Phạm vi tốc độ của động cơ dẫn động ô tô thường tương đối rộng, nhưng gần đây tôi tiếp xúc với một dự án xe kỹ thuật và cảm thấy yêu cầu của khách hàng rất khắt khe.Thật không tiện khi nói số liệu cụ thể ở đây. Nói chung, công suất định mức là vài trăm kilowatt, tốc độ định mức là n(N), và tốc độ tối đa n(max) của công suất không đổi gấp khoảng 3,6 lần so với n(N); động cơ không được đánh giá ở tốc độ cao nhất. sức mạnh, điều không được thảo luận trong bài viết này.
Cách thông thường là tăng tốc độ định mức một cách thích hợp để phạm vi tốc độ công suất không đổi trở nên nhỏ hơn.Nhược điểm là điện áp ở điểm tốc độ định mức ban đầu giảm và dòng điện trở nên lớn hơn; tuy nhiên, xét rằng dòng điện của xe cao hơn ở tốc độ thấp và mô-men xoắn cao, nhìn chung việc chuyển điểm tốc độ định mức như thế này là có thể chấp nhận được.Tuy nhiên, có thể ngành công nghiệp ô tô quá phức tạp. Khách hàng yêu cầu dòng điện về cơ bản không thay đổi trong suốt dải công suất không đổi, vì vậy chúng tôi phải xem xét các phương pháp khác.
Điều đầu tiên bạn nghĩ đến là do công suất đầu ra không thể đạt công suất định mức sau khi vượt quá điểm tốc độ tối đa n(max) của công suất không đổi, nên chúng ta giảm công suất định mức một cách thích hợp và n(max) sẽ tăng (có cảm giác như vậy). hơi giống siêu sao NBA “không thể đánh bại Chỉ cần tham gia”, hoặc vì bạn thi trượt với 58 điểm nên đặt vạch chuyền là 50 điểm), điều này nhằm tăng công suất mô-tơ để cải thiện khả năng tăng tốc.Ví dụ: nếu chúng ta thiết kế một động cơ 100kW và sau đó đánh dấu công suất định mức là 50kW, liệu phạm vi công suất không đổi có được cải thiện đáng kể không?Nếu 100kW có thể vượt tốc độ gấp 2 lần thì việc vượt tốc độ ít nhất 3 lần ở 50kW không có vấn đề gì.
Tất nhiên, ý tưởng này chỉ có thể dừng lại ở giai đoạn suy nghĩ.Mọi người đều biết rằng khối lượng động cơ sử dụng trên ô tô bị hạn chế nghiêm trọng và hầu như không còn chỗ cho công suất cao, việc kiểm soát chi phí cũng rất quan trọng.Vì vậy, phương pháp này vẫn không thể giải quyết được vấn đề thực tế.
Chúng ta hãy nghiêm túc xem xét điểm uốn này có ý nghĩa gì.Tại n(max), công suất cực đại là công suất định mức, tức là bội số mô men xoắn cực đại k(T)=1,0; nếu k(T)>1,0 tại một điểm tốc độ nhất định, điều đó có nghĩa là nó có khả năng mở rộng công suất không đổi.Vậy có phải k(T) càng lớn thì khả năng mở rộng tốc độ càng mạnh?Miễn là k(T) tại điểm n(N) của tốc độ định mức được thiết kế đủ lớn thì có thể thỏa mãn phạm vi điều chỉnh tốc độ công suất không đổi 3,6 lần không?
Khi xác định điện áp, nếu điện kháng rò rỉ không thay đổi thì mô-men xoắn cực đại tỷ lệ nghịch với tốc độ và mô-men xoắn cực đại giảm khi tốc độ tăng; trên thực tế, điện kháng rò rỉ cũng thay đổi theo tốc độ, điều này sẽ được thảo luận sau.
Công suất định mức (mô-men xoắn) của động cơ có liên quan chặt chẽ đến nhiều yếu tố khác nhau như mức cách điện và điều kiện tản nhiệt. Nói chung, mô-men xoắn cực đại bằng 2 ~ 2,5 lần mô-men xoắn định mức, nghĩa là k(T)≈2 ~ 2,5. Khi công suất động cơ tăng thì k(T) có xu hướng giảm.Khi công suất không đổi được duy trì ở tốc độ n(N)~n(max), theo T=9550*P/n, mối quan hệ giữa mômen định mức và tốc độ cũng tỷ lệ nghịch.Vì vậy, nếu (lưu ý rằng đây là trạng thái giả định) thì phản kháng rò rỉ không thay đổi theo tốc độ, thì bội số mômen xoắn cực đại k(T) vẫn không thay đổi.
Trên thực tế, tất cả chúng ta đều biết rằng điện kháng bằng tích của độ tự cảm và vận tốc góc.Sau khi động cơ hoạt động xong, độ tự cảm (độ tự cảm rò rỉ) gần như không thay đổi; tốc độ động cơ tăng lên và độ phản kháng rò rỉ của stato và rôto tăng tỷ lệ thuận, do đó tốc độ giảm mô-men xoắn cực đại nhanh hơn mô-men xoắn định mức.Cho đến khi n(max), k(T)=1,0.
Ở trên đã thảo luận rất nhiều, chỉ để giải thích rằng khi điện áp không đổi thì quá trình tăng tốc độ là quá trình kT giảm dần.Nếu bạn muốn tăng phạm vi tốc độ công suất không đổi, bạn cần tăng k(T) ở tốc độ định mức.Ví dụ n(max)/n(N)=3,6 trong bài viết này không có nghĩa là k(T)=3,6 là đủ ở tốc độ định mức.Bởi vì tổn thất ma sát gió và tổn thất lõi sắt lớn hơn ở tốc độ cao nên cần có k(T) ≥3,7.
Mô-men xoắn cực đại xấp xỉ tỷ lệ nghịch với tổng điện kháng rò rỉ của stato và rôto, nghĩa là
1. Việc giảm số lượng dây dẫn nối tiếp theo từng pha của stato hoặc chiều dài lõi sắt có tác dụng rõ rệt đối với điện kháng rò rỉ của stato và rôto và cần được ưu tiên;
2. Tăng số lượng khe stato và giảm độ thẩm thấu rò rỉ cụ thể của các khe stato (các đầu, sóng hài), điều này có hiệu quả đối với phản ứng rò rỉ stato, nhưng liên quan đến nhiều quy trình sản xuất và có thể ảnh hưởng đến hiệu suất khác, vì vậy nên sử dụng thận trọng;
3. Đối với hầu hết các rôto loại lồng được sử dụng, việc tăng số lượng khe rôto và giảm độ thấm riêng của rôto (đặc biệt là độ thấm riêng của các khe rôto) có hiệu quả đối với điện kháng rò rỉ của rôto và có thể được tận dụng tối đa.
Để biết công thức tính toán cụ thể, vui lòng tham khảo giáo trình “Thiết kế động cơ”, phần này sẽ không lặp lại ở đây.
Động cơ công suất trung bình và cao thường có số vòng quay ít hơn, những điều chỉnh nhỏ cũng ảnh hưởng lớn đến hiệu suất nên việc tinh chỉnh từ phía rotor sẽ khả thi hơn.Mặt khác, để giảm ảnh hưởng của việc tăng tần số đến tổn thất lõi, người ta thường sử dụng các tấm thép silicon cao cấp mỏng hơn.
Theo sơ đồ thiết kế ý tưởng trên, giá trị tính toán đã đạt yêu cầu kỹ thuật của khách hàng.
Tái bút: Xin lỗi vì hình mờ tài khoản chính thức che một số chữ cái trong công thức.May mắn thay, những công thức này rất dễ tìm thấy trong phần “Kỹ thuật điện” và “Thiết kế động cơ”, tôi hy vọng nó sẽ không ảnh hưởng đến việc đọc của bạn.
Thời gian đăng: Mar-13-2023