Тъй като разпределението на загубите на двигателя варира в зависимост от размера на мощността и броя на полюсите, за да намалим загубите, трябва да се съсредоточим върху вземането на мерки за основните компоненти на загубите на различни мощности и номера на полюсите. Някои начини за намаляване на загубата са описани накратко, както следва:

1. Увеличете ефективните материали, за да намалите загубата на навиване и загубата на желязо

Съгласно принципа на подобие на двигателите, когато електромагнитното натоварване остава непроменено и механичната загуба не се взема предвид, загубата на двигателя е приблизително пропорционална на куба на линейния размер на двигателя, а входната мощност на двигателя е приблизително пропорционално на четвъртата степен на линейния размер. От това може да се определи приблизително връзката между ефективността и ефективното използване на материала. За да се получи по-голямо пространство при определени условия за монтажен размер, така че да могат да се поставят по-ефективни материали за подобряване на ефективността на двигателя, размерът на външния диаметър на щанцоването на статора става важен фактор. В рамките на една и съща базова гама машини, американските двигатели имат по-голяма мощност от европейските двигатели. За да се улесни разсейването на топлината и да се намали повишаването на температурата, американските двигатели обикновено използват статорни пробиви с по-големи външни диаметри, докато европейските двигатели обикновено използват статорни пробиви с по-малки външни диаметри поради необходимостта от структурни производни като взривозащитени двигатели и за намаляване на количество мед, използвано в края на намотката, и производствени разходи.

2. Използвайте по-добри магнитни материали и технологични мерки за намаляване на загубата на желязо

Магнитните свойства (магнитна пропускливост и загуба на желязо) на материала на сърцевината имат голямо влияние върху ефективността и други характеристики на двигателя. В същото време цената на материала на сърцевината е основната част от цената на двигателя. Следователно изборът на подходящи магнитни материали е ключът към проектирането и производството на високоефективни двигатели. При двигатели с по-висока мощност загубата на желязо представлява значителна част от общата загуба. Следователно намаляването на стойността на загубата на единица на материала на сърцевината ще помогне за намаляване на загубата на желязо на двигателя. Поради дизайна и производството на мотора, загубата на желязо на двигателя значително надвишава стойността, изчислена според единичната стойност на загубата на желязо, предоставена от стоманодобивния завод. Следователно стойността на единицата загуба на желязо обикновено се увеличава с 1,5~2 пъти по време на проектирането, за да се вземе предвид увеличението на загубата на желязо.

Основната причина за увеличаването на загубата на желязо е, че единичната стойност на загубата на желязо в стоманодобивния завод се получава чрез тестване на пробата от лентов материал съгласно метода на квадратния кръг на Епщайн. Въпреки това, материалът е подложен на голямо напрежение след щанцоване, срязване и ламиниране и загубата ще се увеличи. В допълнение, съществуването на зъбния слот причинява въздушни междини, което води до загуби на празен ход на повърхността на сърцевината, причинени от зъбното хармонично магнитно поле. Това ще доведе до значително увеличаване на загубите на желязо от двигателя след неговото производство. Следователно, в допълнение към избора на магнитни материали с по-ниска загуба на желязо, е необходимо да се контролира налягането на ламиниране и да се вземат необходимите мерки за процеса за намаляване на загубата на желязо. С оглед на факторите цена и процес, висококачествените листове от силициева стомана и листове от силициева стомана, по-тънки от 0,5 mm, не се използват много в производството на високоефективни двигатели. Обикновено се използват нисковъглеродни листове от електротехническа стомана без силиций или студено валцувани листове от силициева стомана с ниско съдържание на силиций. Някои производители на малки европейски двигатели са използвали листове от електротехническа стомана без силиций с единична стойност на загуба на желязо от 6,5 w/kg. През последните години стоманодобивните заводи пуснаха на пазара листове от електротехническа стомана Polycor420 със средна загуба на единица от 4,0 w/kg, дори по-ниска от някои стоманени листове с ниско съдържание на силиций. Материалът има и по-висока магнитна пропускливост.

През последните години Япония разработи студено валцована стоманена ламарина с ниско съдържание на силиций с клас 50RMA350, която има малко количество алуминий и редкоземни метали, добавени към състава си, като по този начин поддържа висока магнитна пропускливост, като същевременно намалява загубите и Единичната стойност на загубата на желязо е 3,12 w/kg. Те вероятно ще осигурят добра материална основа за производството и насърчаването на високоефективни двигатели.

3. Намалете размера на вентилатора, за да намалите вентилационните загуби

За по-мощните 2-полюсни и 4-полюсни двигатели триенето от вятъра представлява значителна част. Например, триенето на вятъра на 90kW 2-полюсен двигател може да достигне около 30% от общите загуби. Триенето на вятъра се състои главно от мощността, консумирана от вентилатора. Тъй като топлинните загуби на високоефективните двигатели обикновено са ниски, обемът на охлаждащия въздух може да бъде намален и по този начин вентилационната мощност също може да бъде намалена. Вентилационната мощност е приблизително пропорционална на 4-та до 5-та степен на диаметъра на вентилатора. Следователно, ако повишаването на температурата позволява, намаляването на размера на вентилатора може ефективно да намали триенето на вятъра. В допълнение, разумният дизайн на вентилационната структура също е важен за подобряване на ефективността на вентилацията и намаляване на триенето на вятъра. Тестовете показват, че триенето на вятъра на високомощната 2-полюсна част на високоефективен двигател може да бъде намалено с около 30% в сравнение с обикновените двигатели. Тъй като загубата на вентилация се намалява значително и не изисква много допълнителни разходи, промяната на дизайна на вентилатора често е една от основните мерки, предприети за тази част от високоефективните двигатели.

4. Намаляване на бездомните загуби чрез мерки за проектиране и процес

Разсеяните загуби на асинхронни двигатели се причиняват главно от високочестотни загуби в ядрата на статора и ротора и намотките, причинени от хармоници от висок ред на магнитното поле. За да се намали загубата на отклонение при натоварване, амплитудата на всеки фазов хармоник може да бъде намалена чрез използване на последователно свързани синусоидални намотки Y-Δ или други намотки с нисък хармоник, като по този начин се намали загубата на отклонение. Тестовете показват, че използването на синусоидални намотки може да намали загубите на разсейване средно с повече от 30%.

5. Подобрете процеса на леене под налягане, за да намалите загубите на ротора

Чрез контролиране на налягането, температурата и газоразрядния път по време на процеса на леене на алуминий на ротора, газът в прътите на ротора може да бъде намален, като по този начин се подобрява проводимостта и се намалява консумацията на алуминий на ротора. През последните години Съединените щати успешно разработиха оборудване за леене под налягане на медни ротори и съответните процеси и в момента провеждат опитно производство в малък мащаб. Изчисленията показват, че ако медните ротори заменят алуминиевите ротори, загубите на ротори могат да бъдат намалени с около 38%.

6. Приложете компютърен оптимизационен дизайн за намаляване на загубите и подобряване на ефективността

В допълнение към увеличаването на материалите, подобряването на производителността на материалите и подобряването на процесите, дизайнът на компютърната оптимизация се използва за разумно определяне на различни параметри при ограниченията на разходите, производителността и т.н., така че да се получи максимално възможно подобрение на ефективността. Използването на оптимизационен дизайн може значително да съкрати времето за проектиране на двигателя и да подобри качеството на дизайна на двигателя.

---

Време на публикуване: 12 август 2024 г