Pompa d'aria cablata è un dispositivo di compressione del gas ampiamente utilizzato negli scenari automobilistici, industriali, medici e domestici. La sua efficienza di lavoro influisce direttamente sui costi operativi del sistema, nella vita del prodotto e nell'esperienza dell'utente finale. In vari ambienti complessi, la temperatura, come variabile esterna chiave, influisce direttamente sulla capacità di trasmissione fisica, l'efficienza del sistema di alimentazione e l'accuratezza del controllo della pompa dell'aria.
Le variazioni della densità dell'aria influiscono sull'efficienza di aspirazione della pompa
La densità dell'aria diminuisce quando la temperatura aumenta. A temperatura ambiente, la densità dell'aria è di circa 1,2 kg/m³, mentre la densità diminuisce significativamente in ambienti ad alta temperatura. Quando la pompa dell'aria funziona in condizioni di alta temperatura, la massa di aria contenuta in un volume unitario diminuisce, con conseguente riduzione dell'efficienza di compressione. Poiché il volume di aria inalato dal corpo della pompa rimane invariato alla stessa velocità, la diminuzione della densità significa che la massa di aria inalata per unità di tempo diminuisce, il che porta direttamente a una diminuzione dell'efficienza di uscita.
In un ambiente a bassa temperatura, la densità dell'aria aumenta e l'aria contiene più molecole per unità di volume, che è teoricamente favorevole all'aumento dell'efficienza di compressione. Tuttavia, con l'aumento della viscosità dell'aria, aumenta la resistenza al flusso d'aria, che produrrà una maggiore resistenza alla girante o al sistema a pistoni, influenzando indirettamente il rapporto di efficienza energetica. Pertanto, una temperatura troppo alta o troppo bassa avrà un impatto negativo sull'efficienza di aspirazione.
L'efficienza termica del motore è limitata dalla temperatura ambiente
La fonte di alimentazione centrale della pompa dell'aria cablata è il sistema motorio. Il motore stesso genererà calore durante il funzionamento. Maggiore è la temperatura ambiente, più è difficile dissipare il calore e più velocemente l'aumento della temperatura dell'avvolgimento. La resistenza del motore è positivamente correlata alla temperatura. Per ogni aumento della temperatura di 10 ° C, la resistenza del filo di rame aumenta di circa il 4%, che ridurrà direttamente l'efficienza di conversione corrente del motore, causando la convertita più energia di ingresso in calore anziché meccanico.
Quando la temperatura continua ad aumentare, il materiale magnetico nel motore può subire perdita magnetica, la densità del flusso magnetico diminuisce e la potenza di uscita viene ulteriormente ridotta. Se la temperatura ambiente supera l'intervallo di progettazione, il meccanismo di protezione termica può anche essere attivato, costringendo la potenza a essere ridotta, il che influisce seriamente sull'efficienza del lavoro.
In un ambiente a bassa temperatura, sebbene le condizioni di dissipazione del calore del motore siano migliorate, il sistema di lubrificazione è facile da solidificarsi e la resistenza al movimento degli ingranaggi aumenta, con conseguente aumento della corrente iniziale e una bassa efficienza energetica iniziale. Se il grasso a bassa temperatura non è selezionato, possono verificarsi marmellati di usura locale o operazioni a causa di un guasto alla lubrificazione.
Il fenomeno della deriva della temperatura del circuito di controllo influisce sull'efficienza della regolazione del sistema
Le pompe ad aria cablata sono generalmente dotate di sistemi di controllo elettronici per la regolazione della pressione, l'avvio e l'arresto automatico e la gestione del tempo di esecuzione. Le variazioni di temperatura influenzeranno lo stato di lavoro dei componenti come resistori, condensatori e MCU nel circuito di controllo, con conseguente deriva della temperatura.
A temperature elevate, aumenta la fluttuazione dei parametri elettrici dei componenti all'interno del controller e il riferimento di tensione diventa instabile, il che può causare letture inaccurate dei sensori e aggravare gli errori di giudizio del sistema. Ad esempio, il sensore di temperatura può ritardare la risposta alla variazione effettiva della temperatura, causando il funzionamento della pompa più a lungo del previsto, aumentare il consumo di energia e ridurre l'efficienza.
A basse temperature, la velocità di risposta dei componenti elettronici rallenta, la capacità dei condensatori elettrolitici diminuisce e l'esecuzione della logica di avvio viene ritardata o guasta, riducendo ulteriormente l'efficienza complessiva della risposta del sistema. Se l'algoritmo di controllo non può essere corretto dinamicamente in base alle fluttuazioni della temperatura, limiterà in modo significativo la capacità di controllo automatico della pompa dell'aria e causerà la deviazione di efficienza.
Attrito e perdita aumentano in modo non lineare con variazioni di temperatura
La struttura della pompa ad aria cablata contiene più parti di mobili meccaniche, come alberi a gomiti, pistoni, guarnizioni, cuscinetti, ecc. I coefficienti di attrito di queste parti fluttuano in modo non lineare con variazioni di temperatura. A temperature elevate, il lubrificante è diluito, l'attrito è ridotto e l'efficienza operativa può essere migliorata nella fase iniziale. Tuttavia, se il lubrificante evapora o si deteriora a una temperatura troppo alta, causerà attrito secco sulla superficie del metallo, aumenterà il coefficiente di attrito e ridurrà significativamente l'efficienza.
In condizioni di bassa temperatura, la viscosità dell'olio lubrificante aumenta o addirittura si solidifica, con conseguente aumento della resistenza di partenza, funzionamento delle apparecchiature lente e aumento del consumo di energia motoria. Soprattutto negli scenari di stop di inizio frequenti a ciclo corto, la perdita di energia meccanica causata dalla bassa temperatura è più prominente e la degradazione dell'efficienza è più evidente.
L'efficienza del sistema di alimentazione è indirettamente limitata dalle fluttuazioni della temperatura
La maggior parte delle pompe ad aria cablata si basano su alimentatori esterni o alimentatori del veicolo. L'impedenza interna del sistema di alimentazione (in particolare le batterie) diminuisce alle alte temperature, la corrente di uscita aumenta e l'efficienza dell'alimentazione energetica viene migliorata a breve termine. Tuttavia, se le alte temperature continuano, accelererà il processo di invecchiamento chimico della batteria e causerà il degrado delle prestazioni a lungo termine.
In ambienti freddi, la capacità della batteria decade in modo significativo e la potenza di uscita istantanea è insufficiente, il che causerà un alimentatore insufficiente al motore e allo stato operativo instabile, trascinando indirettamente verso il basso l'efficienza della pompa dell'aria. La capacità del sistema di alimentazione di rispondere alle variazioni di temperatura è un'altra variabile chiave per garantire il funzionamento efficiente della pompa dell'aria.
L'espansione termica strutturale influisce sul divario di lavoro e sull'efficienza della tenuta
L'effetto di espansione termica della temperatura sul materiale cambierà il design interno della pompa dell'aria. Ad esempio, in condizioni di alta temperatura, l'espansione delle parti metalliche porta a una riduzione della clearance, che può facilmente causare interferenze tra parti e cuscinetti e l'espansione dei gusci di plastica può causare dislocazione strutturale interna, influenzando la levigatezza del canale del flusso d'aria.
In termini di parti di sigillatura, anelli di gomma o guarnizioni si ammorbidiscono a causa della temperatura elevata e del gas di perdita, che riduce l'efficienza di tenuta e il rapporto di compressione; La bassa temperatura causerà la riduzione del materiale di tenuta e la crepa, con conseguenti perdite d'aria, il che influisce seriamente sull'efficienza di compressione e sulla stabilità del sistema.
