近年來,以減輕地球升溫效應(yīng)(削減co2排量)為代表的環(huán)境保護(hù),以及應(yīng)對(duì)石油等能源枯竭的各種措施,推動(dòng)著全球規(guī)模的節(jié)能化發(fā)展,電動(dòng)機(jī)變頻器驅(qū)動(dòng)的節(jié)能意向漲。在國內(nèi),伴隨著《節(jié)能法》的制定及執(zhí)行力度的強(qiáng)化,取得iso4001認(rèn)證的工廠企業(yè)日益增加,能源使用合理化計(jì)劃的推廣等,節(jié)能的需求愈益提。另方面,工廠中的用電量約70%為電動(dòng)機(jī)所消耗,因此,電動(dòng)機(jī)的效率化需求也不斷提。尤其是,以風(fēng)機(jī)、水泵用途為中心,將變頻器和電動(dòng)機(jī)組合成可變速控制的變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正廣泛普及。本文對(duì)電動(dòng)機(jī)效率化技術(shù)的動(dòng)向,電動(dòng)機(jī)變頻器驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致的節(jié)能化以及有關(guān)注意點(diǎn)予以闡述。
2 電動(dòng)機(jī)的效率化
電動(dòng)機(jī)是將輸入的電能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能的設(shè)備。電動(dòng)機(jī)的效率化,就是為降低在這一能量轉(zhuǎn)換過程中所產(chǎn)生的損耗。效率定義如下:
電動(dòng)機(jī)損耗有1次銅損、2次銅損、鐵損、機(jī)械損耗、雜散負(fù)荷損耗5種,如表1所列。
表1 損耗的定義
損 耗
定 義
1次銅損
因流入一次導(dǎo)體的電流產(chǎn)生的損耗
2次銅損
因流入二次導(dǎo)體的電流產(chǎn)生的焦耳(熱)損耗
鐵 損
因磁場旋轉(zhuǎn)于鐵芯內(nèi)產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗
機(jī)械損耗
因軸承的摩擦和空氣阻抗形成的機(jī)械摩擦損耗
雜散負(fù)荷損耗
上述損耗以外的損耗
變頻器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)可分為永磁電動(dòng)機(jī)(ipm)和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。ipm意為內(nèi)置式永磁電動(dòng)機(jī),也被稱為效率同步電動(dòng)機(jī)。有關(guān)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和ipm轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的比較,如圖1所示。
ipm是將永磁體裝入轉(zhuǎn)子內(nèi)部的結(jié)構(gòu),內(nèi)置的永磁體產(chǎn)生磁通,故勿需勵(lì)磁電流,降低了1次銅損;其結(jié)果,ipm比感應(yīng)電動(dòng)機(jī)大能提約10%的效率。ipm為低損耗電動(dòng)機(jī),能減小熱容量,故對(duì)比感應(yīng)電動(dòng)機(jī),具有小型輕量化的特點(diǎn)。
感應(yīng)電動(dòng)機(jī)因無永磁體,易于維護(hù)且結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,故在工廠企業(yè)中廣泛使用著。作為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)效率化的方法,必須減小表1所列的各種損耗。
1次銅損在損耗中占的比重較大,藉繞線方式的改變縮短導(dǎo)線的長度,以及藉密度充填繞線技術(shù)(提占績率)均可降低銅損。而且,對(duì)轉(zhuǎn)子槽形的重新審核設(shè)計(jì),可降低額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的2次銅損。此外,由于低損耗、磁密鐵芯材料的普及,使用能減少鐵損。對(duì)定子和轉(zhuǎn)子槽的優(yōu)化組合,對(duì)氣隙長度和轉(zhuǎn)子斜度的優(yōu)化設(shè)計(jì),可降低雜散負(fù)載損耗。
效率電動(dòng)機(jī)比較通用電動(dòng)機(jī),損耗能減小(20~30)%。冷卻風(fēng)量減小,采用小直徑風(fēng)扇還能減小通風(fēng)損耗。
3 變頻器原理
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