פרסום: 13-3-2023