Dado que la distribución de pérdidas del motor varía con el tamaño de potencia y el número de polos, para reducir la pérdida, debemos centrarnos en tomar medidas para los principales componentes de pérdida de diferentes potencias y números de polos. Algunas formas de reducir la pérdida se describen brevemente a continuación:

1. Aumentar los materiales eficaces para reducir la pérdida de bobinado y la pérdida de hierro.

Según el principio de similitud de los motores, cuando la carga electromagnética permanece sin cambios y no se considera la pérdida mecánica, la pérdida del motor es aproximadamente proporcional al cubo del tamaño lineal del motor y la potencia de entrada del motor es aproximadamente proporcional a la cuarta potencia del tamaño lineal. A partir de esto, se puede aproximar la relación entre eficiencia y uso efectivo de materiales. Para obtener un espacio más grande bajo ciertas condiciones de tamaño de instalación para que se puedan colocar materiales más efectivos para mejorar la eficiencia del motor, el tamaño del diámetro exterior de la perforación del estator se convierte en un factor importante. Dentro de la misma gama de máquinas, los motores americanos tienen mayor potencia que los motores europeos. Para facilitar la disipación de calor y reducir el aumento de temperatura, los motores estadounidenses generalmente usan perforaciones de estator con diámetros exteriores más grandes, mientras que los motores europeos generalmente usan perforaciones de estator con diámetros exteriores más pequeños debido a la necesidad de derivados estructurales como motores a prueba de explosiones y para reducir la cantidad de cobre utilizado en el extremo del bobinado y costos de producción.

2. Utilice mejores materiales magnéticos y medidas de proceso para reducir la pérdida de hierro.

Las propiedades magnéticas (permeabilidad magnética y pérdida unitaria de hierro) del material del núcleo tienen una gran influencia en la eficiencia y otros rendimientos del motor. Al mismo tiempo, el coste del material del núcleo es la parte principal del coste del motor. Por tanto, la selección de materiales magnéticos adecuados es la clave para diseñar y fabricar motores de alta eficiencia. En los motores de mayor potencia, la pérdida de hierro representa una proporción considerable de la pérdida total. Por lo tanto, reducir el valor de pérdida unitaria del material del núcleo ayudará a reducir la pérdida de hierro del motor. Debido al diseño y fabricación del motor, la pérdida de hierro del motor excede con creces el valor calculado según el valor unitario de pérdida de hierro proporcionado por la acería. Por lo tanto, el valor unitario de pérdida de hierro generalmente se incrementa entre 1,5 y 2 veces durante el diseño para tener en cuenta el aumento de la pérdida de hierro.

La razón principal del aumento en la pérdida de hierro es que el valor unitario de pérdida de hierro de la acería se obtiene analizando la muestra de material en tiras de acuerdo con el método del círculo cuadrado de Epstein. Sin embargo, el material está sujeto a una gran tensión después de perforarlo, cortarlo y laminarlo, y la pérdida aumentará. Además, la existencia de la ranura del diente provoca espacios de aire, lo que conduce a pérdidas sin carga en la superficie del núcleo causadas por el campo magnético armónico del diente. Esto conducirá a un aumento significativo en la pérdida de hierro del motor después de su fabricación. Por lo tanto, además de seleccionar materiales magnéticos con menor pérdida unitaria de hierro, es necesario controlar la presión de laminación y tomar las medidas de proceso necesarias para reducir la pérdida de hierro. En vista de los factores de precio y proceso, las láminas de acero al silicio de alta calidad y las láminas de acero al silicio de menos de 0,5 mm no se utilizan mucho en la producción de motores de alta eficiencia. Generalmente se utilizan láminas de acero eléctrico sin silicio con bajo contenido de carbono o láminas de acero al silicio laminadas en frío con bajo contenido de silicio. Algunos fabricantes de pequeños motores europeos han utilizado láminas de acero eléctrico sin silicio con un valor unitario de pérdida de hierro de 6,5 w/kg. En los últimos años, las acerías han lanzado láminas de acero eléctrico Polycor420 con una pérdida unitaria promedio de 4,0 w/kg, incluso menor que algunas láminas de acero con bajo contenido de silicio. El material también tiene una mayor permeabilidad magnética.

En los últimos años, Japón ha desarrollado una lámina de acero laminada en frío con bajo contenido de silicio con un grado de 50RMA350, a la que se le ha añadido una pequeña cantidad de aluminio y metales de tierras raras a su composición, manteniendo así una alta permeabilidad magnética y reduciendo las pérdidas, y su El valor unitario de pérdida de hierro es 3,12w/kg. Es probable que estos proporcionen una buena base material para la producción y promoción de motores de alta eficiencia.

3. Reducir el tamaño del ventilador para reducir las pérdidas de ventilación.

Para motores de 2 y 4 polos de mayor potencia, la fricción del viento representa una proporción considerable. Por ejemplo, la fricción del viento de un motor de 2 polos de 90 kW puede alcanzar aproximadamente el 30% de la pérdida total. La fricción del viento se compone principalmente de la potencia consumida por el ventilador. Dado que la pérdida de calor de los motores de alta eficiencia es generalmente baja, se puede reducir el volumen de aire de refrigeración y, por tanto, también la potencia de ventilación. La potencia de ventilación es aproximadamente proporcional a la cuarta o quinta potencia del diámetro del ventilador. Por lo tanto, si el aumento de temperatura lo permite, reducir el tamaño del ventilador puede reducir efectivamente la fricción del viento. Además, el diseño razonable de la estructura de ventilación también es importante para mejorar la eficiencia de la ventilación y reducir la fricción del viento. Las pruebas han demostrado que la fricción del viento de la parte bipolar de alta potencia de un motor de alta eficiencia se puede reducir en aproximadamente un 30% en comparación con los motores normales. Dado que la pérdida de ventilación se reduce significativamente y no requiere muchos costos adicionales, cambiar el diseño del ventilador suele ser una de las principales medidas que se toman para esta parte de los motores de alta eficiencia.

4. Reducir las pérdidas perdidas mediante medidas de diseño y proceso.

Las pérdidas parásitas de los motores asíncronos son causadas principalmente por pérdidas de alta frecuencia en los núcleos y devanados del estator y del rotor causadas por armónicos de alto orden del campo magnético. Para reducir la pérdida parásita de carga, la amplitud de cada armónico de fase se puede reducir utilizando devanados sinusoidales conectados en serie Y-Δ u otros devanados de armónicos bajos, reduciendo así la pérdida parásita. Las pruebas han demostrado que el uso de devanados sinusoidales puede reducir las pérdidas parásitas en más de un 30% en promedio.

5. Mejorar el proceso de fundición a presión para reducir la pérdida del rotor.

Al controlar la presión, la temperatura y la ruta de descarga de gas durante el proceso de fundición de aluminio del rotor, se puede reducir el gas en las barras del rotor, mejorando así la conductividad y reduciendo el consumo de aluminio del rotor. En los últimos años, Estados Unidos ha desarrollado con éxito equipos de fundición a presión con rotores de cobre y los procesos correspondientes, y actualmente está llevando a cabo una producción de prueba a pequeña escala. Los cálculos muestran que si los rotores de cobre reemplazan a los rotores de aluminio, las pérdidas del rotor se pueden reducir en aproximadamente un 38%.

6. Aplicar el diseño de optimización informática para reducir las pérdidas y mejorar la eficiencia.

Además de aumentar los materiales, mejorar el rendimiento del material y mejorar los procesos, el diseño de optimización por computadora se utiliza para determinar razonablemente varios parámetros bajo las limitaciones de costo, rendimiento, etc., a fin de obtener la máxima mejora posible en la eficiencia. El uso del diseño de optimización puede acortar significativamente el tiempo de diseño del motor y mejorar la calidad del diseño del motor.

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Hora de publicación: 12 de agosto de 2024