0.Εισαγωγή
Το ρεύμα χωρίς φορτίο και η απώλεια ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα τύπου κλωβού είναι σημαντικές παράμετροι που αντικατοπτρίζουν την απόδοση και την ηλεκτρική απόδοση του κινητήρα.Είναι δείκτες δεδομένων που μπορούν να μετρηθούν απευθείας στο σημείο χρήσης μετά την κατασκευή και την επισκευή του κινητήρα.Αντανακλά τα βασικά στοιχεία του κινητήρα σε κάποιο βαθμό – Το επίπεδο της διαδικασίας σχεδιασμού και η ποιότητα κατασκευής του στάτη και του ρότορα, το ρεύμα χωρίς φορτίο επηρεάζει άμεσα τον συντελεστή ισχύος του κινητήρα.η απώλεια χωρίς φορτίο σχετίζεται στενά με την απόδοση του κινητήρα και είναι το πιο διαισθητικό στοιχείο δοκιμής για προκαταρκτική αξιολόγηση της απόδοσης του κινητήρα πριν ο κινητήρας τεθεί επίσημα σε λειτουργία.
1.Παράγοντες που επηρεάζουν το ρεύμα χωρίς φορτίο και την απώλεια του κινητήρα
Το ρεύμα χωρίς φορτίο ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα τύπου σκίουρου περιλαμβάνει κυρίως το ρεύμα διέγερσης και το ενεργό ρεύμα χωρίς φορτίο, από τα οποία περίπου το 90% είναι το ρεύμα διέγερσης, το οποίο χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου και είναι θεωρείται ως άεργο ρεύμα, το οποίο επηρεάζει τον συντελεστή ισχύος COSφ του κινητήρα.Το μέγεθός του σχετίζεται με την τάση ακροδεκτών του κινητήρα και την πυκνότητα μαγνητικής ροής του σχεδίου του πυρήνα σιδήρου.κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού, εάν η πυκνότητα μαγνητικής ροής επιλεγεί πολύ υψηλή ή η τάση είναι υψηλότερη από την ονομαστική τάση όταν λειτουργεί ο κινητήρας, ο πυρήνας του σιδήρου θα είναι κορεσμένος, το ρεύμα διέγερσης θα αυξηθεί σημαντικά και το αντίστοιχο κενό Το ρεύμα φορτίου είναι μεγάλο και ο συντελεστής ισχύος είναι χαμηλός, επομένως η απώλεια χωρίς φορτίο είναι μεγάλη.Το υπόλοιπο10%είναι ενεργό ρεύμα, το οποίο χρησιμοποιείται για διάφορες απώλειες ισχύος κατά τη λειτουργία χωρίς φορτίο και επηρεάζει την απόδοση του κινητήρα.Για έναν κινητήρα με σταθερή διατομή περιέλιξης, το ρεύμα χωρίς φορτίο του κινητήρα είναι μεγάλο, το ενεργό ρεύμα που επιτρέπεται να ρέει θα μειωθεί και η χωρητικότητα φορτίου του κινητήρα θα μειωθεί.Το ρεύμα χωρίς φορτίο ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα τύπου κλωβού είναι γενικά30% έως 70% του ονομαστικού ρεύματος και η απώλεια είναι 3% έως 8% της ονομαστικής ισχύος.Μεταξύ αυτών, η απώλεια χαλκού των κινητήρων μικρής ισχύος αντιπροσωπεύει μεγαλύτερο ποσοστό και η απώλεια σιδήρου των κινητήρων υψηλής ισχύος αντιπροσωπεύει ένα μεγαλύτερο ποσοστό.πιο ψηλά.Η απώλεια χωρίς φορτίο των κινητήρων μεγάλου μεγέθους πλαισίου είναι κυρίως απώλεια πυρήνα, η οποία συνίσταται σε απώλεια υστέρησης και απώλεια δινορευμάτων.Η απώλεια υστέρησης είναι ανάλογη με το μαγνητικό διαπερατό υλικό και το τετράγωνο της πυκνότητας της μαγνητικής ροής.Η απώλεια δινορευμάτων είναι ανάλογη του τετραγώνου της πυκνότητας της μαγνητικής ροής, του τετραγώνου του πάχους του μαγνητικά διαπερατού υλικού, του τετραγώνου της συχνότητας και της μαγνητικής διαπερατότητας.Ανάλογα με το πάχος του υλικού.Εκτός από τις απώλειες πυρήνα, υπάρχουν επίσης απώλειες διέγερσης και μηχανικές απώλειες.Όταν ο κινητήρας έχει μεγάλη απώλεια χωρίς φορτίο, η αιτία της βλάβης του κινητήρα μπορεί να βρεθεί από τις ακόλουθες πτυχές.1) Η ακατάλληλη συναρμολόγηση, η άκαμπτη περιστροφή του ρότορα, η κακή ποιότητα ρουλεμάν, το πολύ γράσο στα ρουλεμάν κ.λπ., προκαλούν υπερβολική μηχανική απώλεια τριβής.2) Η εσφαλμένη χρήση μεγάλου ανεμιστήρα ή ανεμιστήρα με πολλά πτερύγια θα αυξήσει την τριβή του ανέμου.3) Η ποιότητα του φύλλου πυριτίου με πυρήνα σιδήρου είναι κακή.4 ) Ανεπαρκές μήκος πυρήνα ή ακατάλληλη πλαστικοποίηση οδηγεί σε ανεπαρκές αποτελεσματικό μήκος, με αποτέλεσμα αυξημένη απώλεια αδέσποτων και απώλεια σιδήρου.5 ) Λόγω της υψηλής πίεσης κατά τη διάρκεια της πλαστικοποίησης, το μονωτικό στρώμα του φύλλου πυριτίου χάλυβα συνθλίβεται ή η απόδοση μόνωσης του αρχικού στρώματος μόνωσης δεν πληρούσε τις απαιτήσεις.
Ένας κινητήρας YZ250S-4/16-H, με ηλεκτρικό σύστημα 690V/50HZ, ισχύ 30KW/14,5KW και ονομαστικό ρεύμα 35,2A/58,1A.Αφού ολοκληρώθηκε η πρώτη σχεδίαση και συναρμολόγηση, πραγματοποιήθηκε η δοκιμή.Το 4-πολικό ρεύμα χωρίς φορτίο ήταν 11,5A και η απώλεια ήταν 1,6KW, κανονική.Το 16-πολικό ρεύμα χωρίς φορτίο είναι 56,5A και η απώλεια χωρίς φορτίο είναι 35KW.Καθορίζεται ότι το 16-Το ρεύμα χωρίς φορτίο πόλου είναι μεγάλο και η απώλεια χωρίς φορτίο είναι πολύ μεγάλη.Αυτός ο κινητήρας είναι ένα σύστημα μικρής διάρκειας λειτουργίας,τρέχει σε10/5 λεπτά.το 16-Ο κινητήρας του πόλου λειτουργεί χωρίς φορτίο για περίπου1λεπτό.Ο κινητήρας υπερθερμαίνεται και καπνίζει.Ο κινητήρας αποσυναρμολογήθηκε και επανασχεδιάστηκε και δοκιμάστηκε ξανά μετά από δευτερεύουσα σχεδίαση.Το 4-ρεύμα χωρίς φορτίο πόλουείναι 10,7Ακαι η απώλεια είναι1,4 KW,που είναι φυσιολογικό?το 16-πόλος ρεύμα χωρίς φορτίο είναι46Ακαι την απώλεια χωρίς φορτίοείναι 18,2 KW.Κρίνεται ότι το ρεύμα χωρίς φορτίο είναι μεγάλο και χωρίς φορτίο Η απώλεια εξακολουθεί να είναι πολύ μεγάλη.Πραγματοποιήθηκε δοκιμή ονομαστικού φορτίου.Η ισχύς εισόδου ήταν33,4 KW, την ισχύ εξόδουήταν 14,5 KWκαι το ρεύμα λειτουργίαςήταν 52,3Α, το οποίο ήταν μικρότερο από το ονομαστικό ρεύμα του κινητήρατου 58,1Α.Εάν αξιολογηθεί αποκλειστικά με βάση το ρεύμα, το ρεύμα χωρίς φορτίο κρίθηκε.Ωστόσο, είναι προφανές ότι η απώλεια χωρίς φορτίο είναι πολύ μεγάλη.Κατά τη λειτουργία, εάν η απώλεια που δημιουργείται κατά τη λειτουργία του κινητήρα μετατραπεί σε θερμική ενέργεια, η θερμοκρασία κάθε τμήματος του κινητήρα θα αυξηθεί πολύ γρήγορα.Πραγματοποιήθηκε δοκιμή λειτουργίας χωρίς φορτίο και ο κινητήρας κάπνισε μετά από λειτουργία για 2λεπτά.Μετά την αλλαγή του σχεδίου για τρίτη φορά, η δοκιμή επαναλήφθηκε.το 4-ρεύμα χωρίς φορτίο πόλουήταν 10,5Ακαι η απώλεια ήταν1,35 KW, το οποίο ήταν φυσιολογικό.το 16-ρεύμα χωρίς φορτίο πόλουήταν 30Ακαι την απώλεια χωρίς φορτίοήταν 11,3 KW.Διαπιστώθηκε ότι το ρεύμα χωρίς φορτίο ήταν πολύ μικρό και η απώλεια χωρίς φορτίο ήταν ακόμα πολύ μεγάλη., πραγματοποίησε δοκιμή λειτουργίας χωρίς φορτίο και μετά την εκτέλεσηγια 3λεπτά, ο κινητήρας υπερθερμάνθηκε και κάπνισε.Μετά τον επανασχεδιασμό, πραγματοποιήθηκε η δοκιμή.Το 4- ο πόλος είναι ουσιαστικά αμετάβλητος,το 16-ρεύμα χωρίς φορτίο πόλουείναι 26Α, και την απώλεια χωρίς φορτίοείναι 2360W.Κρίνεται ότι το ρεύμα χωρίς φορτίο είναι πολύ μικρό, η απώλεια χωρίς φορτίο είναι φυσιολογική καιτο 16-στύλο τρέχει για5λεπτά χωρίς φορτίο, κάτι που είναι φυσιολογικό.Μπορεί να φανεί ότι η απώλεια χωρίς φορτίο επηρεάζει άμεσα την αύξηση της θερμοκρασίας του κινητήρα.
2.Κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την απώλεια πυρήνα κινητήρα
Σε απώλειες κινητήρα χαμηλής τάσης, υψηλής ισχύος και υψηλής τάσης, η απώλεια πυρήνα κινητήρα είναι ένας βασικός παράγοντας που επηρεάζει την απόδοση.Οι απώλειες στον πυρήνα του κινητήρα περιλαμβάνουν βασικές απώλειες σιδήρου που προκαλούνται από αλλαγές στο κύριο μαγνητικό πεδίο στον πυρήνα, πρόσθετες (ή αδέσποτες) απώλειεςστον πυρήνα σε συνθήκες χωρίς φορτίο,και διαρροή μαγνητικών πεδίων και αρμονικών που προκαλούνται από το ρεύμα λειτουργίας του στάτορα ή του ρότορα.Απώλειες που προκαλούνται από μαγνητικά πεδία στον πυρήνα του σιδήρου.Οι βασικές απώλειες σιδήρου συμβαίνουν λόγω αλλαγών στο κύριο μαγνητικό πεδίο στον πυρήνα του σιδήρου.Αυτή η αλλαγή μπορεί να είναι εναλλασσόμενης μαγνήτισης, όπως αυτό που συμβαίνει στα δόντια του στάτορα ή του ρότορα ενός κινητήρα.μπορεί επίσης να είναι περιστροφικής μαγνήτισης, όπως αυτό που συμβαίνει στον ζυγό σιδήρου στάτορα ή ρότορα ενός κινητήρα.Είτε πρόκειται για εναλλασσόμενη μαγνήτιση είτε για περιστροφική μαγνήτιση, θα προκληθούν απώλειες υστέρησης και δινορευμάτων στον πυρήνα του σιδήρου.Η απώλεια πυρήνα εξαρτάται κυρίως από τη βασική απώλεια σιδήρου.Η απώλεια πυρήνα είναι μεγάλη, κυρίως λόγω της απόκλισης του υλικού από τη σχεδίαση ή πολλών δυσμενών παραγόντων στην παραγωγή, με αποτέλεσμα υψηλή πυκνότητα μαγνητικής ροής, βραχυκύκλωμα μεταξύ των φύλλων χάλυβα πυριτίου και συγκαλυμμένη αύξηση του πάχους του χάλυβα πυριτίου φύλλα..Η ποιότητα του φύλλου πυριτίου δεν πληροί τις απαιτήσεις.Ως το κύριο μαγνητικό αγώγιμο υλικό του κινητήρα, η συμμόρφωση με τις επιδόσεις του φύλλου χάλυβα πυριτίου έχει μεγάλο αντίκτυπο στην απόδοση του κινητήρα.Κατά το σχεδιασμό, διασφαλίζεται κυρίως ότι η ποιότητα του φύλλου χάλυβα πυριτίου πληροί τις απαιτήσεις σχεδιασμού.Επιπλέον, η ίδια ποιότητα φύλλου πυριτίου είναι από διαφορετικούς κατασκευαστές.Υπάρχουν ορισμένες διαφορές στις ιδιότητες του υλικού.Όταν επιλέγετε υλικά, θα πρέπει να προσπαθείτε να επιλέγετε υλικά από καλούς κατασκευαστές χάλυβα πυριτίου.Το βάρος του πυρήνα του σιδήρου είναι ανεπαρκές και τα κομμάτια δεν συμπιέζονται.Το βάρος του πυρήνα του σιδήρου είναι ανεπαρκές, με αποτέλεσμα υπερβολικό ρεύμα και υπερβολική απώλεια σιδήρου.Εάν το φύλλο πυριτίου είναι βαμμένο πολύ πυκνά, το μαγνητικό κύκλωμα θα είναι υπερκορεσμένο.Αυτή τη στιγμή, η καμπύλη σχέσης μεταξύ του ρεύματος χωρίς φορτίο και της τάσης θα κάμπτεται σοβαρά.Κατά την παραγωγή και την επεξεργασία του πυρήνα του σιδήρου, ο προσανατολισμός των κόκκων της επιφάνειας διάτρησης του φύλλου χάλυβα πυριτίου θα καταστραφεί, με αποτέλεσμα την αύξηση της απώλειας σιδήρου υπό την ίδια μαγνητική επαγωγή.Για κινητήρες μεταβλητής συχνότητας, πρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη πρόσθετες απώλειες σιδήρου που προκαλούνται από αρμονικές.Αυτό είναι που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στη διαδικασία σχεδιασμού.Λαμβάνονται υπόψη όλοι οι παράγοντες.άλλα.Εκτός από τους παραπάνω παράγοντες, η τιμή σχεδιασμού της απώλειας σιδήρου κινητήρα θα πρέπει να βασίζεται στην πραγματική παραγωγή και επεξεργασία του πυρήνα σιδήρου και να προσπαθήσει να αντιστοιχίσει τη θεωρητική τιμή με την πραγματική τιμή.Οι χαρακτηριστικές καμπύλες που παρέχονται από γενικούς προμηθευτές υλικών μετρώνται σύμφωνα με τη μέθοδο τετραγωνικού κύκλου Epstein και οι κατευθύνσεις μαγνήτισης διαφορετικών τμημάτων του κινητήρα είναι διαφορετικές.Αυτή η ειδική απώλεια σιδήρου περιστροφής δεν μπορεί επί του παρόντος να ληφθεί υπόψη.Αυτό θα οδηγήσει σε ασυνέπειες μεταξύ των υπολογισμένων τιμών και των τιμών μέτρησης σε διάφορους βαθμούς.
3.Επίδραση της αύξησης της θερμοκρασίας του κινητήρα στη δομή της μόνωσης
Η διαδικασία θέρμανσης και ψύξης του κινητήρα είναι σχετικά πολύπλοκη και η άνοδος της θερμοκρασίας του αλλάζει με το χρόνο σε μια εκθετική καμπύλη.Προκειμένου να αποτραπεί η αύξηση της θερμοκρασίας του κινητήρα από την υπέρβαση των τυπικών απαιτήσεων, αφενός, μειώνεται η απώλεια που δημιουργείται από τον κινητήρα.από την άλλη πλευρά, η ικανότητα απαγωγής θερμότητας του κινητήρα αυξάνεται.Καθώς η χωρητικότητα ενός μόνο κινητήρα αυξάνεται μέρα με τη μέρα, η βελτίωση του συστήματος ψύξης και η αύξηση της ικανότητας απαγωγής θερμότητας έχουν γίνει σημαντικά μέτρα για τη βελτίωση της αύξησης της θερμοκρασίας του κινητήρα.
Όταν ο κινητήρας λειτουργεί υπό ονομαστικές συνθήκες για μεγάλο χρονικό διάστημα και η θερμοκρασία του φτάσει σε σταθερότητα, η επιτρεπόμενη οριακή τιμή της αύξησης της θερμοκρασίας κάθε στοιχείου του κινητήρα ονομάζεται όριο αύξησης θερμοκρασίας.Το όριο αύξησης θερμοκρασίας του κινητήρα έχει καθοριστεί στα εθνικά πρότυπα.Το όριο αύξησης θερμοκρασίας εξαρτάται βασικά από τη μέγιστη θερμοκρασία που επιτρέπεται από τη δομή μόνωσης και τη θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου, αλλά σχετίζεται επίσης με παράγοντες όπως η μέθοδος μέτρησης της θερμοκρασίας, οι συνθήκες μεταφοράς και απαγωγής θερμότητας της περιέλιξης και η η ένταση της ροής θερμότητας επιτρέπεται να δημιουργηθεί.Οι μηχανικές, ηλεκτρικές, φυσικές και άλλες ιδιότητες των υλικών που χρησιμοποιούνται στη μονωτική δομή περιέλιξης κινητήρα θα επιδεινωθούν σταδιακά υπό την επίδραση της θερμοκρασίας.Όταν η θερμοκρασία ανέβει σε ένα ορισμένο επίπεδο, οι ιδιότητες του μονωτικού υλικού θα υποστούν ουσιαστικές αλλαγές, ακόμη και απώλεια της μονωτικής ικανότητας.Στην ηλεκτρική τεχνολογία, οι δομές μόνωσης ή τα συστήματα μόνωσης σε κινητήρες και ηλεκτρικές συσκευές συχνά χωρίζονται σε διάφορες κατηγορίες ανθεκτικών στη θερμότητα ανάλογα με τις ακραίες θερμοκρασίες τους.Όταν μια μονωτική δομή ή σύστημα λειτουργεί σε ένα αντίστοιχο επίπεδο θερμοκρασίας για μεγάλο χρονικό διάστημα, γενικά δεν θα προκαλέσει αδικαιολόγητες αλλαγές απόδοσης.Οι μονωτικές κατασκευές μιας συγκεκριμένης ποιότητας ανθεκτικότητας στη θερμότητα μπορεί να μην χρησιμοποιούν όλες μονωτικά υλικά της ίδιας θερμοανθεκτικής ποιότητας.Ο βαθμός αντοχής στη θερμότητα της δομής μόνωσης αξιολογείται διεξοδικά με τη διεξαγωγή δοκιμών προσομοίωσης στο μοντέλο της δομής που χρησιμοποιείται.Η μονωτική δομή λειτουργεί κάτω από καθορισμένες ακραίες θερμοκρασίες και μπορεί να επιτύχει μια οικονομική διάρκεια ζωής.Η θεωρητική εξαγωγή και η πρακτική έχουν αποδείξει ότι υπάρχει εκθετική σχέση μεταξύ της διάρκειας ζωής της δομής μόνωσης και της θερμοκρασίας, επομένως είναι πολύ ευαίσθητη στη θερμοκρασία.Για ορισμένους κινητήρες ειδικής χρήσης, εάν η διάρκεια ζωής τους δεν απαιτείται να είναι πολύ μεγάλη, προκειμένου να μειωθεί το μέγεθος του κινητήρα, η επιτρεπόμενη οριακή θερμοκρασία του κινητήρα μπορεί να αυξηθεί με βάση την εμπειρία ή τα δεδομένα δοκιμής.Αν και η θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου ποικίλλει ανάλογα με το σύστημα ψύξης και το ψυκτικό μέσο που χρησιμοποιείται, για διάφορα συστήματα ψύξης που χρησιμοποιούνται σήμερα, η θερμοκρασία του ψυκτικού μέσου εξαρτάται βασικά από την ατμοσφαιρική θερμοκρασία και είναι αριθμητικά ίδια με την ατμοσφαιρική θερμοκρασία.Το ίδιο περίπου.Διαφορετικές μέθοδοι μέτρησης της θερμοκρασίας θα έχουν ως αποτέλεσμα διαφορετικές διαφορές μεταξύ της μετρούμενης θερμοκρασίας και της θερμοκρασίας του πιο θερμού σημείου στο εξάρτημα που μετράται.Η θερμοκρασία του πιο ζεστού σημείου στο εξάρτημα που μετράται είναι το κλειδί για να κρίνουμε εάν ο κινητήρας μπορεί να λειτουργήσει με ασφάλεια για μεγάλο χρονικό διάστημα.Σε ορισμένες ειδικές περιπτώσεις, το όριο αύξησης θερμοκρασίας της περιέλιξης του κινητήρα συχνά δεν καθορίζεται πλήρως από τη μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία της χρησιμοποιούμενης δομής μόνωσης, αλλά πρέπει επίσης να λαμβάνονται υπόψη και άλλοι παράγοντες.Η περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας των περιελίξεων του κινητήρα γενικά σημαίνει αύξηση των απωλειών του κινητήρα και μείωση της απόδοσης.Η αύξηση της θερμοκρασίας περιέλιξης θα προκαλέσει αύξηση της θερμικής καταπόνησης στα υλικά ορισμένων σχετικών εξαρτημάτων.Άλλα, όπως οι διηλεκτρικές ιδιότητες της μόνωσης και η μηχανική αντοχή των μεταλλικών υλικών του αγωγού, θα έχουν δυσμενείς επιπτώσεις.μπορεί να προκαλέσει δυσκολίες στη λειτουργία του συστήματος λίπανσης ρουλεμάν.Επομένως, αν και ορισμένες περιελίξεις κινητήρα υιοθετούν αυτήν τη στιγμή την ΚλάσηΚατασκευές μόνωσης F ή Κατηγορίας H, τα όρια αύξησης της θερμοκρασίας τους εξακολουθούν να είναι σύμφωνα με τους κανονισμούς Κλάσης Β.Αυτό όχι μόνο λαμβάνει υπόψη ορισμένους από τους παραπάνω παράγοντες, αλλά αυξάνει επίσης την αξιοπιστία του κινητήρα κατά τη χρήση.Είναι πιο ωφέλιμο και μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του κινητήρα.
4.Συμπερασματικά
Το ρεύμα χωρίς φορτίο και η απώλεια χωρίς φορτίο του τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα κλωβού αντικατοπτρίζουν την αύξηση θερμοκρασίας, την απόδοση, τον συντελεστή ισχύος, την ικανότητα εκκίνησης και άλλους κύριους δείκτες απόδοσης του κινητήρα σε κάποιο βαθμό.Το αν είναι κατάλληλο ή όχι επηρεάζει άμεσα την απόδοση του κινητήρα.Το προσωπικό του εργαστηρίου συντήρησης θα πρέπει να γνωρίζει τους κανόνες ορίων, να διασφαλίζει ότι οι ειδικευμένοι κινητήρες εγκαταλείπουν το εργοστάσιο, να κρίνει τους μη ειδικούς κινητήρες και να πραγματοποιεί επισκευές για να διασφαλίσει ότι οι δείκτες απόδοσης των κινητήρων πληρούν τις απαιτήσεις των προτύπων προϊόντος.
Ώρα δημοσίευσης: Νοε-16-2023