影响电机功效的开始和结果及升高电机功效的主

日期:2019-11-08编辑作者:北京赛车官方正版投注

高效电机是符合国家节能减排政策趋势的必然发展方向;但如何能把握好高效电机性能及成本承受能力,是每一家电机厂都无可回避的问题。今天与大伙交流一下降耗提效的措施。

合理选用电动机类型。Y系列电动机是全国统一设计的新系列产品,是国内目前较先进的异步电动机,其优点是效率高、节能、启动性能好。新购电动机时,应首先考虑选用高效节能的品牌,然后按需要考虑其他性能指标,以利节约电能。 合理选用电动机的额定容量。国家对三相异步电动机3个运行区域作了如下规定:负载率在70%——100%之间为经济运行区;负载率在40%——70%之间为一般运行区;负载率在40%以下为非经济运行区。

转子是电动机的运转部分,它是由铁芯、转子绕组和转轴组成。

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电动机铁耗损失:电动机铁耗损失可以由减小磁密度,增加铁芯的长度以降低磁通密度,但电动机用铁量随之增加;减少铁芯片的厚度来减少感应电流的损失,如用冷轧硅钢片代替热轧硅钢片可减小硅钢片的厚度,但薄铁芯片会增加铁芯片数目和电机制造陈本;采用导磁性能良好的冷轧硅钢片降低磁滞损耗;采用高性能铁芯片绝缘涂层;热处理及制造技术,铁芯片加工后的剩余应力会严重影响电动机的损耗,硅钢片加工时,裁剪方向、冲剪应力对铁芯损耗的影响较大。顺着硅钢片的碾轧方向裁剪、并对硅钢冲片进行热处理,可降低10%——20%的损耗 等方法来实现。

定子绕组的主要绝缘项目有以下三种:(保证绕组的各导电部分与铁心间的可靠绝缘以及绕组本身间的可靠绝缘)。

三相异步电机损耗组成● 定子绕组中电流通过所产生的铜耗。● 转子绕组中电流所产生的导体损耗。● 铁心中磁场所产生的涡流和磁滞损耗。● 由于风扇和轴承转动所引起的通风和摩擦损耗。● 由气隙磁场高次谐波所产生的负载杂散损耗。降低电机损耗提高效率措施由于电机的损耗分布随电机功率大小和极数不同而变化,因此为降低损耗,应对不同功率和极数电机的主要损耗分量采取不同的措施。降低定子铜耗降低定子绕组中电流通过所产生的铜耗,在电机绕组匝数不变的情况下,可加大导线线径而减小绕组电阻降低铜耗。降低转子导体损耗降低转子绕组中电流通过所产生的导体损耗,通过控制转子铸造时的压力、温度以及气体排放路径等措施,减少转子导条中的气体,从而提高导电率,降低转子损耗。如以铸铜转子取代铸铝转子,转子损耗可下降近40 %。铜的导电率比铝的导电率要高,用铸铜转子比用铸铝转子所产生的损耗要小,但以铜代铝材料成本会增加很多。对于铸铝转子电机,保证铝的纯度非常重要,对于铸铝工艺,低压铸铝工艺条件下完成的转子要比高压和离心铸铝完成的转子效果好。增加有效材料,降低绕组损耗和铁耗根据电机相似原理,当电磁负荷不变,并且不考虑机械损耗时,电机的损耗与有效材料尺寸的线性增长成反比。在小功率电机中,增加材料,效率提高较大,而对效率已较高的大功率电机效率提高较小。 为了使在一定的安装尺寸条件下,获得较大的空间,以使能置放较多的有效材料以提高电机效率,定子冲片外径尺寸的确定就成为一个重要因素。为有利于散热,降低温升,采用较大的定子冲片外径。当效率达到较高数值,再单纯通过材料的增加来提高效率,并不一定经济合理,应通过技术经济指标的综合评价来确定。高性能磁性材料和工艺措施降低铁耗铁心材料的磁性能对电机的效率和其他性能影响较大,同时铁心材料费用又是构成电机成本的主要部份,因此选用合适的磁性材料是设计和制造高效率电机的关键。在小功率电机中采用较高导磁率的电工钢片将可使定子铜耗显著下降,但在较大功率电机中由于空载电流所占比例已较小,材料导磁率提高的效果将不明显。在较大功率电机中,铁耗在总损耗中已占到相当大的比重,因此降低铁心材料的单位损耗值将有助于电机铁耗的下降。由于电机设计和制造的原因,电机铁耗大大超过按硅钢片生产厂家提供的单位铁损值所计算的数值,所以一般在设计时将单位铁损值增加1.5——2倍来考虑铁耗的增加。铁耗增加的原因主要是由于硅钢片的单位铁损值是按Ep——stein方圈法对条料试品进行测试,但在材料经过冲剪叠压后,受到很大的应力使损耗增加,此外由于齿槽的存在引起气隙齿谐波磁场在铁心表面引起空载高频损耗,这些都将导致电机制成后铁耗显著地增加,因此除了选择较低单位铁损的磁性材料外,尚须控制叠压压力和采取必要的工艺措施以降低铁耗。由于冲剪应力对铁耗影响较大,因此对冲片进行热处理可降低10 %——20 %的铁耗,这对于高牌号和较薄的硅钢片更为重要,因为这些材料对于应力的敏感程度远大于一般的磁性材料。鉴于价格和工艺因素,目前在高效率电机生产中,高牌号硅钢片和薄于0.5mm的硅钢片使用不多,一般采用低碳无硅电工钢片或低硅冷轧硅钢片。缩小风扇降低通风损耗对于较大功率的2、4极电机,风摩耗占有相当大的比例,如2P 110kW电机风摩耗可达总损耗的30 %左右。风摩耗主要由风扇消耗的功率所构成。由于高效率电机的热耗一般较低,因此冷却用风量可减少,从而通风功率也可减少。在温升许可的情况下,缩小风扇尺寸可有效地降低风摩耗。此外通风结构的合理设计,对提高通风效率降低风摩耗也是重要的。试验表明,高效率电机大功率2极部分风摩耗较普通电机下降30 %左右。由于通风损耗下降幅度较大,而且不需增加多少费用,因此改变风扇设计往往是这类高效电机所采取的措施之一。通过设计和工艺措施降低杂散损耗异步电机的杂散损耗主要是由磁场高次谐波在定转子铁心和绕组中所产生的高频损耗。为降低负载杂耗可通过采用Y——Δ串接的正弦绕组或其他低谐波绕组来降低各次相带谐波的幅值,从而降低杂耗。 试验数据表明,采用正弦绕组杂耗平均可下降30 %以上。此外可采用较多的定、转子槽数以降低齿谐波幅值,从而使这部分谐波引起的杂耗下降。在工艺上可通过转子槽绝缘处理工艺来降低转子中的高频横向电流损耗,也可通过冲出气隙工艺来改变表面高频损耗。

6. 节电预算:以55千瓦电机为例,高效电机比一般电机节电15℅,电费每度按0.5元计算,使用节能电机一年内靠节电可收回更换电机的费用。

三相异步电动机定子,这属于电动机的固定部分,主要由定子铁芯、定子绕组、机座等组成。作用为产生旋转磁场,固定整个电动机。

电机如何节能?

与所用电动机相同的是,三相异步电动机包括定子和转子。每个都包含承载电流的电绕组,从而产生磁场,磁场的相互作用产生使转子和负载旋转的扭矩,这中特殊的机器是“全封闭,风扇冷却”电机,简称为TEFC。这意味着电动机是密封的,因此不会在电动机的内部和外部之间交换空气,内部空气由转子本体末端的桨叶搅拌,风扇叶片位于电机外壳之外,并将空气拉过电机外壳,从而帮助冷却电机。

当异步电动机轻载时,降低其外在的电源电压,可以实现节能。 提高功率因数。在异步电动机的出线端并联适量的电容进行无功补偿,可提高功率因数,减少无功损耗,有效实现了节约电能。若电动机容量选得过大,虽然能保证设备正常运行,但不仅增加了投资,而且它的效率和功率因数也都很低,造成电力的浪费。因此考虑到既能满足设备运行的需要,又能使其尽可能地提高效率,一般负载率保持在60%——100%较为理想。

2、半开口型槽:可嵌放成型绕组,一般用于大型、中型低压电机。所谓成型绕组即绕组可事先经过绝缘处理后再放入槽内。

典型交流电动机损耗

机座是用来安装定子铁芯和固定端盖,并通过两个端盖支承转子。固定整个电动机,有足够的强度。

采用新的绝缘材料增大导线截面积。对于沥青云母带浸胶绝缘的高压电动机,在定子线圈大修时,可采用环氧玻璃粉云母带绝缘达到节能目的。 电动机的变频调速。采用其他连续调速运行方式,使用调压调速器、变极电动机、电磁耦合调速器、变频调速装置等。 提高电动机的电压。

转子绕组嵌在转子铁芯的小槽中,转子绕组可分为笼式转子绕组和线绕式转子绕组。笼式转子绕组是在转子铁芯小槽中放入金属导条,再在铁芯两端用导环将各导条连接起来,这样任意一根导条与它对应的导条通过两端导环就构成一个闭合的绕组,由于这种绕组形似笼子,因此称为笼式转子绕组。笼式转子绕组有铜条转子绕组和铸铝转子绕组两种,图8所示。铜条转子绕组是在转子铁芯的小槽内放入铜导条,然后在两端用金属端环将它们焊接起来;而铸铝转子绕组则是用浇铸的方法在铁芯上浇铸处铝导条、端环和风叶。

电动机转子绕组电阻损失:电动机转子的损失主要与转子电流和转子电阻有关,相应的节能方法主要有:减小转子电流,这可从提高电压和电机功率因素两方面考虑;增加转子槽截面积;减小转子绕组的电阻,如采用粗的导线和电阻低的材料,这对小电动机较有意义,因为小电动机一般为铸铝转子,若采用铸铜转子,电动机总损失可减少10%——15%,但目前铸铜转子所需制造温度高且技术尚未普及,其成本高于铸铝转子15%——20%。

3、匝间绝缘:每相定子绕组各线匝间的绝缘。

电动机摩擦损失及流动损失:摩擦损失和流动损失以往未得到人们应有的重视,它占电机总损失的25%左右。摩擦损失主要有轴承和密封引起,可由尽量减小轴的尺寸,但需满足输出扭矩和转子动力学的要求;使用高效轴承;使用高效润滑系统及润滑剂;采用先进的密封技术,如有无弹簧的新密封使用情况的报道,称通过有效减少与轴的接触压力,可使以6000 rpm转动的45mm直径的轴降低损耗近50 W;流动损失是由冷却风扇和转子通风槽引起的,用于产生空气流动来冷却电动机。流动损失一般占电动机总损失的20%左右。整个电动机的流体力学及传热学分析较复杂,其复杂程度甚至超过航天飞机部件分析,好的流体力学和传热学设计会极大提高电动机的冷却效率并降低流动损失。

机座

  1. 直接启动、或用变频器调速,可全面更换异步电机;

  2. 稀土永磁高效节能电机本身可比普通电机节约电能15℅以上;

  3. 电机功率因数接近1,提高电网品质因数,无需加功率因数补偿器;

  4. 电机电流小,节约输配电容量、延长系统整体运行寿命;

1、对地绝缘:定子绕组整体与定子铁心间的绝缘。

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2、相间绝缘:各相定子绕组间的绝缘。

电动机定子绕组电阻损失:降低电动机定子绕组的电阻是减少定子损失的主要手段,实践中采用较多的方法是:增加定子槽截面积,在同样定子外径的情况下,增加定子槽截面积会减少磁路面积,增加齿部磁密;增加定子槽满槽率,这对低压小电动机效果较好,应用最佳绕线和绝缘尺寸、大导线截面积可增加定子的满槽率;尽量缩短定子绕组端部长度,定子绕组端部损耗占绕组总损耗的1/4——1/2,减少绕组端部长度,可提高电动机效率。实验表明,端部长度减少20%,损耗下降10%。

定子绕组由许多线圈连接而成。线圈由带有绝缘的铜导线或铝导线绕制而成。其作用是电动机的电路部分,通入三相交流电,产生旋转磁场。定子绕组由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成,这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。

电动机杂散损失:目前对电动机杂散损失的认识仍然处于研究阶段,现今一些降低杂散损失的主要方法有:采用热处理及精加工降低转子表面短路;转子槽内表面绝缘处理;通过改进定子绕组设计减少谐波;改进转子槽配合设计和配合减少谐波,增加定、转子齿槽、把转子槽形设计成斜槽、采用串接的正弦绕组、散布绕组和短距绕组可大大降低高次谐波;采用磁性槽泥或磁性槽楔替代传统的绝缘槽楔、用磁性槽泥填平电动机定子铁芯槽口,是减少附加杂散损耗的有效方法。

1、半闭口型槽:电动机的效率和功率因数较高,但绕组嵌线和绝缘都较困难。一般用于小型低压电机中。

节能电机采用新型电机设计、新工艺及新材料,通过降低电磁能、热能和机械能的损耗,提高输出效率。与标准电机相比,使用节能电机的节能效果非常明显,通常情况下效率可平均提高4%。

转子铁芯是由很多外圆开有小槽的硅钢片叠在一起构成的,小槽用来放置转子绕组。

电机如何节能呢?电动机广泛应用于工业、农业、国防、公共设施及家用电器等各领域中的机械装备、风机、水泵、压缩机、冶金、石化、纺织、造纸、交通、建筑、矿山、食品等行业,属于量大面广的通用标准产品。目前,电动机的用电量平均占世界各国总用电量的40%以上,占工业用电量的60%以上。据美国、欧盟等统计,电动机用电量约占总用电量的42%——50%;三相异步电动机用电量占电动机总用电量的90%左右;37kW及以下电动机占电动机总装机数95%以上、占电动机总用电量的50%左右。

转轴嵌套在转子铁芯的中间。当定子绕组通三相交流电后会产生旋转磁场,转子绕组受旋转磁场作用而旋转,它通过转子铁芯带动转轴转动,将动力从转轴传递出来。

更换电动机的外风扇,将电动机的外风扇改为节能型,对于不同型号的电动机,有对应的节能型风扇产品可供选用,主要用于单方向运转的2极和4极电动机,改后可提高效率1.35%——2.55%。

定子绕组

特点

由相互绝缘的硅钢片叠成圆筒形状,内圆周表面有均匀分布的槽,用来安放三相绕组。作用是电机磁路的一部分,并在其上放置定子绕组。定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成,在铁心的内圆冲有均匀分布的槽,用以嵌放定子绕组。

老式电动机的节能改造:

转轴

1. 节约能源、降低长期运行成本,非常适合纺织、风机、水泵、压缩机使用,靠节电一年可收回电机购置成本;

转子绕组

电动机在将电能转换为机械能的同时,本身也损耗一部分能量。这些损耗一般可分为固定损耗、可变损耗和杂散损耗三部分。可变损耗是随负荷变化的,包括定子电阻损耗、转子电阻损耗和电刷电阻损耗;固定损耗与负荷无关,包括铁芯损耗和机械损耗。铁损又由磁滞损耗和涡流损耗所组成,与电压的平方成正比,其中磁滞损耗还与频率成反比;其他杂散损耗是机械损耗和其他损耗,包括轴承的摩擦损耗和风扇、转子等由于旋转引起的风阻损耗;其主要提高效率的措施有:

线绕式转子绕组的结构,它是在转子铁芯中按一定的规律嵌入用绝缘导线绕制好的绕组,然后将绕组按三角形或星形接法接好,大多数按星形方式接线。绕组接好后引出3根相线,通过转轴内孔接到转轴的3个铜制集电环上,集电环随转轴仪器运转,集电环与固定不动的电刷摩擦接触,而电刷通过导线与变阻器连接,这样转子绕组产生的电流通过集电环、电刷、变阻器构成回路。调节变阻器可以改变转子绕组回路的电阻,以此来改变绕组的电流,从而调节转子的转速。

定子铁芯

转子铁芯

北京赛车官方正版投注 3定子

北京赛车官方正版投注 4转子

定子铁心槽型有以下几种:

3、开口型槽:用以嵌放成型绕组,绝缘方法方便,主要用在高压电机中。

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关键词: 电机 电动 绕组 转子 谐波

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