Редукцията на магнитното поле (field weakening): възможност за постигане на по-висока скорост от тази, която е ограничена от напрежението
Всеки двигател с постоянен магнит има максимална "естествена" скорост, определена от напрежението на батерията. Регулирането на магнитното поле, често наричано на английски field weakening, позволява да се надхвърли тази граница, без да се сменя батерията или двигателя. Това е мощна настройка, която е ценена в състезанията, но има цена и рискове, които трябва да бъдат познати.
Същественото
- Един двигател с постоянен магнит генерира напрежение, което, при въртене, в крайна сметка се изравнява с напрежението на батерията, което ограничава максималната скорост.
- Процесът на демагнетизация (дефлуксация) вкарва ток, който отслабва ефекта на магнитите, като по този начин премахва тази горна граница.
- Този ток не генерира въртящ момент при двигател с повърхностни магнити: той загрява двигателя и контролера и изтощава батерията по-бързо.
- В случай на рязко спиране при висока скорост и при отпускане на газта, напрежението, генерирано от двигателя, може да надвиши максималното напрежение, което контролерът може да поеме.
Защо един двигател достига максимална скорост?
Един двигател с постоянен магнит също е динамо: при въртене, той генерира напрежение, известно като противо-електромотрижна сила, което е пропорционално на скоростта му. За да подаде ток към двигателя, контролерът трябва да приложи напрежение, което е по-високо от това, което двигателят генерира.
Когато скоростта се увеличава, напрежението, генерирано от двигателя, се приближава до напрежението на батерията. Контролерът вече не може да подава ток, а оттам и въртящ момент: скоростта достига своя максимум. Този максимум се изчислява въз основа на константата на скоростта на двигателя, Kv, и на напрежението на батерията. Вижте нашето ръководство за Kv, Kt и полюсите.
Принципът на обезвъздушаването
В векторното управление, токът на двигателя се разделя на две части: токът q, който генерира въртящия момент, и токът d, който е подравнен с магнитите. Обикновено, токът d се поддържа на нула.
За да се намали магнитното поле, контролерът инжектира отрицателен ток. Това създава поле, което е противоположно на полето на магнитите, което намалява напрежението, което двигателят произвежда при една и съща скорост. Контролерът може отново да подаде ток q, което води до въртящ момент, и двигателят надхвърля предишния си лимит.
Терминът е подвеждащ: магнитите не са отслабнали. Това, което се компенсира, е тяхното въздействие, както се вижда от намотките, докато протича токът.
Каква е цената?
- Ток без въртящ момент: при двигател с повърхностни магнити, токът "d" не генерира въртящ момент. Той се добавя към общия ток, което води до повишаване на температурата на двигателя и контролера.
- Относно ефективността: при висока скорост и при максимална мощност, нарастващата част от енергията се превръща в топлина. Това води до намаляване на пробега.
- Ограничение на тока, споделено между двата двигателя: Общият ток, който може да бъде използван от двигателите, остава ограничен. Колкото повече ток се използва за намаляване на магнитното поле (демагнетизация), толкова по-малко остава за генериране на въртящ момент.
Моторите с вътрешни магнити (IPM) се справят по-добре с намаляването на въртящия момент, тъй като токът, протичащ през тях, също допринася за въртящия момент. Това е една от причините за техния успех в автомобилната индустрия: вижте нашето ръководство за мотори IPM и SPM.
Основният риск: спирането при висока скорост
При режим на отваряне (дефлукс), моторът се върти по-бързо от естествената си скорост: напрежението, което би генерирал без тока "d", надвишава напрежението на батерията. Ако контролерът внезапно прекъсне работата (поради дефект, защита или загуба на захранване), токът "d" изчезва и това напрежение се появява внезапно на клемите на мотора.
Моторът в този режим функционира като генератор, връщайки ток към батерията през контролера. Това може да доведе до рязко спиране и до напрежение, което може да надвиши допустимите граници за транзисторите или батерията. Затова е важно да се предвиди запас от напрежение и да се регулира внимателно демпферирането.
Съвет за сервиз.
Регулирането на дефлукса се извършва постепенно, като се следи температурата на двигателя и контролера, както и напрежението на батерията. Важно е да се отбележи, че това се отнася за условията на каране: загубата на сцепление или рязкото спиране при висока скорост могат да имат сериозни последствия.
Дефлуксация или по-високо напрежение?
За да постигнете по-висока скорост, имаме две опции: да увеличите максималната мощност (дефлоу) или да увеличите напрежението на батерията. По-високото напрежение повишава максималната мощност без допълнителен ток, което означава без прегряване или загуба на ефективност, но изисква батерия, контролер и често BMS (система за управление на батерията), които са съвместими. Дефлоуването, от друга страна, изисква само настройка, но се отплаща с повишена температура и намален обхват. При състезателни машини, често се комбинират и двете. За батерии, вижте нашите батерии за електрически тротинетки.
Често задавани въпроси
С колко се увеличава скоростта при дефлуксиране?
Това зависи от мотора, напрежението и тока, които сме готови да използваме. Подобрението е реално, но бързо се отразява на температурата; то се измерва директно на устройството, като се следи температурата, а не се прогнозира предварително.
Дали процесът на обезмагнитване уврежда магнитите?
В разумни граници, не: полето е временно. Но силен ток, подаван към мотор, който вече е много горещ, може да допринесе за намаляване на магнитността на магнитите. Затова е важно да се следи температурата на мотора.
Всички контролери поддържат ли функцията за демагнетизация?
Не. Необходима е векторна система за управление и съответната функция. Контролерите с регулируеми настройки, като например VESC, предлагат това, като позволяват регулиране на максималния ток на отток.