-
--熱烈祝賀我會聯辦的科普活動被中國科協評為--優秀科普活動
12月21日，中國科學技術協會辦公廳印發《關于對2020年全國科普日有關組織單位和活動予以表揚的通知》（科協辦函普字【2020】158號），江蘇省機械工程學會、南京工程學會和江蘇省學會服務中心聯辦的“2020年全國科普日暨第一屆‘天印筑夢·科普智行’”活動，被評為優秀科普活動。
電機的十萬個為什么（2）
時間：2021/1/7 16:03:45 瀏覽次數：6028
字體：大
中
小
29.什么原因導致電機會發熱？這是一個怎樣的過程？
電機負載運行時電機內有功率損耗，最終都將變成熱能，這就會使電機溫度升高，超過了周圍環境溫度。電機溫度比環境溫度高出的值稱為升溫。一旦有了升溫，電機就要向周圍散熱；溫度越高、散熱越快。當電機單位時間發出的熱量等于散出的熱量時，電機溫度不再增加，而保持著一個穩定不變的溫度，即處于發熱與散熱平衡的狀態。
30.一般點擊允許溫升是多少？電機的溫升對電機中的哪個部分影響最大？是怎么定義的？
電機負載運行時，從盡量發揮它的作用出發，所帶負載即輸出功率越大越好（若不考慮機械強度）。但是輸出功率越大、損耗功率越大，溫度越高。我們知道，電機內耐溫最薄弱的東西是絕緣材料，如漆包線。絕緣材料耐溫有個限度，在這個限度內，絕緣材料的物理、化學、機械、電氣等各方面性能都很穩定，其工作壽命一般約為 20 年。
超過這個限度，絕緣材料的壽命就急劇縮短，甚至會燒毀。這個溫度限度，稱為絕緣材料的允許溫度。絕緣材料的允許溫度，就是電機的允許溫度；絕緣材料的壽命，一般就是電機的壽命。
環境溫度隨時間、地點而異，設計電機時規定取 40 攝氏度為我國標準環境溫度。因此絕緣材料或電機的允許溫度減去 40 攝氏度即為允許溫升，不同絕緣材料的允許溫度是不一樣的，按照允許溫度的高低，電機常用的絕緣材料為 A 、 E 、 B 、 F 、 H 五種。
按環境溫度為 40 攝氏度計算，這五種絕緣材料及其允許溫度和允許溫升如下所示，分別對應等級、絕緣材料、允許溫度、允許溫升。
A 經過浸漬處理的棉、絲、紙板、木材等，普通絕緣漆 105 65
E 環氧樹脂、聚脂薄膜、青殼紙，三酸纖維，高度絕緣漆 120 80
B 用提高了耐熱性能的有機漆作粘合劑的云母、石棉、和玻璃纖維組合物 130 90
F 用耐熱優良的環氧樹脂粘合或浸漬的云母、石棉和玻璃纖維組合物 155 115
H 用硅有樹脂粘合或浸漬的云母、石棉或玻璃纖維組合物，硅有橡膠 180 140
31.怎樣測量無刷電機的相角？
接通控制器電源，由控制器給霍爾元件供電，就可以檢測到無刷電機的相角了。方法如下：用萬能表的 +20V 直流電壓檔，并將紅表筆接 +5V 線，黑筆分別測量三個引線的高低電壓，按 60 度及 120 度電機的換相表對照即可。
32.為什么任意一臺直流無刷控制器和直流無刷電機不能隨意接上就能正常轉動起來？為什么直流無刷會有倒相序之說？
一般來說直流無刷電機在實際運動中是這樣一個過程：電機轉動 —— 轉子磁場方向改變 —— 當定子磁場方向和轉子磁場方向的夾角到 60 度電角度時 —— 霍爾信號改變 —— 相線電流方向改變 —— 定子磁場向前跨越 60 度電角度 —— 定子磁場方向和轉子磁場方向夾角為 120 度電角度 —— 電機繼續轉動。
這樣我們就明白了，霍爾有六種正確的狀態。當特定的霍爾告訴控制器時，控制器就有特定的相線輸出狀態。所以倒相序就是要完成這樣的一個任務，就是使定子的電角度始終按一個方向以 60 度電角度步進。
33.如果 60 度的無刷控制器用在 120 度的無刷電機上會有什么狀況？反之又如何？
都會倒至缺相現象，不能正常轉動；但捷能所采用的控制器是一種智能型無刷控制器能夠自動識別 60 度電機或 120 度電機，從而可以兼容適配二種電機，使得維修更換更加方便。
34.直流無刷控制器和直流無刷電機怎樣能倒出正確的相序？
第一步要保證霍爾線的電源線和地線與控制器上相對應的線插好，而三個電機霍爾線與三個電機線對控制器的接法共有 36 種，最簡單而笨的方法是每種狀態逐一試驗。換接時可以不斷電進行，但一定要仔細，也要有一定的次序。要注意每次擰轉不要太大，如果電機轉動不順利，則這種狀態就是不對的，轉把擰的太大就有損控制器，如果出現反轉的情況，在知道控制器的相序的情況下就是把控制器霍爾線 a 、 c 互換，點擊線 A 相與 B 相互換，即可倒為正轉。最后驗證接得正確方法是大電流運轉時正常。
35.如何用 120 度無刷控制器控制 60 度電機？
在無刷電機霍爾信號線 b 相與控制器采樣信號線之間加方向線路即可。
36.有刷高速電機和有刷低速電機有什么直觀上的區別？
A. 高速電機有超越離合器，往一個方向轉輕松，往另一個方向轉費盡；低速電機雙向轉斗一樣輕松。
B. 高速電機的車轉動時噪音較大，低速電機轉動噪音較小。有經驗的人很容易憑耳朵識別。
37.什么是電機的額定運行狀態？
在電機運行時，若各個物理量都與它的額定值一樣，就稱為額定運行狀態，在額定運行狀態下工作，電機能可靠的運行，并具有最好的綜合性能。
38.電機的額定轉矩是怎么計算出來的？
點擊軸上輸出的額定轉矩可以用 T2n 表示，其大小是輸出的機械功率額定值除以轉交速度的額定值，即 T2n=Pn 其中 Pn 的單位為 W、Nn 的單位為 r/min、 T2n 單位是 N.M, 如果 PNM 單位用 KN ，系數 9.55 改為 9550 。
故可以得出，如果在電機額定功率相等的條件下，電機的轉速低其轉矩越大。
39.電機的啟動電流是怎么定義的？
一般要求電機的啟動電流不能超過其額定電流的 2~5 倍，這也是為什么在對控制器上作限流保護的一個重要原因。
40.市場上銷售的電機轉速為什么越來越高？及有何影響？
供應商方面提速可以降低成本，同樣是低速點擊，速度高了線圈匝數就少了，也省了硅鋼片，磁鋼數目也少了，購買者認為高速就好。
額定速度工作時，其功率不變，但在低速區時效率明顯低了，也就是啟動無力。
效率低，需要用大電流啟動，騎行時電流也大，對控制器的限流要求大，對電池也不好。
41.出現電機異常發熱情況怎么維修？
維修處理的方法一般為更換電機，或進行維修保。
42.電機的空載電流大于參考表極限數據時表明電機出現了故障，產生的原因有哪些？怎么維修？
點擊內部機械摩擦大；線圈局部短路；磁鋼退磁；直流電機換相器積碳。維修處理的方法一般那為更換電機，或更換碳刷，清理積碳。
43.各種電機的無故障最大極限空載電流是多少？
以下分別對應電機形式、額定電壓 24V 時、額定電壓 36V 時：
側掛電機 2.2A 1.8A
高速有刷電機 1.7A 1.0A
低速有刷電機 1.0A 0.6A
高速無刷電機 1.7A 1.0A
低速無刷電機 1.0A 0.6A
44.電機空轉電流如何測量？
將萬用表置于 20A 檔位，將紅黑表筆竄連接在控制器的電源輸入端。打開電源，再電機不轉的情況下，記錄下此時萬用表的最大電流 A1 。轉動轉把，使電機高速空載轉動 10s 以上，等待電機轉速穩定后，開始觀察并記錄此時萬用表的最大數值 A2 。電機空載電流 =A2-A1 。
45.如何識別電機的好壞？關鍵看哪些參數？
主要是空載電流和騎行電流的大小，與正常值對比，及電機效率和扭矩的高低，以及電機的噪聲、振動和發熱量，最好的方法是用測功機測試效率曲線。
46.180W 和 250W 電機有何區別？對控制器有何要求？
250W 的騎行電流大，對控制器的功率余量及可靠性要求較高。
47.為什么在標準環境下，電動車的騎行電流會因電機的額定不同而不同？
眾所周知，標準條件下，以額定負載 160W 來計算，在 250W 的直流電機上騎行電流為 4 — 5A 左右，而在 350W 直流電機上騎行電流略高一些。
舉個例子：如果電池電壓為 48V，兩個電機 250W 和 350W ，其額定效率點都為 80% ，則 250W 電機的額定工作電流為 6.5A 左右，而 350W 電機的額定工作電流為 9A 左右。
而一般電機的效率點是工作電流偏離額定工作電流越遠，其值越小，同在 4 — 5A 的負載情況下，在 250W 的電機效率為 70% ， 350W 的電機效率為 60% ，則在 5A 的負載下，
250W 的輸出功率為 48V*5A*70%=168W
350W 的輸出功率為 48V*5A*60%=144W
而 350W 電機為了使輸出功率滿足騎行要求即達到 168W （差不多是額定負載），則只有使電源增加，從而使效率點增高。
48.為什么在同樣的環境下， 350W 的電機要比 250W 的電機的電動車的續行里程短？
由于同樣的環境下， 350W 電機的電動車騎行電流大所以在電池一樣的情況下，其續行里程會短。
49.對于電動助力車廠家應該怎么去選擇電機？根據什么去選擇電機？
對于電動車來說其電機選擇的最關鍵因素是電機額定功率的選擇。
電機額定功率選擇一般分為三個步驟：
第一步，計算負載功率 P
第二步，根據負載功率，預選電機的額定功率及其他。
第三步，校核預選電機。
一般先校核發熱溫升，再校核過載能力，必要時校核啟動能力。都通過了，預選的電機便選定了；通不過從第二步重新進行，直到通過為止。切忌在滿足負載的要求下，電機的額定功率越小越經濟。
第二步做好后，要根據環境溫度的不同進行溫度校正，額定功率是在國家標準環境溫度為 40 攝氏度前提下進行的。若環境溫度常年都較低或都比較高，未來充分利用電機的容量，應對電機的額定功率進行修正。例如常年溫度偏低，電機世紀額定功率應比標準規定 Pn 高，相反，常年溫度偏高的，應降低額定功率使用。
總體來說，在環境溫度確定的情況下，選擇電動車的電機應根據電動車的騎行狀態來定，電動車的騎行狀態越能使電機接近額定工作狀態越好，而電動車的騎行狀態一般是根據路況而定的。如天津市路面平整，則小功率電機足夠；如果要用較大功率的電機，則會造成能源的浪費，造成續行里程短。如果在重慶山路多，則適宜用功率較大的電機。
50.60度直流無刷電機比120度直流無刷電機更有勁，對嗎？為什么？
從市場發現在和很多客戶溝通的時候，普遍存在著這樣一個謬誤！認為 60 度電機比 120 度有勁。從無刷電機的原理上以及事實證明，其實 60 度電機也好， 120 度電機也罷！所謂度數只是用來告訴無刷控制器什么時候該讓惦記的哪兩根相線導通而已。根本沒有誰比誰更有勁之說！240 度和 300 度也是一樣，沒有誰比誰更有勁之說。
