Miért melegszik fel egy elektromos motor, és milyen mértékig lehet ez biztonságos?

Egy elektromos motor teljesítménye elsősorban a hőmérsékletétől függ. Egy motor képes rövid időn belül hatalmas áramot kezelni, de ezt követően le kell mérsékelni a teljesítményt, hogy ne sérüljön meg. Fontos megérteni, honnan származik a hő, és milyen veszélyt jelent, mert ez segít a készülék beállításában, a megfelelő motor kiválasztásában, valamint a teljesítményvesztés okainak feltárásában a használat során.

A rézben keletkező veszteségek

A tekercseknek egy kis elektromos ellenállása van. Az áram, amely átfolyik rajtuk, hővé alakítja a energiát, amely arányos az áram négyzetével: ha megduplázzuk az áramot, akkor a hő négyszeresére nő. Ezek a rézveszteségek, és ezek dominálnak, amikor nagy nyomatékot igényelünk: indulás, emelkedők, gyorsulás.

A jelenség önmagát erősíti: a réz ellenállása körülbelül 0,4%-kal nő minden fokkal. Ezért egy meleg motor még gyorsabban melegszik fel, ugyanakkor áram mellett.

Ezért is fontos a tekercselés kiválasztása: egy "High Speed" motor, amely kevesebb nyomatékot ad át amperenként, több áramot igényel ugyanahhoz a teljesítményhez. Nézze meg a Kv, Kt és a pólusokról szóló cikkünket.

A vasban bekövetkező veszteségek

A statort vékony, mágneses acéllemezekből készítik. Minden elektromos ciklus során a mágneses tér megfordul, ami kétféle veszteséghez vezet:

• histerezis : egy kis energiavesztés, amely minden egyes mágneses mező megfordításakor jelentkezik a fémben;
• Foucault-áramok: indukált áramok, amelyek a lemezekben keringenek és felmelegítik azokat. A vaslemezeket éppen azért laminálják szigetelt rétegekre, hogy ezeket az áramokat korlátozzák.

A veszteségek az elektromos frekvenciával, tehát a sebességgel és a pólusok számával nőnek. Ezek különösen nagy sebességnél jelentősek, és még tovább nőnek a mezőerő-csökkentés során.

A hőmérséklet veszélyei

A tekercsek szigetelése

A rézdrót egy szigetelő bevonattal van ellátva, amelynek hőmérsékleti tartománya a szigetelés osztályától függ. Ha ezt a határt meghaladjuk, a bevonat gyorsan elöregszik, majd repedezni kezd: a tekercsek egymáshoz érnek, a motor hatékonysága csökken, még jobban felmelegszik, és végül kiég.

A mágnesek

A neodímium mágnesek egy része elveszíti a mágneses erejét, amikor felmelegszik: a motor kevesebb nyomatékot ad át amperenként, ami hűtés hatására visszafordítható. Azonban egy bizonyos, a mágnes minőségétől függő hőmérséklet felett, a mágneses tulajdonságok részben véglegesen elvesznek: ezt nevezzük demagnetizációnak. Ezután a motor tartósan gyengébb lesz. A mágnesek minősége betűkkel van jelölve (például H, SH, UH), amelyek a hőmérsékleti stabilitásukat mutatják.

A kockázat akkor a legmagasabb, amikor egy magas hőmérséklet párosul egy erős, a mágnesekkel ellentétes irányú árammal, például egy erőteljes dekompresszió során.

Hogyan disszipálja a hőjét egy agyazott motor?

Egy elektromos robogó kerekmotor egy zárt egység. A középen található tekercsek által termelt hőnek először a belső levegőn keresztül kell áthaladnia, mielőtt elérné a külső levegőt és a felnit, valamint egy része az orsón keresztül a robogó vázához is eljut. Ez a hosszú út magyarázza, hogy egy kerekmotor gyorsan felmelegszik ismételt erőfeszítések során.

Számos megoldás segíthet ennek a folyamatnak a javításában:

• lehetővé teszi a megfelelő szellőzést, mint például a mi motorhűtőnk;
• egy speciális folyadék (ferrofluid), amely a mágnesek közé kerül, és hatékonyabban vezeti el a hőt, mint a levegő;
• Egy nagyobb motor, amely ugyanazt a nyomatékot biztosítja kevesebb áram felhasználásával, és nagyobb felületet kínál a hőcseréhez.

A hőmérséklet figyelése

Sok robogómotorban hőmérséklet-érzékelő található a tekercsekben. Ez az érzékelő a vezérlőhöz van csatlakoztatva, és lehetővé teszi a vezérlő számára, hogy fokozatosan csökkentse az áramot a veszélyes szint elérése előtt. Ez okozza azt az érzést, hogy a teljesítmény csökken egy hosszú emelkedés során: ez egy védelmi mechanizmus, nem meghibásodás.