Cum să îmbunătățim eficiența motorului?
Această eficiență a motorului este afectată de o cantitate mică de pierderi, inclusiv pierderi de rezistență, pierderi mecanice cauzate de frecare, pierderi cauzate de disiparea energiei magnetice în miez și pierderi diferite în funcție de tipul de material utilizat. Pentru a face motorul mai eficient, trebuie să reducem pierderile din motor. Iată câteva metode sau sfaturi care pot fi adoptate pentru a îmbunătăți coeficientul de eficiență al motorului.
- Funcția cadrului motorului este de a oferi protecție mecanică pentru înfășurări. Este responsabil și de interfața montată de picioare. Cadrul motorului joacă un rol vital în performanța sa termică, deoarece este responsabil pentru transferul căldurii generate în interiorul motorului către suprafața cadrului, unde aerul suflat de ventilator va promova disiparea căldurii. Acest lucru va reduce pierderile de căldură.
- Un alt sfat de bază este să mențineți un spațiu minim între orice pereți aproape de spatele capacului ventilatorului pentru a permite intrarea aerului. Păstrați curată zona din jurul motorului și verificați regulat dacă există blocaje de aer care ar putea reduce performanța sistemului de răcire. Prin urmare, cu cât motorul funcționează mai rece, cu atât va dura mai mult.
- Statorul este componenta principală a motorului și provoacă 60% din pierderi, astfel încât pentru a reduce aceste pierderi, masa înfășurării statorului trebuie menținută mare deoarece creșterea masei reduce rezistența. Motoarele de înaltă eficiență conțin 25% cupru suplimentar în comparație cu motoarele proiectate pentru modelele standard de eficiență.
- Pierderile rotorului sunt, de asemenea, considerate o sursă minoră de pierderi, cauzate în principal de gradul de alunecare pe care îl prezintă motorul. Alunecarea este de fapt diferența dintre viteza câmpului magnetic (RPM) și turația reală a rotorului și a arborelui la o sarcină dată. Dintre acestea, alunecarea se obține prin scăderea turației motorului încărcat din viteza motorului fără sarcină și împărțirea acesteia la turația motorului încărcat. Prin urmare, pentru a reduce aceste pierderi, alunecarea trebuie redusă, ceea ce se realizează prin creșterea conductivității rotorului. Cuprul trebuie utilizat în cantități mari datorită conductivității sale ridicate. Dar cuprul trebuie să fie turnat sub presiune, deoarece recent a fost dezvoltat un proces de turnare sub presiune.
- Pierderile magnetice din miez sunt derivate din histerezis, iar 20% din pierderile totale sunt cauzate de curenții turbionari și saturație. Prin utilizarea materialelor de înaltă calitate și controlul calității, pierderile pot fi minimizate, îmbunătățind astfel eficiența.
- Pentru a reduce efectele histerezisului și saturației, oțelul care conține o cantitate mică de siliciu va fi folosit pentru laminare în locul oțelului carbon ieftin. În acest fel, pierderile de miez pot fi eliminate. Prin reducerea grosimii de laminare și creșterea lungimii de laminare, densitatea fluxului și pierderea miezului pot fi minimizate.
- Pierderile de curenți turbionari pot fi reduse la minimum în mare măsură prin asigurarea unei izolații adecvate între foile sau laminatele utilizate.
- Intervalul de lubrifiere este o funcție de viteza nominală de instalare a motorului, dimensiunea rulmenților, tipul de unsoare și creșterea temperaturii. Prin urmare, vă rugăm să aveți grijă când utilizați lubrifianți. Nu amestecați tipuri de grăsime, chiar dacă folosesc aceleași elemente. Dacă în aplicație sunt utilizate alte grăsimi, acest lucru va afecta direct performanța motorului.
Cum se reduce pierderile de motor?
Din moment ce distribuirea pierderilor amotorvariază în funcție de mărimea puterii și de numărul de poli, pentru a reduce pierderea, ar trebui să ne concentrăm pe luarea de măsuri pentru principalele componente de pierdere ale diferitelor puteri și poli. Câteva modalități de reducere a pierderii sunt descrise pe scurt după cum urmează:
- Creșteți materialele eficiente, reduceți pierderile de bobinaj și pierderile de fier
Conform principiului similarității motoarelor, atunci când sarcina electromagnetică rămâne neschimbată și pierderea mecanică nu este luată în considerare, pierderea motorului este aproximativ proporțională cu cubul mărimii liniare a motorului, iar puterea de intrare a motorului este aproximativ proporțională cu puterea a patra a mărimii liniare. Din aceasta, relația dintre eficiență și utilizarea eficientă a materialului poate fi aproximată. Pentru a obține un spațiu mai mare în anumite condiții de dimensiune a instalației, astfel încât să poată fi plasate materiale mai eficiente pentru a îmbunătăți eficiența motorului, dimensiunea diametrului exterior al perforației statorului devine un factor important. În cadrul aceleiași game de baze de mașini, motoarele americane au o putere mai mare decât motoarele europene. Pentru a facilita disiparea căldurii și a reduce creșterea temperaturii, motoarele americane folosesc, în general, perforații statorice cu diametre exterioare mai mari, în timp ce motoarele europene folosesc, în general, perforarea statorului cu diametre exterioare mai mici, datorită necesității unor derivate structurale, cum ar fi motoarele antiexplozive și pentru a reduce cantitatea de cupru utilizată la capătul înfășurării și costurile de producție.
- Utilizați materiale magnetice mai bune și măsuri de procesare pentru a reduce pierderile de fier
Proprietățile magnetice (permeabilitatea magnetică și pierderea unitară de fier) ale materialului miezului au o mare influență asupra eficienței și a altor performanțe ale motorului. În același timp, costul materialului de bază este partea principală a costului motorului. Prin urmare, selecția materialelor magnetice adecvate este cheia pentru proiectarea și fabricarea motoarelor de înaltă eficiență. La motoarele de mare putere, pierderile de fier reprezintă o proporție considerabilă din pierderea totală, astfel încât reducerea valorii pierderii unitare a materialului de bază va ajuta la reducerea pierderii de fier a motorului. Datorită proiectării și fabricării motorului, pierderea de fier a motorului depășește cu mult valoarea calculată în funcție de valoarea pierderii de fier unitară furnizată de oțel, astfel încât valoarea pierderii de fier a unității este în general crescută de 1,5 ~ 2 ori în timpul proiectării pentru a lua în considerare creșterea pierderii de fier.
Motivul creșterii pierderii de fier este, în principal, deoarece valoarea pierderii de fier unitară a oțelului este obținută prin testarea eșantionului de material de bandă conform metodei cercului pătrat Epstein, dar materialul este supus la o presiune mare după perforare, forfecare și laminare, iar pierderea va crește; în plus, golul de aer cauzat de prezența fantei dintelui duce la câmpul magnetic armonic al dintelui care provoacă pierderi fără sarcină pe suprafața miezului, ceea ce va duce la o creștere semnificativă a pierderii de fier după fabricarea motorului. Prin urmare, pe lângă selectarea materialelor magnetice cu pierderi unitare mai mici de fier, este, de asemenea, necesar să se controleze presiunea de laminare și să se ia măsurile de proces necesare pentru a reduce pierderea de fier. Având în vedere prețul și factorii de proces, foile de oțel siliconic de calitate superioară și foile de oțel siliconat mai subțiri de 0,5 mm nu sunt foarte utilizate în producția de motoare de înaltă eficiență. În general, se folosesc foi de oțel electric fără siliciu cu conținut scăzut de carbon sau foi de oțel siliciu laminate la rece cu conținut scăzut de siliciu. Unii producători de motoare europene mici au folosit foi de oțel electric fără siliciu cu o valoare unitară a pierderii de fier de 6,5w/kg. În ultimii ani, fabricile de oțel au lansat table de oțel electric Polycor420 cu o pierdere medie unitară de 4,0w/kg, care este chiar mai mică decât unele table de oțel cu conținut scăzut de siliciu. Materialul are, de asemenea, o permeabilitate magnetică mai mare.
În ultimii ani, Japonia a dezvoltat o foaie de oțel laminată la rece cu conținut scăzut de siliciu, cu un grad de 50RMA350. La compoziția sa se adaugă o cantitate mică de aluminiu și metale din pământuri rare, menținând astfel o permeabilitate magnetică mai mare, reducând în același timp pierderile. Valoarea pierderii unității de fier este de 3,12 w/kg. Toate acestea ar putea oferi o bază materială mai bună pentru producția și promovarea motoarelor de înaltă eficiență.
- Reduceți dimensiunea ventilatorului pentru a reduce pierderile de ventilație
Pentru motoarele cu 2 și 4 poli de putere mai mare, frecarea vântului reprezintă o proporție considerabilă. De exemplu, frecarea vântului a unui motor cu 2 poli de 90 kW poate atinge aproximativ 30% din pierderea totală. Frecarea vântului este compusă în principal din puterea consumată de ventilator. Deoarece pierderea de căldură a motoarelor de înaltă eficiență este în general scăzută, volumul de aer de răcire poate fi redus și, astfel, puterea de ventilație poate fi, de asemenea, redusă. Puterea de ventilație este aproximativ proporțională cu puterea a 4-a până la a 5-a a diametrului ventilatorului. Prin urmare, dacă creșterea temperaturii este permisă, reducerea dimensiunii ventilatorului poate reduce efectiv frecarea vântului. În plus, designul rezonabil al structurii de ventilație este, de asemenea, important pentru îmbunătățirea eficienței ventilației și reducerea frecării vântului. Testele au arătat că frecarea vântului a părții cu 2 poli de mare putere a unui motor de înaltă eficiență poate fi redusă cu aproximativ 30% în comparație cu cea a unui motor obișnuit. Deoarece pierderea de ventilație este redusă cu o marjă mare și nu necesită prea multe costuri suplimentare, schimbarea designului ventilatorului este adesea una dintre principalele măsuri luate pentru această parte a motoarelor de înaltă eficiență.
- Reduceți pierderile pierdute prin măsuri de proiectare și proces
Pierderile parazite ale motoarelor asincrone sunt în principal pierderi de înaltă frecvență generate de armonicile de ordin înalt ale câmpului magnetic din miezurile și înfășurările statorului și rotorului. Pentru a reduce pierderea de pierdere de sarcină, amplitudinea fiecărei armonici de fază poate fi redusă utilizând o înfășurare sinusoidală Y-Δ conectată în serie sau o altă înfășurare armonică joasă, reducând astfel pierderea de parazit. Experimentele arată că utilizarea înfășurării sinusoidale poate reduce pierderile de pierdere cu mai mult de 30% în medie.
- Îmbunătățiți procesul de turnare sub presiune pentru a reduce pierderea rotorului
Prin controlul presiunii, temperaturii și traseului de descărcare a gazului în timpul turnării rotorului de aluminiu, gazul din barele rotorului poate fi redus, îmbunătățind astfel conductivitatea și reducând pierderea de aluminiu a rotorului. În ultimii ani, Statele Unite au dezvoltat cu succes echipamente de turnare sub presiune cu rotor de cupru și procese corespunzătoare, iar în prezent efectuează producție de probă la scară mică. Calculele arată că, dacă un rotor de cupru înlocuiește un rotor de aluminiu, pierderea rotorului poate fi redusă cu aproximativ 38%.
- Aplicați design de optimizare a computerului pentru a reduce pierderile și pentru a îmbunătăți eficiența
Pe lângă creșterea materialelor, îmbunătățirea proprietăților materialelor și îmbunătățirea proceselor, proiectarea de optimizare computerizată este utilizată pentru a determina în mod rezonabil diferiți parametri sub constrângerile de cost și performanță, obținând astfel îmbunătățirea maximă posibilă a eficienței. Utilizarea unui design optimizat poate scurta semnificativ timpul de proiectare a motorului și poate îmbunătăți calitatea proiectării motorului.