Ievads motora efektivitātē

Kā uzlabot motora efektivitāti?

Šo motora efektivitāti ietekmē neliels zudumu daudzums, ieskaitot pretestības zudumus, mehāniskos zudumus, ko izraisa berze, zudumus, ko izraisa magnētiskās enerģijas izkliede serdē, un dažādi zudumi atkarībā no izmantotā materiāla veida. Lai padarītu motoru efektīvāku, mums jāsamazina motora zudumi. Šeit ir dažas metodes vai padomi, ko var izmantot, lai uzlabotu motora efektivitātes koeficientu.

1. Motora rāmja funkcija ir nodrošināt tinumu mehānisku aizsardzību. Tas ir arī atbildīgs par saskarni, kas piestiprināta pie kājām. Motora rāmim ir būtiska nozīme tā termiskajā darbībā, jo tas ir atbildīgs par motora iekšpusē radītā siltuma pārnešanu uz rāmja virsmu, kur ventilatora izpūstais gaiss veicinās siltuma izkliedi. Tas samazinās siltuma zudumus.
2. Vēl viens pamata padoms ir saglabāt minimālu atstarpi starp sienām tuvu ventilatora vāka aizmugurei, lai nodrošinātu gaisa ieplūdi. Saglabājiet tīru zonu ap motoru un regulāri pārbaudiet, vai nav gaisa aizsprostojumu, kas var samazināt dzesēšanas sistēmas veiktspēju. Tāpēc, jo vēsāks motors darbojas, jo ilgāk tas kalpos.
3. Stators ir motora galvenā sastāvdaļa un rada 60% no zudumiem, tāpēc, lai šos zudumus samazinātu, statora tinuma masa ir jāsaglabā liela, jo masas palielināšanās samazina pretestību. Augstas efektivitātes motori satur 25% papildu vara, salīdzinot ar motoriem, kas paredzēti standarta efektivitātes modeļiem.
4. Rotora zudumi arī tiek uzskatīti par nelielu zaudējumu avotu, ko galvenokārt izraisa motora šovu slīdēšanas pakāpe. Slīdēšana faktiski ir starpība starp magnētiskā lauka ātrumu (RPM) un rotora un vārpstas faktiskajiem apgriezieniem pie noteiktas slodzes. Starp tiem slīdēšanu iegūst, atņemot noslogota motora ātrumu no nenoslogota motora ātruma un dalot to ar noslogota motora ātrumu. Tāpēc, lai samazinātu šos zudumus, ir jāsamazina slīdēšana, kas tiek veikta, palielinot rotora vadītspēju. Varš ir jāizmanto lielos daudzumos, jo tam ir augsta vadītspēja. Bet varš ir jālej spiedienā, jo nesen tika izstrādāts vara liešanas process.
5. Serdes magnētiskie zudumi rodas no histerēzes, un 20% no kopējiem zudumiem izraisa serdes virpuļstrāvas un piesātinājums. Izmantojot augstas kvalitātes materiālus un kvalitātes kontroli, zaudējumus var samazināt līdz minimumam, tādējādi uzlabojot efektivitāti.
6. Lai samazinātu histerēzes un piesātinājuma ietekmi, laminēšanai lēta oglekļa tērauda vietā tiks izmantots tērauds, kas satur nelielu daudzumu silīcija. Tādā veidā var novērst galvenos zaudējumus. Samazinot laminēšanas biezumu un palielinot laminēšanas garumu, var samazināt plūsmas blīvumu un serdes zudumus.
7. Virpuļstrāvas zudumus var lielā mērā samazināt, nodrošinot pareizu izolāciju starp izmantotajām loksnēm vai laminātiem.
8. Eļļošanas intervāls ir atkarīgs no motora uzstādīšanas nominālā ātruma, gultņa izmēra, smērvielas veida un temperatūras paaugstināšanās. Tāpēc, lūdzu, esiet uzmanīgi, lietojot smērvielas. Nejauciet smērvielu veidus, pat ja tie izmanto vienus un tos pašus elementus. Ja lietojumā tiek izmantotas citas smērvielas, tas tieši ietekmēs motora darbību.

Kā samazināt motora zudumus?

Kopš zaudējumu sadalījumamotorsmainās atkarībā no jaudas lieluma un stabu skaita, lai samazinātu zudumus, jākoncentrējas uz dažādu jaudu un stabu galveno zudumu komponentu pasākumu veikšanu. Daži veidi, kā samazināt zaudējumus, ir īsi aprakstīti šādi:

1. Palieliniet materiālu efektivitāti, samaziniet tinumu zudumus un dzelzs zudumus

Saskaņā ar motoru līdzības principu, ja elektromagnētiskā slodze paliek nemainīga un mehāniskie zudumi netiek ņemti vērā, motora zudumi ir aptuveni proporcionāli motora lineārā izmēra kubam, un motora ieejas jauda ir aptuveni proporcionāla lineārā izmēra ceturtajai jaudai. No tā var aptuveni aprēķināt sakarību starp efektivitāti un efektīvu materiālu izmantošanu. Lai iegūtu lielāku telpu noteiktos uzstādīšanas izmēra apstākļos, lai varētu novietot efektīvākus materiālus motora efektivitātes uzlabošanai, statora caurumošanas ārējā diametra izmērs kļūst par svarīgu faktoru. Tajā pašā mašīnu bāzes diapazonā amerikāņu motoriem ir lielāka jauda nekā Eiropas motoriem. Lai atvieglotu siltuma izkliedi un samazinātu temperatūras paaugstināšanos, amerikāņu motoros parasti tiek izmantoti statora caurumojumi ar lielāku ārējo diametru, savukārt Eiropas motoros parasti tiek izmantoti statora caurumojumi ar mazāku ārējo diametru, jo ir nepieciešami strukturālie atvasinājumi, piemēram, sprādziendroši motori, un lai samazinātu tinuma galā izmantotā vara daudzumu un ražošanas izmaksas.

2. Izmantojiet labākus magnētiskos materiālus un apstrādājiet pasākumus, lai samazinātu dzelzs zudumu

Serdes materiāla magnētiskajām īpašībām (magnētiskā caurlaidība un vienības dzelzs zudumi) ir liela ietekme uz motora efektivitāti un citu darbību. Tajā pašā laikā galvenā materiāla izmaksas ir galvenā motora izmaksu daļa. Tāpēc piemērotu magnētisko materiālu izvēle ir augstas efektivitātes motoru projektēšanas un ražošanas atslēga. Lieljaudas motoros dzelzs zudumi veido ievērojamu daļu no kopējiem zaudējumiem, tāpēc kodolmateriāla vienības zuduma vērtības samazināšana palīdzēs samazināt motora dzelzs zudumus. Motora konstrukcijas un ražošanas dēļ motora dzelzs zudumi ievērojami pārsniedz vērtību, kas aprēķināta atbilstoši tērauda rūpnīcas nodrošinātajai vienības dzelzs zuduma vērtībai, tāpēc vienības dzelzs zudumu vērtība projektēšanas laikā parasti tiek palielināta par 1,5–2 reizes, lai ņemtu vērā dzelzs zudumu palielināšanos.

Dzelzs zudumu pieauguma iemesls galvenokārt ir tas, ka tērauda rūpnīcas vienības dzelzs zudumu vērtību iegūst, pārbaudot sloksnes materiāla paraugu pēc Epšteina kvadrāta apļa metodes, bet materiāls tiek pakļauts lielam spriegumam pēc caurumošanas, griešanas un laminēšanas, un zudumi palielināsies; turklāt gaisa sprauga, ko rada zoba spraugas klātbūtne, noved pie zoba harmoniskā magnētiskā lauka, izraisot bezslodzes zudumu uz serdes virsmas, kas izraisīs ievērojamu dzelzs zudumu pieaugumu pēc motora izgatavošanas. Tāpēc papildus magnētisko materiālu izvēlei ar mazāku vienību dzelzs zudumu ir nepieciešams arī kontrolēt laminēšanas spiedienu un veikt nepieciešamos procesa pasākumus, lai samazinātu dzelzs zudumus. Ņemot vērā cenu un procesa faktorus, augstas kvalitātes silīcija tērauda loksnes un silīcija tērauda loksnes, kas ir plānākas par 0,5 mm, augstas efektivitātes motoru ražošanā neizmanto daudz. Parasti tiek izmantotas silīciju nesaturošas elektrotērauda loksnes ar zemu oglekļa saturu vai auksti velmētas silīcija tērauda loksnes ar zemu silīcija saturu. Daži Eiropas mazo motoru ražotāji ir izmantojuši silīciju nesaturošas elektrotērauda loksnes ar vienības dzelzs zuduma vērtību 6,5 w/kg. Pēdējos gados tērauda rūpnīcas ir laidušas klajā Polycor420 elektrotērauda loksnes ar vidējo vienības zudumu 4,0 w/kg, kas ir pat mazāks nekā dažām zema silīcija tērauda loksnēm. Materiālam ir arī augstāka magnētiskā caurlaidība.

Pēdējos gados Japāna ir izstrādājusi auksti velmētas tērauda loksnes ar zemu silīcija saturu ar pakāpi 50RMA350. Sastāvam ir pievienots neliels daudzums alumīnija un retzemju metālu, tādējādi saglabājot augstāku magnētisko caurlaidību, vienlaikus samazinot zudumus. Tā vienības dzelzs zuduma vērtība ir 3,12w/kg. Tas viss, visticamāk, nodrošinās labāku materiālo bāzi augstas efektivitātes motoru ražošanai un popularizēšanai.

3. Samaziniet ventilatora izmēru, lai samazinātu ventilācijas zudumu

Lielākas jaudas 2 un 4 polu motoriem vēja berze veido ievērojamu daļu. Piemēram, 90kW 2 polu motora vēja berze var sasniegt aptuveni 30% no kopējiem zaudējumiem. Vēja berzi galvenokārt veido ventilatora patērētā jauda. Tā kā augstas efektivitātes motoru siltuma zudumi parasti ir zemi, var samazināt dzesēšanas gaisa daudzumu un tādējādi var samazināt arī ventilācijas jaudu. Ventilācijas jauda ir aptuveni proporcionāla ventilatora diametra 4. līdz 5. jaudai. Tāpēc, ja ir atļauta temperatūras paaugstināšanās, ventilatora izmēra samazināšana var efektīvi samazināt vēja berzi. Turklāt ventilācijas struktūras saprātīga konstrukcija ir svarīga arī ventilācijas efektivitātes uzlabošanai un vēja berzes samazināšanai. Testi ir parādījuši, ka augstas efektivitātes motora lieljaudas 2 polu daļas vēja berzi var samazināt par aptuveni 30%, salīdzinot ar parastu motoru. Tā kā ventilācijas zudumi tiek samazināti par lielu rezervi un neprasa lielas papildu izmaksas, ventilatora konstrukcijas maiņa bieži ir viens no galvenajiem pasākumiem, kas tiek veikti šai augstas efektivitātes motoru daļai.

4. Samaziniet nejaušos zaudējumus, izmantojot projektēšanas un procesa pasākumus

Asinhrono dzinēju izkliedētie zudumi galvenokārt ir augstfrekvences zudumi, ko rada augstas pakāpes magnētiskā lauka harmonikas statora un rotora serdeņos un tinumos. Lai samazinātu slodzes izkliedes zudumus, katras fāzes harmonikas amplitūdu var samazināt, izmantojot Y-Δ sērijveidā savienotu sinusoidālo tinumu vai citu zemas harmonikas tinumu, tādējādi samazinot izkliedētos zudumus. Eksperimenti liecina, ka sinusoidālā tinuma izmantošana var samazināt novirzes zudumus vidēji par vairāk nekā 30%.

5. Uzlabojiet liešanas procesu, lai samazinātu rotora zudumus

Rotora alumīnija liešanas laikā kontrolējot spiedienu, temperatūru un gāzes izplūdes ceļu, var samazināt gāzi rotora stieņos, tādējādi uzlabojot vadītspēju un samazinot rotora alumīnija zudumus. Pēdējos gados Amerikas Savienotās Valstis ir veiksmīgi izstrādājušas vara rotoru liešanas iekārtas un atbilstošus procesus, un pašlaik tiek veikta neliela apjoma izmēģinājuma ražošana. Aprēķini liecina, ka alumīnija rotoru nomainot ar vara rotoru, rotora zudumus var samazināt par aptuveni 38%.

6. Izmantojiet datora optimizācijas dizainu, lai samazinātu zaudējumus un uzlabotu efektivitāti

Papildus materiālu palielināšanai, materiālu īpašību uzlabošanai un procesu uzlabošanai tiek izmantota datora optimizācijas projektēšana, lai saprātīgi noteiktu dažādus parametrus izmaksu un veiktspējas ierobežojumu ietvaros, tādējādi panākot maksimāli iespējamo efektivitātes uzlabojumu. Optimizētas konstrukcijas izmantošana var ievērojami saīsināt motora projektēšanas laiku un uzlabot motora konstrukcijas kvalitāti.