Sociala media :

Analys av motorförlust

Generellt sett kan motorförluster klassificeras som antingen mekaniska eller elektriska.

Mekaniska förluster:

Mekaniska förluster kommer främst från lagerfriktion och eventuell vindkraft i förhållande till den roterande rotorn.

Rena friktionsförluster är en linjär funktion av hastigheten, och vindkraft, det vill säga luftförflyttningen från en roterande komponent i motorn, står för en stor andel av de mekaniska skadorna. Att minimera den effektiva frontarean kan ge stora fördelar när det gäller att minska vindkraftsförluster. Motorer med släta rotorer, såsom permanentmagnetsynkronmotorer och induktionsväxelströmsmotorer som föredras i elfordon, kommer att ha mindre vindkraftsförluster än motorer av motsvarande storlek med lindningar i rotorn (såsom alla likströmsmotorer och växelströmsmotorer med lindad rotor).

Motorförlustanalys插图

Elektriska förluster

Elektriska förluster kan också delas in i två huvudkategorier, traditionellt kallade "koppar" och "järn", där motorns statorlindningar är gjorda av koppar och den magnetiska strukturen/ramen är gjord av stål. Kopparförluster inkluderar all effekt som förbrukas för att producera magnetfältet. Detta inkluderar statorn och rotorn i en växelströmsinduktionsmotor, all ytterligare ankarström som krävs för att uppnå fältförsvagning i en permanentmagnetisk växelströmsmotor, mer uppenbara resistiva förluster och mindre uppenbara växelströmsförluster (från skinneffekt och närhetseffekt).

Resistiva förluster, även kända som I2R-förluster, tenderar att dominera motorförlusterna i elfordon, som ofta körs med höga strömmar och låga hastigheter. I detta fall är produkten av hastighet och vridmoment, dvs. den totala motoreffekten, mycket låg, och I2R bryr sig inte om hastighets- (spännings-) komponenten, så verkningsgraden hos elfordonsmotorn blir mycket dålig när man startar en last från helt stillastående.

Motorförlustanalys插图1

Rent resistiva förluster uppstår vid frekvenser från likström till ljus, medan skinneffekten och närhetseffekten kan betraktas som resistiva förluster som ökar med frekvensen. Skinneffekten är strömmens tendens att bli alltmer begränsad till en ledares periferi när frekvensen ökar, orsakad av små strömslingor som induceras i ledaren (virvelströmmar) av växelströmmen som flyter genom den. Sådana virvelströmslingor är proportionella mot källströmmens storlek och även proportionella mot magnetfältets förändringshastighet (dvs. källströmmens frekvens). Dessa virvelströmmar hindrar strömflödet i ledarens centrum och adderar ström vid periferin, vilket är anledningen till att strömmen blir alltmer begränsad vid periferin.

Motorförlustanalys插图2

Den vanliga lösningen på skin-effekten är att dela upp en stor tråd i många små trådar som är isolerade från varandra men parallella, men detta orsakar fler förluster från närhetseffekten, vilket i princip är samma sak som skin-effekten, förutom att det är virvelströmmar orsakade av växelströmmar från andra närliggande ledare. I grund och botten gäller att ju fler lager av lindningar det finns, desto högre blir förlusterna från närhetseffekten.

Virvelströmmar genereras eftersom ett tidsvarierande magnetfält inducerar strömmar i närliggande ledare (inklusive källledaren). Ett tidsvarierande magnetfält inducerar en spänning i närliggande ledare (inklusive sig självt), och denna spänning orsakar att ström flyter i en slinga runt källledaren. För ett givet separationsavstånd, slingarea och förändringshastighet för magnetflödet är den inducerade spänningen fast, så den genererade strömmen kommer att vara omvänt proportionell mot slingresistansen och direkt proportionell mot slingarea och källströmmens frekvens. Därför kommer virvelströmmar i bättre ledare som silver och koppar att vara högre än i sämre ledare som elektriskt stål eller ferrit (som nästan är isolatorer). Elektriskt stål är en järn-kisellegering som är specifikt utformad för att maximera ledarens resistivitet utan att i alltför hög grad kompromissa med dess magnetiska egenskaper, såsom hysteresförluster och mättnadsflödestäthet.

Motorförlustanalys插图3

Den absoluta resistiviteten hos elektriskt stål är ganska låg, och resistiviteten hos ferrit är mycket hög, men det har också en mycket lägre mättnadsgräns (vanligtvis 0.35 T jämfört med 1.3-1.5 T), vilket gör det mindre lämpligt för användning i ankaret på en motor. Lyckligtvis är det möjligt att minska slingarean genom att helt enkelt bryta upp en monolitisk struktur i en stapel av lamineringar som är isolerade från varandra (vanligtvis med en tunn lack- eller oxidbeläggning). Ju tunnare lamineringar som används, desto lägre blir virvelströmsförlusterna, och allt eftersom lamineringarna blir tunnare blir deras isolerande beläggning en större och större andel av den totala tjockleken, så det finns en praktisk gräns för hur tjocka lamineringarna kan användas.

Den sista av järnförlusterna är hysteres, vilket i grunden är motståndet mot förändringar i magnetiseringsriktning eller flödestäthet. Ankaret i alla motorer exciteras av en växelström, oavsett om den tillhandahålls av en extern växelriktare eller borstar och kommutator, och dess magnetiska krets upplever upprepade gånger stora fluktuationer i flödestäthet mellan motsatta polariteter. Magnetiska material som tolererar sådan drift måste vara "mjuka", det vill säga lätta att magnetisera (låg koercitivitet) samtidigt som de inte behåller magnetiskt moment (låg remanens). Omvänt klassificeras material som är svåra att magnetisera (och avmagnetisera) som "hårda" material, och de tenderar att bli bra permanentmagneter. Hysteresförluster är i grunden ett mått på hur mjukt det magnetiska materialet är, och det beror på flödestätheten.

Slutligen finns det olika "ströförluster", varav den mest anmärkningsvärda är läckflöde, vilket i princip är vilket flöde som helst som inte kopplar samman rotorn och statorn. Det utför inget användbart arbete. Detta okopplade flöde subtraherar också från den effektiva växelspänningen som exciterar ankaret, vilket översätts till induktans. Den slutliga förlustmekanismen som beaktas här är kapacitiva kopplade strömmar i common-mode, vilka tenderar att ha mycket liten faktisk effektförlust, men kan korrodera lager och skada isoleringen på faslindningarna, och kan också orsaka att fordonet misslyckas med EMI/RFI-utstrålade tester.

Öka ditt företag med våra professionella tjänster

Be om en snabb offert

Vi kommer att kontakta dig inom 1 arbetsdag, vänligen uppmärksamma e-postmeddelandet mer.

Ocuco-landskapet E-bok energibesparande renoveringsprojekt

Obs: Din e-postinformation kommer att hållas strikt konfidentiell.