Rozsah otáčok hnacieho motora automobilu je často pomerne široký, ale nedávno som sa dostal do kontaktu s projektom inžinierskeho vozidla a cítil som, že požiadavky zákazníka sú veľmi náročné.Nie je vhodné tu uvádzať konkrétne údaje. Všeobecne povedané, menovitý výkon je niekoľko stoviek kilowattov, menovitá rýchlosť je n(N) a maximálna rýchlosť n(max) konštantného výkonu je približne 3,6-krát vyššia ako n(N); motor nie je hodnotený pri najvyšších otáčkach. moc, o ktorej sa v tomto článku nehovorí.
Zvyčajným spôsobom je primerane zvýšiť menovité otáčky, aby sa rozsah otáčok konštantného výkonu zmenšil.Nevýhodou je, že napätie v bode pôvodných menovitých otáčok klesá a prúd sa zväčšuje; avšak vzhľadom na to, že prúd vozidla je vyšší pri nízkej rýchlosti a vysokom krútiacom momente, je všeobecne prijateľné posunúť bod menovitých otáčok takto.Môže sa však stať, že automobilový priemysel je príliš komplikovaný. Zákazník požaduje, aby bol prúd v celom rozsahu konštantného výkonu v podstate nezmenený, takže musíme zvážiť iné metódy.
Prvá vec, ktorá nás napadne, je, že keďže výstupný výkon nemôže dosiahnuť menovitý výkon po prekročení bodu maximálnej rýchlosti n(max) konštantného výkonu, potom menovitý výkon primerane znížime a n(max) sa zvýši (má pocit, trochu ako superhviezda NBA „nemôže poraziť, stačí sa pripojiť“, alebo keďže ste v skúške neuspeli s 58 bodmi a potom ste nastavili hranicu na absolvovanie na 50 bodov), ide o zvýšenie kapacity motora na zlepšenie rýchlosti.Ak napríklad navrhneme 100 kW motor a potom označíme menovitý výkon ako 50 kW, nezlepší sa výrazne rozsah konštantného výkonu?Ak dokáže 100kW prekročiť rýchlosť 2x, nie je problém pri 50kW prekročiť rýchlosť aspoň 3x.
Samozrejme, táto myšlienka môže zostať iba v štádiu myslenia.Každý vie, že objem motorov používaných vo vozidlách je výrazne obmedzený a nie je tu takmer žiadny priestor pre vysoký výkon a veľmi dôležitá je aj kontrola nákladov.Takže táto metóda stále nemôže vyriešiť skutočný problém.
Vážne sa zamyslime nad tým, čo tento inflexný bod znamená.Pri n(max) je maximálny výkon menovitý výkon, to znamená násobok maximálneho krútiaceho momentu k(T)=1,0; ak k(T)>1,0 pri určitom bode rýchlosti, znamená to, že má schopnosť konštantnej expanzie výkonu.Je teda pravda, že čím väčšie k(T), tým silnejšia je schopnosť expanzie rýchlosti?Pokiaľ je k(T) v bode n(N) menovitých otáčok navrhnutý dostatočne veľký, môže byť splnený 3,6-násobný rozsah regulácie otáčok konštantného výkonu?
Keď je napätie určené, ak úniková reaktancia zostáva nezmenená, maximálny krútiaci moment je nepriamo úmerný rýchlosti a maximálny krútiaci moment klesá so zvyšujúcou sa rýchlosťou; v skutočnosti sa úniková reaktancia tiež mení s rýchlosťou, o ktorej bude reč neskôr.
Menovitý výkon (krútiaci moment) motora úzko súvisí s rôznymi faktormi, ako je úroveň izolácie a podmienky rozptylu tepla. Vo všeobecnosti je maximálny krútiaci moment 2~2,5-násobok menovitého krútiaceho momentu, to znamená k(T)≈2~2,5. Keď sa kapacita motora zvyšuje, k(T) má tendenciu klesať.Keď je konštantný výkon udržiavaný pri otáčkach n(N)~n(max), podľa T=9550*P/n, vzťah medzi menovitým krútiacim momentom a otáčkami je tiež nepriamo úmerný.Takže, ak (všimnite si, že toto je konjunktívna nálada) úniková reaktancia sa nemení s rýchlosťou, maximálny násobok krútiaceho momentu k(T) zostáva nezmenený.
V skutočnosti všetci vieme, že reaktancia sa rovná súčinu indukčnosti a uhlovej rýchlosti.Po dokončení motora sa indukčnosť (indukčnosť úniku) takmer nemení; rýchlosť motora sa zvyšuje a úniková reaktancia statora a rotora sa úmerne zvyšuje, takže rýchlosť, pri ktorej maximálny krútiaci moment klesá, je vyššia ako menovitý krútiaci moment.Do n(max), k(T)=1,0.
Toľko bolo diskutované vyššie, len aby som vysvetlil, že keď je napätie konštantné, proces zvyšovania rýchlosti je procesom postupného znižovania kT.Ak chcete zvýšiť rozsah otáčok s konštantným výkonom, musíte zvýšiť k(T) pri menovitých otáčkach.Príklad n(max)/n(N)=3,6 v tomto článku neznamená, že k(T)=3,6 postačuje pri menovitej rýchlosti.Pretože strata trením vetrom a strata železného jadra sú väčšie pri vysokých rýchlostiach, je potrebný k(T)≥3,7.
Maximálny krútiaci moment je približne nepriamo úmerný súčtu únikovej reaktancie statora a rotora, tj
1. Zníženie počtu vodičov v sérii pre každú fázu statora alebo dĺžky železného jadra je výrazne účinné pre únikovú reaktanciu statora a rotora a malo by sa mu dať prednosť;
2. Zvýšte počet statorových štrbín a znížte špecifickú únikovú permeanciu statorových štrbín (koncov, harmonické), čo je účinné pre zvodovú reaktanciu statora, ale zahŕňa mnoho výrobných procesov a môže ovplyvniť iné výkony, preto sa odporúča opatrný;
3. Pre väčšinu používaných rotorov klietkového typu je zvýšenie počtu štrbín rotora a zníženie špecifickej priepustnosti rotora (najmä špecifickej priepustnosti štrbín rotora) účinné pre únikovú reaktanciu rotora a môže sa plne využiť.
Konkrétny vzorec výpočtu nájdete v učebnici „Motor Design“, ktorá sa tu nebude opakovať.
Motory so stredným a vysokým výkonom majú zvyčajne menej otáčok a mierne úpravy majú veľký vplyv na výkon, takže jemné doladenie zo strany rotora je uskutočniteľnejšie.Na druhej strane, aby sa znížil vplyv zvýšenia frekvencie na stratu jadra, zvyčajne sa používajú tenšie plechy z vysokokvalitnej kremíkovej ocele.
Podľa vyššie uvedenej schémy ideového návrhu vypočítaná hodnota dosiahla technické požiadavky zákazníka.
PS: Ospravedlňujeme sa za oficiálny vodoznak účtu zakrývajúci niektoré písmená vo vzorci.Našťastie sa tieto vzorce dajú ľahko nájsť v časti „Elektrotechnika“ a „Konštrukcia motorov“, dúfam, že to neovplyvní vaše čítanie.
Čas odoslania: 13. marca 2023