Įvadas į variklio efektyvumą

Kaip pagerinti variklio efektyvumą?

Šiam variklio efektyvumui įtakos turi nedideli nuostoliai, įskaitant atsparumo nuostolius, mechaninius nuostolius, atsirandančius dėl trinties, nuostolius, atsirandančius dėl magnetinės energijos išsisklaidymo šerdyje, ir skirtingus nuostolius, priklausomai nuo naudojamos medžiagos tipo. Kad variklis būtų efektyvesnis, turime sumažinti variklio nuostolius. Štai keletas metodų ar patarimų, kuriuos galima pritaikyti norint pagerinti variklio efektyvumo koeficientą.

1. Variklio rėmo funkcija yra užtikrinti mechaninę apvijų apsaugą. Ji taip pat atsakinga už sąsają, pritvirtintą prie kojų. Variklio rėmas atlieka svarbų vaidmenį šiluminėje charakteristikoje, nes jis yra atsakingas už variklio viduje susidariusios šilumos perdavimą į rėmo paviršių, kur ventiliatoriaus pučiamas oras skatins šilumos išsklaidymą. Tai sumažins šilumos nuostolius.
2. Kitas pagrindinis patarimas yra išlaikyti minimalų tarpą tarp bet kokių sienų, esančių arti ventiliatoriaus dangčio galo, kad būtų galima patekti į orą. Laikykite švarią sritį aplink variklį ir reguliariai tikrinkite, ar nėra oro užsikimšimų, kurie gali sumažinti aušinimo sistemos veikimą. Todėl kuo vėsiau variklis veikia, tuo ilgiau jis tarnaus.
3. Statorius yra pagrindinis variklio komponentas ir sukelia 60% nuostolių, todėl norint sumažinti šiuos nuostolius, reikia išlaikyti didelę statoriaus apvijos masę, nes masės padidėjimas mažina varžą. Didelio efektyvumo varikliuose yra 25 % papildomo vario, palyginti su varikliais, skirtais standartinio efektyvumo modeliams.
4. Rotoriaus nuostoliai taip pat laikomi nedideliu nuostolių šaltiniu, daugiausia dėl variklio rodomo slydimo laipsnio. Slydimas iš tikrųjų yra skirtumas tarp magnetinio lauko greičio (RPM) ir faktinio rotoriaus ir veleno RPM esant tam tikrai apkrovai. Tarp jų slydimas gaunamas iš neapkrauto variklio greičio atėmus apkrauto variklio greitį ir padalijus jį iš apkrauto variklio greičio. Todėl, norint sumažinti šiuos nuostolius, reikia sumažinti slydimą, o tai daroma didinant rotoriaus laidumą. Varis turi būti naudojamas dideliais kiekiais dėl didelio laidumo. Tačiau varis turi būti liejamas slėgiu, nes neseniai buvo sukurtas vario liejimo slėgiu procesas.
5. Šerdies magnetiniai nuostoliai atsiranda dėl histerezės, o 20 % visų nuostolių sukelia šerdies sūkurinės srovės ir prisotinimas. Naudojant aukštos kokybės medžiagas ir kokybės kontrolę, nuostoliai gali būti sumažinti iki minimumo, taip padidinant efektyvumą.
6. Siekiant sumažinti histerezės ir prisotinimo poveikį, laminavimui vietoj pigaus anglinio plieno bus naudojamas plienas, kuriame yra nedidelis kiekis silicio. Tokiu būdu galima pašalinti pagrindinius nuostolius. Sumažinus laminavimo storį ir padidinus laminavimo ilgį, galima sumažinti srauto tankį ir šerdies nuostolius.
7. Sūkurinių srovių nuostolius galima iki minimumo sumažinti užtikrinant tinkamą izoliaciją tarp naudojamų lakštų ar laminatų.
8. Tepimo intervalas priklauso nuo variklio įrengimo vardinio greičio, guolio dydžio, tepalo tipo ir temperatūros padidėjimo. Todėl būkite atsargūs naudodami tepalus. Nemaišykite tepalų tipų, net jei juose naudojami tie patys elementai. Jei naudojami kiti tepalai, tai turės tiesioginės įtakos variklio veikimui.

Kaip sumažinti variklio nuostolius?

Nuo nuostolių paskirstymovariklisskiriasi priklausomai nuo galios dydžio ir polių skaičiaus, siekiant sumažinti nuostolius, turėtume sutelkti dėmesį į priemones, skirtas pagrindinių skirtingų galių ir polių nuostolių komponentams. Kai kurie nuostolių mažinimo būdai trumpai aprašyti taip:

1. Padidinkite efektyvių medžiagų kiekį, sumažinkite apvijų ir geležies nuostolius

Pagal variklių panašumo principą, kai elektromagnetinė apkrova išlieka nepakitusi ir neatsižvelgiama į mechaninius nuostolius, variklio nuostoliai yra maždaug proporcingi variklio linijinio dydžio kubui, o variklio įėjimo galia yra maždaug proporcinga ketvirtajai tiesinio dydžio galiai. Iš to galima apytiksliai apskaičiuoti efektyvumo ir efektyvaus medžiagų naudojimo ryšį. Norint išgauti didesnę erdvę esant tam tikroms įrengimo dydžio sąlygoms, kad būtų galima sudėti veiksmingesnes medžiagas variklio efektyvumui pagerinti, statoriaus perforavimo išorinio skersmens dydis tampa svarbiu veiksniu. Toje pačioje mašinų bazėje amerikietiški varikliai turi didesnę galią nei Europos varikliai. Siekiant palengvinti šilumos išsklaidymą ir sumažinti temperatūros kilimą, amerikietiškuose varikliuose dažniausiai naudojami didesnio išorinio skersmens statoriaus perforatoriai, o Europos varikliuose dažniausiai naudojami mažesnio išorinio skersmens statoriaus perforatoriai, nes reikia konstrukcinių darinių, tokių kaip sprogimui atsparūs varikliai, ir siekiant sumažinti apvijų gale naudojamo vario kiekį ir gamybos sąnaudas.

2. Naudokite geresnes magnetines medžiagas ir apdorojimo priemones, kad sumažintumėte geležies praradimą

Šerdies medžiagos magnetinės savybės (magnetinis pralaidumas ir vienetiniai geležies nuostoliai) turi didelę įtaką variklio efektyvumui ir kitoms funkcijoms. Tuo pačiu metu pagrindinės medžiagos kaina yra pagrindinė variklio kainos dalis. Todėl tinkamų magnetinių medžiagų parinkimas yra esminis dalykas kuriant ir gaminant didelio efektyvumo variklius. Didelės galios varikliuose geležies nuostoliai sudaro didelę visų nuostolių dalį, todėl sumažinus pagrindinės medžiagos vieneto nuostolių vertę, sumažinsite variklio geležies nuostolius. Dėl variklio konstrukcijos ir gamybos variklio geležies nuostoliai gerokai viršija vertę, apskaičiuotą pagal plieno gamyklos pateiktą vieneto geležies nuostolių vertę, todėl projektuojant vieneto geležies nuostolių vertė paprastai padidinama 1,5–2 kartus, kad būtų atsižvelgta į geležies nuostolių padidėjimą.

Geležies nuostolių padidėjimo priežastis daugiausia yra ta, kad plieno gamyklos vieneto geležies nuostolių vertė gaunama bandant juostelės medžiagos pavyzdį pagal Epšteino kvadratinio apskritimo metodą, tačiau medžiaga po perforavimo, kirpimo ir laminavimo patiria didelį įtempimą, todėl nuostoliai padidės; be to, oro tarpas, atsirandantis dėl danties plyšio, sukelia danties harmoninį magnetinį lauką, dėl kurio šerdies paviršiuje prarandama tuščioji apkrova, o tai žymiai padidins geležies nuostolius pagaminus variklį. Todėl ne tik parenkant magnetines medžiagas, kurių vienetiniai geležies nuostoliai yra mažesni, taip pat būtina kontroliuoti laminavimo slėgį ir imtis reikiamų proceso priemonių geležies nuostoliams sumažinti. Atsižvelgiant į kainą ir proceso veiksnius, aukštos kokybės silicio plieno lakštai ir plonesni nei 0,5 mm silicio plieno lakštai didelio efektyvumo variklių gamyboje naudojami nedaug. Paprastai naudojami mažai anglies išskiriantys elektrotechninio plieno lakštai arba mažai silicio turintys šalto valcavimo silicio plieno lakštai. Kai kurie mažų Europos variklių gamintojai naudojo elektrinio plieno lakštus be silicio, kurių vieneto geležies nuostolių vertė yra 6,5 ​​w/kg. Pastaraisiais metais plieno gamyklos pradėjo gaminti elektrotechninio plieno lakštus Polycor420, kurių vidutinis vieneto nuostolis yra 4,0 W/kg, o tai yra net mažesnis nei kai kurių mažai silicio turinčių plieno lakštų. Medžiaga taip pat turi didesnį magnetinį laidumą.

Pastaraisiais metais Japonija sukūrė mažai silicio turintį šalto valcavimo plieno lakštą, kurio klasė 50RMA350. Į jo sudėtį pridedamas nedidelis aliuminio ir retųjų žemių metalų kiekis, taip išlaikomas didesnis magnetinis pralaidumas ir sumažėja nuostoliai. Jo vieneto geležies nuostolių vertė yra 3,12 w/kg. Tikėtina, kad visa tai sudarys geresnį materialinį pagrindą didelio efektyvumo variklių gamybai ir reklamai.

3. Sumažinkite ventiliatoriaus dydį, kad sumažintumėte ventiliacijos nuostolius

Didesnės galios 2 ir 4 polių varikliams vėjo trintis sudaro didelę dalį. Pavyzdžiui, 90kW 2 polių variklio vėjo trintis gali siekti apie 30% visų nuostolių. Vėjo trintį daugiausia sudaro ventiliatoriaus sunaudota galia. Kadangi didelio efektyvumo variklių šilumos nuostoliai paprastai yra maži, galima sumažinti aušinimo oro kiekį, taigi ir ventiliacijos galią. Vėdinimo galia yra maždaug proporcinga 4–5 ventiliatoriaus skersmens galiai. Todėl, jei leidžiama pakilti temperatūra, sumažinus ventiliatoriaus dydį, galima veiksmingai sumažinti vėjo trintį. Be to, racionali vėdinimo konstrukcijos konstrukcija taip pat yra svarbi siekiant pagerinti vėdinimo efektyvumą ir sumažinti vėjo trintį. Bandymai parodė, kad didelio efektyvumo variklio didelės galios 2 polių dalies vėjo trintį galima sumažinti maždaug 30%, palyginti su įprastu varikliu. Kadangi ventiliacijos nuostoliai yra labai sumažinti ir nereikalauja didelių papildomų išlaidų, ventiliatoriaus konstrukcijos keitimas dažnai yra viena iš pagrindinių priemonių, kurių imamasi šiai didelio efektyvumo variklių daliai.

4. Sumažinkite atsitiktinius nuostolius projektavimo ir proceso priemonėmis

Asinchroninių variklių klaidinantys nuostoliai daugiausia yra aukšto dažnio nuostoliai, atsirandantys dėl aukšto lygio magnetinio lauko harmonikų statoriaus ir rotoriaus šerdyse bei apvijose. Siekiant sumažinti apkrovos iškreiptus nuostolius, kiekvienos fazės harmonikos amplitudė gali būti sumažinta naudojant Y-Δ nuosekliai sujungtą sinusoidinę apviją arba kitą žemos harmonikos apviją, taip sumažinant klaidinančius nuostolius. Eksperimentai rodo, kad sinusoidinės apvijos naudojimas gali sumažinti klaidinančius nuostolius vidutiniškai daugiau nei 30%.

5. Pagerinkite liejimo slėgiu procesą, kad sumažintumėte rotoriaus nuostolius

Reguliuojant slėgį, temperatūrą ir dujų išleidimo kelią rotoriaus aliuminio liejimo metu, galima sumažinti dujų kiekį rotoriaus strypuose, taip pagerinant laidumą ir sumažinant rotoriaus aliuminio nuostolius. Pastaraisiais metais Jungtinės Valstijos sėkmingai sukūrė vario rotoriaus liejimo slėginiu būdu įrangą ir atitinkamus procesus, o šiuo metu vykdoma nedidelės apimties bandomoji gamyba. Skaičiavimai rodo, kad jei varinis rotorius pakeičia aliuminio rotorių, rotoriaus nuostoliai gali sumažėti apie 38%.

6. Taikykite kompiuterio optimizavimo dizainą, kad sumažintumėte nuostolius ir padidintumėte efektyvumą

Be medžiagų kiekio didinimo, medžiagų savybių gerinimo ir procesų tobulinimo, kompiuterinis optimizavimo projektas naudojamas pagrįstai nustatyti įvairius parametrus, atsižvelgiant į sąnaudų ir našumo apribojimus, taip maksimaliai padidinant efektyvumą. Optimizuoto dizaino naudojimas gali žymiai sutrumpinti variklio projektavimo laiką ir pagerinti variklio projektavimo kokybę.