1高效电机设计

高效节能电机,就是在传统的电动机基础上增加高效率的电机。高效电机采用的新的工艺、材料等,然后将机械能、电磁能和热能的消耗量有所降低,将实际输出的效率提高。和普通的电机进行对比,采用高效电机在节能效果上更显著,一般可以将效率提高到4%。电动机进行电能实际转化过程中,会形成机械能,就会将一部分的能量进行损耗,电动机的损耗有五个方面,其中有定子损耗、杂散损耗、转子损耗、风摩耗、铁耗。和普通的电机采取比较,高校电机在设计上有了很大的调整,主要是将这个五个损耗量有所降低,将电机的实际效率大大提高。下面是具体的分析。

 

1.1定子损耗

定子的组成是两个方面构成,其中有定子铁芯,定子线圈。在电机的磁通回路上定子铁芯是关键的一个零部件。和普通的电机进行对比,高效电机是使用导磁性效果好的硅钢片,将硅钢片的厚度大大减少。为此,采用冷轧硅钢片制作的定子铁芯在感应电流损失上很小。进行定子线圈设计以及制造过程中,高效电机是使用的导线是一种相对较粗,绝缘更好的导线,也让定子槽有所增加,与此同时,定子绕组端部的长度大大降低,才能让端部的耗损有所减少。

1.2转子损耗

转子损耗,和定子损耗的原理是一样的,为此,高效电机需要将转子损耗降低最低。

1.3铁损

高效电机将铁损方面大大降低,是采用下面的形式进行的:1、采用磁导性能比较好的冷轧硅钢片;2、铁芯的长度让磁通的密度大大降低;3、使用效果好的铁芯片。

1.4杂散损耗

杂散的损耗,高效电机有下面几种:1、气隙的长度需要增加;2、减少线圈的端部长度;3、针对转子槽的表面绝缘要做到强化;4、转子槽在设计中要将谐波进行降低。

1.5风摩耗

高效电机进行风磨耗降低,主要是两种方式:1、要将高效的轴承和润滑剂摩擦进行降低;2、风阻的损失可以使用小扇叶。

2电机运行电流分析

针对电机运行的电流采取分析,需要将普通电机以及高效电机的实际运行电流采取分析和对比。

2.1空载电流

电机的空载电流主要是磁通的密度以及定转子之间的气隙长度所决定的,其中磁通密度低,就会导致气隙的长度变小,电机的空载电流就会变少。

通常情况下,电机的气隙长度比较小,一般是几毫米。为此,主磁通就会经过回路,此时气隙的长度占比就会小,是整个磁回路的长度百分之一。因为硅钢片的磁导要大于空气中的磁导,为此,针对电机空载电流,其中磁通的密度是影响气隙的长度。

2.1.1磁通密度方面

高效电机在铁芯上需要增加长度,此时磁导性能就需要选择冷轧硅钢片,为此,高效电机在磁通密度上就会变小,和普通的电机空载电流行比较,高效电机空载电流就会变小。

2.1.2气隙长度方

针对电机小功率的规格,由于杂散耗损会严重影响到电机的实际效率,为此,高效电机在设计过程中,就需要将气隙的长度进行控制,由于电机的参数是气隙所导致的,因此,小功率电机进行对比,在气隙长度要针对空载电流的实际作用可以忽视。

 

针对大功率的电机,此时电机的效率就会受到附加损耗的影响,为此进行高效电机设计过程中,针对气隙的长度选择就需要比普通的大。大功率的电机,高效电机气隙长度增长,此时和普通的相比较,高效电机空载电流就会有所增大,在功率上也会很低。

2.1.3综合分析

对于小功率的电机,通常都是因为气隙的长度不够,让磁通的密度变小,为此,和普通电机空载电流相比较,高效电机的实际空载电流就会很小。

对于大功率的电机,高效电机的磁通密度虽然有了明显的变化,但是高效电机的气隙长度就会有所变大,导致磁通的密度就会导致气隙长度受到影响,此时高效的电机空载电流就会增大。

2.2负载电流

电机的输出轴功率计算公式:

针对工况的不同,例如,电压,温度以及输出的功率等,在实际的运行电机中,电压和输出的轴功率都是属于一个常量,为此K也是常量。

在工况相同的条件下,大功率的电机和普通的电机电流进行比较,高效电机在运行电流上都是电机的激磁电流和电机效率差值所决定的。

大功率的电机,和普通的电机效率差采取分析和对比,高效电机的数值很小,所以同一工况下,和普通的电机电流数值相比,高效电机有功电流很小,但是没有变化。为此,高效电机在实际的运行中,电流的变化都是激磁电流的变化所决定的,但是,只是在运行的电流。

3 电机的耗电量分析

电机的耗电量组成是电机输出的轴功率和实际损耗的相加。测试时在同一台的皮带上采取,都是属于空载运行,在运行的电压上都是一致的,为此,两台的电机在实际运行的工况上都是一致的,其中输出轴功率也是相同的。结合上述的计算方式,就能将普通电机耗电量、高效电机耗电量准确地计算出。

3.1高效电机与普通电机耗电量比值理论计算如下:

电机输出轴功率计算公式:

3.3对比分析

经过上述的计算,可以分析出,和普通的电机耗电量采取对比,高效电机耗电量是97.15%,最终测量的实际数据是96.05%。分析两组数据,可以得出高效电机在负荷下,此时的耗电量就是最小的,但是实际测量还是存在一定的误差,误差存在的原因就是普通电机历经了长时间以后,电机在损耗上就会下降。

结语

针对分析电机的实际耗电量,可以得出,两种电机在设计中参数的变化就会造成普通电机和高效电机的变化,采取对比可以分析出实际运行电流的比值和电机的耗电量没有存在联系诶,主要的是电机有功电流分量。针对电机电流采取分析,高效电机在实际运行电流中往往要大于普通的电机,和普通的电机相比较,高效电机的有功电流明显要低,在工况条件相同下,普通电机和高效电机耗电量相比较,高效电机要明显低。