A faixa de velocidade do motor do carro costuma ser relativamente ampla, mas recentemente entrei em contato com um projeto de veículo de engenharia e senti que os requisitos do cliente eram muito exigentes.Não é conveniente dizer aqui os dados específicos. De modo geral, a potência nominal é de várias centenas de quilowatts, a velocidade nominal é n(N) e a velocidade máxima n(máx.) de potência constante é cerca de 3,6 vezes maior que a de n(N); o motor não é avaliado na velocidade mais alta. poder, que não é discutido neste artigo.
A maneira usual é aumentar a velocidade nominal de forma adequada, de modo que a faixa de velocidade de potência constante se torne menor.A desvantagem é que a tensão no ponto de velocidade nominal original diminui e a corrente aumenta; entretanto, considerando que a corrente do veículo é maior em baixa velocidade e alto torque, é geralmente aceitável mudar o ponto de velocidade nominal desta forma.No entanto, pode acontecer que a indústria automóvel seja demasiado complicada. O cliente exige que a corrente permaneça basicamente inalterada em toda a faixa de potência constante, por isso temos que considerar outros métodos.
A primeira coisa que vem à mente é que, como a potência de saída não pode atingir a potência nominal após exceder o ponto de velocidade máxima n(máx) de potência constante, então reduzimos a potência nominal de forma adequada, e n(máx) aumentará (parece um pouco como um superastro da NBA “não consegue vencer, basta entrar”, ou já que você foi reprovado no exame com 58 pontos, então definiu a linha de passagem em 50 pontos), isso é para aumentar a capacidade do motor para melhorar a capacidade de velocidade.Por exemplo, se projetarmos um motor de 100kW e depois marcarmos a potência nominal como 50kW, a faixa de potência constante não será muito melhorada?Se 100 kW podem exceder a velocidade em 2 vezes, não há problema em exceder a velocidade em pelo menos 3 vezes a 50 kW.
É claro que essa ideia só pode ficar na fase de reflexão.Todos sabem que o volume de motores utilizados nos veículos é muito limitado e quase não há espaço para alta potência, e o controle de custos também é muito importante.Portanto, este método ainda não consegue resolver o problema real.
Vamos considerar seriamente o que significa esse ponto de inflexão.Em n(max), a potência máxima é a potência nominal, ou seja, o múltiplo de torque máximo k(T)=1,0; se k(T)>1,0 em um determinado ponto de velocidade, significa que possui capacidade de expansão de potência constante.Então é verdade que quanto maior for k(T), mais forte será a capacidade de expansão da velocidade?Contanto que k(T) no ponto n(N) da velocidade nominal seja projetado grande o suficiente, a faixa de regulação de velocidade de potência constante de 3,6 vezes pode ser satisfeita?
Quando a tensão é determinada, se a reatância de fuga permanecer inalterada, o torque máximo é inversamente proporcional à velocidade, e o torque máximo diminui à medida que a velocidade aumenta; na verdade, a reatância de dispersão também muda com a velocidade, o que será discutido mais adiante.
A potência nominal (torque) do motor está intimamente relacionada a vários fatores, como o nível de isolamento e as condições de dissipação de calor. Geralmente, o torque máximo é 2~2,5 vezes o torque nominal, ou seja, k(T)≈2~2,5. À medida que a capacidade motora aumenta, k(T) tende a diminuir.Quando a potência constante é mantida na velocidade n(N)~n(max), conforme T=9550*P/n, a relação entre o torque nominal e a velocidade também é inversamente proporcional.Portanto, se (observe que este é o modo subjuntivo) a reatância de dispersão não muda com a velocidade, o múltiplo de torque máximo k(T) permanece inalterado.
Na verdade, todos sabemos que a reatância é igual ao produto da indutância e da velocidade angular.Depois que o motor é concluído, a indutância (indutância de vazamento) permanece quase inalterada; a velocidade do motor aumenta e a reatância de fuga do estator e do rotor aumenta proporcionalmente, de modo que a velocidade na qual o torque máximo diminui é mais rápida que o torque nominal.Até n(máx), k(T)=1,0.
Muito foi discutido acima, apenas para explicar que quando a tensão é constante, o processo de aumento da velocidade é o processo de kT diminuir gradativamente.Se você quiser aumentar a faixa de velocidade de potência constante, será necessário aumentar k(T) na velocidade nominal.O exemplo n(max)/n(N)=3,6 neste artigo não significa que k(T)=3,6 seja suficiente na velocidade nominal.Como a perda por atrito do vento e a perda do núcleo de ferro são maiores em altas velocidades, é necessário k(T)≥3,7.
O torque máximo é aproximadamente inversamente proporcional à soma da reatância de dispersão do estator e do rotor, ou seja
1. A redução do número de condutores em série para cada fase do estator ou do comprimento do núcleo de ferro é significativamente eficaz para a reatância de fuga do estator e do rotor e deve ser dada prioridade;
2. Aumentar o número de ranhuras do estator e reduzir a permeabilidade específica de vazamento das ranhuras do estator (extremidades, harmônicos), o que é eficaz para a reatância de fuga do estator, mas envolve muitos processos de fabricação e pode afetar outros desempenhos, por isso é recomendado ser cauteloso;
3. Para a maioria dos rotores do tipo gaiola usados, aumentar o número de ranhuras do rotor e reduzir a permeabilidade específica de vazamento do rotor (especialmente a permeabilidade específica de vazamento das ranhuras do rotor) é eficaz para a reatância de vazamento do rotor e pode ser totalmente utilizado.
Para a fórmula de cálculo específica, consulte o livro “Motor Design”, que não será repetido aqui.
Motores de média e alta potência geralmente têm menos voltas e pequenos ajustes têm grande impacto no desempenho, portanto, o ajuste fino do lado do rotor é mais viável.Por outro lado, para reduzir a influência do aumento da frequência na perda do núcleo, geralmente são utilizadas chapas de aço silício de alta qualidade mais finas.
De acordo com o esquema de design da ideia acima, o valor calculado atingiu os requisitos técnicos do cliente.
PS: Desculpe pela marca d’água oficial da conta cobrindo algumas letras da fórmula.Felizmente essas fórmulas são fáceis de encontrar em “Engenharia Elétrica” e “Projeto de Motores”, espero que não afete sua leitura.
Horário da postagem: 13 de março de 2023