اتلاف موتور AC سه فاز را می توان به تلفات مس، اتلاف آلومینیوم، تلفات آهن، تلفات سرگردان و تلفات باد تقسیم کرد. چهار مورد اول تلفات حرارتی هستند و مجموع آن تلفات حرارتی کل نامیده می شود.نسبت تلفات مس، تلفات آلومینیوم، تلفات آهن و تلفات سرگردان به کل تلفات حرارتی زمانی که توان از کوچک به بزرگ تغییر میکند، توضیح داده میشود.از طریق مثال، اگرچه نسبت مصرف مس و مصرف آلومینیوم در کل تلفات حرارتی در نوسان است، اما به طور کلی از بزرگ به کوچک کاهش می یابد و روند نزولی را نشان می دهد.برعکس، تلفات آهن و هدر رفت، اگرچه نوساناتی وجود دارد، اما عموماً از کوچک به بزرگ افزایش مییابد و روند صعودی را نشان میدهد.وقتی قدرت به اندازه کافی بزرگ باشد، تلفات سرگردان آهن از تلفات مس بیشتر است.گاهی اوقات تلفات سرگردان از تلفات مس و آهن بیشتر می شود و اولین عامل اتلاف حرارت می شود.تجزیه و تحلیل مجدد موتور Y2 و مشاهده تغییر متناسب تلفات مختلف به کل تلفات، قوانین مشابهی را آشکار می کند.با شناخت قوانین فوق، نتیجه میگیریم که موتورهای قدرت مختلف بر کاهش افزایش دما و اتلاف حرارت تأکید متفاوتی دارند.برای موتورهای کوچک، ابتدا باید تلفات مس کاهش یابد. برای موتورهای متوسط و پرقدرت، تلفات آهن باید بر روی کاهش تلفات سرگردان متمرکز شود.این دیدگاه که "تلفات سرگردان بسیار کمتر از تلفات مس و آهن است" یک طرفه است.به ویژه تاکید می شود که هر چه قدرت موتور بیشتر باشد، باید به کاهش تلفات سرگردان توجه بیشتری شود.موتورهای با ظرفیت متوسط و بزرگ از سیمپیچهای سینوسی برای کاهش پتانسیل مغناطیسی هارمونیک و تلفات سرگردان استفاده میکنند و این اثر اغلب بسیار خوب است.اقدامات مختلف برای کاهش تلفات سرگردان به طور کلی نیازی به افزایش مواد موثر ندارند.
مقدمه
اتلاف موتور AC سه فاز را می توان به اتلاف مس PCu، اتلاف آلومینیوم PAl، اتلاف آهن PFe، تلفات سرگردان Ps، سایش باد Pfw تقسیم کرد، چهار مورد اول تلفات حرارتی هستند که مجموع آن ها PQ تلفات گرمایی کل نامیده می شود. که از دست دادن سرگردان علت همه تلفات است به جز اتلاف مس PCu، اتلاف آلومینیوم PAl، اتلاف آهن PFe و سایش باد Pfw، از جمله پتانسیل مغناطیسی هارمونیک، میدان مغناطیسی نشتی، و جریان جانبی ناودان.
با توجه به دشواری محاسبه تلفات سرگردان و پیچیدگی آزمایش، بسیاری از کشورها تصریح می کنند که تلفات سرگردان به عنوان 0.5٪ از توان ورودی موتور محاسبه می شود که تضاد را ساده می کند.با این حال، این مقدار بسیار خشن است، و طراحی های مختلف و فرآیندهای مختلف اغلب بسیار متفاوت است، که همچنین تناقض را پنهان می کند و نمی تواند واقعاً شرایط کار واقعی موتور را منعکس کند.اخیراً اتلاف ولگرد اندازه گیری شده بیشتر و بیشتر رایج شده است.در عصر یکپارچگی اقتصادی جهانی، این روند عمومی است که آینده نگری خاصی برای ادغام با استانداردهای بین المللی داشته باشیم.
در این مقاله موتور AC سه فاز مورد بررسی قرار گرفته است. هنگامی که توان از کوچک به بزرگ تغییر میکند، نسبت اتلاف مس PCu، اتلاف آلومینیوم PAl، تلفات آهن PFe، و Ps تلفات سرگردان به کل PQ تلفات حرارتی تغییر میکند و اقدامات متقابل بدست میآید. طراحی و ساخت معقول تر و بهتر.
1. تجزیه و تحلیل تلفات موتور
1.1 ابتدا یک نمونه را مشاهده کنید.یک کارخانه محصولات سری E موتورهای الکتریکی را صادر می کند و شرایط فنی تلفات سرگردان اندازه گیری شده را تعیین می کند.برای سهولت در مقایسه، ابتدا به موتورهای 2 قطبی نگاه می کنیم که قدرت آنها از 0.75 کیلووات تا 315 کیلووات متغیر است.با توجه به نتایج آزمایش، نسبت اتلاف مس PCu، اتلاف آلومینیوم PAl، تلفات آهن PFe، و Ps تلفات سرگردان به کل PQ تلفات حرارتی محاسبه شده است، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.مختصات در شکل نسبت تلفات گرمایشی مختلف به کل تلفات گرمایشی (%) است، آبسیسا قدرت موتور (کیلووات)، خط شکسته با الماس نسبت مصرف مس است، خط شکسته با مربع برابر است. نسبت مصرف آلومینیوم، و خط شکسته مثلث نسبت تلفات آهن است و خط شکسته با صلیب، نسبت تلفات سرگردان است.
شکل 1. نمودار خط شکسته نسبت مصرف مس، مصرف آلومینیوم، مصرف آهن، اتلاف سرگردان و اتلاف حرارت کل موتورهای 2 قطبی سری E
(1) هنگامی که قدرت موتور از کوچک به بزرگ تغییر می کند، اگرچه نسبت مصرف مس در نوسان است، به طور کلی از بزرگ به کوچک تغییر می کند و روند نزولی را نشان می دهد. 0.75 کیلووات و 1.1 کیلووات حدود 50% را تشکیل می دهند، در حالی که 250 کیلووات و 315 کیلووات کمتر از میزان مصرف 20% آلومینیوم نیز به طور کلی از بزرگ به کوچک تغییر کرده است که روند نزولی را نشان می دهد، اما تغییر زیاد نیست.
(2) از قدرت موتور کوچک به بزرگ، نسبت تلفات آهن تغییر می کند، اگرچه نوساناتی وجود دارد، اما به طور کلی از کوچک به بزرگ افزایش می یابد و روند صعودی را نشان می دهد.0.75kW~2.2kW حدود 15% است و وقتی بیشتر از 90kW باشد از 30% فراتر می رود که بیشتر از مصرف مس است.
(3) تغییر متناسب اتلاف سرگردان، اگرچه در نوسان است، اما عموماً از کوچک به بزرگ افزایش مییابد و روند صعودی را نشان میدهد.0.75kW ~ 1.5kW حدود 10% است در حالی که 110kW نزدیک به مصرف مس است. برای مشخصات بیشتر از 132 کیلووات، بیشتر تلفات سرگردان بیش از مصرف مس است.تلفات سرگردان 250 کیلووات و 315 کیلووات از تلفات مس و آهن فراتر می رود و اولین عامل در اتلاف حرارت است.
موتور 4 قطبی (نمودار خطی حذف شده است).تلفات آهن بالای 110 کیلووات بیشتر از تلفات مس است و تلفات سرگردان 250 کیلووات و 315 کیلووات از تلفات مس و آهن بیشتر است و اولین عامل در اتلاف حرارت است.مجموع مصرف مس و مصرف آلومینیوم این سری از موتورهای 2-6 قطبی، موتور کوچک حدود 65% تا 84% از کل اتلاف حرارت را به خود اختصاص می دهد در حالی که موتور بزرگ به 35% تا 50% کاهش می یابد در حالی که آهن مصرف برعکس است، موتور کوچک حدود 65٪ تا 84٪ از کل اتلاف حرارت را تشکیل می دهد. کل تلفات حرارتی 10% تا 25% است در حالی که موتور بزرگ به حدود 26% تا 38% افزایش می یابد.تلفات سرگردان، موتورهای کوچک حدود 6 تا 15 درصد را تشکیل می دهند، در حالی که موتورهای بزرگ به 21 تا 35 درصد افزایش می یابند.وقتی قدرت به اندازه کافی بزرگ باشد، تلفات سرگردان آهن از تلفات مس بیشتر است.گاهی اوقات تلفات سرگردان از تلفات مس و آهن بیشتر می شود و اولین عامل در اتلاف حرارت است.
موتور 2 قطبی سری 1.2 R، تلفات سرگردان اندازه گیری شده
با توجه به نتایج آزمایش، نسبت تلفات مس، تلفات آهن، تلفات سرگردان و غیره به کل PQ تلفات حرارتی به دست می آید.شکل 2 تغییر متناسب در توان موتور به تلفات مس سرگردان را نشان می دهد.اردیت در شکل نسبت تلفات مس سرگردان به کل تلفات حرارتی (%)، آبسیسا قدرت موتور (کیلووات)، خط شکسته با الماس نسبت تلفات مس و خط شکسته با مربع است. نسبت تلفات سرگردان .شکل 2 به وضوح نشان می دهد که به طور کلی، هر چه قدرت موتور بیشتر باشد، نسبت تلفات سرگردان به کل تلفات حرارتی بیشتر است که در حال افزایش است.شکل 2 همچنین نشان می دهد که برای اندازه های بیشتر از 150 کیلووات، تلفات سرگردان از تلفات مس بیشتر است.موتورها دارای سایزهای مختلفی هستند و تلفات سرگردان حتی 1.5 تا 1.7 برابر تلفات مس است.
قدرت این سری از موتورهای 2 قطبی از 22 کیلووات تا 450 کیلووات متغیر است. نسبت تلفات سرگردان اندازه گیری شده به PQ از کمتر از 20 درصد به نزدیک به 40 درصد افزایش یافته است و دامنه تغییر بسیار زیاد است.اگر با نسبت تلفات سرگردان اندازه گیری شده به توان خروجی نامی بیان شود، حدود (1.1-1.3)٪ است. اگر با نسبت تلفات سرگردان اندازه گیری شده به توان ورودی بیان شود، در حدود (1.0-1.2)٪ است، دو مورد اخیر نسبت عبارت تغییر زیادی نمی کند، و مشاهده تغییر متناسب ولگرد دشوار است. ضرر به PQبنابراین با مشاهده تلفات گرمایشی به ویژه نسبت تلفات سرگردان به PQ می توان قانون متغیر تلفات گرمایشی را بهتر درک کرد.
تلفات سرگردان اندازه گیری شده در دو مورد فوق از روش IEEE 112B در ایالات متحده استفاده می کند.
شکل 2. نمودار خطی نسبت تلفات سرگردان مس به کل تلفات حرارتی موتور 2 قطبی سری R
موتورهای 1.3 سری Y2
شرایط فنی تصریح می کند که تلفات سرگردان 0.5٪ از توان ورودی است، در حالی که GB/T1032-2005 مقدار توصیه شده تلفات سرگردان را تعیین می کند. اکنون روش 1 را انتخاب کنید و فرمول Ps=(0.025-0.005×lg(PN))×P1 فرمول PN- توان نامی است. P1- توان ورودی است.
فرض می کنیم که مقدار اندازه گیری تلفات سرگردان برابر با مقدار توصیه شده است و محاسبه الکترومغناطیسی را مجدداً محاسبه می کنیم و بنابراین نسبت چهار تلفات حرارتی مصرف مس، مصرف آلومینیوم و مصرف آهن را به کل تلفات گرمایشی PQ بدست می آوریم. .تغییر نسبت آن نیز با قوانین فوق مطابقت دارد.
یعنی: وقتی توان از کوچک به بزرگ تغییر می کند، نسبت مصرف مس و مصرف آلومینیوم به طور کلی از بزرگ به کوچک کاهش می یابد و روند نزولی را نشان می دهد.از سوی دیگر، نسبت تلفات آهن و هدر رفتن سرگردان به طور کلی از کوچک به بزرگ افزایش مییابد که روند صعودی را نشان میدهد.صرف نظر از 2 قطبی، 4 قطبی یا 6 قطبی، اگر توان بیشتر از یک توان معین باشد، تلفات آهن از تلفات مس بیشتر خواهد شد. نسبت تلفات سرگردان نیز از کوچک به بزرگ افزایش می یابد، به تدریج به تلفات مس نزدیک می شود یا حتی از تلفات مس بیشتر می شود.اتلاف سرگردان بیش از 110 کیلووات در 2 قطب اولین عامل در اتلاف گرما است.
شکل 3 نمودار خط شکسته نسبت چهار تلفات حرارتی به PQ برای موتورهای 4 قطبی سری Y2 است (با فرض اینکه مقدار اندازه گیری تلفات سرگردان برابر با مقدار توصیه شده بالا باشد و سایر تلفات با توجه به مقدار محاسبه می شوند) .اردینات نسبت تلفات گرمایشی مختلف به PQ (%) و آبسیسا قدرت موتور (کیلووات) است.بدیهی است که تلفات سرگردان آهن بالای 90 کیلووات بیشتر از تلفات مس است.
شکل 3. نمودار خط شکسته نسبت مصرف مس، مصرف آلومینیوم، مصرف آهن و اتلاف سرگردان به کل تلفات حرارتی موتورهای 4 قطبی سری Y2
1.4 ادبیات نسبت تلفات مختلف به کل تلفات (از جمله اصطکاک باد) را مطالعه می کند.
مشخص شده است که مصرف مس و مصرف آلومینیوم 60 تا 70 درصد از کل تلفات را در موتورهای کوچک تشکیل می دهد و وقتی ظرفیت افزایش می یابد به 30 تا 40 درصد کاهش می یابد در حالی که مصرف آهن برعکس است. % در بالا.برای تلفات سرگردان، موتورهای کوچک حدود 5 تا 10 درصد از کل تلفات را تشکیل می دهند، در حالی که موتورهای بزرگ بیش از 15 درصد را تشکیل می دهند.قوانین آشکار شده مشابه هستند: یعنی زمانی که توان از کوچک به بزرگ تغییر می کند، نسبت تلفات مس و آلومینیوم به طور کلی از بزرگ به کوچک کاهش می یابد و روند نزولی نشان می دهد، در حالی که نسبت تلفات آهن و تلفات سرگردان به طور کلی از افزایش می یابد. کوچک به بزرگ، روند صعودی را نشان می دهد. .
1.5 فرمول محاسبه ارزش توصیه شده از دست دادن سرگردان طبق روش 1 GB/T1032-2005
شمارنده مقدار تلفات سرگردان اندازه گیری شده است.از قدرت موتور کوچک به بزرگ، نسبت تلفات سرگردان به توان ورودی تغییر میکند و به تدریج کاهش مییابد و محدوده تغییر کوچک نیست، حدود 2.5٪ تا 1.1٪.اگر مخرج به تلفات کل ∑P تغییر کند، یعنی Ps/∑P=Ps/P1/(1-η)، اگر بازده موتور 0.667~0.967 باشد، متقابل (1-η) 3~ می شود. 30، یعنی ناخالصی اندازه گیری شده در مقایسه با نسبت توان ورودی، نسبت تلفات اتلاف به کل تلفات 3 تا 30 برابر تقویت می شود. هر چه قدرت بالاتر باشد، خط شکسته سریعتر بالا می رود.بدیهی است که اگر نسبت تلفات سرگردان به کل تلفات حرارتی در نظر گرفته شود، "ضریب بزرگنمایی" بزرگتر است.برای موتور 450 کیلوواتی سری R 2 قطبی در مثال بالا، نسبت تلفات سرگردان به توان ورودی Ps/P1 کمی کمتر از مقدار محاسبه شده توصیه شده در بالا و نسبت تلفات سرگردان به کل تلفات ∑P و اتلاف حرارت کل است. PQ به ترتیب 32.8٪ است. 39.5 درصد در مقایسه با نسبت توان ورودی P1، به ترتیب حدود 28 بار و 34 برابر "تقویت" شده است.
روش مشاهده و تجزیه و تحلیل در این مقاله به این صورت است که نسبت 4 نوع تلفات حرارتی را به PQ کل تلفات حرارتی در نظر بگیریم. مقدار نسبت بزرگ است و نسبت و قانون تغییر تلفات مختلف را می توان به وضوح مشاهده کرد، یعنی توان از کوچک به بزرگ، مصرف مس و مصرف آلومینیوم به طور کلی، نسبت از بزرگ به کوچک تغییر کرده است که نشان دهنده نزولی است. روند، در حالی که نسبت تلفات آهن و هدر رفتن سرگردان به طور کلی از کوچک به بزرگ تغییر کرده است و روند صعودی را نشان می دهد.به طور خاص، مشاهده شد که هر چه قدرت موتور بیشتر باشد، نسبت تلفات سرگردان در PQ بیشتر میشود، که به تدریج به تلفات مس نزدیک میشود، از تلفات مس بیشتر میشود و حتی به اولین عامل در اتلاف حرارت تبدیل میشود. زیان های سرگرداندر مقایسه با نسبت تلفات سرگردان به توان ورودی، نسبت تلفات سرگردان اندازه گیری شده به کل تلفات حرارتی تنها به روش دیگری بیان می شود و ماهیت فیزیکی آن را تغییر نمی دهد.
2. اقدامات
دانستن قانون فوق برای طراحی و ساخت منطقی موتور مفید است.قدرت موتور متفاوت است و اقدامات برای کاهش افزایش دما و اتلاف حرارت متفاوت است و تمرکز متفاوت است.
2.1 برای موتورهای کم مصرف، مصرف مس سهم بالایی از اتلاف گرما را به خود اختصاص می دهد
بنابراین، کاهش افزایش دما ابتدا باید مصرف مس را کاهش داد، مانند افزایش سطح مقطع سیم، کاهش تعداد هادی ها در هر شکاف، افزایش شکل شیار استاتور و افزایش طول هسته آهنی.در کارخانه، افزایش دما اغلب با کنترل بار حرارتی AJ کنترل می شود که برای موتورهای کوچک کاملاً صحیح است.کنترل AJ اساساً کنترل از دست دادن مس است. یافتن تلفات مس استاتور کل موتور با توجه به AJ، قطر داخلی استاتور، طول نیم چرخش سیم پیچ و مقاومت سیم مسی دشوار نیست.
2.2 هنگامی که توان از کوچک به بزرگ تغییر می کند، تلفات آهن به تدریج به تلفات مس نزدیک می شود
مصرف آهن به طور کلی از مصرف مس بیشتر از 100 کیلو وات بیشتر است.بنابراین موتورهای بزرگ باید به کاهش مصرف آهن توجه کنند.برای اقدامات خاص می توان از ورق های فولادی سیلیکونی کم تلفات استفاده کرد، چگالی مغناطیسی استاتور نباید خیلی زیاد باشد و باید به توزیع منطقی چگالی مغناطیسی هر قسمت توجه شود.
برخی از کارخانه ها برخی از موتورهای پرقدرت را دوباره طراحی می کنند و شکل شیار استاتور را به طور مناسب کاهش می دهند.توزیع چگالی مغناطیسی معقول است و نسبت تلفات مس و آهن به درستی تنظیم شده است.اگرچه چگالی جریان استاتور افزایش مییابد، بار حرارتی افزایش مییابد، و تلفات مس افزایش مییابد، چگالی مغناطیسی استاتور کاهش مییابد و تلفات آهن بیشتر از افزایش تلفات مس کاهش مییابد.عملکرد برابر با طرح اصلی است، نه تنها افزایش دما کاهش می یابد، بلکه در مقدار مس استفاده شده در استاتور نیز صرفه جویی می شود.
2.3 برای کاهش تلفات سرگردان
این مقاله تاکید می کند کههر چه قدرت موتور بیشتر باشد، باید به کاهش تلفات سرگردان توجه بیشتری شود.این عقیده که "تلفات سرگردان بسیار کمتر از تلفات مس است" فقط در مورد موتورهای کوچک صدق می کند.بدیهی است با توجه به مشاهدات و تحلیل های فوق هر چه توان بالاتر باشد مناسب کمتر است.این دیدگاه که "تلفات سرگردان بسیار کمتر از تلفات آهن است" نیز نامناسب است.
نسبت مقدار اندازهگیریشده تلفات سرگردان به توان ورودی برای موتورهای کوچک بیشتر است و وقتی قدرت بیشتر است این نسبت کمتر است، اما نمیتوان نتیجه گرفت که موتورهای کوچک باید به کاهش تلفات سرگردان توجه کنند، در حالی که موتورهای بزرگ این کار را انجام میدهند. نیازی به کاهش تلفات سرگردان نیست. از دست دادنبرعکس، با توجه به مثال و تحلیل فوق، هرچه قدرت موتور بیشتر باشد، نسبت تلفات سرگردان در کل تلفات حرارتی بیشتر است، تلفات سرگردان و تلفات آهن نزدیک یا حتی بیشتر از تلفات مس است، بنابراین بیشتر قدرت موتور باید بیشتر به آن توجه شود. کاهش تلفات سرگردان
2.4 اقدامات برای کاهش تلفات سرگردان
راه های کاهش تلفات سرگردان، مانند افزایش شکاف هوا، زیرا تلفات سرگردان تقریباً با مجذور شکاف هوا نسبت معکوس دارد. کاهش پتانسیل مغناطیسی هارمونیک، مانند استفاده از سیم پیچ های سینوسی (هارمونیک کم). تناسب مناسب اسلات؛ کاهش گیره، روتور شکاف بسته را می پذیرد و شکاف باز موتور ولتاژ بالا از گوه شیار مغناطیسی استفاده می کند. درمان پوستهبندی روتور آلومینیومی ریختگی جریان جانبی و غیره را کاهش میدهد.شایان ذکر است که اقدامات فوق عموماً نیازی به افزودن مواد مؤثر ندارند.مصرف متفرقه با حالت گرمایش موتور نیز مرتبط است، مانند اتلاف حرارت خوب سیم پیچ، دمای داخلی پایین موتور و مصرف متفرقه کم.
مثال: یک کارخانه یک موتور با 6 قطب و 250 کیلووات را تعمیر می کند.پس از تست تعمیر، افزایش دما به 125K زیر 75٪ از بار نامی رسیده است.سپس شکاف هوا تا 1.3 برابر اندازه اصلی ماشینکاری می شود.در آزمایش تحت بار نامی، افزایش دما در واقع به 81K کاهش یافت که به طور کامل نشان می دهد که شکاف هوا افزایش یافته و اتلاف سرگردان تا حد زیادی کاهش یافته است.پتانسیل مغناطیسی هارمونیک یک عامل مهم برای از دست دادن سرگردان است. موتورهای با ظرفیت متوسط و بزرگ از سیمپیچهای سینوسی برای کاهش پتانسیل مغناطیسی هارمونیک استفاده میکنند و این اثر اغلب بسیار خوب است.سیم پیچ های سینوسی با طراحی خوب برای موتورهای با توان متوسط و بالا استفاده می شود. هنگامی که دامنه و دامنه هارمونیک 45٪ تا 55٪ در مقایسه با طرح اصلی کاهش می یابد، تلفات سرگردان را می توان 32٪ تا 55٪ کاهش داد، در غیر این صورت افزایش دما کاهش می یابد و راندمان افزایش می یابد. ، سر و صدا کاهش می یابد و می تواند مس و آهن را ذخیره کند.
3. نتیجه گیری
3.1 موتور AC سه فاز
هنگامی که توان از کوچک به بزرگ تغییر می کند، نسبت مصرف مس و مصرف آلومینیوم به کل تلفات حرارتی به طور کلی از بزرگ به کوچک افزایش می یابد، در حالی که نسبت تلفات سرگردان مصرف آهن به طور کلی از کوچک به بزرگ افزایش می یابد.برای موتورهای کوچک، تلفات مس بیشترین نسبت کل تلفات حرارتی را به خود اختصاص می دهد. با افزایش ظرفیت موتور، تلفات سرگردان و تلفات آهن نزدیک می شود و از تلفات مس بیشتر می شود.
3.2 برای کاهش اتلاف حرارت
قدرت موتور متفاوت است و تمرکز اقدامات انجام شده نیز متفاوت است.برای موتورهای کوچک ابتدا مصرف مس باید کاهش یابد.برای موتورهای متوسط و پرقدرت باید به کاهش تلفات آهن و کاهش تلفات سرگردان توجه بیشتری شود.این دیدگاه که "تلفات سرگردان بسیار کمتر از تلفات مس و آهن است" یک طرفه است.
3.3 نسبت تلفات سرگردان در کل تلفات حرارتی موتورهای بزرگ بیشتر است
این مقاله تاکید می کند که هر چه قدرت موتور بیشتر باشد، باید به کاهش تلفات سرگردان توجه بیشتری کرد.
زمان ارسال: ژوئیه-01-2022