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馬達設計:銅損 ( II )

来源: 心得 rexwumotor 2022-7-22 11:43 顯示全部回文 |閱讀模式
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除了前面提到的銅損之外,其實馬達導體中,還包括了效益不高的線圈端部及分壓所造成的電壓降(Voltage Drop)損失。
馬達是電能轉換為動能的裝置,為了提高能量轉換的效率,採用了矽鋼片做為磁能傳遞的介質,這也代表若電能操作在非矽鋼片區域時,效益會很差。因此線圈在離開矽鋼片的上下兩端部份,又被稱為無效端部繞阻。

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無效端部繞阻


無效端部繞阻的部份,就代表此處的電阻只能帶來銅損,無法幫忙馬達進行電磁作用。因此在馬達生產時,端部線圈的大小,也就是各家馬達廠的技術能力展現了,甚至不需要直接量測電阻值,比較高低就可以。 由無效端部繞組可知,並非所有電流進入馬達後,都可產出動能。以串激馬達為例,輸入電源依序會經過出口電源線、定子線圈、碳刷、整流子、轉子線圈,再反向從另一側流出。其中真正有作用的,僅是定子線圈及轉子線圈的部份,其餘都是協助電能傳遞而已。

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串激馬達導電體


然而各導電體都有各自的電阻值,當電流經過時,會有個分壓的效果,導致馬達線圈的真實工作電壓下降。由於分壓造成的損耗,英文名稱為Voltage Drop,因此採用d做為符號。

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電壓降


由其數學式可得之,此種電壓降的損失,與電阻大小有直接關係;且由分壓法則可知,其與線圈電阻的也成比例關係。代表這協助傳遞的導電體,不僅僅是電阻值要小,還要遠比馬達線圈電阻小才行。基本上筆者建議至少比線圈電阻小10%以內,也就是假設線圈電阻為100Ω,則協助傳遞的導電體電阻至少要小於10Ω以下,越小越好。 假設是10% ,這也代表輸入的電壓會下降10%。以12V的工作電壓為例,若則代表其中的1.2V會被這些協助傳遞的導電體耗掉,真正到馬達線圈的只剩10.8V。

這種錯誤一般比較常見在低電壓馬達的電源出口線上;當客戶要求延長電源線,好方便接線時,沒注意到電阻變化,導致客戶覺得馬達特性變差。此時更換電源線的線徑粗度,抑制電壓降的損失,馬達效率就可以恢復了。

重點整理:
無效端部繞阻雖非馬達設計可掌握的,但設計時需生產單位討論評估。
導電體之間的電阻比例需注意。
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