1高效電機設計

高效節能電機,就是在傳統的電動機基礎上增加高效率的電機。高效電機采用的新的工藝、材料等,然后將機械能、電磁能和熱能的消耗量有所降低,將實際輸出的效率提高。和普通的電機進行對比,采用高效電機在節能效果上更顯著,一般可以將效率提高到4%。電動機進行電能實際轉化過程中,會形成機械能,就會將一部分的能量進行損耗,電動機的損耗有五個方面,其中有定子損耗、雜散損耗、轉子損耗、風摩耗、鐵耗。和普通的電機采取比較,高校電機在設計上有了很大的調整,主要是將這個五個損耗量有所降低,將電機的實際效率大大提高。下面是具體的分析。

 

1.1定子損耗

定子的組成是兩個方面構成,其中有定子鐵芯,定子線圈。在電機的磁通回路上定子鐵芯是關鍵的一個零部件。和普通的電機進行對比,高效電機是使用導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電流損失上很小。進行定子線圈設計以及制造過程中,高效電機是使用的導線是一種相對較粗,絕緣更好的導線,也讓定子槽有所增加,與此同時,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轉子損耗

轉子損耗,和定子損耗的原理是一樣的,為此,高效電機需要將轉子損耗降低最低。

1.3鐵損

高效電機將鐵損方面大大降低,是采用下面的形式進行的:1、采用磁導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、針對轉子槽的表面絕緣要做到強化;4、轉子槽在設計中要將諧波進行降低。

1.5風摩耗

高效電機進行風磨耗降低,主要是兩種方式:1、要將高效的軸承和潤滑劑摩擦進行降低;2、風阻的損失可以使用小扇葉。

2電機運行電流分析

針對電機運行的電流采取分析,需要將普通電機以及高效電機的實際運行電流采取分析和對比。

2.1空載電流

電機的空載電流主要是磁通的密度以及定轉子之間的氣隙長度所決定的,其中磁通密度低,就會導致氣隙的長度變小,電機的空載電流就會變少。

通常情況下,電機的氣隙長度比較小,一般是幾毫米。為此,主磁通就會經過回路,此時氣隙的長度占比就會小,是整個磁回路的長度百分之一。因為硅鋼片的磁導要大于空氣中的磁導,為此,針對電機空載電流,其中磁通的密度是影響氣隙的長度。

2.1.1磁通密度方面

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

2.1.2氣隙長度方

針對電機小功率的規格,由于雜散耗損會嚴重影響到電機的實際效率,為此,高效電機在設計過程中,就需要將氣隙的長度進行控制,由于電機的參數是氣隙所導致的,因此,小功率電機進行對比,在氣隙長度要針對空載電流的實際作用可以忽視。

 

針對大功率的電機,此時電機的效率就會受到附加損耗的影響,為此進行高效電機設計過程中,針對氣隙的長度選擇就需要比普通的大。大功率的電機,高效電機氣隙長度增長,此時和普通的相比較,高效電機空載電流就會有所增大,在功率上也會很低。

2.1.3綜合分析

對于小功率的電機,通常都是因為氣隙的長度不夠,讓磁通的密度變小,為此,和普通電機空載電流相比較,高效電機的實際空載電流就會很小。

對于大功率的電機,高效電機的磁通密度雖然有了明顯的變化,但是高效電機的氣隙長度就會有所變大,導致磁通的密度就會導致氣隙長度受到影響,此時高效的電機空載電流就會增大。

2.2負載電流

電機的輸出軸功率計算公式:

針對工況的不同,例如,電壓,溫度以及輸出的功率等,在實際的運行電機中,電壓和輸出的軸功率都是屬于一個常量,為此K也是常量。

在工況相同的條件下,大功率的電機和普通的電機電流進行比較,高效電機在運行電流上都是電機的激磁電流和電機效率差值所決定的。

大功率的電機,和普通的電機效率差采取分析和對比,高效電機的數值很小,所以同一工況下,和普通的電機電流數值相比,高效電機有功電流很小,但是沒有變化。為此,高效電機在實際的運行中,電流的變化都是激磁電流的變化所決定的,但是,只是在運行的電流。

3 電機的耗電量分析

電機的耗電量組成是電機輸出的軸功率和實際損耗的相加。測試時在同一臺的皮帶上采取,都是屬于空載運行,在運行的電壓上都是一致的,為此,兩臺的電機在實際運行的工況上都是一致的,其中輸出軸功率也是相同的。結合上述的計算方式,就能將普通電機耗電量、高效電機耗電量準確地計算出。

3.1高效電機與普通電機耗電量比值理論計算如下:

電機輸出軸功率計算公式:

3.3對比分析

經過上述的計算,可以分析出,和普通的電機耗電量采取對比,高效電機耗電量是97.15%,最終測量的實際數據是96.05%。分析兩組數據,可以得出高效電機在負荷下,此時的耗電量就是最小的,但是實際測量還是存在一定的誤差,誤差存在的原因就是普通電機歷經了長時間以后,電機在損耗上就會下降。

結語

針對分析電機的實際耗電量,可以得出,兩種電機在設計中參數的變化就會造成普通電機和高效電機的變化,采取對比可以分析出實際運行電流的比值和電機的耗電量沒有存在聯系誒,主要的是電機有功電流分量。針對電機電流采取分析,高效電機在實際運行電流中往往要大于普通的電機,和普通的電機相比較,高效電機的有功電流明顯要低,在工況條件相同下,普通電機和高效電機耗電量相比較,高效電機要明顯低。