Förlusterna hos trefasiga AC-motorer kan delas in i kopparförluster, aluminiumförluster, järnförluster, ströförluster och vindförluster. De fyra första är värmeförluster, och summan av dem kallas totala värmeförluster.Andelen kopparförlust, aluminiumförlust, järnförlust och ströförlust av den totala värmeförlusten exponeras när effekten ändras från liten till stor.Genom exemplet, även om andelen kopparförbrukning och aluminiumförbrukning i den totala värmeförlusten fluktuerar, minskar den generellt från stor till liten, vilket visar en nedåtgående trend.Tvärtom, järnförlust och herrelös förlust, även om det finns fluktuationer, ökar i allmänhet från små till stora, vilket visar en uppåtgående trend.När kraften är tillräckligt stor överstiger järnavledningsförlusten kopparförlusten.Ibland överstiger herrelös förlust kopparförlust och järnförlust och blir den första faktorn för värmeförlust.Att analysera Y2-motorn på nytt och observera den proportionella förändringen av olika förluster till den totala förlusten avslöjar liknande lagar.Genom att erkänna ovanstående regler dras slutsatsen att olika kraftmotorer har olika betoning på att minska temperaturökning och värmeförlust.För små motorer bör kopparförlusten minskas först; för medelstora och högeffektsmotorer bör järnförlusten fokuseras på att minska förluster av strö.Uppfattningen att "förlusten av herrelösa är mycket mindre än kopparförlusten och järnförlusten" är ensidig.Det betonas särskilt att ju större motoreffekt, desto mer uppmärksamhet bör ägnas åt att minska ströförluster.Motorer med medelstor och stor kapacitet använder sinusformade lindningar för att minska harmonisk magnetisk potential och ströförluster, och effekten är ofta mycket god.Olika åtgärder för att minska ströförluster behöver i allmänhet inte öka effektiva material.
Introduktion
Förlusten av trefas AC-motor kan delas in i kopparförlust PCu, aluminiumförlust PAl, järnförlust PFe, ströförlust Ps, vindslitage Pfw, de fyra första är värmeförluster, vars summa kallas total värmeförlust PQ, varav ströförlust Det är orsaken till alla förluster utom kopparförlust PCu, aluminiumförlust PAl, järnförlust PFe och vindslitage Pfw, inklusive harmonisk magnetisk potential, magnetiskt läckfält och sidoström i rännan.
På grund av svårigheten att beräkna strökförlusten och testets komplexitet, föreskriver många länder att förlustförlusten beräknas som 0,5 % av motorns ineffekt, vilket förenklar motsägelsen.Detta värde är dock väldigt grovt, och olika konstruktioner och olika processer är ofta väldigt olika, vilket också döljer motsägelsen och inte riktigt kan återspegla motorns faktiska arbetsförhållanden.På senare tid har den uppmätta strökavledningen blivit mer och mer populär.I en tid präglad av global ekonomisk integration är det den allmänna trenden att ha en viss framåtblickande hur man integrerar med internationella standarder.
I denna artikel studeras trefas AC-motorn. När effekten ändras från liten till stor ändras andelen kopparförlust PCu, aluminiumförlust PAl, järnförlust PFe och ströförlust Ps till den totala värmeförlusten PQ, och motåtgärderna erhålls. Designa och tillverka mer rimligt och bättre.
1. Förlustanalys av motorn
1.1 Observera först ett exempel.En fabrik exporterar produkter i E-serien av elmotorer, och de tekniska förhållandena anger de uppmätta ströförlusterna.För att underlätta jämförelsen, låt oss först titta på 2-poliga motorer, som varierar i effekt från 0,75 kW till 315 kW.Enligt testresultaten beräknas förhållandet mellan kopparförlust PCu, aluminiumförlust PAl, järnförlust PFe och ströförlust Ps och den totala värmeförlusten PQ, som visas i figur 1.Ordinatan i figuren är förhållandet mellan olika värmeförluster och den totala värmeförlusten (%), abskissan är motoreffekten (kW), den streckade linjen med diamanter är andelen kopparförbrukning, den streckade linjen med kvadrater är andelen aluminiumförbrukning, och den streckade linjen i triangeln är järnförlustförhållandet, och den streckade linjen med korset är förhållandet mellan förlustförlusten.
Figur 1. En streckad linje över andelen kopparförbrukning, aluminiumförbrukning, järnförbrukning, ströavledning och total värmeförlust för E-seriens 2-poliga motorer
(1) När motorns effekt ändras från liten till stor, minskar andelen kopparförbrukning, även om den fluktuerar, i allmänhet från stor till liten, vilket visar en nedåtgående trend. 0,75kW och 1,1kW står för ca 50%, medan 250kW och 315kW är mindre än Andelen 20% aluminiumförbrukning har också förändrats från stort till litet generellt, visar en nedåtgående trend, men förändringen är inte stor.
(2) Från liten till stor motoreffekt ändras andelen järnförluster, även om det finns fluktuationer, ökar den i allmänhet från liten till stor, vilket visar en uppåtgående trend.0,75kW~2,2kW är cirka 15%, och när det är större än 90kW överstiger det 30%, vilket är större än kopparförbrukningen.
(3) Den proportionella förändringen av spridning av strö, även om den fluktuerar, ökar i allmänhet från liten till stor, vilket visar en uppåtgående trend.0,75kW ~ 1,5kW är cirka 10%, medan 110kW är nära kopparförbrukningen. För specifikationer större än 132kW överstiger de flesta ströförlusterna kopparförbrukningen.Straxförlusterna på 250kW och 315kW överstiger koppar- och järnförlusterna och blir den första faktorn i värmeförlusten.
4-polig motor (linjediagram utelämnat).Järnförlusten över 110kW är större än kopparförlusten, och ströförlusten på 250kW och 315kW överstiger kopparförlusten och järnförlusten, och blir den första faktorn i värmeförlusten.Summan av kopparförbrukning och aluminiumförbrukning för denna serie av 2-6-poliga motorer, den lilla motorn står för cirka 65% till 84% av den totala värmeförlusten, medan den stora motorn minskar till 35% till 50%, medan järnet förbrukningen är den motsatta, den lilla motorn står för cirka 65 % till 84 % av den totala värmeförlusten. Den totala värmeförlusten är 10 % till 25 %, medan den stora motorn ökar till cirka 26 % till 38 %.Stray loss, små motorer står för cirka 6% till 15%, medan stora motorer ökar till 21% till 35%.När effekten är tillräckligt stor, överstiger järnförlusten ströförlusten kopparförlusten.Ibland överstiger ströförlusten kopparförlusten och järnförlusten, vilket blir den första faktorn i värmeförlusten.
1,2 R-serien 2-polig motor, uppmätt ströförlust
Enligt testresultaten erhålls förhållandet mellan kopparförlust, järnförlust, ströförlust etc. till den totala värmeförlusten PQ.Figur 2 visar den proportionella förändringen i motoreffekt till lös kopparförlust.Ordinatan i figuren är förhållandet (%) av lös kopparförlust till den totala värmeförlusten, abskissan är motoreffekten (kW), den streckade linjen med diamanter är förhållandet mellan kopparförlusten och den streckade linjen med kvadrater är förhållandet mellan herrelösa förluster.Figur 2 visar tydligt att i allmänhet, ju större motoreffekt, desto större andel ströförluster av den totala värmeförlusten, som ökar.Figur 2 visar också att för storlekar större än 150 kW överstiger ströförlusterna kopparförlusterna.Det finns flera storlekar av motorer, och ströförlusten är till och med 1,5 till 1,7 gånger kopparförlusten.
Effekten hos denna serie av 2-poliga motorer sträcker sig från 22kW till 450kW. Förhållandet mellan den uppmätta herrelösa förlusten och PQ har ökat från mindre än 20 % till nästan 40 %, och förändringsintervallet är mycket stort.Om den uttrycks som förhållandet mellan den uppmätta ströförlusten och den nominella uteffekten, är den cirka (1,1~1,3) %; om det uttrycks som förhållandet mellan den uppmätta ströförlusten och ingångseffekten, är den cirka (1,0~1,2) %, de två sistnämnda. Förhållandet mellan uttrycket förändras inte mycket, och det är svårt att se den proportionella förändringen av ströet förlust till PQ.Att observera värmeförlusten, särskilt förhållandet mellan ströförlust och PQ, kan därför bättre förstå den förändrade lagen för värmeförlust.
Den uppmätta ströförlusten i de två ovanstående fallen använder IEEE 112B-metoden i USA
Figur 2. Linjediagram över förhållandet mellan kopparförlustförlust och total värmeförlust för R-seriens 2-poliga motor
1.3 Y2-serien motorer
De tekniska villkoren stipulerar att ströförlusten är 0,5 % av ingångseffekten, medan GB/T1032-2005 anger det rekommenderade värdet för strökförlusten. Ta nu metod 1, och formeln är Ps=(0,025-0,005×lg(PN))×P1 formel PN- är märkeffekt; P1- är ingångseffekt.
Vi antar att det uppmätta värdet av ströförlusten är lika med det rekommenderade värdet, och räknar om den elektromagnetiska beräkningen och beräknar sedan förhållandet mellan de fyra värmeförlusterna av kopparförbrukning, aluminiumförbrukning och järnförbrukning och den totala värmeförlusten PQ .Ändringen av dess andel är också i linje med ovanstående regler.
Det vill säga: när effekten ändras från liten till stor, minskar andelen kopparförbrukning och aluminiumförbrukning generellt från stor till liten, vilket visar en nedåtgående trend.Å andra sidan ökar andelen järnförlust och ströförlust generellt från liten till stor, vilket visar en uppåtgående trend.Oavsett 2-polig, 4-polig eller 6-polig, om effekten är större än en viss effekt, kommer järnförlusten att överstiga kopparförlusten; andelen herrelösa förluster kommer också att öka från liten till stor, gradvis närma sig kopparförlusten, eller till och med överstiga kopparförlusten.Strömavledningen på mer än 110kW i 2 poler blir den första faktorn i värmeförlusten.
Figur 3 är ett streckat diagram över förhållandet mellan fyra värmeförluster och PQ för 4-poliga motorer i Y2-serien (förutsatt att det uppmätta värdet av ströförlust är lika med ovan rekommenderade värde, och andra förluster beräknas enligt värdet) .Ordinatan är förhållandet mellan olika värmeförluster och PQ (%), och abskissan är motoreffekten (kW).Uppenbarligen är järnförluster över 90 kW större än kopparförluster.
Figur 3. Det streckade linjen över förhållandet mellan kopparförbrukning, aluminiumförbrukning, järnförbrukning och ströavledning till total värmeförlust för Y2-seriens 4-poliga motorer
1.4 Litteraturen studerar förhållandet mellan olika förluster och totala förluster (inklusive vindfriktion)
Man fann att kopparförbrukningen och aluminiumförbrukningen stod för 60 % till 70 % av den totala förlusten i små motorer, och minskade till 30 % till 40 % när kapaciteten ökade, medan järnförbrukningen var den motsatta. %ovan.För herrelösa förluster står små motorer för cirka 5 % till 10 % av de totala förlusterna, medan stora motorer står för mer än 15 %.De lagar som avslöjas är likartade: det vill säga när effekten ändras från liten till stor, minskar andelen kopparförlust och aluminiumförlust i allmänhet från stor till liten, vilket visar en nedåtgående trend, medan andelen järnförlust och ströförlust generellt ökar fr.o.m. liten till stor, visar en uppåtgående trend. .
1.5 Beräkningsformel för rekommenderat värde för ströförlust enligt GB/T1032-2005 Metod 1
Täljaren är det uppmätta värdet för ströförlust.Från liten till stor motoreffekt ändras andelen ströförlust till ineffekt och minskar gradvis, och ändringsintervallet är inte litet, cirka 2,5 % till 1,1 %.Om nämnaren ändras till den totala förlusten ∑P, det vill säga Ps/∑P=Ps/P1/(1-η), om motoreffektiviteten är 0,667~0,967, är reciproken av (1-η) 3~ 30, det vill säga den uppmätta föroreningen Jämfört med förhållandet mellan ineffekt, förstärks förhållandet mellan förlustförlust och total förlust med 3 till 30 gånger. Ju högre effekt, desto snabbare stiger den streckade linjen.Uppenbarligen, om förhållandet mellan ströförlusten och den totala värmeförlusten tas, är "förstoringsfaktorn" större.För R-seriens 2-poliga 450kW motor i exemplet ovan är förhållandet mellan ströförlust och ineffekt Ps/P1 något mindre än det beräknade värdet som rekommenderas ovan, och förhållandet mellan ströförlust och total förlust ∑P och total värmeförlust PQ är 32,8%, respektive. 39,5 %, jämfört med förhållandet mellan ineffekt P1, "förstärkt" cirka 28 gånger respektive 34 gånger.
Metoden för observation och analys i detta dokument är att ta förhållandet mellan 4 typer av värmeförlust och den totala värmeförlusten PQ. Kvotevärdet är stort, och andelen och förändringslagen för olika förluster kan tydligt ses, det vill säga kraften från liten till stor, kopparförbrukning och aluminiumförbrukning Generellt har andelen förändrats från stor till liten, vilket visar en nedåtgående trend, medan andelen järnförlust och ströförlust generellt sett har förändrats från liten till stor, med en uppåtgående trend.Speciellt observerades det att ju större motoreffekten är, desto högre är förhållandet mellan ströförlust och PQ, gradvis närmar sig kopparförlusten, överskrider kopparförlusten och till och med blir den första faktorn i värmeförlusten, så att vi korrekt kan förstå lagen och var uppmärksam på att minska den stora motorn. vilseledande förluster.Jämfört med förhållandet mellan ströförlust och ineffekt, uttrycks förhållandet mellan den uppmätta strökförlusten och den totala värmeförlusten endast på annat sätt och ändrar inte dess fysiska natur.
2. Åtgärder
Att känna till ovanstående regel är till hjälp för rationell design och tillverkning av motorn.Motorns kraft är annorlunda, och åtgärderna för att minska temperaturökningen och värmeförlusten är olika, och fokus är annorlunda.
2.1 För lågeffektsmotorer står kopparförbrukningen för en hög andel av den totala värmeförlusten
Därför bör en minskning av temperaturökningen först minska kopparförbrukningen, såsom att öka trådens tvärsnitt, minska antalet ledare per slits, öka statorslitsformen och förlänga järnkärnan.I fabriken styrs temperaturökningen ofta genom att styra värmebelastningen AJ, vilket är helt korrekt för små motorer.Att kontrollera AJ är i huvudsak att kontrollera kopparförlusten. Det är inte svårt att hitta statorkopparförlusten för hela motorn enligt AJ, statorns innerdiameter, spolens halvvarvslängd och koppartrådens resistivitet.
2.2 När effekten ändras från liten till stor närmar sig järnförlusten gradvis kopparförlusten
Järnförbrukningen överstiger i allmänhet kopparförbrukningen när den är större än 100kW.Därför bör stora motorer vara uppmärksamma på att minska järnförbrukningen.För specifika åtgärder kan kiselstålplåtar med låg förlust användas, statorns magnetiska densitet bör inte vara för hög och uppmärksamhet bör ägnas åt den rimliga fördelningen av den magnetiska densiteten för varje del.
Vissa fabriker designar om några högeffektsmotorer och reducerar på lämpligt sätt statorns spårform.Den magnetiska densitetsfördelningen är rimlig, och förhållandet mellan kopparförlust och järnförlust är korrekt justerat.Även om statorströmtätheten ökar, ökar den termiska belastningen och kopparförlusten ökar, statorns magnetiska densitet minskar och järnförlusten minskar mer än kopparförlusten ökar.Prestandan är likvärdig med den ursprungliga designen, inte bara temperaturökningen minskas, utan även mängden koppar som används i statorn sparas.
2.3 För att minska herrelösa förluster
Denna artikel betonar attstörre motoreffekt, desto mer uppmärksamhet bör ägnas åt att minska herrelösa förluster.Åsikten att "förluster på strö är mycket mindre än kopparförluster" gäller endast små motorer.Uppenbarligen, enligt ovanstående observation och analys, ju högre effekt, desto mindre lämplig är den.Uppfattningen att "herrelösa förluster är mycket mindre än järnförluster" är också olämplig.
Förhållandet mellan det uppmätta värdet av ströförlust och ineffekten är högre för små motorer, och förhållandet är lägre när effekten är större, men det kan inte dras slutsatsen att små motorer bör vara uppmärksamma på att minska ströförlusterna, medan stora motorer gör det. behöver inte minska herrelösa förluster. förlust.Tvärtom, enligt ovanstående exempel och analys, ju större motoreffekten är, desto högre är förhållandet mellan ströförlusten och den totala värmeförlusten, ströförlusten och järnförlusten är nära eller till och med över kopparförlusten, så desto större motorkraften, desto mer uppmärksamhet bör ägnas åt den. Minska herrelösa förluster.
2.4 Åtgärder för att minska herrelösa förluster
Sätt att minska herrelösa förluster, såsom att öka luftgapet, eftersom förlustförlusten är ungefär omvänt proportionell mot kvadraten av luftgapet; reducering av den harmoniska magnetiska potentialen, såsom användning av sinusformade (låg harmoniska) lindningar; korrekt slitspassning; minskar kuggning, Rotorn använder stängt spår, och det öppna spåret på högspänningsmotorn antar magnetisk spårkil; gjutna aluminium rotor skalbehandling minskar sidoström, och så vidare.Det är värt att notera att ovanstående åtgärder i allmänhet inte kräver tillsats av effektiva material.Diverse förbrukning är också relaterad till motorns uppvärmningstillstånd, såsom god värmeavledning av lindningen, låg inre temperatur på motorn och låg diverse förbrukning.
Exempel: En fabrik reparerar en motor med 6 poler och 250kW.Efter reparationstestet har temperaturökningen nått 125K under 75 % av den nominella belastningen.Luftspalten bearbetas sedan till 1,3 gånger den ursprungliga storleken.I testet under nominell belastning sjönk temperaturökningen faktiskt till 81K, vilket till fullo visar att luftgapet har ökat och strökavledningen har minskat kraftigt.Harmonisk magnetisk potential är en viktig faktor för ströförlust. Motorer med medelstor och stor kapacitet använder sinusformade lindningar för att minska övertonsmagnetisk potential, och effekten är ofta mycket god.Väldesignade sinuslindningar används för medelstora och högeffektsmotorer. När den harmoniska amplituden och amplituden reduceras med 45% till 55% jämfört med den ursprungliga designen, kan ströförlusten minskas med 32% till 55%, annars kommer temperaturökningen att minska och effektiviteten ökas. , ljudet reduceras och det kan spara koppar och järn.
3. Slutsats
3.1 Trefas AC-motor
När effekten ändras från liten till stor ökar andelen kopparförbrukning och aluminiumförbrukning av den totala värmeförlusten i allmänhet från stor till liten, medan andelen järnförbrukning ströförlust i allmänhet ökar från liten till stor.För små motorer står kopparförlusten för den högsta andelen av den totala värmeförlusten. När motorkapaciteten ökar, närmar sig ströförluster och järnförluster och överstiger kopparförlusten.
3.2 För att minska värmeförlusten
Motorns kraft är annorlunda, och fokus på de åtgärder som vidtas är också olika.För små motorer bör kopparförbrukningen minskas först.För medelstora och högeffektsmotorer bör mer uppmärksamhet ägnas åt att minska järnförluster och ströförluster.Uppfattningen att "herrelösa förluster är mycket mindre än kopparförluster och järnförluster" är ensidig.
3.3 Andelen ströförluster i den totala värmeförlusten för stora motorer är högre
Denna artikel betonar att ju större motoreffekt, desto mer uppmärksamhet bör ägnas åt att minska ströförluster.
Posttid: 2022-jun-16