As perdas dos motores CA trifásicos podem ser divididas em perdas no cobre, perdas no alumínio, perdas no ferro, perdas parasitas e perdas no vento. As quatro primeiras são perdas de aquecimento e a soma delas é chamada de perdas totais de aquecimento.A proporção da perda de cobre, perda de alumínio, perda de ferro e perda parasita em relação à perda total de calor é exposta quando a potência muda de pequena para grande.Através do exemplo, embora a proporção do consumo de cobre e do consumo de alumínio na perda total de calor flutue, geralmente diminui de grande para pequeno, mostrando uma tendência decrescente.Pelo contrário, a perda de ferro e a perda perdida, embora existam flutuações, geralmente aumentam de pequeno para grande, mostrando uma tendência ascendente.Quando a potência é grande o suficiente, a dissipação perdida da dissipação de ferro excede a dissipação de cobre.Às vezes, a perda parasita excede a perda de cobre e a perda de ferro e se torna o primeiro fator de perda de calor.Reanalisar o motor Y2 e observar a mudança proporcional de várias perdas à perda total revela leis semelhantes.Reconhecendo as regras acima, conclui-se que diferentes motores de potência têm diferentes ênfases na redução do aumento de temperatura e da perda de calor.Para motores pequenos, a perda de cobre deve ser reduzida primeiro; para motores de média e alta potência, a perda de ferro deve ser focada na redução de perdas parasitas.A visão de que “a perda parasita é muito menor que a perda de cobre e a perda de ferro” é unilateral.É especialmente enfatizado que quanto maior a potência do motor, mais atenção deve ser dada à redução das perdas parasitas.Motores de média e grande capacidade usam enrolamentos senoidais para reduzir o potencial magnético harmônico e perdas parasitas, e o efeito geralmente é muito bom.Várias medidas para reduzir a perda parasita geralmente não precisam aumentar a eficácia dos materiais.
Introdução
A perda do motor CA trifásico pode ser dividida em perda de cobre PCu, perda de alumínio PAl, perda de ferro PFe, perda parasita Ps, desgaste do vento Pfw, os quatro primeiros são perda de aquecimento, cuja soma é chamada de perda total de aquecimento PQ, dos quais perda parasita É a causa de todas as perdas, exceto perda de cobre PCu, perda de alumínio PAl, perda de ferro PFe e desgaste do vento Pfw, incluindo potencial magnético harmônico, campo magnético de vazamento e corrente lateral da calha.
Devido à dificuldade de cálculo da perda parasita e à complexidade do teste, muitos países estipulam que a perda parasita é calculada como 0,5% da potência de entrada do motor, o que simplifica a contradição.No entanto, este valor é muito aproximado, e diferentes designs e diferentes processos são muitas vezes muito diferentes, o que também esconde a contradição e não pode refletir verdadeiramente as reais condições de trabalho do motor.Recentemente, a dissipação parasita medida tornou-se cada vez mais popular.Na era da integração económica global, a tendência geral é ter uma certa visão de futuro sobre como se integrar com os padrões internacionais.
Neste artigo, o motor CA trifásico é estudado. Quando a potência muda de pequena para grande, a proporção de perda de cobre PCu, perda de alumínio PAl, perda de ferro PFe e perda parasita Ps em relação à perda total de calor PQ muda, e as contramedidas são obtidas. Projetar e fabricar de forma mais razoável e melhor.
1. Análise de perdas do motor
1.1 Primeiro observe uma instância.Uma fábrica exporta produtos de motores elétricos da série E e as condições técnicas estipulam as perdas parasitas medidas.Para facilitar a comparação, vamos primeiro dar uma olhada nos motores de 2 pólos, cuja potência varia de 0,75 kW a 315 kW.De acordo com os resultados do teste, a relação entre perda de cobre PCu, perda de alumínio PAl, perda de ferro PFe e perda parasita Ps para a perda total de calor PQ é calculada, conforme mostrado na Figura 1.A ordenada na figura é a relação entre várias perdas de aquecimento e a perda total de aquecimento (%), a abcissa é a potência do motor (kW), a linha tracejada com losangos é a proporção do consumo de cobre, a linha tracejada com quadrados é o proporção do consumo de alumínio, e a linha tracejada do triângulo é a taxa de perda de ferro, e a linha quebrada com a cruz é a proporção da perda parasita.
Figura 1. Um gráfico de linhas quebradas da proporção de consumo de cobre, consumo de alumínio, consumo de ferro, dissipação parasita e perda total de aquecimento de motores de 2 pólos da série E
(1) Quando a potência do motor muda de pequena para grande, a proporção do consumo de cobre, embora flutuante, geralmente diminui de grande para pequena, mostrando uma tendência decrescente. 0,75kW e 1,1kW representam cerca de 50%, enquanto 250kW e 315kW são menores que A proporção de 20% do consumo de alumínio também mudou de grande para pequeno em geral, mostrando uma tendência de queda, mas a mudança não é grande.
(2) Da potência do motor pequena para a grande, a proporção da perda de ferro muda, embora haja flutuações, geralmente aumenta de pequena para grande, mostrando uma tendência ascendente.0,75 kW ~ 2,2 kW é cerca de 15% e, quando é superior a 90 kW, excede 30%, o que é maior que o consumo de cobre.
(3) A variação proporcional da dissipação parasita, embora flutuante, geralmente aumenta de pequeno para grande, mostrando uma tendência ascendente.0,75 kW ~ 1,5 kW é cerca de 10%, enquanto 110 kW está próximo do consumo de cobre. Para especificações superiores a 132 kW, a maioria das perdas parasitas excede o consumo de cobre.As perdas parasitas de 250kW e 315kW excedem as perdas de cobre e ferro e tornam-se o primeiro fator na perda de calor.
Motor de 4 pólos (diagrama de linha omitido).A perda de ferro acima de 110kW é maior que a perda de cobre, e a perda parasita de 250kW e 315kW excede a perda de cobre e a perda de ferro, tornando-se o primeiro fator na perda de calor.A soma do consumo de cobre e do consumo de alumínio desta série de motores de 2 a 6 pólos, o motor pequeno é responsável por cerca de 65% a 84% da perda total de calor, enquanto o motor grande reduz para 35% a 50%, enquanto o ferro o consumo é o oposto, o pequeno motor é responsável por cerca de 65% a 84% da perda total de calor. A perda total de calor é de 10% a 25%, enquanto o motor grande aumenta para cerca de 26% a 38%.Perda perdida, motores pequenos representam cerca de 6% a 15%, enquanto motores grandes aumentam para 21% a 35%.Quando a potência é grande o suficiente, a perda perdida de ferro excede a perda de cobre.Às vezes, a perda parasita excede a perda de cobre e a perda de ferro, tornando-se o primeiro fator na perda de calor.
1.2 Motor de 2 pólos da série R, perda parasita medida
De acordo com os resultados do teste, é obtida a relação entre perda de cobre, perda de ferro, perda parasita, etc. e a perda total de calor PQ.A Figura 2 mostra a mudança proporcional na potência do motor à perda de cobre parasita.A ordenada na figura é a razão (%) entre a perda dispersa de cobre e a perda total de aquecimento, a abcissa é a potência do motor (kW), a linha tracejada com losangos é a razão entre a perda de cobre e a linha tracejada com quadrados é a proporção de perdas perdidas.A Figura 2 mostra claramente que, em geral, quanto maior a potência do motor, maior será a proporção das perdas parasitas em relação à perda total de calor, que está aumentando.A Figura 2 também mostra que para tamanhos superiores a 150kW, as perdas parasitas excedem as perdas no cobre.Existem vários tamanhos de motores, e a perda parasita é de 1,5 a 1,7 vezes a perda de cobre.
A potência desta série de motores de 2 pólos varia de 22kW a 450kW. A proporção entre a perda perdida medida e o PQ aumentou de menos de 20% para quase 40%, e a faixa de mudança é muito grande.Se expresso pela razão entre a perda parasita medida e a potência de saída nominal, é cerca de (1,1 ~ 1,3)%; se expresso pela razão entre a perda parasita medida e a potência de entrada, é cerca de (1,0 ~ 1,2)%, os dois últimos A proporção da expressão não muda muito, e é difícil ver a mudança proporcional da perda parasita perda para PQ.Portanto, observar a perda de calor, especialmente a proporção entre perda parasita e PQ, pode compreender melhor a mudança da lei da perda de calor.
A perda parasita medida nos dois casos acima adota o método IEEE 112B nos Estados Unidos
Figura 2. Gráfico de linhas da relação entre a perda parasita de cobre e a perda total de aquecimento do motor de 2 pólos da série R
1.3 motores da série Y2
As condições técnicas estipulam que a perda parasita é de 0,5% da potência de entrada, enquanto GB/T1032-2005 estipula o valor recomendado da perda parasita. Agora pegue o método 1, e a fórmula é Ps=(0,025-0,005×lg(PN))×P1 fórmula PN- é a potência nominal; P1- é a potência de entrada.
Assumimos que o valor medido da perda parasita é igual ao valor recomendado e recalculamos o cálculo eletromagnético e, em seguida, calculamos a razão das quatro perdas de aquecimento do consumo de cobre, consumo de alumínio e consumo de ferro para a perda de aquecimento total PQ .A alteração da sua proporção também está em linha com as regras acima.
Ou seja: quando a potência muda de pequena para grande, a proporção do consumo de cobre e do consumo de alumínio geralmente diminui de grande para pequeno, apresentando tendência de queda.Por outro lado, a proporção de perda de ferro e perda perdida geralmente aumenta de pequeno para grande, mostrando uma tendência ascendente.Independentemente de 2 pólos, 4 pólos ou 6 pólos, se a potência for maior que uma determinada potência, a perda de ferro excederá a perda de cobre; a proporção de perdas parasitas também aumentará de pequena para grande, aproximando-se gradualmente da perda de cobre, ou mesmo excedendo a perda de cobre.A dissipação parasita de mais de 110 kW em 2 pólos torna-se o primeiro fator na perda de calor.
A Figura 3 é um gráfico de linhas quebradas da proporção de quatro perdas de aquecimento para PQ para motores de 4 pólos da série Y2 (assumindo que o valor medido da perda parasita é igual ao valor recomendado acima, e outras perdas são calculadas de acordo com o valor) .A ordenada é a relação entre várias perdas de aquecimento e PQ (%) e a abcissa é a potência do motor (kW).Obviamente, as perdas parasitas de ferro acima de 90kW são maiores que as perdas de cobre.
Figura 3. O gráfico de linhas quebradas da relação entre consumo de cobre, consumo de alumínio, consumo de ferro e dissipação parasita em relação à perda total de aquecimento dos motores de 4 pólos da série Y2
1.4 A literatura estuda a relação entre várias perdas e perdas totais (incluindo atrito do vento)
Verificou-se que o consumo de cobre e o consumo de alumínio representaram 60% a 70% da perda total em motores pequenos, e diminuíram para 30% a 40% quando a capacidade aumentou, enquanto o consumo de ferro foi o oposto. %acima.Para perdas parasitas, os motores pequenos respondem por cerca de 5% a 10% das perdas totais, enquanto os motores grandes respondem por mais de 15%.As leis reveladas são semelhantes: isto é, quando a potência muda de pequena para grande, a proporção de perda de cobre e perda de alumínio geralmente diminui de grande para pequena, mostrando uma tendência decrescente, enquanto a proporção de perda de ferro e perda parasita geralmente aumenta de pequenos a grandes, mostrando uma tendência ascendente. .
1.5 Fórmula de cálculo do valor recomendado de perda parasita de acordo com GB/T1032-2005 Método 1
O numerador é o valor de perda parasita medido.Da potência do motor pequena à grande, a proporção da perda parasita na potência de entrada muda e diminui gradualmente, e a faixa de mudança não é pequena, cerca de 2,5% a 1,1%.Se o denominador for alterado para a perda total ∑P, ou seja, Ps/∑P=Ps/P1/(1-η), se a eficiência do motor for 0,667~0,967, o recíproco de (1-η) é 3~ 30, ou seja, a impureza medida Em comparação com a relação entre a potência de entrada, a relação entre a perda de dissipação e a perda total é amplificada de 3 a 30 vezes. Quanto maior a potência, mais rápido a linha tracejada sobe.Obviamente, se for tomada a razão entre a perda parasita e a perda total de calor, o “fator de ampliação” é maior.Para o motor de 450 kW de 2 pólos da série R no exemplo acima, a relação entre perda parasita e potência de entrada Ps/P1 é ligeiramente menor do que o valor calculado recomendado acima, e a relação entre perda parasita e perda total ∑P e perda total de calor PQ é de 32,8%, respectivamente. 39,5%, em comparação com a relação da potência de entrada P1, “amplificada” cerca de 28 vezes e 34 vezes respectivamente.
O método de observação e análise neste artigo é considerar a razão entre 4 tipos de perda de calor e a perda total de calor PQ. O valor da relação é grande, e a proporção e a lei de mudança de várias perdas podem ser vistas claramente, ou seja, a potência de pequeno para grande, consumo de cobre e consumo de alumínio. Em geral, a proporção mudou de grande para pequeno, mostrando uma queda tendência, enquanto a proporção de perda de ferro e perda perdida geralmente mudou de pequena para grande, mostrando uma tendência ascendente.Em particular, observou-se que quanto maior a potência do motor, maior a relação entre perda parasita e PQ, aproximando-se gradativamente da perda de cobre, ultrapassando a perda de cobre, e até se tornando o primeiro fator na perda de calor, para que possamos entender corretamente a lei e preste atenção à redução do motor grande. perdas perdidas.Comparado com a relação entre a perda parasita e a potência de entrada, a relação entre a perda parasita medida e a perda total de calor é expressa apenas de outra forma e não altera sua natureza física.
2. Medidas
Conhecer a regra acima é útil para o projeto e fabricação racional do motor.A potência do motor é diferente, e as medidas para reduzir o aumento da temperatura e a perda de calor são diferentes, e o foco é diferente.
2.1 Para motores de baixa potência, o consumo de cobre é responsável por uma alta proporção da perda total de calor
Portanto, reduzir o aumento da temperatura deve primeiro reduzir o consumo de cobre, como aumentar a seção transversal do fio, reduzir o número de condutores por ranhura, aumentar o formato da ranhura do estator e alongar o núcleo de ferro.Na fábrica, o aumento da temperatura é frequentemente controlado pelo controle da carga térmica AJ, o que é totalmente correto para motores pequenos.Controlar AJ é essencialmente controlar a perda de cobre. Não é difícil encontrar a perda de cobre do estator de todo o motor de acordo com AJ, o diâmetro interno do estator, o comprimento de meia volta da bobina e a resistividade do fio de cobre.
2.2 Quando a potência muda de pequena para grande, a perda de ferro se aproxima gradualmente da perda de cobre
O consumo de ferro geralmente excede o consumo de cobre quando é superior a 100kW.Portanto, grandes motores devem prestar atenção à redução do consumo de ferro.Para medidas específicas, podem ser utilizadas chapas de aço silício de baixa perda, a densidade magnética do estator não deve ser muito alta e deve-se prestar atenção à distribuição razoável da densidade magnética de cada parte.
Algumas fábricas redesenham alguns motores de alta potência e reduzem adequadamente o formato da ranhura do estator.A distribuição da densidade magnética é razoável e a proporção entre perda de cobre e perda de ferro é ajustada adequadamente.Embora a densidade de corrente do estator aumente, a carga térmica aumente e a perda de cobre aumente, a densidade magnética do estator diminui e a perda de ferro diminui mais do que a perda de cobre aumenta.O desempenho é equivalente ao projeto original, não só o aumento da temperatura é reduzido, mas também a quantidade de cobre utilizada no estator é economizada.
2.3 Para reduzir perdas perdidas
Este artigo enfatiza quequanto maior a potência do motor, mais atenção deve ser dada à redução das perdas parasitas.A opinião de que “as perdas parasitas são muito menores que as perdas no cobre” aplica-se apenas a motores pequenos.Obviamente, de acordo com a observação e análise acima, quanto maior a potência, menos adequada ela é.A visão de que “as perdas perdidas são muito menores que as perdas de ferro” também é inadequada.
A relação entre o valor medido da perda parasita e a potência de entrada é maior para motores pequenos, e a relação é menor quando a potência é maior, mas não se pode concluir que os motores pequenos devam prestar atenção à redução das perdas parasitas, enquanto os motores grandes o fazem. não há necessidade de reduzir perdas perdidas. perda.Pelo contrário, de acordo com o exemplo e análise acima, quanto maior a potência do motor, maior será a relação entre a perda parasita e a perda total de calor, a perda parasita e a perda de ferro estão próximas ou até excedem a perda de cobre, então quanto maior Quanto maior a potência do motor, mais atenção deve ser dada a ele. Reduza perdas perdidas.
2.4 Medidas para reduzir perdas perdidas
Formas de reduzir as perdas parasitas, como aumentar o entreferro, já que a perda parasita é aproximadamente inversamente proporcional ao quadrado do entreferro; redução do potencial magnético harmônico, como o uso de enrolamentos senoidais (harmônicos baixos); ajuste adequado do slot; reduzindo o travamento, o rotor adota uma ranhura fechada e a ranhura aberta do motor de alta tensão adota uma cunha de ranhura magnética; o tratamento de descascamento do rotor em alumínio fundido reduz a corrente lateral e assim por diante.Vale a pena notar que as medidas acima geralmente não requerem a adição de materiais eficazes.O consumo diverso também está relacionado ao estado de aquecimento do motor, como boa dissipação de calor do enrolamento, baixa temperatura interna do motor e baixo consumo diverso.
Exemplo: Uma fábrica repara um motor de 6 pólos e 250kW.Após o teste de reparo, o aumento de temperatura atingiu 125K sob 75% da carga nominal.O entreferro é então usinado em 1,3 vezes o tamanho original.No teste sob carga nominal, o aumento de temperatura caiu para 81K, o que mostra plenamente que o entreferro aumentou e a dissipação parasita foi bastante reduzida.O potencial magnético harmônico é um fator importante para perdas parasitas. Motores de média e grande capacidade usam enrolamentos senoidais para reduzir o potencial magnético harmônico, e o efeito geralmente é muito bom.Enrolamentos sinusoidais bem projetados são usados para motores de média e alta potência. Quando a amplitude harmônica e a amplitude são reduzidas em 45% a 55% em comparação com o projeto original, a perda parasita pode ser reduzida em 32% a 55%, caso contrário, o aumento da temperatura será reduzido e a eficiência aumentará. , o ruído é reduzido e pode economizar cobre e ferro.
3. Conclusão
3.1 Motor CA trifásico
Quando a potência muda de pequena para grande, a proporção do consumo de cobre e do consumo de alumínio na perda total de calor geralmente aumenta de grande para pequeno, enquanto a proporção da perda perdida do consumo de ferro geralmente aumenta de pequena para grande.Para motores pequenos, a perda de cobre é responsável pela maior proporção da perda total de calor. À medida que a capacidade do motor aumenta, a perda parasita e a perda de ferro se aproximam e excedem a perda de cobre.
3.2 Para reduzir a perda de calor
A potência do motor é diferente e o foco das medidas tomadas também é diferente.Para motores pequenos, o consumo de cobre deve ser reduzido primeiro.Para motores de média e alta potência, mais atenção deve ser dada à redução da perda de ferro e da perda parasita.A visão de que “as perdas parasitas são muito menores que as perdas no cobre e as perdas no ferro” é unilateral.
3.3 A proporção de perdas parasitas na perda total de calor de grandes motores é maior
Este artigo enfatiza que quanto maior a potência do motor, mais atenção deve ser dada à redução das perdas parasitas.
Horário da postagem: 16 de junho de 2022