Field weakening in VESC Tool: ottenere velocità e i costi
Il field weakening, o indebolimento di campo, permette a un motore di girare più velocemente rispetto al limite fissato dalla tensione della batteria. Il firmware VESC lo offre da diversi anni, con alcune semplici regolazioni. Ma questo guadagno di velocità ha un prezzo, e un field weakening mal regolato può danneggiare il controller. Questa guida spiega le regolazioni e quindi le precauzioni.
L'essenziale
- Il field weakening inquina una corrente che indebolisce il campo dei magneti per spingere oltre la velocità massima.
- Questa corrente non produce coppia: aggiunge calore e consuma la batteria.
- Si attiva solo nella parte superiore della gamma di velocità, a partire da una soglia regolabile.
- In caso di interruzione ad alta velocità, il motore può restituire una tensione superiore a quella della batteria: questo è il rischio principale.
Il principio, in breve
Girando, un motore a magneti produce una tensione che aumenta con la velocità. Quando questa raggiunge quella della batteria, il controller non può più far entrare corrente: la velocità si stabilizza. Il field weakening fa circolare una corrente sull'asse d che si oppone al campo dei magneti e riduce questa tensione, lasciando margine per accelerare ulteriormente. Il principio completo è spiegato nella nostra guida sul field weakening e in quella sul controllo vettoriale.
Le regolazioni in VESC Tool
Le regolazioni si trovano nella configurazione FOC del motore, nella scheda dedicata al field weakening.
- Field Weakening Current Max: la corrente massima di field weakening. A zero, il field weakening è disattivato. Più è alta, maggiore è il guadagno di velocità, e più aumentano calore e consumo.
- Field Weakening Duty Start: la frazione del duty cycle massimo a partire dalla quale inizia il field weakening. Si attiva quindi solo nella parte superiore della gamma di velocità.
- Field Weakening Ramp Time: il tempo di salita della corrente di field weakening, che evita una transizione brusca.
- Q Axis Current Factor: una regolazione che limita la corrente di coppia durante il field weakening, affinché la corrente totale rimanga controllata.
Ciò che costa
- Calore: la corrente di field weakening attraversa gli avvolgimenti e i transistor senza produrre coppia. Motore e controller si scaldano di più ad alta velocità. Vedi la nostra guida sul riscaldamento del motore.
- Autonomia: questa corrente proviene dalla batteria.
- Rischio di sovratensione: se il controller si interrompe bruscamente ad alta velocità, per guasto o per perdita di alimentazione, il field weakening si ferma di colpo. Il motore restituisce quindi la sua piena tensione, superiore a quella della batteria, verso il controller e la batteria. Transistor, condensatori e BMS potrebbero non reggere.
Il metodo
- Inizia con il field weakening disattivato e una macchina ben regolata: rilevamento del motore, limiti di corrente. Vedi le nostre guide sul rilevamento e sui limiti di corrente.
- Attiva una debole corrente di field weakening, con una soglia di partenza elevata.
- Guida, quindi rileva la velocità raggiunta, le temperature e la corrente della batteria.
- Aumenta a piccoli passi, finché il guadagno di velocità è reale e le temperature rimangono ragionevoli.
- Verifica che la tensione massima che il motore può restituire alla velocità raggiunta rimanga sopportabile dal controller e dalla batteria in caso di interruzione.
Field weakening o altra soluzione?
Il field weakening fornisce un incremento di velocità. Per un guadagno importante e duraturo, un motore con avvolgimento più rapido o una tensione della batteria più elevata sono spesso soluzioni migliori. Vedi le nostre guide High Speed o High Torque e sul passaggio a una tensione più alta. Su un motore a magneti interni, la regolazione MTPA Algorithm Mode permette anche di sfruttare la coppia di riluttanza: vedi la nostra guida sui motori IPM.
Il consiglio dell'officina
Non usare mai il field weakening per compensare una batteria con tensione troppo bassa o un motore scelto male. È una regolazione di finitura, non una soluzione di fondo.
Domande frequenti
Quanta velocità si può guadagnare?
Dipende dal motore: la sua costruzione e la sua induttanza fissano l'efficacia del field weakening. I motori a magneti interni si prestano in genere meglio rispetto ai motori a magneti superficiali. Solo la misurazione sulla tua macchina dà la risposta.
Il field weakening è pericoloso?
Lo è se il controller si interrompe ad alta velocità: il motore restituisce allora una tensione superiore a quella della batteria. Aumenta progressivamente e verifica questa tensione rispetto a ciò che sopportano il controller e la batteria.
Perché il mio motore si scalda di più ad alta velocità?
La corrente di field weakening attraversa gli avvolgimenti senza produrre coppia. Aggiunge calore, oltre alle perdite nel ferro che aumentano già con la velocità.
Il field weakening consuma la batteria più velocemente?
Consuma energia per un guadagno di velocità: l'autonomia diminuisce quando si guida nella zona in cui è attivo.