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单相异步电机如何做到高效率呢?

发布日期: 2020-6-29 14:48:27 浏览次数:

电机提供了60%以上的工业用电,效率是一个关键的设计参数,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提供的电力的比率。一台效率为85%的电动机将85%的电能转化为机械能,剩下的15%作为热量消散。


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,电阻损失越小。优化的转子结构和转子-定子气隙减少杂散负载损失。改进的冷却风扇设计使电机冷却的风阻损失小,转子和定子铁芯采用更高质量和更薄的钢叠片,可大大降低磁化损耗。后,降低摩擦损失是由更高质量的轴承造成的。


优化转子/定子叠片的尺寸及其所用钢材的质量

单相异步电机中的磁滞损耗和涡流损耗一起称为磁芯损耗,总损耗的20%左右是由涡流和磁芯饱和引起的。叠片中产生的涡流相对于不断变化的磁场移动,会导致显著的功率损失。叠层定子磁芯可减少涡流损耗,并基于铁的质量、电阻率、密度、厚度、频率和磁通密度,涡流损耗可以通过更多的叠片来小化。

磁滞损耗是磁路在磁通量不断变化时产生的,单相异步电机中使用的大多数载荷材料是用于定子和转子铁心的钢,通过减少叠片厚度,使磁通密度和磁芯损耗小化。通过退火选用更好等级的叠片用钢以改变晶粒结构以便于磁化,可以降低磁滞损耗。通过增加含硅钢的电阻率来减少涡流损耗,但硅含量增加了冲压过程中的模具磨损,因为它增加了钢的硬度。冲压过程中损坏的钢晶体严重降低了受影响体积的磁性质量。退火使叠片变平,并使冲压过程中受损的晶体再结晶,从而将一个薄板厚度延伸到叠片中。


使用浸浴工艺进行定子层压

浸渍定子加强定子绕组的电气绝缘,防止化学品或恶劣环境影响,并增强散热。热固性塑料包括环氧树脂、酚醛树脂和聚酯用于浸渍定子,采用洗浴方法是将定子浸入树脂中较长时间,以确保佳渗透和保护。另一种浸渍方法被称为真空压力,它使用一个先排空然后加压的罐,以实现对定子的渗透。终实现从电绕组中抽出气穴,提高了绕组的热导率。


设计定子中的槽,以大限度地增加可插入铜的体积


单相异步电机槽满率一定程度会影响定子绕组使其质量低会导致总损耗的60%,因此为了减少总损耗,定子绕组的质量必须较大,从而降低电阻。与标准效率单相异步电机相比,高效电机含有超过20%的额外铜,定子的绝缘绕组被放置在钢片的槽内。横截面积必须足够大,以满足电机的额定功率。一般情况下,单相异步电机采用开放式或半封闭式定子槽。在半封闭槽中,槽的开口比槽的宽度小得多,与开口槽相比,缠绕更困难,制造更耗时。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。多槽的优点是减少漏抗,减少齿脉动损耗,提高过载能力,更多定子槽的缺点是成本增加、重量增加、磁化电流增加、铁损耗增加、冷却不良、温升增加和效率降低。


转子压铸采用优质纯铝

定制设计的转子可以大限度地提高起动转矩,降低导体电阻,提高效率。它们坚固耐用,结构简单,价格较低,但它们的启动扭矩较低。铜转子提高了效率,但制造起来既困难又昂贵。


转子和定子之间的气隙达到佳

气隙是标准径向单相异步电机转子和定子之间的径向距离。为了提高设计效率,需要保持佳气隙。气隙尺寸涉及定子、转子、电机外壳和轴承的设计。所有这些都会影响定子和转子轴的对准。


漆包线

磁铁或漆包线是一种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,使用总共有12层绝缘层的电线。典型的绝缘膜,随着温度范围的增加,有聚乙烯、聚氨酯、聚酯和聚酰亚胺,高温度可达250°C。较厚的矩形或方形磁铁线用高温聚酰亚胺或玻璃纤维胶带包裹,使用更多的铜,更大的导体棒和导体增加了定子和转子绕组的横截面积。这降低了绕组的电阻,并减少了电流造成的损耗,高效电动机的定子绕组中的铜通常会多出20%。


单相异步电机由很多的零部件构成,每个零部所提 供不同的结构和功能属性不同,导致在电机系统的功能不同,每个零部件提供功能优劣终影响电机输入性能。通过优化马达各个部件的性能,终使电机的性能达到优。


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