Връзката между тока на празен ход, загубата и повишаването на температурата на трифазен асинхронен двигател

0.Въведение

Токът на празен ход и загубата на трифазен асинхронен двигател с клетка са важни параметри, които отразяват ефективността и електрическите характеристики на двигателя. Те са индикатори за данни, които могат да бъдат измерени директно на мястото на употреба, след като двигателят е произведен и ремонтиран. Той отразява основните компоненти на двигателя до известна степен – Нивото на процеса на проектиране и качеството на производство на статора и ротора, токът на празен ход влияе пряко върху фактора на мощността на двигателя; загубата на празен ход е тясно свързана с ефективността на двигателя и е най-интуитивният тестов елемент за предварителна оценка на работата на двигателя, преди двигателят да бъде официално пуснат в експлоатация.

1.Фактори, влияещи върху тока на празен ход и загубата на двигателя

Токът на празен ход на трифазен асинхронен двигател тип катерица включва главно тока на възбуждане и активния ток на празен ход, от които около 90% е токът на възбуждане, който се използва за генериране на въртящо се магнитно поле и е се разглежда като реактивен ток, който влияе върху фактора на мощността COSφ на двигателя. Размерът му е свързан с напрежението на клемите на двигателя и плътността на магнитния поток на дизайна на желязното ядро; по време на проектирането, ако плътността на магнитния поток е избрана твърде висока или напрежението е по-високо от номиналното напрежение, когато двигателят работи, желязното ядро ​​ще бъде наситено, токът на възбуждане ще се увеличи значително и съответният празен ток на натоварване е голям и факторът на мощността е нисък, така че загубата на празен ход е голяма.Останалите10%е активен ток, който се използва за различни загуби на мощност по време на работа на празен ход и влияе върху ефективността на двигателя.За двигател с фиксирано напречно сечение на намотката токът на празен ход на двигателя е голям, разрешеният активен ток ще бъде намален и товароносимостта на двигателя ще бъде намалена.Токът на празен ход на трифазен асинхронен двигател с клетка обикновено е30% до 70% от номиналния ток, а загубата е 3% до 8% от номиналната мощност. Сред тях загубата на мед при двигатели с малка мощност представлява по-голям дял, а загубата на желязо при двигатели с висока мощност представлява по-голям дял. по-високо.Загубата на празен ход на двигатели с голям размер на рамката е главно загуба в сърцевината, която се състои от загуба на хистерезис и загуба на вихров ток.Загубата на хистерезис е пропорционална на магнитно пропускливия материал и на квадрата на плътността на магнитния поток. Загубата на вихров ток е пропорционална на квадрата на плътността на магнитния поток, квадрата на дебелината на магнитно пропускливия материал, квадрата на честотата и магнитната проницаемост. Пропорционално на дебелината на материала.В допълнение към загубите в сърцевината има и загуби от възбуждане и механични загуби.Когато двигателят има голяма загуба на празен ход, причината за повредата на двигателя може да бъде открита от следните аспекти.1) Неправилно сглобяване, негъвкаво въртене на ротора, лошо качество на лагерите, твърде много грес в лагерите и т.н., причиняват прекомерни механични загуби от триене. 2 ) Неправилното използване на голям вентилатор или вентилатор с много перки ще увеличи триенето на вятъра. 3) Качеството на силициевия стоманен лист с желязна сърцевина е лошо. 4 ) Недостатъчната дължина на сърцевината или неправилното ламиниране води до недостатъчна ефективна дължина, което води до увеличени загуби на разсейване и загуба на желязо. 5) Поради високото налягане по време на ламиниране, изолационният слой на сърцевината от силициев стоманен лист беше смачкан или изолационните характеристики на оригиналния изолационен слой не отговаряха на изискванията.

Един двигател YZ250S-4/16-H, с електрическа система от 690V/50HZ, мощност от 30KW/14.5KW и номинален ток от 35.2A/58.1A. След завършване на първия дизайн и сглобяване беше извършен тестът. 4-полюсният ток на празен ход беше 11,5 A, а загубата беше 1,6 KW, нормално. 16-полюсният ток на празен ход е 56,5 A, а загубата на празен ход е 35 KW. Установено е, че 16-полюсният ток на празен ход е голям и загубата на празен ход е твърде голяма.Този двигател е система за краткосрочна работа,работи при10/5 мин.16-полюсният двигател работи без натоварване около1минута. Мотора прегрява и пуши.Моторът беше разглобен и препроектиран и повторно тестван след вторичния дизайн.4-полюсен ток на празен ходе 10.7Aа загубата е1.4KW,което е нормално;16-те-полюсен ток на празен ход е46Аи загубата на празен ходе 18.2KW. Преценява се, че токът на празен ход е голям и без товар Загубата все още е твърде голяма. Извършен е тест за номинално натоварване. Входящата мощност беше33,4KW, изходната мощностбеше 14,5KW, и работния токбеше 52.3A, което е по-малко от номиналния ток на двигателяот 58.1A. Ако се оценява единствено въз основа на тока, токът на празен ход е квалифициран.Очевидно е обаче, че загубата на празен ход е твърде голяма. По време на работа, ако загубата, генерирана при работа на двигателя, се преобразува в топлинна енергия, температурата на всяка част от двигателя ще се повиши много бързо. Беше проведен тест за работа на празен ход и двигателят пушеше след работа 2минути.След промяна на дизайна за трети път, тестът беше повторен.4-полюсен ток на празен ходбеше 10,5Аи загубата беше1.35KW, което беше нормално;16-те-полюсен ток на празен ходбеше 30Аи загубата на празен ходбеше 11.3KW. Беше установено, че токът на празен ход е твърде малък и загубата на празен ход все още е твърде голяма. , проведе тест за работа на празен ход и след работаза 3минути моторът прегря и изпуши.След редизайн тестът беше извършен.4- полюсът е основно непроменен,16-те-полюсен ток на празен ходе 26Аи загубата на празен ходе 2360W. Преценява се, че токът на празен ход е твърде малък, загубата на празен ход е нормална и16-те-полюс работи за5минути без натоварване, което е нормално.Може да се види, че загубата на празен ход пряко влияе върху повишаването на температурата на двигателя.

2.Основни влияещи фактори за загуба на моторно ядро

При загуби на двигатели с ниско напрежение, висока мощност и високо напрежение, загубата в сърцевината на двигателя е ключов фактор, влияещ върху ефективността. Загубите в сърцевината на двигателя включват основни загуби на желязо, причинени от промени в основното магнитно поле в сърцевината, допълнителни (или бездомни) загубив сърцевината по време на условия на празен ход,и утечки на магнитни полета и хармоници, причинени от работния ток на статора или ротора. Загуби, причинени от магнитни полета в желязното ядро.Основните загуби на желязо възникват поради промени в основното магнитно поле в желязното ядро.Тази промяна може да бъде от променлив характер на намагнитване, като това, което се случва в статорните или роторните зъби на двигателя; то може също да бъде от естество на ротационно намагнитване, като това, което се случва в статорното или роторно желязно хомут на двигател.Независимо дали става въпрос за променливо намагнитване или ротационно намагнитване, хистерезисът и загубите от вихрови токове ще бъдат причинени в желязното ядро.Загубата в сърцевината зависи главно от основната загуба на желязо. Загубата на сърцевината е голяма, главно поради отклонение на материала от дизайна или много неблагоприятни фактори в производството, което води до висока плътност на магнитния поток, късо съединение между листовете от силициева стомана и прикрито увеличаване на дебелината на силициевата стомана листове. .Качеството на силициевия стоманен лист не отговаря на изискванията. Като основен магнитопроводим материал на двигателя, съответствието на производителността на силициевия стоманен лист има голямо влияние върху работата на двигателя. При проектирането основно се гарантира, че класът на силициевия стоманен лист отговаря на проектните изисквания. В допълнение, един и същи клас силиконова стоманена ламарина е от различни производители. Има някои разлики в свойствата на материала. Когато избирате материали, трябва да се опитате да изберете материали от добри производители на силициева стомана.Теглото на желязното ядро ​​е недостатъчно и парчетата не са уплътнени. Теглото на желязното ядро ​​е недостатъчно, което води до прекомерен ток и прекомерна загуба на желязо.Ако силициевият стоманен лист е боядисан твърде дебело, магнитната верига ще бъде пренаситена. По това време кривата на връзката между тока на празен ход и напрежението ще бъде сериозно огъната.По време на производството и обработката на желязното ядро, ориентацията на зърната на повърхността на щанцоване на силициевия стоманен лист ще бъде повредена, което ще доведе до увеличаване на загубата на желязо при същата магнитна индукция. За двигатели с променлива честота трябва да се вземат предвид и допълнителните загуби на желязо, причинени от хармоници; това е, което трябва да се има предвид в процеса на проектиране. Всички фактори са взети предвид.друго.В допълнение към горните фактори, проектната стойност на загубата на желязо на двигателя трябва да се основава на действителното производство и обработка на желязното ядро ​​и да се опита да съпостави теоретичната стойност с действителната стойност.Характеристичните криви, предоставени от доставчиците на общи материали, се измерват съгласно метода на квадратния кръг на Епщайн и посоките на намагнитване на различните части на двигателя са различни. Тази специална загуба на въртящо се желязо в момента не може да бъде взета предвид.Това ще доведе до несъответствия между изчислените стойности и измерените стойности в различна степен.

3.Ефект от повишаването на температурата на двигателя върху изолационната структура

Процесът на нагряване и охлаждане на двигателя е относително сложен и повишаването на температурата му се променя с времето в експоненциална крива.За да се предотврати повишаването на температурата на двигателя от надвишаване на стандартните изисквания, от една страна, загубата, генерирана от двигателя, се намалява; от друга страна, капацитетът на разсейване на топлината на двигателя се увеличава.Тъй като капацитетът на един двигател се увеличава всеки ден, подобряването на охладителната система и увеличаването на капацитета за разсейване на топлината се превърнаха във важни мерки за подобряване на повишаването на температурата на двигателя.

Когато двигателят работи при номинални условия за дълго време и неговата температура достигне стабилност, допустимата гранична стойност на повишаване на температурата на всеки компонент на двигателя се нарича граница на повишаване на температурата.Границата за повишаване на температурата на двигателя е определена в националните стандарти.Границата на повишаване на температурата основно зависи от максималната температура, разрешена от изолационната структура и температурата на охлаждащата среда, но също така е свързана с фактори като метода за измерване на температурата, условията на пренос на топлина и разсейване на топлината на намотката и интензитетът на топлинния поток, който може да се генерира.Механичните, електрическите, физическите и други свойства на материалите, използвани в изолационната структура на намотката на двигателя, постепенно ще се влошат под въздействието на температурата. Когато температурата се повиши до определено ниво, свойствата на изолационния материал ще претърпят съществени промени и дори загуба на изолационна способност.В електрическата технология изолационните структури или изолационните системи в двигателите и електрическите уреди често се разделят на няколко топлоустойчиви степени според техните екстремни температури.Когато изолационна структура или система работи при съответно ниво на температура за дълго време, тя обикновено няма да доведе до неоправдани промени в производителността.Изолационните конструкции от определен клас топлоустойчивост може да не използват всички изолационни материали от същия клас топлоустойчивост. Степента на топлоустойчивост на изолационната конструкция се оценява цялостно чрез провеждане на симулационни тестове върху модела на използваната конструкция.Изолационната структура работи при определени екстремни температури и може да постигне икономичен експлоатационен живот.Теоретичните изводи и практиката са доказали, че съществува експоненциална връзка между експлоатационния живот на изолационната структура и температурата, така че тя е много чувствителна към температурата.За някои двигатели със специално предназначение, ако техният експлоатационен живот не се изисква да бъде много дълъг, за да се намали размерът на двигателя, допустимата гранична температура на двигателя може да бъде увеличена въз основа на опит или данни от тестове.Въпреки че температурата на охлаждащата среда варира в зависимост от охладителната система и използваната охладителна среда, за различните използвани в момента охладителни системи, температурата на охлаждащата среда основно зависи от атмосферната температура и числено е същата като атмосферната температура. Почти същото.Различните методи за измерване на температурата ще доведат до различни разлики между измерената температура и температурата на най-горещата точка в измервания компонент. Температурата на най-горещата точка в измервания компонент е ключът към преценката дали двигателят може да работи безопасно за дълго време.В някои специални случаи границата на повишаване на температурата на намотката на двигателя често не се определя изцяло от максимално допустимата температура на използваната изолационна структура, но трябва да се вземат предвид и други фактори.По-нататъшното повишаване на температурата на намотките на двигателя обикновено означава увеличаване на загубите на двигателя и намаляване на ефективността.Увеличаването на температурата на намотката ще доведе до увеличаване на топлинното напрежение в материалите на някои свързани части.Други, като диелектричните свойства на изолацията и механичната якост на металните материали на проводника, ще имат неблагоприятни ефекти; това може да причини затруднения в работата на системата за смазване на лагерите.Следователно, въпреки че някои намотки на двигателя в момента приемат ClassF или изолационни структури от клас H, техните граници на повишаване на температурата все още са в съответствие с разпоредбите за клас B. Това не само взема предвид някои от горните фактори, но също така повишава надеждността на двигателя по време на употреба. Това е по-полезно и може да удължи експлоатационния живот на двигателя.

4.в заключение

Токът на празен ход и загубата на празен ход на трифазния асинхронен двигател с клетка отразяват повишаването на температурата, ефективността, фактора на мощността, стартовата способност и други основни показатели за ефективност на двигателя до известна степен. Дали е квалифициран или не влияе директно на работата на двигателя.Персоналът на лабораторията за поддръжка трябва да владее правилата за ограничения, да гарантира, че квалифицираните двигатели напускат фабриката, да прави преценки за неквалифицирани двигатели и да извършва ремонти, за да гарантира, че показателите за ефективност на двигателите отговарят на изискванията на продуктовите стандарти.a