[Полезная информация] Вопросы и ответы о знаниях, связанных с двигателем

1.Что такое двигатель?

Двигатель — это компонент, который преобразует электрическую энергию от аккумуляторной батареи в механическую энергию для вращения колес электромобиля.

2.Что такое обмотка?

Обмотка якоря — основная часть двигателя постоянного тока, состоящая из катушек, намотанных медным эмалированным проводом. Когда обмотка якоря вращается в магнитном поле двигателя, она генерирует электродвижущую силу.

3.Что такое магнитное поле?

Магнитное поле — это силовое поле, которое возникает вокруг постоянного магнита или электрического тока, охватывая пространство, в котором могут действовать магнитные силы.

4. Что такое напряженность магнитного поля?

Напряженность магнитного поля на расстоянии 1/2 метра от бесконечно длинного провода, по которому течет ток силой 1 ампер, составляет 1 А/м (ампер на метр в Международной системе единиц СИ). В системе единиц СГС (сантиметр-грамм-секунда), в ознаменование вклада Эрстеда в электромагнетизм, напряженность магнитного поля на расстоянии 0,2 сантиметра от бесконечно длинного провода, по которому течет ток силой 1 ампер, определяется как 10e (эрстед), где 10e = 1/4π×10^-3 А/м. Напряженность магнитного поля обычно обозначается как H.

5. Что такое правило Ампера?

Возьмите прямой провод в правую руку, большой палец должен быть направлен в сторону тока. Направление сгибания пальцев будет соответствовать направлению линий магнитного поля, окружающих провод.

6. Что такое магнитный поток?

Также известная как величина магнитного потока, она определяется как произведение напряженности магнитной индукции B на площадь S плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля в однородном магнитном поле.

7. Что такое статор?

Неподвижная часть щеточного или бесщеточного двигателя во время работы. В щеточном или бесщеточном безредукторном двигателе ступичного типа вал двигателя называется статором, что делает его двигателем с внутренним статором.

8. Что такое ротор?

Вращающаяся часть щеточного или бесщеточного двигателя во время работы. В щеточном или бесщеточном безредукторном двигателе ступичного типа наружный корпус называется ротором, что делает его двигателем с внешним ротором.

9. Что такое угольные щетки?

Расположенные напротив поверхности коллектора в щеточном двигателе, угольные щетки передают электрическую энергию катушкам при вращении двигателя. Из-за своего первичного углеродного состава они подвержены износу и требуют регулярного обслуживания, замены и очистки от углеродистых отложений.

10. Что такое держатель щетки?

Механический канал внутри щеточного двигателя, который удерживает и удерживает угольные щетки на месте.

11. Что такое коммутатор?

В щеточном двигателе коллектор состоит из изолированных металлических полос, которые попеременно контактируют с положительными и отрицательными клеммами щеток при вращении ротора двигателя, изменяя направление тока в катушках двигателя на противоположное для достижения коммутации.

12. Что такое последовательность фаз?

Порядок расположения катушек в бесколлекторном двигателе.

13. Что такое магнитные стали?

Обычно используется для обозначения высокоинтенсивных магнитных материалов; в двигателях электромобилей обычно используются редкоземельные магнитные стали на основе неодима, железа и бора (NdFeB).

14. Что такое электродвижущая сила (ЭДС)?

ЭДС, создаваемая ротором двигателя при пересечении линий магнитного поля, противодействует приложенному напряжению, отсюда и ее название — противоэлектродвижущая сила (ПЭС).

15. Что такое щеточный двигатель?

В щеточном двигателе катушки и коммутатор вращаются, а магниты и угольные щетки остаются неподвижными. Переменное направление тока катушки достигается за счет вращающегося коммутатора и щеток. Щеточные двигатели в электромобилях делятся на высокоскоростные и низкоскоростные. Основное различие между щеточными и бесщеточными двигателями заключается в наличии угольных щеток в щеточных двигателях.

16. Что такое тихоходный щеточный двигатель и его характеристики?

В электромобилях низкоскоростной щеточный двигатель относится к низкоскоростному, высокомоментному, безредукторному двигателю постоянного тока ступичного типа, в котором относительная скорость между статором и ротором соответствует скорости колеса. Статор имеет 5-7 пар магнитов, а якорь ротора имеет 39-57 пазов. Поскольку обмотки якоря закреплены внутри корпуса колеса, рассеивание тепла облегчается вращающимся корпусом и его 36 спицами, которые повышают теплопроводность.

17. Характеристики щеточных и редукторных двигателей?

Щеточные двигатели имеют главную скрытую опасность «износа щеток» из-за наличия щеток. Следует отметить, что щеточные двигатели далее делятся на редукторные и нередукторные типы. В настоящее время многие производители выбирают щеточные и редукторные двигатели, которые являются высокоскоростными двигателями. «Редукторная» часть относится к использованию механизма редуктора для регулировки скорости двигателя в сторону понижения (согласно национальным стандартам, скорость электровелосипедов не должна превышать 20 км/ч, поэтому скорость двигателя должна быть около 170 об/мин).

Как высокоскоростной двигатель с редуктором, он отличается надежным ускорением, давая гонщикам мощное ощущение при запуске и сильные возможности подъема на холм. Однако электрическая ступица закрыта, и только смазка добавляется перед отправкой с завода. Пользователям сложно выполнять плановое техническое обслуживание, а сами шестерни подвергаются механическому износу. Примерно через год недостаточная смазка может усугубить износ шестерен, что приведет к повышенному шуму, более высокому потреблению тока во время использования и повлияет на срок службы как двигателя, так и аккумулятора.

18. Что такое бесщеточный двигатель?

Бесщеточный двигатель достигает переменных изменений направления тока в своих катушках с помощью контроллера, подающего постоянный ток с изменяющимися направлениями тока. Между ротором и статором бесщеточного двигателя нет щеток или коммутаторов.

19. Как двигатель осуществляет коммутацию?

Как бесщеточные, так и щеточные двигатели требуют чередующихся изменений направления тока, протекающего через их катушки во время вращения, чтобы обеспечить непрерывное вращение. Щеточные двигатели используют для этого коммутатор и щетки, тогда как бесщеточные двигатели используют контроллер.

20. Что такое обрыв фазы?

В трехфазной цепи бесщеточного двигателя или бесщеточного контроллера одна фаза не функционирует должным образом. Отказ фазы можно классифицировать как отказ основной фазы и отказ датчика Холла. Это проявляется в том, что двигатель испытывает вибрации и не может работать или вращается слабо с чрезмерным шумом. Эксплуатация контроллера в условиях отказа фазы может легко привести к выгоранию.

21. Каковы наиболее распространённые типы двигателей?

Распространенные типы двигателей включают в себя щеточные редукторные мотор-колеса, щеточные безредукторные мотор-колеса, бесщеточные редукторные мотор-колеса, бесщеточные безредукторные мотор-колеса и двигатели бокового монтажа.

22.Как можно отличить высокоскоростные двигатели от тихоходных в зависимости от их типа?

А) Щеточные мотор-редукторы и бесщеточные мотор-редукторы относятся к высокоскоростным двигателям.

Б) Коллекторные безредукторные мотор-колеса и бесщеточные безредукторные мотор-колеса относятся к тихоходным двигателям.

23. Как определяется мощность двигателя?

Мощность двигателя определяется отношением механической энергии, вырабатываемой двигателем, к электрической энергии, вырабатываемой источником питания.

24. Почему важно выбирать мощность двигателя? Какое значение имеет выбор номинальной мощности двигателя?

Выбор номинальной мощности двигателя является важной и сложной задачей. Если номинальная мощность слишком высока для нагрузки, двигатель часто будет работать в условиях малой нагрузки, не полностью используя свою мощность, что приводит к неэффективности и увеличению эксплуатационных расходов. И наоборот, если номинальная мощность слишком низкая, двигатель будет перегружен, что приведет к увеличению внутреннего рассеивания, снижению эффективности и сокращению срока службы двигателя. Даже незначительные перегрузки могут значительно сократить срок службы двигателя, в то время как более серьезные перегрузки могут повредить изоляцию или даже сжечь двигатель. Поэтому важно выбирать номинальную мощность двигателя строго на основе условий эксплуатации электромобиля.

25. Почему для бесщеточных двигателей постоянного тока обычно требуется три датчика Холла?

Проще говоря, для вращения бесщеточного двигателя постоянного тока всегда должен быть определенный угол между магнитным полем катушек статора и постоянными магнитами ротора. По мере вращения ротора направление его магнитного поля меняется, и для поддержания угла между двумя полями направление магнитного поля катушек статора должно меняться в определенных точках. Три датчика Холла отвечают за информирование контроллера о том, когда следует изменить направление тока, обеспечивая плавность этого процесса.

26. Каков примерный диапазон потребляемой мощности датчиков Холла в бесколлекторных двигателях?

Приблизительный диапазон потребляемой мощности датчиков Холла в бесщеточных двигателях составляет от 6 мА до 20 мА.

27. При какой температуре двигатель может нормально работать?

Какую максимальную температуру может выдержать двигатель? Если температура крышки двигателя превышает температуру окружающей среды более чем на 25 градусов, это означает, что повышение температуры двигателя превысило нормальный диапазон. Как правило, повышение температуры двигателя должно быть ниже 20 градусов. Катушки двигателя намотаны эмалированной проволокой, а эмалевое покрытие может отслоиться при температуре выше 150 градусов, что приведет к короткому замыканию катушки. Когда температура катушки достигает 150 градусов, корпус двигателя может показывать температуру около 100 градусов. Поэтому, если мы рассмотрим температуру корпуса, максимальная температура, которую может выдержать двигатель, составляет около 100 градусов.

28. Температура двигателя должна быть ниже 20 градусов Цельсия, то есть температура крышки двигателя должна превышать температуру окружающей среды менее чем на 20 градусов Цельсия. Каковы причины перегрева двигателя свыше 20 градусов Цельсия?

Непосредственной причиной перегрева двигателя является высокий ток. Это может быть вызвано короткими замыканиями или обрывами катушек, размагничиванием магнитной стали или низкой эффективностью двигателя. Нормальные ситуации включают работу двигателя при высоких токах в течение длительных периодов.

29. Что заставляет двигатель нагреваться? Какой процесс при этом происходит?

Когда двигатель работает под нагрузкой, в двигателе происходит потеря мощности, которая в конечном итоге преобразуется в тепло, повышая температуру двигателя выше температуры окружающей среды. Разница между температурой двигателя и температурой окружающей среды называется повышением температуры. Как только происходит повышение температуры, двигатель рассеивает тепло в окружающую среду; чем выше температура, тем быстрее рассеивается тепло. Когда тепло, вырабатываемое двигателем за единицу времени, равно рассеиваемому теплу, температура двигателя остается стабильной, достигая баланса между выделением и рассеиванием тепла.

30. Каково общее допустимое повышение температуры для двигателя? Какая часть двигателя больше всего подвержена повышению температуры? Как оно определяется?

Когда двигатель работает под нагрузкой, для максимальной эффективности, чем выше выходная мощность (если не учитывать механическую прочность), тем лучше. Однако более высокая выходная мощность приводит к большей потере мощности и более высоким температурам. Мы знаем, что самым слабым местом с точки зрения термостойкости в двигателе является изоляционный материал, такой как эмалированный провод. Изоляционные материалы имеют температурный предел. В пределах этого предела их физические, химические, механические и электрические свойства остаются стабильными, а срок их службы обычно составляет около 20 лет.

Превышение этого предела резко сокращает срок службы изоляционных материалов и может даже привести к выгоранию. Этот температурный предел известен как допустимая температура изоляционного материала, которая также является допустимой температурой для двигателя. Срок службы изоляционного материала, как правило, эквивалентен сроку службы двигателя.

Температура окружающей среды меняется в зависимости от времени и местоположения, и в Китае для проектирования двигателей указана стандартная температура окружающей среды 40°C. Таким образом, допустимая температура изоляционного материала или двигателя минус 40°C является допустимым повышением температуры. Различные изоляционные материалы имеют разные допустимые температуры. На основе их допустимых температур пять наиболее часто используемых изоляционных материалов для двигателей классифицируются как A, E, B, F и H.

Принимая за основу температуру окружающей среды 40 °C, в следующей таблице показаны пять изоляционных материалов, их допустимые температуры и допустимые повышения температуры в соответствии с их характеристиками, изоляционными материалами, допустимыми температурами и допустимыми повышениями температуры:

• A: Хлопок, шелк, картон, дерево и т.д., обработанные пропиткой, обычным изоляционным лаком. Допустимая температура: 105°C, Допустимое повышение температуры: 65°C
• E: Эпоксидная смола, полиэфирная пленка, слюдяная бумага, триацетатное волокно, высококачественный изоляционный лак. Допустимая температура: 120°C, допустимое повышение температуры: 80°C
• B: Композиты из слюды, асбеста и стекловолокна, соединенные органическим лаком с улучшенной термостойкостью. Допустимая температура: 130°C, допустимое повышение температуры: 90°C
• F: Слюда, асбест и стекловолоконные композиты, связанные или пропитанные термостойкой эпоксидной смолой. Допустимая температура: 155°C, допустимое повышение температуры: 115°C
• H: Слюда, асбест или композиты из стекловолокна, связанные или пропитанные силиконовой смолой, силиконовым каучуком. Допустимая температура: 180°C, допустимое повышение температуры: 140°C

31. Как измерить фазовый угол бесщеточного двигателя?

Подключив источник питания к контроллеру, который затем подает питание на элементы Холла, можно определить фазовый угол бесщеточного двигателя. Метод следующий: используйте диапазон напряжения +20 В постоянного тока на мультиметре, подключите красный провод к линии +5 В и используйте черный провод для измерения высокого и низкого напряжения трех проводов. Сравните показания с таблицами коммутации для двигателей на 60 и 120 градусов.

32. Почему нельзя подключить любой контроллер постоянного тока с бесщеточным двигателем постоянного тока и ожидать от него нормальной работы? Почему существует концепция обратной последовательности фаз для бесщеточных двигателей постоянного тока?

В общем случае фактическая работа бесщеточного двигателя постоянного тока включает в себя следующий процесс: вращение двигателя – изменение направления магнитного поля ротора – когда угол между магнитным полем статора и магнитным полем ротора достигает 60 электрических градусов – сигнал Холла изменяется – направление фазного тока изменяется – магнитное поле статора увеличивается на 60 электрических градусов – угол между магнитными полями статора и ротора становится равным 120 электрическим градусам – двигатель продолжает вращаться.

Это проясняет, что существует шесть правильных состояний Холла. Когда определенное состояние Холла информирует контроллер, контроллер выводит определенное фазовое состояние. Таким образом, изменение последовательности фаз является задачей, гарантирующей, что электрический угол статора прогрессирует в одном направлении на 60 электрических градусов.

33. Что произойдет, если 60-градусный бесщеточный контроллер использовать на 120-градусном бесщеточном двигателе, и наоборот?

Обе ситуации приведут к потере фазы и не позволят нормальному вращению. Однако контроллеры, используемые JieNeng, являются интеллектуальными бесщеточными контроллерами, которые могут автоматически определять двигатели на 60 или 120 градусов, что обеспечивает совместимость и простоту обслуживания и замены.

34. Как можно определить правильную последовательность фаз для бесщеточного контроллера постоянного тока и бесщеточного двигателя постоянного тока?

Во-первых, убедитесь, что провода питания и заземления линии Холла правильно подключены к соответствующим линиям на контроллере. Существует 36 возможных комбинаций для подключения трех линий Холла двигателя к трем линиям двигателя на контроллере. Самая простая, хотя и wn, но требуется осторожность и определенный порядок. Избегайте больших вращений во время тестирования, так как они могут повредить контроллер. Если двигатель вращается плохо, эта конфигурация неверна. Если двигатель вращается в обратном направлении, зная последовательность фаз контроллера, поменяйте местами линии Холла a и c и линии двигателя A и B, чтобы добиться прямого вращения. Наконец, проверьте правильность подключения, обеспечив нормальную работу при высоких токах.

35. Как 120-градусный бесщеточный контроллер может управлять 60-градусным двигателем?

Добавьте цепь направления между линией сигнала Холла (b-фаза) бесщеточного двигателя и линией сигнала выборки контроллера.

36. Каковы визуальные различия между щеточным высокоскоростным двигателем и щеточным низкоскоростным двигателем?
A. Высокоскоростной двигатель имеет обгонную муфту, что позволяет легко вращаться в одном направлении, но трудно в другом. Низкоскоростной двигатель легко вращается в обоих направлениях.
B. Транспортное средство высокоскоростного двигателя производит более громкий шум при вращении, тогда как вращение низкоскоростного двигателя относительно тише. Опытные люди могут легко определить их по звуку.

37. Каковы номинальные рабочие условия двигателя?
Номинальное рабочее состояние двигателя относится к состоянию, в котором все физические параметры находятся на своих номинальных значениях. Работа в этих условиях обеспечивает надежную работу двигателя с оптимальной общей производительностью.

38. Как рассчитывается номинальный крутящий момент двигателя?
Номинальный крутящий момент на валу двигателя обозначается как T2n. Он рассчитывается путем деления номинальной выходной механической мощности (Pn) на номинальную скорость вращения (Nn), т. е. T2n = Pn/Nn. Где Pn в ваттах (Вт), Nn в оборотах в минуту (об/мин), а T2n в ньютон-метрах (НМ). Если Pn дано в киловаттах (КВт), коэффициент 9,55 следует изменить на 9550.

Поэтому при равных условиях номинальной мощности двигатель с меньшей скоростью вращения будет иметь больший крутящий момент.

39. Как определяется пусковой ток двигателя?
Пусковой ток двигателя обычно не должен превышать номинальный ток более чем в 2-5 раз. Это важная причина внедрения защиты ограничения тока в контроллерах.

40. Почему скорость вращения двигателей, продаваемых на рынке, становится все выше, и каковы последствия?
Поставщики увеличивают скорость, чтобы снизить затраты. Для низкоскоростных двигателей более высокие скорости означают меньше витков катушки, меньше листов кремнистой стали и меньше деталей из магнитной стали. Потребители часто воспринимают более высокие скорости как лучшие.

Однако работа на номинальной скорости обеспечивает постоянную мощность, но приводит к значительному снижению эффективности в диапазоне низких скоростей, что приводит к плохому пусковому крутящему моменту.

Более низкая эффективность требует более высоких токов для запуска и во время езды, что предъявляет более высокие требования к ограничению тока контроллера и отрицательно сказывается на производительности аккумулятора.

41. Как отремонтировать двигатель, который сильно перегрелся?
Обычные методы ремонта — замена двигателя или выполнение технического обслуживания и защиты.

42. Каковы возможные причины превышения током холостого хода двигателя предельных значений, указанных в справочной таблице, и как это устранить?
Возможные причины включают чрезмерное внутреннее механическое трение, частичное короткое замыкание в катушках, размагничивание магнитной стали и углеродистые отложения на коллекторе двигателей постоянного тока. Методы ремонта обычно включают замену двигателя, замену угольных щеток или очистку углеродистых отложений.

43. Каковы максимальные пределы тока холостого хода для различных типов двигателей без неисправностей в зависимости от типа двигателя, номинального напряжения 24 В и номинального напряжения 36 В?

• Боковой двигатель: 2,2 А (24 В), 1,8 А (36 В)
• Высокоскоростной щеточный двигатель: 1,7 А (24 В), 1,0 А (36 В)
• Низкоскоростной щеточный двигатель: 1,0 А (24 В), 0,6 А (36 В)
• Высокоскоростной бесщеточный двигатель: 1,7 А (24 В), 1,0 А (36 В)
• Низкоскоростной бесщеточный двигатель: 1,0 А (24 В), 0,6 А (36 В)

44. Как измерить ток холостого хода двигателя?
Установите мультиметр на диапазон 20 А и подключите красный и черный щупы последовательно к клеммам входного питания контроллера. Включите питание и, при невращающемся двигателе, запишите максимальный ток A1, отображаемый на мультиметре. Поверните дроссель, чтобы двигатель вращался на высокой скорости без нагрузки более 10 секунд. Подождите, пока скорость двигателя стабилизируется, затем наблюдайте и запишите максимальное значение тока A2, отображаемое на мультиметре. Ток холостого хода двигателя рассчитывается как A2 - A1.

45. Как определить качество двигателя и какие параметры имеют решающее значение?
Ключевые параметры, которые следует учитывать, — это ток холостого хода и ток езды, которые следует сравнивать с нормальными значениями. Кроме того, важными факторами являются эффективность двигателя, крутящий момент, шум, вибрация и тепловыделение. Лучший метод — использовать динамометр для проверки кривой эффективности.

46. ​​В чем разница между двигателями мощностью 180 Вт и 250 Вт и каковы требования к контроллеру?

Ток нагрузки двигателя мощностью 250 Вт больше, что требует от контроллера большего запаса мощности и надежности.

47. Почему потребляемый электровелосипедом ток в стандартных условиях зависит от мощности двигателя?

Хорошо известно, что в стандартных условиях при номинальной нагрузке 160 Вт потребляемый ток двигателя постоянного тока мощностью 250 Вт составляет около 4–5 А, тогда как у двигателя постоянного тока мощностью 350 Вт он немного выше.

Пример: если напряжение батареи составляет 48 В, а оба двигателя, 250 Вт и 350 Вт, имеют номинальную точку эффективности 80%, то номинальный рабочий ток двигателя мощностью 250 Вт составляет приблизительно 6,5 А, а номинальный рабочий ток двигателя мощностью 350 Вт составляет приблизительно 9 А.

Двигатели, как правило, имеют более низкие точки эффективности, когда рабочий ток отклоняется дальше от номинального рабочего тока. При нагрузке 4-5 А двигатель мощностью 250 Вт имеет эффективность 70%, а двигатель мощностью 350 Вт имеет эффективность 60%. Таким образом, при нагрузке 5 А:

• Выходная мощность двигателя 250 Вт составляет 48 В * 5 А * 70% = 168 Вт.
• Выходная мощность двигателя 350 Вт составляет 48 В * 5 А * 60% = 144 Вт.

Для достижения выходной мощности 168 Вт (приблизительно номинальной нагрузки) при двигателе мощностью 350 Вт необходимо увеличить мощность, тем самым повысив КПД.

48. Почему электровелосипед с двигателем мощностью 350 Вт имеет меньший запас хода, чем электровелосипед с двигателем мощностью 250 Вт при тех же условиях?

При тех же условиях потребляемый ток электровелосипеда с двигателем мощностью 350 Вт больше, что приводит к сокращению запаса хода при использовании той же батареи.

Выбор номинальной мощности двигателя обычно выполняется в три этапа: во-первых, вычисляется мощность нагрузки (P). Во-вторых, предварительно выбирается номинальная мощность двигателя и другие характеристики на основе мощности нагрузки. В-третьих, проверяется предварительно выбранный двигатель.

Проверка обычно начинается с теплового подъема, затем следует перегрузочная способность и, при необходимости, пусковая способность. Если все проверки пройдены, предварительно выбранный двигатель считается финализированным. Если нет, повторяйте со второго шага до успешного завершения. Важно отметить, что при условии удовлетворения требований нагрузки двигатель с меньшей номинальной мощностью более экономичен.

После завершения второго шага отрегулируйте номинальную мощность на основе изменения температуры окружающей среды. Номинальная мощность основана на стандартной температуре окружающей среды 40°C. Если температура окружающей среды постоянно ниже или выше, отрегулируйте номинальную мощность двигателя, чтобы полностью использовать его возможности. Например, в областях с постоянно более низкими температурами увеличьте номинальную мощность двигателя сверх стандартной Pn, и наоборот, в более жарких условиях уменьшите номинальную мощность.