產(chǎn)品簡(jiǎn)介
簡(jiǎn)介
高效電機(jī)從設(shè)計(jì)、材料和工藝上采取措施,例如采用合理的定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)、風(fēng)扇參數(shù)和正弦繞組等措施,降低損耗,效率可提高2%--8%,平均提高4%。2002年,中國(guó)電動(dòng)機(jī)總?cè)萘考s400GW,其中近80%為中小型,年用電量660TW·h。中小型電動(dòng)機(jī)平均效率87%,進(jìn)水平為92%.中
詳細(xì)介紹
節(jié)能措施
電動(dòng)機(jī)提高效率的措施。電機(jī)的節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,涉及電動(dòng)機(jī)的全壽命周期,從電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、制造到電動(dòng)機(jī)的選型、運(yùn)行、調(diào)節(jié)、檢修、報(bào)廢,要從電動(dòng)機(jī)的整個(gè)壽命周期考慮其節(jié)能措施的效果,國(guó)內(nèi)外在這方面主要考慮從以下幾個(gè)方面提高電機(jī)的效率。
節(jié)能電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)是指運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、新材料技術(shù)、控制技術(shù)、集成技術(shù)、試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段,減小電動(dòng)機(jī)的功率損耗,提高電動(dòng)機(jī)的效率,設(shè)計(jì)出高效的電動(dòng)機(jī)。
電動(dòng)機(jī)在將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的同時(shí),本身也損耗一部分能量,典型交流電動(dòng)機(jī)損耗一般可分為固定損耗、可變損耗和雜散損耗三部分。可變損耗是隨負(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(wú)關(guān),包括鐵芯損耗和機(jī)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(jī)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;
折疊
五大損耗
折疊定子損耗
降低電動(dòng)機(jī)定子I^2R損耗的主要手段實(shí)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(huì)減少磁路面積,增加齒部磁密;
(2)增加定子槽滿(mǎn)槽率,這對(duì)低壓小電動(dòng)機(jī)效果較好,應(yīng)用繞線(xiàn)和絕緣尺寸、大導(dǎo)線(xiàn)截面積可增加定子的滿(mǎn)槽率;
(3)盡量縮短定子繞組端部長(zhǎng)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(zhǎng)度,可提高電動(dòng)機(jī)效率。實(shí)驗(yàn)表明,端部長(zhǎng)度減少20%,損耗下降10%。
折疊轉(zhuǎn)子損耗
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子I^2R損耗主要與轉(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(jī)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(xiàn)和電阻低的材料,這對(duì)小電動(dòng)機(jī)較有意義,因?yàn)樾‰妱?dòng)機(jī)一般為鑄鋁轉(zhuǎn)子,若采用鑄銅轉(zhuǎn)子,電動(dòng)機(jī)總損失可減少10%~15%,但現(xiàn)今的鑄銅轉(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%.
折疊鐵耗
電動(dòng)機(jī)鐵耗可以由以下措施減小:
(1)減小磁密度,增加鐵芯的長(zhǎng)度以降低磁通密度,但電動(dòng)機(jī)用鐵量隨之增加;
(2)減少鐵芯片的厚度來(lái)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(huì)增加鐵芯片數(shù)目和電機(jī)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(huì)嚴(yán)重影響電動(dòng)機(jī)的損耗,硅鋼片加工時(shí),裁剪方向、沖剪應(yīng)力對(duì)鐵芯損耗的影響較大。順著硅鋼片的碾軋方向裁剪、并對(duì)硅鋼沖片進(jìn)行熱處理,可降低10%~20%的損耗 等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
折疊雜散損耗
如今對(duì)電動(dòng)機(jī)雜散損耗的認(rèn)識(shí)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(guò)改進(jìn)定子繞組設(shè)計(jì)減少諧波;
(4)改進(jìn)轉(zhuǎn)子槽配合設(shè)計(jì)和配合減少諧波,增加定、轉(zhuǎn)子齒槽、把轉(zhuǎn)子槽形設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)定子鐵芯槽口,是減少附加雜散損耗的有效方法。
折疊風(fēng)摩耗
到人們應(yīng)有的重視,它占電機(jī)總損失的25%左右。摩擦損失主要有軸承和密封引起,可由以下措施減小:
(1)盡量減小軸的尺寸,但需滿(mǎn)足輸出扭矩和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的要求;
(2)使用高效軸承;
(3)使用高效潤(rùn)滑系統(tǒng)及潤(rùn)滑劑;
高效電機(jī)應(yīng)用HD諧波減速機(jī)SHF-40-50-2UH(5)采用的密封技術(shù),如有無(wú)彈簧的新密封使用情況的報(bào)道,稱(chēng)通過(guò)有效減少與軸的接觸壓力,可使以6000 rpm轉(zhuǎn)動(dòng)的45mm直徑的軸降低損耗近50 W;流動(dòng)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(dòng)來(lái)冷卻電動(dòng)機(jī)。流動(dòng)損失一般占電動(dòng)機(jī)總損失的20%左右。整個(gè)電動(dòng)機(jī)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(guò)航天飛機(jī)部件分析,好的流體力學(xué)和傳熱學(xué)設(shè)計(jì)會(huì)提高電動(dòng)機(jī)的冷卻效率并降低流動(dòng)損失。
高效電機(jī)應(yīng)用HD諧波減速機(jī)SHF-40-50-2UH美國(guó)于本世紀(jì)初又出現(xiàn)了更高效率的所謂"超高效電動(dòng)機(jī)"。一般而言,高效電動(dòng)機(jī)與普通電動(dòng)機(jī)相比,損耗平均下降20%左右,而超高效電動(dòng)機(jī)則比普通電動(dòng)機(jī)損耗平均下降30%以上。因?yàn)槌咝щ妱?dòng)機(jī)的損耗較高效電機(jī)有更進(jìn)一步下降,因此對(duì)于連續(xù)運(yùn)行、負(fù)荷率較高的場(chǎng)合,節(jié)能效果更為明顯。要實(shí)現(xiàn)從普通電機(jī)到超高效電機(jī)的效率提高,除了增加硅鋼片和銅線(xiàn)的用量以及縮小風(fēng)扇尺寸等措施外,還必須在新材料的應(yīng)用、電機(jī)制造工藝以及優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面采取措施,以控制成本和滿(mǎn)足電機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸的限制。國(guó)外很多企業(yè)在這些方面開(kāi)展了積極的研究,并取得了一些進(jìn)展。一般電工鋼片經(jīng)加工成鐵心壓裝入機(jī)座后,鐵耗大幅度增加,而英國(guó)Brook Hansen公司與鋼廠(chǎng)合作,應(yīng)用一新研制成功的電工鋼片,加工成鐵心制成電機(jī),鐵耗在加工前后變化不大。日本東芝公司是美國(guó)高效電機(jī)和超高效電機(jī)的主要供貨商之一。該公司聲稱(chēng)由于改進(jìn)了制造工藝和采用新材料,使高效電機(jī)的成本下降了30%,所采取的措施包括:應(yīng)用特殊的下線(xiàn)工具,提高定子槽滿(mǎn)率,增加銅線(xiàn)的截面積;提高制造精度,縮短間隙長(zhǎng)度,從而減小勵(lì)磁電流及其所引起的銅損;采用轉(zhuǎn)子槽絕緣工藝,降低雜散損耗;采用激光鐵心疊壓工具,使鐵損下降。由于銅比鋁的電阻率降低40%左右,所以如果用鑄銅轉(zhuǎn)子代替鑄鋁轉(zhuǎn)子,電機(jī)總損耗將可顯著下降。這些年,銅業(yè)協(xié)會(huì)在美國(guó)能源部的支持下,進(jìn)行了壓力鑄銅工藝的研究,現(xiàn)今已解決高溫模具的材料以及相關(guān)的壓鑄工藝問(wèn)題,從而使得有可能較經(jīng)濟(jì)地批量生產(chǎn)鑄銅轉(zhuǎn)子電機(jī)。2003年6月,德國(guó)SEW Eurodrive公司已運(yùn)用此項(xiàng)壓鑄技術(shù)成功地推出了采用鑄銅轉(zhuǎn)子的齒輪電動(dòng)機(jī)系列。意大利科技組織相關(guān)機(jī)構(gòu)開(kāi)展了鑄銅轉(zhuǎn)子和鑄鋁轉(zhuǎn)子的性能數(shù)據(jù)對(duì)比試驗(yàn)項(xiàng)目。該項(xiàng)目由意大利LAFERT電機(jī)公司、Thyssen Krupp鋼鐵公司和法國(guó)FAVI鑄銅公司合作進(jìn)行。試驗(yàn)在不改變定、轉(zhuǎn)子槽形,僅改變磁性材料和長(zhǎng)度的情況下進(jìn)行,所得的數(shù)據(jù)表明,采用鑄銅轉(zhuǎn)子,可使電動(dòng)機(jī)的能耗在原有基礎(chǔ)上降低15%~25%,電機(jī)效率可提高2%~5%。但由于轉(zhuǎn)子電阻降低會(huì)引起啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降,因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行其他參數(shù)的調(diào)整,以使之在提高效率的同時(shí),滿(mǎn)足其他主要性能指標(biāo)。