Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) создали метод определения «рабочего поля» двигателя электромобиля. Этот метод выявляет границы безопасной эксплуатации двигателя, минимизируя риск его перегрева и внезапной поломки.
«Парк электромобилей в России стремительно растет и уже насчитывает более 138 тысяч единиц. Однако национальный стандарт испытаний двигателей не учитывает особенности их работы в электромобилях. Ученые ПНИПУ предложили методику для испытаний таких двигателей, которая определяет их «рабочее поле» – допустимые пределы эксплуатации без перегрева. Универсальность метода подтверждена успешным проведением полного цикла испытаний на серийном малоразмерном асинхронном двигателе», – сообщили в ПНИПУ.
Исследователи отмечают, что ГОСТ «Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний» не подходит для электромоторов из-за их принципиальных различий. В отличие от двигателей внутреннего сгорания, которые при чрезмерной нагрузке глохнут, электромоторы сохраняют частоту вращения ротора, но это приводит к значительному увеличению силы тока и нагреву, что может вызвать отказ. Электромоторы также развивают максимальное усилие на низких оборотах (до 1 тыс. об/мин), где ДВС работать не может, и имеют более широкий рабочий диапазон (в 1,5-2 раза выше максимальных оборотов бензиновых двигателей). В России нет готовых решений для испытаний электромоторов под нагрузкой, а импортное оборудование дорого или недоступно.
Ученые Пермского политеха создали методику для исследования поведения электродвигателей в экстремальных режимах на специально собранном стенде. Для апробации методики был выбран серийный асинхронный двигатель мощностью 1,1 кВт, который широко используется за счет своей простоты и надежности.
Для испытаний собрали стенд с электромотором и генератором, который создает сопротивление для работы мотора под разной нагрузкой. Скорость мотора управляется частотным преобразователем, а силу «торможения» можно регулировать с пульта. Установка позволяет имитировать любые дорожные условия. Датчики измеряют усилие, частоту вращения и температуру мотора.
Ученые определили, что критическая температура корпуса двигателя – 70 градусов Цельсия, а медных обмоток – 145 градусов. Превышение этих значений ведет к повреждению изоляции и сокращению срока службы. Контроль температуры корпуса может стать надежным индикатором состояния двигателя. При достижении 65-70 градусов датчик автоматически ограничит ток, предотвращая разрушение.
Испытания показали, что некоторые режимы работы приводят к быстрому нагреву до опасных температур, что неприемлемо для длительной эксплуатации.
В ПНИПУ подчеркнули, что разработанная методика представляет собой универсальный инструмент для тестирования отечественных электродвигателей для электромобилей под нагрузкой. В будущем исследователи планируют применить эту методику к другим типам электродвигателей, особенно к синхронным.
Источник: ТАСС
распечатать статью