Zníženie magnetického poľa (field weakening): Dosiahnutie vyššej rýchlosti, ako to povoľuje napätie
Každý motor s permanentnými magnetmi má maximálnu "prirodzenú" rýchlosť, ktorá je určená napätím batérie. Redukcia magnetického toku, často označovaná anglickým názvom field weakening, umožňuje prekonať túto hranicu bez výmeny batérie alebo motora. Je to výkonné nastavenie, ktoré je obľúbené v pretekaniach, ale má svoju cenu a riziká, ktoré je potrebné poznať.
Dôležité informácie
- Motor s permanentnými magnetmi vytvára napätie, ktoré sa pri otáčaní nakoniec vyrovná napätiu batérie: tým sa dosiahne maximálna rýchlosť.
- Odbúdzanie (defłuxovanie) vstrekuje prúd, ktorý oslabuje účinok magnetov, čím sa posúva tento limit.
- Tento prúd nevytvára krútiaci moment na motore s povrchovými magnetmi: spôsobuje prehriatie motora a riadiacej jednotky a rýchlejšie vybíjanie batérie.
- V prípade náhleho zastavenia pri vysokej rýchlosti a pri zapnutom režime regeneračného brzdenia, napätie generované motorom môže presiahnuť hodnotu, ktorú zvládne ovládač.
Prečo motor dosahuje maximálny výkon?
Motor s permanentnými magnetmi je tiež dynamom: pri otáčaní vytvára napätie, známe ako protielektromotorická sila, ktoré je úmerné jeho rýchlosti. Aby sa do motora dostal prúd, regulátor musí naň aplikovať napätie vyššie, ako je napätie, ktoré motor produkuje.
Keď sa zvyšuje rýchlosť, napätie produkované motorom sa približuje napätiu batérie. Regulátor už nie je schopný dodávať prúd, a teda krútiaci moment: rýchlosť dosahuje svoj limit. Tento limit sa vypočíta na základe konštanty rýchlosti motora, Kv, a napätia batérie. Pozrite si náš sprievodca o Kv, Kt a póloch.
Princíp odstraňovania fluxu
V vektorovej regulácii sa prúd motora rozdeľuje na dve časti: prúd q, ktorý vytvára krútiaci moment, a prúd d, ktorý je zaradený v smere magnetov. Zvyčajne sa prúd d udržiava na nule.
Na zníženie otáčok, riadiaca jednotka vstriekuje záporný prúd. Vytvára tým pole, ktoré je opačné k poli magnetov, čo znižuje napätie, ktoré motor produkuje pri rovnakej rýchlosti. Riadiaca jednotka môže opäť pridať prúd q, a teda krútiaci moment, a motor prekročí svoj pôvodný limit.
Termín je zavádzajúci: magnety sa neoslabujú. Kompenzuje sa len ich vnímaný účinok z pohľadu vinutí, a to dovtedy, kým prúdi prúd.
Čo to stojí
- Prúd bez krútiaceho momentu: Pri motore s povrchovými magnetmi prúd "d" nevyvoláva krútiaci moment. Pridáva sa k celkovému prúdu, čo vedie k zvýšeniu teploty motora a regulátora.
- O výkone: Pri vysokých rýchlostiach a pri plnom výkone sa stále väčšia časť energie premieňa na teplo. To vedie k zníženiu dojazdu.
- Obmedzenie prúdu pre celý systém: Celkový prúd motora zostáva obmedzený. Čím viac prúdu je vyhradené na demagnetizáciu, tým menej zostáva na generovanie krútiaceho momentu.
Motory s vnútornými magnetmi (IPM) sú odolnejšie voči demagnetizácii, pretože prúd v nich sa tiež podieľa na vytváraní krútiaceho momentu. To je jeden z dôvodov ich úspechu v automobilovom priemysle: pozrite si náš sprievodca motory IPM a SPM.
Najväčšie riziko: náhle prerušenie jazdy pri vysokej rýchlosti
Pri reverznom režime sa motor otáča rýchlejšie, ako je jeho prirodzená rýchlosť: napätie, ktoré by generoval bez prúdu "d", presahuje napätie batérie. Ak ovládač náhle preruší napájanie (kvôli chybe, ochrane alebo strate napájania), prúd "d" zmizne a toto napätie sa náhle objaví na jeho svorkách.
Motor sa v tomto režime správa ako generátor, ktorý vráti prúd do batérie prostredníctvom mostového obvodu ovládača. To môže viesť k náhlému brzdeniu a k napätiu, ktoré môže presiahnuť hodnoty, ktoré zvládajú tranzistory alebo samotná batéria. Preto je dôležité mať rezervu v napätí a preto sa nastavenie odpojenia (defluxage) vykonáva opatrne.
Tipy pre servis.
Odoberanie výkonu sa nastavuje postupne, pričom je potrebné sledovať teploty motora a riadiacej jednotky, ako aj napätie batérie. Táto funkcia je určená len pre skúsených používateľov, pretože strata trakcie alebo náhle brzdenie pri vysokej rýchlosti môžu mať vážne následky.
Odstránenie prebytočného lepidla alebo príliš vysoké napätie?
Aby sme dosiahli vyššiu rýchlosť, máme dve možnosti: znížiť odpor (deflow) alebo zvýšiť napätie batérie. Vyššie napätie zvyšuje výkon bez dodatočného prúdu, a teda bez zahrievania a straty účinnosti, ale vyžaduje kompatibilnú batériu, ovládač a často aj systém riadenia batérie (BMS). Zníženie odporu si vyžaduje len nastavenie, ale má za následok zvýšené zahrievanie a zníženú výdrž batérie. Pri pretekárskych strojoch sa často kombinujú obe možnosti. Pre batérie, pozrite si našu ponuku batérií pre elektrické skútre.
Často kladené otázky
O koľko zvyšuje odstraňovanie prebytočného materiálu (defluxovanie) rýchlosť?
Záleží to od motora, napätia a prúdu, ktoré sme ochotní do neho investovať. Zvýšenie výkonu je skutočné, ale rýchlo sa prejavuje vo forme tepla; meria sa priamo na zariadení, monitorovaním teplôt, a nie prostredníctvom predchádzajúcich odhadov.
Poškodzuje demagnetizácia magnety?
V rozumných medziach, nie: opačná polarita je len dočasná. Avšak silný prúd prechádzajúci cez motor, ktorý už je veľmi horúci, môže prispieť k demagnetizácii magnetov. Preto je dôležité monitorovať teplotu motora.
Všetky riadiace jednotky dokážu regulovať prúd?
Nie. Potrebná je vektorová regulácia a špeciálna funkcia na to. Regulátory, ako napríklad VESC, ponúkajú túto možnosť, s nastavením maximálneho prúdu odbočky.