De verliezen van driefasige wisselstroommotoren kunnen worden onderverdeeld in koperverliezen, aluminiumverliezen, ijzerverliezen, zwerfverliezen en windverliezen. De eerste vier zijn verwarmingsverliezen, en de som daarvan wordt totale verwarmingsverliezen genoemd.Het aandeel van koperverlies, aluminiumverlies, ijzerverlies en strooiverlies in het totale warmteverlies wordt uiteengezet wanneer het vermogen verandert van klein naar groot.Hoewel het aandeel van het koperverbruik en het aluminiumverbruik in het totale warmteverlies fluctueert, neemt het aandeel van het koperverbruik en het aluminiumverbruik in het algemeen af van groot naar klein, wat een neerwaartse trend laat zien.Integendeel, het ijzerverlies en het zwerfverlies nemen, hoewel er schommelingen zijn, over het algemeen toe van klein naar groot, en laten een opwaartse trend zien.Wanneer het vermogen groot genoeg is, overschrijdt de verdwaalde dissipatie van ijzer de dissipatie van koper.Soms overtreft het zwerfverlies het koperverlies en het ijzerverlies en wordt het de eerste factor van warmteverlies.Het opnieuw analyseren van de Y2-motor en het observeren van de proportionele verandering van verschillende verliezen in het totale verlies onthult soortgelijke wetten.Gezien de bovenstaande regels wordt geconcludeerd dat verschillende vermogensmotoren verschillende nadruk leggen op het verminderen van temperatuurstijging en warmteverlies.Bij kleine motoren moet eerst het koperverlies worden verminderd; voor motoren met middelhoog en hoog vermogen moet het ijzerverlies gericht zijn op het verminderen van zwerfverliezen.De opvatting dat “het zwerfverlies veel kleiner is dan het koperverlies en het ijzerverlies” is eenzijdig.Er wordt vooral benadrukt dat hoe groter het motorvermogen is, des te meer aandacht moet worden besteed aan het verminderen van zwerfverliezen.Motoren met gemiddelde en grote capaciteit gebruiken sinusoïdale wikkelingen om het harmonische magnetische potentieel en zwerfverliezen te verminderen, en het effect is vaak erg goed.Verschillende maatregelen om zwerfverlies te verminderen hoeven over het algemeen niet de hoeveelheid effectief materiaal te verhogen.
Invoering
Het verlies van een driefasige wisselstroommotor kan worden onderverdeeld in koperverlies PCu, aluminiumverlies PAl, ijzerverlies PFe, zwerfverlies Ps, windslijtage Pfw, de eerste vier zijn warmteverlies, waarvan de som het totale warmteverlies PQ wordt genoemd. waarvan zwerfverlies Het is de oorzaak van alle verliezen behalve koperverlies PCu, aluminiumverlies PAl, ijzerverlies PFe en windslijtage Pfw, inclusief harmonisch magnetisch potentieel, magnetisch lekveld en laterale stroom van de goot.
Vanwege de moeilijkheid bij het berekenen van het strooiverlies en de complexiteit van de test, bepalen veel landen dat het strooiverlies wordt berekend als 0,5% van het ingangsvermogen van de motor, wat de tegenstrijdigheid vereenvoudigt.Deze waarde is echter erg grof, en verschillende ontwerpen en verschillende processen zijn vaak erg verschillend, wat ook de tegenstrijdigheid verbergt en de feitelijke werkomstandigheden van de motor niet echt kan weerspiegelen.De laatste tijd is de gemeten zwerfafval steeds populairder geworden.In het tijdperk van mondiale economische integratie is het de algemene trend om op een bepaalde manier toekomstgericht te integreren met internationale standaarden.
In dit artikel wordt de driefasige wisselstroommotor bestudeerd. Wanneer het vermogen verandert van klein naar groot, verandert de verhouding van koperverlies PCu, aluminiumverlies PAl, ijzerverlies PFe en strooiverlies Ps in het totale warmteverlies PQ, en worden de tegenmaatregelen genomen. Ontwerp en vervaardiging redelijker en beter.
1. Verliesanalyse van de motor
1.1 Observeer eerst een exemplaar.Een fabriek exporteert producten uit de E-serie van elektromotoren, en de technische voorwaarden bepalen de gemeten zwerfverliezen.Laten we voor het gemak eerst eens kijken naar tweepolige motoren, die in vermogen variëren van 0,75 kW tot 315 kW.Volgens de testresultaten wordt de verhouding tussen koperverlies PCu, aluminiumverlies PAl, ijzerverlies PFe en strooiverlies Ps tot het totale warmteverlies PQ berekend, zoals weergegeven in figuur 1.De ordinaat in de figuur is de verhouding tussen de verschillende warmteverliezen en het totale warmteverlies (%), de abscis is het motorvermogen (kW), de onderbroken lijn met ruiten is het aandeel van het koperverbruik, de onderbroken lijn met vierkanten is het aandeel van het aluminiumverbruik, en de gebroken lijn van de driehoek is de verhouding van het ijzerverlies, en de gebroken lijn met het kruis is de verhouding van het verdwaalde verlies.
Figuur 1. Een onderbroken lijndiagram van het aandeel koperverbruik, aluminiumverbruik, ijzerverbruik, verdwaalde dissipatie en totaal warmteverlies van 2-polige motoren uit de E-serie
(1) Wanneer het vermogen van de motor verandert van klein naar groot, neemt het aandeel van het koperverbruik, hoewel fluctuerend, over het algemeen af van groot naar klein, wat een neerwaartse trend laat zien. 0,75 kW en 1,1 kW zijn goed voor ongeveer 50%, terwijl 250 kW en 315 kW minder zijn dan het aandeel van 20% aluminiumverbruik in het algemeen ook is veranderd van groot naar klein, wat een neerwaartse trend laat zien, maar de verandering is niet groot.
(2) Van klein naar groot motorvermogen verandert het aandeel ijzerverlies. Hoewel er schommelingen zijn, neemt het over het algemeen toe van klein naar groot, wat een opwaartse trend laat zien.0,75 kW~2,2 kW is ongeveer 15%, en wanneer deze groter is dan 90 kW, overschrijdt deze de 30%, wat groter is dan het koperverbruik.
(3) De proportionele verandering in de verspreiding van zwerfafval, hoewel fluctuerend, neemt over het algemeen toe van klein naar groot, en vertoont een opwaartse trend.0,75 kW ~ 1,5 kW is ongeveer 10%, terwijl 110 kW dicht bij het koperverbruik ligt. Voor specificaties groter dan 132 kW overtreffen de meeste zwerfverliezen het koperverbruik.De zwerfverliezen van 250 kW en 315 kW overtreffen de koper- en ijzerverliezen en worden de eerste factor in het warmteverlies.
4-polige motor (lijnschema weggelaten).Het ijzerverlies boven 110 kW is groter dan het koperverlies, en het strooiverlies van 250 kW en 315 kW overschrijdt het koperverlies en het ijzerverlies en wordt de eerste factor in het warmteverlies.De som van het koperverbruik en het aluminiumverbruik van deze serie 2-6-polige motoren, de kleine motor is verantwoordelijk voor ongeveer 65% tot 84% van het totale warmteverlies, terwijl de grote motor dit terugbrengt tot 35% tot 50%, terwijl de ijzeren motor verantwoordelijk is voor ongeveer 65% tot 84% van het totale warmteverlies. het verbruik is het tegenovergestelde, de kleine motor is verantwoordelijk voor ongeveer 65% tot 84% van het totale warmteverlies. Het totale warmteverlies bedraagt 10% tot 25%, terwijl de grote motor toeneemt tot ongeveer 26% tot 38%.Zwerfverlies: kleine motoren zijn verantwoordelijk voor ongeveer 6% tot 15%, terwijl grote motoren toenemen tot 21% tot 35%.Wanneer het vermogen groot genoeg is, overschrijdt het verlies aan ijzer het verlies aan koper.Soms overtreft het zwerfverlies het koperverlies en het ijzerverlies, waardoor het de eerste factor in het warmteverlies wordt.
1.2 R-serie 2-polige motor, gemeten strooiverlies
Volgens de testresultaten wordt de verhouding van koperverlies, ijzerverlies, strooiverlies, enz. tot het totale warmteverlies PQ verkregen.Figuur 2 toont de proportionele verandering in motorvermogen als gevolg van koperverlies.De ordinaat in de figuur is de verhouding (%) van het koperverlies ten opzichte van het totale warmteverlies, de abscis is het motorvermogen (kW), de stippellijn met ruiten is de verhouding van het koperverlies en de stippellijn met vierkanten is de verhouding van verdwaalde verliezen.Figuur 2 laat duidelijk zien dat hoe groter het motorvermogen is, hoe groter het aandeel zwerfverliezen in het totale warmteverlies is, dat toeneemt.Figuur 2 laat ook zien dat bij formaten groter dan 150 kW de zwerfverliezen groter zijn dan de koperverliezen.Er zijn verschillende maten motoren en het strooiverlies is zelfs 1,5 tot 1,7 maal het koperverlies.
Het vermogen van deze serie 2-polige motoren varieert van 22 kW tot 450 kW. De verhouding tussen het gemeten strooiverlies en PQ is gestegen van minder dan 20% naar bijna 40%, en het veranderingsbereik is zeer groot.Indien uitgedrukt in de verhouding tussen het gemeten strooiverlies en het nominale uitgangsvermogen, bedraagt dit ongeveer (1,1~1,3)%; indien uitgedrukt door de verhouding tussen het gemeten zwerfverlies en het ingangsvermogen, is dit ongeveer (1,0 ~ 1,2)%, de laatste twee. De verhouding van de uitdrukking verandert niet veel, en het is moeilijk om de proportionele verandering van het zwerfvuil te zien verlies voor PQ.Daarom kan het observeren van het warmteverlies, vooral de verhouding tussen strooiverlies en PQ, de veranderende wet van warmteverlies beter begrijpen.
Het gemeten strooiverlies in de twee bovengenoemde gevallen maakt gebruik van de IEEE 112B-methode in de Verenigde Staten
Figuur 2. Lijndiagram van de verhouding tussen koperverlies en totaal verwarmingsverlies van een 2-polige motor uit de R-serie
1.3 motoren uit de Y2-serie
De technische voorwaarden bepalen dat het strooiverlies 0,5% van het ingangsvermogen bedraagt, terwijl GB/T1032-2005 de aanbevolen waarde van het strooiverlies bepaalt. Neem nu methode 1, en de formule is Ps=(0,025-0,005×lg(PN))×P1 formule PN- is nominaal vermogen; P1- is ingangsvermogen.
We gaan ervan uit dat de gemeten waarde van het zwerfverlies gelijk is aan de aanbevolen waarde, berekenen de elektromagnetische berekening opnieuw en berekenen vervolgens de verhouding van de vier verwarmingsverliezen van koperverbruik, aluminiumverbruik en ijzerverbruik tot het totale verwarmingsverlies PQ .De verandering van de verhouding ervan is ook in overeenstemming met de bovenstaande regels.
Dat wil zeggen: wanneer het vermogen verandert van klein naar groot, neemt het aandeel van het koperverbruik en het aluminiumverbruik over het algemeen af van groot naar klein, wat een neerwaartse trend laat zien.Aan de andere kant neemt het aandeel ijzerverlies en verdwaald verlies over het algemeen toe van klein naar groot, wat een opwaartse trend laat zien.Ongeacht 2-polig, 4-polig of 6-polig, als het vermogen groter is dan een bepaald vermogen, zal het ijzerverlies groter zijn dan het koperverlies; het aandeel zwerfverlies zal ook toenemen van klein naar groot, waarbij het geleidelijk het koperverlies zal benaderen of zelfs zal overschrijden.De strooidissipatie van ruim 110 kW in 2 polen wordt de eerste factor in het warmteverlies.
Figuur 3 is een stippellijngrafiek van de verhouding tussen vier verwarmingsverliezen en PQ voor 4-polige motoren uit de Y2-serie (ervan uitgaande dat de gemeten waarde van het zwerfverlies gelijk is aan de hierboven aanbevolen waarde, en andere verliezen worden berekend op basis van de waarde) .De ordinaat is de verhouding tussen verschillende warmteverliezen en PQ (%), en de abscis is het motorvermogen (kW).Het is duidelijk dat ijzerverliezen boven 90 kW groter zijn dan koperverliezen.
Figuur 3. Het onderbroken lijndiagram van de verhouding tussen koperverbruik, aluminiumverbruik, ijzerverbruik en verdwaalde dissipatie tot totaal warmteverlies van 4-polige motoren uit de Y2-serie
1.4 De literatuur bestudeert de verhouding tussen verschillende verliezen en totale verliezen (inclusief windwrijving)
Er werd vastgesteld dat het koperverbruik en het aluminiumverbruik verantwoordelijk waren voor 60% tot 70% van het totale verlies bij kleine motoren, en daalden tot 30% tot 40% toen de capaciteit toenam, terwijl het ijzerverbruik het tegenovergestelde was. %boven.Wat de zwerfverliezen betreft, zijn kleine motoren verantwoordelijk voor ongeveer 5% tot 10% van de totale verliezen, terwijl grote motoren meer dan 15% voor hun rekening nemen.De onthulde wetten zijn vergelijkbaar: dat wil zeggen, wanneer het vermogen verandert van klein naar groot, neemt het aandeel koperverlies en aluminiumverlies over het algemeen af van groot naar klein, wat een neerwaartse trend laat zien, terwijl het aandeel ijzerverlies en verdwaald verlies over het algemeen toeneemt van van klein tot groot en vertoont een stijgende trend. .
1.5 Berekeningsformule aanbevolen waarde zwerfverlies volgens GB/T1032-2005 Methode 1
De teller is de gemeten strooiverlieswaarde.Van klein naar groot motorvermogen verandert het aandeel van strooiverlies ten opzichte van het ingangsvermogen en neemt geleidelijk af, en het veranderingsbereik is niet klein, ongeveer 2,5% tot 1,1%.Als de noemer wordt gewijzigd in het totale verlies ∑P, dat wil zeggen Ps/∑P=Ps/P1/(1-η), als het motorrendement 0,667~0,967 is, is het omgekeerde van (1-η) 3~ 30, dat wil zeggen de gemeten onzuiverheid. Vergeleken met de verhouding van het ingangsvermogen wordt de verhouding tussen dissipatieverlies en totaal verlies 3 tot 30 keer versterkt. Hoe hoger het vermogen, hoe sneller de onderbroken lijn stijgt.Het is duidelijk dat als de verhouding tussen het strooiverlies en het totale warmteverlies wordt genomen, de “vergrotingsfactor” groter is.Voor de 2-polige 450 kW-motor uit de R-serie in het bovenstaande voorbeeld is de verhouding tussen strooiverlies en ingangsvermogen Ps/P1 iets kleiner dan de hierboven aanbevolen berekende waarde, en de verhouding tussen strooiverlies en totaal verlies ∑P en totaal warmteverlies PQ bedraagt respectievelijk 32,8%. 39,5%, vergeleken met de verhouding van het ingangsvermogen P1, respectievelijk ongeveer 28 keer en 34 keer "versterkt".
De observatie- en analysemethode in dit artikel is het nemen van de verhouding van 4 soorten warmteverlies tot het totale warmteverlies PQ. De verhoudingswaarde is groot en het aandeel en de veranderingswet van verschillende verliezen zijn duidelijk te zien, dat wil zeggen het vermogen van klein naar groot, koperverbruik en aluminiumverbruik. Over het algemeen is het aandeel veranderd van groot naar klein, wat een neerwaartse trend vertoont trend, terwijl het aandeel ijzerverlies en verdwaald verlies over het algemeen is veranderd van klein naar groot, en een opwaartse trend vertoont.In het bijzonder werd waargenomen dat hoe groter het motorvermogen, hoe hoger de verhouding tussen strooiverlies en PQ, waardoor het koperverlies geleidelijk dichterbij komt, het koperverlies wordt overschreden en zelfs de eerste factor in het warmteverlies wordt, zodat we het correct kunnen begrijpen de wet en let op het verminderen van de grote motor. verdwaalde verliezen.Vergeleken met de verhouding tussen het strooiverlies en het ingangsvermogen, wordt de verhouding tussen het gemeten strooiverlies en het totale warmteverlies alleen op een andere manier uitgedrukt en verandert de fysieke aard ervan niet.
2. Maatregelen
Het kennen van de bovenstaande regel is nuttig voor het rationeel ontwerp en de fabricage van de motor.Het vermogen van de motor is anders, de maatregelen om de temperatuurstijging en het warmteverlies te verminderen zijn anders, en de focus is anders.
2.1 Bij motoren met een laag vermogen is het koperverbruik verantwoordelijk voor een groot deel van het totale warmteverlies
Daarom zou het verminderen van de temperatuurstijging eerst het koperverbruik moeten verminderen, zoals het vergroten van de dwarsdoorsnede van de draad, het verminderen van het aantal geleiders per sleuf, het vergroten van de vorm van de statorsleuf en het verlengen van de ijzeren kern.In de fabriek wordt de temperatuurstijging vaak gecontroleerd door de warmtebelasting AJ te regelen, wat volkomen correct is voor kleine motoren.Het beheersen van AJ is in wezen het beheersen van het koperverlies. Het is niet moeilijk om het statorkoperverlies van de gehele motor te vinden volgens AJ, de binnendiameter van de stator, de halve draailengte van de spoel en de soortelijke weerstand van de koperdraad.
2.2 Wanneer het vermogen verandert van klein naar groot, benadert het ijzerverlies geleidelijk het koperverlies
Het ijzerverbruik overschrijdt doorgaans het koperverbruik wanneer het groter is dan 100 kW.Daarom moeten grote motoren aandacht besteden aan het verminderen van het ijzerverbruik.Voor specifieke maatregelen kunnen siliciumstaalplaten met laag verlies worden gebruikt, de magnetische dichtheid van de stator mag niet te hoog zijn en er moet aandacht worden besteed aan de redelijke verdeling van de magnetische dichtheid van elk onderdeel.
Sommige fabrieken ontwerpen een aantal krachtige motoren opnieuw en verkleinen op passende wijze de vorm van de statorsleuf.De magnetische dichtheidsverdeling is redelijk en de verhouding tussen koperverlies en ijzerverlies is correct aangepast.Hoewel de stroomdichtheid van de stator toeneemt, neemt de thermische belasting toe en neemt het koperverlies toe, neemt de magnetische dichtheid van de stator af en neemt het ijzerverlies meer af dan het koperverlies.De prestaties zijn gelijk aan die van het originele ontwerp; niet alleen wordt de temperatuurstijging verminderd, maar wordt ook de hoeveelheid koper die in de stator wordt gebruikt bespaard.
2.3 Zwerfverliezen verminderen
Dit artikel benadrukt dat deHoe groter het motorvermogen, des te meer aandacht moet worden besteed aan het verminderen van zwerfverliezen.De mening dat “zwerfverliezen veel kleiner zijn dan koperverliezen” geldt alleen voor kleine motoren.Het is duidelijk dat, volgens de bovenstaande observatie en analyse, hoe hoger het vermogen is, hoe minder geschikt het is.De opvatting dat “zwerfverliezen veel kleiner zijn dan ijzerverliezen” is eveneens ongepast.
De verhouding tussen de gemeten waarde van het zwerfverlies en het ingangsvermogen is hoger voor kleine motoren, en de verhouding is lager als het vermogen groter is, maar er kan niet worden geconcludeerd dat kleine motoren aandacht moeten besteden aan het verminderen van zwerfverliezen, terwijl grote motoren dat wel doen. het is niet nodig om zwerfverliezen te verminderen. verlies.Integendeel, volgens het bovenstaande voorbeeld en de bovenstaande analyse geldt: hoe groter het motorvermogen, hoe hoger de verhouding tussen het strooiverlies en het totale warmteverlies. Het strooiverlies en het ijzerverlies liggen dicht bij of overtreffen zelfs het koperverlies, dus hoe groter hoe meer motorvermogen, hoe meer aandacht eraan moet worden besteed. Verminder zwerfverliezen.
2.4 Maatregelen om zwerfverliezen te verminderen
Manieren om strooiverliezen te verminderen, zoals het vergroten van de luchtspleet, aangezien het strooiverlies ongeveer omgekeerd evenredig is met het kwadraat van de luchtspleet; het verminderen van het harmonische magnetische potentieel, zoals het gebruik van sinusoïdale (laag harmonische) wikkelingen; juiste sleufpassing; het verminderen van cogging, de rotor keurt een gesloten gleuf goed, en de open gleuf van de hoogspanningsmotor neemt een magnetische gleufwig aan; De behandeling met gegoten aluminium rotorbeschietingen vermindert de laterale stroom, enzovoort.Het is vermeldenswaard dat de bovengenoemde maatregelen in het algemeen niet de toevoeging van effectieve materialen vereisen.Divers verbruik houdt ook verband met de verwarmingsstatus van de motor, zoals een goede warmteafvoer van de wikkeling, een lage interne temperatuur van de motor en een laag divers verbruik.
Voorbeeld: Een fabriek repareert een motor met 6 polen en 250 kW.Na de reparatietest heeft de temperatuurstijging 125K bereikt onder 75% van de nominale belasting.De luchtspleet wordt vervolgens machinaal bewerkt tot 1,3 keer de oorspronkelijke grootte.In de test onder nominale belasting daalde de temperatuurstijging feitelijk tot 81 K, wat volledig aantoont dat de luchtspleet is vergroot en de verdwaalde dissipatie aanzienlijk is verminderd.Harmonisch magnetisch potentieel is een belangrijke factor voor strooiverlies. Motoren met gemiddelde en grote capaciteit gebruiken sinusoïdale wikkelingen om het harmonische magnetische potentieel te verminderen, en het effect is vaak erg goed.Goed ontworpen sinusoïdale wikkelingen worden gebruikt voor motoren met middelhoog en hoog vermogen. Wanneer de harmonische amplitude en amplitude met 45% tot 55% worden verminderd in vergelijking met het oorspronkelijke ontwerp, kan het strooiverlies met 32% tot 55% worden verminderd, anders wordt de temperatuurstijging verminderd en wordt de efficiëntie verhoogd. Het geluid wordt verminderd en het kan koper en ijzer besparen.
3. Conclusie
3.1 Driefasige wisselstroommotor
Wanneer het vermogen verandert van klein naar groot, neemt het aandeel van het koperverbruik en het aluminiumverbruik in het totale warmteverlies doorgaans toe van groot naar klein, terwijl het aandeel van het zwerfverlies door ijzerverbruik doorgaans toeneemt van klein naar groot.Bij kleine motoren is het koperverlies verantwoordelijk voor het grootste deel van het totale warmteverlies. Naarmate de motorcapaciteit toeneemt, naderen strooiverlies en ijzerverlies het koperverlies en overtreffen het.
3.2 Om warmteverlies te verminderen
Het vermogen van de motor is anders en ook de focus van de genomen maatregelen is anders.Voor kleine motoren moet eerst het koperverbruik worden verminderd.Voor motoren met middelhoog en hoog vermogen moet meer aandacht worden besteed aan het verminderen van ijzerverlies en strooiverlies.De opvatting dat “zwerfverliezen veel kleiner zijn dan koperverliezen en ijzerverliezen” is eenzijdig.
3.3 Het aandeel zwerfverliezen in het totale warmteverlies van grote motoren is groter
Dit artikel benadrukt dat hoe groter het motorvermogen is, des te meer aandacht moet worden besteed aan het verminderen van zwerfverliezen.
Posttijd: 16 juni 2022