Kako poboljšati efikasnost motora?
Na ovu efikasnost motora utječe mala količina gubitaka, uključujući gubitke otpora, mehaničke gubitke uzrokovane trenjem, gubitke uzrokovane disipacijom magnetske energije u jezgri, te različiti gubici ovisno o vrsti materijala koji se koristi. Da bismo motor učinili efikasnijim, moramo smanjiti gubitke u motoru. Evo nekoliko metoda ili savjeta koji se mogu primijeniti za poboljšanje koeficijenta efikasnosti motora.
- Funkcija okvira motora je da obezbedi mehaničku zaštitu za namotaje. Takođe je odgovoran za interfejs montiran na nogama. Okvir motora igra vitalnu ulogu u njegovim termičkim performansama jer je odgovoran za prijenos topline stvorene unutar motora na površinu okvira gdje će zrak koji ventilator ubacuje toplinu potaknuti rasipanje topline. To će smanjiti gubitke topline.
- Još jedan osnovni savjet je održavanje minimalnog razmaka između zidova blizu stražnje strane poklopca ventilatora kako bi se omogućio ulazak zraka. Održavajte područje oko motora čistim i redovno provjeravajte da li postoje blokade zraka koje mogu smanjiti performanse rashladnog sistema. Stoga, što hladnije motor radi, duže će trajati.
- Stator je glavna komponenta motora i uzrokuje 60% gubitaka, pa da bi se ti gubici smanjili, masa namotaja statora mora biti velika jer povećanje mase smanjuje otpor. Visokoefikasni motori sadrže 25% više bakra u poređenju sa motorima dizajniranim za standardne modele efikasnosti.
- Gubici rotora se također smatraju manjim izvorom gubitaka, uglavnom uzrokovanim stepenom klizanja koji motor pokazuje. Klizanje je zapravo razlika između brzine magnetnog polja (RPM) i stvarnog broja obrtaja rotora i osovine pri datom opterećenju. Među njima, klizanje se dobija oduzimanjem brzine opterećenog motora od brzine neopterećenog motora i dijeljenjem sa brzinom opterećenog motora. Stoga, da bi se ovi gubici smanjili, mora se smanjiti klizanje, što se postiže povećanjem provodljivosti rotora. Bakar se mora koristiti u velikim količinama zbog njegove visoke provodljivosti. Ali bakar mora biti liven pod pritiskom jer je nedavno razvijen proces livenja bakra.
- Magnetski gubici u jezgru su izvedeni iz histereze, a 20% ukupnih gubitaka je uzrokovano vrtložnim strujama i zasićenjem jezgra. Korišćenjem visokokvalitetnih materijala i kontrolom kvaliteta, gubici se mogu svesti na minimum, čime se poboljšava efikasnost.
- Kako bi se smanjili efekti histereze i zasićenja, čelik koji sadrži malu količinu silicija će se koristiti za laminaciju umjesto jeftinog ugljičnog čelika. Na ovaj način se mogu eliminisati gubici jezgra. Smanjenjem debljine laminacije i povećanjem dužine laminacije, gustina protoka i gubitak jezgre mogu se minimizirati.
- Gubici vrtložnih struja mogu se u velikoj mjeri minimizirati osiguravanjem pravilne izolacije između korištenih listova ili laminata.
- Interval podmazivanja je funkcija nazivne brzine ugradnje motora, veličine ležaja, vrste masti i porasta temperature. Stoga, budite oprezni kada koristite maziva. Nemojte miješati vrste masti, čak i ako koriste iste elemente. Ako se u primjeni koriste druge masti, to će direktno utjecati na performanse motora.
Kako smanjiti gubitke motora?
Od distribucije gubitakamotorvarira s veličinom snage i brojem polova, kako bi se smanjili gubici, trebali bismo se fokusirati na poduzimanje mjera za glavne komponente gubitka različitih snaga i polova. Neki načini za smanjenje gubitka su ukratko opisani na sljedeći način:
- Povećajte efikasne materijale, smanjite gubitak namotaja i gubitak gvožđa
Prema principu sličnosti motora, kada elektromagnetno opterećenje ostaje nepromijenjeno i ne uzima se u obzir mehanički gubitak, gubitak motora je približno proporcionalan kocki linearne veličine motora, a ulazna snaga motora je približno proporcionalna četvrtoj potenciji linearne veličine. Iz ovoga se može aproksimirati odnos između efikasnosti i efektivne upotrebe materijala. Da bi se dobio veći prostor pod određenim uslovima veličine instalacije tako da se mogu postaviti efikasniji materijali za poboljšanje efikasnosti motora, veličina spoljašnjeg prečnika štancanja statora postaje važan faktor. U okviru istog opsega mašina, američki motori imaju veću snagu od evropskih motora. Kako bi se olakšalo rasipanje topline i smanjio porast temperature, američki motori općenito koriste statorske proboje s većim vanjskim promjerom, dok europski motori općenito koriste statorske proboje s manjim vanjskim promjerima zbog potrebe za strukturalnim derivatima kao što su motori otporni na eksploziju i za smanjenje količine bakra koji se koristi na kraju namota i troškova proizvodnje.
- Koristite bolje magnetne materijale i procesne mjere za smanjenje gubitka željeza
Magnetna svojstva (magnetna permeabilnost i jedinični gubitak gvožđa) materijala jezgre imaju veliki uticaj na efikasnost i druge performanse motora. U isto vrijeme, cijena materijala jezgre je glavni dio cijene motora. Stoga je odabir odgovarajućih magnetnih materijala ključ za projektovanje i proizvodnju motora visoke efikasnosti. Kod motora velike snage, gubitak željeza čini značajan dio ukupnog gubitka, tako da će smanjenje jedinične vrijednosti gubitka materijala jezgre pomoći da se smanji gubitak željeza motora. Zbog dizajna i proizvodnje motora, gubitak željeza u motoru uvelike premašuje vrijednost izračunatu prema jediničnoj vrijednosti gubitka željeza koju obezbjeđuje čeličana, tako da se vrijednost jediničnog gubitka željeza općenito povećava za 1,5 ~ 2 puta tokom projektiranja kako bi se razmotrilo povećanje gubitka željeza.
Razlog za povećanje gubitka željeza je uglavnom zato što se jedinična vrijednost gubitka željeza u čeličani dobiva ispitivanjem uzorka trakastog materijala prema metodi Epstein kvadratnog kruga, ali je materijal podvrgnut velikom naprezanju nakon probijanja, smicanja i laminiranja, a gubitak će se povećati; osim toga, zračni jaz uzrokovan prisustvom proreza za zube dovodi do harmonijskog magnetnog polja zuba koji uzrokuje gubitak bez opterećenja na površini jezgre, što će dovesti do značajnog povećanja gubitka željeza nakon proizvodnje motora. Stoga je pored odabira magnetnih materijala sa manjim jediničnim gubitkom željeza, potrebno kontrolirati i tlak laminacije i poduzeti potrebne procesne mjere za smanjenje gubitka željeza. S obzirom na cijenu i procesne faktore, visokokvalitetni čelični limovi i limovi od silikonskog čelika tanji od 0,5 mm se malo koriste u proizvodnji motora visoke efikasnosti. Obično se koriste limovi od električnog čelika bez silicija s niskim udjelom ugljika ili hladno valjani silikonski čelični limovi s niskim sadržajem silicija. Neki proizvođači malih europskih motora koristili su limove od električnog čelika bez silicija s jediničnom vrijednošću gubitka željeza od 6,5w/kg. Posljednjih godina, čeličane su lansirale limove od električnog čelika Polycor420 s prosječnim jediničnim gubitkom od 4,0w/kg, što je čak niže od nekih čeličnih limova sa niskim sadržajem silicija. Materijal takođe ima veću magnetnu permeabilnost.
Poslednjih godina, Japan je razvio hladno valjani čelični lim sa niskim sadržajem silicijuma sa ocenom 50RMA350. Mala količina aluminijuma i retkih zemnih metala je dodata njegovom sastavu, čime se održava veća magnetna permeabilnost uz smanjenje gubitaka. Njegov jedinični gubitak gvožđa je 3,12w/kg. Sve ovo će vjerovatno pružiti bolju materijalnu osnovu za proizvodnju i promociju motora visoke efikasnosti.
- Smanjite veličinu ventilatora da smanjite gubitak ventilacije
Za 2- i 4-polne motore veće snage, trenje vjetra ima značajan udio. Na primjer, trenje vjetra 2-polnog motora od 90 kW može doseći oko 30% ukupnog gubitka. Trenje vjetra se uglavnom sastoji od snage koju troši ventilator. Budući da je gubitak toplote visokoefikasnih motora generalno mali, količina rashladnog vazduha se može smanjiti, a samim tim i snaga ventilacije. Snaga ventilacije je približno proporcionalna 4. do 5. stepenu prečnika ventilatora. Stoga, ako je porast temperature dozvoljen, smanjenje veličine ventilatora može efikasno smanjiti trenje vjetra. Osim toga, razuman dizajn strukture ventilacije je također važan za poboljšanje efikasnosti ventilacije i smanjenje trenja vjetra. Testovi su pokazali da se trenje vjetra 2-polnog dijela motora velike snage može smanjiti za oko 30% u usporedbi s onim kod običnog motora. Budući da je gubitak ventilacije smanjen za veliku maržu i ne zahtijeva mnogo dodatnih troškova, promjena dizajna ventilatora je često jedna od glavnih mjera koje se poduzimaju za ovaj dio motora visoke efikasnosti.
- Smanjite izgubljene gubitke kroz mjere dizajna i procesa
Zalutali gubici asinhronih motora su uglavnom gubici visoke frekvencije uzrokovani visokim harmonicima magnetskog polja u jezgri i namotajima statora i rotora. Da bi se smanjio lutajući gubitak opterećenja, amplituda svakog faznog harmonika može se smanjiti upotrebom Y-Δ serijski spojenog sinusoidnog namotaja ili drugog namotaja niskog harmonika, čime se smanjuju lutajući gubici. Eksperimenti pokazuju da upotreba sinusoidnog namotaja može smanjiti lutajući gubitak u prosjeku za više od 30%.
- Poboljšajte proces tlačnog livenja kako biste smanjili gubitak rotora
Kontrolom pritiska, temperature i puta pražnjenja gasa tokom livenja aluminijuma rotora, gas u šipkama rotora može se smanjiti, čime se poboljšava provodljivost i smanjuje gubitak aluminijuma rotora. Posljednjih godina, Sjedinjene Države su uspješno razvile opremu za livenje bakrenih rotora pod pritiskom i odgovarajuće procese, a trenutno provode malu probnu proizvodnju. Proračuni pokazuju da ako bakarni rotor zamijeni aluminijski, gubitak rotora može biti smanjen za oko 38%.
- Primijenite dizajn kompjuterske optimizacije kako biste smanjili gubitke i poboljšali efikasnost
Pored povećanja materijala, poboljšanja svojstava materijala i poboljšanja procesa, kompjuterski optimizacijski dizajn se koristi za razumno određivanje različitih parametara pod ograničenjima troškova i performansi, čime se postiže maksimalno moguće poboljšanje efikasnosti. Upotreba optimiziranog dizajna može značajno skratiti vrijeme dizajna motora i poboljšati kvalitetu dizajna motora.