Who "stole" the electric motor efficiency? 1% efficiency improvement means a lot!
Como melhorar a eficiência do motor elétrico?
Let's talk about this topic today .
Motores de alta eficiência estão diretamente relacionados a políticas de economia de energia e redução de emissões, e muitos projetos-chave nacionais e projetos municipais que licitam motores elétricos devem atender aos requisitos de avaliação de eficiência energética IE3, especialmente para motores elétricos que entram em países europeus por meio de exportação, esses requisitos são quase os limiar mínimo.
No entanto, é muito difícil para os fabricantes de motores elétricos melhorar a eficiência e existem muitas tecnologias de gargalo a serem quebradas, como a determinação de perdas, a determinação de fatores-chave que afetam a eficiência do motor elétrico, as causas da perda e análise quantitativa, etc. .
A seguir, é apresentado um detalhamento e análise das causas do aumento da perda, começando pelas causas do aumento da perda, uma a uma.
Grande perda de cobre do estator de motores elétricos
● A resistência do enrolamento do estator é grande.
(1) Resistividade de fio grande ou diâmetro de fio pequeno, diâmetro de fio desigual ou menor número de raízes de enrolamento paralelas.
(2) Erro de fiação ou solda ruim.
(3) O número real de voltas é maior do que o valor de projeto.
● Alta corrente do estator.
(1) Outras perdas são grandes.
(2) A assimetria do enrolamento do estator torna as três fases desbalanceadas.
(3) Entreferro desigual grave do estator e do rotor.
(4) A resistência será menor que o valor normal neste momento porque o número de voltas é menor que o valor normal.
(5) a fiação do enrolamento está incorreta.
Grande perda de cobre do rotor
● A resistência do enrolamento do rotor (ou barra guia) é grande.
(1) a resistividade do alumínio (cobre) é grande.
(2) barra guia do rotor de alumínio fundido ou anel final dentro do ar com furos de ar ou impurezas, ou devido a defeitos de fundição resultando em problemas locais com barras finas.
(3) a ranhura do estator não está limpa (manifestada como ranhura serrilhada), há uma peça errada, anti-peça, resultando na área efetiva da ranhura do rotor não é suficiente.
(4) devido à seleção inadequada de parâmetros de fundição que levam à perda da organização do alumínio, o que leva diretamente ao aumento da resistividade.
(5) o material não atende aos requisitos, como rotor de alumínio comum usando liga de alumínio.
(6) Usando o rotor errado, etc.
● Alta corrente do rotor.
(1) Usando o rotor errado.
(2) Alumínio errado é usado ao fundir alumínio, como rotor de liga de alumínio usando alumínio comum.
(3) O núcleo do rotor não está empilhado solidamente, resultando em uma grande área de alumínio entre as peças, resultando em corrente transversal excessiva do rotor.
Grande perda extraviada
● Seleção incorreta do tipo ou passo do enrolamento do estator.
● Seleção imprópria dos encaixes do slot do estator e do rotor.
● A folga de ar é muito pequena ou muito irregular.
● Curto-circuito severo entre a guia do rotor e o núcleo.
A extremidade do enrolamento do estator é muito longa, etc.
Grande perda de ferro
A qualidade da chapa de aço silício é ruim ou o material é usado incorretamente,
por exemplo, o material 600 é erroneamente usado como 800, que é um grau reduzido;
o problema deve receber atenção especial para a fábrica de motores elétricos de terceirização de núcleo de ferro.
● Isolamento deficiente entre as peças do núcleo do estator.
(1) Nenhum tratamento de isolamento ou efeito de tratamento ruim.
(2) A pressão é muito alta quando o núcleo é empilhado, de modo que o isolamento entre as folhas é danificado.
(3) Curto-circuito entre peça do núcleo e peça ao girar o furo do estator ou reparar e limar o núcleo (o problema existe na maioria das fábricas de núcleo).
● Número insuficiente de núcleos e peso de ferro insuficiente.
(1) Número insuficiente de partes de código (partes ausentes).
(2) A pressão de empilhamento é pequena e não compactada, como resultado direto do qual o peso do ferro é insuficiente.
(3) Grandes rebarbas na folha de perfuração e o peso do ferro não podem ser garantidos quando o comprimento do ferro está alinhado.
(4) A tinta é muito espessa, o que é um problema direto de qualidade da chapa de aço silício.
● O circuito magnético está muito saturado e a curva de tensão versus corrente sem carga está mais distorcida neste momento.
● A perda extraviada sem carga é grande porque está incluída na perda de ferro durante o teste, fazendo com que a perda de ferro pareça maior.
● Quando o enrolamento é removido por fogo ou aquecimento elétrico, o núcleo é superaquecido e a condutividade magnética diminui e o isolamento entre as peças é danificado.
Este problema ocorre principalmente quando o enrolamento é removido pelo fogo após uma falha no enrolamento;
alguns fabricantes de motores de indução procuraram uma maneira de remover o enrolamento embebendo-o em lixívia.
Alta perda mecânica
● A qualidade do rolamento ou do conjunto do rolamento não é boa, neste momento o rolamento estará seriamente aquecido ou inflexível em rotação.
● Ventilador externo incorreto (como um motor de 2 polos usando um ventilador de 4 polos) ou ângulo incorreto das pás do ventilador; de acordo com o design convencional, o ventilador do motor 2P é relativamente pequeno e o método para reduzir a perda ajustando o método do ventilador é muito eficaz, mas a premissa é garantir o desempenho do aumento de temperatura dos motores inteligentes.
● A carcaça e as duas câmaras de rolamento das tampas não estão no mesmo eixo.
● O diâmetro da câmara do mancal é pequeno, o que torna o anel externo do mancal deformado pela pressão e faz com que a perda por atrito do mancal aumente; a situação também pode levar à falha de superaquecimento do rolamento ao mesmo tempo.
● Excesso de graxa ou graxa de má qualidade na câmara do mancal.
O problema é óbvio no motor de alta tensão, houve um teste, o ponto mais alto da temperatura da tampa do mancal é 10K maior que o ponto mais baixo, abra a verificação, o local da graxa acumula mais.
● O estator e o rotor estão se esfregando, o que chamamos de varredura.
Quando o estator e o rotor estão se esfregando, não é tanto que isso faz com que o motor elétrico não gire diretamente, mas a perda do motor elétrico aumenta obviamente.
● O tamanho axial do rotor está incorreto, causando o topo morto em ambas as extremidades e tornando a rotação inflexível.
● Peças como retentor de óleo ou anel de descarga de água não estão instaladas corretamente ou estão deformadas, resultando em grande resistência ao atrito.
O ventilador é friccionado contra as partes associadas dos motores elétricos, resultando em má rotação.
A eficiência do motor elétrico, principalmente quando a seleção do projeto foi determinada, como a eficiência do motor síncrono de ímã permanente é maior do que os motores AC assíncronos de eficiência energética, a necessidade de trabalho de alta eficiência, você precisa escolher um servo controle mecânico e elétrico sistemas, em vez de sistema de velocidade de frequência variável, é claro, o custo é mais dinheiro, então a eficiência máxima está intimamente relacionada ao custo.
Para melhorar a eficiência do motor elétrico, a essência é reduzir as perdas do motor elétrico, as perdas do motor elétrico são divididas em perdas mecânicas e perdas eletromagnéticas.
Por exemplo, para motores elétricos assíncronos CA, a corrente através dos enrolamentos do estator e do rotor produzirá perdas no cobre e no condutor.
O campo magnético no ferro causará correntes parasitas e, assim, trará perdas por histerese.
Altos harmônicos do campo magnético da respiração produzirão perdas parasitas na carga, rolamentos e rotação do ventilador do processo terão perdas por desgaste.
Para reduzir a perda do rotor, você pode reduzir a resistência do enrolamento do rotor.
O uso de resistividade mais espessa e menor do fio, ou aumentar a área da seção transversal do rotor, o material é obviamente muito crítico, existem condições para produzir rotor de cobre, a perda será reduzida em cerca de 15%.
Os motores assíncronos atuais são basicamente rotores de alumínio, portanto a eficiência não é tão alta.
O mesmo estator tem a mesma perda de cobre, pode aumentar o sub do slot do estator, aumentar a taxa de slot total do slot do estator, também pode encurtar o comprimento final do enrolamento do estator.
Se o uso de ímãs permanentes para substituir o enrolamento do estator, nenhuma corrente através do, é claro, pode obviamente melhorar a eficiência.
Esta é também a razão fundamental pela qual os motores síncronos são mais eficientes do que os motores assíncronos.
Perda de ferro do motor, você pode usar chapa de aço silício de boa qualidade, reduzir a perda de histerese ou alongar o comprimento do núcleo, pode reduzir a densidade do fluxo, você também pode aumentar o revestimento de isolamento, além do processo de tratamento térmico é também muito crítico.
O desempenho da ventilação do motor elétrico é mais importante, a temperatura é alta, claro, a perda será muito grande, você pode usar a estrutura de resfriamento correspondente ou métodos de resfriamento adicionais para reduzir a perda de atrito.
Altos harmônicos, que geram perdas parasitas no enrolamento e no núcleo, podem melhorar o enrolamento do estator para reduzir a alta geração de harmônicos e também reduzir o efeito do slot magnético por meio de tratamento de isolamento na superfície do slot do rotor e o uso de lama magnética do slot.
Leitura estendida: Como definir um motor de alta eficiência energética?
Motor comum: o motor é um dispositivo que converte energia elétrica em energia mecânica, 70%-95% da energia elétrica absorvida pelo motor elétrico é convertida em energia mecânica, que é frequentemente chamada de motores com eficiência energética, é um importante índice técnico do motor, os 30%-5% restantes são consumidos pelo próprio motor devido ao calor e às perdas mecânicas, portanto, essa parte da energia elétrica é desperdiçada.
Motor de alta eficiência:
The motor with higher utilization of electric energy is called high-efficiency motor, referred to as "high-efficiency motor".
Para motores comuns, não é fácil aumentar a eficiência em 1 ponto percentual, e o material aumentará muito, e quando a eficiência do motor elétrico atingir um determinado valor, não importa quanto material seja aumentado, ele não poderá ser melhorado.
A maioria dos motores elétricos de alta eficiência no mercado agora são os produtos mais novos de motores assíncronos trifásicos, ou seja, o princípio básico de funcionamento não mudou.
Os motores de alta eficiência máxima melhoram principalmente a eficiência dos motores das seguintes maneiras.
1、Aumente o diâmetro externo do núcleo de ferro, aumente o comprimento do núcleo de ferro, aumente o tamanho da ranhura do estator, aumente o peso do fio de cobre para atingir o objetivo de eficiência, como: O motor Y2-8024 aumentará o diâmetro externo de Φ120 a Φ130, alguns países estrangeiros aumentam Φ145 e aumentam o comprimento de 70 para 90. 3 kg de ferro e 0,9 kg de fio de cobre são usados para cada motor elétrico.
2、Usando chapa de aço silício com boa condutividade magnética, a chapa laminada a quente com alta perda de ferro no passado, mas agora usando chapa laminada a frio de alta qualidade com baixa perda, como DW470, ou ainda menor DW270.
3, melhore a precisão do processamento, reduza as perdas mecânicas substitua pequenos ventiladores para reduzir as perdas do ventilador usando rolamentos de alta eficiência.
4, os parâmetros de desempenho elétrico do motor elétrico para otimizar o projeto, alterando a forma do slot e outros parâmetros de otimização.
5, o uso de rotor de cobre fundido (processo complexo, alto custo).
Então, para fazer um motor real de alta eficiência, no projeto, matérias-primas, processamento são custos muito mais elevados, a fim de fazer a conversão máxima de eletricidade em energia mecânica.
Medidas de economia de energia para motores de alta eficiência
A economia de energia do motor é uma engenharia de sistema, envolvendo todo o ciclo de vida do motor, desde o projeto do motor, fabricação até a seleção, operação, regulação, manutenção e descarte do motor, o efeito das medidas de economia de energia deve ser considerado em todo o ciclo de vida do motor , e a melhoria da eficiência é considerada principalmente a partir dos seguintes aspectos em casa e no exterior a esse respeito.
O design do motor de economia de energia refere-se ao uso de métodos de design modernos, como tecnologia de design de otimização, nova tecnologia de materiais, tecnologia de controle, tecnologia de integração e tecnologia de teste e inspeção para reduzir a perda de energia do motor, melhorar a eficiência do motor e projetar um motor de alta eficiência.
Ao converter energia elétrica em energia mecânica, o próprio motor também perde um pouco de energia.
A perda típica do motor CA geralmente pode ser dividida em três partes: perda fixa, perda variável e perda por fuga. Mudanças de perda variável com a carga, incluindo perda de resistência do estator (perda de cobre), perda de resistência do rotor e perda de resistência da escova; perda fixa não está relacionada com a carga, incluindo perda de núcleo e perda mecânica.
A perda de ferro é composta de perda de histerese e perda de corrente parasita, proporcional ao quadrado da tensão, onde a perda de histerese também é inversamente proporcional à frequência;
outras perdas parasitas são perdas mecânicas e outras perdas, incluindo perda de atrito de rolamento e ventilador, rotor e outras perdas de resistência do vento causadas pela rotação.
As características do motor de alta eficiência
1、Economize o consumo de energia, reduza os custos operacionais de longo prazo, muito adequado para têxteis, ventiladores, bombas, compressores, economizando energia em um ano para recuperar o custo de compra do motor.
2, partida direta ou controle de velocidade com um conversor de frequência, pode substituir totalmente o motor assíncrono.
3, o próprio motor com eficiência energética de ímã permanente de terras raras pode economizar mais de 15 ℅ de eletricidade do que os motores comuns.
4, fator de potência de entrada elétrica do motor elétrico próximo a 1, melhora a qualidade do fator de rede, sem necessidade de adicionar compensador de fator de potência.
5, a corrente do motor elétrico é pequena, economizando capacidade de transmissão e distribuição, estendendo a vida operacional geral do sistema.
6, orçamento de economia de energia: motor de 55Kw, por exemplo, motor de alta eficiência do que a economia geral de energia do motor 15%, custo de eletricidade por grau em 0,5 yuan, o uso de motor de economia de energia dentro de um ano por economia de energia pode recuperar o custo de substituição o motor.
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