Les pertes des moteurs à courant alternatif triphasés peuvent être divisées en pertes de cuivre, pertes d'aluminium, pertes de fer, pertes parasites et pertes de vent. Les quatre premiers sont des pertes de chauffage, et leur somme est appelée pertes de chauffage totales.La proportion de perte de cuivre, de perte d'aluminium, de perte de fer et de perte parasite par rapport à la perte de chaleur totale est exposée lorsque la puissance passe de petite à grande.À travers l'exemple, bien que la proportion de la consommation de cuivre et de la consommation d'aluminium dans la perte de chaleur totale fluctue, elle diminue généralement de grande à petite, montrant une tendance à la baisse.Au contraire, la perte de fer et la perte parasite, bien qu'il y ait des fluctuations, augmentent généralement de faible à importante, montrant une tendance à la hausse.Lorsque la puissance est suffisamment grande, la dissipation parasite du fer dépasse la dissipation du cuivre.Parfois, les pertes parasites dépassent les pertes de cuivre et de fer et deviennent le premier facteur de perte de chaleur.Une nouvelle analyse du moteur Y2 et l'observation de la variation proportionnelle des diverses pertes par rapport à la perte totale révèlent des lois similaires.Compte tenu des règles ci-dessus, il est conclu que les différents moteurs de puissance mettent différemment l'accent sur la réduction de l'augmentation de la température et des pertes de chaleur.Pour les petits moteurs, la perte de cuivre doit être réduite en premier ; pour les moteurs de moyenne et haute puissance, les pertes fer doivent être axées sur la réduction des pertes parasites.L’opinion selon laquelle « les pertes parasites sont bien inférieures aux pertes de cuivre et de fer » est unilatérale.Il convient en particulier de souligner que plus la puissance du moteur est élevée, plus il convient de veiller à réduire les pertes parasites.Les moteurs de moyenne et grande capacité utilisent des enroulements sinusoïdaux pour réduire le potentiel magnétique harmonique et les pertes parasites, et l'effet est souvent très bon.Diverses mesures visant à réduire les pertes parasites ne nécessitent généralement pas d’augmenter l’efficacité des matériaux.
Introduction
La perte du moteur à courant alternatif triphasé peut être divisée en perte de cuivre PCu, perte d'aluminium PAl, perte de fer PFe, perte parasite Ps, usure du vent Pfw, les quatre premiers sont des pertes de chaleur, dont la somme est appelée perte de chaleur totale PQ, dont perte parasite C'est la cause de toutes les pertes à l'exception de la perte de cuivre PCu, de la perte d'aluminium PAl, de la perte de fer PFe et de l'usure par le vent Pfw, y compris le potentiel magnétique harmonique, le champ magnétique de fuite et le courant latéral de la goulotte.
En raison de la difficulté de calculer la perte parasite et de la complexité du test, de nombreux pays stipulent que la perte parasite est calculée à 0,5 % de la puissance d'entrée du moteur, ce qui simplifie la contradiction.Cependant, cette valeur est très approximative, et les différentes conceptions et différents processus sont souvent très différents, ce qui cache également la contradiction et ne peut pas vraiment refléter les conditions de fonctionnement réelles du moteur.Récemment, la dissipation parasite mesurée est devenue de plus en plus populaire.À l'ère de l'intégration économique mondiale, la tendance générale est à une certaine vision prospective de la manière de s'intégrer aux normes internationales.
Dans cet article, le moteur triphasé est étudié. Lorsque la puissance passe de petite à grande, la proportion de perte de cuivre PCu, de perte d'aluminium PAl, de perte de fer PFe et de perte parasite Ps par rapport à la perte de chaleur totale PQ change, et les contre-mesures sont obtenues. Concevoir et fabriquer plus raisonnablement et mieux.
1. Analyse des pertes du moteur
1.1 Observez d’abord une instance.Une usine exporte des produits de moteurs électriques de la série E, et les conditions techniques stipulent les pertes parasites mesurées.Pour faciliter la comparaison, examinons d'abord les moteurs bipolaires, dont la puissance varie de 0,75 kW à 315 kW.Selon les résultats des tests, le rapport entre la perte de cuivre PCu, la perte d'aluminium PAl, la perte de fer PFe et la perte parasite Ps par rapport à la perte de chaleur totale PQ est calculé, comme le montre la figure 1.L'ordonnée sur la figure est le rapport des différentes pertes de chaleur sur la perte de chaleur totale (%), l'abscisse est la puissance du moteur (kW), la ligne brisée avec des losanges est la proportion de consommation de cuivre, la ligne brisée avec des carrés est la proportion de la consommation d'aluminium, et la ligne pointillée du triangle est le taux de perte de fer, et la ligne pointillée avec la croix est le rapport de la perte parasite.
Figure 1. Un graphique en lignes pointillées de la proportion de consommation de cuivre, de consommation d'aluminium, de consommation de fer, de dissipation parasite et de perte de chaleur totale des moteurs bipolaires de la série E.
(1) Lorsque la puissance du moteur passe de petite à grande, la proportion de consommation de cuivre, bien que fluctuante, diminue généralement de grande à petite, montrant une tendance à la baisse. 0,75 kW et 1,1 kW représentent environ 50 %, tandis que 250 kW et 315 kW sont inférieurs à La proportion de 20 % de consommation d'aluminium est également passée de grande à petite en général, montrant une tendance à la baisse, mais le changement n'est pas important.
(2) De petite à grande puissance moteur, la proportion de perte de fer change, bien qu'il y ait des fluctuations, elle augmente généralement de petite à grande, montrant une tendance à la hausse.0,75 kW ~ 2,2 kW représente environ 15 %, et lorsqu'il est supérieur à 90 kW, il dépasse 30 %, ce qui est supérieur à la consommation de cuivre.
(3) Le changement proportionnel de la dissipation parasite, bien que fluctuant, augmente généralement de petit à grand, montrant une tendance à la hausse.0,75 kW ~ 1,5 kW correspond à environ 10 %, tandis que 110 kW est proche de la consommation de cuivre. Pour des spécifications supérieures à 132 kW, la plupart des pertes parasites dépassent la consommation de cuivre.Les pertes parasites de 250 kW et 315 kW dépassent les pertes de cuivre et de fer et deviennent le premier facteur de perte de chaleur.
Moteur 4 pôles (schéma électrique omis).La perte de fer supérieure à 110 kW est supérieure à la perte de cuivre, et les pertes parasites de 250 kW et 315 kW dépassent la perte de cuivre et la perte de fer, devenant ainsi le premier facteur de perte de chaleur.La somme de la consommation de cuivre et de la consommation d'aluminium de cette série de moteurs 2 à 6 pôles, le petit moteur représente environ 65 % à 84 % de la perte de chaleur totale, tandis que le grand moteur la réduit à 35 % à 50 %, tandis que le fer la consommation est inverse, le petit moteur représente environ 65 à 84 % de la perte de chaleur totale. La perte de chaleur totale est de 10 à 25 %, tandis que le gros moteur augmente jusqu'à environ 26 à 38 %.Les pertes parasites, les petits moteurs représentent environ 6 à 15 %, tandis que les gros moteurs augmentent de 21 à 35 %.Lorsque la puissance est suffisamment importante, la perte parasite de fer dépasse la perte de cuivre.Parfois, les pertes parasites dépassent les pertes de cuivre et de fer, devenant ainsi le premier facteur de perte de chaleur.
Moteur 2 pôles série 1.2 R, perte parasite mesurée
Selon les résultats des tests, le rapport entre la perte de cuivre, la perte de fer, la perte parasite, etc. et la perte de chaleur totale PQ est obtenu.La figure 2 montre la variation proportionnelle de la puissance du moteur à la perte parasite de cuivre.L'ordonnée sur la figure est le rapport (%) entre la perte de cuivre parasite et la perte de chaleur totale, l'abscisse est la puissance du moteur (kW), la ligne brisée avec des losanges est le rapport de la perte de cuivre et la ligne brisée avec des carrés est le rapport des pertes parasites .La figure 2 montre clairement qu'en général, plus la puissance du moteur est élevée, plus la proportion des pertes parasites par rapport aux déperditions thermiques totales est importante, et celle-ci est en augmentation.La figure 2 montre également que pour les tailles supérieures à 150 kW, les pertes parasites dépassent les pertes en cuivre.Il existe plusieurs tailles de moteurs et la perte parasite est même de 1,5 à 1,7 fois supérieure à la perte de cuivre.
La puissance de cette série de moteurs bipolaires varie de 22 kW à 450 kW. Le rapport entre la perte parasite mesurée et le PQ est passé de moins de 20 % à près de 40 %, et la plage de variation est très large.Si elle est exprimée par le rapport entre la perte parasite mesurée et la puissance de sortie nominale, elle est d'environ (1,1 ~ 1,3) % ; si elle est exprimée par le rapport entre la perte parasite mesurée et la puissance d'entrée, elle est d'environ (1,0 ~ 1,2) %, les deux derniers le rapport de l'expression ne change pas beaucoup et il est difficile de voir le changement proportionnel de la perte parasite défaite contre le PQ.Par conséquent, l’observation de la perte de chaleur, en particulier le rapport entre la perte parasite et le PQ, permet de mieux comprendre la loi changeante de la perte de chaleur.
La perte parasite mesurée dans les deux cas ci-dessus adopte la méthode IEEE 112B aux États-Unis
Figure 2. Diagramme linéaire du rapport entre les pertes parasites de cuivre et les pertes thermiques totales du moteur bipolaire de la série R.
1.3 Moteurs de la série Y2
Les conditions techniques stipulent que la perte parasite est de 0,5 % de la puissance d'entrée, tandis que GB/T1032-2005 stipule la valeur recommandée de la perte parasite. Prenez maintenant la méthode 1, et la formule est Ps=(0,025-0,005×lg(PN))×P1 formule PN- est la puissance nominale ; P1- est la puissance d’entrée.
Nous supposons que la valeur mesurée de la perte parasite est égale à la valeur recommandée, et recalculons le calcul électromagnétique, puis calculons le rapport des quatre pertes thermiques de consommation de cuivre, d'aluminium et de fer à la perte thermique totale PQ. .Le changement de sa proportion est également conforme aux règles ci-dessus.
Autrement dit : lorsque la puissance passe de petite à grande, la proportion de consommation de cuivre et de consommation d'aluminium diminue généralement de grande à petite, montrant une tendance à la baisse.D’un autre côté, la proportion de perte de fer et de perte parasite augmente généralement de faible à importante, montrant une tendance à la hausse.Indépendamment de 2 pôles, 4 pôles ou 6 pôles, si la puissance est supérieure à une certaine puissance, la perte de fer dépassera la perte de cuivre ; la proportion de perte parasite augmentera également de petite à grande, se rapprochant progressivement de la perte de cuivre, voire dépassant la perte de cuivre.La dissipation parasite de plus de 110 kW en 2 pôles devient le premier facteur de déperdition thermique.
La figure 3 est un graphique en ligne brisée du rapport entre quatre pertes de chaleur et PQ pour les moteurs tétrapolaires de la série Y2 (en supposant que la valeur mesurée de la perte parasite est égale à la valeur recommandée ci-dessus et que les autres pertes sont calculées en fonction de la valeur). .L'ordonnée est le rapport des différentes pertes de chaleur au PQ (%), et l'abscisse est la puissance du moteur (kW).Évidemment, les pertes parasites du fer supérieures à 90 kW sont supérieures aux pertes du cuivre.
Figure 3. Graphique en lignes pointillées du rapport entre la consommation de cuivre, la consommation d'aluminium, la consommation de fer et la dissipation parasite par rapport à la perte de chaleur totale des moteurs à 4 pôles de la série Y2.
1.4 La littérature étudie le rapport entre les diverses pertes et les pertes totales (y compris le frottement du vent)
Il a été constaté que la consommation de cuivre et d'aluminium représentait 60 à 70 % de la perte totale dans les petits moteurs et diminuait à 30 à 40 % lorsque la capacité augmentait, tandis que la consommation de fer était l'inverse. %au-dessus de.Pour les pertes parasites, les petits moteurs représentent environ 5 à 10 % des pertes totales, tandis que les gros moteurs en représentent plus de 15 %.Les lois révélées sont similaires : c'est-à-dire que lorsque la puissance passe de petite à grande, la proportion de perte de cuivre et de perte d'aluminium diminue généralement de grande à petite, montrant une tendance à la baisse, tandis que la proportion de perte de fer et de perte parasite augmente généralement de petit à grand, montrant une tendance à la hausse. .
1.5 Formule de calcul de la valeur recommandée de perte parasite selon GB/T1032-2005 Méthode 1
Le numérateur est la valeur de perte parasite mesurée.De petite à grande puissance moteur, la proportion de perte parasite par rapport à la puissance d'entrée change et diminue progressivement, et la plage de changement n'est pas petite, environ 2,5 % à 1,1 %.Si le dénominateur est remplacé par la perte totale ∑P, c'est-à-dire Ps/∑P=Ps/P1/(1-η), si le rendement du moteur est de 0,667~0,967, l'inverse de (1-η) est de 3~ 30, c'est-à-dire l'impureté mesurée. Par rapport au rapport de la puissance d'entrée, le rapport entre la perte de dissipation et la perte totale est amplifié de 3 à 30 fois. Plus la puissance est élevée, plus la ligne brisée monte rapidement.Évidemment, si l’on prend le rapport entre les pertes parasites et les pertes thermiques totales, le « facteur de grossissement » est plus grand.Pour le moteur bipolaire de 450 kW de la série R dans l'exemple ci-dessus, le rapport entre les pertes parasites et la puissance d'entrée Ps/P1 est légèrement inférieur à la valeur calculée recommandée ci-dessus, et le rapport entre les pertes parasites et la perte totale ∑P et la perte thermique totale Le PQ est de 32,8%, respectivement. 39,5%, par rapport au rapport de la puissance d'entrée P1, « amplifié » environ 28 fois et 34 fois respectivement.
La méthode d'observation et d'analyse dans cet article consiste à prendre le rapport entre 4 types de perte de chaleur et la perte de chaleur totale PQ. La valeur du rapport est grande et la proportion et la loi de changement des diverses pertes sont clairement visibles, c'est-à-dire la puissance de petite à grande, la consommation de cuivre et la consommation d'aluminium. En général, la proportion a changé de grande à petite, montrant une baisse tendance, tandis que la proportion de perte de fer et de perte parasite est généralement passée de faible à importante, montrant une tendance à la hausse.En particulier, il a été observé que plus la puissance du moteur est grande, plus le rapport entre les pertes parasites et le PQ est élevé, se rapprochant progressivement de la perte de cuivre, dépassant la perte de cuivre et devenant même le premier facteur de perte de chaleur, afin que nous puissions comprendre correctement la loi et faites attention à réduire le gros moteur. pertes perdues.Comparé au rapport entre les pertes parasites et la puissance d'entrée, le rapport entre les pertes parasites mesurées et la perte thermique totale n'est exprimé que d'une autre manière et ne change pas sa nature physique.
2. Mesures
Connaître la règle ci-dessus est utile pour la conception et la fabrication rationnelles du moteur.La puissance du moteur est différente, et les mesures visant à réduire l'augmentation de la température et la perte de chaleur sont différentes, et l'objectif est différent.
2.1 Pour les moteurs de faible puissance, la consommation de cuivre représente une proportion élevée des pertes thermiques totales
Par conséquent, réduire l'augmentation de la température doit d'abord réduire la consommation de cuivre, par exemple en augmentant la section transversale du fil, en réduisant le nombre de conducteurs par fente, en augmentant la forme de la fente du stator et en allongeant le noyau de fer.En usine, l'échauffement est souvent contrôlé par le contrôle de la charge thermique AJ, ce qui est tout à fait correct pour les petits moteurs.Contrôler AJ revient essentiellement à contrôler la perte de cuivre. Il n'est pas difficile de trouver la perte de cuivre du stator de l'ensemble du moteur selon AJ, le diamètre intérieur du stator, la longueur d'un demi-tour de la bobine et la résistivité du fil de cuivre.
2.2 Lorsque la puissance passe de petite à grande, la perte de fer se rapproche progressivement de la perte de cuivre
La consommation de fer dépasse généralement la consommation de cuivre lorsqu'elle est supérieure à 100 kW.Par conséquent, les gros moteurs doivent veiller à réduire la consommation de fer.Pour des mesures spécifiques, des tôles d'acier au silicium à faibles pertes peuvent être utilisées, la densité magnétique du stator ne doit pas être trop élevée et il convient de prêter attention à la répartition raisonnable de la densité magnétique de chaque pièce.
Certaines usines redessinent certains moteurs haute puissance et réduisent de manière appropriée la forme des fentes du stator.La distribution de la densité magnétique est raisonnable et le rapport entre la perte de cuivre et la perte de fer est correctement ajusté.Bien que la densité de courant du stator augmente, la charge thermique augmente et la perte de cuivre augmente, la densité magnétique du stator diminue et la perte de fer diminue plus que la perte de cuivre n'augmente.Les performances sont équivalentes à la conception originale, non seulement l'échauffement est réduit, mais la quantité de cuivre utilisée dans le stator est également économisée.
2.3 Réduire les pertes parasites
Cet article souligne que lePlus la puissance du moteur est grande, plus il faut veiller à réduire les pertes parasites.L’opinion selon laquelle « les pertes parasites sont bien inférieures aux pertes de cuivre » ne s’applique qu’aux petits moteurs.Evidemment, d'après l'observation et l'analyse ci-dessus, plus la puissance est élevée, moins elle est adaptée.L’idée selon laquelle « les pertes parasites sont bien inférieures aux pertes de fer » est également inappropriée.
Le rapport entre la valeur mesurée des pertes parasites et la puissance d'entrée est plus élevé pour les petits moteurs, et le rapport est plus faible lorsque la puissance est plus grande, mais on ne peut pas conclure que les petits moteurs devraient prêter attention à la réduction des pertes parasites, alors que les gros moteurs le font. pas besoin de réduire les pertes parasites. perte.Au contraire, selon l'exemple et l'analyse ci-dessus, plus la puissance du moteur est grande, plus le rapport entre les pertes parasites et les pertes de chaleur totales est élevé, les pertes parasites et les pertes de fer sont proches ou même supérieures à la perte de cuivre, donc plus la puissance du moteur, plus il faut y prêter attention. Réduisez les pertes parasites.
2.4 Mesures pour réduire les pertes parasites
Des moyens de réduire les pertes parasites, comme l'augmentation de l'entrefer, car la perte parasite est approximativement inversement proportionnelle au carré de l'entrefer ; réduire le potentiel magnétique harmonique, par exemple en utilisant des enroulements sinusoïdaux (faibles harmoniques) ; bon ajustement de la fente ; réduisant le cogging, le rotor adopte une fente fermée et la fente ouverte du moteur haute tension adopte une cale à fente magnétique ; Le traitement de bombardement du rotor en fonte d'aluminium réduit le courant latéral, etc.Il convient de noter que les mesures ci-dessus ne nécessitent généralement pas l’ajout de matériaux efficaces.Les consommations diverses sont également liées à l'état de chauffage du moteur, comme une bonne dissipation thermique du bobinage, une faible température interne du moteur et une faible consommation diverses.
Exemple : Une usine répare un moteur à 6 pôles et 250 kW.Après le test de réparation, l'échauffement a atteint 125K sous 75% de la charge nominale.L'entrefer est ensuite usiné à 1,3 fois la taille d'origine.Lors du test sous charge nominale, l'augmentation de la température a en fait chuté à 81 K, ce qui montre pleinement que l'entrefer a augmenté et que la dissipation parasite a été considérablement réduite.Le potentiel magnétique harmonique est un facteur important de perte parasite. Les moteurs de moyenne et grande capacité utilisent des enroulements sinusoïdaux pour réduire le potentiel magnétique harmonique, et l'effet est souvent très bon.Des enroulements sinusoïdaux bien conçus sont utilisés pour les moteurs de moyenne et haute puissance. Lorsque l'amplitude et l'amplitude des harmoniques sont réduites de 45 % à 55 % par rapport à la conception originale, la perte parasite peut être réduite de 32 % à 55 %, sinon l'augmentation de la température sera réduite et l'efficacité sera augmentée. , le bruit est réduit et cela peut économiser du cuivre et du fer.
3. Conclusion
3.1 Moteur triphasé à courant alternatif
Lorsque la puissance passe de petite à grande, la proportion de la consommation de cuivre et de la consommation d'aluminium par rapport à la perte de chaleur totale augmente généralement de grande à petite, tandis que la proportion de perte parasite de consommation de fer augmente généralement de petite à grande.Pour les petits moteurs, la perte de cuivre représente la proportion la plus élevée de la perte de chaleur totale. À mesure que la capacité du moteur augmente, les pertes parasites et les pertes de fer se rapprochent et dépassent les pertes de cuivre.
3.2 Pour réduire les pertes de chaleur
La puissance du moteur est différente et l’orientation des mesures prises est également différente.Pour les petits moteurs, la consommation de cuivre doit être réduite en premier.Pour les moteurs de moyenne et haute puissance, une plus grande attention doit être accordée à la réduction des pertes de fer et des pertes parasites.L’opinion selon laquelle « les pertes parasites sont bien inférieures aux pertes de cuivre et de fer » est unilatérale.
3.3 La proportion de pertes parasites dans les pertes thermiques totales des gros moteurs est plus élevée
Cet article souligne que plus la puissance du moteur est élevée, plus il convient d'accorder une attention particulière à la réduction des pertes parasites.
Heure de publication : 16 juin 2022