Budući da distribucija gubitaka motora varira s veličinom snage i brojem polova, kako bismo smanjili gubitke, trebali bismo se usredotočiti na poduzimanje mjera za glavne komponente gubitaka različitih snaga i brojeva polova. Neki načini smanjenja gubitka ukratko su opisani kako slijedi:

1. Povećajte učinkovitost materijala kako biste smanjili gubitak namota i gubitak željeza

Prema načelu sličnosti motora, kada elektromagnetsko opterećenje ostaje nepromijenjeno i mehanički gubitak se ne uzima u obzir, gubitak motora je približno proporcionalan kocki linearne veličine motora, a ulazna snaga motora je približno proporcionalan četvrtoj potenciji linearne veličine. Iz ovoga se može približno odrediti odnos između učinkovitosti i učinkovite upotrebe materijala. Kako bi se dobio veći prostor pod određenim uvjetima veličine ugradnje, tako da se mogu postaviti učinkovitiji materijali za poboljšanje učinkovitosti motora, veličina vanjskog promjera probijanja statora postaje važan faktor. Unutar istog osnovnog raspona strojeva, američki motori imaju veću snagu od europskih motora. Kako bi se olakšala disipacija topline i smanjio porast temperature, američki motori općenito koriste proboje statora s većim vanjskim promjerima, dok europski motori općenito koriste proboje statora s manjim vanjskim promjerima zbog potrebe za konstrukcijskim izvedenicama kao što su motori otporni na eksploziju i radi smanjenja količina bakra korištenog na kraju namota i troškovi proizvodnje.

2. Koristite bolje magnetske materijale i procesne mjere za smanjenje gubitka željeza

Magnetska svojstva (magnetska propusnost i jedinični gubitak željeza) materijala jezgre imaju veliki utjecaj na učinkovitost i ostale performanse motora. U isto vrijeme, trošak materijala jezgre je glavni dio troška motora. Stoga je odabir odgovarajućih magnetskih materijala ključ za projektiranje i proizvodnju visokoučinkovitih motora. U motorima veće snage gubitak željeza čini značajan udio u ukupnom gubitku. Stoga će smanjenje jedinične vrijednosti gubitka materijala jezgre pomoći u smanjenju gubitka željeza motora. Zbog dizajna i proizvodnje motora, gubitak željeza u motoru uvelike premašuje vrijednost izračunatu prema jediničnoj vrijednosti gubitka željeza koju daje čeličana. Stoga se jedinična vrijednost gubitka željeza općenito povećava za 1,5~2 puta tijekom projektiranja kako bi se uzelo u obzir povećanje gubitka željeza.

Glavni razlog za povećanje gubitka željeza je to što se jedinična vrijednost gubitka željeza u čeličani dobiva ispitivanjem uzorka trakastog materijala prema Epsteinovoj metodi kvadratnog kruga. Međutim, materijal je podvrgnut velikom naprezanju nakon probijanja, rezanja i laminiranja, a gubitak će se povećati. Osim toga, postojanje zupčastog utora uzrokuje zračne raspore, što dovodi do gubitaka u praznom hodu na površini jezgre uzrokovanih harmoničkim magnetskim poljem zuba. To će dovesti do značajnog povećanja gubitka željeza u motoru nakon što je proizveden. Stoga, uz odabir magnetskih materijala s nižim jediničnim gubitkom željeza, potrebno je kontrolirati tlak laminacije i poduzeti potrebne procesne mjere za smanjenje gubitka željeza. S obzirom na cijenu i čimbenike procesa, visokokvalitetni silikonski čelični limovi i silikonski čelični limovi tanji od 0,5 mm ne koriste se mnogo u proizvodnji visokoučinkovitih motora. Općenito se koriste električni čelični limovi s niskim udjelom ugljika bez silicija ili hladno valjani čelični limovi s niskim udjelom silicija. Neki proizvođači malih europskih motora koristili su električne čelične ploče bez silicija s jediničnom vrijednošću gubitka željeza od 6,5 w/kg. Posljednjih godina čeličane su lansirale Polycor420 električne čelične ploče s prosječnim jediničnim gubitkom od 4,0 w/kg, čak nižim od nekih čeličnih ploča s niskim sadržajem silicija. Materijal također ima veću magnetsku propusnost.

Posljednjih godina, Japan je razvio hladno valjani čelični lim s niskim udjelom silicija s ocjenom 50RMA350, koji ima dodatu malu količinu aluminija i rijetkih zemnih metala u svom sastavu, čime se održava visoka magnetska propusnost uz smanjenje gubitaka, a njegova jedinična vrijednost gubitka željeza je 3,12 w/kg. Oni će vjerojatno pružiti dobru materijalnu osnovu za proizvodnju i promicanje visokoučinkovitih motora.

3. Smanjite veličinu ventilatora kako biste smanjili gubitke ventilacije

Za 2-polne i 4-polne motore veće snage, trenje vjetra čini značajan udio. Na primjer, trenje vjetra 90kW 2-polnog motora može doseći oko 30% ukupnog gubitka. Trenje vjetra uglavnom se sastoji od snage koju troši ventilator. Budući da je gubitak topline visokoučinkovitih motora općenito nizak, volumen rashladnog zraka može se smanjiti, a time i snaga ventilacije. Snaga ventilacije približno je proporcionalna 4. do 5. potenciji promjera ventilatora. Stoga, ako porast temperature dopušta, smanjenje veličine ventilatora može učinkovito smanjiti trenje vjetra. Osim toga, razuman dizajn strukture ventilacije također je važan za poboljšanje učinkovitosti ventilacije i smanjenje trenja vjetra. Ispitivanja su pokazala da se trenje vjetra 2-polnog dijela visoke snage motora visoke učinkovitosti može smanjiti za oko 30% u usporedbi s običnim motorima. Budući da se gubitak ventilacije značajno smanjuje i ne zahtijeva mnogo dodatnih troškova, promjena dizajna ventilatora često je jedna od glavnih mjera koje se poduzimaju za ovaj dio visokoučinkovitih motora.

4. Smanjite zalutale gubitke kroz projektiranje i procesne mjere

Zalutali gubici asinkronih motora uglavnom su uzrokovani visokofrekventnim gubicima u jezgrama statora i rotora i namotima uzrokovanim harmonicima visokog reda magnetskog polja. Kako bi se smanjio lutajući gubitak opterećenja, amplituda svakog faznog harmonika može se smanjiti upotrebom Y-Δ serijski spojenih sinusoidalnih namota ili drugih niskoharmonijskih namota, čime se smanjuje lutajući gubitak. Ispitivanja su pokazala da upotreba sinusoidnih namota može smanjiti raspršene gubitke za više od 30% u prosjeku.

5. Poboljšajte proces tlačnog lijevanja kako biste smanjili gubitak rotora

Kontrolom tlaka, temperature i putanje ispuštanja plina tijekom procesa lijevanja aluminija u rotoru, može se smanjiti količina plina u polugama rotora, čime se poboljšava vodljivost i smanjuje potrošnja aluminija u rotoru. Posljednjih su godina Sjedinjene Države uspješno razvile opremu za tlačno lijevanje bakrenog rotora i odgovarajuće procese, a trenutno provode probnu proizvodnju u malom opsegu. Izračuni pokazuju da ako se bakreni rotori zamijene aluminijskim rotorima, gubici rotora mogu se smanjiti za oko 38%.

6. Primijenite računalni optimizacijski dizajn za smanjenje gubitaka i poboljšanje učinkovitosti

Osim povećanja materijala, poboljšanja performansi materijala i poboljšanja procesa, dizajn računalne optimizacije koristi se za razumno određivanje različitih parametara pod ograničenjima troškova, performansi itd., kako bi se postiglo maksimalno moguće poboljšanje učinkovitosti. Korištenje optimizacijskog dizajna može značajno skratiti vrijeme projektiranja motora i poboljšati kvalitetu dizajna motora.

---

Vrijeme objave: 12. kolovoza 2024