0.Introduzione
La corrente a vuoto e le perdite di un motore asincrono trifase a gabbia sono parametri importanti che riflettono l'efficienza e le prestazioni elettriche del motore. Sono indicatori di dati che possono essere misurati direttamente sul luogo di utilizzo dopo che il motore è stato prodotto e riparato. Riflette in una certa misura i componenti principali del motore: il livello del processo di progettazione e la qualità di produzione dello statore e del rotore, la corrente a vuoto influisce direttamente sul fattore di potenza del motore; la perdita a vuoto è strettamente correlata all'efficienza del motore ed è l'elemento di prova più intuitivo per la valutazione preliminare delle prestazioni del motore prima che il motore venga ufficialmente messo in funzione.
1.Fattori che influenzano la corrente a vuoto e la perdita del motore
La corrente a vuoto di un motore asincrono trifase di tipo scoiattolo comprende principalmente la corrente di eccitazione e la corrente attiva a vuoto, di cui circa il 90% è la corrente di eccitazione, che viene utilizzata per generare un campo magnetico rotante ed è considerata come una corrente reattiva, che influenza il fattore di potenza COSφ del motore. Le sue dimensioni sono correlate alla tensione del terminale del motore e alla densità del flusso magnetico del design del nucleo di ferro; durante la progettazione, se la densità del flusso magnetico viene selezionata troppo alta o la tensione è superiore alla tensione nominale quando il motore è in funzione, il nucleo di ferro sarà saturo, la corrente di eccitazione aumenterà in modo significativo e il corrispondente vuoto La corrente di carico è elevata e il fattore di potenza è basso, quindi la perdita a vuoto è elevata.Il resto10%è la corrente attiva, che viene utilizzata per varie perdite di potenza durante il funzionamento a vuoto e influisce sull'efficienza del motore.Per un motore con sezione trasversale dell'avvolgimento fissa, la corrente a vuoto del motore è elevata, la corrente attiva consentita al flusso sarà ridotta e la capacità di carico del motore sarà ridotta.La corrente a vuoto di un motore asincrono trifase a gabbia è generalmenteDal 30% al 70% della corrente nominale e la perdita è compresa tra il 3% e l'8% della potenza nominale. Tra questi, la perdita di rame dei motori di piccola potenza rappresenta una percentuale maggiore, mentre la perdita di ferro dei motori ad alta potenza rappresenta una percentuale maggiore. più alto.La perdita a vuoto dei motori di grandi dimensioni è principalmente la perdita del nucleo, che consiste nella perdita di isteresi e nella perdita di correnti parassite.La perdita di isteresi è proporzionale al materiale permeabile magneticamente e al quadrato della densità del flusso magnetico. La perdita di correnti parassite è proporzionale al quadrato della densità del flusso magnetico, al quadrato dello spessore del materiale permeabile magneticamente, al quadrato della frequenza e alla permeabilità magnetica. Proporzionale allo spessore del materiale.Oltre alle perdite del nucleo ci sono anche perdite di eccitazione e perdite meccaniche.Quando il motore presenta una grande perdita a vuoto, la causa del guasto del motore può essere individuata dai seguenti aspetti.1 ) Un montaggio improprio, una rotazione non flessibile del rotore, una scarsa qualità dei cuscinetti, una quantità eccessiva di grasso nei cuscinetti, ecc., causano un'eccessiva perdita di attrito meccanico. 2) L'utilizzo errato di un ventilatore di grandi dimensioni o di un ventilatore con molte pale aumenterà l'attrito del vento. 3) La qualità della lamiera di acciaio al silicio con nucleo di ferro è scarsa. 4) Una lunghezza insufficiente del nucleo o una laminazione non corretta determinano una lunghezza effettiva insufficiente, con conseguente aumento della perdita di ferro e dispersioni. 5) A causa dell'elevata pressione durante la laminazione, lo strato isolante del foglio centrale in acciaio al silicio è stato schiacciato oppure le prestazioni di isolamento dello strato isolante originale non soddisfacevano i requisiti.
Un motore YZ250S-4/16-H, con un sistema elettrico di 690 V/50 HZ, una potenza di 30 kW/14,5 kW e una corrente nominale di 35,2 A/58,1 A. Dopo aver completato la prima progettazione e assemblaggio, è stato eseguito il test. La corrente a vuoto a 4 poli era di 11,5 A e la perdita era di 1,6 kW, normale. La corrente a vuoto a 16 poli è 56,5 A e la perdita a vuoto è 35 KW. È stabilito che il 16-la corrente a vuoto del polo è elevata e la perdita a vuoto è troppo elevata.Questo motore è un sistema di lavoro di breve durata,correndo a10/5 minuti.Il 16-il motore a poli funziona senza carico per circa1minuto. Il motore si surriscalda e fa fumo.Il motore è stato smontato, riprogettato e testato nuovamente dopo la progettazione secondaria.Il 4corrente a zero poliè 10,7 Ae la perdita è1,4 kW,il che è normale;il 16-la corrente a vuoto è46Ae la perdita a vuotoè 18,2KW. Si ritiene che la corrente a vuoto sia elevata e che la perdita a vuoto sia ancora troppo elevata. È stata eseguita una prova di carico nominale. La potenza in ingresso era33,4KW, la potenza in uscitaera di 14,5 kWe la corrente operativaera 52,3A, che era inferiore alla corrente nominale del motoredi 58.1A. Se valutata esclusivamente in base alla corrente, veniva qualificata la corrente a vuoto.Tuttavia, è ovvio che la perdita a vuoto è troppo grande. Durante il funzionamento, se la perdita generata durante il funzionamento del motore viene convertita in energia termica, la temperatura di ciascuna parte del motore aumenterà molto rapidamente. È stato effettuato un test di funzionamento a vuoto e il motore ha fumato dopo aver funzionato per 2minuti.Dopo aver modificato il design per la terza volta, il test è stato ripetuto.Il 4-corrente a vuoto dei poliera 10,5 Ae la perdita è stata1,35 kW, il che era normale;il 16corrente a zero poliera 30Ae la perdita a vuotoera 11,3KW. È stato stabilito che la corrente a vuoto era troppo piccola e la perdita a vuoto era ancora troppo grande. , ha condotto un test di funzionamento a vuoto e dopo l'esecuzioneper 3minuti, il motore si surriscalda e produce fumo.Dopo la riprogettazione, è stato effettuato il test.Il 4-pole è sostanzialmente invariato,il 16corrente a zero poliè 26Ae la perdita a vuotoè 2360W. Si ritiene che la corrente a vuoto sia troppo piccola, la perdita a vuoto sia normale eil 16-pole corre per5minuti senza carico, il che è normale.Si può vedere che la perdita a vuoto influisce direttamente sull'aumento di temperatura del motore.
2.Principali fattori che influenzano la perdita del nucleo motorio
Nelle perdite dei motori a bassa, alta potenza e alta tensione, la perdita del nucleo del motore è un fattore chiave che influisce sull'efficienza. Le perdite del nucleo del motore includono perdite di ferro di base causate da cambiamenti nel campo magnetico principale nel nucleo, perdite aggiuntive (o disperse).nel nucleo in condizioni di assenza di carico,e campi magnetici di dispersione e armoniche causati dalla corrente di funzionamento dello statore o del rotore. Perdite causate dai campi magnetici nel nucleo di ferro.Le perdite di ferro di base si verificano a causa di cambiamenti nel campo magnetico principale nel nucleo di ferro.Questo cambiamento può essere di natura di magnetizzazione alternata, come quello che avviene nei denti dello statore o del rotore di un motore; può anche essere di natura magnetizzante rotazionale, come ciò che avviene nel giogo di ferro dello statore o del rotore di un motore.Che si tratti di magnetizzazione alternata o magnetizzazione rotazionale, nel nucleo di ferro verranno causate perdite di isteresi e correnti parassite.La perdita del nucleo dipende principalmente dalla perdita di ferro di base. La perdita del nucleo è elevata, principalmente a causa della deviazione del materiale dal progetto o di molti fattori sfavorevoli nella produzione, con conseguente elevata densità di flusso magnetico, cortocircuito tra le lamiere di acciaio al silicio e un aumento mascherato dello spessore dell'acciaio al silicio fogli. .La qualità della lamiera di acciaio al silicio non soddisfa i requisiti. Essendo il principale materiale conduttivo magnetico del motore, la conformità prestazionale della lamiera di acciaio al silicio ha un grande impatto sulle prestazioni del motore. Durante la progettazione, si garantisce principalmente che la qualità della lamiera di acciaio al silicio soddisfi i requisiti di progettazione. Inoltre, la stessa qualità di lamiera di acciaio al silicio proviene da produttori diversi. Ci sono alcune differenze nelle proprietà dei materiali. Quando selezioni i materiali, dovresti fare del tuo meglio per scegliere materiali di buoni produttori di acciaio al silicio.Il peso dell'anima in ferro è insufficiente ed i pezzi non vengono compattati. Il peso del nucleo di ferro è insufficiente, con conseguente corrente eccessiva e perdita di ferro eccessiva.Se la lamiera di acciaio al silicio è verniciata troppo spesso, il circuito magnetico sarà sovrasaturato. In questo momento, la curva di relazione tra corrente a vuoto e tensione sarà seriamente piegata.Durante la produzione e la lavorazione del nucleo di ferro, l'orientamento dei grani della superficie di punzonatura della lamiera di acciaio al silicio verrà danneggiato, con conseguente aumento della perdita di ferro sotto la stessa induzione magnetica. Per i motori a frequenza variabile occorre tenere in considerazione anche ulteriori perdite nel ferro causate dalle armoniche; questo è ciò che dovrebbe essere considerato nel processo di progettazione. Tutti i fattori considerati.altro.Oltre ai fattori di cui sopra, il valore di progettazione della perdita di ferro del motore dovrebbe basarsi sulla produzione e sulla lavorazione effettive del nucleo di ferro e cercare di far corrispondere il valore teorico con il valore effettivo.Le curve caratteristiche fornite dai fornitori di materiali generali sono misurate secondo il metodo del cerchio quadrato di Epstein e le direzioni di magnetizzazione delle diverse parti del motore sono diverse. Questa particolare perdita di ferro rotante attualmente non può essere presa in considerazione.Ciò porterà a incoerenze tra valori calcolati e valori misurati a vari livelli.
3.Effetto dell'aumento della temperatura del motore sulla struttura isolante
Il processo di riscaldamento e raffreddamento del motore è relativamente complesso e l'aumento della temperatura cambia nel tempo secondo una curva esponenziale.Per evitare che l'aumento di temperatura del motore superi i requisiti standard, da un lato viene ridotta la perdita generata dal motore; d'altro canto aumenta la capacità di dissipazione del calore del motore.Poiché la capacità di un singolo motore aumenta di giorno in giorno, il miglioramento del sistema di raffreddamento e l'aumento della capacità di dissipazione del calore sono diventati misure importanti per migliorare l'aumento della temperatura del motore.
Quando il motore funziona a lungo alle condizioni nominali e la sua temperatura raggiunge la stabilità, il valore limite consentito dell'aumento di temperatura di ciascun componente del motore è chiamato limite di aumento della temperatura.Il limite di aumento della temperatura del motore è stabilito negli standard nazionali.Il limite di aumento della temperatura dipende fondamentalmente dalla temperatura massima consentita dalla struttura isolante e dalla temperatura del mezzo di raffreddamento, ma è anche correlato a fattori quali il metodo di misurazione della temperatura, le condizioni di trasferimento e dissipazione del calore dell'avvolgimento e la temperatura intensità del flusso di calore che è possibile generare.Le proprietà meccaniche, elettriche, fisiche e di altro tipo dei materiali utilizzati nella struttura isolante dell'avvolgimento del motore si deterioreranno gradualmente sotto l'influenza della temperatura. Quando la temperatura sale ad un certo livello, le proprietà del materiale isolante subiranno cambiamenti sostanziali e persino la perdita della capacità isolante.Nella tecnologia elettrica, le strutture isolanti o i sistemi di isolamento nei motori e negli apparecchi elettrici sono spesso suddivisi in diversi gradi di resistenza al calore a seconda delle loro temperature estreme.Quando una struttura o un sistema isolante funziona a un livello di temperatura corrispondente per un lungo periodo, generalmente non produrrà indebiti cambiamenti delle prestazioni.Le strutture isolanti di un certo grado di resistenza al calore potrebbero non utilizzare materiali isolanti dello stesso grado di resistenza al calore. Il grado di resistenza al calore della struttura isolante viene valutato in modo esaustivo eseguendo test di simulazione sul modello della struttura utilizzata.La struttura isolante funziona a temperature estreme specificate e può raggiungere una durata di servizio economica.La derivazione teorica e la pratica hanno dimostrato che esiste una relazione esponenziale tra la durata della struttura isolante e la temperatura, quindi è molto sensibile alla temperatura.Per alcuni motori per scopi speciali, se non è necessario che la loro durata operativa sia molto lunga, al fine di ridurre le dimensioni del motore, la temperatura limite consentita del motore può essere aumentata in base all'esperienza o ai dati di test.Sebbene la temperatura del mezzo di raffreddamento vari a seconda del sistema di raffreddamento e del mezzo di raffreddamento utilizzato, per i vari sistemi di raffreddamento attualmente utilizzati, la temperatura del mezzo di raffreddamento dipende fondamentalmente dalla temperatura atmosferica ed è numericamente uguale alla temperatura atmosferica. Più o meno lo stesso.Diversi metodi di misurazione della temperatura comporteranno differenze diverse tra la temperatura misurata e la temperatura del punto più caldo del componente da misurare. La temperatura del punto più caldo del componente da misurare è la chiave per giudicare se il motore può funzionare in sicurezza per un lungo periodo.In alcuni casi speciali, il limite di aumento della temperatura dell'avvolgimento del motore spesso non è interamente determinato dalla temperatura massima consentita della struttura isolante utilizzata, ma è necessario considerare anche altri fattori.Un ulteriore aumento della temperatura degli avvolgimenti del motore generalmente significa un aumento delle perdite del motore e una diminuzione dell'efficienza.L'aumento della temperatura dell'avvolgimento causerà un aumento dello stress termico nei materiali di alcune parti correlate.Altri, come le proprietà dielettriche dell'isolamento e la resistenza meccanica dei materiali metallici conduttori, avranno effetti negativi; ciò potrebbe causare difficoltà nel funzionamento del sistema di lubrificazione dei cuscinetti.Pertanto, sebbene alcuni avvolgimenti motore adottino attualmente la ClasseStrutture isolanti F o Classe H, i loro limiti di aumento della temperatura sono ancora conformi alle normative di Classe B. Ciò non solo tiene conto di alcuni dei fattori sopra menzionati, ma aumenta anche l'affidabilità del motore durante l'uso. È più vantaggioso e può prolungare la durata del motore.
4.Insomma
La corrente a vuoto e la perdita a vuoto del motore asincrono trifase a gabbia riflettono in una certa misura l'aumento di temperatura, l'efficienza, il fattore di potenza, la capacità di avviamento e altri principali indicatori di prestazione del motore. Il fatto che sia qualificato o meno influisce direttamente sulle prestazioni del motore.Il personale del laboratorio di manutenzione deve padroneggiare le regole sui limiti, garantire che i motori qualificati lascino la fabbrica, esprimere giudizi sui motori non qualificati ed eseguire riparazioni per garantire che gli indicatori di prestazione dei motori soddisfino i requisiti degli standard di prodotto.a
Orario di pubblicazione: 16 novembre 2023