OMS “a volé” le rendement du moteur électrique ? 1 % d'amélioration de l'efficacité signifie beaucoup !
Comment améliorer l'efficacité du moteur électrique?
Parlons de ce sujet aujourd'hui.
Les moteurs à haut rendement sont directement liés aux politiques d'économie d'énergie et de réduction des émissions, et de nombreux projets clés nationaux et projets municipaux soumissionnant pour des moteurs électriques doivent répondre aux exigences d'évaluation de l'efficacité énergétique IE3, en particulier pour les moteurs électriques entrant dans les pays européens par l'exportation, ces exigences sont presque les seuil minimal.
Cependant, il est trop difficile pour les fabricants de moteurs électriques d'améliorer l'efficacité, et il existe de nombreuses technologies de goulot d'étranglement à briser, telles que la détermination de la perte, la détermination des facteurs clés affectant l'efficacité du moteur électrique, les causes de la perte et l'analyse quantitative, etc. .
Ce qui suit est une ventilation et une analyse des causes d'augmentation des pertes, en commençant par les causes d'augmentation des pertes une par une.
Grande perte de cuivre du stator des moteurs électriques
● La résistance de l'enroulement du stator est grande.
(1) Grande résistivité de fil ou petit diamètre de fil, diamètre de fil irrégulier ou nombre inférieur de racines d'enroulement parallèles.
(2) Erreur de câblage ou mauvaise soudure.
(3) Le nombre réel de tours est supérieur à la valeur de conception.
● Courant de stator élevé.
(1) Les autres pertes sont importantes.
(2) L'asymétrie de l'enroulement du stator rend les trois phases déséquilibrées.
(3) Entrefer irrégulier du stator et du rotor.
(4) La résistance sera inférieure à la valeur normale à ce moment car le nombre de tours est inférieur à la valeur normale.
(5) le câblage de bobinage est incorrect.
Grande perte de cuivre du rotor
● La résistance de l'enroulement du rotor (ou de la barre de guidage) est élevée.
(1) la résistivité de l'aluminium (cuivre) est grande.
(2) barre de guidage du rotor en fonte d'aluminium ou anneau d'extrémité à l'intérieur de l'air avec des trous d'air ou des impuretés, ou en raison de défauts de coulée entraînant des problèmes locaux avec des barres minces.
(3) la fente du stator n'est pas nette (se manifestant par une dentelure de la fente), il y a une mauvaise pièce, une anti-pièce, ce qui fait que la surface effective de la fente du rotor n'est pas suffisante.
(4) en raison d'une mauvaise sélection des paramètres de coulée conduisant à une organisation lâche de l'aluminium, ce qui conduit directement à une résistivité accrue.
(5) le matériau ne répond pas aux exigences, comme un rotor en aluminium ordinaire utilisant un alliage d'aluminium.
(6) Utilisation du mauvais rotor, etc.
● Courant rotor élevé.
(1) Utilisation du mauvais rotor.
(2) Un mauvais aluminium est utilisé lors de la coulée d'aluminium, tel qu'un rotor en alliage d'aluminium utilisant de l'aluminium ordinaire.
(3) Le noyau du rotor n'est pas empilé solidement, ce qui entraîne une grande surface d'aluminium entre les pièces, ce qui entraîne un courant transversal excessif du rotor.
Grande perte parasite
● Mauvaise sélection du type ou du pas d'enroulement du stator.
● Mauvaise sélection des ajustements des encoches du stator et du rotor.
● L'entrefer est trop petit ou sérieusement irrégulier.
● Court-circuit important entre le guide rotor et le noyau.
L'extrémité de l'enroulement du stator est trop longue, etc.
Grande perte de fer
La qualité de la tôle d'acier au silicium est mauvaise ou le matériau est mal utilisé,
par exemple, le matériau 600 est utilisé à tort comme 800, qui est une qualité réduite ;
le problème doit faire l'objet d'une attention particulière à l'usine de moteurs électriques d'externalisation du noyau de fer.
● Mauvaise isolation entre les pièces du noyau du stator.
(1) Pas de traitement d'isolation ou mauvais effet de traitement.
(2) La pression est trop élevée lorsque le noyau est empilé, de sorte que l'isolation inter-feuilles est endommagée.
(3) Court-circuit entre pièce centrale et pièce lors de la rotation de l'alésage du stator ou de la réparation et du limage du noyau (le problème existe dans la plupart des usines de fabrication de noyaux).
● Nombre insuffisant de noyaux et poids de fer insuffisant.
(1) Nombre de morceaux de code insuffisant (morceaux manquants).
(2) La pression d'empilage est faible et non compactée, ce qui a pour conséquence directe que le poids du fer est insuffisant.
(3) De grandes bavures dans la feuille de poinçonnage et le poids du fer ne peuvent pas être garantis lorsque la longueur du fer est alignée.
(4) La peinture est trop épaisse, ce qui est un problème de qualité direct de la tôle d'acier au silicium.
● Le circuit magnétique est trop saturé et la courbe du courant à vide en fonction de la tension est courbée plus sérieusement à ce moment.
● La perte parasite à vide est importante, car elle est incluse dans la perte fer pendant le test, ce qui fait apparaître la perte fer plus importante.
● Lorsque l'enroulement est retiré par le feu ou un chauffage électrique, le noyau est surchauffé et la conductivité magnétique diminue et l'isolation entre les pièces est endommagée.
Ce problème survient principalement lorsque l'enroulement est retiré par le feu après une défaillance de l'enroulement ;
certains fabricants de moteurs à induction ont cherché un moyen de retirer l'enroulement en le trempant dans de la lessive.
Forte perte mécanique
● La qualité du roulement ou de l'assemblage du roulement n'est pas bonne, à ce moment le roulement sera sérieusement chauffé ou inflexible en rotation.
● Mauvais ventilateur externe (tel qu'un moteur à 2 pôles utilisant un ventilateur à 4 pôles) ou mauvais angle de pale de ventilateur ; selon la conception conventionnelle, le ventilateur du moteur 2P est relativement petit et la méthode pour réduire la perte en ajustant la méthode du ventilateur est très efficace, mais le principe est d'assurer les performances d'élévation de température des moteurs intelligents.
● Le boîtier et les deux chambres de roulement des embouts ne sont pas sur le même axe.
● Le diamètre de la chambre de roulement est petit, ce qui déforme la bague extérieure du roulement sous l'effet de la pression et augmente la perte de charge du roulement ; la situation peut également entraîner une panne de surchauffe du roulement en même temps.
● Trop de graisse ou mauvaise qualité de graisse dans la chambre de roulement.
Le problème est évident dans le moteur haute tension, il y a eu un test, le point le plus élevé de la température du couvercle de roulement est supérieur de 10K au point le plus bas, ouvrez le contrôle, l'emplacement de la graisse ne s'accumule plus.
● Le stator et le rotor se frottent, c'est ce que nous appelons le balayage.
Lorsque le stator et le rotor se frottent, ce n'est pas tant que cela empêche directement le moteur électrique de tourner, mais la perte des moteurs électriques augmente évidemment.
● La taille axiale du rotor est incorrecte, provoquant le point mort supérieur aux deux extrémités et rendant la rotation inflexible.
● Les pièces telles que le joint d'huile ou la bague de vidange d'eau ne sont pas installées correctement ou sont déformées, ce qui entraîne une grande résistance au frottement.
Le ventilateur est frotté contre les pièces associées des moteurs électriques, ce qui entraîne une mauvaise rotation.
L'efficacité du moteur électrique, principalement lorsque la sélection de conception a été déterminée, telle que l'efficacité du moteur synchrone à aimant permanent est supérieure à celle des moteurs asynchrones à courant alternatif à haut rendement énergétique, la nécessité d'un travail à haut rendement, vous devez choisir une servocommande mécanique et électrique systèmes, plutôt que le système de vitesse à fréquence variable, bien sûr, le coût est plus d'argent, de sorte que l'efficacité maximale est étroitement liée au coût.
Pour améliorer l'efficacité du moteur électrique, l'essentiel est de réduire les pertes du moteur électrique, les pertes du moteur électrique sont divisées en pertes mécaniques et en pertes électromagnétiques.
Par exemple, pour les moteurs électriques asynchrones à courant alternatif, le courant traversant les enroulements du stator et du rotor produira des pertes de cuivre et des pertes de conducteur.
Le champ magnétique dans le fer va provoquer des courants de Foucault et ainsi apporter des pertes par hystérésis.
Les harmoniques élevées du champ magnétique respiratoire produiront des pertes parasites sur la charge, les roulements et le processus de rotation du ventilateur entraîneront des pertes d'usure.
Pour réduire la perte du rotor, vous pouvez réduire la résistance de l'enroulement du rotor.
L'utilisation d'une résistivité plus épaisse et plus faible du fil, ou l'augmentation de la section transversale de la fente du rotor, le matériau est bien sûr très critique, il existe des conditions pour produire un rotor en cuivre, la perte sera réduite d'environ 15%.
Les moteurs asynchrones actuels sont essentiellement des rotors en aluminium, de sorte que le rendement n'est pas si élevé.
Le même stator a la même perte de cuivre, peut augmenter le sous-fente du stator, augmenter le taux de fente complet de la fente du stator, peut également raccourcir la longueur d'extrémité de l'enroulement du stator.
Si l'utilisation d'aimants permanents pour remplacer l'enroulement du stator, aucun courant à travers le, bien sûr, peut évidemment améliorer l'efficacité.
C'est aussi la raison fondamentale pour laquelle les moteurs synchrones sont plus efficaces que les moteurs asynchrones.
La perte de fer du moteur, vous pouvez utiliser une tôle d'acier au silicium de bonne qualité, réduire la perte d'hystérésis ou allonger la longueur du noyau, peut réduire la densité de flux, vous pouvez également augmenter le revêtement isolant, en plus du processus de traitement thermique est également très critique.
Les performances de ventilation du moteur électrique sont plus importantes, la température est élevée, bien sûr, la perte sera très importante, vous pouvez utiliser la structure de refroidissement correspondante ou des méthodes de refroidissement supplémentaires pour réduire la perte par frottement.
Les harmoniques élevées, qui génèrent des pertes parasites dans l'enroulement et le noyau, peuvent améliorer l'enroulement du stator pour réduire la génération d'harmoniques élevées, et également réduire l'effet de fente magnétique au moyen d'un traitement d'isolation sur la surface de la fente du rotor et de l'utilisation de boue de fente magnétique.
Lecture approfondie : Comment définir un moteur à haut rendement énergétique ?
Moteur ordinaire: le moteur est un appareil qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique, 70% à 95% de l'énergie électrique absorbée par le moteur électrique est convertie en énergie mécanique, souvent appelée moteurs à haut rendement énergétique, c'est un élément important indice technique du moteur, les 30% à 5% restants sont consommés par le moteur lui-même en raison de la chaleur et des pertes mécaniques, de sorte que cette partie de l'énergie électrique est gaspillée.
Moteur à haut rendement :
Le moteur avec une utilisation plus élevée de l'énergie électrique est appelé moteur à haut rendement, appelé “moteur à haut rendement”.
Pour les moteurs ordinaires, il n'est pas facile d'augmenter l'efficacité de 1 point de pourcentage, et le matériau sera beaucoup augmenté, et lorsque l'efficacité du moteur électrique atteint une certaine valeur, quelle que soit la quantité de matériau augmentée, elle ne peut pas être améliorée.
La plupart des moteurs électriques à haut rendement actuellement sur le marché sont les nouveaux produits de moteurs asynchrones triphasés, c'est-à-dire que le principe de fonctionnement de base n'a pas changé.
Les moteurs à haute efficacité maximale améliorent principalement l'efficacité des moteurs de la manière suivante.
1 、 Augmentez le diamètre extérieur du noyau de fer, augmentez la longueur du noyau de fer, augmentez la taille de la fente du stator, augmentez le poids du fil de cuivre pour atteindre l'objectif d'efficacité, tel que: le moteur Y2-8024 augmentera le diamètre extérieur de Φ120 à Φ130, certains pays étrangers augmentent Φ145, et augmentent la longueur de 70 à 90. 3Kg de fer et 0,9Kg de fil de cuivre sont utilisés pour chaque moteur électrique.
2, en utilisant une tôle d'acier au silicium avec une bonne conductivité magnétique, la tôle laminée à chaud avec une perte de fer élevée dans le passé, mais maintenant en utilisant une tôle laminée à froid de haute qualité avec une faible perte, telle que DW470, ou même moins DW270.
3, améliorer la précision du traitement, réduire les pertes mécaniques remplacer les petits ventilateurs pour réduire les pertes de ventilateur en utilisant des roulements à haut rendement.
4, les paramètres de performances électriques du moteur électrique pour optimiser la conception, en modifiant la forme de la fente et d'autres paramètres d'optimisation.
5, l'utilisation du rotor en cuivre coulé (processus complexe, coût élevé).
Donc pour fabriquer un vrai moteur à haut rendement, dans la conception, les matières premières, le traitement sont des coûts beaucoup plus élevés, afin de faire la conversion maximale de l'électricité en énergie mécanique.
Mesures d'économie d'énergie pour les moteurs à haut rendement
L'économie d'énergie du moteur est une ingénierie système, impliquant l'ensemble du cycle de vie du moteur, de la conception du moteur, la fabrication à la sélection du moteur, le fonctionnement, la régulation, la maintenance et la mise au rebut, l'effet des mesures d'économie d'énergie doit être pris en compte sur l'ensemble du cycle de vie du moteur , et l'amélioration de l'efficacité est principalement considérée à partir des aspects suivants au pays et à l'étranger à cet égard.
La conception d'un moteur à économie d'énergie fait référence à l'utilisation de méthodes de conception modernes telles que la technologie de conception d'optimisation, la nouvelle technologie des matériaux, la technologie de contrôle, la technologie d'intégration et la technologie de test et d'inspection pour réduire la perte de puissance du moteur, améliorer l'efficacité du moteur et concevoir un moteur à haut rendement.
Lors de la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique, le moteur lui-même perd également de l'énergie.
La perte typique d'un moteur à courant alternatif peut généralement être divisée en trois parties : perte fixe, perte variable et perte parasite. La perte variable change avec la charge, y compris la perte de résistance du stator (perte de cuivre), la perte de résistance du rotor et la perte de résistance de la brosse ; la perte fixe n'est pas liée à la charge, y compris la perte de noyau et la perte mécanique.
La perte de fer est composée de la perte par hystérésis et de la perte par courant de Foucault, proportionnelle au carré de la tension, où la perte par hystérésis est également inversement proportionnelle à la fréquence ;
les autres pertes parasites sont les pertes mécaniques et d'autres pertes, y compris la perte de frottement des roulements et les pertes de résistance du ventilateur, du rotor et d'autres vents causées par la rotation.
Les caractéristiques du moteur à haut rendement
1、Économisez la consommation d'énergie, réduisez les coûts d'exploitation à long terme, très approprié pour le textile, les ventilateurs, les pompes, les compresseurs, en économisant de l'énergie un an pour récupérer le coût d'achat du moteur.
2, démarrage direct ou contrôle de vitesse avec un convertisseur de fréquence, peut remplacer entièrement le moteur asynchrone.
3, le moteur économe en énergie à aimant permanent de terre rare lui-même peut économiser plus de 15 ℅ d'électricité que les moteurs ordinaires.
4, facteur de puissance d'entrée électrique du moteur électrique proche de 1, améliore la qualité du facteur de réseau, pas besoin d'ajouter un compensateur de facteur de puissance.
5, le courant du moteur électrique est faible, économisant la capacité de transmission et de distribution, prolongeant la durée de vie globale du système.
6, budget d'économie d'énergie : moteur de 55 Kw par exemple, moteur à haut rendement par rapport au moteur général économisant 15 % d'énergie, coût de l'électricité par degré de 0,5 yuan, l'utilisation d'un moteur à économie d'énergie dans un délai d'un an grâce à l'économie d'énergie peut récupérer le coût de remplacement le moteur.
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