0.Introduction
Le courant à vide et la perte d'un moteur asynchrone triphasé à cage sont des paramètres importants qui reflètent l'efficacité et les performances électriques du moteur. Ce sont des indicateurs de données qui peuvent être directement mesurés sur le site d'utilisation après la fabrication et la réparation du moteur. Il reflète dans une certaine mesure les composants essentiels du moteur : le niveau du processus de conception et la qualité de fabrication du stator et du rotor, le courant à vide affecte directement le facteur de puissance du moteur ; la perte à vide est étroitement liée à l'efficacité du moteur et constitue l'élément de test le plus intuitif pour l'évaluation préliminaire des performances du moteur avant la mise en service officielle du moteur.
1.Facteurs affectant le courant à vide et la perte du moteur
Le courant à vide d'un moteur asynchrone triphasé de type écureuil comprend principalement le courant d'excitation et le courant actif à vide, dont environ 90 % est le courant d'excitation, qui est utilisé pour générer un champ magnétique tournant et est considéré comme un courant réactif, qui affecte le facteur de puissance COSφ du moteur. Sa taille est liée à la tension aux bornes du moteur et à la densité de flux magnétique de la conception du noyau de fer ; pendant la conception, si la densité de flux magnétique est sélectionnée trop élevée ou si la tension est supérieure à la tension nominale lorsque le moteur tourne, le noyau de fer sera saturé, le courant d'excitation augmentera considérablement et le courant de charge vide correspondant est important et le facteur de puissance est faible, donc la perte à vide est importante.Le reste10%est un courant actif, qui est utilisé pour diverses pertes de puissance pendant le fonctionnement à vide et affecte le rendement du moteur.Pour un moteur avec une section d'enroulement fixe, le courant à vide du moteur est important, le courant actif autorisé à circuler sera réduit et la capacité de charge du moteur sera réduite.Le courant à vide d'un moteur asynchrone triphasé à cage est généralement30 % à 70 % du courant nominal et la perte est de 3 % à 8 % de la puissance nominale. Parmi eux, la perte de cuivre des moteurs de petite puissance représente une proportion plus importante, et la perte de fer des moteurs de grande puissance représente une proportion plus importante. plus haut.La perte à vide des moteurs de grande taille est principalement une perte de noyau, qui consiste en une perte par hystérésis et une perte par courants de Foucault.La perte par hystérésis est proportionnelle au matériau perméable magnétique et au carré de la densité de flux magnétique. La perte par courants de Foucault est proportionnelle au carré de la densité de flux magnétique, au carré de l'épaisseur du matériau perméable magnétique, au carré de la fréquence et à la perméabilité magnétique. Proportionnel à l'épaisseur du matériau.Aux pertes du noyau s’ajoutent les pertes d’excitation et les pertes mécaniques.Lorsque le moteur présente une perte importante à vide, la cause de la panne du moteur peut être trouvée à partir des aspects suivants.1 ) Un assemblage incorrect, une rotation inflexible du rotor, une mauvaise qualité des roulements, trop de graisse dans les roulements, etc., provoquent une perte de friction mécanique excessive. 2 ) L’utilisation incorrecte d’un grand ventilateur ou d’un ventilateur à plusieurs pales augmentera la friction du vent. 3) La qualité de la tôle d'acier au silicium à noyau de fer est médiocre. 4) Une longueur de noyau insuffisante ou un laminage inapproprié entraîne une longueur efficace insuffisante, entraînant une augmentation des pertes parasites et des pertes de fer. 5 ) En raison de la pression élevée lors du laminage, la couche isolante de la tôle d'acier au silicium à noyau a été écrasée ou les performances d'isolation de la couche isolante d'origine n'ont pas répondu aux exigences.
Un moteur YZ250S-4/16-H, avec un système électrique de 690 V/50 Hz, une puissance de 30 kW/14,5 kW et un courant nominal de 35,2 A/58,1 A. Une fois la première conception et l’assemblage terminés, le test a été effectué. Le courant à vide à 4 pôles était de 11,5 A et la perte était de 1,6 kW, ce qui est normal. Le courant à vide à 16 pôles est de 56,5 A et la perte à vide est de 35 kW. Il est déterminé que le 16-le courant à vide du pôle est important et la perte à vide est trop importante.Ce moteur est un système de travail de courte durée,courir à10/5min.Le 16-le moteur polaire fonctionne sans charge pendant environ1minute. Le moteur surchauffe et fume.Le moteur a été démonté et repensé, puis testé à nouveau après une conception secondaire.Le 4courant à vide -pôleest 10,7Aet la perte est1,4 kW,ce qui est normal ;le 16-le courant à vide des pôles est46Aet la perte à videest de 18,2 kW. On estime que le courant à vide est important et que la perte à vide est encore trop importante. Un test de charge nominale a été effectué. La puissance d'entrée était33,4 kW, la puissance de sortieétait de 14,5 kW, et le courant de fonctionnementétait de 52,3A, qui était inférieur au courant nominal du moteurde 58,1A. S'il était évalué uniquement sur la base du courant, le courant à vide était qualifié.Cependant, il est évident que la perte à vide est trop importante. Pendant le fonctionnement, si les pertes générées lors du fonctionnement du moteur sont converties en énergie thermique, la température de chaque partie du moteur augmentera très rapidement. Un test de fonctionnement à vide a été effectué et le moteur a fumé après avoir fonctionné pendant 2minutes.Après avoir modifié la conception pour la troisième fois, le test a été répété.Le 4-courant à vide de pôleétait de 10,5Aet la perte était1,35 kW, ce qui était normal ;le 16courant à vide -pôleétait 30Aet la perte à videétait de 11,3 kW. Il a été déterminé que le courant à vide était trop faible et que la perte à vide était encore trop importante. , effectué un test de fonctionnement à vide et après avoir exécutépour 3minutes, le moteur a surchauffé et fumé.Après refonte, le test a été réalisé.Le 4-le pôle est fondamentalement inchangé,le 16courant à vide -pôleest 26A, et la perte à videest de 2360W. On estime que le courant à vide est trop faible, que la perte à vide est normale etle 16-le poteau court pour5minutes sans charge, ce qui est normal.On constate que la perte à vide affecte directement l’échauffement du moteur.
2.Principaux facteurs d'influence de la perte du noyau moteur
Dans les pertes de moteur basse tension, haute puissance et haute tension, la perte du noyau du moteur est un facteur clé affectant l'efficacité. Les pertes dans le noyau du moteur incluent les pertes de fer de base causées par les modifications du champ magnétique principal dans le noyau, les pertes supplémentaires (ou parasites).dans le cœur à vide,et les champs magnétiques de fuite et les harmoniques provoqués par le courant de fonctionnement du stator ou du rotor. Pertes causées par les champs magnétiques dans le noyau de fer.Les pertes basiques de fer se produisent en raison de modifications du champ magnétique principal dans le noyau de fer.Ce changement peut être de nature de magnétisation alternative, comme ce qui se produit dans les dents du stator ou du rotor d'un moteur ; il peut également s'agir d'une magnétisation rotationnelle, comme ce qui se produit dans la culasse en fer du stator ou du rotor d'un moteur.Qu'il s'agisse d'une magnétisation alternative ou d'une magnétisation rotationnelle, des pertes d'hystérésis et de courants de Foucault seront provoquées dans le noyau de fer.La perte de base dépend principalement de la perte de base en fer. La perte du noyau est importante, principalement en raison de l'écart du matériau par rapport à la conception ou de nombreux facteurs défavorables lors de la production, entraînant une densité de flux magnétique élevée, un court-circuit entre les tôles d'acier au silicium et une augmentation déguisée de l'épaisseur de l'acier au silicium. feuilles. .La qualité de la tôle d'acier au silicium ne répond pas aux exigences. En tant que principal matériau conducteur magnétique du moteur, la conformité des performances de la tôle d'acier au silicium a un impact important sur les performances du moteur. Lors de la conception, on s'assure principalement que la qualité de la tôle d'acier au silicium répond aux exigences de conception. De plus, la même qualité de tôle d'acier au silicium provient de différents fabricants. Il existe certaines différences dans les propriétés des matériaux. Lors de la sélection des matériaux, vous devez faire de votre mieux pour choisir des matériaux provenant de bons fabricants d'acier au silicium.Le poids du noyau de fer est insuffisant et les morceaux ne sont pas compactés. Le poids du noyau de fer est insuffisant, ce qui entraîne un courant excessif et une perte de fer excessive.Si la tôle d'acier au silicium est peinte trop épaisse, le circuit magnétique sera sursaturé. À ce stade, la courbe de relation entre le courant à vide et la tension sera sérieusement pliée.Lors de la production et du traitement du noyau de fer, l'orientation des grains de la surface de poinçonnage de la tôle d'acier au silicium sera endommagée, entraînant une augmentation de la perte de fer sous la même induction magnétique. Pour les moteurs à fréquence variable, les pertes fer supplémentaires causées par les harmoniques doivent également être prises en compte ; c'est ce qui doit être pris en compte dans le processus de conception. Tous les facteurs pris en compte.autre.En plus des facteurs ci-dessus, la valeur de conception de la perte de fer du moteur doit être basée sur la production et le traitement réels du noyau de fer et essayer de faire correspondre la valeur théorique avec la valeur réelle.Les courbes caractéristiques fournies par les fournisseurs de matériaux généraux sont mesurées selon la méthode du cercle carré d'Epstein, et les directions de magnétisation des différentes parties du moteur sont différentes. Cette perte particulière de fer par rotation ne peut actuellement pas être prise en compte.Cela entraînera des incohérences entre les valeurs calculées et les valeurs mesurées à des degrés divers.
3.Effet de l'augmentation de la température du moteur sur la structure d'isolation
Le processus de chauffage et de refroidissement du moteur est relativement complexe et son élévation de température évolue avec le temps selon une courbe exponentielle.Afin d'éviter que l'échauffement du moteur ne dépasse les exigences standard, d'une part, la perte générée par le moteur est réduite ; d'autre part, la capacité de dissipation thermique du moteur est augmentée.À mesure que la capacité d'un seul moteur augmente de jour en jour, l'amélioration du système de refroidissement et l'augmentation de la capacité de dissipation thermique sont devenues des mesures importantes pour améliorer l'augmentation de la température du moteur.
Lorsque le moteur fonctionne pendant une longue période dans les conditions nominales et que sa température atteint la stabilité, la valeur limite admissible de l'échauffement de chaque composant du moteur est appelée limite d'échauffement.La limite d'échauffement du moteur a été stipulée dans les normes nationales.La limite d'échauffement dépend essentiellement de la température maximale autorisée par la structure d'isolation et de la température du fluide de refroidissement, mais elle est également liée à des facteurs tels que la méthode de mesure de la température, les conditions de transfert et de dissipation thermique de l'enroulement, ainsi que l'intensité du flux de chaleur pouvant être générée.Les propriétés mécaniques, électriques, physiques et autres des matériaux utilisés dans la structure d'isolation des enroulements du moteur se détérioreront progressivement sous l'influence de la température. Lorsque la température atteint un certain niveau, les propriétés du matériau isolant subiront des changements essentiels, voire une perte de capacité isolante.Dans la technologie électrique, les structures d'isolation ou les systèmes d'isolation des moteurs et des appareils électriques sont souvent divisés en plusieurs qualités résistantes à la chaleur en fonction de leurs températures extrêmes.Lorsqu’une structure ou un système d’isolation fonctionne à un niveau de température correspondant pendant une longue période, il ne produira généralement pas de changements de performances indus.Les structures isolantes d'un certain degré de résistance à la chaleur peuvent ne pas utiliser toutes des matériaux isolants du même degré de résistance à la chaleur. Le degré de résistance à la chaleur de la structure isolante est évalué de manière exhaustive en effectuant des tests de simulation sur le modèle de la structure utilisé.La structure isolante fonctionne à des températures extrêmes spécifiées et peut atteindre une durée de vie économique.Les théories et la pratique ont prouvé qu'il existe une relation exponentielle entre la durée de vie de la structure isolante et la température, celle-ci étant donc très sensible à la température.Pour certains moteurs à usage spécial, si leur durée de vie ne doit pas être très longue, afin de réduire la taille du moteur, la température limite autorisée du moteur peut être augmentée en fonction de l'expérience ou des données de test.Bien que la température du fluide de refroidissement varie en fonction du système de refroidissement et du fluide de refroidissement utilisé, pour divers systèmes de refroidissement actuellement utilisés, la température du fluide de refroidissement dépend essentiellement de la température atmosphérique et est numériquement la même que la température atmosphérique. C’est pareil.Différentes méthodes de mesure de la température entraîneront des différences différentes entre la température mesurée et la température du point le plus chaud du composant mesuré. La température du point le plus chaud du composant mesuré est la clé pour juger si le moteur peut fonctionner en toute sécurité pendant une longue période.Dans certains cas particuliers, la limite d'échauffement de l'enroulement du moteur n'est souvent pas entièrement déterminée par la température maximale admissible de la structure d'isolation utilisée, mais d'autres facteurs doivent également être pris en compte.Une augmentation supplémentaire de la température des enroulements du moteur signifie généralement une augmentation des pertes du moteur et une diminution du rendement.L'augmentation de la température du bobinage entraînera une augmentation des contraintes thermiques dans les matériaux de certaines pièces associées.D'autres, comme les propriétés diélectriques de l'isolant et la résistance mécanique des matériaux métalliques conducteurs, auront des effets néfastes ; cela peut entraîner des difficultés dans le fonctionnement du système de lubrification des roulements.Par conséquent, bien que certains enroulements de moteur adoptent actuellement la classePour les structures isolantes de classe H, leurs limites d'échauffement sont toujours conformes à la réglementation de classe B. Cela prend non seulement en compte certains des facteurs ci-dessus, mais augmente également la fiabilité du moteur pendant son utilisation. C'est plus avantageux et peut prolonger la durée de vie du moteur.
4.en conclusion
Le courant à vide et la perte à vide du moteur asynchrone triphasé à cage reflètent dans une certaine mesure l'augmentation de la température, l'efficacité, le facteur de puissance, la capacité de démarrage et d'autres indicateurs de performance principaux du moteur. Qu'il soit qualifié ou non affecte directement les performances du moteur.Le personnel du laboratoire de maintenance doit maîtriser les règles de limite, s'assurer que les moteurs qualifiés quittent l'usine, porter des jugements sur les moteurs non qualifiés et effectuer des réparations pour garantir que les indicateurs de performance des moteurs répondent aux exigences des normes de produits.a
Heure de publication : 16 novembre 2023