Вовед во моторна ефикасност

Како да се подобри ефикасноста на моторот?

На оваа ефикасност на моторот влијаат мала количина на загуби, вклучувајќи загуби на отпор, механички загуби предизвикани од триење, загуби предизвикани од дисипација на магнетна енергија во јадрото и различни загуби во зависност од видот на користениот материјал. За да го направиме моторот поефикасен, мора да ги намалиме загубите во моторот. Еве неколку методи или совети што може да се прифатат за да се подобри коефициентот на ефикасност на моторот.

1. Функцијата на рамката на моторот е да обезбеди механичка заштита за намотките. Тој е исто така одговорен за интерфејсот монтиран од нозете. Рамката на моторот игра витална улога во неговите термички перформанси бидејќи е одговорна за пренесување на топлината што се создава внатре во моторот на површината на рамката каде што воздухот што го дува вентилаторот ќе промовира дисипација на топлина. Ова ќе ги намали загубите на топлина.
2. Друг основен совет е да се одржи минимален јаз помеѓу ѕидовите блиску до задниот дел на капакот на вентилаторот за да се овозможи довод на воздух. Чувајте го просторот околу моторот чист и редовно проверувајте дали има затнување на воздухот што може да ги намалат перформансите на системот за ладење. Затоа, колку е поладен моторот, толку подолго ќе трае.
3. Статорот е главната компонента на моторот и предизвикува 60% од загубите, така што за да се намалат овие загуби масата на намотката на статорот мора да се одржува голема бидејќи зголемувањето на масата го намалува отпорот. Моторите со висока ефикасност содржат 25% дополнителен бакар во споредба со моторите дизајнирани за стандардни ефикасни модели.
4. Загубите на роторот исто така се сметаат за помал извор на загуби, главно предизвикани од степенот на лизгање што го покажува моторот. Лизгањето е всушност разликата помеѓу брзината на магнетното поле (RPM) и вистинскиот RPM на роторот и вратилото при дадено оптоварување. Меѓу нив, лизгањето се добива со одземање на брзината на наполнетиот мотор од брзината на истоварениот мотор и делење со брзината на натоварениот мотор. Затоа, за да се намалат овие загуби, мора да се намали лизгањето, што се прави со зголемување на спроводливоста на роторот. Бакарот мора да се користи во големи количини поради неговата висока спроводливост. Но, бакарот мора да биде излеан бидејќи неодамна е развиен процес за леење бакар.
5. Магнетните загуби на јадрото произлегуваат од хистерезата, а 20% од вкупните загуби се предизвикани од вртложни струи во јадрото и заситеноста. Со користење на висококвалитетни материјали и контрола на квалитетот, загубите може да се минимизираат, а со тоа да се подобри ефикасноста.
6. Со цел да се намалат ефектите од хистерезата и заситеноста, за ламинирање ќе се користи челик што содржи мала количина силициум наместо ефтин јаглероден челик. На овој начин, основните загуби може да се елиминираат. Со намалување на дебелината на ламинацијата и зголемување на должината на ламинацијата, густината на флуксот и загубата на јадрото може да се минимизираат.
7. Загубите од вртложни струи може да се минимизираат во голема мера со обезбедување на соодветна изолација помеѓу употребените листови или ламинати.
8. Интервалот на подмачкување е во функција на номиналната брзина на инсталацијата на моторот, големината на лежиштето, типот на маснотии и порастот на температурата. Затоа, бидете внимателни кога користите лубриканти. Не мешајте типови на маснотии, дури и ако ги користат истите елементи. Доколку се користат други маснотии во апликацијата, тоа директно ќе влијае на перформансите на моторот.

Како да се намалат загубите на моторот?

Од распределбата на загубите намоторварира во зависност од големината на моќноста и бројот на столбови, за да се намали загубата, треба да се фокусираме на преземање мерки за главните компоненти на загубите на различните снага и столбови. Некои начини за намалување на загубата се накратко опишани на следниов начин:

1. Зголемете ги ефективните материјали, намалете ја загубата на намотување и загубата на железо

Според принципот на сличност на моторите, кога електромагнетното оптоварување останува непроменето и не се земаат предвид механичките загуби, загубата на моторот е приближно пропорционална со коцката на линеарната големина на моторот, а влезната моќност на моторот е приближно пропорционална со четвртата моќност од линеарната големина. Од ова, односот помеѓу ефикасноста и ефективното користење на материјалот може да се приближи. Со цел да се добие поголем простор под одредени услови за големината на инсталацијата, така што може да се постават поефикасни материјали за да се подобри ефикасноста на моторот, големината на надворешниот дијаметар на удирањето на статорот станува важен фактор. Во рамките на истиот машински основен опсег, американските мотори имаат поголема моќност од европските мотори. Со цел да се олесни дисипацијата на топлината и да се намали порастот на температурата, американските мотори генерално користат дупчење на статорот со поголеми надворешни дијаметри, додека европските мотори генерално користат дупки на статорот со помали надворешни дијаметри поради потребата од структурни деривати како што се мотори отпорни на експлозија и за да се намали количината на бакар што се користи на крајот на намотувањето и трошоците за производство.

2. Користете подобри магнетни материјали и процесни мерки за да ја намалите загубата на железо

Магнетните својства (магнетна пропустливост и единечна загуба на железо) на материјалот на јадрото имаат големо влијание врз ефикасноста и другите перформанси на моторот. Во исто време, цената на материјалот на јадрото е главниот дел од цената на моторот. Затоа, изборот на соодветни магнетни материјали е клучот за дизајнирање и производство на високоефикасни мотори. Кај моторите со голема моќност, загубата на железо претставува значителен дел од вкупната загуба, така што намалувањето на вредноста на единечната загуба на материјалот на јадрото ќе помогне да се намали загубата на железо на моторот. Поради дизајнот и производството на моторот, загубата на железо на моторот во голема мера ја надминува вредноста пресметана според вредноста на единечната загуба на железо обезбедена од челичарницата, така што вредноста на загубата на единечниот железо генерално се зголемува за 1,5 ~ 2 пати за време на дизајнот за да се земе предвид зголемувањето на загубата на железо.

Причината за зголемувањето на загубата на железо е главно поради тоа што вредноста на загубата на единечна железо на челичарницата се добива со тестирање на примерокот на материјалот на лентата според методот на квадратен круг на Епштајн, но материјалот е подложен на голем стрес по удирање, стрижење и ламинирање, а загубата ќе се зголеми; Покрај тоа, воздушниот јаз предизвикан од присуството на отворот за заб доведува до тоа хармоничното магнетно поле на забот да предизвика губење без оптоварување на површината на јадрото, што ќе доведе до значително зголемување на загубата на железо откако ќе се произведе моторот. Затоа, покрај изборот на магнетни материјали со помала единица загуба на железо, исто така е неопходно да се контролира притисокот на ламинацијата и да се преземат неопходните процесни мерки за намалување на загубата на железо. Со оглед на цената и факторите на процесот, лимовите од силициум челик со висок степен и лимовите од силициум челик потенки од 0,5 mm не се користат многу во производството на високоефикасни мотори. Генерално се користат нискојаглеродни челични лимови од електричен челик без силициум или ладно валани силиконски челични лимови со низок силикон. Некои производители на мали европски мотори користеле електрични челични лимови без силикон со вредност на загуба на единечна железо од 6,5 w/kg. Во последниве години, челичарниците лансираа електрични челични лимови Polycor420 со просечна единечна загуба од 4,0 w/kg, што е дури и помало од некои челични лимови со низок силикон. Материјалот има и поголема магнетна пропустливост.

Во последниве години, Јапонија разви нискосилициумски ладно валани челичен лим со оценка 50RMA350. Во неговиот состав се додава мала количина на алуминиум и метали од ретки земји, со што се одржува поголема магнетна пропустливост додека се намалуваат загубите. Неговата единечна загуба на железо е 3,12 w/kg. Сите овие најверојатно ќе обезбедат подобра материјална основа за производство и промоција на високоефикасни мотори.

3. Намалете ја големината на вентилаторот за да ја намалите загубата на вентилација

За мотори со 2 и 4 полови со поголема моќност, триењето на ветерот зазема значителен дел. На пример, триењето на ветерот на 2-полен мотор од 90 kW може да достигне околу 30% од вкупната загуба. Триењето на ветерот главно се состои од моќта што ја троши вентилаторот. Бидејќи загубата на топлина кај високоефикасните мотори е генерално мала, волуменот на воздухот за ладење може да се намали, а со тоа може да се намали и моќта на вентилација. Моќта на вентилација е приближно пропорционална со 4-та до 5-та моќност на дијаметарот на вентилаторот. Затоа, ако е дозволено зголемување на температурата, намалувањето на големината на вентилаторот може ефективно да го намали триењето на ветерот. Покрај тоа, разумниот дизајн на структурата за вентилација е исто така важен за подобрување на ефикасноста на вентилацијата и намалување на триењето на ветерот. Тестовите покажаа дека триењето на ветерот на високомоќниот 2-полен дел од високоефикасниот мотор може да се намали за околу 30% во споредба со оној на обичниот мотор. Бидејќи загубата на вентилација е намалена за голема маргина и не бара многу дополнителни трошоци, менувањето на дизајнот на вентилаторот често е една од главните мерки што се преземаат за овој дел од високоефикасните мотори.

4. Намалете ги загубите за скитници преку мерки за дизајн и процес

Залутаните загуби на асинхроните мотори се главно загуби со висока фреквенција генерирани од хармониците од висок ред на магнетното поле во јадрата и намотките на статорот и роторот. За да се намали загубата на залутано оптоварување, амплитудата на секој фазен хармоник може да се намали со користење на синусоидно намотување поврзано со сериите Y-Δ или друго намотување со ниска хармонија, со што се намалува загубата на заталка. Експериментите покажуваат дека употребата на синусоидна ликвидација може да ја намали загубата за скитници во просек за повеќе од 30%.

5. Подобрете го процесот на леење за да ја намалите загубата на роторот

Со контролирање на притисокот, температурата и патеката за празнење на гас за време на лиењето на алуминиум во роторот, гасот во шипките на роторот може да се намали, а со тоа да се подобри спроводливоста и да се намали загубата на алуминиум во роторот. Во последниве години, Соединетите Американски Држави успешно развија опрема за леење на бакарниот ротор и соодветните процеси и во моментов спроведуваат пробно производство во мал обем. Пресметките покажуваат дека ако бакарен ротор замени алуминиумски ротор, загубата на роторот може да се намали за околу 38%.

6. Применете го дизајнот за компјутерска оптимизација за да ги намалите загубите и да ја подобрите ефикасноста

Покрај зголемувањето на материјалите, подобрувањето на својствата на материјалот и подобрувањето на процесите, дизајнот на компјутерска оптимизација се користи за разумно одредување на различни параметри под ограничувањата на трошоците и перформансите, со што се постигнува максимално можно подобрување на ефикасноста. Употребата на оптимизиран дизајн може значително да го скрати времето на дизајнирање на моторот и да го подобри квалитетот на дизајнот на моторот.