Who "stole" the electric motor efficiency? 1% efficiency improvement means a lot!
Come migliorare l'efficienza del motore elettrico?
Parliamo di questo argomento oggi.
I motori ad alta efficienza sono direttamente correlati alle politiche di risparmio energetico e di riduzione delle emissioni e molti progetti chiave nazionali e comunali che presentano offerte per motori elettrici devono soddisfare i requisiti di valutazione dell'efficienza energetica IE3, in particolare per i motori elettrici che entrano nei paesi europei attraverso l'esportazione, questi requisiti sono quasi la soglia minima.
Tuttavia, è troppo difficile per i produttori di motori elettrici migliorare l’efficienza e ci sono molte tecnologie che creano colli di bottiglia da superare, come la determinazione delle perdite, la determinazione dei fattori chiave che influenzano l’efficienza dei motori elettrici, le cause delle perdite e l’analisi quantitativa, ecc. .
Di seguito è riportata una ripartizione e un'analisi delle cause dell'aumento delle perdite, partendo una per una dalle cause dell'aumento delle perdite.
Grandi perdite nel rame dello statore dei motori elettrici
● La resistenza dell'avvolgimento dello statore è elevata.
(1) Resistività del filo grande o diametro del filo piccolo, diametro del filo irregolare o numero inferiore di radici di avvolgimento parallele.
(2) Errore di cablaggio o saldatura scadente.
(3) Il numero effettivo di giri è superiore al valore di progetto.
● Corrente statorica elevata.
(1) Le altre perdite sono ingenti.
(2) L'asimmetria dell'avvolgimento dello statore rende le tre fasi sbilanciate.
(3) Traferro d'aria gravemente irregolare tra statore e rotore.
(4) In questo momento la resistenza sarà inferiore al valore normale perché il numero di giri è inferiore al valore normale.
(5) il cablaggio dell'avvolgimento non è corretto.
Grandi perdite di rame nel rotore
● La resistenza dell'avvolgimento del rotore (o della barra di guida) è elevata.
(1) la resistività dell'alluminio (rame) è elevata.
(2) Barra di guida del rotore o anello terminale in alluminio pressofuso all'interno dell'aria con fori per l'aria o impurità, o a causa di difetti di fusione che causano problemi locali con barre sottili.
(3) la fessura dello statore non è ordinata (si manifesta come dentellatura della fessura), è presente un pezzo sbagliato, anti-pezzo, con il risultato che l'area effettiva della fessura del rotore non è sufficiente.
(4) a causa di una selezione impropria dei parametri di fusione che porta ad un'organizzazione allentata dell'alluminio, che porta direttamente ad un aumento della resistività.
(5) il materiale non soddisfa i requisiti, come il normale rotore in alluminio che utilizza lega di alluminio.
(6) Utilizzo del rotore sbagliato, ecc.
● Corrente rotorica elevata.
(1) Utilizzo del rotore sbagliato.
(2) Quando si cola l'alluminio viene utilizzato l'alluminio sbagliato, ad esempio il rotore in lega di alluminio utilizza alluminio normale.
(3) Il nucleo del rotore non è impilato in modo solido, risultando in un'ampia area di alluminio tra i pezzi, con conseguente eccessiva corrente trasversale del rotore.
Grande perdita vagante
● Selezione errata del tipo o del passo dell'avvolgimento dello statore.
● Selezione errata degli alloggiamenti per le scanalature dello statore e del rotore.
● Il traferro è troppo piccolo o molto irregolare.
● Grave cortocircuito tra la guida del rotore e il nucleo.
L'estremità dell'avvolgimento dello statore è troppo lunga, ecc.
Grande perdita di ferro
La qualità della lamiera di acciaio al silicio è scarsa o il materiale viene utilizzato in modo errato,
ad esempio, il materiale 600 viene erroneamente utilizzato come 800, che è un grado ridotto;
il problema dovrebbe essere prestato particolare attenzione alla fabbrica di motori elettrici che esternalizza il nucleo di ferro.
● Scarso isolamento tra i pezzi del nucleo dello statore.
(1) Nessun trattamento isolante o scarso effetto del trattamento.
(2) La pressione è troppo elevata quando il nucleo è impilato, per cui l'isolamento tra i fogli viene danneggiato.
(3) Cortocircuito tra un pezzo e l'altro del nucleo durante la rotazione del foro dello statore o la riparazione e limatura del nucleo (il problema esiste nella maggior parte degli impianti di produzione dei nuclei).
● Numero insufficiente di pezzi centrali e peso del ferro insufficiente.
(1) Numero insufficiente di pezzi di codice (pezzi mancanti).
(2) La pressione di impilamento è piccola e non compattata, di conseguenza il peso del ferro è insufficiente.
(3) Grandi bavature nella lamiera di punzonatura e il peso del ferro non può essere garantito quando la lunghezza del ferro è in linea.
(4) La vernice è troppo spessa, il che è un problema diretto di qualità della lamiera di acciaio al silicio.
● Il circuito magnetico è troppo saturo e la curva corrente a vuoto rispetto alla tensione in questo momento è piegata più seriamente.
● La perdita di ferro a vuoto è elevata perché è inclusa nella perdita di ferro durante il test, facendo apparire la perdita di ferro maggiore.
● Quando l'avvolgimento viene rimosso da un incendio o da un riscaldamento elettrico, il nucleo si surriscalda, la conduttività magnetica diminuisce e l'isolamento tra i pezzi viene danneggiato.
Questo problema si verifica principalmente quando l'avvolgimento viene rimosso da un incendio dopo un guasto all'avvolgimento;
alcuni produttori di motori a induzione hanno cercato un modo per rimuovere l'avvolgimento immergendolo nella liscivia.
Elevata perdita meccanica
● La qualità del cuscinetto o del gruppo cuscinetto non è buona, in questo momento il cuscinetto sarà molto riscaldato o non flessibile nella rotazione.
● Ventola esterna errata (ad esempio un motore a 2 poli che utilizza una ventola a 4 poli) o angolazione errata delle pale della ventola; secondo il design convenzionale, la ventola del motore 2P è relativamente piccola e il metodo per ridurre la perdita regolando il metodo della ventola è molto efficace, ma la premessa è garantire le prestazioni di aumento della temperatura dei motori intelligenti.
● L'alloggiamento e le due camere dei cuscinetti delle testate non sono sullo stesso asse.
● Il diametro della camera del cuscinetto è piccolo, il che rende l'anello esterno del cuscinetto deformato dalla pressione e provoca un aumento della perdita di attrito del cuscinetto; la situazione può anche portare al surriscaldamento del cuscinetto allo stesso tempo.
● Troppo grasso o grasso di cattiva qualità nella camera del cuscinetto.
Il problema è evidente nel motore ad alta tensione, è stato effettuato un test, il punto più alto della temperatura del coperchio del cuscinetto è 10K superiore al punto più basso, aprire il controllo, la posizione del grasso si accumula di più.
● Lo statore e il rotore si sfregano a vicenda, questo è ciò che chiamiamo spazzamento.
Quando lo statore e il rotore si sfregano tra loro, non è tanto che ciò impedisce direttamente la rotazione del motore elettrico, ma ovviamente aumenta la perdita del motore elettrico.
● La dimensione assiale del rotore non è corretta, causando la morte della parte superiore su entrambe le estremità e rendendo la rotazione poco flessibile.
● Parti come il paraolio o l'anello di scarico dell'acqua non sono installate correttamente o deformate, con conseguente notevole resistenza all'attrito.
La ventola sfrega contro le parti associate dei motori elettrici, provocando una cattiva rotazione.
L'efficienza del motore elettrico, soprattutto quando è stata determinata la selezione del progetto, ad esempio l'efficienza del motore sincrono a magnete permanente è superiore rispetto ai motori asincroni CA ad alta efficienza energetica, la necessità di un lavoro ad alta efficienza, è necessario scegliere un servocomando meccanico ed elettrico sistemi, piuttosto che sistemi a velocità di frequenza variabile, ovviamente, il costo è più denaro, quindi la massima efficienza è strettamente correlata al costo.
Per migliorare l'efficienza del motore elettrico, l'essenza è ridurre le perdite del motore elettrico, le perdite del motore elettrico sono suddivise in perdite meccaniche e perdite elettromagnetiche.
Ad esempio, per i motori elettrici asincroni CA, la corrente attraverso gli avvolgimenti dello statore e del rotore produrrà perdite nel rame e perdite nei conduttori.
Il campo magnetico nel ferro causerà correnti parassite e quindi causerà perdite per isteresi.
Le armoniche elevate del campo magnetico respirato produrranno perdite parassite sul carico, i cuscinetti e il processo di rotazione della ventola avranno perdite dovute all'usura.
Per ridurre la perdita del rotore è possibile ridurre la resistenza dell'avvolgimento del rotore.
L'uso di un filo più spesso e una resistività inferiore o l'aumento della sezione trasversale della fessura del rotore, il materiale è ovviamente molto critico, ci sono le condizioni per produrre un rotore in rame, la perdita sarà ridotta di circa il 15%.
Gli attuali motori asincroni sono fondamentalmente rotori in alluminio, quindi l'efficienza non è così elevata.
Lo stesso statore ha la stessa perdita di rame, può aumentare la scanalatura secondaria dello statore, aumentare la velocità di slot completa della scanalatura dello statore e può anche ridurre la lunghezza dell'estremità dell'avvolgimento dello statore.
Se si utilizzano magneti permanenti per sostituire l'avvolgimento dello statore, l'assenza di corrente può ovviamente migliorare l'efficienza.
Questo è anche il motivo fondamentale per cui i motori sincroni sono più efficienti dei motori asincroni.
Perdita di ferro del motore, è possibile utilizzare lamiera di acciaio al silicio di buona qualità, ridurre la perdita di isteresi o allungare la lunghezza del nucleo, è possibile ridurre la densità del flusso, è anche possibile aumentare il rivestimento isolante, oltre al processo di trattamento termico anche molto critico.
Le prestazioni di ventilazione del motore elettrico sono più importanti, la temperatura è alta, ovviamente, la perdita sarà molto grande, è possibile utilizzare la struttura di raffreddamento corrispondente o metodi di raffreddamento aggiuntivi per ridurre la perdita di attrito.
Armoniche elevate, che generano perdite vaganti nell'avvolgimento e nel nucleo, possono migliorare l'avvolgimento dello statore per ridurre la generazione di armoniche elevate e ridurre anche l'effetto della fessura magnetica mediante un trattamento isolante sulla superficie della fessura del rotore e l'uso di fango della fessura magnetica.
Lettura estesa: come definire un motore ad alta efficienza energetica?
Motore ordinario: il motore è un dispositivo che converte l'energia elettrica in energia meccanica, il 70%-95% dell'energia elettrica assorbita dal motore elettrico viene convertita in energia meccanica, che viene spesso definita motore ad alta efficienza energetica, è un importante indice tecnico del motore, il restante 30%-5% viene consumato dal motore stesso a causa del calore e delle perdite meccaniche, quindi questa parte dell'energia elettrica viene sprecata.
Motore ad alta efficienza:
The motor with higher utilization of electric energy is called high-efficiency motor, referred to as "high-efficiency motor".
Per i motori ordinari, non è facile aumentare l'efficienza di 1 punto percentuale e il materiale aumenterà notevolmente e quando l'efficienza del motore elettrico raggiunge un certo valore, non importa quanto materiale venga aumentato, non può essere migliorata.
La maggior parte dei motori elettrici ad alta efficienza attualmente presenti sul mercato sono i prodotti più recenti dei motori asincroni trifase, vale a dire che il principio di funzionamento di base non è cambiato.
I motori ad alta efficienza massima migliorano principalmente l'efficienza dei motori nei seguenti modi.
1、Aumentare il diametro esterno del nucleo di ferro, aumentare la lunghezza del nucleo di ferro, aumentare la dimensione della fessura dello statore, aumentare il peso del filo di rame per raggiungere lo scopo di efficienza, come ad esempio: il motore Y2-8024 aumenterà il diametro esterno da Da Φ120 a Φ130, alcuni paesi stranieri aumentano Φ145 e aumentano la lunghezza da 70 a 90. Per ciascun motore elettrico vengono utilizzati 3Kg di ferro e 0,9Kg di filo di rame.
2、Utilizzando lamiera di acciaio al silicio con buona conduttività magnetica, lamiera laminata a caldo con elevata perdita di ferro in passato, ma ora utilizzando lamiera laminata a freddo di alta qualità con bassa perdita, come DW470, o anche DW270 inferiore.
3, migliorare la precisione di elaborazione, ridurre le perdite meccaniche, sostituire i piccoli ventilatori per ridurre le perdite dei ventilatori utilizzando cuscinetti ad alta efficienza.
4, i parametri di prestazione elettrica del motore elettrico per ottimizzare il design, modificando la forma della fessura e altri parametri di ottimizzazione.
5, l'uso del rotore in rame fuso (processo complesso, costo elevato).
Quindi, per realizzare un vero motore ad alta efficienza, i costi di progettazione, materie prime e lavorazione sono molto più elevati, al fine di ottenere la massima conversione dell'elettricità in energia meccanica.
Misure di risparmio energetico per motori ad alta efficienza
Il risparmio energetico del motore è un'ingegneria di sistema, che coinvolge l'intero ciclo di vita del motore, dalla progettazione del motore, alla produzione, alla selezione, al funzionamento, alla regolazione, alla manutenzione e alla rottamazione del motore, l'effetto delle misure di risparmio energetico dovrebbe essere considerato dall'intero ciclo di vita del motore , e il miglioramento dell'efficienza è considerato principalmente dai seguenti aspetti in patria e all'estero a questo proposito.
La progettazione di motori a risparmio energetico si riferisce all'uso di metodi di progettazione moderni come tecnologia di progettazione di ottimizzazione, tecnologia di nuovi materiali, tecnologia di controllo, tecnologia di integrazione e tecnologia di test e ispezione per ridurre la perdita di potenza del motore, migliorare l'efficienza del motore e progettare un motore ad alta efficienza.
Durante la conversione dell'energia elettrica in energia meccanica, anche il motore stesso perde una parte di energia.
La perdita tipica del motore CA può essere generalmente suddivisa in tre parti: perdita fissa, perdita variabile e perdita vagante. La perdita variabile cambia con il carico, inclusa la perdita di resistenza dello statore (perdita di rame), perdita di resistenza del rotore e perdita di resistenza della spazzola; la perdita fissa non è correlata al carico, comprese la perdita del nucleo e la perdita meccanica.
La perdita di ferro è composta da perdita per isteresi e perdita per corrente parassita, proporzionale al quadrato della tensione, dove la perdita per isteresi è anche inversamente proporzionale alla frequenza;
altre perdite disperse sono perdite meccaniche e altre perdite, comprese perdite per attrito dei cuscinetti e perdite di ventola, rotore e altre perdite di resistenza al vento causate dalla rotazione.
Le caratteristiche del motore ad alta efficienza
1、Risparmiare il consumo di energia, ridurre i costi operativi a lungo termine, molto adatto per tessili, ventilatori, pompe, compressori, risparmiando energia un anno per recuperare il costo di acquisto del motore.
2, l'avviamento diretto o il controllo della velocità con un convertitore di frequenza, possono sostituire completamente il motore asincrono.
3, il motore ad alta efficienza energetica a magneti permanenti di terre rare può risparmiare più di 15 ℅ di elettricità rispetto ai normali motori.
4, fattore di potenza in ingresso del motore elettrico vicino a 1, migliora la qualità del fattore di rete, non è necessario aggiungere un compensatore del fattore di potenza.
5, la corrente del motore elettrico è piccola, risparmiando capacità di trasmissione e distribuzione, prolungando la vita operativa complessiva del sistema.
6, budget per il risparmio energetico: motore da 55 Kw ad esempio, motore ad alta efficienza rispetto al risparmio energetico generale del motore del 15%, costo dell'elettricità per grado di 0,5 yuan, l'uso del motore a risparmio energetico entro un anno grazie al risparmio energetico può recuperare il costo della sostituzione il motore.
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