Who "stole" the electric motor efficiency? 1% efficiency improvement means a lot!
¿Cómo mejorar la eficiencia del motor eléctrico?
Let's talk about this topic today .
Los motores de alta eficiencia están directamente relacionados con las políticas de ahorro de energía y reducción de emisiones, y muchos proyectos clave nacionales y proyectos municipales que licitan motores eléctricos deben cumplir con los requisitos de evaluación de eficiencia energética IE3, especialmente para motores eléctricos que ingresan a países europeos a través de la exportación, estos requisitos son casi los umbral mínimo.
Sin embargo, es demasiado difícil para los fabricantes de motores eléctricos mejorar la eficiencia, y hay muchas tecnologías de cuello de botella que se deben romper, como la determinación de la pérdida, la determinación de los factores clave que afectan la eficiencia del motor eléctrico, las causas de la pérdida y el análisis cuantitativo, etc. .
El siguiente es un desglose y análisis de las causas del aumento de la pérdida, comenzando por las causas del aumento de la pérdida una por una.
Gran pérdida de cobre del estator de motores eléctricos
● La resistencia del devanado del estator es grande.
(1) Resistencia de alambre grande o diámetro de alambre pequeño, diámetro de alambre desigual o menor número de raíces de bobinado paralelas.
(2) Error de cableado o mala soldadura.
(3) El número real de vueltas es mayor que el valor de diseño.
● Alta corriente del estator.
(1) Otras pérdidas son grandes.
(2) La asimetría del devanado del estator desequilibra las tres fases.
(3) Entrehierro gravemente desigual del estator y el rotor.
(4) La resistencia será menor que el valor normal en este momento porque el número de vueltas es menor que el valor normal.
(5) el cableado del devanado es incorrecto.
Gran pérdida de cobre en el rotor
● La resistencia del devanado del rotor (o barra guía) es grande.
(1) la resistividad del aluminio (cobre) es grande.
(2) barra de guía del rotor de aluminio fundido o anillo final dentro del aire con agujeros de aire o impurezas, o debido a defectos de fundición que resultan en problemas locales con barras delgadas.
(3) la ranura del estator no está limpia (se manifiesta como un dentado de la ranura), hay una pieza incorrecta, antipieza, lo que hace que el área efectiva de la ranura del rotor no sea suficiente.
(4) debido a la selección incorrecta de los parámetros de fundición que conducen a una organización suelta del aluminio, lo que conduce directamente a una mayor resistividad.
(5) el material no cumple con los requisitos, como el rotor de aluminio ordinario con aleación de aluminio.
(6) Usar el rotor equivocado, etc.
● Alta corriente de rotor.
(1) Uso del rotor incorrecto.
(2) Se utiliza aluminio incorrecto al fundir aluminio, como un rotor de aleación de aluminio que utiliza aluminio ordinario.
(3) El núcleo del rotor no está apilado sólidamente, lo que da como resultado una gran área de aluminio entre las piezas, lo que genera una corriente transversal del rotor excesiva.
Gran pérdida perdida
● Selección incorrecta del tipo o paso del devanado del estator.
● Selección incorrecta de los ajustes de las ranuras del estator y del rotor.
● El espacio de aire es demasiado pequeño o muy irregular.
● Cortocircuito severo entre la guía del rotor y el núcleo.
El extremo del devanado del estator es demasiado largo, etc.
Gran pérdida de hierro
La calidad de la lámina de acero al silicio es mala o el material se usa incorrectamente,
por ejemplo, el material 600 se usa incorrectamente como 800, que es un grado reducido;
el problema debe prestarse especial atención a la fábrica de motores eléctricos de subcontratación de núcleo de hierro.
● Mal aislamiento entre las piezas del núcleo del estator.
(1) Sin tratamiento de aislamiento o efecto de tratamiento deficiente.
(2) La presión es demasiado alta cuando se apila el núcleo, por lo que se daña el aislamiento entre láminas.
(3) Cortocircuito entre pieza de núcleo y pieza al girar el orificio del estator o al reparar y limar el núcleo (el problema existe en la mayoría de las plantas de fabricación de núcleos).
● Número insuficiente de piezas de núcleo y peso de hierro insuficiente.
(1) Número insuficiente de piezas de código (piezas faltantes).
(2) La presión de apilamiento es pequeña y no compactada, como resultado directo de que el peso del hierro sea insuficiente.
(3) Grandes rebabas en la hoja perforada y el peso del hierro no se puede garantizar cuando la longitud del hierro está en línea.
(4) La pintura es demasiado espesa, lo cual es un problema de calidad directo de la lámina de acero al silicio.
● El circuito magnético está demasiado saturado y la curva de corriente sin carga frente a voltaje se desvía más seriamente en este momento.
● La pérdida por dispersión sin carga es grande, porque se incluye en la pérdida de hierro durante la prueba, lo que hace que la pérdida de hierro parezca mayor.
● Cuando se quita el devanado por fuego o calentamiento eléctrico, el núcleo se sobrecalienta y la conductividad magnética disminuye y el aislamiento entre piezas se daña.
Este problema ocurre principalmente cuando el devanado es removido por un incendio después de una falla en el devanado;
algunos fabricantes de motores de inducción han buscado una forma de quitar el devanado sumergiéndolo en lejía.
Alta pérdida mecánica
● La calidad del cojinete o del ensamblaje del cojinete no es buena, en este momento el cojinete se calentará seriamente o tendrá una rotación inflexible.
● Ventilador externo incorrecto (como un motor de 2 polos que utiliza un ventilador de 4 polos) o un ángulo incorrecto de las aspas del ventilador; De acuerdo con el diseño convencional, el ventilador del motor 2P es relativamente pequeño y el método para reducir la pérdida ajustando el método del ventilador es muy efectivo, pero la premisa es garantizar el rendimiento de aumento de temperatura de los motores inteligentes.
● La carcasa y las dos cámaras de cojinetes de las tapas de los extremos no están en el mismo eje.
● El diámetro de la cámara del rodamiento es pequeño, lo que hace que el anillo exterior del rodamiento se deforme por la presión y hace que aumente la pérdida por fricción del rodamiento; la situación también puede conducir a la falla por sobrecalentamiento del cojinete al mismo tiempo.
● Demasiada grasa o grasa de mala calidad en la cámara del cojinete.
El problema es obvio en el motor de alto voltaje, hubo una prueba, el punto más alto de la temperatura de la cubierta del cojinete es 10 K más alto que el punto más bajo, abra el control, la ubicación de la grasa se acumula más.
● El estator y el rotor se frotan entre sí, que es lo que llamamos barrido.
Cuando el estator y el rotor se frotan entre sí, no es tanto que cause directamente que el motor eléctrico no gire, pero las pérdidas de los motores eléctricos aumentan obviamente.
● El tamaño axial del rotor es incorrecto, lo que provoca el punto muerto superior en ambos extremos y hace que la rotación sea inflexible.
● Las piezas, como el sello de aceite o el anillo de descarga de agua, no están instaladas correctamente o están deformadas, lo que genera una gran resistencia a la fricción.
El ventilador se frota contra las partes asociadas de los motores eléctricos, lo que da como resultado una rotación deficiente.
La eficiencia del motor eléctrico, principalmente cuando se ha determinado la selección del diseño, como la eficiencia del motor síncrono de imán permanente es más alta que la de los motores asíncronos de CA de bajo consumo, la necesidad de un trabajo de alta eficiencia, debe elegir un servocontrol mecánico y eléctrico Los sistemas, en lugar del sistema de velocidad de frecuencia variable, por supuesto, el costo es más dinero, por lo que la máxima eficiencia está estrechamente relacionada con el costo.
Para mejorar la eficiencia del motor eléctrico, la esencia es reducir las pérdidas del motor eléctrico, las pérdidas del motor eléctrico se dividen en pérdidas mecánicas y pérdidas electromagnéticas.
Por ejemplo, para los motores eléctricos asíncronos de CA, la corriente a través de los devanados del estator y del rotor producirá pérdidas en el cobre y en el conductor.
El campo magnético en el hierro provocará corrientes de Foucault y, por lo tanto, provocará pérdidas por histéresis.
Los armónicos altos del campo magnético de la respiración producirán pérdidas por dispersión en la carga, los rodamientos y el proceso de rotación del ventilador tendrán pérdidas por desgaste.
Para reducir la pérdida del rotor, puede reducir la resistencia del devanado del rotor.
El uso de una resistividad más gruesa y más baja del cable, o aumentar el área de la sección transversal de la ranura del rotor, el material es, por supuesto, muy crítico, existen condiciones para producir un rotor de cobre, la pérdida se reducirá en aproximadamente un 15%.
Los motores asíncronos actuales son básicamente de rotor de aluminio, por lo que la eficiencia no es tan alta.
El mismo estator tiene la misma pérdida de cobre, puede aumentar la sub ranura del estator, aumentar la tasa de ranura completa de la ranura del estator, también puede acortar la longitud del extremo del devanado del estator.
Si el uso de imanes permanentes para reemplazar el devanado del estator, sin corriente a través del, por supuesto, obviamente puede mejorar la eficiencia.
Esta es también la razón fundamental por la que los motores síncronos son más eficientes que los motores asíncronos.
Pérdida de hierro del motor, puede usar láminas de acero al silicio de buena calidad, reducir la pérdida de histéresis o alargar la longitud del núcleo, puede reducir la densidad de flujo, también puede aumentar el revestimiento de aislamiento, además del proceso de tratamiento térmico es también muy crítico.
El rendimiento de ventilación del motor eléctrico es más importante, la temperatura es alta, por supuesto, la pérdida será muy grande, puede usar la estructura de enfriamiento correspondiente o métodos de enfriamiento adicionales para reducir la pérdida por fricción.
Los armónicos altos, que generan pérdidas por dispersión en el devanado y el núcleo, pueden mejorar el devanado del estator para reducir la generación de armónicos altos y también reducir el efecto de la ranura magnética mediante el tratamiento de aislamiento en la superficie de la ranura del rotor y el uso de lodo de ranura magnética.
Lectura ampliada: ¿Cómo definir un motor de alta eficiencia energética?
Motor ordinario: el motor es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica, el 70% -95% de la energía eléctrica absorbida por el motor eléctrico se convierte en energía mecánica, que a menudo se denomina motores de eficiencia energética, es un importante índice técnico del motor, el 30%-5% restante es consumido por el propio motor debido a pérdidas térmicas y mecánicas, por lo que esta parte de la energía eléctrica se desperdicia.
Motor de alta eficiencia:
The motor with higher utilization of electric energy is called high-efficiency motor, referred to as "high-efficiency motor".
Para los motores ordinarios, no es fácil aumentar la eficiencia en 1 punto porcentual, y el material aumentará mucho, y cuando la eficiencia del motor eléctrico alcanza un cierto valor, no importa cuánto material aumente, no se puede mejorar.
La mayoría de los motores eléctricos de alta eficiencia en el mercado ahora son los productos más nuevos de motores asíncronos trifásicos, es decir, el principio básico de funcionamiento no ha cambiado.
Los motores de alta eficiencia máxima mejoran principalmente la eficiencia de los motores de las siguientes maneras.
1 、 aumente el diámetro exterior del núcleo de hierro, aumente la longitud del núcleo de hierro, aumente el tamaño de la ranura del estator, aumente el peso del alambre de cobre para lograr el propósito de la eficiencia, como: el motor Y2-8024 aumentará el diámetro exterior de Φ120 a Φ130, algunos países extranjeros aumentan Φ145 y aumentan la longitud de 70 a 90. Se utilizan 3 kg de hierro y 0,9 kg de alambre de cobre para cada motor eléctrico.
2、Usando chapa de acero al silicio con buena conductividad magnética, chapa laminada en caliente con alta pérdida de hierro en el pasado, pero ahora utiliza chapa laminada en frío de alta calidad con baja pérdida, como DW470, o incluso DW270 inferior.
3, mejore la precisión del procesamiento, reduzca las pérdidas mecánicas, reemplace los ventiladores pequeños para reducir las pérdidas del ventilador utilizando rodamientos de alta eficiencia.
4, los parámetros de rendimiento eléctrico del motor eléctrico para optimizar el diseño, cambiando la forma de la ranura y otros parámetros de optimización.
5, el uso de rotor de cobre fundido (proceso complejo, alto costo).
Entonces, para hacer un motor real de alta eficiencia, en el diseño, las materias primas y el procesamiento tienen costos mucho más altos, para lograr la máxima conversión de electricidad en energía mecánica.
Medidas de ahorro energético para motores de alta eficiencia
El ahorro de energía del motor es un sistema de ingeniería que involucra todo el ciclo de vida del motor, desde el diseño del motor, la fabricación hasta la selección, operación, regulación, mantenimiento y desguace del motor. El efecto de las medidas de ahorro de energía debe considerarse a partir de todo el ciclo de vida del motor. , y la mejora de la eficiencia se considera principalmente a partir de los siguientes aspectos en el país y en el extranjero a este respecto.
El diseño del motor de ahorro de energía se refiere al uso de métodos de diseño modernos, como la tecnología de diseño de optimización, la tecnología de nuevos materiales, la tecnología de control, la tecnología de integración y la tecnología de prueba e inspección para reducir la pérdida de potencia del motor y mejorar la eficiencia del motor. y diseñar un motor de alta eficiencia.
Al convertir la energía eléctrica en energía mecánica, el propio motor también pierde algo de energía.
La pérdida típica de un motor de CA se puede dividir generalmente en tres partes: pérdida fija, pérdida variable y pérdida parásita. La pérdida variable cambia con la carga, incluida la pérdida de resistencia del estator (pérdida de cobre), la pérdida de resistencia del rotor y la pérdida de resistencia de la escobilla; la pérdida fija no está relacionada con la carga, incluidas la pérdida en el núcleo y la pérdida mecánica.
La pérdida de hierro se compone de pérdida por histéresis y pérdida por corriente de Foucault, proporcional al cuadrado del voltaje, donde la pérdida por histéresis también es inversamente proporcional a la frecuencia;
Otras pérdidas por dispersión son las pérdidas mecánicas y otras pérdidas, incluidas las pérdidas por fricción de los cojinetes y las pérdidas por la resistencia del ventilador, el rotor y otras pérdidas por viento causadas por la rotación.
Las características del motor de alta eficiencia.
1 、 Ahorre consumo de energía, reduzca los costos operativos a largo plazo, muy adecuado para textiles, ventiladores, bombas, compresores, ahorrando energía al año para recuperar el costo de compra del motor.
2, arranque directo o control de velocidad con un convertidor de frecuencia, puede reemplazar completamente el motor asíncrono.
3, el motor eficiente de energía de imán permanente de tierras raras en sí mismo puede ahorrar más de 15 ℅ de electricidad que los motores comunes.
4, factor de potencia de entrada eléctrica del motor eléctrico cercano a 1, mejora la calidad del factor de red, sin necesidad de agregar un compensador de factor de potencia.
5, la corriente del motor eléctrico es pequeña, ahorrando capacidad de transmisión y distribución, extendiendo la vida útil general del sistema.
6, power saving budget: 55Kw motor for example, high efficiency motor than the general motor power saving 15%, electricity cost per degree by 0.5 yuan, the use of energy-saving motor within a year by power saving can recover the cost of replacing the motor.
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