El rango de velocidad del motor de accionamiento de un automóvil suele ser relativamente amplio, pero recientemente entré en contacto con un proyecto de ingeniería de vehículos y sentí que los requisitos del cliente eran muy exigentes.No conviene decir aquí los datos concretos.En términos generales, la potencia nominal es de varios cientos de kilovatios, la velocidad nominal es n (N) y la velocidad máxima n (max) de potencia constante es aproximadamente 3,6 veces mayor que la de n (N);el motor no se evalúa a la velocidad más alta.poder, que no se analiza en este artículo.
La forma habitual es aumentar la velocidad nominal de forma adecuada, de modo que el rango de velocidad de potencia constante sea menor.La desventaja es que el voltaje en el punto de velocidad nominal original disminuye y la corriente aumenta;sin embargo, considerando que la corriente del vehículo es mayor a baja velocidad y alto torque, generalmente es aceptable cambiar el punto de velocidad nominal de esta manera.Sin embargo, puede ser que la industria del motor sea demasiado complicada.El cliente requiere que la corriente se mantenga básicamente sin cambios en todo el rango de potencia constante, por lo que tenemos que considerar otros métodos.
Lo primero que me viene a la mente es que dado que la potencia de salida no puede alcanzar la potencia nominal después de exceder el punto de velocidad máxima n (max) de potencia constante, reducimos la potencia nominal de manera adecuada y n (max) aumentará (se siente un poco como una superestrella de la NBA que "no puede vencer, solo únete", o como reprobaste el examen con 58 puntos y luego estableciste la línea de aprobación en 50 puntos), esto es para aumentar la capacidad del motor para mejorar la capacidad de velocidad.Por ejemplo, si diseñamos un motor de 100 kW y luego marcamos la potencia nominal como 50 kW, ¿no mejorará enormemente el rango de potencia constante?Si 100kW puede exceder la velocidad 2 veces, no hay problema en exceder la velocidad al menos 3 veces a 50kW.
Por supuesto, esta idea sólo puede permanecer en la etapa de pensamiento.Todo el mundo sabe que el volumen de motores utilizados en los vehículos es muy limitado y casi no hay espacio para alta potencia, y el control de costes también es muy importante.Entonces este método aún no puede resolver el problema real.
Consideremos seriamente lo que significa este punto de inflexión.En n(max), la potencia máxima es la potencia nominal, es decir, el par máximo múltiplo k(T)=1,0;Si k(T)>1,0 en un determinado punto de velocidad, significa que tiene una capacidad de expansión de potencia constante.Entonces, ¿es cierto que cuanto mayor es k(T), mayor es la capacidad de expansión de velocidad?Siempre que k(T) en el punto n(N) de la velocidad nominal se diseñe lo suficientemente grande, ¿se puede satisfacer el rango de regulación de velocidad de potencia constante de 3,6 veces?
Cuando se determina el voltaje, si la reactancia de fuga permanece sin cambios, el par máximo es inversamente proporcional a la velocidad y el par máximo disminuye a medida que aumenta la velocidad;de hecho, la reactancia de fuga también cambia con la velocidad, lo que se analizará más adelante.
La potencia nominal (par) del motor está estrechamente relacionada con varios factores, como el nivel de aislamiento y las condiciones de disipación de calor.Generalmente, el par máximo es 2~2,5 veces el par nominal, es decir, k(T)≈2~2,5.A medida que aumenta la capacidad del motor, k(T) tiende a disminuir.Cuando la potencia constante se mantiene a la velocidad n(N)~n(max), según T=9550*P/n, la relación entre el par nominal y la velocidad también es inversamente proporcional.Entonces, si (tenga en cuenta que este es el modo subjuntivo) la reactancia de fuga no cambia con la velocidad, el par máximo múltiplo k(T) permanece sin cambios.
De hecho, todos sabemos que la reactancia es igual al producto de la inductancia y la velocidad angular.Una vez completado el motor, la inductancia (inductancia de fuga) casi no cambia;la velocidad del motor aumenta y la reactancia de fuga del estator y el rotor aumenta proporcionalmente, por lo que la velocidad a la que disminuye el par máximo es más rápida que el par nominal.Hasta n(max), k(T)=1,0.
Se ha discutido mucho anteriormente, solo para explicar que cuando el voltaje es constante, el proceso de aumentar la velocidad es el proceso de kT que disminuye gradualmente.Si desea aumentar el rango de velocidad de potencia constante, debe aumentar k(T) a la velocidad nominal.El ejemplo n(max)/n(N)=3,6 de este artículo no significa que k(T)=3,6 sea suficiente a la velocidad nominal.Debido a que la pérdida por fricción del viento y la pérdida del núcleo de hierro son mayores a altas velocidades, se requiere k(T)≥3,7.
El par máximo es aproximadamente inversamente proporcional a la suma de la reactancia de fuga del estator y del rotor, es decir
1. Reducir el número de conductores en serie para cada fase del estator o la longitud del núcleo de hierro es significativamente eficaz para la reactancia de fuga del estator y el rotor, y se le debe dar prioridad;
2. Aumente el número de ranuras del estator y reduzca la permeancia de fuga específica de las ranuras del estator (extremos, armónicos), lo cual es efectivo para la reactancia de fuga del estator, pero involucra muchos procesos de fabricación y puede afectar otros rendimientos, por lo que se recomienda precavido;
3. Para la mayoría de los rotores tipo jaula utilizados, aumentar el número de ranuras del rotor y reducir la permeabilidad de fuga específica del rotor (especialmente la permeabilidad de fuga específica de las ranuras del rotor) es eficaz para la reactancia de fuga del rotor y se puede utilizar por completo.
Para conocer la fórmula de cálculo específica, consulte el libro de texto "Diseño de motores", que no se repetirá aquí.
Los motores de potencia media y alta suelen tener menos vueltas y pequeños ajustes tienen un gran impacto en el rendimiento, por lo que es más factible realizar un ajuste fino desde el lado del rotor.Por otro lado, para reducir la influencia del aumento de frecuencia en las pérdidas del núcleo, normalmente se utilizan láminas de acero al silicio de alta calidad más delgadas.
Según el esquema de diseño de la idea anterior, el valor calculado ha alcanzado los requisitos técnicos del cliente.
PD: Perdón por la marca de agua de la cuenta oficial que cubre algunas letras de la fórmula.Afortunadamente, estas fórmulas son fáciles de encontrar en “Ingeniería eléctrica” y “Diseño de motores”, espero que no afecte tu lectura.
Hora de publicación: 13-mar-2023