Izgubo trifaznega motorja na izmenični tok lahko razdelimo na izgubo bakra, izgubo aluminija, izgubo železa, izgubljeno izgubo in izgubo vetra. Prve štiri so toplotne izgube, seštevek pa imenujemo skupne toplotne izgube.Delež izgube bakra, izgube aluminija, izgube železa in izgubljene izgube v celotni toplotni izgubi je pojasnjen, ko se moč spremeni iz majhne v veliko.Skozi primer, čeprav delež porabe bakra in porabe aluminija v skupnih toplotnih izgubah niha, se na splošno zmanjšuje od velikih do majhnih, kar kaže na padajoči trend.Nasprotno, izguba železa in potepuška izguba, čeprav obstajajo nihanja, se na splošno povečajo od majhnih do velikih, kar kaže trend naraščanja.Ko je moč dovolj velika, izgubljena izguba železa presega izgubo bakra.Včasih potepuška izguba presega izgubo bakra in izgubo železa in postane prvi dejavnik izgube toplote.Ponovna analiza motorja Y2 in opazovanje sorazmerne spremembe različnih izgub glede na celotno izgubo razkriva podobne zakonitosti.Ob upoštevanju zgornjih pravil se sklepa, da imajo različni močni motorji različen poudarek na zmanjšanju dviga temperature in toplotnih izgub.Pri majhnih motorjih je treba najprej zmanjšati izgubo bakra; pri motorjih srednje in velike moči je treba izgubo železa osredotočiti na zmanjšanje razpršenih izgub.Stališče, da je "potepuška izguba veliko manjša od izgube bakra in železa", je enostransko.Posebej je poudarjeno, da večja kot je moč motorja, večjo pozornost je treba posvetiti zmanjševanju blodečih izgub.Motorji srednje in velike zmogljivosti uporabljajo sinusna navitja za zmanjšanje harmoničnega magnetnega potenciala in blodečih izgub, učinek pa je pogosto zelo dober.Različnim ukrepom za zmanjšanje izgubljenih izgub na splošno ni treba povečati učinkovitosti materialov.
Uvod
Izgubo trifaznega motorja na izmenični tok lahko razdelimo na izgubo bakra PCu, izgubo aluminija PAl, izgubo železa PFe, izgubljeno izgubo Ps, obrabo vetra Pfw, prve štiri so toplotne izgube, katerih vsota se imenuje skupna toplotna izguba PQ, od tega blodeče izgube Je vzrok za vse izgube razen izgube bakra PCu, izgube aluminija PAl, izgube železa PFe in obrabe zaradi vetra Pfw, vključno s harmoničnim magnetnim potencialom, magnetnim poljem uhajanja in bočnim tokom žleba.
Zaradi težav pri izračunu razpršene izgube in zapletenosti preskusa številne države določajo, da se razpršena izguba izračuna kot 0,5 % vhodne moči motorja, kar poenostavi protislovje.Vendar je ta vrednost zelo približna, različne zasnove in različni procesi pa so pogosto zelo različni, kar prav tako skriva protislovje in ne more resnično odražati dejanskih delovnih pogojev motorja.V zadnjem času postaja vse bolj priljubljena izmerjena razpršena disipacija.V dobi globalnega gospodarskega povezovanja je splošen trend usmerjen v prihodnost, kako se vključiti v mednarodne standarde.
V tem prispevku je preučen trifazni motor na izmenični tok. Ko se moč spremeni iz majhne v veliko, se spremeni delež izgube bakra PCu, izgube aluminija PAl, izgube železa PFe in izgube Ps v skupni toplotni izgubi PQ in dobimo protiukrepe. Oblikovanje in izdelava bolj razumna in boljša.
1. Analiza izgub motorja
1.1 Najprej opazujte primer.Tovarna izvaža izdelke serije E elektromotorjev, tehnični pogoji pa določajo izmerjene razpršene izgube.Za lažjo primerjavo si najprej poglejmo 2-polne motorje, katerih moč je od 0,75kW do 315kW.V skladu z rezultati preskusa se izračuna razmerje med izgubami bakra PCu, izgubami aluminija PAl, izgubami železa PFe in razpršenimi izgubami Ps do skupne toplotne izgube PQ, kot je prikazano na sliki 1.Ordinata na sliki je razmerje med različnimi toplotnimi izgubami in celotnimi toplotnimi izgubami (%), abscisa moč motorja (kW), lomljena črta z rombami je delež porabe bakra, lomljena črta s kvadrati je delež porabe aluminija, prekinjena črta trikotnika pa je razmerje izgube železa, prekinjena črta s križem pa razmerje razpršenih izgub.
Slika 1. Razčlenjeni črtni grafikon deleža porabe bakra, porabe aluminija, porabe železa, razpršene disipacije in skupne toplotne izgube 2-polnih motorjev serije E
(1) Ko se moč motorja spremeni od majhne do velike, čeprav delež porabe bakra niha, se na splošno spremeni od velike do majhne, kar kaže trend padanja. 0,75kW in 1,1kW predstavljata približno 50 %, medtem ko sta 250kW in 315kW manjša od Delež 20 % porabe aluminija se je na splošno spremenil iz velike v majhno, kar kaže na padajoči trend, vendar sprememba ni velika.
(2) Od majhne do velike moči motorja se delež izgube železa spreminja, čeprav obstajajo nihanja, na splošno narašča od majhne do velike in kaže trend naraščanja.0,75kW~2,2kW je približno 15%, in ko je večja od 90kW, presega 30%, kar je več kot poraba bakra.
(3) Sorazmerna sprememba blodeče disipacije, čeprav niha, na splošno narašča od majhne do velike in kaže trend naraščanja.0,75 kW ~ 1,5 kW je približno 10 %, medtem ko je 110 kW blizu porabe bakra. Pri specifikacijah, večjih od 132 kW, večina razpršenih izgub presega porabo bakra.Strateške izgube 250kW in 315kW presegajo izgube bakra in železa in postanejo prvi dejavnik toplotnih izgub.
4-polni motor (linijska shema izpuščena).Izguba železa nad 110 kW je večja od izgube bakra, razpršena izguba 250 kW in 315 kW pa presega izgubo bakra in železa ter postane prvi dejavnik pri izgubi toplote.Vsota porabe bakra in porabe aluminija te serije 2-6 polnih motorjev, majhen motor predstavlja približno 65% do 84% skupne toplotne izgube, medtem ko se veliki motor zmanjša na 35% do 50%, medtem ko železo poraba je nasprotna, majhen motor predstavlja približno 65 % do 84 % celotne toplotne izgube. Skupna toplotna izguba je 10 % do 25 %, medtem ko se pri velikem motorju poveča na približno 26 % do 38 %.Potepuška izguba, majhni motorji predstavljajo približno 6 % do 15 %, medtem ko se veliki motorji povečajo na 21 % do 35 %.Ko je moč dovolj velika, izgubljena izguba železa presega izgubo bakra.Včasih potepuška izguba presega izgubo bakra in izgubo železa in postane prvi dejavnik pri izgubi toplote.
2-polni motor serije 1.2 R, izmerjena porazna izguba
Glede na rezultate preskusa se dobi razmerje izgube bakra, izgube železa, izgubljene izgube itd. in skupne toplotne izgube PQ.Slika 2 prikazuje sorazmerno spremembo moči motorja glede na izgubo bakra.Ordinata na sliki je razmerje med izgubo bakra in celotno toplotno izgubo (%), abscisa moč motorja (kW), prekinjena črta z rombami je razmerje med izgubami bakra, prekinjena črta s kvadratki razmerje blodečih izgub.Slika 2 jasno kaže, da na splošno velja, da večja kot je moč motorja, večji je delež blodečih izgub v celotni toplotni izgubi, ki je v porastu.Slika 2 prav tako prikazuje, da pri velikostih, večjih od 150 kW, porazne izgube presegajo izgube bakra.Obstaja več velikosti motorjev, razpršena izguba pa je celo 1,5- do 1,7-krat večja od izgube bakra.
Moč te serije 2-polnih motorjev sega od 22kW do 450kW. Razmerje med izmerjeno blodečo izgubo in PQ se je povečalo z manj kot 20 % na skoraj 40 %, razpon spremembe pa je zelo velik.Če je izraženo z razmerjem med izmerjeno razpršeno izgubo in nazivno izhodno močjo, je približno (1,1~1,3) %; če je izraženo z razmerjem med izmerjenimi izgubami razhajanja in vhodno močjo, je približno (1,0 ~ 1,2) %, zadnja dva. Razmerje izraza se ne spremeni veliko in težko je videti sorazmerno spremembo razhajanj poraz proti PQ.Zato je mogoče z opazovanjem toplotnih izgub, zlasti razmerja med razpršenimi izgubami in PQ, bolje razumeti spreminjajoči se zakon toplotnih izgub.
Izmerjena blodeča izguba v zgornjih dveh primerih sprejme metodo IEEE 112B v Združenih državah
Slika 2. Črtni diagram razmerja med porazdeljenimi izgubami bakra in skupnimi toplotnimi izgubami 2-polnega motorja serije R
Motorji serije 1.3 Y2
Tehnični pogoji določajo, da je raztresena izguba 0,5 % vhodne moči, GB/T1032-2005 pa določa priporočeno vrednost razpršene izgube. Zdaj vzemite metodo 1 in formula je Ps=(0,025-0,005×lg(PN))×P1 formula PN- je nazivna moč; P1- je vhodna moč.
Predpostavimo, da je izmerjena vrednost razpršene izgube enaka priporočeni vrednosti, in ponovno izračunamo elektromagnetni izračun ter tako dobimo razmerje med štirimi ogrevalnimi izgubami porabe bakra, porabe aluminija in porabe železa s skupno toplotno izgubo PQ .Tudi sprememba njegovega deleža je v skladu z zgornjimi pravili.
To pomeni: ko se moč spremeni od majhne do velike, se delež porabe bakra in porabe aluminija na splošno zmanjša od velike do majhne, kar kaže trend padanja.Po drugi strani pa se delež izgube železa in izgubljene izgube na splošno poveča od majhnega do velikega, kar kaže trend naraščanja.Ne glede na 2-polno, 4-polno ali 6-polno, če je moč večja od določene moči, bo izguba železa presegla izgubo bakra; delež izgubljenih izgub se bo prav tako povečal od majhne do velike in se postopoma približal izgubi bakra ali celo presegel izgubo bakra.Razpršeno odvajanje več kot 110kW v 2 polih postane prvi dejavnik izgube toplote.
Slika 3 je lomljen črtni graf razmerja štirih toplotnih izgub proti PQ za 4-polne motorje serije Y2 (ob predpostavki, da je izmerjena vrednost razpršenih izgub enaka zgornji priporočeni vrednosti, druge izgube pa so izračunane glede na vrednost) .Na ordinati je razmerje med različnimi toplotnimi izgubami in PQ (%), na abscisi pa moč motorja (kW).Očitno so izgube železa nad 90 kW večje od izgub bakra.
Slika 3. Razčlenjeni črtni grafikon razmerja porabe bakra, porabe aluminija, porabe železa in razpršene disipacije do skupne toplotne izgube 4-polnih motorjev serije Y2
1.4 Literatura preučuje razmerje med različnimi izgubami in skupnimi izgubami (vključno s trenjem zaradi vetra)
Ugotovljeno je bilo, da poraba bakra in poraba aluminija predstavljata 60% do 70% celotne izgube pri majhnih motorjih, in ko se zmogljivost poveča, pade na 30% do 40%, medtem ko je poraba železa ravno nasprotna. % zgoraj.Za blodeče izgube majhni motorji predstavljajo približno 5 % do 10 % skupnih izgub, medtem ko veliki motorji predstavljajo več kot 15 %.Razkriti zakoni so podobni: to pomeni, da ko se moč spremeni od majhne do velike, se delež izgube bakra in izgube aluminija na splošno zmanjša od velike do majhne, kar kaže trend padanja, medtem ko se delež izgube železa in izgubljene izgube na splošno poveča od od majhnih do velikih, ki kažejo trend naraščanja. .
1.5 Formula za izračun priporočene vrednosti razpršene izgube v skladu z GB/T1032-2005 metodo 1
Števec je izmerjena vrednost izgubljene izgube.Od majhne do velike moči motorja se delež izgubljene izgube glede na vhodno moč spreminja in postopoma zmanjšuje, razpon spremembe pa ni majhen, približno 2,5 % do 1,1 %.Če se imenovalec spremeni v skupno izgubo ∑P, to je Ps/∑P=Ps/P1/(1-η), če je učinkovitost motorja 0,667~0,967, je recipročna vrednost (1-η) 3~ 30, to je izmerjena nečistoča. V primerjavi z razmerjem vhodne moči se razmerje med disipacijsko izgubo in skupno izgubo poveča za 3- do 30-krat. Večja kot je moč, hitreje se dvigne prekinjena črta.Očitno je, da je "faktor povečave" večji, če vzamemo razmerje med izgubljeno izgubo in celotno toplotno izgubo.Pri 2-polnem 450kW motorju serije R v zgornjem primeru je razmerje med razpršenimi izgubami in vhodno močjo Ps/P1 nekoliko manjše od zgoraj priporočene izračunane vrednosti, razmerje med razpršenimi izgubami in skupno izgubo ∑P in skupno toplotno izgubo PQ je 32,8 %. 39,5 % v primerjavi z razmerjem vhodne moči P1, "ojačano" približno 28-krat oziroma 34-krat.
Metoda opazovanja in analize v tem članku je razmerje med 4 vrstami toplotnih izgub in skupnimi toplotnimi izgubami PQ. Vrednost razmerja je velika in jasno se vidi razmerje in zakon spreminjanja različnih izgub, to je moč od majhne do velike, poraba bakra in poraba aluminija. Na splošno se je delež spremenil od velikega do majhnega, kar kaže navzdol medtem ko se je delež izgube železa in izgubljene izgube na splošno spremenil od majhnega do velikega, kar kaže trend naraščanja.Zlasti je bilo ugotovljeno, da večja kot je moč motorja, večji je delež blodečih izgub v PQ, ki se je postopoma približal izgubi bakra, presegel izgubo bakra in postal celo prvi dejavnik toplotne izgube. izgubljene izgube.V primerjavi z razmerjem med razpršenimi izgubami in vhodno močjo je razmerje med izmerjenimi razpršenimi izgubami in skupnimi toplotnimi izgubami izraženo le drugače in ne spremeni svoje fizične narave.
2. Ukrepi
Poznavanje zgornjega pravila je koristno za racionalno načrtovanje in izdelavo motorja.Moč motorja je drugačna, ukrepi za zmanjšanje dviga temperature in toplotne izgube so različni, fokus je drugačen.
2.1 Pri motorjih z nizko močjo poraba bakra predstavlja velik delež skupne toplotne izgube
Zato bi moralo zmanjšanje dviga temperature najprej zmanjšati porabo bakra, kot je povečanje preseka žice, zmanjšanje števila prevodnikov na režo, povečanje oblike reže statorja in podaljšanje železnega jedra.V tovarni dvig temperature pogosto kontroliramo s krmiljenjem toplotne obremenitve AJ, kar je pri majhnih motorjih povsem pravilno.Nadzorovanje AJ je v bistvu nadzorovanje izgube bakra. Ni težko najti izgube bakra v statorju celotnega motorja po AJ, notranjega premera statorja, dolžine polobrata tuljave in upornosti bakrene žice.
2.2 Ko se moč spremeni iz majhne v veliko, se izguba železa postopoma približa izgubi bakra
Poraba železa na splošno presega porabo bakra, če je večja od 100 kW.Zato morajo biti veliki motorji pozorni na zmanjšanje porabe železa.Za posebne ukrepe je mogoče uporabiti silicijeve jeklene pločevine z nizkimi izgubami, magnetna gostota statorja ne sme biti previsoka in pozornost je treba nameniti razumni porazdelitvi magnetne gostote vsakega dela.
Nekatere tovarne preoblikujejo nekatere visokozmogljive motorje in ustrezno zmanjšajo obliko statorske reže.Porazdelitev magnetne gostote je razumna, razmerje izgube bakra in izgube železa pa je pravilno prilagojeno.Čeprav se gostota toka statorja poveča, toplotna obremenitev poveča in izguba bakra se poveča, se magnetna gostota statorja zmanjša in izguba železa se zmanjša bolj kot se poveča izguba bakra.Zmogljivost je enakovredna prvotni zasnovi, ne samo, da se dvig temperature zmanjša, ampak se prihrani tudi količina bakra, uporabljenega v statorju.
2.3 Za zmanjšanje nenamernih izgub
Ta članek poudarja, davečja je moč motorja, več pozornosti je treba nameniti zmanjševanju blodečih izgub.Mnenje, da so "potepuške izgube veliko manjše od izgub bakra", velja samo za majhne motorje.Očitno je, glede na zgornje opazovanje in analizo, večja kot je moč, manj primeren je.Neprimerno je tudi mnenje, da so "potepuške izgube veliko manjše od izgub železa".
Razmerje med izmerjeno vrednostjo blodečih izgub in vhodno močjo je večje pri majhnih motorjih, razmerje pa nižje, ko je moč večja, vendar ni mogoče sklepati, da bi morali biti majhni motorji pozorni na zmanjšanje blodečih izgub, medtem ko veliki motorji to počnejo. ni treba zmanjšati potepuških izgub. izguba.Nasprotno, v skladu z zgornjim primerom in analizo, večja kot je moč motorja, večji je delež izgubljene izgube v celotni toplotni izgubi, izgubljena izguba in izguba železa sta blizu ali celo presegata izgubo bakra, tako da je večja moč motorja, več pozornosti je treba posvetiti temu. Zmanjšajte izgubljene izgube.
2.4 Ukrepi za zmanjšanje nenamernih izgub
Načini za zmanjšanje blodečih izgub, kot je povečanje zračne reže, ker je blodeča izguba približno obratno sorazmerna s kvadratom zračne reže; zmanjšanje harmoničnega magnetnega potenciala, kot je uporaba sinusoidnih (nizko harmoničnih) navitij; pravilno prileganje reže; zmanjšanje zobanja, rotor ima zaprto režo, odprta reža visokonapetostnega motorja pa ima magnetno zagozdo reže; obdelava luščenja rotorja iz litega aluminija zmanjša bočni tok itd.Omeniti velja, da zgornji ukrepi na splošno ne zahtevajo dodajanja učinkovitih materialov.Razna poraba je povezana tudi s stanjem ogrevanja motorja, kot je dobro odvajanje toplote navitja, nizka notranja temperatura motorja in nizka razna poraba.
Primer: Tovarna popravlja 6-polni motor z močjo 250 kW.Po preskusu popravila je dvig temperature dosegel 125 K pod 75 % nazivne obremenitve.Zračna reža je nato obdelana na 1,3-kratno prvotno velikost.Pri preskusu pod nazivno obremenitvijo je dvig temperature dejansko padel na 81 K, kar v celoti dokazuje, da se je zračna reža povečala in razpršeno odvajanje močno zmanjšalo.Harmonični magnetni potencial je pomemben dejavnik za blodeče izgube. Motorji srednje in velike zmogljivosti uporabljajo sinusna navitja za zmanjšanje harmoničnega magnetnega potenciala in učinek je pogosto zelo dober.Dobro zasnovana sinusna navitja se uporabljajo za motorje srednje in velike moči. Ko se harmonska amplituda in amplituda zmanjšata za 45 % do 55 % v primerjavi z izvirno zasnovo, se lahko razpršene izgube zmanjšajo za 32 % do 55 %, sicer se bo dvig temperature zmanjšal in učinkovitost povečala. , se hrup zmanjša in lahko prihrani baker in železo.
3. Zaključek
3.1 Trifazni AC motor
Ko se moč spremeni od majhne do velike, se delež porabe bakra in porabe aluminija v skupni toplotni izgubi na splošno poveča od velike do majhne, medtem ko se delež izgubljene izgube porabe železa običajno poveča od majhne do velike.Pri majhnih motorjih izguba bakra predstavlja največji delež celotne toplotne izgube. Ko se zmogljivost motorja poveča, se izgube bakra in izgube železa približajo in presežejo.
3.2 Za zmanjšanje toplotnih izgub
Moč motorja je drugačna, drugačen je tudi fokus sprejetih ukrepov.Pri majhnih motorjih je treba najprej zmanjšati porabo bakra.Pri motorjih s srednjo in visoko močjo je treba več pozornosti nameniti zmanjšanju izgube železa in izgubljenih izgub.Stališče, da so "potepuške izgube veliko manjše od izgub bakra in železa", je enostransko.
3.3 Delež razpršenih izgub v celotni toplotni izgubi velikih motorjev je večji
V tem dokumentu je poudarjeno, da večja kot je moč motorja, več pozornosti je treba nameniti zmanjšanju blodečih izgub.
Čas objave: 1. julij 2022