Қозғалтқыш тиімділігіне кіріспе

Мотордың тиімділігін қалай арттыруға болады?

Қозғалтқыштың бұл тиімділігіне аз мөлшердегі шығындар әсер етеді, соның ішінде қарсылық жоғалтулар, үйкеліс әсерінен болатын механикалық жоғалтулар, ядродағы магниттік энергияның таралуынан болатын жоғалтулар және қолданылатын материалдың түріне байланысты әртүрлі шығындар. Қозғалтқышты тиімдірек ету үшін қозғалтқыштағы шығындарды азайту керек. Мұнда қозғалтқыштың тиімділік коэффициентін жақсарту үшін қабылдауға болатын кейбір әдістер немесе кеңестер берілген.

1. Қозғалтқыш жақтауының қызметі орамалардың механикалық қорғанысын қамтамасыз ету болып табылады. Ол сонымен қатар аяқтар орнатылған интерфейске жауап береді. Қозғалтқыш жақтауы оның жылу өнімділігінде маңызды рөл атқарады, өйткені ол қозғалтқыштың ішінде пайда болатын жылуды раманың бетіне жіберуге жауап береді, онда желдеткішпен үрленетін ауа жылуды таратуға ықпал етеді. Бұл жылу шығынын азайтады.
2. Тағы бір негізгі кеңес - ауа қабылдауға мүмкіндік беру үшін желдеткіш қақпағының артқы жағына жақын кез келген қабырғалар арасындағы ең аз саңылауларды сақтау. Қозғалтқыштың айналасын таза ұстаңыз және салқындату жүйесінің жұмысын төмендететін кез келген ауа бітелулерін үнемі тексеріп отырыңыз. Сондықтан қозғалтқыш неғұрлым салқын болса, соғұрлым ол ұзақ қызмет етеді.
3. Статор қозғалтқыштың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады және жоғалтулардың 60% -ын тудырады, сондықтан бұл шығындарды азайту үшін статор орамасының массасын үлкен ұстау керек, өйткені массаның өсуі қарсылықты азайтады. Тиімділігі жоғары қозғалтқыштарда стандартты тиімділік үлгілеріне арналған қозғалтқыштармен салыстырғанда 25% қосымша мыс бар.
4. Ротордың ысыраптары, сонымен қатар, негізінен мотор көрсететін сырғанау дәрежесіне байланысты жоғалтудың шамалы көзі болып саналады. Сырғанау шын мәнінде магнит өрісінің жылдамдығы (RPM) мен ротор мен біліктің берілген жүктемедегі нақты RPM арасындағы айырмашылық болып табылады. Олардың ішінде сырғанау жүктелген қозғалтқыштың жылдамдығын жүксіз қозғалтқыштың жылдамдығынан шегеріп, оны жүктелген қозғалтқыштың жылдамдығына бөлу арқылы алынады. Сондықтан бұл шығындарды азайту үшін сырғанауды азайту керек, ол ротордың өткізгіштігін арттыру арқылы жүзеге асырылады. Мыстың өткізгіштігі жоғары болғандықтан оны көп мөлшерде пайдалану керек. Бірақ мыстан құйылған болуы керек, өйткені жақында мыс құю процесі әзірленді.
5. Негізгі магниттік шығындар гистерезистен туындайды, ал жалпы жоғалтулардың 20%-ы негізгі құйынды токтар мен қанықтыру әсерінен болады. Жоғары сапалы материалдарды және сапаны бақылауды пайдалану арқылы шығындарды азайтуға болады, осылайша тиімділікті арттырады.
6. Гистерезис пен қанықтыру әсерін азайту үшін ламинация үшін арзан көміртекті болаттың орнына құрамында кремнийдің аз мөлшері бар болат пайдаланылады. Осылайша, негізгі шығындарды жоюға болады. Ламинацияның қалыңдығын азайту және ламинация ұзындығын арттыру арқылы ағынның тығыздығы мен өзек жоғалуын барынша азайтуға болады.
7. Пайдаланылатын парақтар немесе ламинаттардың арасында дұрыс оқшаулауды қамтамасыз ету арқылы құйынды ток шығындарын айтарлықтай азайтуға болады.
8. Майлау аралығы қозғалтқышты орнатудың номиналды жылдамдығына, мойынтірек өлшеміне, май түріне және температураның көтерілуіне байланысты. Сондықтан, майлау материалдарын қолданғанда абай болыңыз. Май түрлерін, тіпті олар бірдей элементтерді пайдаланса да, араластырмаңыз. Қолданбада басқа майлар пайдаланылса, бұл қозғалтқыштың жұмысына тікелей әсер етеді.

Мотордың жоғалуын қалай азайтуға болады?

Шығынның таралуынан бастапмоторқуат мөлшері мен полюстердің санына байланысты өзгереді, жоғалтуды азайту үшін біз әртүрлі қуаттар мен полюстердің негізгі жоғалту құрамдас бөліктері үшін шаралар қабылдауға назар аударуымыз керек. Төмендегідей шығынды азайтудың кейбір жолдары қысқаша сипатталған:

1. Тиімді материалдарды көбейтіңіз, орамның жоғалуын және темірдің жоғалуын азайтыңыз

Қозғалтқыштардың ұқсастық принципіне сәйкес, электромагниттік жүктеме өзгеріссіз қалғанда және механикалық жоғалтуды ескермегенде, қозғалтқыштың жоғалуы қозғалтқыштың сызықтық өлшемінің кубына шамамен пропорционалды, ал қозғалтқыштың кіріс қуаты шамамен сызықтық өлшемнің төртінші дәрежесіне пропорционалды болады. Осыдан тиімділік пен материалды тиімді пайдалану арасындағы қатынасты жуықтап алуға болады. Қозғалтқыштың тиімділігін арттыру үшін тиімдірек материалдарды орналастыру үшін белгілі бір орнату өлшемдері жағдайында үлкенірек кеңістікті алу үшін статорды тесудің сыртқы диаметрінің өлшемі маңызды факторға айналады. Бірдей машина базасының ауқымында американдық қозғалтқыштар еуропалық қозғалтқыштарға қарағанда үлкен өнімділікке ие. Жылудың таралуын жеңілдету және температураның көтерілуін азайту үшін американдық қозғалтқыштар әдетте үлкен сыртқы диаметрі бар статор тескіштерін пайдаланады, ал еуропалық қозғалтқыштар жарылыстан қорғалған қозғалтқыштар сияқты құрылымдық туындыларды қажет ететіндіктен және орамның соңында қолданылатын мыс мөлшерін және өндіріс шығындарын азайту үшін әдетте кішірек сыртқы диаметрі бар статор тескіштерін пайдаланады.

2. Темірдің жоғалуын азайту үшін жақсырақ магниттік материалдарды және технологиялық шараларды қолданыңыз

Негізгі материалдың магниттік қасиеттері (магниттік өткізгіштік және бірлік темір жоғалту) қозғалтқыштың тиімділігіне және басқа өнімділігіне үлкен әсер етеді. Сонымен қатар, негізгі материалдың құны қозғалтқыш құнының негізгі бөлігі болып табылады. Сондықтан қолайлы магниттік материалдарды таңдау жоғары тиімді қозғалтқыштарды жобалау мен өндірудің кілті болып табылады. Жоғары қуатты қозғалтқыштарда темір шығыны жалпы жоғалтудың едәуір бөлігін құрайды, сондықтан негізгі материалдың бірлік жоғалту мәнін азайту қозғалтқыштың темір жоғалуын азайтуға көмектеседі. Қозғалтқыштың конструкциясы мен өндірісіне байланысты қозғалтқыштың темір жоғалуы болат диірмені ұсынған темір бірлігінің жоғалу мәніне сәйкес есептелген мәннен айтарлықтай асып түседі, сондықтан темір жоғалтудың ұлғаюын ескеру үшін дизайн кезінде темір бірлігінің жоғалу мәні әдетте 1,5 ~ 2 есе артады.

Темір жоғалтудың ұлғаю себебі, негізінен, болат диірменінің бірлік темір жоғалту мәні Эпштейннің шаршы шеңбер әдісі бойынша жолақ материалының үлгісін сынау арқылы алынады, бірақ тесу, кесу және қабаттастырудан кейін материал үлкен кернеуге ұшырайды және жоғалту артады; сонымен қатар, тіс ұяшығының болуынан туындаған ауа саңылауы өзек бетінде жүктемесіз жоғалтуды тудыратын тістің гармоникалық магнит өрісіне әкеледі, бұл қозғалтқыш жасалғаннан кейін темір жоғалтудың айтарлықтай өсуіне әкеледі. Сондықтан, темір шығыны аз магнитті материалдарды таңдаумен қатар, ламинация қысымын бақылау және темір жоғалуын азайту үшін қажетті технологиялық шараларды қабылдау қажет. Баға және технологиялық факторларды ескере отырып, жоғары өнімділіктегі қозғалтқыштарды өндіруде жоғары сортты кремний болат табақтары және 0,5 мм-ден жұқа кремний болат қаңылтырлар көп қолданылмайды. Төмен көміртекті кремнийсіз электрлік болат қаңылтырлар немесе төмен кремнийді суықтай илектелген кремний болат парақтары әдетте қолданылады. Шағын еуропалық қозғалтқыштардың кейбір өндірушілері 6,5 Вт/кг бірлік темір жоғалту мәні бар кремнийсіз электрлік болат парақтарды пайдаланды. Соңғы жылдары болат диірмендері Polycor420 электрлік болат парақтарын шығарды, орташа шығыны 4,0 Вт/кг, бұл кейбір төмен кремнийлі болат парақтардан да төмен. Материалдың магниттік өткізгіштігі де жоғары.

Соңғы жылдары Жапония 50RMA350 маркалы төмен кремнийді суықтай илектелген болат парағын әзірледі. Оның құрамына аз мөлшерде алюминий мен сирек жер металдары қосылады, осылайша жоғалтуларды азайта отырып, жоғары магниттік өткізгіштігін сақтайды. Оның бірлік темір жоғалту мәні 3,12 в/кг. Бұлардың барлығы жоғары тиімді қозғалтқыштарды өндіру және жылжыту үшін жақсы материалдық базаны қамтамасыз етуі мүмкін.

3. Желдету шығынын азайту үшін желдеткіштің өлшемін азайтыңыз

Үлкен қуатты 2 және 4 полюсті қозғалтқыштар үшін желдің үйкелісі айтарлықтай үлесті құрайды. Мысалы, 90 кВт 2 полюсті қозғалтқыштың жел үйкелісі жалпы жоғалтудың шамамен 30% жетуі мүмкін. Жел үйкелісі негізінен желдеткіш тұтынатын қуаттан тұрады. Жоғары тиімді қозғалтқыштардың жылу шығыны әдетте төмен болғандықтан, салқындату ауасының көлемін азайтуға болады, осылайша желдету қуатын да азайтуға болады. Желдету қуаты шамамен желдеткіш диаметрінің 4-5-ші қуатына пропорционал. Сондықтан, егер температураның көтерілуіне рұқсат етілсе, желдеткіштің өлшемін азайту желдің үйкелісін тиімді түрде азайтады. Сонымен қатар, желдету құрылымының ақылға қонымды дизайны желдету тиімділігін арттыру және желдің үйкелісін азайту үшін де маңызды. Сынақтар жоғары өнімді қозғалтқыштың жоғары қуатты 2 полюсті бөлігінің жел үйкелісін қарапайым қозғалтқышпен салыстырғанда шамамен 30% азайтуға болатынын көрсетті. Желдету шығыны үлкен маржаға азаятындықтан және көп қосымша шығындарды қажет етпейтіндіктен, желдеткіш конструкциясын өзгерту көбінесе жоғары тиімді қозғалтқыштардың осы бөлігі үшін қабылданатын негізгі шаралардың бірі болып табылады.

4. Жобалау және технологиялық шаралар арқылы адасқан шығындарды азайтыңыз

Асинхронды қозғалтқыштардың адасқан ысыраптары негізінен статордағы және ротордың өзектеріндегі және орамасындағы магнит өрісінің жоғары ретті гармоникасынан туындайтын жоғары жиілікті жоғалтулар болып табылады. Жүктеменің жоғалуын азайту үшін әрбір фазалық гармониканың амплитудасын Y-Δ сериясымен жалғанған синусоидалы ораманы немесе басқа төмен гармоникалық ораманы пайдалану арқылы азайтуға болады, осылайша адасу жоғалуын азайтады. Тәжірибе көрсеткендей, синусоидалы ораманы пайдалану адасу жоғалуын орта есеппен 30%-дан астам төмендетуге мүмкіндік береді.

5. Ротордың жоғалуын азайту үшін құю процесін жақсартыңыз

Ротордың алюминийін құю кезінде қысымды, температураны және газ шығару жолын бақылау арқылы ротор жолақтарындағы газды азайтуға болады, осылайша ротордың өткізгіштігін жақсартады және ротор алюминийінің жоғалуын азайтады. Соңғы жылдары Америка Құрама Штаттары мыс роторлы құю жабдығын және сәйкес процестерді сәтті әзірледі және қазіргі уақытта шағын көлемді сынақ өндірісін жүргізуде. Есептеулер көрсеткендей, мыс роторы алюминий роторын ауыстырса, ротордың жоғалуы шамамен 38% -ға азайтылуы мүмкін.

6. Шығындарды азайту және тиімділікті арттыру үшін компьютерді оңтайландыру дизайнын қолданыңыз

Материалдарды ұлғайту, материалдың қасиеттерін жақсарту және процестерді жақсартумен қатар, компьютерлік оңтайландыру дизайны шығындар мен өнімділік шектеулері жағдайында әртүрлі параметрлерді негізді анықтау үшін қолданылады, осылайша тиімділікті максималды жақсартуға қол жеткізеді. Оңтайландырылған дизайнды пайдалану қозғалтқышты жобалау уақытын айтарлықтай қысқартуға және қозғалтқыш дизайнының сапасын жақсартуға мүмкіндік береді.