У той час як двигун перетворює електричну енергію в механічну, він також втрачає частину своєї енергії. Втрати двигуна загалом можна розділити на три частини: змінні втрати, фіксовані втрати та паразитні втрати.
1. Змінні втрати змінюються з навантаженням, включаючи втрати опору статора (втрати міді), втрати опору ротора та втрати опору щіток.
2. Постійні втрати не мають нічого спільного з навантаженням, включаючи втрати в сердечнику та механічні втрати. Втрати в залізі складаються з втрат на гістерезис і втрат на вихрові струми, які пропорційні квадрату напруги. Втрати на гістерезис також обернено пропорційні частоті.
Інші паразитні втрати - це механічні втрати та інші втрати, включаючи втрати на тертя підшипників і втрати на опір вітру, викликані обертанням вентиляторів, роторів тощо.
Класифікація втрат двигуна
Кілька заходів для зменшення втрат двигуна
Втрати статора
Основними методами зменшення втрат I^2R статора двигуна є:
1. Збільшити площу поперечного перерізу паза статора. При тому самому зовнішньому діаметрі статора збільшення площі поперечного перерізу щілини статора призведе до зменшення площі магнітного кола та збільшення магнітної щільності зубців.
2. Збільште швидкість заповнення пазу статора, що є більш ефективним для низьковольтних невеликих двигунів. Застосування оптимальних розмірів обмотки та ізоляції та великої площі поперечного перерізу провідника може збільшити швидкість заповнення пазу статора.
3. Мінімізуйте довжину кінця обмотки статора. Кінцеві втрати обмотки статора становлять від 1/4 до 1/2 загальних втрат обмотки. Зменшення довжини кінця обмотки може підвищити ефективність двигуна. Експерименти показують, що кінцева довжина зменшується на 20%, а втрати зменшуються на 10%.
Втрати ротора
Втрати I^2R ротора двигуна в основному пов'язані зі струмом ротора та опором ротора. Відповідні методи енергозбереження в основному включають:
1. Зменшити струм ротора, що можна розглядати з двох аспектів: збільшення напруги і коефіцієнтів потужності двигуна.
2. Збільшити площу поперечного перерізу ротора.
3. Зменшіть опір обмотки ротора, наприклад, використовуючи товсті дроти та матеріали з низьким опором. Це більш важливо для невеликих двигунів, оскільки малі двигуни зазвичай мають литі алюмінієві ротори. Якщо використовується литий мідний ротор, загальні втрати двигуна можна зменшити на 10%. ~15%, але сучасні ротори з литої міді вимагають високих температур виробництва, і ця технологія ще не популяризована, а їх вартість на 15%-20% вища, ніж ротори з литого алюмінію.
Втрата сердечника
Втрати заліза в двигуні можна зменшити за допомогою таких заходів:
1. Зменшіть щільність магнітного поля та збільште довжину залізного сердечника, щоб зменшити щільність магнітного потоку, але кількість заліза, що використовується в двигуні, збільшиться.
2. Зменшіть товщину залізної стружки, щоб зменшити втрати індукційного струму. Наприклад, використання холоднокатаних листів із кремнієвої сталі замість гарячекатаних листів із кремнієвої сталі може зменшити товщину листів із кремнієвої сталі, але тонка залізна стружка збільшить кількість залізної стружки та вартість виробництва двигуна.
3. Використовуйте холоднокатані листи кремнієвої сталі з хорошою магнітною проникністю, щоб зменшити втрати на гістерезис.
4. Використовуйте високоефективне ізоляційне покриття із залізної стружки.
5. Термічна обробка та технологія виготовлення. Залишкова напруга після обробки залізного листа серйозно вплине на втрату двигуна. Під час обробки листів із кремнієвої сталі напрямок різання та напруга зсуву продавлювання мають більший вплив на втрату залізного сердечника. Різання вздовж напрямку прокатки листової кремнієвої сталі та термічна обробка перфорованого листа з кремнієвої сталі може знизити вартість на 10% ~
Бездомні втрати
Сучасне розуміння блукаючих втрат двигуна все ще знаходиться на стадії дослідження. Нижче наведено деякі з основних методів зменшення випадкових втрат:
1. Використовуйте термообробку та фінішну обробку, щоб зменшити коротке замикання на поверхні ротора.
2. Внутрішня поверхня гнізда ротора ізольована.
3. Зменшити гармоніки шляхом вдосконалення конструкції обмотки статора.
4. Удосконалити конструкцію паза ротора та взаємодію для зменшення гармонік, збільшити прорізи статора та зубців ротора, розробити форму паза ротора у вигляді похилих прорізів і використовувати послідовно з’єднані синусоїдальні обмотки, розсіяні обмотки та обмотки на короткій відстані для значного зменшення високого порядку гармоніки; Використання магнітного щілинного розчину або магнітних пазових клинів для заміни традиційних ізоляційних пазових клинів і заповнення щілин сердечника статора двигуна магнітним пазовим розчином є ефективним методом зменшення додаткових паразитних втрат.
Втрати на тертя вітру
Втрати на тертя від вітру становлять близько 25% загальних втрат двигуна, і їм слід приділити належну увагу. Втрати на тертя в основному викликані підшипниками та ущільненнями, які можна зменшити за допомогою таких заходів:
1. Мінімізуйте розмір вала, наскільки це можливо, але він повинен відповідати вимогам вихідного крутного моменту та динаміки ротора.
2. Використовуйте високоефективні підшипники.
3. Використовуйте ефективні системи змащення та мастильні матеріали.
4. Прийміть передову технологію ущільнення.
