Ker se porazdelitev izgube motorja spreminja z velikostjo moči in številom polov, se moramo za zmanjšanje izgube osredotočiti na sprejemanje ukrepov za glavne komponente izgube različnih moči in števila polov. Nekateri načini za zmanjšanje izgube so na kratko opisani takole:

1. Povečajte učinkovitost materialov za zmanjšanje izgube navitja in izgube železa

V skladu z načelom podobnosti motorjev, ko elektromagnetna obremenitev ostane nespremenjena in se mehanska izguba ne upošteva, je izguba motorja približno sorazmerna s kocko linearne velikosti motorja, vhodna moč motorja pa je približno sorazmerna s četrto potenco linearne velikosti. Iz tega je mogoče približno oceniti razmerje med učinkovitostjo in učinkovito porabo materiala. Da bi pridobili večji prostor pod določenimi pogoji velikosti namestitve, tako da je mogoče namestiti učinkovitejše materiale za izboljšanje učinkovitosti motorja, postane velikost zunanjega premera prebijanja statorja pomemben dejavnik. Znotraj istega osnovnega obsega strojev imajo ameriški motorji večjo moč kot evropski motorji. Da bi olajšali odvajanje toplote in zmanjšali dvig temperature, ameriški motorji običajno uporabljajo statorske luknje z večjim zunanjim premerom, medtem ko evropski motorji običajno uporabljajo statorske luknje z manjšimi zunanjimi premeri zaradi potrebe po konstrukcijskih izpeljankah, kot so motorji, odporni proti eksplozijam, in za zmanjšanje količino porabljenega bakra na koncu navijanja in proizvodne stroške.

2. Uporabite boljše magnetne materiale in procesne ukrepe za zmanjšanje izgube železa

Magnetne lastnosti (magnetna prepustnost in izguba železa na enoto) materiala jedra imajo velik vpliv na učinkovitost in druge zmogljivosti motorja. Hkrati je strošek materiala jedra glavni del stroškov motorja. Zato je izbira ustreznih magnetnih materialov ključna za načrtovanje in proizvodnjo motorjev z visokim izkoristkom. Pri motorjih z večjo močjo izguba železa predstavlja znaten delež celotne izgube. Zato bo zmanjšanje vrednosti izgube na enoto materiala jedra pomagalo zmanjšati izgubo železa motorja. Zaradi zasnove in izdelave motorja izguba železa motorja močno presega vrednost, izračunano glede na vrednost izgube železa na enoto, ki jo je zagotovila jeklarna. Zato se vrednost izgube železa na enoto med načrtovanjem običajno poveča za 1,5–2-krat, da se upošteva povečanje izgube železa.

Glavni razlog za povečanje izgube železa je, da je vrednost izgube železa na enoto v jeklarni pridobljena s preskušanjem vzorca tračnega materiala po metodi Epsteinovega kvadratnega kroga. Vendar pa je material po prebijanju, striženju in laminiranju izpostavljen velikim obremenitvam, zato se bo izguba povečala. Poleg tega obstoj zobne reže povzroča zračne reže, kar vodi do izgub brez obremenitve na površini jedra, ki jih povzroča harmonično magnetno polje zoba. To bo povzročilo znatno povečanje izgube železa v motorju po izdelavi. Zato je treba poleg izbire magnetnih materialov z manjšo izgubo železa na enoto nadzorovati tlak laminacije in sprejeti potrebne ukrepe za zmanjšanje izgube železa. Glede na ceno in procesne dejavnike se visokokakovostne pločevine iz silicijevega jekla in pločevine iz silicijevega jekla, tanjše od 0,5 mm, v proizvodnji motorjev z visokim izkoristkom ne uporabljajo veliko. Običajno se uporabljajo nizkoogljične pločevine iz električnega jekla brez silicija ali hladno valjane pločevine iz silicija z nizko vsebnostjo silicija. Nekateri proizvajalci majhnih evropskih motorjev so uporabili pločevino iz električnega jekla brez silicija z vrednostjo izgube železa na enoto 6,5 w/kg. V zadnjih letih so jeklarne dale na trg električne jeklene pločevine Polycor420 s povprečno izgubo na enoto 4,0 w/kg, kar je celo nižje od nekaterih jeklenih pločevin z nizko vsebnostjo silicija. Material ima tudi večjo magnetno prepustnost.

V zadnjih letih je Japonska razvila hladno valjano jekleno pločevino z nizko vsebnostjo silicija stopnje 50RMA350, ki ima v svoji sestavi dodano majhno količino aluminija in redkih zemeljskih kovin, s čimer ohranja visoko magnetno prepustnost ob zmanjšanju izgub in vrednost izgube železa na enoto je 3,12 w/kg. Ti bodo verjetno zagotovili dobro materialno podlago za proizvodnjo in promocijo motorjev z visokim izkoristkom.

3. Zmanjšajte velikost ventilatorja, da zmanjšate izgube pri prezračevanju

Pri 2-polnih in 4-polnih motorjih z večjo močjo trenje zaradi vetra predstavlja znaten delež. Na primer, trenje vetra 90kW 2-polnega motorja lahko doseže približno 30 % celotne izgube. Trenje vetra je v glavnem sestavljeno iz moči, ki jo porabi ventilator. Ker so toplotne izgube motorjev z visokim izkoristkom na splošno majhne, ​​je mogoče zmanjšati količino hladilnega zraka in s tem tudi moč prezračevanja. Moč prezračevanja je približno sorazmerna s 4. do 5. potenco premera ventilatorja. Če torej dvig temperature dopušča, lahko zmanjšanje velikosti ventilatorja učinkovito zmanjša trenje vetra. Poleg tega je razumna zasnova prezračevalne strukture pomembna tudi za izboljšanje učinkovitosti prezračevanja in zmanjšanje trenja vetra. Preizkusi so pokazali, da se lahko trenje vetra visokozmogljivega 2-polnega dela motorja z visokim izkoristkom zmanjša za približno 30 % v primerjavi z običajnimi motorji. Ker se izguba prezračevanja bistveno zmanjša in ne zahteva veliko dodatnih stroškov, je sprememba zasnove ventilatorja pogosto eden glavnih ukrepov za ta del motorjev z visokim izkoristkom.

4. Zmanjšajte potepuške izgube z načrtovanjem in procesnimi ukrepi

Razpršene izgube asinhronskih motorjev so v glavnem posledica visokofrekvenčnih izgub v jedrih statorja in rotorja ter navitjih, ki jih povzročajo visoki harmoniki magnetnega polja. Da bi zmanjšali blodeče izgube obremenitve, je mogoče amplitudo vsakega faznega harmonika zmanjšati z uporabo zaporedno povezanih sinusnih navitij Y-Δ ali drugih nizkoharmoničnih navitij, s čimer se zmanjša blodeča izguba. Preizkusi so pokazali, da lahko uporaba sinusnih navitij zmanjša blodeče izgube v povprečju za več kot 30 %.

5. Izboljšajte postopek tlačnega litja za zmanjšanje izgube rotorja

Z nadzorovanjem tlaka, temperature in poti izpusta plina med postopkom ulivanja aluminija v rotorju se lahko zmanjša količina plina v palicah rotorja, s čimer se izboljša prevodnost in zmanjša poraba aluminija v rotorju. V zadnjih letih so Združene države Amerike uspešno razvile opremo za tlačno litje bakrenega rotorja in ustrezne postopke ter trenutno izvajajo poskusno proizvodnjo v majhnem obsegu. Izračuni kažejo, da lahko izgube rotorjev zmanjšamo za približno 38 %, če zamenjamo aluminijaste rotorje.

6. Uporabite zasnovo računalniške optimizacije za zmanjšanje izgub in izboljšanje učinkovitosti

Poleg povečanja materialov, izboljšanja učinkovitosti materiala in izboljšanja procesov se načrtovanje računalniške optimizacije uporablja za razumno določanje različnih parametrov pod omejitvami glede stroškov, zmogljivosti itd., da se doseže največje možno izboljšanje učinkovitosti. Uporaba optimizacijskega načrtovanja lahko bistveno skrajša čas projektiranja motorja in izboljša kakovost dizajna motorja.

---

Čas objave: 12. avgusta 2024