Pengantar Efisiensi Motor

Bagaimana cara meningkatkan efisiensi motorik?

Efisiensi motor ini dipengaruhi oleh sejumlah kecil kerugian, termasuk kerugian resistansi, kerugian mekanis yang disebabkan oleh gesekan, kerugian yang disebabkan oleh disipasi energi magnetik di inti, dan berbagai kerugian tergantung pada jenis material yang digunakan. Untuk membuat motor lebih efisien, kita harus mengurangi kerugian pada motor. Berikut adalah beberapa metode atau kiat yang dapat diadopsi untuk meningkatkan koefisien efisiensi motor.

1. Fungsi rangka motor adalah untuk memberikan perlindungan mekanis bagi lilitan. Rangka motor juga bertanggung jawab atas antarmuka yang dipasang oleh kaki-kaki. Rangka motor memainkan peran penting dalam kinerja termalnya karena bertanggung jawab untuk mentransfer panas yang dihasilkan di dalam motor ke permukaan rangka tempat udara yang dihembuskan oleh kipas akan meningkatkan pembuangan panas. Ini akan mengurangi kehilangan panas.
2. Kiat dasar lainnya adalah menjaga jarak minimum antara dinding yang dekat dengan bagian belakang penutup kipas agar udara dapat masuk. Jaga kebersihan area di sekitar motor dan periksa secara berkala apakah ada penyumbatan udara yang dapat mengurangi kinerja sistem pendingin. Oleh karena itu, semakin dingin motor bekerja, semakin lama motor akan bertahan.
3. Stator merupakan komponen utama motor dan menyebabkan 60% kerugian, jadi untuk mengurangi kerugian ini, massa lilitan stator harus dijaga tetap besar karena peningkatan massa akan mengurangi resistansi. Motor efisiensi tinggi mengandung 25% tembaga ekstra dibandingkan dengan motor yang dirancang untuk model efisiensi standar.
4. Kerugian rotor juga dianggap sebagai sumber kerugian minor, terutama disebabkan oleh tingkat slip yang ditunjukkan motor. Slip sebenarnya adalah perbedaan antara kecepatan medan magnet (RPM) dan RPM aktual rotor dan poros pada beban tertentu. Di antara keduanya, slip diperoleh dengan mengurangi kecepatan motor yang dibebani dari kecepatan motor yang tidak dibebani dan membaginya dengan kecepatan motor yang dibebani. Oleh karena itu, untuk mengurangi kerugian ini, slip harus dikurangi, yang dilakukan dengan meningkatkan konduktivitas rotor. Tembaga harus digunakan dalam jumlah besar karena konduktivitasnya yang tinggi. Namun, tembaga harus die-cast karena proses die-casting tembaga telah dikembangkan baru-baru ini.
5. Kerugian magnetik inti berasal dari histeresis, dan 20% dari total kerugian disebabkan oleh arus eddy inti dan saturasi. Dengan menggunakan material berkualitas tinggi dan kontrol kualitas, kerugian dapat diminimalkan, sehingga meningkatkan efisiensi.
6. Untuk mengurangi efek histeresis dan saturasi, baja yang mengandung sedikit silikon akan digunakan untuk laminasi, bukan baja karbon berbiaya rendah. Dengan cara ini, kerugian inti dapat dihilangkan. Dengan mengurangi ketebalan laminasi dan menambah panjang laminasi, kerapatan fluks dan kerugian inti dapat diminimalkan.
7. Kerugian arus eddy dapat diminimalkan sebagian besar dengan memastikan isolasi yang tepat antara lembaran atau laminasi yang digunakan.
8. Interval pelumasan bergantung pada kecepatan pemasangan motor, ukuran bantalan, jenis gemuk, dan kenaikan suhu. Oleh karena itu, harap berhati-hati saat menggunakan pelumas. Jangan mencampur jenis gemuk, meskipun menggunakan elemen yang sama. Jika gemuk lain digunakan dalam aplikasi, ini akan secara langsung memengaruhi kinerja motor.

Bagaimana cara mengurangi kerugian motor?

Karena distribusi kerugian darimotorbervariasi tergantung pada ukuran daya dan jumlah kutub, untuk mengurangi kerugian, kita harus fokus pada tindakan untuk komponen kerugian utama dari berbagai daya dan kutub. Beberapa cara untuk mengurangi kerugian dijelaskan secara singkat sebagai berikut:

1. Meningkatkan bahan yang efektif, mengurangi kehilangan lilitan dan kehilangan besi

Menurut prinsip kesamaan motor, ketika beban elektromagnetik tetap tidak berubah dan kerugian mekanis tidak dipertimbangkan, kerugian motor kira-kira sebanding dengan pangkat tiga ukuran linier motor, dan daya input motor kira-kira sebanding dengan pangkat empat ukuran linier. Dari sini, hubungan antara efisiensi dan penggunaan material yang efektif dapat diperkirakan. Untuk mendapatkan ruang yang lebih besar dalam kondisi ukuran pemasangan tertentu sehingga material yang lebih efektif dapat ditempatkan untuk meningkatkan efisiensi motor, ukuran diameter luar dari stator punching menjadi faktor penting. Dalam rentang dasar mesin yang sama, motor Amerika memiliki output yang lebih besar daripada motor Eropa. Untuk memfasilitasi pembuangan panas dan mengurangi kenaikan suhu, motor Amerika umumnya menggunakan stator punching dengan diameter luar yang lebih besar, sedangkan motor Eropa umumnya menggunakan stator punching dengan diameter luar yang lebih kecil karena kebutuhan akan turunan struktural seperti motor antiledakan dan untuk mengurangi jumlah tembaga yang digunakan di ujung belitan dan biaya produksi.

2. Gunakan bahan magnetik yang lebih baik dan proses pengukuran untuk mengurangi kehilangan zat besi

Sifat magnetik (permeabilitas magnetik dan kehilangan besi unit) dari bahan inti memiliki pengaruh besar pada efisiensi dan kinerja motor lainnya. Pada saat yang sama, biaya bahan inti merupakan bagian utama dari biaya motor. Oleh karena itu, pemilihan bahan magnetik yang sesuai merupakan kunci untuk merancang dan memproduksi motor efisiensi tinggi. Pada motor berdaya tinggi, kehilangan besi merupakan proporsi yang cukup besar dari total kehilangan, sehingga mengurangi nilai kehilangan besi unit bahan inti akan membantu mengurangi kehilangan besi motor. Karena desain dan pembuatan motor, kehilangan besi motor jauh melebihi nilai yang dihitung menurut nilai kehilangan besi unit yang diberikan oleh pabrik baja, sehingga nilai kehilangan besi unit umumnya ditingkatkan sebesar 1,5~2 kali selama desain untuk mempertimbangkan peningkatan kehilangan besi.

Alasan peningkatan kehilangan besi terutama karena nilai kehilangan besi unit dari pabrik baja diperoleh dengan menguji sampel bahan strip menurut metode lingkaran persegi Epstein, tetapi bahan tersebut mengalami tekanan besar setelah pelubangan, pemotongan, dan laminasi, dan kehilangan akan meningkat; selain itu, celah udara yang disebabkan oleh adanya slot gigi menyebabkan medan magnet harmonik gigi yang menyebabkan kehilangan tanpa beban pada permukaan inti, yang akan menyebabkan peningkatan kehilangan besi yang signifikan setelah motor diproduksi. Oleh karena itu, selain memilih bahan magnetik dengan kehilangan besi unit yang lebih rendah, juga perlu untuk mengontrol tekanan laminasi dan mengambil tindakan proses yang diperlukan untuk mengurangi kehilangan besi. Mengingat faktor harga dan proses, lembaran baja silikon bermutu tinggi dan lembaran baja silikon yang lebih tipis dari 0,5 mm tidak banyak digunakan dalam produksi motor efisiensi tinggi. Lembaran baja listrik bebas silikon rendah karbon atau lembaran baja silikon canai dingin rendah silikon umumnya digunakan. Beberapa produsen motor Eropa kecil telah menggunakan lembaran baja listrik bebas silikon dengan nilai kehilangan besi unit 6,5w/kg. Dalam beberapa tahun terakhir, pabrik baja telah meluncurkan lembaran baja listrik Polycor420 dengan kehilangan unit rata-rata 4,0w/kg, yang bahkan lebih rendah daripada beberapa lembaran baja silikon rendah. Material tersebut juga memiliki permeabilitas magnetik yang lebih tinggi.

Dalam beberapa tahun terakhir, Jepang telah mengembangkan lembaran baja canai dingin rendah silikon dengan mutu 50RMA350. Sejumlah kecil aluminium dan logam tanah jarang ditambahkan ke komposisinya, sehingga mempertahankan permeabilitas magnetik yang lebih tinggi sekaligus mengurangi kerugian. Nilai kerugian besi per unitnya adalah 3,12w/kg. Semua ini kemungkinan akan menyediakan basis material yang lebih baik untuk produksi dan promosi motor efisiensi tinggi.

3. Kurangi ukuran kipas untuk mengurangi kehilangan ventilasi

Untuk motor 2 dan 4 kutub berdaya lebih besar, gesekan angin menyumbang proporsi yang cukup besar. Misalnya, gesekan angin motor 2 kutub berdaya 90 kW dapat mencapai sekitar 30% dari total kehilangan. Gesekan angin terutama terdiri dari daya yang dikonsumsi oleh kipas. Karena kehilangan panas motor efisiensi tinggi umumnya rendah, volume udara pendingin dapat dikurangi, dan dengan demikian daya ventilasi juga dapat dikurangi. Daya ventilasi kira-kira sebanding dengan pangkat 4 hingga 5 dari diameter kipas. Oleh karena itu, jika kenaikan suhu diizinkan, mengurangi ukuran kipas dapat secara efektif mengurangi gesekan angin. Selain itu, desain struktur ventilasi yang wajar juga penting untuk meningkatkan efisiensi ventilasi dan mengurangi gesekan angin. Pengujian telah menunjukkan bahwa gesekan angin pada bagian 2 kutub berdaya tinggi dari motor efisiensi tinggi dapat dikurangi sekitar 30% dibandingkan dengan motor biasa. Karena kehilangan ventilasi berkurang secara signifikan dan tidak memerlukan banyak biaya tambahan, mengubah desain kipas sering kali menjadi salah satu tindakan utama yang diambil untuk bagian motor efisiensi tinggi ini.

4. Mengurangi kehilangan yang tidak diinginkan melalui desain dan langkah-langkah proses

Kerugian liar motor asinkron terutama merupakan kerugian frekuensi tinggi yang dihasilkan oleh harmonik orde tinggi dari medan magnet di inti dan belitan stator dan rotor. Untuk mengurangi kerugian liar beban, amplitudo harmonik setiap fasa dapat dikurangi dengan menggunakan belitan sinusoidal seri-terhubung Y-Δ atau belitan harmonik rendah lainnya, sehingga mengurangi kerugian liar. Eksperimen menunjukkan bahwa penggunaan belitan sinusoidal dapat mengurangi kerugian liar lebih dari 30% secara rata-rata.

5. Meningkatkan proses die-casting untuk mengurangi kehilangan rotor

Dengan mengendalikan tekanan, suhu, dan jalur pembuangan gas selama pengecoran aluminium rotor, gas di batang rotor dapat dikurangi, sehingga meningkatkan konduktivitas dan mengurangi kehilangan aluminium rotor. Dalam beberapa tahun terakhir, Amerika Serikat telah berhasil mengembangkan peralatan die-casting rotor tembaga dan proses terkait, dan saat ini sedang melakukan uji coba produksi skala kecil. Perhitungan menunjukkan bahwa jika rotor tembaga menggantikan rotor aluminium, kehilangan rotor dapat dikurangi sekitar 38%.

6. Terapkan desain optimasi komputer untuk mengurangi kerugian dan meningkatkan efisiensi

Selain menambah bahan, memperbaiki sifat bahan, dan memperbaiki proses, desain optimasi komputer digunakan untuk menentukan berbagai parameter secara wajar di bawah batasan biaya dan kinerja, sehingga mencapai peningkatan efisiensi semaksimal mungkin. Penggunaan desain yang dioptimalkan dapat mempersingkat waktu desain motor secara signifikan dan meningkatkan kualitas desain motor.