高效節(jié)能電機節(jié)能措失:
電動機提高效率的措施電機的節(jié)能是一項系統(tǒng)工程,涉及電動機的全壽命周期,從電動機的設(shè)計、制造到電動機的選型、運行、調(diào)節(jié)、檢修、報廢,要從電動機的整個壽命周期考慮其節(jié)能措施的效果,國內(nèi)外在這方面主要考慮從以下幾個方面提高電機的效率。
節(jié)能電動機的設(shè)計是指運用優(yōu)化設(shè)計技術(shù)、新材料技術(shù)、控制技術(shù)、集成技術(shù)、試驗檢測技術(shù)等現(xiàn)代設(shè)計手段,減小電動機的功率損耗,提高電動機的效率,設(shè)計出高效的電動機。
電動機在將電能轉(zhuǎn)換為機械能的同時,本身也損耗一部分能量,典型交流電動機損耗一般可分為固定損耗、可變損耗和雜散損耗三部分�?勺儞p耗是隨負(fù)荷變化的,包括定子電阻損耗(銅損)、轉(zhuǎn)子電阻損耗和電刷電阻損耗;固定損耗與負(fù)荷無關(guān),包括鐵芯損耗和機械損耗。鐵損又由磁滯損耗和渦流損耗所組成,與電壓的平方成正比,其中磁滯損耗還與頻率成反比;其他雜散損耗是機械損耗和其他損耗,包括軸承的摩擦損耗和風(fēng)扇、轉(zhuǎn)子等由于旋轉(zhuǎn)引起的風(fēng)阻損耗;其主要提高效率的措施有:
電動機定子繞組電阻損失:降低電動機定子繞組的電阻是減少定子損失的主要手段,實踐中采用較多的方法是:(1)增加定子槽截面積,在同樣定子外徑的情況下,增加定子槽截面積會減少磁路面積,增加齒部磁密;(2)增加定子槽滿槽率,這對低壓小電動機效果較好,應(yīng)用最佳繞線和絕緣尺寸、大導(dǎo)線截面積可增加定子的滿槽率;(3)盡量縮短定子繞組端部長度,定子繞組端部損耗占繞組總損耗的1/4~1/2,減少繞組端部長度,可提高電動機效率。實驗表明,端部長度減少20%,損耗下降10%。
電動機轉(zhuǎn)子繞組電阻損失:電動機轉(zhuǎn)子的損失主要與轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子電阻有關(guān),相應(yīng)的節(jié)能方法主要有:(1)減小轉(zhuǎn)子電流,這可從提高電壓和電機功率因素兩方面考慮;(2)增加轉(zhuǎn)子槽截面積;(3)減小轉(zhuǎn)子繞組的電阻,如采用粗的導(dǎo)線和電阻低的材料,這對小電動機較有意義,因為小電動機一般為鑄鋁轉(zhuǎn)子,若采用鑄銅轉(zhuǎn)子,電動機總損失可減少10%~15%,但目前鑄銅轉(zhuǎn)子所需制造溫度高且技術(shù)尚未普及,其成本高于鑄鋁轉(zhuǎn)子15%~20%.
電動機鐵耗損失:電動機鐵耗損失可以由(1)減小磁密度,增加鐵芯的長度以降低磁通密度,但電動機用鐵量隨之增加;(2)減少鐵芯片的厚度來減少感應(yīng)電流的損失,如用冷軋硅鋼片代替熱軋硅鋼片可減小硅鋼片的厚度,但薄鐵芯片會增加鐵芯片數(shù)目和電機制造陳本;(3)采用導(dǎo)磁性能良好的冷軋硅鋼片降低磁滯損耗;(4)采用高性能鐵芯片絕緣涂層;(5)熱處理及制造技術(shù),鐵芯片加工后的剩余應(yīng)力會嚴(yán)重影響電動機的損耗,硅鋼片加工時,裁剪方向、沖剪應(yīng)力對鐵芯損耗的影響較大。順著硅鋼片的碾軋方向裁剪、并對硅鋼沖片進行熱處理,可降低10%~20%的損耗 等方法來實現(xiàn)。
電動機雜散損失:目前對電動機雜散損失的認(rèn)識仍然處于研究階段,現(xiàn)今一些降低雜散損失的主要方法有:(1)采用熱處理及精加工降低轉(zhuǎn)子表面短路;(2)轉(zhuǎn)子槽內(nèi)表面絕緣處理;(3)通過改進定子繞組設(shè)計減少諧波;(4)改進轉(zhuǎn)子槽配合設(shè)計和配合減少諧波,增加定、轉(zhuǎn)子齒槽、把轉(zhuǎn)子槽形設(shè)計成斜槽、采用串接的正弦繞組、散布繞組和短距繞組可大大降低高次諧波;采用磁性槽泥或磁性槽楔替代傳統(tǒng)的絕緣槽楔、用磁性槽泥填平電動機定子鐵芯槽口,是減少附加雜散損耗的有效方法。
電動機摩擦損失及流動損失:摩擦損失和流動損失以往未得到人們應(yīng)有的重視,它占電機總損失的25%左右。摩擦損失主要有軸承和密封引起,可由(1)盡量減小軸的尺寸,但需滿足輸出扭矩和轉(zhuǎn)子動力學(xué)的要求;(2)使用高效軸承;(3)使用高效潤滑系統(tǒng)及潤滑劑;(5)采用先進的密封技術(shù),如有無彈簧的新密封使用情況的報道,稱通過有效減少與軸的接觸壓力,可使以6000 rpm轉(zhuǎn)動的45mm直徑的軸降低損耗近50 W;流動損失是由冷卻風(fēng)扇和轉(zhuǎn)子通風(fēng)槽引起的,用于產(chǎn)生空氣流動來冷卻電動機。流動損失一般占電動機總損失的20%左右。整個電動機的流體力學(xué)及傳熱學(xué)分析較復(fù)雜,其復(fù)雜程度甚至超過航天飛機部件分析,好的流體力學(xué)和傳熱學(xué)設(shè)計會極大提高電動機的冷卻效率并降低流動損失。
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