Pengenalan kepada Kecekapan Motor

Bagaimana untuk meningkatkan kecekapan motor?

Kecekapan motor ini dipengaruhi oleh sejumlah kecil kerugian, termasuk kehilangan rintangan, kerugian mekanikal yang disebabkan oleh geseran, kerugian yang disebabkan oleh pelesapan tenaga magnet dalam teras, dan kerugian yang berbeza bergantung pada jenis bahan yang digunakan. Untuk menjadikan motor lebih cekap, kita mesti mengurangkan kerugian dalam motor. Berikut adalah beberapa kaedah atau petua yang boleh diguna pakai untuk meningkatkan pekali kecekapan motor.

1. Fungsi rangka motor adalah untuk menyediakan perlindungan mekanikal untuk belitan. Ia juga bertanggungjawab untuk antara muka yang dipasang oleh kaki. Rangka motor memainkan peranan penting dalam prestasi habanya kerana ia bertanggungjawab untuk memindahkan haba yang dijana di dalam motor ke permukaan bingkai di mana udara yang ditiup oleh kipas akan menggalakkan pelesapan haba. Ini akan mengurangkan kehilangan haba.
2. Satu lagi petua asas ialah mengekalkan jurang minimum antara mana-mana dinding berhampiran dengan belakang penutup kipas untuk membolehkan udara masuk. Pastikan kawasan di sekeliling motor bersih dan kerap periksa sebarang tersumbat udara yang boleh mengurangkan prestasi sistem penyejukan. Oleh itu, lebih sejuk motor berjalan, lebih lama ia akan bertahan.
3. Stator adalah komponen utama motor dan menyebabkan 60% daripada kerugian, jadi untuk mengurangkan kerugian ini, jisim belitan stator mesti dikekalkan besar kerana peningkatan jisim mengurangkan rintangan. Motor kecekapan tinggi mengandungi 25% kuprum tambahan berbanding dengan motor yang direka untuk model kecekapan standard.
4. Kehilangan rotor juga dianggap sebagai punca kerugian kecil, terutamanya disebabkan oleh tahap gelinciran yang ditunjukkan oleh motor. Slip sebenarnya adalah perbezaan antara kelajuan medan magnet (RPM) dan RPM sebenar rotor dan aci pada beban tertentu. Antaranya, gelinciran diperoleh dengan menolak kelajuan motor yang dimuatkan daripada kelajuan motor yang tidak dimuatkan dan membahagikannya dengan kelajuan motor yang dibebankan. Oleh itu, untuk mengurangkan kerugian ini, gelinciran mesti dikurangkan, yang dilakukan dengan meningkatkan kekonduksian pemutar. Kuprum mesti digunakan dalam kuantiti yang banyak kerana kekonduksiannya yang tinggi. Tetapi tembaga mesti die-cast kerana proses untuk die-casting kuprum telah dibangunkan baru-baru ini.
5. Kehilangan magnet teras diperoleh daripada histerisis, dan 20% daripada jumlah kerugian disebabkan oleh arus pusar teras dan tepu. Dengan menggunakan bahan berkualiti tinggi dan kawalan kualiti, kerugian boleh diminimumkan, sekali gus meningkatkan kecekapan.
6. Untuk mengurangkan kesan histerisis dan ketepuan, keluli yang mengandungi sejumlah kecil silikon akan digunakan untuk laminasi dan bukannya keluli karbon kos rendah. Dengan cara ini, kerugian teras boleh dihapuskan. Dengan mengurangkan ketebalan laminasi dan meningkatkan panjang laminasi, ketumpatan fluks dan kehilangan teras boleh diminimumkan.
7. Kehilangan arus pusar boleh diminimumkan pada tahap yang besar dengan memastikan penebat yang betul antara kepingan atau lamina yang digunakan.
8. Selang pelinciran ialah fungsi kelajuan terkadar pemasangan motor, saiz galas, jenis gris dan kenaikan suhu. Oleh itu, sila berhati-hati semasa menggunakan pelincir. Jangan campurkan jenis gris, walaupun ia menggunakan elemen yang sama. Jika gris lain digunakan dalam aplikasi, ini akan menjejaskan prestasi motor secara langsung.

Bagaimana untuk mengurangkan kehilangan motor?

Sejak pengagihan kerugianmotorberbeza dengan saiz kuasa dan bilangan tiang, untuk mengurangkan kerugian, kita harus memberi tumpuan kepada mengambil langkah-langkah untuk komponen kehilangan utama kuasa dan tiang yang berbeza. Beberapa cara untuk mengurangkan kerugian diterangkan secara ringkas seperti berikut:

1. Tingkatkan bahan yang berkesan, kurangkan kehilangan belitan dan kehilangan besi

Mengikut prinsip persamaan motor, apabila beban elektromagnet kekal tidak berubah dan kehilangan mekanikal tidak dipertimbangkan, kehilangan motor adalah lebih kurang berkadar dengan kiub saiz linear motor, dan kuasa input motor adalah lebih kurang berkadar dengan kuasa keempat saiz linear. Daripada ini, hubungan antara kecekapan dan penggunaan bahan yang berkesan boleh dianggarkan. Untuk mendapatkan ruang yang lebih besar di bawah keadaan saiz pemasangan tertentu supaya bahan yang lebih berkesan boleh diletakkan untuk meningkatkan kecekapan motor, saiz diameter luar tebukan stator menjadi faktor penting. Dalam julat asas mesin yang sama, motor Amerika mempunyai keluaran yang lebih besar daripada motor Eropah. Untuk memudahkan pelesapan haba dan mengurangkan kenaikan suhu, motor Amerika biasanya menggunakan penebuk pemegun dengan diameter luar yang lebih besar, manakala motor Eropah biasanya menggunakan penebuk pemegun dengan diameter luar yang lebih kecil kerana keperluan untuk derivatif struktur seperti motor kalis letupan dan untuk mengurangkan jumlah kuprum yang digunakan pada penghujung penggulungan dan kos pengeluaran.

2. Gunakan bahan magnet yang lebih baik dan langkah proses untuk mengurangkan kehilangan besi

Sifat magnetik (kebolehtelapan magnet dan kehilangan unit besi) bahan teras mempunyai pengaruh yang besar terhadap kecekapan dan prestasi motor yang lain. Pada masa yang sama, kos bahan teras adalah bahagian utama kos motor. Oleh itu, pemilihan bahan magnetik yang sesuai adalah kunci kepada mereka bentuk dan mengeluarkan motor berkecekapan tinggi. Dalam motor berkuasa tinggi, kehilangan besi menyumbang sebahagian besar daripada jumlah kerugian, jadi mengurangkan nilai kehilangan unit bahan teras akan membantu mengurangkan kehilangan besi motor. Disebabkan oleh reka bentuk dan pembuatan motor, kehilangan besi motor sangat melebihi nilai yang dikira mengikut nilai kehilangan besi unit yang disediakan oleh kilang keluli, jadi nilai kehilangan besi unit secara amnya meningkat sebanyak 1.5~2 kali semasa reka bentuk untuk mempertimbangkan peningkatan kehilangan besi.

Sebab peningkatan kehilangan besi adalah terutamanya kerana nilai kehilangan besi unit kilang keluli diperoleh dengan menguji sampel bahan jalur mengikut kaedah bulatan persegi Epstein, tetapi bahan tersebut mengalami tekanan yang besar selepas tebukan, ricih dan laminating, dan kerugian akan meningkat; di samping itu, jurang udara yang disebabkan oleh kehadiran slot gigi membawa kepada medan magnet harmonik gigi menyebabkan kehilangan tanpa beban pada permukaan teras, yang akan membawa kepada peningkatan ketara dalam kehilangan besi selepas motor dihasilkan. Oleh itu, sebagai tambahan kepada memilih bahan magnet dengan kehilangan unit besi yang lebih rendah, ia juga perlu untuk mengawal tekanan laminasi dan mengambil langkah proses yang perlu untuk mengurangkan kehilangan besi. Memandangkan faktor harga dan proses, kepingan keluli silikon gred tinggi dan kepingan keluli silikon yang lebih nipis daripada 0.5mm tidak banyak digunakan dalam pengeluaran motor berkecekapan tinggi. Kepingan keluli elektrik bebas silikon rendah karbon atau kepingan keluli silikon gelek sejuk silikon rendah biasanya digunakan. Sesetengah pengeluar motor Eropah kecil telah menggunakan kepingan keluli elektrik bebas silikon dengan nilai kehilangan besi seunit 6.5w/kg. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, kilang keluli telah melancarkan kepingan keluli elektrik Polycor420 dengan purata kehilangan unit sebanyak 4.0w/kg, malah lebih rendah daripada beberapa kepingan keluli silikon rendah. Bahan ini juga mempunyai kebolehtelapan magnet yang lebih tinggi.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, Jepun telah membangunkan kepingan keluli tergelek sejuk silikon rendah dengan gred 50RMA350. Sebilangan kecil aluminium dan logam nadir bumi ditambah kepada komposisinya, dengan itu mengekalkan kebolehtelapan magnet yang lebih tinggi sambil mengurangkan kerugian. Nilai kehilangan besi seunitnya ialah 3.12w/kg. Kesemua ini berkemungkinan menyediakan asas material yang lebih baik untuk pengeluaran dan promosi motor berkecekapan tinggi.

3. Kurangkan saiz kipas untuk mengurangkan kehilangan pengudaraan

Untuk motor 2- dan 4-kutub kuasa yang lebih besar, geseran angin menyumbang kepada perkadaran yang besar. Sebagai contoh, geseran angin motor 2 kutub 90kW boleh mencapai kira-kira 30% daripada jumlah kerugian. Geseran angin terutamanya terdiri daripada kuasa yang digunakan oleh kipas. Oleh kerana kehilangan haba motor berkecekapan tinggi secara amnya rendah, isipadu udara penyejuk boleh dikurangkan, dan dengan itu kuasa pengudaraan juga boleh dikurangkan. Kuasa pengudaraan adalah lebih kurang berkadar dengan kuasa ke-4 hingga ke-5 diameter kipas. Oleh itu, jika kenaikan suhu dibenarkan, mengurangkan saiz kipas boleh mengurangkan geseran angin dengan berkesan. Di samping itu, reka bentuk struktur pengudaraan yang munasabah juga penting untuk meningkatkan kecekapan pengudaraan dan mengurangkan geseran angin. Ujian telah menunjukkan bahawa geseran angin bahagian 2 kutub berkuasa tinggi bagi motor berkecekapan tinggi boleh dikurangkan sebanyak kira-kira 30% berbanding dengan motor biasa. Memandangkan kehilangan pengudaraan dikurangkan dengan margin yang besar dan tidak memerlukan banyak kos tambahan, menukar reka bentuk kipas selalunya merupakan salah satu langkah utama yang diambil untuk bahagian motor kecekapan tinggi ini.

4. Kurangkan kerugian sesat melalui langkah reka bentuk dan proses

Kehilangan sesat motor tak segerak adalah terutamanya kerugian frekuensi tinggi yang dijana oleh harmonik tertib tinggi medan magnet dalam teras pemegun dan pemutar dan belitan. Untuk mengurangkan kehilangan sesat beban, amplitud setiap harmonik fasa boleh dikurangkan dengan menggunakan belitan sinusoidal bersambung siri Y-Δ atau belitan harmonik rendah lain, dengan itu mengurangkan kehilangan sesat. Eksperimen menunjukkan bahawa penggunaan belitan sinusoidal boleh mengurangkan kehilangan sesat lebih daripada 30% secara purata.

5. Menambah baik proses tuangan mati untuk mengurangkan kehilangan rotor

Dengan mengawal tekanan, suhu dan laluan pelepasan gas semasa tuangan aluminium pemutar, gas dalam bar pemutar boleh dikurangkan, dengan itu meningkatkan kekonduksian dan mengurangkan kehilangan aluminium pemutar. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, Amerika Syarikat telah berjaya membangunkan peralatan die-casting rotor tembaga dan proses yang sepadan, dan kini sedang menjalankan pengeluaran percubaan berskala kecil. Pengiraan menunjukkan bahawa jika pemutar kuprum menggantikan pemutar aluminium, kehilangan pemutar boleh dikurangkan sebanyak kira-kira 38%.

6. Guna reka bentuk pengoptimuman komputer untuk mengurangkan kerugian dan meningkatkan kecekapan

Selain menambah bahan, menambah baik sifat bahan dan menambah baik proses, reka bentuk pengoptimuman komputer digunakan untuk menentukan secara munasabah pelbagai parameter di bawah kekangan kos dan prestasi, dengan itu mencapai peningkatan maksimum yang mungkin dalam kecekapan. Penggunaan reka bentuk yang dioptimumkan boleh memendekkan masa reka bentuk motor dengan ketara dan meningkatkan kualiti reka bentuk motor.