Las pérdidas de los motores de CA trifásicos se pueden dividir en pérdidas por cobre, pérdidas por aluminio, pérdidas por hierro, pérdidas parásitas y pérdidas por viento. Las primeras cuatro son pérdidas de calefacción y la suma de ellas se denomina pérdidas de calefacción totales.La proporción de pérdida de cobre, pérdida de aluminio, pérdida de hierro y pérdida perdida con respecto a la pérdida total de calor se expone cuando la potencia cambia de pequeña a grande.A través del ejemplo, aunque la proporción del consumo de cobre y aluminio en la pérdida total de calor fluctúa, generalmente disminuye de mayor a menor, mostrando una tendencia a la baja.Por el contrario, las pérdidas de hierro y las pérdidas perdidas, aunque existen fluctuaciones, generalmente aumentan de pequeñas a grandes, mostrando una tendencia ascendente.Cuando la potencia es lo suficientemente grande, la disipación parásita de hierro excede la disipación de cobre.A veces, las pérdidas dispersas superan las pérdidas de cobre y de hierro y se convierten en el primer factor de pérdida de calor.Volver a analizar el motor Y2 y observar el cambio proporcional de varias pérdidas con respecto a la pérdida total revela leyes similares.Reconociendo las reglas anteriores, se concluye que diferentes motores de potencia tienen diferente énfasis en reducir el aumento de temperatura y la pérdida de calor.Para motores pequeños, primero se debe reducir la pérdida de cobre; Para motores de media y alta potencia, las pérdidas de hierro deben centrarse en reducir las pérdidas parásitas.La opinión de que “las pérdidas perdidas son mucho menores que las pérdidas de cobre y de hierro” es unilateral.Se destaca especialmente que cuanto mayor sea la potencia del motor, más atención se debe prestar a reducir las pérdidas parásitas.Los motores de mediana y gran capacidad utilizan devanados sinusoidales para reducir el potencial magnético armónico y las pérdidas parásitas, y el efecto suele ser muy bueno.Varias medidas para reducir las pérdidas perdidas generalmente no necesitan aumentar los materiales efectivos.
Introducción
La pérdida del motor de CA trifásico se puede dividir en pérdida de cobre PCu, pérdida de aluminio PAl, pérdida de hierro PFe, pérdida perdida Ps, desgaste por viento Pfw, las primeras cuatro son pérdidas por calentamiento, cuya suma se denomina pérdida total por calentamiento PQ. de las cuales la pérdida parásita es la causa de todas las pérdidas, excepto la pérdida de cobre PCu, la pérdida de aluminio PAl, la pérdida de hierro PFe y el desgaste del viento Pfw, incluido el potencial magnético armónico, el campo magnético de fuga y la corriente lateral del conducto.
Debido a la dificultad de calcular las pérdidas parásitas y la complejidad de la prueba, muchos países estipulan que las pérdidas parásitas se calculan como el 0,5% de la potencia de entrada del motor, lo que simplifica la contradicción.Sin embargo, este valor es muy aproximado y los diferentes diseños y procesos a menudo son muy diferentes, lo que también oculta la contradicción y no puede reflejar verdaderamente las condiciones reales de funcionamiento del motor.Recientemente, la disipación parásita medida se ha vuelto cada vez más popular.En la era de la integración económica global, la tendencia general es tener cierta visión de futuro sobre cómo integrarse con los estándares internacionales.
En este artículo se estudia el motor de CA trifásico. Cuando la potencia cambia de pequeña a grande, la proporción de pérdida de cobre PCu, pérdida de aluminio PAl, pérdida de hierro PFe y pérdida parásita Ps con respecto a la pérdida de calor total PQ cambia, y se obtienen las contramedidas. Diseñar y fabricar más razonable y mejor.
1. Análisis de pérdidas del motor.
1.1 Primero observe una instancia.Una fábrica exporta productos de motores eléctricos de la serie E y las condiciones técnicas estipulan las pérdidas parásitas medidas.Para facilitar la comparación, veamos primero los motores de 2 polos, cuya potencia varía entre 0,75 kW y 315 kW.De acuerdo con los resultados de la prueba, se calcula la relación entre la pérdida de cobre PCu, la pérdida de aluminio PAl, la pérdida de hierro PFe y la pérdida parásita Ps con respecto a la pérdida total de calor PQ, como se muestra en la Figura 1.La ordenada en la figura es la relación entre las diversas pérdidas de calefacción y la pérdida total de calefacción (%), la abscisa es la potencia del motor (kW), la línea discontinua con rombos es la proporción del consumo de cobre, la línea discontinua con cuadrados es la proporción del consumo de aluminio, y la línea discontinua del triángulo es la proporción de pérdida de hierro, y la línea discontinua con la cruz es la proporción de pérdida perdida.
Figura 1. Gráfico de líneas discontinuas de la proporción de consumo de cobre, consumo de aluminio, consumo de hierro, disipación parásita y pérdida total de calor de los motores de 2 polos de la serie E.
(1) Cuando la potencia del motor cambia de pequeña a grande, la proporción del consumo de cobre, aunque fluctúa, generalmente disminuye de grande a pequeña, mostrando una tendencia a la baja. 0,75 kW y 1,1 kW representan aproximadamente el 50%, mientras que 250 kW y 315 kW son menos de La proporción del consumo de aluminio del 20% también ha cambiado de grande a pequeño en general, mostrando una tendencia a la baja, pero el cambio no es grande.
(2) De pequeña a gran potencia del motor, la proporción de pérdida de hierro cambia, aunque hay fluctuaciones, generalmente aumenta de pequeña a grande, mostrando una tendencia ascendente.0,75 kW ~ 2,2 kW es aproximadamente el 15%, y cuando es superior a 90kW, supera el 30%, que es mayor que el consumo de cobre.
(3) El cambio proporcional de la disipación parásita, aunque fluctúa, generalmente aumenta de pequeño a grande, mostrando una tendencia ascendente.0,75kW ~ 1,5kW es aproximadamente el 10%, mientras que 110kW está cerca del consumo de cobre. Para especificaciones superiores a 132 kW, la mayoría de las pérdidas parásitas superan el consumo de cobre.Las pérdidas parásitas de 250 kW y 315 kW superan las pérdidas de cobre y hierro y se convierten en el primer factor de pérdida de calor.
Motor de 4 polos (diagrama de líneas omitido).La pérdida de hierro por encima de 110 kW es mayor que la pérdida de cobre, y la pérdida parásita de 250 kW y 315 kW supera la pérdida de cobre y la pérdida de hierro, convirtiéndose en el primer factor en la pérdida de calor.La suma del consumo de cobre y el consumo de aluminio de esta serie de motores de 2 a 6 polos, el motor pequeño representa aproximadamente del 65% al 84% de la pérdida total de calor, mientras que el motor grande se reduce del 35% al 50%, mientras que el de hierro. El consumo es el contrario, el pequeño motor representa alrededor del 65% al 84% de la pérdida total de calor. La pérdida total de calor es del 10% al 25%, mientras que el motor grande aumenta aproximadamente del 26% al 38%.Las pérdidas perdidas, los motores pequeños representan alrededor del 6% al 15%, mientras que los motores grandes aumentan del 21% al 35%.Cuando la potencia es lo suficientemente grande, la pérdida de hierro excede la pérdida de cobre.A veces, las pérdidas parásitas superan las pérdidas de cobre y hierro, convirtiéndose en el primer factor de pérdida de calor.
Motor de 2 polos serie 1.2 R, pérdida parásita medida
Según los resultados de la prueba, se obtiene la relación entre la pérdida de cobre, la pérdida de hierro, la pérdida parásita, etc. y la pérdida total de calor PQ.La Figura 2 muestra el cambio proporcional en la potencia del motor a la pérdida de cobre perdido.La ordenada en la figura es la relación (%) entre la pérdida de cobre perdido y la pérdida total por calentamiento, la abscisa es la potencia del motor (kW), la línea discontinua con rombos es la relación de pérdida de cobre y la línea discontinua con cuadrados es la proporción de pérdidas perdidas.La Figura 2 muestra claramente que, en general, cuanto mayor es la potencia del motor, mayor es la proporción de pérdidas dispersas con respecto a la pérdida total de calor, que va en aumento.La Figura 2 también muestra que para tamaños superiores a 150 kW, las pérdidas parásitas superan las pérdidas del cobre.Hay varios tamaños de motores y la pérdida parásita es incluso de 1,5 a 1,7 veces la pérdida del cobre.
La potencia de esta serie de motores de 2 polos oscila entre los 22kW y los 450kW. La relación entre la pérdida parásita medida y PQ ha aumentado de menos del 20% a casi el 40%, y el rango de cambio es muy grande.Si se expresa como la relación entre la pérdida parásita medida y la potencia de salida nominal, es aproximadamente (1,1~1,3)%; si se expresa mediante la relación entre la pérdida parásita medida y la potencia de entrada, es aproximadamente (1,0 ~ 1,2)%, los dos últimos La relación de la expresión no cambia mucho y es difícil ver el cambio proporcional de la pérdida parásita derrota ante PQ.Por lo tanto, observar la pérdida de calor, especialmente la relación entre las pérdidas parásitas y PQ, puede comprender mejor la ley cambiante de la pérdida de calor.
La pérdida parásita medida en los dos casos anteriores adopta el método IEEE 112B en los Estados Unidos.
Figura 2. Gráfico de líneas de la relación entre las pérdidas parásitas de cobre y la pérdida total por calentamiento del motor de 2 polos serie R
1.3 motores de la serie Y2
Las condiciones técnicas estipulan que la pérdida parásita es del 0,5% de la potencia de entrada, mientras que GB/T1032-2005 estipula el valor recomendado de la pérdida parásita. Ahora tome el método 1, y la fórmula es Ps=(0.025-0.005×lg(PN))×P1 fórmula PN- es la potencia nominal; P1- es la potencia de entrada.
Suponemos que el valor medido de la pérdida parásita es igual al valor recomendado, volvemos a calcular el cálculo electromagnético y luego calculamos la relación de las cuatro pérdidas por calentamiento del consumo de cobre, el consumo de aluminio y el consumo de hierro con respecto a la pérdida de calentamiento total PQ. .El cambio de su proporción también está de acuerdo con las reglas anteriores.
Es decir: cuando la potencia cambia de pequeña a grande, la proporción de consumo de cobre y aluminio generalmente disminuye de grande a pequeña, mostrando una tendencia a la baja.Por otro lado, la proporción de pérdida de hierro y pérdida de hierro generalmente aumenta de pequeña a grande, mostrando una tendencia ascendente.Independientemente de 2 polos, 4 polos o 6 polos, si la potencia es mayor que cierta potencia, la pérdida de hierro excederá la pérdida de cobre; la proporción de pérdidas parásitas también aumentará de pequeña a grande, acercándose gradualmente a la pérdida de cobre o incluso superándola.La disipación parásita de más de 110 kW en 2 polos se convierte en el primer factor de pérdida de calor.
La Figura 3 es un gráfico de líneas discontinuas de la relación de cuatro pérdidas por calentamiento con respecto a PQ para motores de 4 polos de la serie Y2 (suponiendo que el valor medido de las pérdidas parásitas es igual al valor recomendado anteriormente, y las otras pérdidas se calculan de acuerdo con el valor). .La ordenada es la relación entre las diversas pérdidas por calentamiento y PQ (%), y la abscisa es la potencia del motor (kW).Obviamente, las pérdidas de hierro por encima de 90 kW son mayores que las pérdidas de cobre.
Figura 3. Gráfico de líneas discontinuas de la relación entre el consumo de cobre, el consumo de aluminio, el consumo de hierro y la disipación parásita y la pérdida total de calor de los motores de 4 polos de la serie Y2.
1.4 La literatura estudia la relación entre diversas pérdidas y pérdidas totales (incluida la fricción del viento)
Se encontró que el consumo de cobre y el consumo de aluminio representaban del 60% al 70% de la pérdida total en motores pequeños, y disminuían al 30% al 40% cuando aumentaba la capacidad, mientras que el consumo de hierro era lo contrario. %arriba.En cuanto a las pérdidas parásitas, los motores pequeños representan alrededor del 5% al 10% de las pérdidas totales, mientras que los motores grandes representan más del 15%.Las leyes reveladas son similares: es decir, cuando la potencia cambia de pequeña a grande, la proporción de pérdida de cobre y pérdida de aluminio generalmente disminuye de grande a pequeña, mostrando una tendencia a la baja, mientras que la proporción de pérdida de hierro y pérdida perdida generalmente aumenta de De pequeño a grande, mostrando una tendencia ascendente. .
1.5 Fórmula de cálculo del valor recomendado de pérdida parásita según GB/T1032-2005 Método 1
El numerador es el valor de pérdida parásita medido.De potencia de motor pequeña a grande, la proporción de pérdida parásita con respecto a la potencia de entrada cambia y disminuye gradualmente, y el rango de cambio no es pequeño, alrededor del 2,5% al 1,1%.Si se cambia el denominador a la pérdida total ∑P, es decir, Ps/∑P=Ps/P1/(1-η), si la eficiencia del motor es 0,667~0,967, el recíproco de (1-η) es 3~ 30, es decir, la impureza medida. En comparación con la relación de potencia de entrada, la relación entre la pérdida por disipación y la pérdida total se amplifica de 3 a 30 veces. Cuanto mayor es la potencia, más rápido se eleva la línea discontinua.Obviamente, si se toma la relación entre la pérdida perdida y la pérdida total de calor, el "factor de magnificación" es mayor.Para el motor de 450 kW de 2 polos de la serie R en el ejemplo anterior, la relación entre las pérdidas parásitas y la potencia de entrada Ps/P1 es ligeramente menor que el valor calculado recomendado anteriormente, y la relación entre las pérdidas parásitas y las pérdidas totales ∑P y la pérdida total de calor El PQ es del 32,8%, respectivamente. 39,5%, en comparación con la relación de la potencia de entrada P1, “amplificada” aproximadamente 28 y 34 veces respectivamente.
El método de observación y análisis en este artículo es tomar la relación entre 4 tipos de pérdida de calor y la pérdida total de calor PQ. El valor de la relación es grande y se pueden ver claramente la proporción y la ley de cambio de varias pérdidas, es decir, la potencia de pequeña a grande, el consumo de cobre y el consumo de aluminio. En general, la proporción ha cambiado de grande a pequeña, mostrando una disminución. tendencia, mientras que la proporción de pérdida de hierro y pérdida perdida generalmente ha cambiado de pequeña a grande, mostrando una tendencia ascendente.En particular, se observó que cuanto mayor es la potencia del motor, mayor es la relación entre las pérdidas parásitas y PQ, acercándose gradualmente a las pérdidas de cobre, excediendo las pérdidas de cobre e incluso convirtiéndose en el primer factor de la pérdida de calor, por lo que podemos entender correctamente. La ley y preste atención a reducir el motor grande. pérdidas perdidas.En comparación con la relación entre las pérdidas dispersas y la potencia de entrada, la relación entre las pérdidas dispersas medidas y la pérdida total de calor solo se expresa de otra manera y no cambia su naturaleza física.
2. Medidas
Conocer la regla anterior es útil para el diseño y fabricación racionales del motor.La potencia del motor es diferente, las medidas para reducir el aumento de temperatura y la pérdida de calor son diferentes y el enfoque es diferente.
2.1 Para los motores de baja potencia, el consumo de cobre representa una alta proporción de la pérdida total de calor
Por lo tanto, reducir el aumento de temperatura debería reducir primero el consumo de cobre, como aumentar la sección transversal del cable, reducir el número de conductores por ranura, aumentar la forma de la ranura del estator y alargar el núcleo de hierro.En fábrica, el aumento de temperatura suele controlarse controlando la carga térmica AJ, lo cual es completamente correcto para motores pequeños.Controlar AJ es esencialmente controlar la pérdida de cobre. No es difícil encontrar la pérdida de cobre del estator de todo el motor según AJ, el diámetro interior del estator, la longitud de media vuelta de la bobina y la resistividad del cable de cobre.
2.2 Cuando la potencia cambia de pequeña a grande, la pérdida de hierro se acerca gradualmente a la pérdida de cobre.
El consumo de hierro generalmente supera al consumo de cobre cuando es superior a 100kW.Por tanto, los motores grandes deben prestar atención a reducir el consumo de hierro.Para medidas específicas, se pueden utilizar láminas de acero al silicio de bajas pérdidas, la densidad magnética del estator no debe ser demasiado alta y se debe prestar atención a la distribución razonable de la densidad magnética de cada parte.
Algunas fábricas rediseñan algunos motores de alta potencia y reducen adecuadamente la forma de la ranura del estator.La distribución de la densidad magnética es razonable y la relación entre la pérdida de cobre y la pérdida de hierro se ajusta adecuadamente.Aunque la densidad de corriente del estator aumenta, la carga térmica aumenta y la pérdida de cobre aumenta, la densidad magnética del estator disminuye y la pérdida de hierro disminuye más de lo que aumenta la pérdida de cobre.El rendimiento es equivalente al diseño original, no sólo se reduce el aumento de temperatura, sino que también se ahorra la cantidad de cobre utilizada en el estator.
2.3 Para reducir las pérdidas perdidas
Este artículo enfatiza que elCuanto mayor sea la potencia del motor, más atención se debe prestar a reducir las pérdidas parásitas.La opinión de que “las pérdidas parásitas son mucho menores que las pérdidas del cobre” se aplica sólo a los motores pequeños.Obviamente, según la observación y el análisis anteriores, cuanto mayor es la potencia, menos adecuada es.La opinión de que “las pérdidas perdidas son mucho menores que las pérdidas de hierro” también es inapropiada.
La relación entre el valor medido de las pérdidas parásitas y la potencia de entrada es mayor para los motores pequeños, y la relación es menor cuando la potencia es mayor, pero no se puede concluir que los motores pequeños deban prestar atención a reducir las pérdidas parásitas, mientras que los motores grandes sí lo hacen. No es necesario reducir las pérdidas perdidas. pérdida.Por el contrario, según el ejemplo y análisis anteriores, cuanto mayor es la potencia del motor, mayor es la relación entre la pérdida parásita y la pérdida de calor total, la pérdida parásita y la pérdida de hierro se acercan o incluso superan la pérdida de cobre, por lo que mayor Cuanto mayor sea la potencia del motor, más atención se le debe prestar. Reducir las pérdidas perdidas.
2.4 Medidas para reducir las pérdidas perdidas
Formas de reducir las pérdidas parásitas, como aumentar el entrehierro, ya que la pérdida parásita es aproximadamente inversamente proporcional al cuadrado del entrehierro; reducir el potencial magnético armónico, como por ejemplo utilizando devanados sinusoidales (de bajos armónicos); ajuste adecuado de la ranura; reduciendo el engranaje, el rotor adopta una ranura cerrada y la ranura abierta del motor de alto voltaje adopta una cuña de ranura magnética; El tratamiento de revestimiento del rotor de aluminio fundido reduce la corriente lateral, etc.Vale la pena señalar que las medidas anteriores generalmente no requieren la adición de materiales eficaces.Los consumos varios también están relacionados con el estado de calentamiento del motor, como una buena disipación de calor del devanado, una baja temperatura interna del motor y un bajo consumo varios.
Ejemplo: Una fábrica repara un motor de 6 polos y 250kW.Después de la prueba de reparación, el aumento de temperatura alcanzó los 125 K con el 75 % de la carga nominal.Luego, el entrehierro se mecaniza hasta alcanzar 1,3 veces el tamaño original.En la prueba bajo carga nominal, el aumento de temperatura en realidad cayó a 81 K, lo que demuestra plenamente que el entrehierro ha aumentado y la disipación parásita se ha reducido considerablemente.El potencial magnético armónico es un factor importante para las pérdidas parásitas. Los motores de mediana y gran capacidad utilizan devanados sinusoidales para reducir el potencial magnético armónico y el efecto suele ser muy bueno.Para motores de potencia media y alta se utilizan devanados sinusoidales bien diseñados. Cuando la amplitud armónica y la amplitud se reducen entre un 45% y un 55% en comparación con el diseño original, la pérdida parásita se puede reducir entre un 32% y un 55%; de lo contrario, se reducirá el aumento de temperatura y aumentará la eficiencia. , el ruido se reduce y puede ahorrar cobre y hierro.
3. Conclusión
3.1 Motor CA trifásico
Cuando la potencia cambia de pequeña a grande, la proporción del consumo de cobre y aluminio con respecto a la pérdida total de calor generalmente aumenta de grande a pequeña, mientras que la proporción de pérdida perdida del consumo de hierro generalmente aumenta de pequeña a grande.En el caso de los motores pequeños, la pérdida de cobre representa la mayor proporción de la pérdida total de calor. A medida que aumenta la capacidad del motor, las pérdidas parásitas y de hierro se acercan y superan las pérdidas de cobre.
3.2 Para reducir la pérdida de calor
La potencia del motor es diferente y el enfoque de las medidas tomadas también es diferente.Para motores pequeños, primero se debe reducir el consumo de cobre.Para motores de potencia media y alta, se debe prestar más atención a reducir la pérdida de hierro y la pérdida perdida.La opinión de que “las pérdidas perdidas son mucho menores que las pérdidas del cobre y del hierro” es unilateral.
3.3 La proporción de pérdidas parásitas en la pérdida total de calor de los motores grandes es mayor
Este artículo enfatiza que cuanto mayor sea la potencia del motor, más atención se debe prestar a reducir las pérdidas parásitas.
Hora de publicación: 16 de junio de 2022