1高效電機(jī)設(shè)計(jì)

高效節(jié)能電機(jī),就是在傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上增加高效率的電機(jī)。高效電機(jī)采用的新的工藝、材料等,然后將機(jī)械能、電磁能和熱能的消耗量有所降低,將實(shí)際輸出的效率提高。和普通的電機(jī)進(jìn)行對(duì)比,采用高效電機(jī)在節(jié)能效果上更顯著,一般可以將效率提高到4%。電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電能實(shí)際轉(zhuǎn)化過程中,會(huì)形成機(jī)械能,就會(huì)將一部分的能量進(jìn)行損耗,電動(dòng)機(jī)的損耗有五個(gè)方面,其中有定子損耗、雜散損耗、轉(zhuǎn)子損耗、風(fēng)摩耗、鐵耗。和普通的電機(jī)采取比較,高校電機(jī)在設(shè)計(jì)上有了很大的調(diào)整,主要是將這個(gè)五個(gè)損耗量有所降低,將電機(jī)的實(shí)際效率大大提高。下面是具體的分析。

 

1.1定子損耗

定子的組成是兩個(gè)方面構(gòu)成,其中有定子鐵芯,定子線圈。在電機(jī)的磁通回路上定子鐵芯是關(guān)鍵的一個(gè)零部件。和普通的電機(jī)進(jìn)行對(duì)比,高效電機(jī)是使用導(dǎo)磁性效果好的硅鋼片,將硅鋼片的厚度大大減少。為此,采用冷軋硅鋼片制作的定子鐵芯在感應(yīng)電流損失上很小。進(jìn)行定子線圈設(shè)計(jì)以及制造過程中,高效電機(jī)是使用的導(dǎo)線是一種相對(duì)較粗,絕緣更好的導(dǎo)線,也讓定子槽有所增加,與此同時(shí),定子繞組端部的長度大大降低,才能讓端部的耗損有所減少。

1.2轉(zhuǎn)子損耗

轉(zhuǎn)子損耗,和定子損耗的原理是一樣的,為此,高效電機(jī)需要將轉(zhuǎn)子損耗降低最低。

1.3鐵損

高效電機(jī)將鐵損方面大大降低,是采用下面的形式進(jìn)行的:1、采用磁導(dǎo)性能比較好的冷軋硅鋼片;2、鐵芯的長度讓磁通的密度大大降低;3、使用效果好的鐵芯片。

1.4雜散損耗

雜散的損耗,高效電機(jī)有下面幾種:1、氣隙的長度需要增加;2、減少線圈的端部長度;3、針對(duì)轉(zhuǎn)子槽的表面絕緣要做到強(qiáng)化;4、轉(zhuǎn)子槽在設(shè)計(jì)中要將諧波進(jìn)行降低。

1.5風(fēng)摩耗

高效電機(jī)進(jìn)行風(fēng)磨耗降低,主要是兩種方式:1、要將高效的軸承和潤滑劑摩擦進(jìn)行降低;2、風(fēng)阻的損失可以使用小扇葉。

2電機(jī)運(yùn)行電流分析

針對(duì)電機(jī)運(yùn)行的電流采取分析,需要將普通電機(jī)以及高效電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行電流采取分析和對(duì)比。

2.1空載電流

電機(jī)的空載電流主要是磁通的密度以及定轉(zhuǎn)子之間的氣隙長度所決定的,其中磁通密度低,就會(huì)導(dǎo)致氣隙的長度變小,電機(jī)的空載電流就會(huì)變少。

通常情況下,電機(jī)的氣隙長度比較小,一般是幾毫米。為此,主磁通就會(huì)經(jīng)過回路,此時(shí)氣隙的長度占比就會(huì)小,是整個(gè)磁回路的長度百分之一。因?yàn)楣桎撈�的磁�?dǎo)要大于空氣中的磁導(dǎo),為此,針對(duì)電機(jī)空載電流,其中磁通的密度是影響氣隙的長度。

2.1.1磁通密度方面

高效電機(jī)在鐵芯上需要增加長度,此時(shí)磁導(dǎo)性能就需要選擇冷軋硅鋼片,為此,高效電機(jī)在磁通密度上就會(huì)變小,和普通的電機(jī)空載電流行比較,高效電機(jī)空載電流就會(huì)變小。

2.1.2氣隙長度方

針對(duì)電機(jī)小功率的規(guī)格,由于雜散耗損會(huì)嚴(yán)重影響到電機(jī)的實(shí)際效率,為此,高效電機(jī)在設(shè)計(jì)過程中,就需要將氣隙的長度進(jìn)行控制,由于電機(jī)的參數(shù)是氣隙所導(dǎo)致的,因此,小功率電機(jī)進(jìn)行對(duì)比,在氣隙長度要針對(duì)空載電流的實(shí)際作用可以忽視。

 

針對(duì)大功率的電機(jī),此時(shí)電機(jī)的效率就會(huì)受到附加損耗的影響,為此進(jìn)行高效電機(jī)設(shè)計(jì)過程中,針對(duì)氣隙的長度選擇就需要比普通的大。大功率的電機(jī),高效電機(jī)氣隙長度增長,此時(shí)和普通的相比較,高效電機(jī)空載電流就會(huì)有所增大,在功率上也會(huì)很低。

2.1.3綜合分析

對(duì)于小功率的電機(jī),通常都是因?yàn)闅庀兜拈L度不夠,讓磁通的密度變小,為此,和普通電機(jī)空載電流相比較,高效電機(jī)的實(shí)際空載電流就會(huì)很小。

對(duì)于大功率的電機(jī),高效電機(jī)的磁通密度雖然有了明顯的變化,但是高效電機(jī)的氣隙長度就會(huì)有所變大,導(dǎo)致磁通的密度就會(huì)導(dǎo)致氣隙長度受到影響,此時(shí)高效的電機(jī)空載電流就會(huì)增大。

2.2負(fù)載電流

電機(jī)的輸出軸功率計(jì)算公式:

針對(duì)工況的不同,例如,電壓,溫度以及輸出的功率等,在實(shí)際的運(yùn)行電機(jī)中,電壓和輸出的軸功率都是屬于一個(gè)常量,為此K也是常量。

在工況相同的條件下,大功率的電機(jī)和普通的電機(jī)電流進(jìn)行比較,高效電機(jī)在運(yùn)行電流上都是電機(jī)的激磁電流和電機(jī)效率差值所決定的。

大功率的電機(jī),和普通的電機(jī)效率差采取分析和對(duì)比,高效電機(jī)的數(shù)值很小,所以同一工況下,和普通的電機(jī)電流數(shù)值相比,高效電機(jī)有功電流很小,但是沒有變化。為此,高效電機(jī)在實(shí)際的運(yùn)行中,電流的變化都是激磁電流的變化所決定的,但是,只是在運(yùn)行的電流。

3 電機(jī)的耗電量分析

電機(jī)的耗電量組成是電機(jī)輸出的軸功率和實(shí)際損耗的相加。測(cè)試時(shí)在同一臺(tái)的皮帶上采取,都是屬于空載運(yùn)行,在運(yùn)行的電壓上都是一致的,為此,兩臺(tái)的電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行的工況上都是一致的,其中輸出軸功率也是相同的。結(jié)合上述的計(jì)算方式,就能將普通電機(jī)耗電量、高效電機(jī)耗電量準(zhǔn)確地計(jì)算出。

3.1高效電機(jī)與普通電機(jī)耗電量比值理論計(jì)算如下:

電機(jī)輸出軸功率計(jì)算公式:

3.3對(duì)比分析

經(jīng)過上述的計(jì)算,可以分析出,和普通的電機(jī)耗電量采取對(duì)比,高效電機(jī)耗電量是97.15%,最終測(cè)量的實(shí)際數(shù)據(jù)是96.05%。分析兩組數(shù)據(jù),可以得出高效電機(jī)在負(fù)荷下,此時(shí)的耗電量就是最小的,但是實(shí)際測(cè)量還是存在一定的誤差,誤差存在的原因就是普通電機(jī)歷經(jīng)了長時(shí)間以后,電機(jī)在損耗上就會(huì)下降。

結(jié)語

針對(duì)分析電機(jī)的實(shí)際耗電量,可以得出,兩種電機(jī)在設(shè)計(jì)中參數(shù)的變化就會(huì)造成普通電機(jī)和高效電機(jī)的變化,采取對(duì)比可以分析出實(shí)際運(yùn)行電流的比值和電機(jī)的耗電量沒有存在聯(lián)系誒,主要的是電機(jī)有功電流分量。針對(duì)電機(jī)電流采取分析,高效電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行電流中往往要大于普通的電機(jī),和普通的電機(jī)相比較,高效電機(jī)的有功電流明顯要低,在工況條件相同下,普通電機(jī)和高效電機(jī)耗電量相比較,高效電機(jī)要明顯低。