Загубите на трифазните променливотокови двигатели могат да бъдат разделени на загуби от мед, загуби от алуминий, загуби от желязо, загуби от разсейване и загуби от вятър.Първите четири са топлинни загуби, а сборът от тях се нарича общи топлинни загуби.Съотношението на загубата на мед, загубата на алуминий, загубата на желязо и загубата на разсейване към общата загуба на топлина се излага, когато мощността се променя от малка към голяма.Чрез примера, въпреки че делът на потреблението на мед и потреблението на алуминий в общите топлинни загуби варира, той обикновено намалява от големи до малки, показвайки низходяща тенденция.Напротив, загубата на желязо и загубата на бездомни загуби, въпреки че има колебания, обикновено се увеличават от малки до големи, показвайки възходяща тенденция.Когато мощността е достатъчно голяма, бездомното разсейване на желязото надвишава разсейването на медта.Понякога загубата на бездомни източници превишава загубата на мед и загубата на желязо и се превръща в първия фактор за загуба на топлина.Повторният анализ на двигателя Y2 и наблюдаването на пропорционалната промяна на различните загуби към общата загуба разкрива подобни закони.Признавайки горните правила, се заключава, че различните мощности на двигателите имат различен акцент върху намаляването на повишаването на температурата и топлинните загуби.За малки двигатели първо трябва да се намалят загубите на мед;за двигатели със средна и висока мощност, загубата на желязо трябва да се съсредоточи върху намаляването на загубите от разсейване.Гледната точка, че „бездомните загуби са много по-малки от загубите на мед и желязо“ е едностранчива.Особено се подчертава, че колкото по-голяма е мощността на двигателя, толкова по-голямо внимание трябва да се обърне на намаляването на загубите от разсейване.Двигателите със среден и голям капацитет използват синусоидални намотки, за да намалят хармоничния магнитен потенциал и разсеяните загуби и ефектът често е много добър.Различните мерки за намаляване на бездомните загуби обикновено не се нуждаят от увеличаване на ефективните материали.
Въведение
Загубата на трифазен променливотоков двигател може да бъде разделена на загуба на мед PCu, загуба на алуминий PAl, загуба на желязо PFe, загуба Ps, износване от вятър Pfw, първите четири са загуби на топлина, чиято сума се нарича обща загуба на топлина PQ, от които загуби от разсейване Това е причината за всички загуби с изключение на загубите на мед PCu, загубите на алуминий PAl, загубите на желязо PFe и износването от вятър Pfw, включително хармоничен магнитен потенциал, магнитно поле на утечка и страничен ток на улея.
Поради трудността при изчисляване на загубите от разсейване и сложността на теста, много страни изискват загубата от разсейване да се изчислява като 0,5% от входната мощност на двигателя, което опростява противоречието.Тази стойност обаче е много груба и различните дизайни и различни процеси често са много различни, което също крие противоречието и не може да отрази наистина действителните работни условия на двигателя.Напоследък измереното бездомно разсейване става все по-популярно.В ерата на глобалната икономическа интеграция общата тенденция е да има определена перспектива как да се интегрира с международните стандарти.
В тази статия се изследва трифазен AC двигател.Когато мощността се промени от малка към голяма, съотношението на загубата на мед PCu, загубата на алуминий PAl, загубата на желязо PFe и загубата на разсейване Ps към общата загуба на топлина PQ се променя и се получават противодействията.Проектиране и производство по-разумни и по-добри.
1. Анализ на загубите на двигателя
1.1 Първо наблюдавайте пример.Фабрика изнася продукти от серия Е на електрически двигатели, а техническите условия определят измерените загуби на разсейване.За по-лесно сравнение, нека първо разгледаме двуполюсните двигатели, чиято мощност варира от 0,75kW до 315kW.Според резултатите от теста се изчислява съотношението на загубата на мед PCu, загубата на алуминий PAl, загубата на желязо PFe и загубата на разсейване Ps към общата загуба на топлина PQ, както е показано на Фигура 1.Ординатата на фигурата е съотношението на различните топлинни загуби към общите топлинни загуби (%), абсцисата е мощността на двигателя (kW), прекъснатата линия с диаманти е съотношението на потреблението на мед, прекъснатата линия с квадрати е съотношението на потреблението на алуминий, а прекъснатата линия на триъгълника е съотношението на загубите на желязо, а прекъснатата линия с кръст е съотношението на разсеяните загуби.
Фигура 1. Прекъсната линейна диаграма на съотношението на потреблението на мед, потреблението на алуминий, потреблението на желязо, бездомното разсейване и общите топлинни загуби на 2-полюсни двигатели от серия E
(1) Когато мощността на двигателя се промени от малка към голяма, съотношението на потреблението на мед, макар и колебливо, обикновено намалява от голямо към малко, показвайки низходяща тенденция.0,75kW и 1,1kW представляват около 50%, докато 250kW и 315kW са по-малко от Делът на 20% потребление на алуминий също се промени от голямо към малко като цяло, показвайки низходяща тенденция, но промяната не е голяма.
(2) От малка към голяма мощност на двигателя, делът на загубата на желязо се променя, въпреки че има колебания, той обикновено се увеличава от малък към голям, показвайки възходяща тенденция.0,75kW~2,2kW е около 15%, а когато е по-голямо от 90kW, надхвърля 30%, което е по-голямо от потреблението на мед.
(3) Пропорционалната промяна на бездомното разсейване, въпреки че варира, обикновено се увеличава от малка към голяма, показвайки възходяща тенденция.0,75kW ~ 1,5kW е около 10%, докато 110kW е близко до консумацията на мед.За спецификации, по-големи от 132kW, повечето от бездомните загуби надвишават консумацията на мед.Разсеяните загуби от 250kW и 315kW надвишават загубите на мед и желязо и стават първият фактор за топлинните загуби.
4-полюсен двигател (линейната диаграма е пропусната).Загубата на желязо над 110kW е по-голяма от загубата на мед, а бездомната загуба от 250kW и 315kW надвишава загубата на мед и загубата на желязо, превръщайки се в първия фактор за загубата на топлина.Сумата от потреблението на мед и потреблението на алуминий от тази серия от 2-6 полюсни двигатели, малкият двигател представлява около 65% до 84% от общите топлинни загуби, докато големият двигател намалява до 35% до 50%, докато желязото потреблението е обратното, малкият двигател представлява около 65% до 84% от общите топлинни загуби.Общата загуба на топлина е 10% до 25%, докато големият двигател се увеличава до около 26% до 38%.Разсеяни загуби, малките двигатели представляват около 6% до 15%, докато големите двигатели нарастват до 21% до 35%.Когато мощността е достатъчно голяма, загубата на желязо от бездомни загуби надвишава загубата на мед.Понякога бездомните загуби надвишават загубите на мед и загубите на желязо, превръщайки се в първия фактор за загубата на топлина.
1.2 2-полюсен двигател от серия R, измерена загуба на бездомност
Съгласно резултатите от теста се получава съотношението на загубата на мед, загубата на желязо, загубата на разсейване и т.н. към общата загуба на топлина PQ.Фигура 2 показва пропорционалната промяна в мощността на двигателя спрямо загубата на бездомна мед.Ординатата на фигурата е съотношението (%) на загубата на бездомна мед към общата загуба на топлина, абсцисата е мощността на двигателя (kW), прекъснатата линия с диаманти е съотношението на загубата на мед, а прекъснатата линия с квадрати е съотношението на бездомните загуби.Фигура 2 ясно показва, че като цяло, колкото по-голяма е мощността на двигателя, толкова по-голям е делът на бездомните загуби спрямо общите топлинни загуби, които нарастват.Фигура 2 също така показва, че за размери, по-големи от 150kW, загубите от разсейване надвишават загубите на мед.Има няколко размера двигатели и загубата на разсейване е дори 1,5 до 1,7 пъти загубата на мед.
Мощността на тази серия 2-полюсни двигатели варира от 22kW до 450kW.Съотношението на измерената загуба на отклонение към PQ се е увеличило от по-малко от 20% до почти 40%, а диапазонът на промяна е много голям.Ако се изрази чрез съотношението на измерената разсеяна загуба към номиналната изходна мощност, то е около (1,1~1,3)%;ако се изрази чрез съотношението на измерената загуба на разсейване към входната мощност, то е около (1,0~1,2)%, последните две Съотношението на израза не се променя много и е трудно да се види пропорционалната промяна на разсейването загуба на PQ.Ето защо, наблюдавайки топлинните загуби, особено съотношението на загубите на разсейване към PQ, може да се разбере по-добре променящия се закон на топлинните загуби.
Измерената разсейваща загуба в горните два случая приема метода IEEE 112B в Съединените щати
Фигура 2. Линейна диаграма на съотношението на разсеяната медна загуба към общата топлинна загуба на 2-полюсен двигател от серия R
1.3 двигатели серия Y2
Техническите условия предвиждат загубата на разсейване да е 0,5% от входната мощност, докато GB/T1032-2005 определя препоръчителната стойност на загубата на разсейване.Сега вземете метод 1 и формулата е Ps=(0,025-0,005×lg(PN))×P1 формула PN- е номиналната мощност;P1- е входна мощност.
Приемаме, че измерената стойност на разсеяната загуба е равна на препоръчителната стойност и преизчисляваме електромагнитното изчисление и след това изчисляваме съотношението на четирите топлинни загуби на потребление на мед, потребление на алуминий и потребление на желязо към общата топлинна загуба PQ .Промяната на неговия дял също е в съответствие с горните правила.
Тоест: когато мощността се променя от малка към голяма, делът на потреблението на мед и потреблението на алуминий обикновено намалява от голямо към малко, показвайки низходяща тенденция.От друга страна, делът на загубата на желязо и загубата на бездомни загуби обикновено се увеличава от малка към голяма, показвайки възходяща тенденция.Независимо от 2-полюсен, 4-полюсен или 6-полюсен, ако мощността е по-голяма от определена мощност, загубата на желязо ще надвиши загубата на мед;делът на бездомните загуби също ще се увеличи от малки до големи, като постепенно се приближава до загубата на мед или дори надвишава загубата на мед.Бездомното разсейване на повече от 110kW в 2 полюса става първият фактор за загубата на топлина.
Фигура 3 е начупена линейна графика на съотношението на четири топлинни загуби към PQ за 4-полюсни двигатели от серия Y2 (приемайки, че измерената стойност на разсеяните загуби е равна на горната препоръчителна стойност, а другите загуби се изчисляват според стойността) .По ординатата е отношението на различните топлинни загуби към PQ (%), а по абсцисата е мощността на двигателя (kW).Очевидно загубите на желязо над 90kW са по-големи от загубите на мед.
Фигура 3. Прекъсната линейна диаграма на съотношението на потреблението на мед, потреблението на алуминий, потреблението на желязо и разсеяното разсейване към общата загуба на топлина на 4-полюсни двигатели от серия Y2
1.4 Литературата изучава съотношението на различните загуби към общите загуби (включително триене от вятъра)
Установено е, че потреблението на мед и потреблението на алуминий представляват 60% до 70% от общите загуби в малките двигатели и намаляват до 30% до 40%, когато капацитетът се увеличи, докато потреблението на желязо е обратното.% по-горе.За бездомни загуби малките двигатели представляват около 5% до 10% от общите загуби, докато големите двигатели представляват повече от 15%.Разкритите закони са сходни: тоест, когато мощността се променя от малка към голяма, делът на загубата на мед и загубата на алуминий обикновено намалява от голяма към малка, показвайки низходяща тенденция, докато делът на загубата на желязо и загубата на бездомни загуби обикновено се увеличава от малки към големи, показващи възходяща тенденция..
1.5 Формула за изчисляване на препоръчителната стойност на загубата на разсейване съгласно GB/T1032-2005 Метод 1
Числителят е измерената стойност на загубата на отклонение.От малка до голяма мощност на двигателя, съотношението на бездомните загуби към входната мощност се променя и намалява постепенно, а диапазонът на промяна не е малък, около 2,5% до 1,1%.Ако знаменателят се промени на общата загуба ∑P, тоест Ps/∑P=Ps/P1/(1-η), ако ефективността на двигателя е 0,667~0,967, реципрочната стойност на (1-η) е 3~ 30, т.е. измерените примеси. В сравнение със съотношението на входната мощност, съотношението на загубата на разсейване към общата загуба се усилва от 3 до 30 пъти.Колкото по-висока е мощността, толкова по-бързо се издига прекъснатата линия.Очевидно, ако се вземе съотношението на загубата на разсеяна енергия към общата загуба на топлина, „коефициентът на увеличение“ е по-голям.За 2-полюсния 450kW двигател от серията R в горния пример, съотношението на разсеяните загуби към входната мощност Ps/P1 е малко по-малко от изчислената стойност, препоръчана по-горе, и съотношението на разсеяните загуби към общите загуби ∑P и общите топлинни загуби PQ е съответно 32,8%.39,5%, в сравнение със съотношението на входната мощност P1, „усилено“ съответно около 28 пъти и 34 пъти.
Методът за наблюдение и анализ в тази статия е да се вземе съотношението на 4 вида топлинни загуби към общите топлинни загуби PQ.Стойността на съотношението е голяма и пропорцията и законът за промяна на различните загуби могат да се видят ясно, тоест мощността от малка към голяма, консумация на мед и консумация на алуминий Като цяло пропорцията се е променила от голяма към малка, показвайки низходящ тенденция, докато съотношението на загубата на желязо и загубата на отклонение като цяло се промени от малка към голяма, показвайки възходяща тенденция.По-специално, беше наблюдавано, че колкото по-голяма е мощността на двигателя, толкова по-високо е съотношението на бездомните загуби към PQ, постепенно се приближава до загубата на мед, надвишава загубата на мед и дори се превръща в първия фактор в загубата на топлина, така че можем правилно да разберем закона и обърнете внимание на намаляването на големия двигател.бездомни загуби.В сравнение със съотношението на разсеяните загуби към входната мощност, съотношението на измерените разсеяни загуби към общите топлинни загуби се изразява само по друг начин и не променя своята физическа природа.
2. Мерки
Познаването на горното правило е полезно за рационалното проектиране и производство на двигателя.Мощността на двигателя е различна и мерките за намаляване на повишаването на температурата и топлинните загуби са различни и фокусът е различен.
2.1 За двигатели с ниска мощност потреблението на мед представлява голям дял от общите топлинни загуби
Следователно намаляването на повишаването на температурата трябва първо да намали консумацията на мед, като например увеличаване на напречното сечение на проводника, намаляване на броя на проводниците на слот, увеличаване на формата на слота на статора и удължаване на желязното ядро.Във фабриката повишаването на температурата често се контролира чрез контролиране на топлинния товар AJ, което е напълно правилно за малки двигатели.Контролирането на AJ по същество е контролиране на загубата на мед.Не е трудно да се намери загубата на мед в статора на целия двигател според AJ, вътрешния диаметър на статора, дължината на половин оборот на намотката и съпротивлението на медния проводник.
2.2 Когато мощността се промени от малка към голяма, загубата на желязо постепенно се доближава до загубата на мед
Потреблението на желязо обикновено надвишава потреблението на мед, когато е по-голямо от 100kW.Следователно големите двигатели трябва да обърнат внимание на намаляването на консумацията на желязо.За специфични мерки могат да се използват листове от силициева стомана с ниски загуби, магнитната плътност на статора не трябва да е твърде висока и трябва да се обърне внимание на разумното разпределение на магнитната плътност на всяка част.
Някои фабрики препроектират някои двигатели с висока мощност и намаляват по подходящ начин формата на слота на статора.Разпределението на магнитната плътност е разумно и съотношението на загубата на мед и загубата на желязо е правилно коригирано.Въпреки че плътността на статорния ток се увеличава, термичното натоварване се увеличава и загубата на мед се увеличава, магнитната плътност на статора намалява и загубата на желязо намалява повече, отколкото се увеличава загубата на мед.Производителността е еквивалентна на оригиналния дизайн, не само се намалява повишаването на температурата, но също така се спестява количеството мед, използвано в статора.
2.3 Да се намалят безпътните загуби
Тази статия подчертава, чеколкото по-голяма е мощността на двигателя, толкова по-голямо внимание трябва да се обърне на намаляването на разсейващите се загуби.Мнението, че "бездомните загуби са много по-малки от загубите на мед" се отнася само за малки двигатели.Очевидно, според горното наблюдение и анализ, колкото по-висока е мощността, толкова по-малко подходяща е тя.Гледната точка, че „бездомните загуби са много по-малки от загубите на желязо“ също е неподходяща.
Съотношението на измерената стойност на разсеяните загуби към входната мощност е по-високо за малки двигатели и съотношението е по-ниско, когато мощността е по-голяма, но не може да се заключи, че малките двигатели трябва да обърнат внимание на намаляването на разсеяните загуби, докато големите двигатели го правят не е необходимо да се намаляват бездомните загуби.загуба.Напротив, според горния пример и анализ, колкото по-голяма е мощността на двигателя, толкова по-високо е съотношението на разсеяните загуби към общите топлинни загуби, разсеяните загуби и загубите на желязо са близки или дори надвишават загубите на мед, така че по-голямата мощността на двигателя, толкова повече внимание трябва да се обърне на него.Намаляване на бездомните загуби.
2.4 Мерки за намаляване на бездомните загуби
Начини за намаляване на загубите от разсейване, като увеличаване на въздушната междина, тъй като загубата от разсейване е приблизително обратно пропорционална на квадрата на въздушната междина;намаляване на хармоничния магнитен потенциал, като използване на синусоидални (ниски хармонични) намотки;правилно прилягане на слота;намаляване на зъбците, роторът приема затворен слот, а отвореният слот на високоволтовия двигател приема магнитен слот клин;обработката на обвивка на лят алуминий на ротора намалява страничния ток и т.н.Струва си да се отбележи, че горните мерки обикновено не изискват добавяне на ефективни материали.Другото потребление също е свързано със състоянието на нагряване на двигателя, като добро разсейване на топлината от намотката, ниска вътрешна температура на двигателя и ниска различна консумация.
Пример: Фабрика ремонтира двигател с 6 полюса и 250kW.След теста за ремонт, повишаването на температурата е достигнало 125K при 75% от номиналния товар.След това въздушната междина се обработва до 1,3 пъти оригиналния размер.При теста при номинално натоварване, повишаването на температурата всъщност спадна до 81K, което напълно показва, че въздушната междина се е увеличила и разсеяното разсейване е значително намалено.Хармоничният магнитен потенциал е важен фактор за загубата на отклонение.Двигателите със среден и голям капацитет използват синусоидални намотки за намаляване на хармоничния магнитен потенциал и ефектът често е много добър.За двигатели със средна и голяма мощност се използват добре проектирани синусоидални намотки.Когато хармоничната амплитуда и амплитудата се намалят с 45% до 55% в сравнение с оригиналния дизайн, загубата на разсейване може да бъде намалена с 32% до 55%, в противен случай повишаването на температурата ще бъде намалено и ефективността ще се увеличи., шумът е намален и може да спести мед и желязо.
3. Заключение
3.1 Трифазен AC двигател
Когато мощността се промени от малка към голяма, делът на потреблението на мед и потреблението на алуминий към общите топлинни загуби обикновено се увеличава от големи към малки, докато делът на загубите при потребление на желязо обикновено се увеличава от малки към големи.За малките двигатели загубата на мед е най-голямата част от общите топлинни загуби.Тъй като капацитетът на двигателя се увеличава, загубата на бездомни загуби и загубата на желязо се приближават и надвишават загубата на мед.
3.2 За намаляване на топлинните загуби
Мощността на двигателя е различна, различна е и насочеността на предприетите мерки.За малки двигатели първо трябва да се намали консумацията на мед.За двигатели със средна и висока мощност трябва да се обърне повече внимание на намаляването на загубата на желязо и загубата на бездомни.Гледната точка, че „бездомните загуби са много по-малки от загубите на мед и желязо“ е едностранчива.
3.3 Делът на бездомните загуби в общите топлинни загуби на големите двигатели е по-висок
Тази статия подчертава, че колкото по-голяма е мощността на двигателя, толкова повече внимание трябва да се обърне на намаляването на загубите от разсейване.
Време на публикуване: 16 юни 2022 г