ช่วงความเร็วของมอเตอร์ขับเคลื่อนของรถยนต์มักจะค่อนข้างกว้าง แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันได้ติดต่อกับโครงการวิศวกรรมยานยนต์และรู้สึกว่าความต้องการของลูกค้ามีความต้องการสูงไม่สะดวกที่จะพูดข้อมูลเฉพาะที่นี่ โดยทั่วไป กำลังพิกัดคือหลายร้อยกิโลวัตต์ ความเร็วพิกัดคือ n(N) และความเร็วสูงสุด n(สูงสุด) ของกำลังคงที่คือประมาณ 3.6 เท่าของ n(N) มอเตอร์ไม่ได้รับการประเมินที่ความเร็วสูงสุด อำนาจซึ่งไม่ได้กล่าวถึงในบทความนี้
วิธีปกติคือการเพิ่มความเร็วพิกัดอย่างเหมาะสม เพื่อให้ช่วงของความเร็วคงที่มีค่าน้อยลงข้อเสียคือแรงดันไฟฟ้าที่จุดความเร็วพิกัดเดิมลดลงและกระแสไฟฟ้าจะมีขนาดใหญ่ขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาว่ากระแสของรถจะสูงขึ้นที่ความเร็วต่ำและมีแรงบิดสูง โดยทั่วไปแล้วจึงเป็นที่ยอมรับได้ที่จะเปลี่ยนจุดความเร็วที่กำหนดเช่นนี้อย่างไรก็ตามอาจเป็นได้ว่าอุตสาหกรรมยานยนต์มีความซับซ้อนเกินไป ลูกค้าต้องการให้กระแสไฟโดยทั่วไปไม่เปลี่ยนแปลงตลอดช่วงกำลังคงที่ ดังนั้นเราจึงต้องพิจารณาวิธีอื่น
สิ่งแรกที่ต้องคำนึงถึงคือ เนื่องจากกำลังเอาต์พุตไม่สามารถเข้าถึงกำลังรับพิกัดได้หลังจากเกินจุดความเร็วสูงสุด n(max) ของกำลังคงที่แล้ว เราจึงลดกำลังรับพิกัดลงอย่างเหมาะสม และ n(max) จะเพิ่มขึ้น (รู้สึกว่า เหมือนกับซุปเปอร์สตาร์ NBA ที่ “สู้ไม่ได้ แค่เข้าร่วม” หรือเนื่องจากคุณสอบตกด้วยคะแนน 58 คะแนน แล้วกำหนดเส้นผ่านที่ 50 คะแนน) เพื่อเพิ่มขีดความสามารถของมอเตอร์เพื่อปรับปรุงความสามารถในการเร่งความเร็วตัวอย่างเช่น ถ้าเราออกแบบมอเตอร์ขนาด 100kW แล้วทำเครื่องหมายกำลังไฟฟ้าไว้ที่ 50kW ช่วงกำลังคงที่จะไม่ได้รับการปรับปรุงอย่างมากใช่หรือไม่หาก 100kW สามารถเกินความเร็วได้ 2 เท่า ก็ไม่มีปัญหาที่จะเกินความเร็วอย่างน้อย 3 เท่าที่ 50kW
แน่นอนว่าแนวคิดนี้สามารถคงอยู่ได้เฉพาะในขั้นตอนการคิดเท่านั้นทุกคนรู้ดีว่าปริมาณของมอเตอร์ที่ใช้ในยานพาหนะนั้นมีจำกัดอย่างมาก และแทบไม่มีที่ว่างสำหรับกำลังสูง และการควบคุมต้นทุนก็มีความสำคัญมากเช่นกันดังนั้นวิธีการนี้ยังไม่สามารถแก้ปัญหาที่แท้จริงได้
มาพิจารณากันอย่างจริงจังว่าจุดเปลี่ยนเว้านี้หมายถึงอะไรที่ n(สูงสุด) กำลังสูงสุดคือกำลังพิกัด นั่นคือ แรงบิดสูงสุดหลายเท่า k(T)=1.0; ถ้า k(T)>1.0 ที่ความเร็วจุดหนึ่ง หมายความว่ามีความสามารถในการขยายกำลังคงที่จริงหรือไม่ที่ค่า k(T) ยิ่งมาก ความสามารถในการขยายความเร็วก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้นตราบใดที่ k(T) ที่จุด n(N) ของความเร็วที่กำหนดได้รับการออกแบบให้มีขนาดใหญ่เพียงพอ ช่วงการควบคุมความเร็วกำลังคงที่ที่ 3.6 เท่าจะเป็นไปตามนั้นหรือไม่
เมื่อกำหนดแรงดันไฟฟ้า ถ้ารีแอกแตนซ์การรั่วไหลยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แรงบิดสูงสุดจะแปรผกผันกับความเร็ว และแรงบิดสูงสุดจะลดลงเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น ในความเป็นจริง รีแอกแทนซ์การรั่วไหลก็เปลี่ยนแปลงไปตามความเร็ว ซึ่งจะกล่าวถึงในภายหลัง
กำลังพิกัด (แรงบิด) ของมอเตอร์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปัจจัยต่างๆ เช่น ระดับฉนวนและสภาวะการกระจายความร้อน โดยทั่วไป แรงบิดสูงสุดคือ 2~2.5 เท่าของแรงบิดพิกัด ซึ่งก็คือ k(T)µ2~2.5 เมื่อความจุของมอเตอร์เพิ่มขึ้น k(T) มีแนวโน้มลดลงเมื่อกำลังคงที่ถูกรักษาไว้ที่ความเร็ว n(N)~n(สูงสุด) ตาม T=9550*P/n ความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดพิกัดกับความเร็วก็เป็นสัดส่วนผกผันเช่นกันดังนั้น หาก (โปรดทราบว่านี่คืออารมณ์เสริม) รีแอคแทนซ์การรั่วไหลไม่เปลี่ยนแปลงตามความเร็ว แรงบิดสูงสุดหลายเท่า k(T) ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
ที่จริงแล้ว เราทุกคนรู้ดีว่ารีแอกแตนซ์เท่ากับผลคูณของการเหนี่ยวนำและความเร็วเชิงมุมหลังจากที่มอเตอร์เสร็จสิ้น ความเหนี่ยวนำ (ตัวเหนี่ยวนำการรั่วไหล) แทบจะไม่เปลี่ยนแปลงเลย ความเร็วของมอเตอร์จะเพิ่มขึ้น และรีแอกแตนซ์การรั่วไหลของสเตเตอร์และโรเตอร์จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน ดังนั้นความเร็วที่แรงบิดสูงสุดลดลงจะเร็วกว่าแรงบิดที่กำหนดจนกระทั่ง n(สูงสุด), k(T)=1.0
มีการพูดคุยกันมากมายข้างต้น เพียงเพื่ออธิบายว่าเมื่อแรงดันไฟฟ้าคงที่ กระบวนการเพิ่มความเร็วคือกระบวนการของ kT จะค่อยๆ ลดลงหากคุณต้องการเพิ่มช่วงความเร็วกำลังคงที่ คุณต้องเพิ่ม k(T) ที่ความเร็วที่กำหนดตัวอย่าง n(max)/n(N)=3.6 ในบทความนี้ไม่ได้หมายความว่า k(T)=3.6 จะเพียงพอที่ความเร็วที่กำหนดเนื่องจากการสูญเสียแรงเสียดทานของลมและการสูญเสียแกนเหล็กจะมีมากขึ้นที่ความเร็วสูง จึงจำเป็นต้องมี k(T)≥3.7
แรงบิดสูงสุดจะแปรผกผันโดยประมาณกับผลรวมของปฏิกิริยาการรั่วไหลของสเตเตอร์และโรเตอร์ กล่าวคือ
1. การลดจำนวนตัวนำตามลำดับสำหรับแต่ละเฟสของสเตเตอร์หรือความยาวของแกนเหล็กจะมีประสิทธิภาพอย่างมากสำหรับปฏิกิริยาการรั่วของสเตเตอร์และโรเตอร์ และควรให้ความสำคัญเป็นอันดับแรก
2. เพิ่มจำนวนช่องสเตเตอร์และลดค่าการซึมผ่านของการรั่วไหลเฉพาะของช่องสเตเตอร์ (ปลาย, ฮาร์โมนิก) ซึ่งมีประสิทธิภาพสำหรับปฏิกิริยารีแอกแตนซ์การรั่วไหลของสเตเตอร์ แต่เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตจำนวนมากและอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพอื่น ๆ ดังนั้นจึงแนะนำให้เป็น ระมัดระวัง;
3. สำหรับโรเตอร์แบบกรงส่วนใหญ่ที่ใช้ การเพิ่มจำนวนช่องโรเตอร์และลดค่าการซึมผ่านของการรั่วไหลจำเพาะของโรเตอร์ (โดยเฉพาะค่าซึมผ่านของการรั่วไหลจำเพาะของช่องโรเตอร์) จะมีผลดีต่อปฏิกิริยาการรั่วซึมของโรเตอร์และสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างเต็มที่
สำหรับสูตรการคำนวณเฉพาะ โปรดดูตำราเรียน “การออกแบบมอเตอร์” ซึ่งจะไม่มีการทำซ้ำที่นี่
มอเตอร์กำลังปานกลางและกำลังสูงมักจะมีการหมุนน้อยกว่า และการปรับเปลี่ยนเล็กน้อยมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพ ดังนั้นการปรับแต่งแบบละเอียดจากด้านโรเตอร์จึงเป็นไปได้มากกว่าในทางกลับกัน เพื่อลดอิทธิพลของความถี่ที่เพิ่มขึ้นต่อการสูญเสียแกน จึงมักใช้แผ่นเหล็กซิลิกอนเกรดสูงที่บางกว่า
ตามแผนการออกแบบแนวคิดข้างต้น ค่าที่คำนวณได้ตรงตามข้อกำหนดทางเทคนิคของลูกค้าแล้ว
PS: ขออภัยสำหรับลายน้ำบัญชีอย่างเป็นทางการซึ่งครอบคลุมตัวอักษรบางตัวในสูตรโชคดีที่สูตรเหล่านี้หาได้ง่ายใน "วิศวกรรมไฟฟ้า" และ "การออกแบบมอเตอร์" หวังว่าจะไม่ส่งผลต่อการอ่านของคุณ
เวลาโพสต์: 13 มี.ค. 2023