Діапазон обертів двигуна приводу автомобіля часто відносно широкий, але нещодавно я познайомився з проектом інженерного транспортного засобу і відчув, що вимоги замовника дуже вимогливі.Тут не зручно говорити конкретні дані. Загалом, номінальна потужність становить кілька сотень кіловат, номінальна швидкість n(N), а максимальна швидкість n(max) постійної потужності приблизно в 3,6 рази більша за n(N); двигун не оцінюється на найвищій швидкості. влада, яка не обговорюється в цій статті.
Звичайним способом є відповідне збільшення номінальної швидкості, щоб діапазон постійної швидкості потужності став меншим.Недоліком є те, що напруга в початковій точці номінальної швидкості зменшується, а струм стає більшим; однак, враховуючи, що струм транспортного засобу вищий на низькій швидкості та високому крутному моменті, загалом прийнятно зміщувати точку номінальної швидкості таким чином.Однак може бути, що автомобільна промисловість занадто складна. Замовник вимагає, щоб струм був практично незмінним у всьому діапазоні постійної потужності, тому ми повинні розглянути інші методи.
Перше, що спадає на думку, це те, що оскільки вихідна потужність не може досягти номінальної потужності після перевищення максимальної точки швидкості n(max) постійної потужності, тоді ми належним чином зменшуємо номінальну потужність, а n(max) збільшиться (таке відчуття трохи схоже на суперзірку НБА «не можу перемогти, просто приєднайся», або оскільки ви провалили іспит із 58 балами, тоді встановіть межу проходження на 50 балів), це має на меті збільшити потужність двигуна, щоб покращити швидкість.Наприклад, якщо ми розробимо двигун потужністю 100 кВт, а потім позначимо номінальну потужність як 50 кВт, чи не буде значно покращено діапазон постійної потужності?Якщо 100 кВт можуть перевищити швидкість у 2 рази, то не проблема перевищити швидкість принаймні в 3 рази при 50 кВт.
Звичайно, ця ідея може залишатися лише на стадії обдумування.Всім відомо, що обсяг двигунів, які використовуються в транспортних засобах, сильно обмежений, і місця для великої потужності практично немає, і контроль над витратами також дуже важливий.Таким чином, цей метод все ще не може вирішити реальну проблему.
Давайте серйозно розглянемо, що означає ця точка перегину.При n(max) максимальна потужність є номінальною потужністю, тобто максимальний крутний момент, кратний k(T)=1,0; якщо k(T)>1,0 у певній точці швидкості, це означає, що він має постійну здатність розширення потужності.Отже, чи правда, що чим більше k(T), тим сильніша здатність до розширення швидкості?Поки k(T) у точці n(N) номінальної швидкості спроектовано достатньо великим, чи можна задовольнити діапазон регулювання постійної швидкості потужності в 3,6 рази?
Коли напруга визначається, якщо реактивний опір витоку залишається незмінним, максимальний крутний момент обернено пропорційний швидкості, і максимальний крутний момент зменшується зі збільшенням швидкості; фактично, реактивний опір витоку також змінюється зі швидкістю, про що буде сказано пізніше.
Номінальна потужність (крутний момент) двигуна тісно пов’язана з різними факторами, такими як рівень ізоляції та умови розсіювання тепла. Як правило, максимальний крутний момент у 2~2,5 рази перевищує номінальний крутний момент, тобто k(T)≈2~2,5. Зі збільшенням потужності двигуна k(T) має тенденцію до зменшення.Коли постійна потужність підтримується на швидкості n(N)~n(max), відповідно до T=9550*P/n, співвідношення між номінальним крутним моментом і швидкістю також є обернено пропорційним.Отже, якщо (зауважте, що це умовний спосіб) реактивний опір витоку не змінюється зі швидкістю, максимальний крутний момент, кратний k(T), залишається незмінним.
Насправді всі ми знаємо, що реактивний опір дорівнює добутку індуктивності на кутову швидкість.Після завершення роботи двигуна індуктивність (індуктивність витоку) майже не змінюється; швидкість двигуна збільшується, а реактивний опір витоку статора і ротора збільшується пропорційно, тому швидкість, при якій максимальний крутний момент зменшується, є вищою за номінальний крутний момент.Поки n(max), k(T)=1,0.
Вище було сказано так багато, щоб пояснити, що коли напруга постійна, процес збільшення швидкості є процесом поступового зменшення kT.Якщо ви хочете збільшити діапазон постійної швидкості потужності, вам потрібно збільшити k(T) на номінальній швидкості.Приклад n(max)/n(N)=3,6 у цій статті не означає, що k(T)=3,6 достатньо для номінальної швидкості.Оскільки втрати на тертя вітру та втрати в залізному сердечнику більші на високих швидкостях, потрібно k(T)≥3,7.
Максимальний крутний момент приблизно обернено пропорційний сумі реактивних опорів витоку статора і ротора, тобто
1. Зменшення кількості послідовно з’єднаних провідників для кожної фази статора або довжини залізного сердечника є значно ефективним для реактивного опору витоку статора та ротора, і цьому слід надати пріоритет;
2. Збільште кількість пазів статора та зменшіть питому проникність витоку пазів статора (кінці, гармоніки), яка ефективна для реактивного опору витоку статора, але включає багато виробничих процесів і може впливати на інші характеристики, тому рекомендується обережний;
3. Для більшості використовуваних роторів короткозамкненого типу збільшення кількості пазів ротора та зменшення питомої проникності витоку ротора (особливо питомої проникності витоку пазів ротора) є ефективним для реактивного опору витоку ротора та може бути використано повністю.
Для отримання конкретної формули розрахунку зверніться до підручника «Проектування двигунів», який тут повторюватися не буде.
Двигуни середньої та великої потужності зазвичай мають менше обертів, і невеликі налаштування мають великий вплив на продуктивність, тому точне налаштування з боку ротора є більш доцільним.З іншого боку, щоб зменшити вплив збільшення частоти на втрати в сердечнику, зазвичай використовуються більш тонкі листи високоякісної кремнієвої сталі.
Згідно з наведеною вище ідейною схемою, розрахункове значення досягло технічних вимог замовника.
PS: вибачте за водяний знак офіційного облікового запису, який покриває деякі літери у формулі.На щастя, ці формули легко знайти в «Електротехніці» та «Проектуванні двигунів», сподіваюся, це не вплине на ваше читання.
Час публікації: 13 березня 2023 р