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提高电机效率 影响电机损耗的参数有哪些?

发布时间:2021-07-22 07:58
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在上一个话题中,我们谈到了异步电机的效率。电机损耗与效率直接相关,两者呈负相关,即电机损耗大时,效率会降低。也就是说,为了保证电机的效率,应该采取相关措施来减少损失。

电机的损耗由定子铜损耗、转子铜损耗、铁损耗、风摩擦损耗和杂散损耗组成。以笼型电机为例,通过大量的试验数据进行了统计和计算。定子铜损所占比例最大,在25-40%之间,其次是铁损,占20-25%,转子铜损占18-23%,风摩擦损耗占5-15%,杂散损耗占5-10%。根据不同的损耗,在不同的阶段采用不同的方法进行控制,可以达到提高电机效率的最终目的。

01定、转子铜损耗的控制

在电机设计和工艺中采取一些措施是降低损耗的顶层措施,也是降低定子铜损耗的基础。比如以绝缘结构和操作工艺性为前提,在考虑电机功率因数和启动电流的前提下,缩短定子绕组端部尺寸,减少定子绕组匝数,增加导电面积,都是非常有效的措施。但是,由于各种原因,这些措施往往无法实施。在这种情况下,可能需要增加铁的长度,扩大凹槽形状和导线直径,并减少匝数。但是,这些措施必然会不同程度地导致材料成本的增加。

除了以上措施,改变槽形也是非常有效的措施:如果将原来的开口槽改为半开口槽,对于铸铝转子电机,采用封闭槽,目的是充分利用铁芯的齿槽形状,使电机的气隙系数尽可能大,漏抗不要太大,最终达到降耗的目的。

对于铸铝转子电机,充分利用充液的工艺特点,最大限度地优化转子冲子的槽形,如凸形、刀形、双笼型、闭口槽等。是一个非常有利的设计改进,这对提高电机的效率起到了积极的作用。

在工艺方面,绕线、埋设、绝缘处理等相关环节的工艺非常重要。如何实现较小端部绕组的平滑开槽,如何减少绕组过程中的无效长度,如何通过绝缘处理很好地固化绕组,都是非常有效的降低损耗的工艺方法。在实际操作过程中,可以发现,同样的线圈,男生缠绕的线圈比女生缠绕的线圈更规则,好嵌的材料更少;自动绕线机的线圈一致性好,也可以通过调节张力将无效材料减少到最小,有利于损耗控制。

02铁损耗控制

铁损、铜损、材料成本多了就会成为矛盾。比如增加铁长度减少铁损但增加铜损;使用比损耗较小的硅钢片可以减少铁损,但会增加材料成本。总之,减少损失是一个系统工程,如何平衡很重要。但如果排除其他因素,从铁芯制造的过程控制来控制铁损是一个有利的措施。

通过对设备和冲剪模具的改进,使冲片毛刺最小化;通过冲压方式的调整,保证了冲压的一致性,叠片铁芯足够光滑,减少和消除了不必要的切边;通过必要的检测和控制手段,可以保证硅钢片材料性能的一致性。

03风摩损耗控制

我们从一个非常直观的事实来说一下这个损失。对于自风扇冷却电机,如YE2、YE3等最常见的电机,安装风扇前后的风磨损量会有所不同,风扇越大差异越大。风扇是用来冷却电机的部件,所以没有必要的冷却措施,电机的温升性能不达标。由于温升的增加,铜的损耗也会有不同程度的增加。如何使机械损失与冷却效果最佳匹配,可能需要大量的设计方案和试验进行验证,验证结果可以推广应用。在保证效率的前提下,尽量选择小风扇,或者优化风扇和风罩的组成,达到高效降噪的目的。

在实际生产中,例如,使用RS密封轴承和骨架油封也会不同程度地增加电机的损耗。

04杂散损耗控制

相对于其他损耗的降低,杂散损耗的降低更具挑战性,更多的时候在于技术层面的措施,如定子绕组的型式和节距选择、定子气隙大小、冲片槽形选择、槽配合、转子斜槽度选择等内容;从工艺加工方面,增加转子尺寸等相与铁芯的接触电阻、转子表面加工方法等措施,对于电机杂散耗控制也比较有效。

综合以上内容我们可以发现,电机损耗控制过程中,不同的措施可能会导致不同损耗的正向关联或反向关联,控制损耗提升效率的同时,也可能会对电机的其他性能造成不良影响。总之,电机产品上一项看似简单但又很神秘的一种机械产品,要做电机大伽,可能你的一生都需要在电机的广袤天地间辛勤耕作。

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