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Tecnologia de motores de alta eficiência e economia de energia e sua importância para o desenvolvimento da indústria

2024-02-20 11:50:29

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Do ponto de vista da conservação de energia e da proteção ambiental, os motores de alta eficiência e economia de energia são a atual tendência de desenvolvimento internacional. Os Estados Unidos, o Canadá e a Europa promulgaram sucessivamente regulamentos relevantes. O padrão CEMEP formulado pela Europa divide a eficiência em três níveis: eff1 (mais alto), eff2 e eff3 (mais baixo) com base no tempo de funcionamento do motor, que será implementado passo a passo de 2003 a 2006. A mais recente IEC60034-30 A norma divide a eficiência do motor em quatro níveis: IE1 (correspondente a eff2), IE2 (correspondente a eff1), IE3 e IE4 (o mais alto). Nosso país promete implementar padrões IE2 e superiores a partir de 1º de julho de 2011.

Actualmente, o consumo de energia industrial do meu país representa cerca de 70% do consumo total de energia, dos quais o consumo de energia motora representa cerca de 60% a 70% do consumo de energia industrial. Adicionando o consumo de energia do motor não industrial, o consumo real de energia do motor representa cerca de 50% do consumo total de energia. Acima, porém, a proporção de aplicação de motores de alta eficiência e economia de energia é atualmente baixa. De acordo com uma pesquisa amostral de 198 motores das principais empresas nacionais realizada pelo Centro Nacional de Supervisão e Inspeção de Qualidade de Motores de Pequeno e Médio Porte, apenas 8% deles são motores de alta eficiência e economia de energia que atingiram o nível 2 ou superior, o que causou um enorme desperdício de recursos para toda a sociedade.

Algumas organizações calcularam que se a eficiência de todos os motores eléctricos aumentar em 5%, poderão ser poupados 76.5 mil milhões de quilowatts-hora de electricidade ao longo do ano. Este número está próximo da geração anual de energia das Três Gargantas em 2008. Portanto, a indústria automobilística de economia de energia tem um grande espaço de desenvolvimento e uma forte demanda. Em termos de política, a Administração Nacional de Normalização emitiu a norma obrigatória “GB18613-2012 Valores Limite de Eficiência Energética e Níveis de Eficiência Energética de Motores Assíncronos Trifásicos de Pequeno e Médio Porte” em 2012.

Motores altamente eficientes para aplicações práticas.

Medidas de economia de energia para motores de alta eficiência

A economia de energia do motor é um projeto sistemático que envolve todo o ciclo de vida do motor, desde o projeto e fabricação do motor até a seleção, operação, ajuste, manutenção e sucateamento do motor. O efeito das medidas de poupança de energia deve ser considerado durante todo o ciclo de vida do motor. Interno Externamente, consideramos principalmente a melhoria da eficiência nos seguintes aspectos.

O projeto de motores economizadores de energia refere-se ao uso de métodos de projeto modernos, como tecnologia de projeto otimizada, nova tecnologia de materiais, tecnologia de controle, tecnologia de integração e tecnologia de teste e detecção para reduzir a perda de potência do motor, melhorar a eficiência do motor e projetar um motor eficiente.

Embora o motor converta energia elétrica em energia mecânica, ele também perde parte de sua energia. As perdas típicas de motores CA geralmente podem ser divididas em três partes: perda fixa, perda variável e perda parasita. As perdas variáveis ​​variam com a carga e incluem perdas de resistência do estator (perdas de cobre), perdas de resistência do rotor e perdas de resistência das escovas; perdas fixas não têm nada a ver com carga e incluem perdas no núcleo de ferro e perdas mecânicas. A perda de ferro é composta por perda de histerese e perda de corrente parasita, que é proporcional ao quadrado da tensão, e a perda de histerese também é inversamente proporcional à frequência; outras perdas parasitas são perdas mecânicas e outras perdas, incluindo perdas por atrito de rolamentos, ventiladores e rotores. etc. Perdas de vento devido à rotação.

 

Características dos motores de alta eficiência

Economize energia e reduza os custos operacionais a longo prazo. É muito adequado para uso em têxteis, ventiladores, bombas de água e compressores. O custo de aquisição do motor pode ser recuperado economizando energia elétrica em um ano;

Comece diretamente ou use um conversor de frequência para ajustar a velocidade, e o motor assíncrono pode ser totalmente substituído;

O próprio motor de economia de energia de alta eficiência de ímã permanente de terras raras pode economizar mais de 15℅ de energia elétrica do que os motores comuns;

O fator de potência do motor é próximo de 1, o que melhora o fator de qualidade da rede elétrica sem adicionar compensador de fator de potência;

A corrente do motor é pequena, economizando capacidade de transmissão e distribuição de energia e prolongando a vida operacional geral do sistema;

Orçamento de economia de energia: Tomando como exemplo um motor de 55 quilowatts, um motor de alta eficiência economiza 15% mais energia do que um motor comum. O custo da eletricidade é calculado em 0.5 yuans por quilowatt-hora. O custo de substituição do motor pode ser recuperado economizando eletricidade dentro de um ano de uso de um motor economizador de energia.

 

Vantagens dos motores de alta eficiência

Partida direta, substituição completa do motor assíncrono.

O próprio motor de economia de energia de alta eficiência de ímã permanente de terras raras pode economizar mais de 3% de energia elétrica do que os motores comuns.

O fator de potência do motor geralmente é superior a 0.90, o que melhora o fator de qualidade da rede elétrica sem adicionar um compensador de fator de potência.

A corrente do motor é pequena, economizando capacidade de transmissão e distribuição de energia e prolongando a vida operacional geral do sistema.

Adicionar um driver pode realizar partida suave, parada suave e regulação de velocidade contínua, melhorando ainda mais o efeito de economia de energia.

Parte detalhada de um motor de alto desempenho.

Cinco grandes perdas para motores

Perdas do Estator

O principal meio de reduzir a perda I ^ 2R do estator do motor. Os métodos mais comumente usados ​​na prática são:

Aumente a área da seção transversal da ranhura do estator. Sob o mesmo diâmetro externo do estator, aumentar a área da seção transversal da ranhura do estator reduzirá a área do circuito magnético e aumentará a densidade magnética dos dentes;

Aumente a taxa total do slot do estator, o que é mais eficaz para motores pequenos de baixa tensão. A aplicação de dimensões ideais de enrolamento e isolamento e uma grande área de seção transversal do condutor pode aumentar a taxa total da ranhura do estator;

Minimize o comprimento da extremidade do enrolamento do estator. A perda final do enrolamento do estator é responsável por 1/4 a 1/2 da perda total do enrolamento. Reduzir o comprimento final do enrolamento pode melhorar a eficiência do motor. Experimentos mostram que o comprimento final é reduzido em 20% e a perda é reduzida em 10%.

Perdas do rotor

A perda I ^ 2R do rotor do motor está relacionada principalmente à corrente do rotor e à resistência do rotor. Os métodos de economia de energia correspondentes incluem principalmente:

Reduzir a corrente do rotor, o que pode ser considerado sob dois aspectos: aumento da tensão e dos fatores de potência do motor;

Aumente a área da seção transversal da ranhura do rotor;

Reduza a resistência do enrolamento do rotor, como usar fios grossos e materiais de baixa resistência. Isto é mais significativo para motores pequenos porque os motores pequenos geralmente possuem rotores de alumínio fundido. Se um rotor de cobre fundido for usado, a perda total do motor pode ser reduzida em 10% a 15%, mas os rotores de cobre fundido atuais exigem altas temperaturas de fabricação. A tecnologia ainda não foi popularizada e seus custos são 15% a 20% superiores aos dos rotores de alumínio fundido.

Perda de Ferro

As seguintes medidas podem reduzir a perda de ferro do motor:

Reduza a densidade magnética e aumente o comprimento do núcleo de ferro para reduzir a densidade do fluxo magnético, mas a quantidade de ferro usada no motor aumentará;

Reduza a espessura das lascas de ferro para reduzir a perda de corrente induzida. Por exemplo, o uso de chapas de aço silício laminadas a frio em vez de chapas de aço silício laminadas a quente pode reduzir a espessura das chapas de aço silício, mas chips finos de ferro aumentarão o número de chips de ferro e o custo de fabricação do motor;

Use chapas de aço silício laminadas a frio com boa permeabilidade magnética para reduzir a perda de histerese;

Use revestimento de isolamento de cavacos de ferro de alto desempenho;

Tratamento térmico e tecnologia de fabricação. A tensão residual após o processamento da chapa de ferro afetará seriamente a perda do motor. Ao processar chapas de aço silício, a direção de corte e a tensão de punçoamento têm um impacto maior na perda do núcleo de ferro. Cortar ao longo da direção de laminação das chapas de aço silício e realizar tratamento térmico nas chapas perfuradas de aço silício pode reduzir a perda em 10% a 20%.

Perdas perdidas

A compreensão atual das perdas parasitas do motor ainda está em fase de pesquisa. Alguns dos principais métodos para reduzir perdas parasitas são:

Utilizar tratamento térmico e acabamento para reduzir curtos-circuitos na superfície do rotor;

Tratamento de isolamento na superfície interna da ranhura do rotor;

Reduzir harmônicos melhorando o projeto do enrolamento do estator;

Melhorar o design e a cooperação da ranhura do rotor para reduzir harmônicos, aumentar as ranhuras dos dentes do estator e do rotor, projetar o formato da ranhura do rotor em ranhuras inclinadas e usar enrolamentos senoidais conectados em série, enrolamentos dispersos e enrolamentos de curta distância para reduzir muito os harmônicos de alta ordem ; Usar lama de ranhura magnética ou cunhas de ranhura magnética para substituir as cunhas de ranhura isolantes tradicionais e preencher as ranhuras do núcleo do estator do motor com lama de ranhura magnética é um método eficaz para reduzir perdas parasitas adicionais.

Perda por Fricção do Vento

Merece a devida atenção das pessoas, é responsável por cerca de 25% da perda total do motor. As perdas por atrito são causadas principalmente por rolamentos e vedações, que as seguintes medidas podem reduzir:

Reduza ao máximo o tamanho do eixo, mas ele deve atender aos requisitos de torque de saída e dinâmica do rotor;

Utilize rolamentos de alta eficiência;

Utilizar sistemas de lubrificação e lubrificantes eficientes;

Adote tecnologia de vedação avançada.

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