如何降低泵電機損耗
作者:泵 來源:電機 發(fā)布時間:2024-06-04
一、電機損耗類型
電動機在將電能轉換為機械能的同時,本身也損耗一部分能量,電動機損耗一般可分為可變損耗、固定損耗和雜散損耗三部分。
1. 可變損耗是隨負荷變化的,包括定子電阻損耗(銅損)、轉子電阻損耗和電刷電阻損耗。
2. 固定損耗與負荷無關,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。
3. 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扇、轉子等由于旋轉引起的風阻損耗等。
二、降低電機損耗的措施
1. 定子損耗
定子I^2R損耗俗稱定子銅耗,定子銅耗與輸出功率關系很大,輸出功率越大,輸入電流越大,溫度越高,定子銅耗越大。以額定輸入額定負荷為參考,效率較高的電機,定子銅耗在五大損耗中比重大,一般大于總損耗的30%。
降低電動機定子I^2R損耗的主要方法有:
(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,應用繞線和絕緣尺寸、大導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%。
2. 鐵芯損耗
交流電機的交變磁場在鐵心中產(chǎn)生的渦流電流損耗,渦流過大,使得電機整體溫升過高,繞組散熱速度降低,導致繞組過熱電機燒壞。
降低電動機鐵耗的方法有:
(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)目和電機制造成本;
(3)采用導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,鐵芯片加工后的剩余應力會嚴重影響電動機的損耗,硅鋼片加工時,裁剪方向、沖剪應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)。
3. 轉子損耗
轉子I^2R損耗俗稱轉子銅耗,主要與轉子電流和轉子電阻有關。
電動機轉子I^2R損耗相應的節(jié)能方法主要有:
(1)減小轉子電流,這可從提高電壓和電機功率因素兩方面考慮;
(2)增加轉子槽截面積;
(3)減小轉子繞組的電阻,如采用粗的導線和電阻低的材料,這對小電動機較有意義,因為小電動機一般為鑄鋁轉子,若采用鑄銅轉子,電動機總損失可減少10%~15%,但現(xiàn)今的鑄銅轉子所需制造溫度高且技術尚未普及,其成本高于鑄鋁轉子15%~20%。
4. 風摩損耗
電機轉動過程中,轉子外表面、散熱風扇均與空氣產(chǎn)生摩擦,空氣會對轉動部位產(chǎn)生阻力,克服這些阻力所耗用的功就叫風損摩耗。
風摩損耗占電機總損失的25%左右,應引起重視。摩擦損失主要有軸承和密封引起,可采取以下措施降低:
(1)盡量減小軸的尺寸,但需滿足輸出扭矩和轉子動力學的要求;
(2)使用高效軸承;
(3)使用高效潤滑系統(tǒng)及潤滑劑;
(4)采用先進的密封技術。
5. 雜散損耗
電動機在負載運行時的總雜耗由空載雜耗和負載雜耗組成??蛰d雜耗是指,由空載試驗所測定的鐵耗中除了磁通在定子導磁部分產(chǎn)生的基本鐵耗外的各種損耗之和;負載雜耗是指除鐵耗、機械損耗和定轉子銅耗以外, 由電機的負載電流所引起的各種損耗之和。
目前對電動機雜散損耗的認識仍然處于研究階段,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子表面短路;
(2)轉子槽內(nèi)表面絕緣處理;
(3)通過改進定子繞組設計減少諧波;
(4)改進轉子槽配合設計和配合減少諧波,增加定、轉子齒槽、把轉子槽形設計成斜槽、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。