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异步电动机能量损耗的组成及减少损耗方法
作者:山东西子电机 发布日期:2019-07-29 17:08

  

  
  

  一、异步电动机能量损耗的组成
1、铜损耗:定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)铜损;转子铜损;杂散损耗。
2、铁芯损耗。高压电机指额定电压在1000V以上电动机。常使用的是6000V和10000V电压,由于国外的电网不同,也有3300V和6600V的电压等级。高压电机分为:高压同步电机;高压异步电机;高压异步绕线式电动机;高压鼠笼型电机等。
3、机械损耗:通风损耗;摩擦损耗。
从以上列出的异步电动机能量损耗看,铜损耗和铁损耗我们在检修中是不宜改变的,它们是由设计决定的,而机械损耗是可以改变的。异步电动机一般来说级数少的即转数高的电动机机械损耗较大,铜损耗较小;而级数多的即转数低的电动机铜损耗占的比例较机械损耗就大。所以,我们要降低电动机的能量损耗就要从减少电动机的机械损耗入手解决。

  二、减少电动机机械损耗的主要方法
减少电动机机械损耗主要从以下几个方面入手解决:

  (1)采用高效率的风扇(如机翼型轴流风扇);
(2)调整风罩与扇叶外圆之间的间隙;
(3)轻载电动机适当缩小风扇外径;
(4)采用高质量的轴承;
(5)采用优质润滑油(Lubricating oil);
(6)提高电机装配质量;

  三、减少电动机机械损耗的具体措施
(一)调整马达风扇以降低(reduce)机械损耗
首先,我们来看如何通过改变风扇尺寸进行节能:大家都知道电动机是把电能转变成机械能(mechanical energy)的设备,在转换过程中要产生损耗,这些损耗是以热的形式出现的,它使电动机发热。高压电动机梭型线圈绕制后,用收缩带,黄蜡绸带等绝缘材料包扎,目的是:保护线圈外绝缘、层间绝缘、匝间绝缘不至于损坏。在拉型机时免受模具夹具、鼻端销钉等摩擦,防止松动变形。定子(组成:定子铁芯、定子绕组和机座)绕组有电流流过后产生铜损耗,经槽绝缘(insulated)材料把热传导给定子铁芯,再由定子铁芯传给电机外壳散发到空间。转子的热量是由转子铝(Al)耗及其摩擦产生的,它传给转子铁芯和内风扇表面,靠内风扇搅拌使热量散发在电机内空间,再传给定子铁芯、端盖、机座,定、转子这两股热量均由外风扇吹散。因此,外风扇风量的大小是决定电动机的温度不能超过其绝缘材料等级所允许温度的关键。
国家标准规定了各种绝缘等级的电动机在额定运行条件下的允许温升,要求电动机中最热点温度不允许超过其绝缘等级的极限温度,而马达常用绝缘等级如下表:
其中:允许温升=允许温度极限—环境温度规定值—热点温差
绕组的热点温差是指当电动机带额定负载时,绕组热点的稳定温度与绕组平均温度之差。


当电动机处于空载或轻载时,电动机总损耗要比额定时小,而风量与电动机总损耗成正比关系,所以风扇处于“大马拉小车”(因为通风损耗与电动机转速恒定,故通风损耗不随负载变化,所以这时应降低(reduce)风量来减少电动机的通风损耗)。改变风扇叶形状可以降低风量,但比较麻烦,不如直接减少外风扇叶直径来降低风量更简便些。我们知道风扇本身的机械损耗按扇叶直径的4—5次方成比例,而风量随扇叶直径的平方成正比,所以减小扇叶直径时,风量降低不多,而通风损耗却降低很多。
由于外风扇的冷却风量减少,使电动机温升上升,但仍能保持电动机温升在绝缘等级允许的范围内。同时,我们还要看到由于外扇叶直径缩小电动机机械损
耗降低,又会使电动机温升进一步降低。尤其对于2,4级这样高转速的电动机,当风扇外径缩小14%—16%时,通风损耗下降推广运行时间大于3000小时,负载率大于50%,则每年可约电1亿KW.h左右;如果年运行时间为6000h,则每年可节电2亿KW.h。具体应用如下:
适用于长期连续(Continuity)运行的场合。但不宜应用于机床或排灌设备上。运行时间在3000h以上最好,运行时间越长,效果越好。
适用于水泵、风机(Draught Fan)、压缩机配套或需要有高起动转矩的场合。由于YX高效率电动机功率等级密、起动转矩高,有利于减少过安装容量(防止大马拉小车),有助于提高电动机运行效率和功率因数。
适用于负载率较高的场合。因为电动机运行的经济效益(benefit)与负载率和运行时间的乘积有关。
在运行时间相同的条件下,负载率越大,节电效益(benefit)越好。
对电机进行节能改造
处用新技术、新材料对现役老式电动机进行改造,同样也能起到提高电动效率、降低损耗、减少运行费用的作用,这是目前电动机节能的重要措施之一。
电动机绕组改接。改进电动机的绕组型式,可减少电动机的杂散损耗与铜耗,提高电动机效率(efficiency)。选用合适的绕组配合及槽配合,能削弱电动机的高次谐波、提高基波分布系数、提高绕组处用率、改善电动机的电磁性能,从而达到减少部分附加损耗、有功损耗的目的。目前节电效果较好的绕组改接方法有:改同心绕组为等矩绕组或叉式链形绕组;改单层绕组为双层绕组;缩小定子绕组端部长度等。
定子绕组重组。对老式电动机定绕组重组时,可加粗导线线径,减少电阻,降低(reduce)铜(化学式Cu)损,节电效益可观。经计算,电动机效率可提高1.5%~4%。
采用新型节能风扇。电动机风扇的功耗与转速接近三次方的关系,在大型高压电动机或全封闭风扇冷却型电动机中,其通风损耗在总机械损耗中占有相当大的比例。因此,当电动机功率超过22KW时,用新型节能风扇改造老式电动机,可使通风损耗减少到原来1/3以下,通风噪声随之降低,是行之有效的节能措施之一。
采用新型磁性材料。应用新型磁性材料(低压中小功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)电动机)和磁性槽楔(高压大功率电动机)对异步电动机进行节能改造,主要是消灭由电动机定子、转子(rotor)槽齿效应发生的高频涡流(又称:傅科电流) 损耗和磁滞损耗,从而起到节电的作用。实践证明,应用新型磁性槽泥和磁性槽楔对异步电动机进行改造,由于气隙磁动势波形的改善,减少了空载电流,改善了功率因数,降低铁损和温升,并减少了噪声和振动,延长了电动机寿命,其节能效果显著。

  
  
  

  

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