0.Wprowadzenie
Prąd jałowy i straty trójfazowego silnika asynchronicznego klatkowego to ważne parametry odzwierciedlające sprawność i parametry elektryczne silnika.Są to wskaźniki danych, które można bezpośrednio zmierzyć w miejscu użytkowania, po wyprodukowaniu i naprawie silnika.W pewnym stopniu odzwierciedla podstawowe elementy silnika – poziom procesu projektowania i jakość produkcji stojana i wirnika, prąd jałowy bezpośrednio wpływa na współczynnik mocy silnika;utrata obciążenia bez obciążenia jest ściśle powiązana ze sprawnością silnika i jest najbardziej intuicyjnym elementem testowym służącym do wstępnej oceny wydajności silnika przed jego oficjalnym oddaniem do użytku.
1.Czynniki wpływające na prąd jałowy i straty silnika
Prąd jałowy trójfazowego silnika asynchronicznego typu wiewiórkowego obejmuje głównie prąd wzbudzenia i prąd czynny w stanie jałowym, z czego około 90% to prąd wzbudzenia, który jest wykorzystywany do wytwarzania wirującego pola magnetycznego i jest uważany za prąd bierny, który wpływa na współczynnik mocy COSφ silnika.Jego rozmiar jest powiązany z napięciem na zaciskach silnika i gęstością strumienia magnetycznego konstrukcji żelaznego rdzenia;podczas projektowania, jeśli gęstość strumienia magnetycznego zostanie wybrana zbyt wysoka lub napięcie będzie wyższe niż napięcie znamionowe podczas pracy silnika, żelazny rdzeń zostanie nasycony, prąd wzbudzenia znacznie wzrośnie, a odpowiadający mu pusty prąd obciążenia jest duży a współczynnik mocy jest niski, więc straty bez obciążenia są duże.Pozostałe10%to prąd czynny, który jest wykorzystywany do różnych strat mocy podczas pracy bez obciążenia i wpływa na sprawność silnika.W przypadku silnika o stałym przekroju uzwojenia prąd jałowy silnika jest duży, dopuszczalny do przepływu prąd czynny zostanie zmniejszony, a obciążalność silnika zostanie zmniejszona.Ogólnie rzecz biorąc, prąd jałowy trójfazowego silnika asynchronicznego klatkowego wynosi30% do 70% prądu znamionowego, a strata wynosi 3% do 8% mocy znamionowej.Wśród nich większy odsetek stanowią straty miedzi w silnikach o małej mocy, a większe są straty żelaza w silnikach o dużej mocy.wyższy.Straty bez obciążenia w silnikach o dużych rozmiarach to głównie straty w rdzeniu, na które składają się straty histerezy i straty prądu wirowego.Strata histerezy jest proporcjonalna do materiału przepuszczalnego magnetycznie i kwadratu gęstości strumienia magnetycznego.Strata prądu wirowego jest proporcjonalna do kwadratu gęstości strumienia magnetycznego, kwadratu grubości materiału przepuszczalnego magnetycznie, kwadratu częstotliwości i przenikalności magnetycznej.Proporcjonalnie do grubości materiału.Oprócz strat w rdzeniu występują również straty wzbudzenia i straty mechaniczne.Gdy silnik wykazuje duże straty bez obciążenia, przyczynę awarii silnika można znaleźć na podstawie następujących aspektów.1) Nieprawidłowy montaż, mało elastyczne obroty wirnika, zła jakość łożysk, za dużo smaru w łożyskach itp. powodują nadmierne straty tarcia mechanicznego.2) Nieprawidłowe użycie dużego wentylatora lub wentylatora z wieloma łopatkami zwiększy tarcie wiatru.3) Jakość blachy ze stali krzemowej z żelaznym rdzeniem jest słaba.4) Niewystarczająca długość rdzenia lub niewłaściwe laminowanie skutkuje niewystarczającą długością efektywną, co skutkuje zwiększoną stratą błądzącą i utratą żelaza.5) Z powodu wysokiego ciśnienia podczas laminowania warstwa izolacyjna rdzenia z blachy ze stali krzemowej została zmiażdżona lub właściwości izolacyjne oryginalnej warstwy izolacyjnej nie spełniały wymagań.
Jeden silnik YZ250S-4/16-H z instalacją elektryczną 690V/50HZ, mocą 30KW/14,5KW i prądem znamionowym 35,2A/58,1A.Po zakończeniu pierwszego projektu i montażu przeprowadzono test.Prąd jałowy 4-biegunowego wynosił 11,5 A, a straty wynosiły 1,6 kW, co jest normalne.16-biegunowy prąd bez obciążenia wynosi 56,5 A, a strata bez obciążenia wynosi 35 kW.Ustalono, że 16-Prąd biegu jałowego na biegunie jest duży, a straty na biegu jałowym są zbyt duże.Silnik ten jest systemem o krótkotrwałej pracy,bieganie o godz10/5min.16-Silnik biegunowy pracuje bez obciążenia przez około1minuta.Silnik przegrzewa się i dymi.Silnik został zdemontowany, przeprojektowany i ponownie przetestowany po wtórnym projekcie.4-biegunowy prąd jałowywynosi 10,7Ai strata jest1,4 kW,co jest normalne;16-biegunowy prąd jałowy wynosi46Ai straty bez obciążeniawynosi 18,2 kW.Ocenia się, że prąd jałowy jest duży, a strata jest nadal zbyt duża.Przeprowadzono test obciążenia znamionowego.Moc wejściowa była33,4 kW, moc wyjściowawynosiła 14,5 kWi prąd roboczywynosił 52,3A, czyli mniej niż prąd znamionowy silnikaz 58,1A.Jeśli oceniano wyłącznie na podstawie prądu, kwalifikowano prąd jałowy.Jednakże oczywiste jest, że straty bez obciążenia są zbyt duże.Podczas pracy, jeśli straty powstałe podczas pracy silnika zostaną zamienione na energię cieplną, temperatura każdej części silnika wzrośnie bardzo szybko.Przeprowadzono test działania bez obciążenia i silnik dymił po pracy przez 2 godzinyminuty.Po trzeciej zmianie projektu badanie powtórzono.4-prąd jałowy biegunabyło 10,5Ai strata była1,35 kW, co było normalne;16-biegunowy prąd jałowybyło 30Ai straty bez obciążeniawynosiła 11,3 kW.Stwierdzono, że prąd bez obciążenia był zbyt mały, a straty w stanie jałowym nadal zbyt duże., przeprowadził test działania bez obciążenia i po uruchomieniudla 3minut, silnik przegrzał się i zaczął dymić.Po przeprojektowaniu przeprowadzono test.4-biegun w zasadzie bez zmian,16-biegunowy prąd jałowywynosi 26Ai straty bez obciążeniawynosi 2360 W.Ocenia się, że prąd bez obciążenia jest zbyt mały, utrata obciążenia jest normalna i16-biegun biegnie dla5minut bez obciążenia, co jest normalne.Można zauważyć, że utrata obciążenia bez obciążenia bezpośrednio wpływa na wzrost temperatury silnika.
2.Główne czynniki wpływające na utratę rdzenia silnika
W przypadku strat w silnikach niskiego napięcia, dużej mocy i wysokiego napięcia, utrata rdzenia silnika jest kluczowym czynnikiem wpływającym na wydajność.Straty w rdzeniu silnika obejmują podstawowe straty żelaza spowodowane zmianami głównego pola magnetycznego w rdzeniu, straty dodatkowe (lub błądzące).w rdzeniu w stanie bez obciążenia,oraz rozproszenie pól magnetycznych i harmonicznych powodowanych przez prąd roboczy stojana lub wirnika.Straty spowodowane przez pola magnetyczne w żelaznym rdzeniu.Podstawowe straty żelaza powstają w wyniku zmian głównego pola magnetycznego w żelaznym rdzeniu.Zmiana ta może mieć charakter przemiennego namagnesowania, na przykład zachodzącego w zębach stojana lub wirnika silnika;może mieć również charakter magnesowania obrotowego, na przykład to, które występuje w żelaznym jarzmie stojana lub wirnika silnika.Niezależnie od tego, czy jest to magnesowanie przemienne, czy namagnesowanie obrotowe, w żelaznym rdzeniu powstają histereza i straty w postaci prądów wirowych.Straty w rdzeniu zależą głównie od podstawowych strat żelaza.Straty w rdzeniu są duże, głównie na skutek odchyleń materiału od projektu lub wielu niekorzystnych czynników w produkcji, skutkujących dużą gęstością strumienia magnetycznego, zwarciami pomiędzy blachami stali krzemowej i ukrytym wzrostem grubości stali krzemowej pościel..Jakość blachy ze stali krzemowej nie spełnia wymagań.Jako główny materiał przewodzący magnetycznie silnika, zgodność wydajności blachy ze stali krzemowej ma ogromny wpływ na wydajność silnika.Podczas projektowania zapewnia się przede wszystkim, że gatunek blachy ze stali krzemowej spełnia wymagania projektowe.Ponadto ten sam gatunek blachy ze stali krzemowej pochodzi od różnych producentów.Istnieją pewne różnice we właściwościach materiału.Wybierając materiały, powinieneś starać się wybierać materiały od dobrych producentów stali krzemowej.Ciężar żelaznego rdzenia jest niewystarczający, a kawałki nie są zagęszczone.Masa żelaznego rdzenia jest niewystarczająca, co powoduje nadmierny prąd i nadmierną utratę żelaza.Jeśli blacha ze stali krzemowej zostanie pomalowana zbyt grubo, obwód magnetyczny zostanie przesycony.W tym momencie krzywa zależności między prądem jałowym a napięciem zostanie poważnie wygięta.Podczas produkcji i przetwarzania żelaznego rdzenia orientacja ziaren powierzchni wykrawającej blachy ze stali krzemowej zostanie uszkodzona, co spowoduje wzrost strat żelaza przy tej samej indukcji magnetycznej.W przypadku silników o zmiennej częstotliwości należy również wziąć pod uwagę dodatkowe straty żelaza spowodowane harmonicznymi;należy to uwzględnić w procesie projektowania.Wzięto pod uwagę wszystkie czynniki.Inny.Oprócz powyższych czynników, projektowa wartość strat żelaza w silniku powinna opierać się na rzeczywistej produkcji i przetwarzaniu żelaznego rdzenia i starać się dopasować wartość teoretyczną do wartości rzeczywistej.Krzywe charakterystyczne dostarczane przez ogólnych dostawców materiałów są mierzone zgodnie z metodą kwadratowego koła Epsteina, a kierunki magnesowania różnych części silnika są różne.Te szczególne straty żelaza w wyniku rotacji nie mogą być obecnie brane pod uwagę.Doprowadzi to do niespójności pomiędzy wartościami obliczonymi i zmierzonymi w różnym stopniu.
3.Wpływ wzrostu temperatury silnika na strukturę izolacji
Proces nagrzewania i chłodzenia silnika jest stosunkowo złożony, a wzrost jego temperatury zmienia się w czasie po krzywej wykładniczej.Aby zapobiec wzrostowi temperatury silnika powyżej wymagań normy, z jednej strony zmniejsza się straty generowane przez silnik;z drugiej strony zwiększa się zdolność odprowadzania ciepła przez silnik.Ponieważ moc pojedynczego silnika rośnie z dnia na dzień, ulepszenie układu chłodzenia i zwiększenie zdolności odprowadzania ciepła stało się ważnymi środkami ograniczającymi wzrost temperatury silnika.
Gdy silnik pracuje w warunkach znamionowych przez długi czas i jego temperatura osiąga stabilizację, dopuszczalna wartość graniczna wzrostu temperatury każdego elementu silnika nazywana jest granicą wzrostu temperatury.Limit wzrostu temperatury silnika został określony w normach krajowych.Granica wzrostu temperatury zależy zasadniczo od maksymalnej temperatury, na którą pozwala konstrukcja izolacji i temperatury czynnika chłodzącego, ale jest również powiązana z takimi czynnikami, jak metoda pomiaru temperatury, warunki wymiany i rozpraszania ciepła przez uzwojenie oraz natężenie przepływu ciepła, które można wygenerować.Właściwości mechaniczne, elektryczne, fizyczne i inne materiałów zastosowanych w konstrukcji izolacji uzwojenia silnika będą stopniowo pogarszać się pod wpływem temperatury.Gdy temperatura wzrośnie do pewnego poziomu, właściwości materiału izolacyjnego ulegną istotnym zmianom, a nawet utracie właściwości izolacyjnych.W technologii elektrycznej konstrukcje izolacyjne lub systemy izolacyjne w silnikach i urządzeniach elektrycznych są często podzielone na kilka klas żaroodporności w zależności od ich ekstremalnych temperatur.Jeśli konstrukcja lub system izolacyjny działa przez dłuższy czas w odpowiedniej temperaturze, zazwyczaj nie powoduje to nadmiernych zmian w działaniu.Nie wszystkie konstrukcje izolacyjne o określonym stopniu odporności na ciepło mogą wykorzystywać materiały izolacyjne o tym samym stopniu odporności na ciepło.Stopień żaroodporności konstrukcji izolacyjnej ocenia się kompleksowo, przeprowadzając badania symulacyjne na zastosowanym modelu konstrukcji.Konstrukcja izolacyjna działa w określonych ekstremalnych temperaturach i może osiągnąć ekonomiczną żywotność.Teoretyczne wyprowadzenie i praktyka wykazały, że istnieje wykładniczy związek pomiędzy żywotnością konstrukcji izolacyjnej a temperaturą, dlatego jest ona bardzo wrażliwa na temperaturę.W przypadku niektórych silników specjalnego przeznaczenia, jeśli ich żywotność nie jest zbyt długa, w celu zmniejszenia rozmiaru silnika można zwiększyć dopuszczalną temperaturę graniczną silnika w oparciu o doświadczenie lub dane z testów.Chociaż temperatura czynnika chłodzącego zmienia się w zależności od układu chłodzenia i stosowanego środka chłodzącego, w przypadku różnych obecnie stosowanych układów chłodzenia temperatura czynnika chłodzącego zasadniczo zależy od temperatury atmosferycznej i jest liczbowo taka sama jak temperatura atmosferyczna.Tak samo.Różne metody pomiaru temperatury spowodują różne różnice między zmierzoną temperaturą a temperaturą najgorętszego miejsca mierzonego elementu.Temperatura najgorętszego miejsca mierzonego elementu jest kluczem do oceny, czy silnik może bezpiecznie pracować przez długi czas.W niektórych szczególnych przypadkach granica wzrostu temperatury uzwojenia silnika często nie jest całkowicie określona przez maksymalną dopuszczalną temperaturę zastosowanej konstrukcji izolacyjnej, ale należy wziąć pod uwagę także inne czynniki.Dalsze zwiększanie temperatury uzwojeń silnika zazwyczaj oznacza wzrost strat silnika i spadek jego sprawności.Wzrost temperatury uzwojenia spowoduje wzrost naprężeń termicznych w materiałach niektórych powiązanych części.Inne, takie jak właściwości dielektryczne izolacji i wytrzymałość mechaniczna materiałów metalowych przewodzących, będą miały niekorzystny wpływ;może to powodować trudności w pracy układu smarowania łożysk.Dlatego chociaż niektóre uzwojenia silnika przyjmują obecnie klasęW przypadku konstrukcji izolacyjnych lub klasy H wartości graniczne wzrostu temperatury są w dalszym ciągu zgodne z przepisami klasy B.Uwzględnia to nie tylko niektóre z powyższych czynników, ale także zwiększa niezawodność silnika podczas użytkowania.Jest to bardziej korzystne i może przedłużyć żywotność silnika.
4.podsumowując
Prąd jałowy i utrata obciążenia bez obciążenia trójfazowego silnika asynchronicznego klatkowego odzwierciedlają w pewnym stopniu wzrost temperatury, sprawność, współczynnik mocy, zdolność rozruchową i inne główne wskaźniki wydajności silnika.To, czy jest on kwalifikowany, czy nie, bezpośrednio wpływa na wydajność silnika.Personel laboratorium konserwacyjnego powinien opanować zasady dotyczące limitów, dopilnować, aby zakwalifikowane silniki opuściły fabrykę, oceniać silniki niekwalifikowane i przeprowadzać naprawy, aby upewnić się, że wskaźniki wydajności silników spełniają wymagania norm produktu.a
Czas publikacji: 16 listopada 2023 r