Žičana zračna pumpa je uređaj za kompresiju plina koji se široko koristi u automobilskim, industrijskim, medicinskim i kućnim scenarijima. Njegova radna učinkovitost izravno utječe na operativni trošak sustava, život proizvoda i iskustvo krajnjeg korisnika. U različitim složenim okruženjima, temperatura, kao ključna vanjska varijabla, izravno utječe na fizički kapacitet prijenosa, učinkovitost elektroenergetskog sustava i točnost kontrole zračne pumpe.
Promjene gustoće zraka utječu na učinkovitost usisavanja crpke
Gustoća zraka smanjuje se kako temperatura raste. Na sobnoj temperaturi gustoća zraka iznosi oko 1,2 kg/m³, dok se gustoća značajno smanjuje u okruženjima visoke temperature. Kada zračna pumpa djeluje u visokim temperaturnim uvjetima, masa zraka sadržana u volumenu jedinice smanjuje se, što rezultira smanjenjem učinkovitosti kompresije. Budući da volumen zraka udiše u tijelu crpke ostaje nepromijenjen istom brzinom, smanjenje gustoće znači da se masa udisanog zraka po jedinici smanjuje, što izravno dovodi do smanjenja izlazne učinkovitosti.
U okruženju s niskim temperaturama, gustoća zraka se povećava, a zrak sadrži više molekula po jedinici volumena, što teoretski pogoduje povećanju učinkovitosti kompresije. Međutim, s povećanjem viskoznosti zraka povećava se otpornost na protok zraka, što će stvoriti veću otpornost na rotor ili klipni sustav, posredno utječu na omjer energetske učinkovitosti. Stoga će previsoka ili preniska temperatura negativno utjecati na učinkovitost usisavanja.
Toplinska učinkovitost motora ograničena je temperaturom okoline
Izvor jezgre napajanja ožičene zračne pumpe je motorni sustav. Sam motor će stvoriti toplinu tijekom rada. Što je veća temperatura okoline, to je teže rasipati toplinu, a brži porast temperature namota. Otpor motora pozitivno je povezan s temperaturom. Za svaki porast temperature od 10 ° C, otpor bakrene žice povećava se za oko 4%, što će izravno smanjiti strujnu učinkovitost pretvorbe motora, uzrokujući da se veća ulazna energija pretvori u toplinu, a ne mehanički rad.
Kad temperatura i dalje raste, magnetski materijal u motoru može pretrpjeti magnetski gubitak, gustoća magnetskog toka smanjuje se, a izlazna snaga se dodatno smanjuje. Ako temperatura okoline premašuje raspon dopuštenog dizajna, može se pokrenuti i mehanizam toplinske zaštite, prisiljavajući na smanjenje snage, što ozbiljno utječe na radnu učinkovitost.
U okruženju s niskim temperaturama, iako se poboljšavaju uvjeti raspršivanja topline motora, sustav podmazivanja lako se učvršćuje, a otpor kretanja zupčanika raste, što rezultira povećanjem početne struje i niskom početnom energetskom učinkovitošću. Ako niskotemperaturna mast nije odabrana, zbog neuspjeha podmazivanja mogu se pojaviti lokalno trošenje ili operativni džemovi.
Pojava temperature u upravljačkom krugu utječe na učinkovitost regulacije sustava
Žičane zračne pumpe općenito su opremljene elektroničkim upravljačkim sustavima za regulaciju tlaka, automatsko pokretanje i zaustavljanje i upravljanje vremenom rada. Promjene temperature utjecat će na radno stanje komponenti kao što su otpornici, kondenzatori i MCU u upravljačkom krugu, što rezultira odstupom temperature.
Pri visokim temperaturama povećava se fluktuacija električnih parametara komponenti unutar regulatora, a referenca napona postaje nestabilna, što može uzrokovati netočna očitanja senzora i pogoršati pogreške u prosudbi sustava. Na primjer, temperaturni senzor može odgoditi reagiranje na stvarnu promjenu temperature, uzrokujući da pumpa radi duže nego što se očekivalo, povećava potrošnju energije i smanjiti učinkovitost.
Pri niskim temperaturama, brzina odziva elektroničkih komponenti usporava, kapacitet elektrolitičkih kondenzatora smanjuje se, a izvođenje logike pokretanja odgađa ili ne uspijeva, što dodatno smanjuje ukupnu učinkovitost odgovora sustava. Ako se kontrolni algoritam ne može dinamički ispraviti prema fluktuacijama temperature, on će značajno ograničiti automatsku kontrolnu sposobnost zračne pumpe i uzrokovati odstupanje učinkovitosti.
Trenje i gubitak povećavaju se nelinearno s temperaturnim promjenama
Struktura ožičene zračne crpke sadrži više mehaničkih pokretnih dijelova, poput radilica, klipova, brtvila, ležajeva itd. Koeficijenti trenja ovih dijelova će se nelinearno mijenjati s promjenama temperature. Pri visokim temperaturama mazivo se razrjeđuje, trenje se smanjuje, a radna učinkovitost može se poboljšati u ranoj fazi. Međutim, ako mazivo ispari ili pogoršava previsoku temperaturu, to će uzrokovati suho trenje na površini metala, povećati koeficijent trenja i značajno smanjiti učinkovitost.
U uvjetima s niskim temperaturama, viskoznost ulja za podmazivanje povećava se ili se čak učvršćuje, što rezultira povećanim početnim otporom, usporanom radom opreme i povećanom potrošnjom motoričke energije. Osobito u čestim scenarijima starta kratkog ciklusa, mehanički gubitak energije uzrokovan niskom temperaturom je istaknutiji, a degradacija učinkovitosti je očiglednija.
Učinkovitost elektroenergetskog sustava neizravno je ograničena temperaturnim fluktuacijama
Većina ožičenih zračnih pumpi oslanja se na vanjske napajanja ili napajanja vozila. Unutarnja impedancija elektroenergetskog sustava (posebno baterija) smanjuje se na visokim temperaturama, izlazna struja raste, a učinkovitost opskrbe energijom se u kratkom roku poboljšava. Međutim, ako se visoka temperatura nastavi, ubrzat će postupak kemijskog starenja baterije i uzrokovati dugoročnu degradaciju performansi.
U hladnim okruženjima, kapacitet baterije značajno propada, a trenutna izlazna snaga nije dovoljna, što će uzrokovati nedovoljno napajanja motora i nestabilnog radnog stanja, neizravno povlačeći učinkovitost zračne pumpe. Sposobnost elektroenergetskog sustava da reagira na temperaturne promjene je još jedna ključna varijabla kako bi se osigurao učinkovit rad pumpe za zračnu zraku.
Strukturno toplinsko širenje utječe na radni jaz i učinkovitost brtvljenja
Učinak temperature toplinske ekspanzije na materijal promijenit će dizajn unutarnjeg razmaka zračne pumpe. Na primjer, u uvjetima visoke temperature, širenje metalnih dijelova dovodi do smanjenja klirensa, što lako može uzrokovati smetnje između dijelova i ležajeva, a širenje plastičnih školjki može uzrokovati unutarnju strukturnu dislokaciju, što utječe na glatkoću kanala protoka zraka.
U pogledu zapečaćenih dijelova, gumenih prstenova ili brtve omekšavaju zbog visoke temperature i plina koji propuštaju, što smanjuje omjer učinkovitosti i kompresije brtve; Niska temperatura uzrokovat će da se brtveni materijal smanji i pukne, što rezultira curenjem zraka, što ozbiljno utječe na učinkovitost kompresije i stabilnost sustava.
