A "field weakening" (mezőgyengítés) eljárás: a feszültség által korlátozott sebesség feletti gyorsulás

Minden állandómágneses motor rendelkezik egy "természetes" maximális fordulatszámmal, amelyet az akkumulátor feszültsége határoz meg. A fluxcsökkentés, amelyet gyakran az angol megfelelőjével, field weakening néven emlegetnek, lehetővé teszi ennek a határnak a túllépését anélkül, hogy az akkumulátort vagy a motort cserélnénünk kellene. Ez egy hatékony beállítás, amelyet a versenyzés során gyakran használnak, de ennek ára és kockázatai vannak, amelyeket ismerni kell.

A lényeg

  • Egy mágneses motor működése során egy feszültség keletkezik, amely idővel egyenlővé válik az akkumulátor feszültségével, ezáltal a motor sebessége korlátozottá válik.
  • A demagnetizálás során egy áramot juttatnak be, amely gyengíti a mágnesek hatását, ezáltal növelve a határt, ami a motor teljesítményét korlátozza.
  • Ez a feszültség nem hoz létre nyomatékot egy felületi mágneses motorban: a motor és a vezérlő túlmelegedhet, és a telep gyorsabban merül ki.
  • Ha nagy sebességgel, lelassulás közben a motor feszültsége meghaladja a vezérlő által támogatott értéket, az károsodáshoz vezethet.

Miért korlátozza a motor teljesítményét egy adott értékhez?

Egy mágneses motor egyben dinamó is: forgása során feszültséget generál, amely ellenkező elektromotoros erőként hat, és amelynek nagysága a forgási sebesség arányában nő. Ahhoz, hogy áramot juttassunk a motorba, a vezérlőnek egy olyan feszültséget kell alkalmaznia, amely nagyobb, mint a motor által generált feszültség.

Amikor a sebesség nő, a motor által generált feszültség egyre közelebb kerül az akkumulátor feszültségéhez. A vezérlő nem tud több áramot továbbítani, ami azt jelenti, hogy a nyomaték csökken: a sebesség egy határnak ütközik. Ez a határ a motor fordulatszám-állandójából (Kv), a motor pólusainak számából (Kt) és az akkumulátor feszültségéből számítható. Nézze meg a Kv, Kt és a pólusokról szóló útmutatónkat.

A "defluxálás" elve

A vektoros vezérlésben a motor árama két részre oszlik: a q áram, amely a nyomatékot generálja, és a d áram, amely a mágnesekkel egy vonalban van. Általában a d áram értéke nullán marad.

A defluxolás során a vezérlő egy negatív áramot juttat be. Ez egy olyan mezőt hoz létre, amely ellentétes a mágnesek mezőjével, ezáltal csökkenti a motor által egy adott sebességnél generált feszültséget. A vezérlő ezután újra pozitív áramot (és így nyomatékot) juttathat a motorba, így a motor meghaladja a korábbi teljesítményhatárát.

A kifejezés megtévesztő: a mágnesek nem gyengülnek el. Az a hatás, amit a tekercsek látnak, az, ami kompenzálódik, amíg az áram folyik.

Az ára

  • Áram nélkül nincs nyomaték: egy felületi mágneses motor esetében a "d" áram nem járul hozzá a nyomatékhoz. Ehelyett a teljes áramhoz adódik, ami a motor és a vezérlő felmelegedését okozza.
  • A hatékonyságról: Nagy sebességnél, különösen "defluxálás" (valószínűleg itt egyfajta üzemmódra utal) során, egyre nagyobb része az energia hő formájában disszipálódik. Ez csökkenti a hatótávolságot.
  • Megosztott áramkorlát: A motor teljesítményét korlátozó maximális áram nem változik. Minél több áramot fordítunk a "defluxing" (áramtalanítás) folyamatára, annál kevesebb marad a nyomatékhoz.

A belső állandómágneses motorok (IPM) jobban ellenállnak a demagnetizálódásnak, mivel az áram a nyomaték leadásában is részt vesz. Ez az egyik oka annak, hogy miért arattak nagy sikert az autóiparban: lásd a részletes útmutatónkat IPM és SPM motorokról.

A fő kockázat: a nagy sebességű meghibásodás

A regeneratív fékezés során a motor gyorsabban forog, mint a természetes sebessége: a motor által generált feszültség meghaladja az akkumulátor feszültségét. Ha a vezérlő hirtelen leáll (hibás működés, védelem, áramellátás hiánya), a regeneratív áram megszűnik, és ez a feszültség azonnal megjelenik a motor terminálain.

A motor ekkor úgy működik, mint egy generátor, amely áramot ad vissza az akkumulátorba a vezérlő áramköre segítségével. Ez azonban egy hirtelen fékezéshez vezethet, és a feszültség meghaladhatja a tranzisztorok vagy az akkumulátor által megengedett értéket. Ezért van szükség feszültségi tartalékra, és ezért a "defluxage" beállításokat óvatosan kell elvégezni.

Műhelytipp.

A visszirámolás beállítását apró lépésekben kell elvégezni, miközben figyelemmel kell kísérni a motor, a vezérlő hőmérsékletét, valamint az akkumulátor feszültségét. Ezt a beállítást kizárólag a megfelelő körülmények között szabad elvégezni: a tapadás elvesztése vagy egy hirtelen fékezés nagy sebességnél súlyos következményekkel járhat.

A leeresztés vagy a feszültség növelése a kérdés?

A gyorsabb haladás érdekében két lehetőségünk van: növelni a motor áramlását, vagy növelni az akkumulátor feszültségét. A nagyobb feszültség növeli a teljesítményt anélkül, hogy további áramot igényelne, így nem okoz túlmelegedést vagy hatásfokvesztést, de kompatibilis akkumulátort, vezérlőt és gyakran BMS-t igényel. A motor áramlásának növelése csak egy beállítást igényel, de ez melegedés és csökkentett hatótávolság formájában jár. A versenyzők által használt eszközök esetében gyakran mindkét módszert kombinálják. Az akkumulátorokról lásd a elektromos robogó akkumulátorainkat.

Gyakori kérdések

Mennyivel növeli a sebességet a megfelelő légáramlás?

Ez függ a motor típusától, valamint a feszültségtől és az áramtól, amelyet hajlandóak vagyunk bele fektetni. A teljesítmény növekedése valódi, de gyorsan hőtermeléssel jár; ezt a teljesítményt a készüléken kell mérni, a hőmérsékletet figyelemmel kísérve, ahelyett, hogy előre megígérnénk valamit.

A demagnetizálás tönkreteheti a mágneseket?

Ésszerű határokon belül, nem: a negatív feszültség rövid ideig tart. Azonban egy nagyon erős áram egy már meleg motoron lévén, hozzájárulhat a mágnesek demagnetizációjához. Ezért fontos a motor hőmérsékletének figyelése.

Minden vezérlő képes-e áramkorlátozást alkalmazni?

Nem. Ehhez vektoros vezérlésre és egy erre tervezett funkcióra van szükség. Az állítható vezérlők, mint például a VESC, kínálják ezt a lehetőséget, ahol beállítható a maximális áramellátás.