הקשר בין זרם ללא עומס, אובדן ועליית טמפרטורה של מנוע אסינכרוני תלת פאזי

0.מבוא

זרם ללא עומס ואובדן של מנוע אסינכרוני תלת פאזי מסוג כלוב הם פרמטרים חשובים המשקפים את היעילות והביצועים החשמליים של המנוע. הם מדדי נתונים שניתן למדוד ישירות באתר השימוש לאחר ייצור ותיקון המנוע. זה משקף את מרכיבי הליבה של המנוע במידה מסוימת - רמת תהליך התכנון ואיכות הייצור של הסטטור והרוטור, זרם ללא עומס משפיע ישירות על גורם ההספק של המנוע; אובדן ללא עומס קשור קשר הדוק ליעילות המנוע, והוא פריט הבדיקה האינטואיטיבי ביותר להערכה ראשונית של ביצועי המנוע לפני הפעלת המנוע באופן רשמי.

1.גורמים המשפיעים על זרם ללא עומס ואובדן המנוע

זרם ללא עומס של מנוע תלת פאזי אסינכרוני מסוג סנאי כולל בעיקר את זרם העירור והזרם הפעיל ללא עומס, מתוכם כ-90% הוא זרם העירור, המשמש ליצירת שדה מגנטי מסתובב והוא נחשב כזרם תגובתי, המשפיע על גורם ההספק COSφ של המנוע. גודלו קשור למתח מסוף המנוע ולצפיפות השטף המגנטי של עיצוב ליבת הברזל; במהלך התכנון, אם צפיפות השטף המגנטי נבחרה גבוהה מדי או שהמתח גבוה מהמתח הנקוב כאשר המנוע פועל, ליבת הברזל תהיה רוויה, זרם העירור יגדל באופן משמעותי, והריק המתאים זרם העומס גדול ומקדם ההספק נמוך, כך שההפסד ללא עומס גדול.הנותרים10%הוא זרם פעיל, המשמש לאובדני חשמל שונים במהלך פעולה ללא עומס ומשפיע על יעילות המנוע.עבור מנוע עם חתך מפותל קבוע, זרם ללא עומס של המנוע גדול, הזרם הפעיל המותר לזרום יקטן ויכולת העומס של המנוע תקטן.זרם ללא עומס של מנוע אסינכרוני תלת פאזי מסוג כלוב הוא בדרך כלל30% עד 70% מהזרם הנקוב, וההפסד הוא 3% עד 8% מההספק המדורג. ביניהם, אובדן הנחושת של מנועים בעלי הספק קטן מהווה חלק גדול יותר, ואובדן הברזל של מנועים בעלי הספק גבוה מהווה חלק גדול יותר. גבוה יותר.אובדן ללא עומס של מנועים בגודל מסגרת גדול הוא בעיקר אובדן ליבה, המורכב מאובדן היסטרזיס ואיבוד זרם מערבולת.אובדן היסטרזיס הוא פרופורציונלי לחומר החדיר המגנטי ולריבוע של צפיפות השטף המגנטי. אובדן זרם מערבולת הוא פרופורציונלי לריבוע של צפיפות השטף המגנטי, ריבוע עובי החומר החדיר המגנטי, ריבוע התדר והחדירות המגנטית. פרופורציונלי לעובי החומר.בנוסף לאובדי הליבה, ישנם גם הפסדי עירור והפסדים מכניים.כאשר למנוע יש אובדן גדול ללא עומס, ניתן למצוא את הסיבה לכשל המנוע מההיבטים הבאים.1) הרכבה לא נכונה, סיבוב רוטור לא גמיש, איכות מיסבים ירודה, יותר מדי שומן במיסבים וכו', גורמים לאובדן חיכוך מכני מוגזם. 2) שימוש לא נכון במאוורר גדול או במאוורר עם להבים רבים יגביר את חיכוך הרוח. 3) איכות פלדת סיליקון ליבת הברזל היא ירודה. 4) אורך ליבה לא מספיק או למינציה לא תקינה גורמת לטווח יעיל לא מספיק, וכתוצאה מכך אובדן תועה מוגבר ואובדן ברזל. 5) בשל הלחץ הגבוה במהלך הלמינציה, שכבת הבידוד של יריעת פלדת סיליקון הליבה נמחצה או שביצועי הבידוד של שכבת הבידוד המקורית לא עמדו בדרישות.

מנוע YZ250S-4/16-H אחד, עם מערכת חשמלית של 690V/50HZ, הספק של 30KW/14.5KW וזרם נקוב של 35.2A/58.1A. לאחר השלמת התכנון וההרכבה הראשונים, בוצעה הבדיקה. זרם ללא עומס בעל 4 קוטבים היה 11.5A, וההפסד היה 1.6KW, נורמלי. זרם ללא עומס בעל 16 קוטבים הוא 56.5A ואובדן ללא עומס הוא 35KW. נקבע כי ה-16-זרם ללא עומס בקוטב גדול ואובדן ללא עומס גדול מדי.מנוע זה הוא מערכת עבודה קצרת זמן,לרוץ ב10/5 דקותה-16-מנוע מוט פועל ללא עומס במשך כ1דַקָה. המנוע מתחמם יתר על המידה ומעשן.המנוע פורק ועוצב מחדש, ונבדק מחדש לאחר תכנון משני.ה-4זרם ללא עומס קוטבהוא 10.7Aוההפסד הוא1.4KW,שהוא נורמלי;ה-16זרם ללא עומס קוטב הוא46Aוההפסד ללא עומסהוא 18.2KW. ההערכה היא שזרם ללא עומס גדול וללא עומס ההפסד עדיין גדול מדי. בוצעה בדיקת עומס מדורג. כוח הכניסה היה33.4KW, כוח המוצאהיה 14.5KWוזרם ההפעלההיה 52.3A, שהיה פחות מהזרם הנקוב של המנועשל 58.1A. אם הוערך על סמך זרם בלבד, זרם ללא עומס היה מוסמך.עם זאת, ברור שההפסד ללא עומס גדול מדי. במהלך הפעולה, אם ההפסד שנוצר כאשר המנוע פועל יומר לאנרגיית חום, הטמפרטורה של כל חלק במנוע תעלה במהירות רבה. בוצעה בדיקת הפעלה ללא עומס והמנוע עשן לאחר הפעלת 2פּרוֹטוֹקוֹל.לאחר שינוי העיצוב בפעם השלישית, הבדיקה חזרה על עצמה.ה-4-זרם ללא עומס בקוטבהיה 10.5Aוההפסד היה1.35KW, שהיה נורמלי;ה-16זרם ללא עומס קוטבהיה 30Aוההפסד ללא עומסהיה 11.3KW. נקבע כי זרם ללא עומס קטן מדי ואובדן ללא עומס עדיין גדול מדי. , ערך מבחן פעולה ללא עומס, ולאחר ריצהעבור 3דקות, המנוע התחמם יתר על המידה ועשן.לאחר תכנון מחדש, הבדיקה בוצעה.ה-4-הקוטב הוא בעצם ללא שינוי,ה-16זרם ללא עומס קוטבהוא 26A, וההפסד ללא עומסהוא 2360W. ההערכה היא כי זרם ללא עומס קטן מדי, אובדן ללא עומס הוא נורמלי, וכןה-16-מוט פועל עבור5דקות ללא עומס, וזה נורמלי.ניתן לראות כי אובדן ללא עומס משפיע ישירות על עליית הטמפרטורה של המנוע.

2.גורמי ההשפעה העיקריים של אובדן הליבה המוטורית

בהפסדי מנוע במתח נמוך, בהספק גבוה ובמתח גבוה, אובדן ליבת המנוע הוא גורם מפתח המשפיע על היעילות. הפסדי ליבה מוטוריים כוללים הפסדי ברזל בסיסיים הנגרמים משינויים בשדה המגנטי הראשי בליבה, הפסדים נוספים (או תועים).בליבה בתנאי עומס,ודליפה של שדות מגנטיים והרמוניות הנגרמים על ידי זרם העבודה של הסטטור או הרוטור. הפסדים הנגרמים משדות מגנטיים בליבת הברזל.הפסדי ברזל בסיסיים מתרחשים עקב שינויים בשדה המגנטי העיקרי בליבת הברזל.שינוי זה יכול להיות בעל אופי מגנטיזציה לסירוגין, כגון מה שמתרחש בשיני הסטטור או הרוטור של מנוע; זה יכול להיות גם בעל אופי מגנטיזציה סיבובית, כמו מה שמתרחש בעול הברזל הסטטור או הרוטור של מנוע.בין אם מדובר במגנטיזציה לסירוגין או במגנטיזציה סיבובית, היסטרזיס והפסדי זרם מערבולת ייגרמו בליבת הברזל.אובדן הליבה תלוי בעיקר באיבוד הברזל הבסיסי. אובדן הליבה גדול, בעיקר בגלל חריגה של החומר מהתכנון או גורמים שליליים רבים בייצור, וכתוצאה מכך צפיפות שטף מגנטי גבוהה, קצר חשמלי בין יריעות פלדת הסיליקון, ועלייה מוסווית בעובי פלדת הסיליקון. סדינים. .איכות פלדת הסיליקון אינה עומדת בדרישות. כחומר המוליך המגנטי העיקרי של המנוע, לעמידה בביצועים של יריעת פלדת הסיליקון יש השפעה רבה על ביצועי המנוע. בעת התכנון, מובטח בעיקר שדרגת פלדת הסיליקון עומדת בדרישות העיצוב. בנוסף, אותה כיתה של פלדת סיליקון היא מיצרנים שונים. ישנם הבדלים מסוימים בתכונות החומר. בעת בחירת חומרים, עליך לנסות כמיטב יכולתך לבחור חומרים מיצרני פלדת סיליקון טובים.משקל ליבת הברזל אינו מספיק והחתיכות אינן דחוסות. המשקל של ליבת הברזל אינו מספיק, וכתוצאה מכך זרם מוגזם ואיבוד ברזל מוגזם.אם יריעת פלדת הסיליקון צבועה בעבה מדי, המעגל המגנטי יהיה רווי יתר. בשלב זה, עקומת היחסים בין זרם ללא עומס למתח תהיה עקומה ברצינות.במהלך הייצור והעיבוד של ליבת הברזל, כיוון הגרגירים של משטח האגרוף של יריעת הפלדת הסיליקון ייפגע, וכתוצאה מכך לעלייה באובדן הברזל באותה אינדוקציה מגנטית. עבור מנועים בתדר משתנה, יש לקחת בחשבון גם הפסדי ברזל נוספים הנגרמים על ידי הרמוניות; זה מה שצריך לקחת בחשבון בתהליך העיצוב. כל הגורמים נחשבים.אַחֵר.בנוסף לגורמים לעיל, ערך התכנון של אובדן הברזל המנוע צריך להתבסס על הייצור והעיבוד בפועל של ליבת הברזל, ולנסות להתאים את הערך התיאורטי לערך בפועל.העקומות האופייניות המסופקות על ידי ספקי חומרים כלליים נמדדות לפי שיטת Epstein מעגל ריבועי, וכיווני המגנטיזציה של חלקים שונים של המנוע שונים. איבוד הברזל המסתובב המיוחד הזה לא יכול להילקח בחשבון כרגע.זה יוביל לחוסר עקביות בין ערכים מחושבים לערכים שנמדדו בדרגות שונות.

3.השפעת עליית טמפרטורת המנוע על מבנה הבידוד

תהליך החימום והקירור של המנוע מורכב יחסית, ועליית הטמפרטורה שלו משתנה עם הזמן בעקומה אקספוננציאלית.על מנת למנוע מעליית הטמפרטורה של המנוע לחרוג מדרישות התקן, מצד אחד, ההפסד שנוצר על ידי המנוע מצטמצם; מצד שני, יכולת פיזור החום של המנוע מוגברת.ככל שהקיבולת של מנוע בודד עולה מיום ליום, שיפור מערכת הקירור והגדלת יכולת פיזור החום הפכו לאמצעים חשובים לשיפור עליית הטמפרטורה של המנוע.

כאשר המנוע פועל בתנאים מדורגים במשך זמן רב והטמפרטורה שלו מגיעה ליציבות, ערך הגבול המותר של עליית הטמפרטורה של כל רכיב במנוע נקרא גבול עליית הטמפרטורה.מגבלת עליית הטמפרטורה של המנוע נקבעה בתקנים הלאומיים.מגבלת עליית הטמפרטורה תלויה בעיקרה בטמפרטורה המקסימלית המותרת על ידי מבנה הבידוד ובטמפרטורה של מצע הקירור, אך היא קשורה גם לגורמים כמו שיטת מדידת הטמפרטורה, תנאי העברת החום ופיזור החום של הפיתול, עוצמת זרימת החום אפשרה להיווצר.התכונות המכניות, החשמליות, הפיזיקליות ואחרות של החומרים המשמשים במבנה בידוד מפותל המנוע יתדרדרו בהדרגה בהשפעת הטמפרטורה. כאשר הטמפרטורה תעלה לרמה מסוימת, תכונות חומר הבידוד יעברו שינויים מהותיים, ואף אובדן כושר הבידוד.בטכנולוגיה חשמלית, מבני הבידוד או מערכות הבידוד במנועים ובמכשירי חשמל מחולקים לרוב למספר דרגות עמידות בחום בהתאם לטמפרטורות הקיצוניות שלהם.כאשר מבנה או מערכת בידוד פועלים ברמת טמפרטורה מתאימה במשך זמן רב, הם בדרך כלל לא יפיקו שינויים בביצועים מיותרים.מבנים מבודדים בדרגה עמידה בחום מסוימת עשויים שלא כולם להשתמש בחומרי בידוד מאותה כיתה עמידה בחום. דרגת עמיד בחום של מבנה הבידוד מוערכת באופן מקיף על ידי ביצוע בדיקות סימולציה על המודל של המבנה המשמש.המבנה המבודד פועל תחת טמפרטורות קיצוניות מוגדרות ויכול להשיג חיי שירות חסכוניים.גזירה תיאורטית ופרקטיקה הוכיחו שיש קשר אקספוננציאלי בין חיי השירות של מבנה הבידוד לטמפרטורה, ולכן הוא רגיש מאוד לטמפרטורה.עבור כמה מנועים למטרות מיוחדות, אם חיי השירות שלהם אינם נדרשים להיות ארוכים מאוד, על מנת להקטין את גודל המנוע, ניתן להגדיל את טמפרטורת הגבול המותרת של המנוע על סמך ניסיון או נתוני בדיקה.למרות שטמפרטורת מצע הקירור משתנה עם מערכת הקירור ואמצעי הקירור המשמשים, עבור מערכות קירור שונות הנמצאות בשימוש כיום, טמפרטורת מצע הקירור תלויה בעצם בטמפרטורה האטמוספרית, והיא זהה מספרית לטמפרטורה האטמוספרית. הרבה אותו דבר.שיטות שונות למדידת טמפרטורה יגרמו להבדלים שונים בין הטמפרטורה הנמדדת לטמפרטורת הנקודה החמה ביותר ברכיב הנמדד. הטמפרטורה של הנקודה החמה ביותר ברכיב הנמדד היא המפתח לשיפוט האם המנוע יכול לפעול בבטחה לאורך זמן.במקרים מיוחדים מסוימים, מגבלת עליית הטמפרטורה של סלילה המנוע לרוב אינה נקבעת לחלוטין על ידי הטמפרטורה המקסימלית המותרת של מבנה הבידוד המשמש, אך יש לקחת בחשבון גם גורמים אחרים.עלייה נוספת בטמפרטורה של פיתולי המנוע פירושה בדרך כלל עלייה בהפסדי המנוע וירידה ביעילות.העלייה בטמפרטורת הפיתול תגרום לעלייה במתח התרמי בחומרים של חלקים קשורים מסוימים.לאחרים, כגון התכונות הדיאלקטריות של הבידוד והחוזק המכני של חומרי המתכת המוליכים, יהיו השפעות שליליות; זה עלול לגרום לקשיים בפעולת מערכת שימון המסבים.לכן, למרות שחלק מפיתולי המנוע מאמצים כיום את Classמבני בידוד מסוג F או Class H, מגבלות עליית הטמפרטורה שלהם עדיין בהתאם לתקנות Class B. זה לא רק לוקח בחשבון כמה מהגורמים לעיל, אלא גם מגביר את האמינות של המנוע במהלך השימוש. זה מועיל יותר ויכול להאריך את חיי השירות של המנוע.

4.לסיכום

זרם ללא עומס ואובדן עומס של המנוע האסינכרוני תלת פאזי של הכלוב משקפים את עליית הטמפרטורה, היעילות, גורם ההספק, יכולת ההתנעה ומחווני ביצועים עיקריים אחרים של המנוע במידה מסוימת. אם זה מוסמך או לא משפיע ישירות על ביצועי המנוע.על אנשי מעבדת התחזוקה לשלוט בכללי המגבלה, לוודא שמנועים מוסמכים עוזבים את המפעל, לשפוט מנועים לא מוסמכים ולבצע תיקונים כדי להבטיח שמחווני הביצועים של המנועים עומדים בדרישות תקני המוצר.