Tapene til trefase-vekselstrømsmotorer kan deles inn i kobbertap, aluminiumstap, jerntap, herreløse tap og vindtap. De fire første er varmetap, og summen av dem kalles totale varmetap.Andelen kobbertap, aluminiumstap, jerntap og strøtap av det totale varmetapet utregnes når effekten endres fra liten til stor.Gjennom eksemplet, selv om andelen kobberforbruk og aluminiumforbruk i det totale varmetapet svinger, synker den generelt fra stort til lite, og viser en nedadgående trend.Tvert imot, jerntap og bortkommen tap, selv om det er svingninger, øker generelt fra liten til stor, og viser en oppadgående trend.Når strømmen er stor nok, overskrider jernavledningsspredningen kobberspredningen.Noen ganger overstiger herreløst tap kobbertap og jerntap og blir den første faktoren for varmetap.Å analysere Y2-motoren på nytt og observere den proporsjonale endringen av forskjellige tap til det totale tapet avslører lignende lover.Ved å anerkjenne reglene ovenfor, konkluderes det med at forskjellige kraftmotorer har forskjellig vekt på å redusere temperaturstigning og varmetap.For små motorer bør kobbertapet reduseres først; for motorer med middels og høy effekt bør jerntapet fokuseres på å redusere bortkommen tap.Synet på at «strøtapet er mye mindre enn kobbertap og jerntap» er ensidig.Det understrekes spesielt at jo større motoreffekt, desto mer oppmerksomhet bør det rettes mot å redusere bortkommen tap.Motorer med middels og stor kapasitet bruker sinusformede viklinger for å redusere harmonisk magnetisk potensial og strøtap, og effekten er ofte meget god.Ulike tiltak for å redusere bortkommen tap trenger generelt ikke å øke effektive materialer.
Introduksjon
Tapet av trefaset vekselstrømsmotor kan deles inn i kobbertap PCu, aluminiumstap PAl, jerntap PFe, strøtap Ps, vindslitasje Pfw, de fire første er varmetap, summen av disse kalles totalt varmetap PQ, hvorav strøtap Det er årsaken til alle tap unntatt kobbertap PCu, aluminiumstap PAl, jerntap PFe og vindslitasje Pfw, inkludert harmonisk magnetisk potensial, magnetisk lekkasjefelt og lateral strøm i sjakten.
På grunn av vanskelighetene med å beregne strøtapet og testens kompleksitet, fastsetter mange land at strøtapet beregnes som 0,5 % av inngangseffekten til motoren, noe som forenkler motsetningen.Imidlertid er denne verdien veldig grov, og forskjellige design og forskjellige prosesser er ofte veldig forskjellige, noe som også skjuler motsetningen og ikke virkelig kan reflektere de faktiske arbeidsforholdene til motoren.I det siste har den målte strøspredningen blitt mer og mer populær.I en tid med global økonomisk integrasjon er det den generelle trenden å ha en viss fremtidsrettet hvordan man integrerer med internasjonale standarder.
I denne artikkelen studeres den trefasede AC-motoren. Når effekten endres fra liten til stor, endres andelen kobbertapet PCu, aluminiumstapet PAl, jerntapet PFe og strøtapet Ps til det totale varmetapet PQ, og mottiltakene oppnås. Design og produksjon rimeligere og bedre.
1. Tapsanalyse av motoren
1.1 Observer først et eksempel.En fabrikk eksporterer produkter i E-serien av elektriske motorer, og de tekniske forholdene angir de målte bortkommen tap.For enkel sammenligning, la oss først se på 2-polede motorer, som varierer i kraft fra 0,75 kW til 315 kW.I henhold til testresultatene beregnes forholdet mellom kobbertapet PCu, aluminiumstapet PAl, jerntapet PFe og strøtapet Ps og det totale varmetapet PQ, som vist i figur 1.Ordinaten i figuren er forholdet mellom ulike varmetap og det totale varmetapet (%), abscissen er motoreffekten (kW), den stiplede linjen med diamanter er andelen av kobberforbruket, den stiplede linjen med kvadrater er andelen av aluminiumforbruket, og den stiplede linjen i trekanten er jerntapets forhold, og den stiplede linjen med krysset er forholdet mellom det bortkommen tap.
Figur 1. Et stiplet linjediagram over andelen kobberforbruk, aluminiumforbruk, jernforbruk, strøavledning og totalt varmetap for E-seriens 2-polede motorer
(1) Når kraften til motoren endres fra liten til stor, reduseres andelen av kobberforbruket, selv om det svinger, generelt fra stor til liten, og viser en nedadgående trend. 0,75kW og 1,1kW står for ca 50%, mens 250kW og 315kW er mindre enn Andelen 20% aluminiumsforbruk har også endret seg fra stort til lite generelt, og viser en nedadgående trend, men endringen er ikke stor.
(2) Fra liten til stor motorkraft endres andelen av jerntapet, selv om det er svingninger, øker den generelt fra liten til stor, og viser en oppadgående trend.0,75kW~2,2kW er omtrent 15%, og når det er større enn 90kW, overskrider det 30%, som er større enn kobberforbruket.
(3) Den proporsjonale endringen av strøspredning, selv om den varierer, øker generelt fra liten til stor, og viser en oppadgående trend.0,75kW ~ 1,5kW er omtrent 10 %, mens 110kW er nær kobberforbruk. For spesifikasjoner større enn 132kW, overstiger de fleste av de løse tapene kobberforbruket.Strøtapene på 250kW og 315kW overstiger kobber- og jerntapene, og blir den første faktoren i varmetapet.
4-polet motor (linjeskjema utelatt).Jerntapet over 110kW er større enn kobbertapet, og strøtapet på 250kW og 315kW overstiger kobbertapet og jerntapet, og blir den første faktoren i varmetapet.Summen av kobberforbruk og aluminiumsforbruk for denne serien med 2-6-polede motorer, står den lille motoren for ca. 65% til 84% av det totale varmetapet, mens den store motoren reduserer til 35% til 50%, mens jernet forbruket er motsatt, den lille motoren står for ca. 65 % til 84 % av det totale varmetapet. Det totale varmetapet er 10 % til 25 %, mens den store motoren øker til ca. 26 % til 38 %.Herreløse tap, små motorer utgjør omtrent 6 % til 15 %, mens store motorer øker til 21 % til 35 %.Når strømmen er stor nok, overstiger jerntapet strøtapet kobbertapet.Noen ganger overstiger strøtapet kobbertapet og jerntapet, og blir den første faktoren i varmetapet.
1,2 R-serien 2-polet motor, målt strøtap
Ifølge testresultatene oppnås forholdet mellom kobbertap, jerntap, strøtap osv. til det totale varmetapet PQ.Figur 2 viser den proporsjonale endringen i motoreffekt til strø kobbertap.Ordinaten i figuren er forholdet (%) mellom tapet av løst kobber og det totale varmetapet, abscissen er motoreffekten (kW), den stiplede linjen med diamanter er forholdet mellom kobbertapet, og den stiplede linjen med kvadrater er forholdet mellom bortkommen tap.Figur 2 viser tydelig at generelt, jo større motoreffekt, desto større er andelen strøtap av det totale varmetapet, som er på vei opp.Figur 2 viser også at for størrelser større enn 150kW, overstiger strøtapene kobbertapene.Det finnes flere størrelser av motorer, og bortkommen tap er til og med 1,5 til 1,7 ganger kobbertapet.
Effekten til denne serien med 2-polede motorer varierer fra 22kW til 450kW. Forholdet mellom det målte bortkommen tap og PQ har økt fra mindre enn 20 % til nesten 40 %, og endringsområdet er veldig stort.Hvis det uttrykkes ved forholdet mellom det målte strøtapet og den nominelle utgangseffekten, er det omtrent (1,1~1,3) %; hvis det uttrykkes ved forholdet mellom det målte strøtapet og inngangseffekten, er det omtrent (1,0~1,2) %, de to sistnevnte. Forholdet mellom uttrykket endres ikke mye, og det er vanskelig å se den proporsjonale endringen av strøet. tap til PQ.Derfor kan observasjon av varmetapet, spesielt forholdet mellom bortkommen tap og PQ, bedre forstå den endrede loven om varmetapet.
Det målte tapet i de to ovennevnte tilfellene bruker IEEE 112B-metoden i USA
Figur 2. Linjediagram over forholdet mellom kobbertap og totalt varmetap for R-seriens 2-polet motor
1.3 Y2-serien motorer
De tekniske forholdene tilsier at strøtapet er 0,5 % av inngangseffekten, mens GB/T1032-2005 angir anbefalt verdi av strøtapet. Ta nå metode 1, og formelen er Ps=(0,025-0,005×lg(PN))×P1 formel PN- er nominell effekt; P1- er inngangseffekt.
Vi antar at den målte verdien av strøtapet er lik den anbefalte verdien, og beregner den elektromagnetiske beregningen på nytt, og beregner deretter forholdet mellom de fire varmetapene av kobberforbruk, aluminiumforbruk og jernforbruk og det totale varmetapet PQ .Endringen av andelen er også i tråd med reglene ovenfor.
Det vil si: når effekten endres fra liten til stor, synker andelen kobberforbruk og aluminiumforbruk generelt fra stor til liten, og viser en nedadgående trend.På den annen side øker andelen jerntap og herreløst tap generelt fra lite til stort, og viser en oppadgående trend.Uavhengig av 2-polet, 4-polet eller 6-polet, hvis effekten er større enn en viss effekt, vil jerntapet overstige kobbertapet; andelen herreløst tap vil også øke fra liten til stor, gradvis nærme seg kobbertapet, eller til og med overstige kobbertapet.Strøavledningen på mer enn 110kW i 2 poler blir den første faktoren i varmetapet.
Figur 3 er et brutt linjediagram av forholdet mellom fire varmetap og PQ for 4-polede motorer i Y2-serien (forutsatt at den målte verdien av bortkommen tap er lik den anbefalte verdien ovenfor, og andre tap beregnes i henhold til verdien) .Ordinaten er forholdet mellom ulike varmetap og PQ (%), og abscissen er motoreffekten (kW).Tydeligvis er tap av jern over 90kW større enn kobbertap.
Figur 3. Det stiplede linjediagrammet over forholdet mellom kobberforbruk, aluminiumforbruk, jernforbruk og strøavledning og totalt varmetap for Y2-seriens 4-polede motorer
1.4 Litteraturen studerer forholdet mellom ulike tap og totale tap (inkludert vindfriksjon)
Det ble funnet at kobberforbruk og aluminiumsforbruk utgjorde 60 % til 70 % av det totale tapet i små motorer, og sank til 30 % til 40 % når kapasiteten økte, mens jernforbruket var motsatt. %over.For løse tap står små motorer for omtrent 5 % til 10 % av de totale tapene, mens store motorer står for mer enn 15 %.Lovene som er avslørt er like: det vil si at når kraften endres fra liten til stor, synker andelen kobbertap og aluminiumstap generelt fra stort til lite, og viser en nedadgående trend, mens andelen jerntap og bortkommen tap generelt øker fra kl. liten til stor, viser en oppadgående trend. .
1.5 Beregningsformel for anbefalt verdi for bortkommen tap i henhold til GB/T1032-2005 Metode 1
Telleren er den målte tapsverdien.Fra liten til stor motoreffekt endres andelen av bortkommen tap til inngangseffekt, og avtar gradvis, og endringsområdet er ikke lite, ca. 2,5 % til 1,1 %.Hvis nevneren endres til det totale tapet ∑P, det vil si Ps/∑P=Ps/P1/(1-η), hvis motoreffektiviteten er 0,667~0,967, er den resiproke av (1-η) 3~ 30, det vil si den målte urenheten Sammenlignet med forholdet mellom inngangseffekt, forsterkes forholdet mellom spredningstap og totalt tap med 3 til 30 ganger. Jo høyere kraft, jo raskere stiger den brutte linjen.Selvfølgelig, hvis forholdet mellom bortkommen tap og det totale varmetapet tas, er "forstørrelsesfaktoren" større.For R-seriens 2-polet 450kW motor i eksemplet ovenfor, er forholdet mellom strøtap og inngangseffekt Ps/P1 litt mindre enn den beregnede verdien anbefalt ovenfor, og forholdet mellom strøtap og totalt tap ∑P og totalt varmetap PQ er henholdsvis 32,8 %. 39,5 %, sammenlignet med forholdet mellom inngangseffekten P1, "forsterket" henholdsvis ca. 28 ganger og 34 ganger.
Metoden for observasjon og analyse i denne artikkelen er å ta forholdet mellom 4 typer varmetap og det totale varmetapet PQ. Forholdsverdien er stor, og andelen og endringsloven til ulike tap kan tydelig sees, det vil si kraften fra liten til stor, kobberforbruk og aluminiumsforbruk Generelt har andelen endret seg fra stor til liten, og viser en nedadgående trend, mens andelen jerntap og bortkommen tap generelt har endret seg fra liten til stor, og viser en oppadgående trend.Spesielt ble det observert at jo større motoreffekt, desto høyere er forholdet mellom bortkommen tap og PQ, gradvis nærmer seg kobbertapet, overskrider kobbertapet, og til og med blir den første faktoren i varmetapet, slik at vi kan forstå riktig. loven og ta hensyn til å redusere den store motoren. bortkommen tap.Sammenlignet med forholdet mellom strøtapet og tilført effekt, er forholdet mellom det målte strøtapet og det totale varmetapet kun uttrykt på en annen måte, og endrer ikke dens fysiske natur.
2. Tiltak
Å kjenne regelen ovenfor er nyttig for rasjonell design og produksjon av motoren.Kraften til motoren er forskjellig, og tiltakene for å redusere temperaturstigningen og varmetapet er forskjellige, og fokuset er annerledes.
2.1 For laveffektmotorer utgjør kobberforbruket en høy andel av det totale varmetapet
Derfor bør reduksjon av temperaturøkningen først redusere kobberforbruket, for eksempel å øke tverrsnittet av ledningen, redusere antall ledere per spor, øke statorsporformen og forlenge jernkjernen.I fabrikken styres temperaturstigningen ofte ved å styre varmelasten AJ, noe som er helt riktig for små motorer.Å kontrollere AJ er i hovedsak å kontrollere kobbertapet. Det er ikke vanskelig å finne statorens kobbertapet til hele motoren i henhold til AJ, statorens indre diameter, spolens halvomdreiningslengde og kobbertrådens resistivitet.
2.2 Når effekten endres fra liten til stor, nærmer jerntapet seg gradvis kobbertapet
Jernforbruket overstiger generelt kobberforbruket når det er større enn 100kW.Derfor bør store motorer være oppmerksomme på å redusere jernforbruket.For spesifikke tiltak kan silisiumstålplater med lavt tap brukes, den magnetiske tettheten til statoren bør ikke være for høy, og det bør tas hensyn til den rimelige fordelingen av den magnetiske tettheten til hver del.
Noen fabrikker redesigner noen høyeffektsmotorer og reduserer statorsporformen på passende måte.Den magnetiske tetthetsfordelingen er rimelig, og forholdet mellom kobbertap og jerntap er riktig justert.Selv om statorstrømtettheten øker, øker den termiske belastningen, og kobbertapet øker, den magnetiske statortettheten avtar, og jerntapet reduseres mer enn kobbertapet øker.Ytelsen tilsvarer den originale designen, ikke bare temperaturøkningen reduseres, men også mengden kobber som brukes i statoren spares.
2.3 For å redusere bortkommen tap
Denne artikkelen understreker atstørre motorkraft, jo mer oppmerksomhet bør rettes mot å redusere bortkommen tap.Oppfatningen om at «strøtapene er mye mindre enn kobbertapene» gjelder bare små motorer.Selvfølgelig, i henhold til ovenstående observasjon og analyse, jo høyere kraft, jo mindre egnet er den.Synspunktet om at «strøtapene er mye mindre enn jerntapene» er også upassende.
Forholdet mellom den målte verdien av strøtap og inngangseffekten er høyere for små motorer, og forholdet er lavere når effekten er større, men det kan ikke konkluderes med at små motorer bør ta hensyn til å redusere strøtapene, mens store motorer gjør det. ikke trenger å redusere bortkommen tap. tap.Tvert imot, i henhold til eksemplet og analysen ovenfor, jo større motoreffekten er, jo høyere er forholdet mellom strøtapet og det totale varmetapet, strøtapet og jerntapet er nær eller til og med over kobbertapet, så jo større motorkraften, jo mer oppmerksomhet bør vies til den. Reduser bortkommen tap.
2.4 Tiltak for å redusere bortkommen tap
Måter å redusere bortkommen tap, for eksempel å øke luftspalten, ettersom bortkommen tap er omtrent omvendt proporsjonal med kvadratet av luftspalten; å redusere det harmoniske magnetiske potensialet, for eksempel å bruke sinusformede (lav harmoniske) viklinger; riktig sportilpasning; reduserer tannhjul, Rotoren bruker lukket spor, og det åpne sporet til høyspentmotoren bruker magnetisk sporkile; støpt aluminium rotor avskalling behandling reduserer sidestrøm, og så videre.Det er verdt å merke seg at de ovennevnte tiltakene generelt ikke krever tilsetning av effektive materialer.Diverse forbruk er også relatert til motorens varmetilstand, slik som god varmeavledning av viklingen, lav intern temperatur i motoren og lavt diverse forbruk.
Eksempel: En fabrikk reparerer en motor med 6 poler og 250kW.Etter reparasjonstesten har temperaturstigningen nådd 125K under 75 % av nominell belastning.Luftspalten maskineres deretter til 1,3 ganger den opprinnelige størrelsen.I testen under nominell belastning falt temperaturstigningen faktisk til 81K, noe som fullt ut viser at luftspalten har økt og strøspredningen er kraftig redusert.Harmonisk magnetisk potensial er en viktig faktor for bortkommen tap. Motorer med middels og stor kapasitet bruker sinusformede viklinger for å redusere harmonisk magnetisk potensial, og effekten er ofte meget god.Godt utformede sinusformede viklinger brukes til middels og høyeffekts motorer. Når den harmoniske amplituden og amplituden reduseres med 45 % til 55 % sammenlignet med den opprinnelige designen, kan strøtapet reduseres med 32 % til 55 %, ellers vil temperaturstigningen reduseres, og effektiviteten økes. , støyen reduseres, og det kan spare kobber og jern.
3. Konklusjon
3.1 Trefase AC-motor
Når effekten endres fra liten til stor, øker andelen kobberforbruk og aluminiumforbruk av det totale varmetapet generelt fra stort til lite, mens andelen av jernforbruket strøtap generelt øker fra lite til stort.For små motorer utgjør kobbertapet den høyeste andelen av det totale varmetapet. Etter hvert som motorkapasiteten øker, nærmer seg bortkommen tap og jerntap og overskrider kobbertapet.
3.2 For å redusere varmetapet
Kraften til motoren er forskjellig, og fokuset på tiltakene som tas er også forskjellig.For små motorer bør kobberforbruket reduseres først.For motorer med middels og høy effekt bør mer oppmerksomhet rettes mot å redusere jerntap og bortkommen tap.Synet på at «strøtapene er mye mindre enn kobbertapene og jerntapene» er ensidig.
3.3 Andelen strøtap i det totale varmetapet til store motorer er høyere
Denne artikkelen understreker at jo større motorkraft, jo mer oppmerksomhet bør vies for å redusere bortkommen tap.
Innleggstid: 16. juni 2022