Втрати трифазних двигунів змінного струму можна розділити на втрати міді, втрати алюмінію, втрати заліза, паразитні втрати та втрати вітру. Перші чотири - це втрати на тепло, а їх сума називається загальними втратами на тепло.Частка втрат міді, втрат алюмінію, втрат заліза та втрат розсіювання до загальних втрат тепла пояснюється, коли потужність змінюється від малої до великої.З огляду на приклад, хоча частка споживання міді та споживання алюмінію в загальних тепловтратах коливається, вона загалом зменшується від великих до малих, демонструючи тенденцію до зниження.Навпаки, втрати заліза та випадкові втрати, хоча й є коливання, зазвичай зростають від малих до великих, демонструючи тенденцію до зростання.Коли потужність достатньо велика, розсіяне розсіювання заліза перевищує розсіювання міді.Іноді втрати тепла перевищують втрати міді та заліза і стають першим фактором втрати тепла.Повторний аналіз двигуна Y2 і спостереження пропорційної зміни різних втрат до загальних втрат виявляє схожі закони.Визнаючи наведені вище правила, можна зробити висновок, що двигуни різних потужностей мають різний акцент на зниженні підвищення температури та втрати тепла.Для невеликих двигунів спочатку слід зменшити втрати міді; для двигунів середньої та великої потужності втрати заліза повинні бути спрямовані на зменшення паразитних втрат.Думка про те, що «блукаючі втрати набагато менші, ніж втрати міді та заліза», є односторонньою.Особливо підкреслюється, що чим більша потужність двигуна, тим більше уваги слід приділяти зменшенню паразитних втрат.Двигуни середньої та великої потужності використовують синусоїдальні обмотки для зменшення гармонійного магнітного потенціалу та паразитних втрат, і ефект часто дуже хороший.Різноманітні заходи для зменшення випадкових втрат, як правило, не потребують збільшення ефективних матеріалів.
вступ
Втрати трифазного двигуна змінного струму можна розділити на втрати міді PCu, втрати алюмінію PAl, втрати заліза PFe, паразитні втрати Ps, вітровий знос Pfw, перші чотири - це втрати на нагрівання, сума яких називається загальними втратами на нагрівання PQ, з яких паразитні втрати Це є причиною всіх втрат, крім втрат міді PCu, втрат алюмінію PAl, втрат заліза PFe та вітрового зносу Pfw, включаючи гармонічний магнітний потенціал, магнітне поле витоку та бічний струм жолоба.
Через складність розрахунку паразитних втрат і складність тесту багато країн передбачають, що паразитні втрати розраховуються як 0,5% від вхідної потужності двигуна, що спрощує протиріччя.Однак це значення є дуже приблизним, і різні конструкції та різні процеси часто дуже відрізняються, що також приховує протиріччя та не може справді відображати фактичні умови роботи двигуна.Останнім часом вимірювання дисипації розсіювання стає все більш популярним.В епоху глобальної економічної інтеграції загальна тенденція полягає в певному прогнозуванні того, як інтегруватися з міжнародними стандартами.
У цій статті досліджується трифазний двигун змінного струму. Коли потужність змінюється від малої до великої, частка втрат міді PCu, втрат алюмінію PAl, втрат заліза PFe та паразитних втрат Ps до загальних втрат тепла PQ змінюється, і виходять контрзаходи. Дизайн і виробництво більш розумні та кращі.
1. Розрахунок втрат двигуна
1.1 Спочатку спостерігайте за прикладом.Завод експортує продукцію електродвигунів серії Е, а технічні умови передбачають виміряні паразитні втрати.Для простоти порівняння давайте спочатку подивимося на 2-полюсні двигуни, потужність яких варіюється від 0,75 кВт до 315 кВт.Згідно з результатами випробувань, розраховується співвідношення втрат міді PCu, втрат алюмінію PAl, втрат заліза PFe та паразитних втрат Ps до загальних втрат тепла PQ, як показано на малюнку 1.По осі ординат на малюнку – відношення різних втрат на тепло до загальних втрат на тепло (%), по осі абсцис – потужність двигуна (кВт), пунктирна лінія з ромбами – частка споживання міді, пунктирна лінія з квадратами – частка споживання алюмінію, а пунктирна лінія трикутника — коефіцієнт втрат чавуну, а пунктирна лінія з хрестиком — коефіцієнт паразитних втрат.
Малюнок 1. Пунктирна діаграма частки споживання міді, споживання алюмінію, споживання заліза, дисипації та загальних втрат на нагрівання 2-полюсних двигунів серії E
(1) Коли потужність двигуна змінюється від малої до великої, частка споживання міді, хоча й коливається, зазвичай зменшується від великої до малої, демонструючи тенденцію до зниження. 0,75 кВт і 1,1 кВт становлять близько 50%, тоді як 250 кВт і 315 кВт менше, ніж Частка 20% споживання алюмінію також змінилася з великого до малого в цілому, демонструючи тенденцію до зниження, але зміна невелика.
(2) Від малої до великої потужності двигуна частка втрат заліза змінюється, хоча є коливання, вона зазвичай збільшується від малої до великої, демонструючи тенденцію до зростання.0,75 кВт ~ 2,2 кВт становить приблизно 15%, а коли вона перевищує 90 кВт, вона перевищує 30%, що перевищує споживання міді.
(3) Пропорційна зміна дисипації розсіювання, хоча й коливається, зазвичай зростає від малого до великого, демонструючи тенденцію до зростання.0,75 кВт ~ 1,5 кВт — це близько 10%, тоді як 110 кВт близько до споживання міді. Для характеристик понад 132 кВт більшість паразитних втрат перевищує споживання міді.Блукаючі втрати 250 кВт і 315 кВт перевищують втрати міді та заліза і стають першим фактором втрати тепла.
4-полюсний двигун (лінійна схема опущена).Втрати заліза понад 110 кВт перевищують втрати міді, а паразитні втрати 250 кВт і 315 кВт перевищують втрати міді та заліза, стаючи першим фактором втрати тепла.Сума споживання міді та алюмінію цієї серії 2-6 полюсних двигунів, маленький двигун становить приблизно від 65% до 84% загальних втрат тепла, тоді як великий двигун зменшує до 35% до 50%, тоді як залізо споживання навпаки, на маленький двигун припадає приблизно від 65% до 84% загальних втрат тепла. Загальна втрата тепла становить від 10% до 25%, тоді як великий двигун збільшується приблизно до 26%-38%.Блукаючі втрати, маленькі двигуни складають приблизно від 6% до 15%, тоді як великі двигуни збільшуються до 21%-35%.Коли потужність достатньо велика, втрати заліза на розсіяні втрати перевищують втрати міді.Іноді паразитні втрати перевищують втрати міді та заліза, стаючи першим фактором втрати тепла.
2-полюсний двигун серії 1.2 R, виміряні паразитні втрати
Згідно з результатами випробувань, отримують відношення втрат міді, втрат заліза, паразитних втрат тощо до загальних втрат тепла PQ.На малюнку 2 показано пропорційну зміну потужності двигуна до втрат паразитної міді.По осі ординат на малюнку – відношення (%) втрат паразитної міді до загальних втрат на нагрівання, по осі абсцис – потужність двигуна (кВт), пунктирна лінія з ромбами – відношення втрат міді, а пунктирна лінія з квадратами – коефіцієнт паразитних втрат.На рисунку 2 чітко видно, що загалом чим більша потужність двигуна, тим більша частка паразитних втрат у загальних теплових втратах, яка зростає.Рисунок 2 також показує, що для розмірів понад 150 кВт паразитні втрати перевищують втрати міді.Існує кілька типорозмірів двигунів, і втрати міді в 1,5-1,7 рази перевищують втрати міді.
Потужність цієї серії 2-полюсних двигунів коливається від 22 кВт до 450 кВт. Співвідношення виміряних паразитних втрат до PQ зросло з менш ніж 20% до майже 40%, і діапазон змін є дуже великим.Якщо виражати відношення виміряних паразитних втрат до номінальної вихідної потужності, це приблизно (1,1~1,3)%; якщо виражати співвідношення виміряних втрат розсіювання до вхідної потужності, воно становить приблизно (1,0~1,2)%, останні два. Співвідношення виразу не сильно змінюється, і важко побачити пропорційну зміну розсіювання втрата PQ.Таким чином, спостерігаючи за втратами на тепло, особливо за відношенням паразитних втрат до PQ, можна краще зрозуміти змінний закон втрат на тепло.
Виміряні паразитні втрати у двох вищезазначених випадках прийнято за методом IEEE 112B у Сполучених Штатах
Рисунок 2. Лінійна діаграма відношення втрат міді до загальних втрат на нагрівання 2-полюсного двигуна серії R
Мотори серії 1.3 Y2
Технічні умови передбачають, що паразитні втрати становлять 0,5% від вхідної потужності, а GB/T1032-2005 визначає рекомендоване значення паразитних втрат. Тепер візьмемо метод 1 і формула Ps=(0,025-0,005×lg(PN))×P1 формула PN- це номінальна потужність; P1- вхідна потужність.
Ми припускаємо, що виміряне значення паразитних втрат дорівнює рекомендованому значенню, і перераховуємо електромагнітний розрахунок, а потім обчислюємо співвідношення чотирьох втрат на нагрівання споживання міді, споживання алюмінію та споживання заліза до загальних втрат на нагрівання PQ .Зміна його пропорції також відповідає наведеним вище правилам.
Тобто: коли потужність змінюється від малої до великої, частка споживання міді та споживання алюмінію загалом зменшується від великої до малої, демонструючи тенденцію до зниження.З іншого боку, частка втрат заліза та паразитних втрат зазвичай зростає від малої до великої, демонструючи тенденцію до зростання.Незалежно від 2-полюсного, 4-полюсного або 6-полюсного, якщо потужність перевищує певну потужність, втрати заліза перевищать втрати міді; частка паразитних втрат також зростатиме від малих до великих, поступово наближаючись до втрат міді або навіть перевищуючи їх.Розсіяна потужність понад 110 кВт у 2 полюсах стає першим фактором втрати тепла.
На рисунку 3 зображено пунктирний графік співвідношення чотирьох втрат на нагрівання до PQ для 4-полюсних двигунів серії Y2 (припускаючи, що виміряне значення паразитних втрат дорівнює рекомендованому вище значенню, а інші втрати розраховуються відповідно до значення) .По осі ординат - відношення різних теплових втрат до PQ (%), по осі абсцис - потужність двигуна (кВт).Очевидно, що втрати заліза понад 90 кВт перевищують втрати міді.
Малюнок 3. Пунктирна діаграма співвідношення споживання міді, споживання алюмінію, споживання заліза та дисипації до загальних втрат на тепло 4-полюсних двигунів серії Y2
1.4 У літературі вивчається відношення різних втрат до загальних втрат (включаючи тертя від вітру)
Було виявлено, що споживання міді та споживання алюмінію становило від 60% до 70% загальних втрат у малих двигунах і зменшувалося до 30%-40% при збільшенні потужності, тоді як споживання заліза було навпаки. % вище.Що стосується паразитних втрат, на малі двигуни припадає приблизно від 5% до 10% загальних втрат, тоді як на великі двигуни припадає понад 15%.Виявлені закономірності схожі: тобто, коли потужність змінюється від малої до великої, частка втрат міді та алюмінію зазвичай зменшується від великих до малих, демонструючи тенденцію до зниження, тоді як частка втрат заліза та паразитних втрат зазвичай зростає від від малого до великого, демонструючи тенденцію до зростання. .
1.5 Формула розрахунку рекомендованого значення паразитних втрат згідно з методом 1 GB/T1032-2005
Чисельник є виміряним значенням паразитних втрат.Від малої до великої потужності двигуна частка блукаючих втрат до вхідної потужності змінюється та поступово зменшується, а діапазон змін не малий, приблизно від 2,5% до 1,1%.Якщо знаменник змінити на загальні втрати ∑P, тобто Ps/∑P=Ps/P1/(1-η), якщо ККД двигуна становить 0,667~0,967, зворотна величина (1-η) дорівнює 3~ 30, тобто виміряна домішка. Порівняно з відношенням вхідної потужності відношення втрат на дисипацію до загальних втрат збільшується в 3-30 разів. Чим вище потужність, тим швидше піднімається ламана лінія.Очевидно, якщо взяти відношення втрати тепла до загальної втрати тепла, «коефіцієнт збільшення» буде більшим.Для 2-полюсного двигуна серії R потужністю 450 кВт у наведеному вище прикладі відношення блукаючих втрат до вхідної потужності Ps/P1 трохи менше, ніж розрахункове значення, рекомендоване вище, а відношення блукаючих втрат до загальних втрат ∑P і загальних втрат тепла PQ становить 32,8% відповідно. 39,5%, порівняно з відношенням вхідної потужності P1, «посиленої» приблизно в 28 разів і 34 рази відповідно.
Метод спостереження та аналізу в цій статті полягає у визначенні співвідношення 4 видів тепловтрат до загальних тепловтрат PQ. Значення співвідношення велике, і можна чітко побачити пропорцію та закон зміни різних втрат, тобто потужність від малого до великого, споживання міді та споживання алюмінію. Загалом пропорція змінилася від великого до малого, демонструючи спад. тенденція, тоді як частка втрат заліза та паразитних втрат загалом змінилася від малої до великої, демонструючи тенденцію до зростання.Зокрема, було помічено, що чим більша потужність двигуна, тим вище співвідношення паразитних втрат до PQ, поступово наближаючись до втрат міді, перевищуючи втрати міді, і навіть стаючи першим фактором втрат тепла, тому ми можемо правильно зрозуміти закон і зверніть увагу на зменшення великого двигуна. випадкові втрати.Порівняно зі співвідношенням розсіяних втрат до вхідної потужності, відношення виміряних розсіяних втрат до загальних теплових втрат виражається лише іншим способом і не змінює своєї фізичної природи.
2. Заходи
Знання вищевказаного правила корисно для раціонального проектування та виготовлення двигуна.Потужність двигуна різна, і заходи по зниженню підвищення температури і втрати тепла різні, і спрямованість різна.
2.1 Для двигунів малої потужності споживання міді становить значну частку загальних втрат тепла
Таким чином, зменшення підвищення температури має спочатку зменшити споживання міді, наприклад, збільшити поперечний переріз дроту, зменшити кількість провідників на слот, збільшити форму щілини статора та подовжити залізний сердечник.На заводі підвищення температури часто контролюється за допомогою регулювання теплового навантаження AJ, що цілком правильно для невеликих двигунів.Контроль AJ по суті означає контроль втрати міді. Неважко знайти втрати міді в статорі всього двигуна відповідно до AJ, внутрішнього діаметра статора, довжини півобороту котушки та питомого опору мідного дроту.
2.2 Коли потужність змінюється від малої до великої, втрати заліза поступово наближаються до втрат міді
Споживання заліза зазвичай перевищує споживання міді, якщо воно перевищує 100 кВт.Тому великим двигунам слід звернути увагу на зменшення споживання заліза.Для конкретних заходів можна використовувати листи кремнієвої сталі з низькими втратами, магнітна щільність статора не повинна бути занадто високою, і слід приділяти увагу розумному розподілу магнітної щільності кожної частини.
Деякі заводи перепроектують деякі двигуни високої потужності та відповідно зменшують форму паза статора.Розподіл магнітної щільності розумний, а співвідношення втрат міді та втрат заліза належним чином відрегульовано.Хоча щільність струму статора збільшується, теплове навантаження збільшується, а втрати міді збільшуються, магнітна щільність статора зменшується, а втрати заліза зменшуються більше, ніж збільшуються втрати міді.Продуктивність еквівалентна оригінальній конструкції, не тільки знижується підвищення температури, але також зберігається кількість міді, яка використовується в статорі.
2.3 Зменшити випадкові втрати
У цій статті підкреслюється, щоЧим більше потужність двигуна, тим більше уваги слід приділяти зменшенню паразитних втрат.Думка про те, що «блукаючі втрати набагато менше, ніж втрати міді» відноситься тільки до невеликих двигунів.Очевидно, що згідно з наведеними вище спостереженнями та аналізом, чим вища потужність, тим вона менш придатна.Думка про те, що «блукаючі втрати набагато менші за втрати заліза», також є недоречною.
Співвідношення виміряного значення паразитних втрат до вхідної потужності вище для малих двигунів, і співвідношення нижче, коли потужність більша, але не можна зробити висновок, що малі двигуни повинні приділяти увагу зменшенню паразитних втрат, тоді як великі двигуни роблять не потрібно зменшувати випадкові втрати. втрата.Навпаки, згідно з наведеним вище прикладом і аналізом, чим більша потужність двигуна, тим вище відношення блукаючих втрат до загальних втрат тепла, блукаючі втрати та втрати заліза близькі або навіть перевищують втрати міді, тому більше потужність двигуна, тим більше уваги слід приділяти їй. Зменшити випадкові втрати.
2.4 Заходи щодо зменшення випадкових втрат
Способи зменшення паразитних втрат, такі як збільшення повітряного зазору, оскільки паразитні втрати приблизно обернено пропорційні квадрату повітряного зазору; зниження гармонійного магнітного потенціалу, наприклад, використання синусоїдальних (низьких гармонік) обмоток; правильна посадка шліца; Зменшення зачеплення, ротор використовує закритий слот, а відкритий слот високовольтного двигуна приймає магнітний паз; обробка оболонкою ротора з литого алюмінію зменшує бічний струм і так далі.Варто зазначити, що вищевказані заходи, як правило, не потребують додавання ефективних матеріалів.Різне споживання також пов’язане зі станом нагрівання двигуна, наприклад хороше розсіювання тепла обмотки, низька внутрішня температура двигуна та низьке різне споживання.
Приклад: Завод ремонтує 6-полюсний двигун потужністю 250 кВт.Після випробування на ремонт підвищення температури досягло 125 К при 75% номінального навантаження.Потім повітряний зазор обробляється в 1,3 рази більше початкового розміру.Під час випробування під номінальним навантаженням підвищення температури фактично впало до 81 К, що повністю показує, що повітряний зазор збільшився, а розсіяне розсіювання значно зменшилося.Гармонійний магнітний потенціал є важливим фактором для паразитних втрат. Двигуни середньої та великої потужності використовують синусоїдальні обмотки для зменшення гармонійного магнітного потенціалу, і ефект часто дуже хороший.Для двигунів середньої та великої потужності використовуються добре сконструйовані синусоїдальні обмотки. Коли гармонічна амплітуда та амплітуда зменшуються на 45% до 55% порівняно з оригінальною конструкцією, розсіяні втрати можуть бути зменшені на 32% до 55%, інакше підвищення температури буде зменшено, а ефективність буде збільшена. , шум зменшується, і це може заощадити мідь і залізо.
3. Висновок
3.1 Трифазний двигун змінного струму
Коли потужність змінюється від малої до великої, частка споживання міді та алюмінію до загальних втрат тепла зазвичай зростає від великої до малої, тоді як частка випадкових втрат споживання заліза зазвичай зростає від малої до великої.Для невеликих двигунів втрати міді становлять найбільшу частку загальних втрат тепла. У міру збільшення потужності двигуна паразитні втрати та втрати заліза наближаються та перевищують втрати міді.
3.2 Зменшити втрати тепла
Потужність мотора різна, різна і спрямованість вжитих заходів.Для невеликих двигунів спочатку слід зменшити споживання міді.Для двигунів середньої та великої потужності слід приділяти більше уваги зменшенню втрат заліза та паразитних втрат.Думка про те, що «блукаючі втрати набагато менші, ніж втрати міді та заліза», є односторонньою.
3.3 Частка блукаючих втрат у загальних втратах тепла великих двигунів вища
У цій статті підкреслюється, що чим більша потужність двигуна, тим більше уваги слід приділяти зменшенню паразитних втрат.
Час публікації: 16 червня 2022 р