La perdita del motore CA trifase può essere suddivisa in perdita di rame, perdita di alluminio, perdita di ferro, perdita vagante e perdita di vento. Le prime quattro sono le perdite di riscaldamento e la somma è chiamata perdita di riscaldamento totale.La percentuale di perdita di rame, perdita di alluminio, perdita di ferro e perdita vagante rispetto alla perdita di calore totale viene calcolata quando la potenza cambia da piccola a grande.Attraverso l'esempio, sebbene la proporzione del consumo di rame e di alluminio nella perdita di calore totale oscilli, generalmente diminuisce da grande a piccolo, mostrando una tendenza al ribasso.Al contrario, la perdita di ferro e la perdita vagante, sebbene vi siano fluttuazioni, generalmente aumentano da piccolo a grande, mostrando una tendenza al rialzo.Quando la potenza è sufficientemente grande, la perdita di ferro supera la perdita di rame.A volte le perdite disperse superano le perdite di rame e di ferro e diventano il primo fattore di perdita di calore.Rianalizzando il motore Y2 e osservando la variazione proporzionale delle varie perdite rispetto alla perdita totale si rivelano leggi simili.Riconoscendo le regole di cui sopra, si conclude che motori di diversa potenza hanno un'enfasi diversa sulla riduzione dell'aumento di temperatura e della perdita di calore.Per i motori di piccole dimensioni, è necessario ridurre innanzitutto la perdita di rame; per i motori di media e alta potenza, la perdita di ferro dovrebbe essere focalizzata sulla riduzione delle perdite vaganti.L’opinione secondo cui “la perdita vagante è molto inferiore alla perdita di rame e di ferro” è unilaterale.Si sottolinea in particolare che maggiore è la potenza del motore, maggiore è l'attenzione da prestare alla riduzione delle perdite parassite.I motori di media e grande capacità utilizzano avvolgimenti sinusoidali per ridurre il potenziale magnetico armonico e le perdite parassite e l'effetto è spesso molto buono.Varie misure per ridurre la dispersione in genere non necessitano di aumentare l’efficacia dei materiali.
Introduzione
La perdita del motore CA trifase può essere suddivisa in perdite di rame PCu, perdite di alluminio PAl, perdite di ferro PFe, perdite parassite Ps, usura dovuta al vento Pfw, le prime quattro sono perdite di riscaldamento, la cui somma è chiamata perdita di riscaldamento totale PQ, di cui perdita vagante È la causa di tutte le perdite tranne la perdita di rame PCu, la perdita di alluminio PAl, la perdita di ferro PFe e l'usura dovuta al vento Pfw, compreso il potenziale magnetico armonico, il campo magnetico di dispersione e la corrente laterale dello scivolo.
A causa della difficoltà nel calcolare le perdite parassite e della complessità del test, molti paesi stabiliscono che la perdita parassita sia calcolata come lo 0,5% della potenza in ingresso del motore, il che semplifica la contraddizione.Tuttavia, questo valore è molto approssimativo e i diversi progetti e i diversi processi sono spesso molto diversi, il che nasconde anche la contraddizione e non può riflettere realmente le effettive condizioni di funzionamento del motore.Recentemente, la dissipazione misurata dei rifiuti è diventata sempre più popolare.Nell’era dell’integrazione economica globale, la tendenza generale è quella di avere una certa lungimiranza su come integrarsi con gli standard internazionali.
In questo articolo viene studiato il motore CA trifase. Quando la potenza cambia da piccola a grande, la proporzione tra la perdita di rame PCu, la perdita di alluminio PAl, la perdita di ferro PFe e la perdita vagante Ps rispetto alla perdita di calore totale PQ cambia e si ottengono le contromisure. Progettare e produrre in modo più ragionevole e migliore.
1. Analisi delle perdite del motore
1.1 Osserva innanzitutto un'istanza.Una fabbrica esporta prodotti della serie E di motori elettrici e le condizioni tecniche stabiliscono le perdite vaganti misurate.Per facilitare il confronto, diamo prima un'occhiata ai motori a 2 poli, la cui potenza varia da 0,75 kW a 315 kW.In base ai risultati del test, viene calcolato il rapporto tra la perdita di rame PCu, la perdita di alluminio PAl, la perdita di ferro PFe e la perdita vagante Ps rispetto alla perdita di calore totale PQ, come mostrato nella Figura 1.L'ordinata nella figura è il rapporto tra le varie perdite di riscaldamento e la perdita di riscaldamento totale (%), l'ascissa è la potenza del motore (kW), la linea tratteggiata con rombi è la proporzione del consumo di rame, la linea tratteggiata con quadrati è la percentuale di consumo di rame. percentuale del consumo di alluminio, e la linea tratteggiata del triangolo è il rapporto di perdita di ferro, mentre la linea tratteggiata con la croce è il rapporto di perdita vagante.
Figura 1. Un grafico a linee tratteggiate della percentuale di consumo di rame, consumo di alluminio, consumo di ferro, dissipazione diffusa e perdita di calore totale dei motori a 2 poli della serie E
(1) Quando la potenza del motore cambia da piccola a grande, sebbene la percentuale di consumo di rame oscilli, generalmente cambia da grande a piccola, mostrando una tendenza al ribasso. 0,75 kW e 1,1 kW rappresentano circa il 50%, mentre 250 kW e 315 kW sono inferiori. Anche la percentuale del 20% del consumo di alluminio è cambiata da grande a piccola in generale, mostrando una tendenza al ribasso, ma il cambiamento non è grande.
(2) Dalla potenza del motore piccola a quella grande, la percentuale di perdita di ferro cambia, sebbene ci siano fluttuazioni, generalmente aumenta da piccola a grande, mostrando una tendenza al rialzo.0,75 kW~2,2 kW corrispondono a circa il 15% e quando sono superiori a 90 kW superano il 30%, che è maggiore del consumo di rame.
(3) La variazione proporzionale della dissipazione dispersa, sebbene fluttuante, generalmente aumenta da piccolo a grande, mostrando una tendenza al rialzo.0,75 kW ~ 1,5 kW rappresentano circa il 10%, mentre 110 kW sono vicini al consumo di rame. Per specifiche superiori a 132 kW, la maggior parte delle perdite parassite supera il consumo di rame.Le perdite disperse di 250 kW e 315 kW superano le perdite di rame e ferro e diventano il primo fattore di perdita di calore.
Motore a 4 poli (schema lineare omesso).La perdita di ferro superiore a 110 kW è maggiore della perdita di rame e la perdita vagante di 250 kW e 315 kW supera la perdita di rame e la perdita di ferro, diventando il primo fattore nella perdita di calore.Sommando il consumo di rame e il consumo di alluminio di questa serie di motori a 2-6 poli, il motore piccolo rappresenta circa dal 65% all'84% della perdita di calore totale, mentre il motore grande si riduce dal 35% al 50%, mentre il motore in ferro il consumo è l'opposto, il piccolo motore rappresenta circa dal 65% all'84% della perdita di calore totale. La perdita di calore totale è compresa tra il 10% e il 25%, mentre il motore di grandi dimensioni aumenta tra il 26% e il 38% circa.Le perdite disperse nei motori di piccole dimensioni rappresentano dal 6% al 15% circa, mentre i motori di grandi dimensioni aumentano dal 21% al 35%.Quando la potenza è sufficientemente grande, la perdita di ferro supera la perdita di rame.A volte la perdita per dispersione supera la perdita di rame e quella di ferro, diventando il primo fattore nella perdita di calore.
Motore a 2 poli serie 1.2 R, perdita misurata
In base ai risultati del test, si ottiene il rapporto tra perdita di rame, perdita di ferro, perdita vagante, ecc. e la perdita di calore totale PQ.La Figura 2 mostra la variazione proporzionale della potenza del motore alla perdita di rame.L'ordinata nella figura è il rapporto tra la perdita di rame dispersa e la perdita di calore totale (%), l'ascissa è la potenza del motore (kW), la linea tratteggiata con i rombi è il rapporto tra la perdita di rame e la linea tratteggiata con i quadrati è il rapporto tra le perdite vaganti.La Figura 2 mostra chiaramente che, in generale, maggiore è la potenza del motore, maggiore è la proporzione delle perdite vaganti rispetto alla perdita di calore totale, che è in aumento.La Figura 2 mostra anche che per taglie superiori a 150kW, le perdite disperse superano le perdite di rame.Esistono motori di diverse dimensioni e la perdita vagante è addirittura da 1,5 a 1,7 volte la perdita del rame.
La potenza di questa serie di motori a 2 poli varia da 22kW a 450kW. Il rapporto tra la perdita misurata e la PQ è aumentato da meno del 20% a quasi il 40% e l’intervallo di variazione è molto ampio.Se espresso dal rapporto tra la perdita misurata e la potenza di uscita nominale, è circa (1,1~1,3)%; se espresso dal rapporto tra la perdita misurata e la potenza in ingresso, è circa (1,0~1,2), gli ultimi due Il rapporto dell'espressione non cambia molto ed è difficile vedere il cambiamento proporzionale della perdita perdita contro PQ.Pertanto, osservando la perdita di riscaldamento, in particolare il rapporto tra perdita vagante e PQ, è possibile comprendere meglio la legge mutevole della perdita di riscaldamento.
La perdita misurata nei due casi precedenti adotta il metodo IEEE 112B negli Stati Uniti
Figura 2. Grafico a linee del rapporto tra la perdita di rame e la perdita di riscaldamento totale del motore a 2 poli della serie R
Motori della serie 1.3 Y2
Le condizioni tecniche stabiliscono che la perdita parassita sia pari allo 0,5% della potenza in ingresso, mentre GB/T1032-2005 stabilisce il valore raccomandato della perdita parassita. Ora prendiamo il metodo 1 e la formula è Ps=(0,025-0,005×lg(PN))×P1 formula PN- è la potenza nominale; P1- è la potenza in ingresso.
Assumiamo che il valore misurato della perdita diffusa sia uguale al valore raccomandato, ricalcoliamo il calcolo elettromagnetico e otteniamo così il rapporto tra le quattro perdite di riscaldamento del consumo di rame, consumo di alluminio e consumo di ferro rispetto alla perdita di riscaldamento totale PQ .Anche la modifica della sua proporzione è in linea con le regole di cui sopra.
Cioè: quando la potenza cambia da piccola a grande, la proporzione tra consumo di rame e consumo di alluminio generalmente diminuisce da grande a piccola, mostrando una tendenza al ribasso.D’altro canto, la proporzione tra la perdita di ferro e la perdita vagante generalmente aumenta da piccola a grande, mostrando una tendenza al rialzo.Indipendentemente da 2 poli, 4 poli o 6 poli, se la potenza è maggiore di una certa potenza, la perdita di ferro supererà la perdita di rame; anche la proporzione della perdita di rame aumenterà da piccola a grande, avvicinandosi gradualmente alla perdita di rame o addirittura superando la perdita di rame.La dissipazione diffusa di oltre 110kW in 2 poli diventa il primo fattore di perdita di calore.
La Figura 3 è un grafico a linea spezzata del rapporto tra quattro perdite di calore e PQ per i motori a 4 poli della serie Y2 (assumendo che il valore misurato delle perdite parassite sia uguale al valore consigliato sopra e che le altre perdite siano calcolate in base al valore) .L'ordinata è il rapporto tra le varie perdite di riscaldamento e PQ (%) e l'ascissa è la potenza del motore (kW).Ovviamente, le perdite vaganti nel ferro superiori a 90 kW sono maggiori delle perdite nel rame.
Figura 3. Grafico a linee tratteggiate del rapporto tra consumo di rame, consumo di alluminio, consumo di ferro e dissipazione diffusa rispetto alla perdita di calore totale dei motori a 4 poli della serie Y2
1.4 La letteratura studia il rapporto tra le varie perdite e le perdite totali (incluso l'attrito del vento)
Si è riscontrato che il consumo di rame e il consumo di alluminio rappresentano dal 60% al 70% della perdita totale nei piccoli motori e quando la capacità aumenta, scende dal 30% al 40%, mentre il consumo di ferro è l'opposto. %Sopra.Per quanto riguarda le perdite vaganti, i motori di piccole dimensioni rappresentano circa il 5-10% delle perdite totali, mentre i motori di grandi dimensioni rappresentano oltre il 15%.Le leggi rivelate sono simili: cioè, quando la potenza cambia da piccola a grande, la proporzione tra perdita di rame e perdita di alluminio generalmente diminuisce da grande a piccola, mostrando una tendenza al ribasso, mentre la proporzione tra perdita di ferro e perdita vagante generalmente aumenta da da piccole a grandi, mostrando una tendenza al rialzo. .
1.5 Formula di calcolo del valore raccomandato di perdita di dispersione secondo GB/T1032-2005 Metodo 1
Il numeratore è il valore misurato della perdita vagante.Dalla potenza del motore piccola a quella grande, la proporzione tra perdite disperse e potenza in ingresso cambia e diminuisce gradualmente e l'intervallo di variazione non è piccolo, dal 2,5% all'1,1% circa.Se il denominatore viene modificato nella perdita totale ∑P, ovvero Ps/∑P=Ps/P1/(1-η), se l'efficienza del motore è 0,667~0,967, il reciproco di (1-η) è 3~ 30, ovvero l'impurità misurata. Rispetto al rapporto tra la potenza in ingresso, il rapporto tra la perdita di dissipazione e la perdita totale è amplificato da 3 a 30 volte. Maggiore è la potenza, più velocemente sale la linea spezzata.Ovviamente, se si prende il rapporto tra la perdita vagante e la perdita di calore totale, il “fattore di ingrandimento” è maggiore.Per il motore serie R a 2 poli da 450 kW nell'esempio sopra, il rapporto tra perdite parassite e potenza in ingresso Ps/P1 è leggermente inferiore al valore calcolato consigliato sopra, e il rapporto tra perdite parassite e perdita totale ∑P e perdita di calore totale Il PQ è rispettivamente del 32,8%. 39,5%, rispetto al rapporto della potenza in ingresso P1, “amplificata” rispettivamente di circa 28 volte e 34 volte.
Il metodo di osservazione e analisi in questo documento consiste nel prendere il rapporto tra 4 tipi di perdita di calore e la perdita di calore totale PQ. Il valore del rapporto è ampio e si possono vedere chiaramente la proporzione e la legge di cambiamento delle varie perdite, ovvero la potenza da piccola a grande, il consumo di rame e il consumo di alluminio. In generale, la proporzione è cambiata da grande a piccola, mostrando un calo tendenza, mentre la percentuale di perdita di ferro e perdita di dispersione è generalmente cambiata da piccola a grande, mostrando una tendenza al rialzo.In particolare, è stato osservato che maggiore è la potenza del motore, maggiore è la percentuale di perdite parassite in PQ, che gradualmente si avvicina alla perdita di rame, supera la perdita di rame e diventa addirittura il primo fattore nella perdita di calore. perdite vaganti.Rispetto al rapporto tra le perdite parassite e la potenza in ingresso, il rapporto tra le perdite parassite misurate e la perdita di calore totale è espresso solo in un altro modo e non cambia la sua natura fisica.
2. Misure
Conoscere la regola di cui sopra è utile per la progettazione e la realizzazione razionale del motore.La potenza del motore è diversa e le misure per ridurre l'aumento di temperatura e la perdita di calore sono diverse e l'obiettivo è diverso.
2.1 Per i motori a bassa potenza, il consumo di rame rappresenta una percentuale elevata della perdita di calore totale
Pertanto, la riduzione dell'aumento di temperatura dovrebbe innanzitutto ridurre il consumo di rame, ad esempio aumentando la sezione trasversale del filo, riducendo il numero di conduttori per fessura, aumentando la forma della fessura dello statore e allungando il nucleo di ferro.In fabbrica, l'aumento della temperatura viene spesso controllato controllando il carico termico AJ, il che è completamente corretto per i motori di piccole dimensioni.Controllare AJ significa essenzialmente controllare la perdita di rame. Non è difficile trovare la perdita di rame dello statore dell'intero motore secondo AJ, il diametro interno dello statore, la lunghezza di mezzo giro della bobina e la resistività del filo di rame.
2.2 Quando la potenza cambia da piccola a grande, la perdita di ferro si avvicina gradualmente alla perdita di rame
Il consumo di ferro generalmente supera il consumo di rame quando è superiore a 100 kW.Pertanto, i motori di grandi dimensioni dovrebbero prestare attenzione alla riduzione del consumo di ferro.Per misure specifiche, è possibile utilizzare lamiere di acciaio al silicio a basse perdite, la densità magnetica dello statore non dovrebbe essere troppo elevata e si dovrebbe prestare attenzione alla distribuzione ragionevole della densità magnetica di ciascuna parte.
Alcune fabbriche riprogettano alcuni motori ad alta potenza e riducono opportunamente la forma della cava dello statore.La distribuzione della densità magnetica è ragionevole e il rapporto tra perdita di rame e perdita di ferro è adeguatamente regolato.Sebbene la densità di corrente dello statore aumenti, il carico termico aumenta e la perdita di rame aumenta, la densità magnetica dello statore diminuisce e la perdita di ferro diminuisce più di quanto aumenta la perdita di rame.Le prestazioni sono equivalenti al design originale, non solo viene ridotto l'aumento di temperatura, ma viene risparmiata anche la quantità di rame utilizzata nello statore.
2.3 Ridurre le perdite vaganti
Questo articolo sottolinea chemaggiore è la potenza del motore, maggiore sarà l'attenzione da porre nel ridurre le perdite parassite.L’opinione secondo cui “le perdite parassite sono molto inferiori alle perdite nel rame” si applica solo ai piccoli motori.Ovviamente, secondo l'osservazione e l'analisi di cui sopra, maggiore è la potenza, meno è adatta.Anche l’idea secondo cui “le perdite vaganti sono molto inferiori alle perdite di ferro” è inappropriata.
Il rapporto tra il valore misurato delle perdite parassite e la potenza in ingresso è maggiore per i motori piccoli e il rapporto è inferiore quando la potenza è maggiore, ma non si può concludere che i motori piccoli dovrebbero prestare attenzione a ridurre le perdite parassite, mentre i motori grandi no. non è necessario ridurre le perdite vaganti. perdita.Al contrario, secondo l'esempio e l'analisi di cui sopra, maggiore è la potenza del motore, maggiore è la percentuale di perdite parassite nella perdita di calore totale, la perdita parassita e la perdita di ferro sono vicine o addirittura superano la perdita di rame, quindi maggiore è maggiore è la potenza del motore, maggiore è l'attenzione da prestargli. Ridurre le perdite vaganti.
2.4 Misure per ridurre le perdite vaganti
Modi per ridurre le perdite vaganti, come aumentare il traferro, poiché la perdita vagante è approssimativamente inversamente proporzionale al quadrato del traferro; ridurre il potenziale magnetico armonico, ad esempio utilizzando avvolgimenti sinusoidali (a bassa armonica); adattamento corretto dello slot; riducendo il cogging, il rotore adotta la fessura chiusa e la fessura aperta del motore ad alta tensione adotta il cuneo della fessura magnetica; Il trattamento di rivestimento del rotore in alluminio pressofuso riduce la corrente laterale e così via.Vale la pena notare che le misure di cui sopra generalmente non richiedono l'aggiunta di materiali efficaci.I consumi vari sono legati anche allo stato di riscaldamento del motore, come una buona dissipazione del calore dell'avvolgimento, una bassa temperatura interna del motore e un basso consumo vario.
Esempio: una fabbrica ripara un motore con 6 poli e 250 kW.Dopo il test di riparazione, l'aumento di temperatura ha raggiunto i 125K sotto il 75% del carico nominale.Il traferro viene quindi ridotto a 1,3 volte la dimensione originale.Nel test sotto carico nominale, l'aumento di temperatura è sceso a 81K, il che dimostra pienamente che il traferro è aumentato e la dissipazione dispersa è stata notevolmente ridotta.Il potenziale magnetico armonico è un fattore importante per la perdita vagante. I motori di media e grande capacità utilizzano avvolgimenti sinusoidali per ridurre il potenziale magnetico armonico e l'effetto è spesso molto buono.Avvolgimenti sinusoidali ben progettati vengono utilizzati per motori di media e alta potenza. Quando l'ampiezza e l'ampiezza armonica vengono ridotte dal 45% al 55% rispetto al progetto originale, la perdita parassita può essere ridotta dal 32% al 55%, altrimenti l'aumento di temperatura verrà ridotto e l'efficienza aumenterà. , il rumore è ridotto e può risparmiare rame e ferro.
3. Conclusione
3.1 Motore CA trifase
Quando la potenza cambia da piccola a grande, la proporzione del consumo di rame e di alluminio rispetto alla perdita di calore totale generalmente aumenta da grande a piccola, mentre la proporzione della perdita di consumo di ferro generalmente aumenta da piccola a grande.Per i motori di piccole dimensioni, la perdita di rame rappresenta la percentuale più elevata della perdita di calore totale. All’aumentare della capacità del motore, le perdite parassite e le perdite di ferro si avvicinano e superano le perdite di rame.
3.2 Ridurre la perdita di calore
La potenza del motore è diversa e anche il focus delle misure adottate è diverso.Per i motori di piccole dimensioni è necessario ridurre innanzitutto il consumo di rame.Per i motori di media e alta potenza, è necessario prestare maggiore attenzione alla riduzione delle perdite di ferro e delle perdite vaganti.L’opinione secondo cui “le perdite vaganti sono molto inferiori alle perdite di rame e di ferro” è unilaterale.
3.3 La proporzione delle perdite vaganti nella perdita di calore totale dei motori di grandi dimensioni è maggiore
Questo documento sottolinea che maggiore è la potenza del motore, maggiore è l'attenzione da prestare alla riduzione delle perdite vaganti.
Orario di pubblicazione: 01-lug-2022