Bomba de ar com fio é um dispositivo de compressão a gás amplamente utilizado em cenários automotivos, industriais, médicos e domésticos. Sua eficiência de trabalho afeta diretamente o custo operacional do sistema, a vida útil do produto e a experiência do usuário final. Em vários ambientes complexos, a temperatura, como uma variável externa chave, afeta diretamente a capacidade de transmissão física, a eficiência do sistema de energia e a precisão do controle da bomba de ar.
Alterações na densidade do ar afetam a eficiência da sucção da bomba
A densidade do ar diminui à medida que a temperatura aumenta. À temperatura ambiente, a densidade do ar é de cerca de 1,2 kg/m³, enquanto a densidade diminui significativamente em ambientes de alta temperatura. Quando a bomba de ar opera sob condições de alta temperatura, a massa de ar contida em um volume de unidade diminui, resultando em uma diminuição na eficiência da compressão. Como o volume de ar inalado pelo corpo da bomba permanece inalterado na mesma velocidade, a diminuição da densidade significa que a massa de ar inalada por unidade de tempo diminui, o que leva diretamente a uma diminuição na eficiência da saída.
Em um ambiente de baixa temperatura, a densidade do ar aumenta e o ar contém mais moléculas por unidade de volume, que é teoricamente propício para aumentar a eficiência da compressão. No entanto, com o aumento da viscosidade do ar, a resistência ao fluxo de ar aumenta, o que produzirá maior resistência ao sistema de impulsor ou pistão, afetando indiretamente a taxa de eficiência energética. Portanto, a temperatura muito alta ou muito baixa terá um impacto negativo na eficiência da sucção.
A eficiência térmica do motor é restrita pela temperatura ambiente
A fonte de energia principal da bomba de ar com fio é o sistema motor. O próprio motor gerará calor durante a operação. Quanto maior a temperatura ambiente, mais difícil é dissipar o calor e mais rápido o aumento da temperatura do enrolamento. A resistência ao motor está positivamente correlacionada com a temperatura. Para cada aumento de 10 ° C da temperatura, a resistência do fio de cobre aumenta em cerca de 4%, o que reduzirá diretamente a eficiência de conversão da corrente do motor, fazendo com que mais energia de entrada seja convertida em calor em vez de trabalho mecânico.
Quando a temperatura continua subindo, o material magnético no motor pode sofrer perda magnética, a densidade do fluxo magnético diminui e a potência de saída é reduzida ainda mais. Se a temperatura ambiente exceder a faixa permitida do projeto, o mecanismo de proteção térmica também poderá ser acionado, forçando a energia a ser reduzida, o que afeta seriamente a eficiência do trabalho.
Em um ambiente de baixa temperatura, embora as condições de dissipação de calor do motor sejam aprimoradas, o sistema de lubrificação é fácil de solidificar e a resistência ao movimento da engrenagem aumenta, resultando em um aumento na corrente de partida e uma baixa eficiência energética inicial. Se a graxa de baixa temperatura não for selecionada, os atolamentos locais de desgaste ou operação podem ocorrer devido a falha de lubrificação.
O fenômeno de deriva de temperatura do circuito de controle afeta a eficiência da regulação do sistema
As bombas de ar com fio são geralmente equipadas com sistemas de controle eletrônico para regulação de pressão, início e parada automáticos e gerenciamento de tempo de execução. As alterações de temperatura afetarão o estado de trabalho dos componentes, como resistores, capacitores e MCU no circuito de controle, resultando em deriva de temperatura.
Em altas temperaturas, a flutuação dos parâmetros elétricos dos componentes dentro do controlador aumenta e a referência de tensão se torna instável, o que pode causar leituras imprecisas de sensores e agravar erros de julgamento do sistema. Por exemplo, o sensor de temperatura pode atrasar a resposta à mudança real de temperatura, fazendo com que a bomba funcione mais que o esperado, aumente o consumo de energia e reduza a eficiência.
Em baixas temperaturas, a velocidade de resposta dos componentes eletrônicos diminui, a capacitância dos capacitores eletrolíticos diminui e a execução da lógica de inicialização é atrasada ou falha, reduzindo ainda mais a eficiência geral da resposta do sistema. Se o algoritmo de controle não puder ser corrigido dinamicamente de acordo com as flutuações da temperatura, ele restringirá significativamente a capacidade de controle automático da bomba de ar e causará desvio de eficiência.
O atrito e a perda aumentam não linearmente com as mudanças de temperatura
A estrutura da bomba de ar com fio contém várias partes móveis mecânicas, como eixos de manivela, pistões, vedações, rolamentos, etc. Os coeficientes de atrito dessas partes flutuam não linearmente com as mudanças de temperatura. Em altas temperaturas, o lubrificante é diluído, o atrito é reduzido e a eficiência operacional pode ser melhorada no estágio inicial. No entanto, se o lubrificante evaporar ou se deteriorar a uma temperatura muito alta, causará atrito seco na superfície do metal, aumentará o coeficiente de atrito e reduzirá significativamente a eficiência.
Sob condições de baixa temperatura, a viscosidade do óleo lubrificante aumenta ou mesmo solidifica, resultando em aumento da resistência inicial, operação lenta do equipamento e aumento do consumo de energia motor. Especialmente em cenários frequentes de start-stop frequente de ciclo de curto, a perda de energia mecânica causada por baixa temperatura é mais proeminente e a degradação da eficiência é mais óbvia.
A eficiência do sistema de energia é indiretamente restrita por flutuações de temperatura
A maioria das bombas de ar com fio depende de fontes de alimentação externas ou fontes de alimentação de veículos. A impedância interna do sistema de energia (especialmente as baterias) diminui em altas temperaturas, a corrente de saída aumenta e a eficiência do suprimento de energia é melhorada no curto prazo. No entanto, se a alta temperatura continuar, acelerará o processo de envelhecimento químico da bateria e causará degradação de desempenho a longo prazo.
Em ambientes frios, a capacidade da bateria decai significativamente e a potência instantânea de saída é insuficiente, o que causará fonte de alimentação insuficiente ao motor e estado operacional instável, arrastando indiretamente a eficiência da bomba de ar. A capacidade do sistema de energia de responder às mudanças de temperatura é outra variável -chave para garantir a operação eficiente da bomba de ar.
A expansão térmica estrutural afeta a lacuna de trabalho e a eficiência de vedação
O efeito de expansão térmica da temperatura no material alterará o projeto interno da bomba de ar. Por exemplo, sob condições de alta temperatura, a expansão das peças metálicas leva a uma redução na folga, o que pode causar facilmente interferências entre peças e rolamentos, e a expansão das conchas plásticas pode causar deslocamento estrutural interno, afetando a suavidade do canal do fluxo de ar.
Em termos de peças de vedação, anéis de borracha ou juntas suavizam devido à alta temperatura e gás de vazamento, o que reduz a eficiência de vedação e a taxa de compressão; A baixa temperatura fará com que o material de vedação diminua e rache, resultando em vazamento de ar, o que afeta seriamente a eficiência da compressão e a estabilidade do sistema.
