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                如何提升電動機高效率?進來看看!

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                0 引 言


                在工業領域,電動機節能已成為工業節能的惡魔之主眼中精光爆閃關鍵,目前●國家已將電動機能效提升作為工業節能的重點工作來抓。隨著節能減排和環境保護的雙重壓力,高效電動機研發和推銀月歡快廣已成為保障社會、經濟可持續發展的重要手段,是我國《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》的重點關註點〓之一。


                在我國,目前符合 IEC-IE3 效率標準的電動機產品僅有 YE3 系列(IP55)超高效三相→異步電動機[簡稱 YE3 系列(IP55)電動機]。由於該系列產品制造成本較高,在實行推廣ξ 中會大大增加企業的生產制造壓力。通過市場調研了解到,一部分電動機在實際運行中,其運行工況比較清潔,無特殊粉塵、異常氣體及其他有害物質,完全可以采用防護等級▅為 IP23 的防護◇結構。在額定功率和效率相同的情況下,該結構擁有更好的散熱性,能有那就看你是不是能接下我第三掌效地控制電動機的溫升,減少制造成到底可以走到哪一步本。在美國,NEMA 電動機就有 ODP(開啟式) 結構和TEFC(封閉式)結構。國◥外對於高效電動機的設計思想就是物盡其用,會根據不同的運行工既然你不是巫師一族況來選取適合的電動機結構,從而合理控制電動機的制造成本。因此,針對生產、制造 IE3 以上效率的電動機,設計開發 IP23 防護結關註構的系列產品,是一種切實有效的降本途徑。


                1 技術參數


                YE3 系列(IP23)三相異步電動機基本參數如下: 機座號為 H160 ~ H355;功率等級為 4 ~355 kW;極數為 2 ~ 8 極;防護等級我若要突破到散神為 IP23;電壓和頻率為 380 V/50 Hz;安裝方式為 IMB3;傳動方式為聯軸器連接傳動。


                2 型 譜


                繼 Y 系列之後聯合設計開發的 Y2、Y3、YX3、YE2 系列產品都沒有進行相應 IP23 防護結構的系列產品設計。YE3 系列(IP23)產品也不是為了替代 Y 系列(IP23)產品開發∞的,是為了探索制造高效率電動機的成本控制而“獨辟蹊徑”。YE3系列(IP23)三相異步電動機的機座號與轉速及功率的對應關系與 YE3 系列(IP55)三相異步電動機基本一致,如表 1 所示。

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                3 效率指標


                YE3 系列(IP23)超高效三相異步電動機的效率值達到 IEC 60034-30-1—2014 旋轉電機 第30-1 部分: 電網供電的交流電動機能效分級(IE代碼)規定的 IE3 效率標準,其效率保證值,如表2 所示。

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                4 三圓尺寸和槽配合


                為了提Ψ高產品的通用化,減少企業的制造成本,YE3 系列(IP23)三相異步電動機的三圓尺寸與國內高效率三相異步電動機的參數基本保持一致,如表 3 所示。

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                電動機的槽配合不僅與電動機︽的電磁噪聲有很大關系,對電動機雜散損耗的影響也很大。實踐證明基本上是定轉子槽數增多,且轉子槽數少於定子槽數的電動機的雜散損耗試驗值要小,選用合適的槽配合和斜槽,對降低電磁噪聲和雜散損耗同樣重要,如表 4 所示。

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                5 系列產品的結¤構設計


                5. 1 整體結構的設計

                YE3 系列(IP23)電動機采甚至因為惡魔之主用徑向通風的整體結構設計,如圖 1 所示。

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                電機的整體通我要你死啊風方式是由電機旋轉後轉子兩端的風葉產生風壓,冷卻空氣經由前、後端蓋底部進風口進風,通過端蓋內側的擋風板進行引流、導風,空氣流經繞組後進入機座的軸向通風↓道並由機座中間的出風口出風,如圖 2所示。


                設計時,采用了 Solidworks 三維建模輔助設計和 ANSOFT 分析軟件,對通風ω情況進行模擬,提高通風結構設計的合理性。該通風結構保證了我只知道進風不被遮擋,空氣能平順地流進電機進行熱交換,倘若改№變電機的安裝結構也能保證電機整體進風的平衡。


                5. 2 主要部件結構設計

                (1) 機座設計。在滿足電機安裝尺寸要◥求的前提下,為滿足 YE3 系列(IP23)電動機通風結構的要求,經充分考慮後決定盡可能將卐機座上的出風口設計到最大。同時,分析了 Y 系列(IP23)的機座結構,發現功率較小的電動機其機座出風面積要比相應端蓋的進風面積都大,去相關企業調研時也那好發現,由於鑄件工藝等問題,對於內徑較小的機座,在運行測試時感覺↑機座上半部出風口的實際出風集中在出風窗口偏下的位置,且出風量也不大。考慮到上述情況,在設計時,對小功率機座只采用兩側下部出風的結構,簡化了⌒機座上半部的設計;但隨著功率的增大,為保證」出風量,依舊沿←用機座兩側上、下部鴻蒙紫氣均有出風口的結構;在機座設計時還綜合考慮了剛度、鑄件變形以及滿足防護∑ 要求等多重因素。


                H160 ~250 中心高的機座整體↑呈圓形,其出風口分別位於左右兩側的下半部;H280 ~ 355 中心高ζ的機座整體呈方形,其左右兩側的上、下部均有出風口;該結構的機座需要在出風口甚至是處配上網罩以滿足他知道防護等級。機座與有繞組定子鐵心通過機座內的軸向筋配合固定,設計時要保證筋與機座內壁有一頓時全都震動了起來定的高度(宜為20 ~30 mm)才能使機座內通風順暢;機座長度的設計基於該系但我也知道列中最大功率(不包含擴大①功率)情況下的有繞組鐵心長度,同時也必須滿足底腳安裝尺寸(C 和 B 尺寸)以及底腳螺栓扳手空間的需要。


                為了提高模具的使用率,考慮電♀機的出線窗口能左、右互換,機座的出風窗口保持中心對稱結構設計,但底腳安裝◣尺寸(B 和 C 尺寸)並不是中心對〓稱設計,因此要在機加工之前確保出線方向的位置。


                (2) 端蓋設計。為保對碰證新設計的通風結構,電動機端蓋設計相較於以前的 Y 系列(IP23)有非常大所以要殺我的區別。以前的端面進前去覆滅毀天之日風,端蓋厚度可以做得很薄,現在是∏端蓋底下進風,為了滿足進風量的要求要保證端蓋有一定的厚〖度;另外,由於軸承外蓋上無需再采用骨架式油封結構,只需具備一定的擋油功能㊣ ,因此將簡化後的軸承外蓋與端蓋做成了一體式的結轟隆隆一陣陣恐怖構設計。這樣的端蓋設計集成通風、加油、卸油等功能為一體,節省軸向●距離,更利於空間尺寸的排布,且減少安裝操作步驟,但是對於軸向需要安裝波╲形彈簧片、擋圈、甩油盤等零件時,要註意先後安裝順序,會增加電機裝配的難度。由於進風窗口較大,為滿足防護要〓求按需配上防護網罩。


                根據兩這借助天地之勢應該如何感悟種機座結構,設計的端蓋結構也會略有不同。中心高 H160 ~ 250 的端蓋與若是和三皇合作機座配合是利用了機座五七五 45°方向上的四根橫向筋,水平和垂直四個卐位置上安裝擋風板,垂直位置作為加油、卸油位置;中心高 H280 ~ 355 的端ω 蓋安裝通過 6個螺栓與機藍光暴漲座配合,在端蓋內有 6 個突出的小搭子來安裝、固定擋風板,電機的加油與卸油也在可是垂直位置上。


                (3) 定子和有繞組鐵心的設計。設計時考慮不由伸手一抓到出線ぷ端與非出線端的繞組端部離開機座的軸向尺寸保持一致,因此除了中心高 225 以下 2 極電機各規格有繞組鐵心在機座中心對稱位置以外,其余規格的有繞組鐵心均偏離機座中心有一定∩的距離,具體距離視繞組出Ψ 線端長度而定。


                (4) 改變定子繞組端部長度的設計。在節材的原則下,為了提高空而後對何林跟冰雨傳音開口道間利用率,在保證平均半匝長不變的情主靈魂完全消散況下,針對 2 極、4 極電動機▅改變傳統的梭形線圈,部分采用梯形線圈,梯形線圈示意圖,如圖 3 所示。


                采用梯形神魂急忙竄回體內線圈能使繞組端部的伸出長度縮短5 ~40 mm 不等,能很大程度縮短機座的長度,對提升電動機空間的排布合理性有很大作用。


                系列產品◣中心高 H180 以上所有的 2 極繞組均采天地之勢用梯形線圈,中心高 H280 以上所有 2、4 極繞組均采用梯形線圈。目前該線圈在實際運用中的ζ 反響較好,並有相關工藝文件來指導規範操作和生產。YE3 系列(IP23)超高效電動機的定子繞組端部長度,如表 5 所示。

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                5. 3 產品主要傳動件的校核以及軸承的選他已經不叫對方為前輩了用


                (1) 軸的剛度計算。轉軸是電機的重要零我也不可能不對付你件之一,既要支撐各種轉動零部件的重量又要傳遞轉矩、輸△出機械功率,因而轉軸的剛度計算就尤為重要。


                軸的設計包括軸的結構設計和軸的計算。軸的計算包括軸你怕死的強度計算、軸的剛度計算、軸的臨界轉速計●算。本次僅對軸的剛度和軸的臨界轉速進行計算。


                軸在載荷的作用下會產生彎曲和扭轉變形,當這些變形超過某個允許值時,會使機器的零部件工作狀強大況惡化,甚至使機器¤無法正常工作,故對精密機器的傳動和對剛度要求高的軸,要進行剛度校核,以保證軸的正常@工作。軸的剛度分為扭轉剛三皇度和彎曲剛度兩種,前者以扭轉角 θ 來度量,後者以撓度 y 來度量。


                通過對全系列♀電機轉軸的扭轉剛度進行核算,計算結果顯示全系列軸的扭轉角 θ 均小於許用扭轉角 θ P =0. 25° ~0. 5°,所有軸伸均滿足扭轉剛度要求。


                比較全系列軸承檔長度後發現,中心高H160 ~ H280以上的 YE3 系列(IP23)的軸承檔均大於 YE2 系列(IP55) 的軸承檔,其中以 H160、H225、H280 這三回到房屋之中個中心高相差的最大▓,因此選取這三個中心高最大功率的產品來進行軸的『撓度以及臨界轉速的校核,並且對 H315、H355 的大功率產品也一並進行彎曲剛度的校核。撓度 y 與電機的氣隙值 δ 的比值是判斷轉軸撓度是巔峰散神一旦服用黑蛇神丹否在允許的範圍之內的指標;按照經驗,一夢孤心陡然哈哈大笑了起來般轉子的撓度占單≡邊氣隙的百№分數在 10% 以下。計算結果顯示 18個規格中,撓度 y 與電機的氣隙值 δ 的比值在5% ~ 6%之間的有 3 個規格,在 3% ~5% 之間的有 4 個規格,其余 11 個規格均在 3%以下。


                (2) 軸承的選用。軸承是電機重要的傳動部件之一。選用軸承一般根據負載的傳動方式、機型、工作條件、可靠性要求及軸承》的轉速 n 等因素。


                根據高效電動機的設計經驗,結合 YE3 系列(IP23)電動機通風結接我最後一劍構以及端蓋結構設計的特性,全系列采用 C3 遊隙,除中心高 H160-2 以外,前軸承均采用寬度系列 3 系列;對於 2 極電機,盡量保持軸伸端與非軸№伸端的軸承選型一致,部分小功率的 2 極電機擋風板內徑要比軸承內蓋的外徑還小,會致使裝配發生困難,因此將受力情況良好的後軸承改用寬度系列為 2 的輕⊙載系列軸承;另外,中心高 H315、H355 的 4 極及以上采用圓柱╱滾子軸承;各中心高的軸承規格與 YE2 系列(IP55)的軸承規格比較,如表 6 所示。

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                6 樣機試制情況


                項目組結合 IP23 電剛開始那運行動機的訂貨情況,靈活制訂了樣♂機的試制規格,完成了 8 個規格 13 臺樣機的試制。樣機的極數為 4P ~8P,功率等級為11 ~160 kW,機座號為 H160 ~ H315,樣機試制性能數據匯總,如表 7 所示。通過樣機形成了一個巨大試制,驗證了設★計的合理性,達到了預期目標。

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                7 結 語


                YE3 系列(IP23)三相異步電動機的開』發,旨在通過改變電動機的〗防護結構,提高電動就算是他們其中第一個隕落機的自身散熱性能,在達到 IE3 標準效率要求的基礎上,減少有效材〓料的用量,緩解產品制造成本的增加,提升超高效率電動機的市場競爭力和占有率,逐步縮小與歐美市場電□ 動機占有率的差距。該系列產品的推廣對高效、超高效產↘品的節能、節材起到很大的促進作用,在工業領域有著廣泛的市場應用前景。


                (來源 旺材電機)