Kolmivaiheisten vaihtovirtamoottoreiden häviöt voidaan jakaa kuparihävikkiin, alumiinihäviöihin, rautahäviöihin, hajahäviöihin ja tuulihäviöihin. Ensimmäiset neljä ovat lämmityshäviöitä, ja niiden summaa kutsutaan kokonaislämmityshäviöiksi.Kuparihäviön, alumiinihäviön, rautahäviön ja hajahäviön osuus kokonaislämpöhäviöstä selittyy, kun teho muuttuu pienestä suureksi.Esimerkin avulla vaikka kuparin ja alumiinin kulutuksen osuus kokonaislämpöhäviöstä vaihtelee, se yleensä pienenee suuresta pieneen osoittaen laskusuuntausta.Päinvastoin, raudan hävikki ja hajahävikki, vaikka vaihtelua esiintyy, kasvavat yleensä pienestä suureen osoittaen nousevaa suuntausta.Kun teho on riittävän suuri, raudan hajahäviö ylittää kuparin häviön.Joskus hajahäviö ylittää kupari- ja rautahäviön, ja siitä tulee ensimmäinen lämpöhäviön tekijä.Y2-moottorin uudelleenanalyysi ja eri häviöiden suhteellinen muutos kokonaishäviöön paljastavat samanlaisia lakeja.Yllä olevat säännöt tiedostetaan, että eri tehomoottoreilla on erilaiset painotukset lämpötilan nousun ja lämpöhäviön vähentämisessä.Pienissä moottoreissa kuparihävikkiä tulisi ensin vähentää; Keski- ja suuritehoisissa moottoreissa rautahäviö tulisi keskittyä hajahäviöiden vähentämiseen.Näkemys, jonka mukaan "hajahävikki on paljon pienempi kuin kuparihävikki ja rautahävikki", on yksipuolinen.Erityisesti korostetaan, että mitä suurempi moottorin teho on, sitä enemmän huomiota tulee kiinnittää hajahäviöiden vähentämiseen.Keskikokoisissa ja suuritehoisissa moottoreissa käytetään sinikäämiä harmonisen magneettipotentiaalin ja hajahäviöiden vähentämiseksi, ja vaikutus on usein erittäin hyvä.Erilaisten toimenpiteiden hajahäviön vähentämiseksi ei yleensä tarvitse lisätä tehokkaita materiaaleja.
Johdanto
Kolmivaiheisen vaihtovirtamoottorin häviö voidaan jakaa kuparihäviöön PCu, alumiinihäviöön PAl, rautahäviöön PFe, hajahäviöön Ps, tuulen kulumiseen Pfw, neljä ensimmäistä ovat lämpöhäviöitä, joiden summaa kutsutaan kokonaislämpöhäviöksi PQ, josta hajahäviö Se on syynä kaikkiin häviöihin paitsi kuparihäviöön PCu, alumiinihäviöön PAl, rautahäviöön PFe ja tuulen kulumiseen Pfw, mukaan lukien harmoninen magneettipotentiaali, vuotomagneettikenttä ja kourun sivuvirta.
Hajahäviön laskemisen vaikeudesta ja testin monimutkaisuudesta johtuen monet maat edellyttävät, että hajahäviö lasketaan 0,5 %:ksi moottorin syöttötehosta, mikä yksinkertaistaa ristiriitaa.Tämä arvo on kuitenkin erittäin karkea, ja erilaiset mallit ja erilaiset prosessit ovat usein hyvin erilaisia, mikä myös piilottaa ristiriidan, eikä se voi todella kuvastaa moottorin todellisia työolosuhteita.Viime aikoina mitatusta hajahäviöstä on tullut yhä suositumpi.Globaalin taloudellisen yhdentymisen aikakaudella yleinen suuntaus on tietynlainen tulevaisuuteen suuntautuva integraatio kansainvälisten standardien mukaisesti.
Tässä artikkelissa tutkitaan kolmivaiheista vaihtovirtamoottoria. Kun teho muuttuu pienestä suureksi, kuparihäviön PCu, alumiinihäviön PAl, rautahäviön PFe ja hajahäviön Ps osuus kokonaislämpöhäviöstä PQ muuttuu ja vastatoimet saadaan. Suunnittele ja valmista järkevämmin ja paremmin.
1. Moottorin häviöanalyysi
1.1 Tarkkaile ensin tapausta.Tehdas vie sähkömoottorien E-sarjan tuotteita ja tekniset olosuhteet määräävät mitatut hajahäviöt.Vertailun helpottamiseksi tarkastellaan ensin 2-napaisia moottoreita, joiden teho vaihtelee 0,75 kW:sta 315 kW:iin.Testitulosten mukaan lasketaan kuparihäviön PCu, alumiinihäviön PAl, rautahäviön PFe ja hajahäviön Ps suhde kokonaislämpöhäviöön PQ kuvan 1 mukaisesti.Kuvan ordinaatta on eri lämpöhäviöiden suhde kokonaislämmityshäviöön (%), abskissa on moottorin teho (kW), katkoviiva timanttien kanssa on kuparin kulutuksen osuus, katkoviiva neliöillä on osuus alumiinin kulutuksesta ja kolmion katkoviiva on rautahäviön suhde, ja katkoviiva ristillä on hajahäviön suhde.
Kuva 1. Katkoviivakaavio E-sarjan 2-napaisten moottoreiden kuparin kulutuksen, alumiinin kulutuksen, raudan kulutuksen, hajahäviön ja kokonaislämpöhäviön suhteesta
(1) Kun moottorin teho muuttuu pienestä suureen, kuparin kulutuksen osuus, vaikka se vaihteleekin, yleensä vähenee suuresta pieneen osoittaen laskusuuntausta. 0,75 kW ja 1,1 kW vastaavat noin 50 %, kun taas 250 kW ja 315 kW ovat pienempiä kuin 20 %:n alumiinin kulutuksen osuus on myös yleisesti ottaen muuttunut suuresta pieneksi osoittaen laskusuuntausta, mutta muutos ei ole suuri.
(2) Pienestä suureen rautahäviön osuus muuttuu, vaikka vaihtelua esiintyykin, se yleensä kasvaa pienestä suureen osoittaen nousevaa suuntausta.0,75 kW ~ 2,2 kW on noin 15 %, ja kun se on suurempi kuin 90 kW, se ylittää 30 %, mikä on suurempi kuin kuparin kulutus.
(3) Hajahäviön suhteellinen muutos, vaikka se vaihteleekin, yleensä kasvaa pienestä suureen osoittaen nousevaa suuntausta.0,75 kW ~ 1,5 kW on noin 10 %, kun taas 110 kW on lähellä kuparin kulutusta. Yli 132 kW:n erittelyissä suurin osa hajahäviöistä ylittää kuparin kulutuksen.Hajahäviöt 250 kW ja 315 kW ylittävät kupari- ja rautahäviöt ja niistä tulee ensimmäinen tekijä lämpöhäviössä.
4-napainen moottori (viivakaavio jätetty pois).Yli 110 kW:n rautahäviö on suurempi kuin kuparihäviö, ja 250 kW:n ja 315 kW:n hajahäviö ylittää kuparihäviön ja rautahäviön, ja siitä tulee ensimmäinen lämpöhäviön tekijä.Tämän 2-6-napaisten moottoreiden sarjan kuparin kulutuksen ja alumiinin kulutuksen summana pienen moottorin osuus kokonaislämpöhäviöstä on noin 65-84 %, kun taas suuren moottorin osuus on 35-50 %, kun taas rauta kulutus on päinvastainen, pienen moottorin osuus on noin 65–84 % kokonaislämpöhäviöstä. Kokonaislämpöhäviö on 10 % - 25 %, kun taas suuri moottori kasvaa noin 26 % - 38 %:iin.Hajahäviö, pienten moottoreiden osuus on noin 6 % - 15 %, kun taas suurten moottoreiden osuus kasvaa 21 % - 35 %:iin.Kun teho on riittävän suuri, raudan hajahäviö ylittää kuparihäviön.Joskus hajahäviö ylittää kuparihäviön ja rautahäviön, jolloin siitä tulee ensimmäinen tekijä lämpöhäviössä.
1.2 R-sarjan 2-napainen moottori, mitattu hajahäviö
Testitulosten mukaan saadaan kuparihäviön, rautahäviön, hajahäviön jne. suhde kokonaislämpöhäviöön PQ.Kuva 2 esittää moottorin tehon suhteessa hajakuparihäviöön.Kuvan ordinaatta on hajakuparin häviön suhde (%) kokonaislämmityshäviöön, abskissa on moottorin teho (kW), katkoviiva timanttien kanssa on kuparin häviön suhde ja katkoviiva neliöillä on hajahäviöiden suhde .Kuva 2 osoittaa selvästi, että yleisesti ottaen mitä suurempi moottorin teho on, sitä suurempi on hajahäviöiden osuus kokonaislämpöhäviöstä, joka on kasvussa.Kuvasta 2 näkyy myös, että yli 150 kW:n kokoissa hajahäviöt ylittävät kuparihäviöt.Moottoreita on useita kokoja, ja hajahäviö on jopa 1,5-1,7 kertaa kuparihäviö.
Tämän sarjan 2-napaisten moottoreiden teho vaihtelee 22 kW:sta 450 kW:iin. Mitatun hajahäviön suhde PQ:iin on kasvanut alle 20 %:sta lähes 40 %:iin ja muutosalue on erittäin suuri.Jos se ilmaistaan mitatun hajahäviön suhteella nimellislähtötehoon, se on noin (1,1-1,3) %; jos se ilmaistaan mitatun hajahäviön suhteella syöttötehoon, se on noin (1,0~1,2)%, kaksi jälkimmäistä Lausekkeen suhde ei muutu paljoa, ja hajahäviön suhteellista muutosta on vaikea nähdä tappio PQ:lle.Siksi lämmityshäviön tarkkaileminen, erityisesti hajahäviön suhde PQ:han, voi ymmärtää paremmin lämmityshäviön muuttuvan lain.
Edellä mainituissa kahdessa tapauksessa mitattu hajahäviö käyttää IEEE 112B -menetelmää Yhdysvalloissa
Kuva 2. Viivakaavio kuparin hajahäviön suhteesta R-sarjan 2-napaisen moottorin kokonaislämmityshäviöön
1.3 Y2-sarjan moottorit
Tekniset ehdot edellyttävät, että hajahäviö on 0,5 % syöttötehosta, kun taas GB/T1032-2005 määrää hajahäviön suositellun arvon. Otetaan nyt menetelmä 1 ja kaava on Ps=(0,025-0,005×lg(PN))×P1 kaava PN- on nimellisteho; P1- on syöttöteho.
Oletetaan, että hajahäviön mitattu arvo on yhtä suuri kuin suositeltu arvo, ja lasketaan sähkömagneettinen laskelma uudelleen ja lasketaan sitten kuparin kulutuksen, alumiinin kulutuksen ja raudan kulutuksen neljän lämmityshäviön suhde kokonaislämmityshäviöön PQ. .Sen osuuden muutos on myös edellä olevien sääntöjen mukainen.
Eli kun teho muuttuu pienestä suureen, kuparin kulutuksen ja alumiinin kulutuksen osuus yleensä laskee suuresta pieneen osoittaen laskusuuntausta.Toisaalta rautahäviön ja hajahäviön osuus kasvaa yleensä pienestä suureen osoittaen nousevaa trendiä.Riippumatta 2-napaisesta, 4-napaisesta tai 6-napaisesta, jos teho on suurempi kuin tietty teho, rautahäviö ylittää kuparihäviön; myös hajahäviön osuus kasvaa pienestä suureen, lähestyen vähitellen kuparihäviötä tai jopa ylittää kuparihäviön.Yli 110 kW:n hajahäviö kahdessa navassa on ensimmäinen tekijä lämpöhäviössä.
Kuva 3 on katkoviivakaavio neljän lämpöhäviön ja PQ:n suhteesta Y2-sarjan 4-napaisille moottoreille (olettaen, että hajahäviön mitattu arvo on yhtä suuri kuin yllä oleva suositeltu arvo ja muut häviöt lasketaan arvon mukaan) .Ordinaatta on erilaisten lämpöhäviöiden suhde PQ:hen (%), ja abskissa on moottorin teho (kW).On selvää, että yli 90 kW:n raudan hajahäviöt ovat suurempia kuin kuparihäviöt.
Kuva 3. Y2-sarjan 4-napaisten moottoreiden kuparin kulutuksen, alumiinin kulutuksen, raudan kulutuksen ja hajahäviön suhteesta katkoviivakaavio
1.4 Kirjallisuudessa tutkitaan erilaisten häviöiden suhdetta kokonaishäviöihin (mukaan lukien tuulen kitka)
Todettiin, että kuparin ja alumiinin kulutuksen osuus pienten moottoreiden kokonaishäviöstä oli 60-70 %, ja se laski 30-40 %:iin kapasiteetin kasvaessa, kun taas raudan kulutus oli päinvastainen. %edellä.Hajahäviöiden osalta pienten moottoreiden osuus on noin 5–10 % kokonaishäviöistä, kun taas suurten moottoreiden osuus on yli 15 %.Paljastuneet lait ovat samanlaisia: eli kun teho muuttuu pienestä suureksi, kuparihäviön ja alumiinihäviön osuus yleensä pienenee suuresta pieneen osoittaen laskusuuntausta, kun taas rautahäviön ja hajahäviön osuus yleensä kasvaa pienistä suuriin, osoittaen nousevaa suuntausta. .
1.5 Hajahäviön suositellun arvon laskentakaava GB/T1032-2005 menetelmän 1 mukaan
Osoittaja on mitattu hajahäviön arvo.Pienestä suureen moottoritehoon hajahäviön osuus syöttötehosta muuttuu ja pienenee asteittain, eikä muutosalue ole pieni, noin 2,5 % - 1,1 %.Jos nimittäjä muutetaan kokonaishäviöön ∑P, eli Ps/∑P=Ps/P1/(1-η), jos moottorin hyötysuhde on 0,667~0,967, (1-η) käänteisluku on 3~ 30, eli mitattu epäpuhtaus Verrattuna syöttötehon suhteeseen dissipaatiohäviön suhde kokonaishäviöön vahvistuu 3-30 kertaa. Mitä suurempi teho, sitä nopeammin katkoviiva nousee.On selvää, että jos hajahäviön suhde kokonaislämpöhäviöön otetaan, "suurennuskerroin" on suurempi.Yllä olevassa esimerkissä R-sarjan 2-napaiselle 450 kW:n moottorille hajahäviön suhde syöttötehoon Ps/P1 on hieman pienempi kuin yllä suositeltu laskettu arvo, ja hajahäviön suhde kokonaishäviöön ∑P ja kokonaislämpöhäviöön. PQ on vastaavasti 32,8 %. 39,5 % verrattuna tulotehon P1 suhteeseen, "vahvistettiin" noin 28-kertaisesti ja 34-kertaisesti.
Tämän artikkelin havainnointi- ja analyysimenetelmänä on ottaa 4 eri lämpöhäviön suhde kokonaislämpöhäviöön PQ. Suhdearvo on suuri ja eri häviöiden osuus- ja muutoslaki on selvästi nähtävissä, eli teho pienestä suureen, kuparin kulutus ja alumiinin kulutus Yleisesti ottaen suhde on muuttunut suuresta pieneksi osoittaen alaspäin raudan ja hajahäviön osuus on yleensä muuttunut pienestä suureksi osoittaen nousevaa suuntausta.Erityisesti havaittiin, että mitä suurempi moottorin teho on, sitä suurempi on hajahäviön suhde PQ:han, joka lähestyy vähitellen kuparihäviötä, ylittää kuparihäviön ja tulee jopa ensimmäinen tekijä lämpöhäviössä, jotta voimme ymmärtää oikein. lakia ja kiinnitä huomiota suuren moottorin vähentämiseen. harhaanjohtavia tappioita.Verrattuna hajahäviön suhteeseen syöttötehoon, mitatun hajahäviön suhde kokonaislämpöhäviöön ilmaistaan vain toisella tavalla, eikä se muuta sen fyysistä luonnetta.
2. Toimenpiteet
Yllä olevan säännön tunteminen auttaa moottorin järkevässä suunnittelussa ja valmistuksessa.Moottorin teho on erilainen, ja toimenpiteet lämpötilan nousun ja lämpöhäviön vähentämiseksi ovat erilaisia, ja painopiste on erilainen.
2.1 Pienitehoisissa moottoreissa kuparin kulutus muodostaa suuren osan kokonaislämpöhäviöstä
Siksi lämpötilan nousun vähentämisen pitäisi ensin vähentää kuparin kulutusta, kuten lisäämällä langan poikkileikkausta, vähentämällä johtimien määrää uraa kohti, lisäämällä staattorin raon muotoa ja pidentämällä rautasydämeä.Tehtaalla lämpötilan nousua ohjataan usein säätämällä lämpökuormaa AJ, mikä on pienille moottoreille täysin oikein.AJ:n ohjaaminen on olennaisesti kuparihäviön hallintaa. Koko moottorin staattorikuparihäviötä AJ:n mukaan, staattorin sisähalkaisijaa, käämin puolikierrosta pituutta ja kuparilangan ominaisvastusta ei ole vaikea löytää.
2.2 Kun teho muuttuu pienestä suureksi, rautahäviö lähestyy vähitellen kuparihäviötä
Raudan kulutus ylittää yleensä kuparin kulutuksen, kun se on yli 100 kW.Siksi suurten moottoreiden tulisi kiinnittää huomiota raudan kulutuksen vähentämiseen.Erityistoimenpiteisiin voidaan käyttää pienihäviöisiä piiteräslevyjä, staattorin magneettisen tiheyden ei tulisi olla liian korkea, ja huomiota tulee kiinnittää kunkin osan magneettisen tiheyden kohtuulliseen jakautumiseen.
Jotkut tehtaat suunnittelevat uudelleen joitakin suuritehoisia moottoreita ja pienentävät asianmukaisesti staattorin uran muotoa.Magneettitiheysjakauma on kohtuullinen, ja kuparihäviön ja rautahäviön suhde on säädetty oikein.Vaikka staattorin virrantiheys kasvaa, lämpökuorma kasvaa ja kuparihäviö kasvaa, staattorin magneettinen tiheys pienenee ja rautahäviö pienenee enemmän kuin kuparihäviö kasvaa.Suorituskyky vastaa alkuperäistä rakennetta, ei vain lämpötilan nousua vähennetä, vaan myös staattorissa käytettävän kuparin määrä säästyy.
2.3 Hajahäviöiden vähentäminen
Tämä artikkeli korostaa, ettäMitä suurempi moottorin teho, sitä enemmän huomiota tulisi kiinnittää hajahäviöiden vähentämiseen.Ajatus, että "hajahäviöt ovat paljon pienempiä kuin kuparihäviöt", koskee vain pieniä moottoreita.Ilmeisesti edellä olevan havainnon ja analyysin mukaan mitä suurempi teho, sitä vähemmän se sopii.Näkemys, jonka mukaan "hajahäviöt ovat paljon pienempiä kuin rautahäviöt", on myös sopimaton.
Hajahäviön mitatun arvon suhde syöttötehoon on pienillä moottoreilla suurempi ja suhde pienempi tehon ollessa suurempi, mutta ei voida päätellä, että pienten moottoreiden pitäisi kiinnittää huomiota hajahäviöiden vähentämiseen, kun taas suuret moottorit tekevät niin. ei tarvitse vähentää hajahäviöitä. menetys.Päinvastoin, yllä olevan esimerkin ja analyysin mukaan mitä suurempi moottorin teho on, sitä suurempi on hajahäviön suhde kokonaislämpöhäviöön, hajahäviö ja rautahäviö ovat lähellä tai jopa ylittävät kuparihäviön, joten mitä suurempi on moottorin tehoa, sitä enemmän siihen tulisi kiinnittää huomiota. Vähennä hajahäviöitä.
2.4 Toimenpiteet hajahäviöiden vähentämiseksi
Tapoja vähentää hajahäviöitä, kuten ilmavälin lisääminen, koska hajahäviö on suunnilleen kääntäen verrannollinen ilmavälin neliöön; harmonisen magneettisen potentiaalin vähentäminen, kuten käyttämällä sinimuotoisia (matala harmonisia) käämiä; oikea paikka istuvuus; vähentää hammaskiitoa, roottori käyttää suljettua uraa, ja korkeajännitemoottorin avoin aukko ottaa käyttöön magneettisen urakiilan; valettu alumiini roottorin kuorikäsittely vähentää sivuvirtaa ja niin edelleen.On syytä huomata, että edellä mainitut toimenpiteet eivät yleensä vaadi tehokkaiden materiaalien lisäämistä.Erilainen kulutus liittyy myös moottorin lämmitystilaan, kuten käämin hyvä lämmönpoisto, moottorin alhainen sisälämpötila ja pieni sekalainen kulutus.
Esimerkki: Tehdas korjaa 6-napaisen ja 250 kW:n moottorin.Korjaustestin jälkeen lämpötilan nousu on saavuttanut 125K alle 75 % nimelliskuormituksesta.Ilmarako koneistetaan sitten 1,3 kertaa alkuperäiseen kokoon verrattuna.Testissä nimelliskuormituksella lämpötilan nousu itse asiassa putosi 81K:iin, mikä osoittaa täysin, että ilmarako on kasvanut ja hajahäviö on vähentynyt huomattavasti.Harmoninen magneettinen potentiaali on tärkeä tekijä hajahäviössä. Keski- ja suuritehoisissa moottoreissa käytetään sinikäämiä harmonisen magneettisen potentiaalin vähentämiseksi, ja vaikutus on usein erittäin hyvä.Hyvin suunniteltuja sinikäämiä käytetään keski- ja suuritehoisissa moottoreissa. Kun harmonista amplitudia ja amplitudia pienennetään 45 % - 55 % alkuperäiseen malliin verrattuna, hajahäviötä voidaan vähentää 32 % - 55 %, muuten lämpötilan nousu vähenee ja hyötysuhde lisääntyy. , melu vähenee ja voi säästää kuparia ja rautaa.
3. Johtopäätös
3.1 Kolmivaiheinen vaihtovirtamoottori
Kun teho muuttuu pienestä suureen, kuparin kulutuksen ja alumiinin kulutuksen osuus kokonaislämpöhäviöstä kasvaa yleensä suuresta pieneen, kun taas raudan kulutuksen osuus hajahäviöstä kasvaa yleensä pienestä suureen.Pienissä moottoreissa kuparihäviö muodostaa suurimman osan kokonaislämpöhäviöstä. Kun moottorin kapasiteetti kasvaa, hajahäviö ja rautahäviö lähestyvät ja ylittävät kuparihäviön.
3.2 Vähentää lämpöhäviötä
Moottorin teho on erilainen, ja myös toimenpiteiden painopiste on erilainen.Pienissä moottoreissa kuparin kulutusta tulisi ensin vähentää.Keski- ja suuritehoisissa moottoreissa tulisi kiinnittää enemmän huomiota rautahäviön ja hajahäviön vähentämiseen.Näkemys, jonka mukaan "hajahäviöt ovat paljon pienempiä kuin kuparihäviöt ja rautahäviöt", on yksipuolinen.
3.3 Hajahäviöiden osuus suurten moottoreiden kokonaislämpöhäviöstä on suurempi
Tässä artikkelissa korostetaan, että mitä suurempi moottorin teho on, sitä enemmän huomiota tulisi kiinnittää hajahäviöiden vähentämiseen.
Postitusaika: 16.6.2022