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单相异步电机如何实现高效率?

发布时间:2020-07-09 17:55:06点击量:169

     电机提供了超过60%的工业用电。效率是关键的设计参数,单相异步电机设计的效率比以往任何时候都更为重要。效率定义为输送的机械功率与所提供的电力之比。一台效率为85%的电机将85%的电能转换为机械能,其余15%的热量则作为热量散发。

     节能单相异步电机采用优质材料和优化设计,以实现更高的效率。例如,转子中的铝含量越高,定子中的槽填充系数越高,电阻损耗越小。优化的转子结构和定子转子气隙减少了杂散负载损失。改进的冷却风扇设计使电动机冷却的风阻损失较小,并且转子和定子铁芯使用更高的质量和更薄的钢叠片,可大大减少磁化损失。后来,摩擦损失的减少是由更高质量的轴承引起的。

     优化转子/定子叠片的尺寸以及所用钢材的质量

       单相异步电机的磁滞损耗和涡流损耗统称为磁芯损耗,总损耗的大约20%是由涡流和铁芯饱和引起的。叠片中产生的涡流相对于变化的磁场移动,这可能会导致明显的功率损失。叠片式定子铁芯可以减少涡流损耗,并且基于铁的质量,电阻率,密度,厚度,频率和磁通密度,可以通过更多的叠层将涡流损耗最小化。

      当磁通量不断变化时,磁路会产生磁滞损耗,单相异步电机中使用的大多数负载材料是用于定子和转子铁心的钢,通过减小叠片的厚度,使磁通密度和铁损都小化。通过退火选择更好等级的叠层钢来改变晶粒结构以促进磁化,可以减少磁滞损耗。通过增加含硅钢的电阻率可以减少涡流损耗,但是硅含量会增加冲压时的模头磨损,因为硅会增加钢的硬度。冲压过程中损坏的钢晶体会严重降低受影响体积的磁性质量。退火会使叠片变平并使在冲压过程中损坏的晶体重新结晶,从而将薄板的厚度扩展到叠片中。

       使用浸浴工艺的定子叠片

       浸入定子以增强定子绕组的电绝缘,防止化学药品或恶劣环境的影响,并增强散热。包括环氧树脂,酚醛树脂和聚酯的热固性塑料用于浸渍定子,浸浴方法是将定子长时间浸入树脂中,以确保良好的渗透和保护。另一种浸渍方法称为真空压力,它使用先清空然后加压的罐,以使定子穿透。最后,从电绕组中抽出气穴,从而提高了绕组的导热性。

       设计定子中的槽,以最大程度地增加可插入的铜量

        单相异步电机的槽满率会在一定程度上影响定子绕组,其低劣的质量会造成总损耗的60%,因此,为了减少总损耗,定子绕组的质量必须大,从而减小电阻。与标准效率的单相异步电机相比,高效电机包含多于20%的铜,并且定子的绝缘绕组放置在钢板的插槽中。截面积必须足够大,以满足电机的额定功率。通常,单相异步电机使用开放式或半封闭式定子槽。在半封闭的凹槽中,凹槽的开口比凹槽的宽度小得多,并且与开口的凹槽相比,缠绕更困难且耗时。在设计阶段必须选择定子槽的数量,因为该数量会影响重量,成本和运行特性。多个插槽的优点是减少了泄漏电抗,减少了齿脉动损耗并提高了过载能力,定子槽更多的缺点是成本增加,重量增加,磁化电流增加,铁损增加,冷却不良,温度升高增加以及效率降低。

      转子压铸采用优质纯铝

      定制设计的转子可以大大增加启动转矩,减小导体电阻,并提高效率。它们经久耐用,结构简单且价格低廉,但它们的启动扭矩低。铜转子提高了效率,但是制造困难且昂贵。

      转子和定子之间的气隙最佳

      气隙是标准径向单相异步电机的转子和定子之间的径向距离。为了提高设计效率,必须保持良好的气隙。气隙大小与定子,转子,电机外壳和轴承的设计有关。所有这些都会影响定子和转子轴的对准。

      漆包线

      磁铁或漆包线是经过电解精炼的铜或铝线,已完全退火并涂有一层或多层绝缘层。例如,使用总共12个绝缘层的电线。随着温度范围的增加,典型的绝缘膜包括聚乙烯,聚氨酯,聚酯和聚酰亚胺,并且高温可以达到250°C。较粗的矩形或方形电磁线用高温聚酰亚胺或玻璃纤维带包裹,并使用更多的铜,并且较大的导体棒和导体会增加定子和转子绕组的横截面积。这减小了绕组的电阻并减小了由电流引起的损耗,高效电机的定子绕组中的铜通常多出20%。

        单相异步电机由许多部分组成,每个部分提供的不同结构和功能属性也不同,从而导致电机系统的功能不同,每个部分的性能最终都会影响电机的输入性能。通过优化电机每个组件的性能,最终可以优化电机的性能。
转自:www.whzlmotor.com