Zašto se elektromotor zagrijava i dokle može ići

Snaga elektromotora prvenstveno je ograničena njegovom temperaturom. Motor može podnijeti ogromnu struju nekoliko sekundi, a zatim se mora ohladiti kako se ne bi oštetio. Razumijevanje odakle dolazi toplina i što ona ugrožava pomaže pri podešavanju stroja, odabiru motora i tumačenju gubitka snage tijekom vožnje.

Bakreni gubici

Namoti imaju mali električni otpor. Struja koja prolazi kroz njih rasipa toplinu, proporcionalnu kvadratu struje: udvostručenje struje povećava tu toplinu četiri puta. To su bakreni gubici i oni dominiraju čim se traži veliki okretni moment: pokretanja, uzbrdice, ubrzanja.

Fenomen se samoodržava: otpor bakra raste za oko 0,4 % po stupnju. Vrući motor se stoga zagrijava još brže, pri istoj struji.

To je također razlog zašto je izbor namota važan: High Speed motor, koji proizvodi manje okretnog momenta po amperu, zahtijeva više struje za isti napor. Pogledajte naš vodič o Kv, Kt i polovima.

Željezni gubici

Stator je izrađen od tankih limova magnetskog čelika. U svakom električnom ciklusu polje se mijenja, što proizvodi dvije vrste gubitaka:

• histereza: mala energija izgubljena pri svakoj inverziji polja u metalu;
• vrtložne struje: inducirane struje koje kruže u limovima i zagrijavaju ih. Kako bi se one ograničile, željezo je lamelirano u izolirane limove.

Ti gubici rastu s električnom frekvencijom, dakle s brzinom i brojem polova. Oni su posebno važni pri velikim brzinama, a dodatno rastu pri defluksiranju.

Što toplina ugrožava

Izolacija namota

Bakrena žica prekrivena je izolacijskim lakom, dizajniranim za maksimalnu temperaturu određenu klasom izolacije. Iznad te temperature lak brzo stari, a zatim puca: zavoji se dodiruju, motor gubi učinkovitost, još se više zagrijava i na kraju pregori.

Magneti

Neodimijski magneti gube malo snage kada se zagriju: motor proizvodi manje okretnog momenta po amperu, što je reverzibilno hlađenjem. Ali iznad temperature koja ovisi o njihovom razredu, dio magnetizacije se trajno gubi: to je demagnetizacija. Motor tada trajno postaje slabiji. Razredi magneta označeni su slovima (na primjer H, SH, UH) koja ukazuju na njihovu temperaturnu otpornost.

Rizik je najveći kada se visoka temperatura kombinira s jakom strujom suprotnom magnetima, kao kod intenzivnog defluksiranja.

Kako motor u glavčini odvodi toplinu

Motor u glavčini električnog romobila je zatvoreno kućište. Toplina iz namota, smještenih u sredini, mora proći kroz unutarnji zrak prije nego što dosegne obruč, a zatim vanjski zrak; dio topline također prolazi kroz osovinu prema vilici romobila. Taj put je dug, što objašnjava zašto se motor u glavčini brzo zagrijava tijekom ponovljenih napora.

Nekoliko rješenja poboljšava taj put:

• otvori i cirkulacija zraka, poput naše ventilacije za motore;
• posebna tekućina (ferofluid) postavljena u zračni raspor, koja bolje provodi toplinu od zraka;
• veći motor, koji proizvodi isti okretni moment s manje struje i nudi veću površinu za izmjenu topline.

Praćenje temperature

Mnogi motori električnih romobila integriraju temperaturnu sondu u namot. Povezana s kontrolerom, omogućuje mu postupno smanjenje struje prije opasnog praga. To je ono što daje osjećaj gubitka snage nakon duge uzbrdice: zaštita, a ne kvar.