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    提升電機效率從損耗控制和分析入手

    更新時(shí)間: 2022-03-21
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      提升電機效率從損耗控制和分析入手
      電機損耗可分為恒定及負載損耗,恒定損耗包含風(fēng)摩耗和鐵損,是電機運行時(shí)的固有損耗,與電材料、制造工藝、結構設計、轉速等參數有關(guān),與負載大小無(wú)關(guān)。負載損耗包括定子銅損、轉子銅損和雜散損耗,對繞線(xiàn)轉子電機還應包括碳刷及外接電路的電損耗。
      銅損耗。是電機定子、轉子電流引起的損耗,包括定子銅耗和轉子銅耗,其大小與電機電流及繞組電阻值直接相關(guān)。因而在電機質(zhì)量控制中,電磁線(xiàn)及鑄鋁轉子鋁的材質(zhì)非常關(guān)鍵。
      鐵芯損耗。由電機定子繞組磁場(chǎng)在鐵心中交變所引起的渦流損耗和磁滯損耗組成。其大小與鐵心材料、電源頻率及磁通密度有關(guān)。鐵芯損耗大小基本與電機電壓的平方成正比。
      風(fēng)磨損耗。也稱(chēng)為機械損耗,是恒定損耗之一,主要包括軸承摩擦損耗及通風(fēng)系統損耗,對繞線(xiàn)式轉子還存在電刷摩擦損耗。對于高效率電機,電機風(fēng)扇大小、軸承密封型式對機械損耗影響特別明顯,尤其是高轉速電機更為敏感。電機功率越大,機械損耗在總損耗中所占比例也越大。
      雜散耗。該損耗由定子漏磁通,電機定轉子的各種高次諧波在導線(xiàn)、鐵心及其他金屬部件內所引起。
      各種損耗的與電機總損耗占比情況。鐵耗——20%~25%;機械損耗——10%~50%;銅耗——20%~70%;雜散損耗——10%~15%。
      電機效率與損耗相關(guān)聯(lián)性
      電機效率與損耗是一種負相關(guān)關(guān)系,即效率越高損耗越小,反之,損耗越大,效率越低。對于高效電機,損耗的有效控制是提高電機能效的*手段。
      影響電機損耗的因素
      輸入電壓變化。與電機的額定電壓相比,實(shí)際運行時(shí)輸入的電壓都會(huì )有不同程度的偏差,運行電壓略低于額定電壓(但不能低于10%,比較好的在2-3%之間)時(shí),保證電機正常運行的同時(shí),電機損耗要??;相反,當電機運行電壓高于額定電壓時(shí),電機損耗會(huì )增加,若超出過(guò)多,電機電流增加過(guò)大甚至導致燒毀故障。
      電機空載、輕載和重載時(shí),電壓與效率的關(guān)系又各不相同。
      電壓不平損耗。若輸入電壓不平衡,將導致異步電機電流不平。因負序電流的存在導致電機的轉矩減小。
      電源頻率變化。對于風(fēng)機泵類(lèi)負載,軸轉矩與轉速的平方成正比變化,頻率降低后,轉速下降,轉矩也下降,定子、、轉子電流下降,因而電機效率有所提高,再加上軸功率有大幅度下降,電機輸入功率同樣大幅度下降,所以風(fēng)機泵類(lèi)負載采用變頻調速,在低速時(shí)可獲得好的節能效果。
      在這里必須提到的是電機轉速下降后對于溫升的影響,因而在電機的設計環(huán)節、試驗環(huán)節應對該工況的特殊性予以評價(jià),從電機材料選擇及結構設計方面下功夫,規避低頻運行時(shí)溫升的不符合。
      非正弦波形電源供電。大多數變頻器輸出電壓波形是非正弦波,在異步電機中產(chǎn)生諧波電流及諧波磁動(dòng)勢,這勢必會(huì )造成電機雜散損耗的增加。
      電機起動(dòng)和停機損耗。有些負載要求斷續運行,甚至頻繁起動(dòng),這樣將會(huì )使定子繞組頻繁受到?jīng)_擊力,鼠籠轉子也會(huì )因發(fā)熱不均勻,產(chǎn)生熱應力,反復起動(dòng)會(huì )使轉子導條斷裂。起動(dòng)時(shí)電機發(fā)熱增多而散熱條件較穩態(tài)運行差,多次起動(dòng)也會(huì )使電機過(guò)熱。因此在規定時(shí)間內對起動(dòng)次數及時(shí)間間隔都有規定。采用高轉子電阻電機,可以減少定轉子起動(dòng)電流,所以可減少能耗及電流沖擊影響。
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