Tapi á þriggja fasa AC mótor má skipta í kopartap, áltap, járntap, villistap og vindtap. Fyrstu fjórir eru hitatap og summan er kölluð heildarhitatap.Hlutfall kopartaps, áltaps, járntaps og flökkutaps af heildarvarmatapinu er útlistað þegar aflið breytist úr litlum í stórt.Í gegnum dæmið, þó að hlutfall koparnotkunar og álnotkunar í heildarvarmatapinu sveiflist, minnkar það almennt úr stóru í lítið, sem sýnir lækkun.Þvert á móti eykst járntap og villulegt tap, þó sveiflur séu, almennt úr litlum í stórar og sýnir hækkun.Þegar krafturinn er nógu mikill er járntapið á flökkufalli umfram kopartapið.Stundum fer villutap umfram kopartap og járntap og verður fyrsti þátturinn í hitatapi.Að endurgreina Y2 mótorinn og fylgjast með hlutfallslegri breytingu ýmissa tapa við heildartapið sýnir svipuð lögmál.Með því að viðurkenna ofangreindar reglur er komist að þeirri niðurstöðu að mismunandi aflmótorar hafi mismunandi áherslu á að draga úr hitahækkun og hitatapi.Fyrir litla mótora ætti fyrst að minnka kopartapið; fyrir meðalstóra og aflmikla mótora ætti járntap að einbeita sér að því að draga úr villustapi.Sú skoðun að „villtap sé miklu minna en kopartap og járntap“ er einhliða.Sérstaklega er lögð áhersla á að því meira sem mótoraflið er, því meiri athygli ætti að huga að því að draga úr tapi á flökku.Mótorar með miðlungs og stórum afköstum nota sinusoidal vafningar til að draga úr harmónískum segulmagni og villutapi og áhrifin eru oft mjög góð.Ýmsar ráðstafanir til að draga úr villandi tapi þurfa almennt ekki að auka árangursrík efni.
Inngangur
Tapi á þriggja fasa AC mótor má skipta í kopartap PCu, áltap PAl, járntap PFe, flökkutap Ps, vindslit Pfw, fyrstu fjórir eru hitatap, summan sem kallast heildarhitatap PQ, þar af villandi tap Það er orsök alls taps nema kopartaps PCu, áltaps PAl, járntaps PFe og vindslita Pfw, þar með talið harmonisk segulmagn, leka segulsvið og hliðarstraumur rennunnar.
Vegna erfiðleika við að reikna út villutapið og hversu flókið prófið er, kveða mörg lönd á um að villistapið sé reiknað sem 0,5% af inntaksafli mótorsins, sem einfaldar mótsögnina.Hins vegar er þetta gildi mjög gróft og mismunandi hönnun og mismunandi ferli eru oft mjög mismunandi, sem felur einnig mótsögnina og getur ekki raunverulega endurspeglað raunveruleg vinnuskilyrði mótorsins.Undanfarið hefur mæld útbreiðsla flækings orðið sífellt vinsælli.Á tímum alþjóðlegs efnahagssamruna er það almenn tilhneiging að hafa ákveðið framsýn hvernig á að samþætta alþjóðlegum stöðlum.
Í þessari grein er þriggja fasa AC mótorinn rannsakaður. Þegar aflið breytist úr litlum í stórt breytist hlutfall kopartaps PCu, áltaps PAl, járntaps PFe og flökkutaps Ps af heildarvarmatapinu PQ og mótvægisaðgerðirnar eru fengnar. Hönnun og framleiðsla sanngjarnari og betri.
1. Tapgreining á mótor
1.1 Athugaðu fyrst dæmi.Verksmiðja flytur út vörur í E-röð rafmótora og tæknilegar aðstæður kveða á um mælda villustap.Til að auðvelda samanburð skulum við fyrst líta á 2-póla mótora, sem eru á bilinu 0,75kW til 315kW að afli.Samkvæmt prófunarniðurstöðum er hlutfall kopartaps PCu, áltaps PAl, járntaps PFe og flökkutaps Ps og heildarhitataps PQ reiknað, eins og sýnt er á mynd 1.Ritunin á myndinni er hlutfall ýmissa hitunartapa af heildarhitatapinu (%), abscissa er mótoraflið (kW), brotalínan með demöntum er hlutfall koparnotkunar, brotalínan með ferningum er Hlutfall álnotkunar og brotalínan í þríhyrningnum er járntapshlutfallið og brotalínan með krossinum er hlutfallið á villistapinu.
Mynd 1. Brotið línurit af hlutfalli koparnotkunar, álnotkunar, járnnotkunar, flökkuútbreiðslu og heildarhitataps tveggja póla mótora í E röð.
(1) Þegar kraftur mótorsins breytist úr litlum í stóran, þó að hlutfall koparnotkunar sveiflist, breytist það almennt frá stóru í lítið, sem sýnir niðurdrátt. 0,75kW og 1,1kW eru um 50%, en 250kW og 315kW eru minna en Hlutfall 20% álnotkunar hefur einnig breyst úr stóru í lítið almennt og sýnir lækkun, en breytingin er ekki mikil.
(2) Frá litlum til stórum vélarafli breytist hlutfall járntaps, þó að það séu sveiflur, eykst það almennt frá litlum í stórt, sem sýnir upp á við.0,75kW ~ 2,2kW er um 15% og þegar það er meira en 90kW fer það yfir 30%, sem er meira en koparnotkun.
(3) Hlutfallsleg breyting á útbreiðslu villunnar, þó að hún sé sveiflukennd, eykst almennt frá litlum í stóra, sem sýnir upp á við.0,75kW ~ 1,5kW er um 10%, en 110kW er nálægt koparnotkun. Fyrir forskriftir sem eru stærri en 132kW er mest af villandi tapi meiri en koparnotkun.Flækingstapið 250kW og 315kW fara yfir kopar- og járntapið og verða fyrsti þátturinn í hitatapi.
4-póla mótor (línumynd sleppt).Járntapið yfir 110kW er meira en kopartapið og villutapið 250kW og 315kW er umfram kopartapið og járntapið og verður fyrsti þátturinn í hitatapi.Summa koparnotkunar og álnotkunar þessarar röð af 2-6 póla mótorum, litli mótorinn stendur fyrir um 65% til 84% af heildarhitatapinu, en stóri mótorinn minnkar í 35% til 50%, en járnið. eyðsla er hið gagnstæða, litli mótorinn stendur fyrir um 65% til 84% af heildarvarmatapinu. Heildarhitatapið er 10% til 25%, en stóri mótorinn eykst í um 26% til 38%.Flækingstap, litlir mótorar eru um 6% til 15%, en stórir mótorar hækka í 21% til 35%.Þegar krafturinn er nógu mikill er járntapið á flökkufalli umfram kopartapið.Stundum er villutapið meira en kopartapið og járntapið, sem verður fyrsti þátturinn í hitatapinu.
1,2 R röð 2-póla mótor, mældur flökkutap
Samkvæmt niðurstöðum prófunar fæst hlutfall kopartaps, járntaps, flökkutaps osfrv. og heildarhitataps PQ.Mynd 2 sýnir hlutfallslega breytingu á afli mótorsins til villandi kopartaps.Ritunin á myndinni er hlutfallið milli kopartaps og heildarvarmataps (%), abscissa er mótoraflið (kW), brotalínan með demöntum er hlutfall kopartaps og brotalínan með ferningum er hlutfall villandi taps.Mynd 2 sýnir glögglega að almennt má segja að eftir því sem mótoraflið er meira, því meira er hlutfall flökkutaps af heildarvarmatapinu sem er að aukast.Mynd 2 sýnir einnig að fyrir stærðir sem eru stærri en 150kW er tapið á flökku umfram kopartapið.Það eru til nokkrar stærðir af mótorum, og villutapið er jafnvel 1,5 til 1,7 sinnum kopartapið.
Afl þessarar röð tveggja póla mótora er á bilinu 22kW til 450kW. Hlutfall mælds villutaps og PQ hefur aukist úr minna en 20% í næstum 40% og breytingasviðið er mjög stórt.Ef það er gefið upp með hlutfalli mælds villustaps og nafnafkastafls, er það um (1,1~1,3)%; ef það er gefið upp sem hlutfall mælds flökkutaps og inntaksafls, þá er það um (1,0~1,2)%, hinar tvær síðarnefndu. Hlutfall tjáningarinnar breytist ekki mikið og erfitt er að sjá hlutfallslega breytingu á flökku. tap fyrir PQ.Þess vegna getur það að fylgjast með hitunartapi, sérstaklega hlutfalli villandi taps og PQ, betur skilið breytt lögmál hitunartaps.
Mælt villulegt tap í ofangreindum tveimur tilvikum samþykkir IEEE 112B aðferðina í Bandaríkjunum
Mynd 2. Línurit yfir hlutfall koparvilltaps og heildarhitataps á R röð 2-póla mótor
1.3 Y2 mótorar
Tæknilegu skilyrðin kveða á um að flökkutap sé 0,5% af inntaksafli en GB/T1032-2005 kveður á um ráðlagt gildi flökkutaps. Taktu nú aðferð 1, og formúlan er Ps=(0,025-0,005×lg(PN))×P1 formúla PN- er hlutfallsafl; P1- er inntaksafl.
Við gerum ráð fyrir að mælt gildi flökkutapsins sé jafnt ráðlögðu gildi og endurreiknum rafsegulútreikninginn og fáum þannig hlutfallið af fjórum hitunartapi koparnotkunar, álnotkunar og járnnotkunar og heildarhitataps PQ .Breyting á hlutfalli þess er einnig í samræmi við ofangreindar reglur.
Það er: þegar aflið breytist úr litlum í stórt, lækkar hlutfall koparnotkunar og álnotkunar almennt úr stóru í lítið, sem sýnir lækkun.Á hinn bóginn eykst hlutfall járntaps og flökkutaps almennt úr litlum í stórt, sem sýnir hækkun.Óháð 2-póla, 4-póla eða 6-póla, ef krafturinn er meiri en ákveðinn kraftur, mun járntapið fara yfir kopartapið; hlutfall villandi taps mun einnig aukast úr litlu í stórt, smám saman nálgast kopartapið, eða jafnvel meira en kopartapið.Yfir 110kW útbreiðsla í 2 skautum verður fyrsti þátturinn í hitatapi.
Mynd 3 er brotalínurit af hlutfalli fjögurra varmataps á móti PQ fyrir 4-póla mótora í Y2 röð (að því gefnu að mæld gildi flökkutaps sé jafnt ofangreindu ráðlögðu gildi og annað tap er reiknað í samræmi við gildið) .Ritun er hlutfall ýmissa hitunartapa af PQ (%) og abscissa er mótoraflið (kW).Augljóslega er tap á járni yfir 90kW meiri en kopartap.
Mynd 3. Brotið línurit af hlutfalli koparnotkunar, álnotkunar, járnnotkunar og flökkulosunar af heildarhitatapi Y2 röð 4-póla mótora
1.4 Bókmenntir rannsaka hlutfall ýmissa tapa af heildartapi (þar á meðal vindnúningur)
Í ljós kemur að koparnotkun og álnotkun er 60% til 70% af heildartapi í litlum mótorum og þegar afkastagetan eykst fer hún niður í 30% til 40% en járnnotkun er hið gagnstæða. % að ofan.Fyrir flökkutap eru litlir mótorar um 5% til 10% af heildartapinu en stórir mótorar meira en 15%.Lögin sem komu í ljós eru svipuð: það er að segja að þegar aflið breytist úr litlu í stórt minnkar hlutfall kopartaps og áltaps almennt úr stóru í lítið, sem sýnir lækkun, en hlutfall járntaps og flökkutaps eykst almennt frá kl. lítil til stór, sem sýnir upp á við. .
1.5 Útreikningsformúla fyrir ráðlagt gildi villustaps samkvæmt GB/T1032-2005 Aðferð 1
Teljarinn er mæld tapsgildi.Frá litlum til stórum mótorafli breytist hlutfall villandi taps af inntaksafli og minnkar smám saman og breytingasviðið er ekki lítið, um 2,5% til 1,1%.Ef nefnara er breytt í heildartapið ∑P, það er Ps/∑P=Ps/P1/(1-η), ef mótornýtingin er 0,667~0,967, er gagnkvæmni (1-η) 3~ 30, þ.e. mæld óhreinindi Í samanburði við hlutfall inntaksafls, er hlutfall dreifingartaps og heildartaps magnað um 3 til 30 sinnum. Því hærra sem krafturinn er, því hraðar hækkar brotalínan.Augljóslega er „stækkunarstuðullinn“ stærri ef hlutfallið milli villutapsins og heildarhitatapsins er tekið.Fyrir R röð 2-póla 450kW mótorinn í dæminu hér að ofan er hlutfall flökkutaps og inntaksafls Ps/P1 örlítið lægra en reiknað gildi sem mælt er með hér að ofan, og hlutfall flökkutaps af heildartapi ∑P og heildarvarmataps PQ er 32,8%, í sömu röð. 39,5%, miðað við hlutfall inntaksafls P1, „magnað“ um 28 sinnum og 34 sinnum í sömu röð.
Aðferðin við athugun og greiningu í þessari grein er að taka hlutfallið af 4 tegundum hitataps á móti heildarhitatapinu PQ. Hlutfallsgildið er stórt og greinilega má sjá hlutfall og breytingalög ýmissa tapa, það er krafturinn frá litlum til stórum, koparnotkun og álnotkun Almennt hefur hlutfallið breyst úr stóru í lítið, sem sýnir lækkun þróun, en hlutfall járntaps og flökkutaps hefur almennt breyst úr litlum í stórt og sýnir hækkun.Sérstaklega kom fram að eftir því sem mótoraflið er meira, því hærra er hlutfall villandi taps í PQ, sem nálgaðist kopartapið smám saman, fór yfir kopartapið og varð jafnvel fyrsti þátturinn í varmatapinu. villandi tap.Í samanburði við hlutfall flökkutaps og inntaksafls er hlutfall mælds flökkutaps og heildarvarmataps aðeins gefið upp á annan hátt og breytir ekki eðlisfræðilegu eðli þess.
2. Ráðstafanir
Að þekkja ofangreinda reglu er gagnlegt fyrir skynsamlega hönnun og framleiðslu mótorsins.Kraftur mótorsins er öðruvísi og ráðstafanir til að draga úr hitahækkun og hitatapi eru mismunandi og áherslan er önnur.
2.1 Fyrir mótora með litlum krafti er koparnotkun hátt hlutfall af heildarvarmatapinu
Þess vegna ætti að draga úr hitahækkuninni fyrst að draga úr koparnotkun, svo sem að auka þversnið vírsins, fækka leiðara í hverri rauf, auka lögun statorraufa og lengja járnkjarna.Í verksmiðjunni er hitahækkuninni oft stjórnað með því að stjórna hitaálagi AJ, sem er alveg rétt fyrir litla mótora.Að stjórna AJ er í raun að stjórna kopartapinu. Það er ekki erfitt að finna kopartapið á öllu mótornum samkvæmt AJ, innra þvermál statorsins, hálfsnúningslengd spólunnar og viðnám koparvírsins.
2.2 Þegar krafturinn breytist úr litlum í stóran nálgast járntapið smám saman kopartapið
Járnnotkun er almennt meiri en koparnotkun þegar hún er meiri en 100kW.Þess vegna ættu stórir mótorar að huga að því að draga úr járnnotkun.Fyrir sérstakar ráðstafanir er hægt að nota lágtapandi kísilstálplötur, segulþéttleiki statorsins ætti ekki að vera of hár og huga ætti að hæfilegri dreifingu segulþéttleika hvers hluta.
Sumar verksmiðjur endurhanna nokkra kraftmikla mótora og draga úr lögun statorraufarinnar á viðeigandi hátt.Dreifing segulþéttleika er sanngjörn og hlutfall kopartaps og járntaps er rétt stillt.Þó að straumþéttleiki stator eykst, eykst varmaálagið og kopartapið eykst, segulþéttleiki statorsins minnkar og járntapið minnkar meira en kopartapið eykst.Frammistaðan jafngildir upprunalegu hönnuninni, ekki aðeins er hitastigshækkunin minnkað, heldur sparast einnig magn kopars sem notað er í statornum.
2.3 Til að draga úr tapi á flökku
Í þessari grein er lögð áhersla á aðmeira afl mótorsins, því meiri athygli ætti að gefa til að draga úr tapi sem villst.Sú skoðun að „villtap sé miklu minna en kopartap“ á aðeins við um litla mótora.Augljóslega, samkvæmt ofangreindri athugun og greiningu, því hærra sem krafturinn er, því minna hentugur er hann.Sú skoðun að „villtap sé miklu minna en járntap“ er einnig óviðeigandi.
Hlutfall mældu gildis flökkutaps og inntaksafls er hærra fyrir litla mótora og hlutfallið er lægra þegar aflið er meira, en ekki er hægt að álykta að litlir mótorar ættu að huga að því að draga úr flökkutapi en stórir mótorar gera það. þarf ekki að draga úr tapi sem villst. tap.Þvert á móti, samkvæmt ofangreindu dæmi og greiningu, því meira sem mótoraflið er, því hærra hlutfall flökkutaps í heildarhitatapinu, flökkutapið og járntapið eru nálægt eða jafnvel yfir kopartapinu, þannig að meira mótoraflið, því meiri athygli ætti að gefa honum. Draga úr tapi sem villst.
2.4 Aðgerðir til að draga úr tjóni sem villast
Leiðir til að draga úr tapi á flökku, eins og að auka loftbilið, vegna þess að flökkutapið er um það bil í öfugu hlutfalli við veldi loftbilsins; draga úr harmónísku segulmagninu, svo sem að nota sinusoidal (lág harmonic) vafningar; rétta rifa passa; dregur úr kveikingu, snúningurinn notar lokaða rauf og opna raufin á háspennumótornum samþykkir segulmagnaðir rifafleygur; meðhöndlun á steypu áli dregur úr hliðarstraumi og svo framvegis.Það er athyglisvert að ofangreindar ráðstafanir þurfa almennt ekki að bæta við áhrifaríkum efnum.Ýmis neysla tengist einnig upphitunarástandi mótorsins, svo sem góð hitaleiðni vafningsins, lágt innra hitastig mótorsins og lítil misnotkun.
Dæmi: Verksmiðja gerir við mótor með 6 skautum og 250kW.Eftir viðgerðarprófið hefur hitastigið náð 125K undir 75% af nafnálagi.Loftgapið er síðan unnið í 1,3 sinnum upprunalega stærð.Í prófuninni undir nafnálagi lækkaði hitastigið í raun niður í 81K, sem sýnir að fullu að loftbilið hefur aukist og dreifingin hefur minnkað verulega.Harmónísk segulmagnaðir eru mikilvægur þáttur fyrir villustap. Miðlungs og stór mótorar nota sinusoidal vafningar til að draga úr harmónískum segulmagni og áhrifin eru oft mjög góð.Vel hönnuð sinusoidal vafningar eru notaðar fyrir meðalstóra og aflmikla mótora. Þegar harmonic amplitude og amplitude eru minnkuð um 45% til 55% samanborið við upprunalegu hönnunina, er hægt að minnka villustapið um 32% til 55%, annars mun hitastigshækkunin minnka og skilvirknin aukast. , hávaði minnkar og það getur sparað kopar og járn.
3. Niðurstaða
3.1 Þriggja fasa AC mótor
Þegar aflið breytist úr litlum í stórt eykst hlutfall koparnotkunar og álnotkunar af heildarvarmatapinu að jafnaði úr stóru í lítið, en hlutfall járnnotkunar villistaps eykst almennt úr litlu í stórt.Fyrir litla mótora er kopartapið hæsta hlutfallið af heildarvarmatapinu. Þegar afkastageta mótorsins eykst, nálgast villulegt tap og járntap og fer yfir kopartapið.
3.2 Til að draga úr hitatapi
Kraftur mótorsins er mismunandi og áhersla ráðstafana sem gripið er til er líka mismunandi.Fyrir litla mótora ætti fyrst að draga úr koparnotkun.Fyrir meðalstóra og aflmikla mótora ætti að huga betur að því að draga úr járntapi og villistapi.Sú skoðun að „villtap sé mun minna en kopartap og járntap“ er einhliða.
3.3 Hlutfall flökkutaps í heildarvarmatapi stórra mótora er hærra
Í þessari grein er lögð áhersla á að eftir því sem mótoraflið er meira, því meiri athygli ætti að huga að því að draga úr villandi tapi.
Pósttími: júlí-01-2022