0.Einführung
Der Leerlaufstrom und der Verlust eines Drehstrom-Asynchronmotors in Käfigbauweise sind wichtige Parameter, die den Wirkungsgrad und die elektrische Leistung des Motors widerspiegeln.Dabei handelt es sich um Datenindikatoren, die direkt am Einsatzort gemessen werden können, nachdem der Motor hergestellt und repariert wurde.Es spiegelt bis zu einem gewissen Grad die Kernkomponenten des Motors wider – das Designprozessniveau und die Fertigungsqualität von Stator und Rotor, der Leerlaufstrom wirkt sich direkt auf den Leistungsfaktor des Motors aus;Der Leerlaufverlust steht in engem Zusammenhang mit der Effizienz des Motors und ist das intuitivste Testelement zur vorläufigen Beurteilung der Motorleistung, bevor der Motor offiziell in Betrieb genommen wird.
1.Faktoren, die den Leerlaufstrom und den Verlust des Motors beeinflussen
Der Leerlaufstrom eines Drehstrom-Asynchronmotors vom Eichhörnchentyp besteht hauptsächlich aus dem Erregerstrom und dem Wirkstrom im Leerlauf, wovon etwa 90 % der Erregerstrom sind, der zur Erzeugung eines rotierenden Magnetfelds verwendet wird wird als Blindstrom betrachtet, der den Leistungsfaktor COS beeinflusstφ des Motors.Seine Größe hängt von der Motorklemmenspannung und der magnetischen Flussdichte des Eisenkerndesigns ab.Wenn bei der Konstruktion die magnetische Flussdichte zu hoch gewählt wird oder die Spannung bei laufendem Motor höher als die Nennspannung ist, wird der Eisenkern gesättigt, der Erregerstrom steigt deutlich an und der entsprechende Leerlaufstrom ist groß und der Leistungsfaktor ist niedrig, sodass der Leerlaufverlust groß ist.Der Rest10 %ist Wirkstrom, der im Leerlauf für verschiedene Verlustleistungen genutzt wird und Auswirkungen auf den Wirkungsgrad des Motors hat.Bei einem Motor mit festem Wicklungsquerschnitt ist der Leerlaufstrom des Motors groß, der zulässige Wirkstrom wird reduziert und die Belastbarkeit des Motors wird reduziert.Der Leerlaufstrom eines Drehstrom-Asynchronmotors in Käfigbauweise beträgt im Allgemeinen30 % bis 70 % des Nennstroms und der Verlust beträgt 3 % bis 8 % der Nennleistung.Unter ihnen macht der Kupferverlust von Motoren mit kleiner Leistung einen größeren Anteil aus, und der Eisenverlust von Motoren mit hoher Leistung macht einen größeren Anteil aus.höher.Der Leerlaufverlust von Motoren großer Baugröße ist hauptsächlich der Kernverlust, der sich aus Hystereseverlust und Wirbelstromverlust zusammensetzt.Der Hystereseverlust ist proportional zum magnetisch permeablen Material und dem Quadrat der magnetischen Flussdichte.Der Wirbelstromverlust ist proportional zum Quadrat der magnetischen Flussdichte, dem Quadrat der Dicke des magnetisch permeablen Materials, dem Quadrat der Frequenz und der magnetischen Permeabilität.Proportional zur Materialstärke.Neben Kernverlusten gibt es auch Erregungsverluste und mechanische Verluste.Wenn der Motor einen großen Leerlaufverlust aufweist, kann die Ursache des Motorausfalls anhand der folgenden Aspekte ermittelt werden.1) Unsachgemäße Montage, unflexible Rotordrehung, schlechte Lagerqualität, zu viel Fett in den Lagern usw. verursachen übermäßige mechanische Reibungsverluste.2) Die falsche Verwendung eines großen Ventilators oder eines Ventilators mit vielen Flügeln erhöht die Windreibung.3) Die Qualität des Siliziumstahlblechs mit Eisenkern ist schlecht.4) Eine unzureichende Kernlänge oder eine unsachgemäße Laminierung führen zu einer unzureichenden effektiven Länge, was zu erhöhten Streuverlusten und Eisenverlusten führt.5) Aufgrund des hohen Drucks beim Laminieren wurde die Isolationsschicht des Kern-Siliziumstahlblechs zerdrückt oder die Isolationsleistung der ursprünglichen Isolationsschicht entsprach nicht den Anforderungen.
Ein YZ250S-4/16-H-Motor mit einem elektrischen System von 690 V/50 Hz, einer Leistung von 30 kW/14,5 kW und einem Nennstrom von 35,2 A/58,1 A.Nachdem der erste Entwurf und die Montage abgeschlossen waren, wurde der Test durchgeführt.Der 4-polige Leerlaufstrom betrug 11,5 A und der Verlust betrug 1,6 kW, normal.Der 16-polige Leerlaufstrom beträgt 56,5 A und der Leerlaufverlust beträgt 35 kW.Es wird festgestellt, dass der 16.Der Pol-Leerlaufstrom ist groß und der Leerlaufverlust ist zu groß.Bei diesem Motor handelt es sich um ein Kurzzeitarbeitssystem,läuft an10/5min.Die 16-Der Polmotor läuft ca. ohne Last1Minute.Der Motor überhitzt und raucht.Der Motor wurde zerlegt, neu konstruiert und nach der sekundären Konstruktion erneut getestet.Die 4-poliger Leerlaufstrombeträgt 10,7Aund der Verlust ist1,4 kW,was normal ist;der 16-poliger Leerlaufstrom beträgt46Aund der Leerlaufverlustbeträgt 18,2 kW.Es wird davon ausgegangen, dass der Leerlaufstrom groß ist und der Leerlaufverlust immer noch zu groß ist.Es wurde ein Nennlasttest durchgeführt.Die Eingangsleistung war33,4 kW, die Ausgangsleistungwar 14,5 kW, und der Betriebsstromwar 52,3A, was kleiner als der Nennstrom des Motors warvon 58,1A.Bei einer reinen Strombeurteilung wurde der Leerlaufstrom qualifiziert.Es ist jedoch offensichtlich, dass der Leerlaufverlust zu groß ist.Wenn während des Betriebs der beim Betrieb des Motors entstehende Verlust in Wärmeenergie umgewandelt wird, steigt die Temperatur jedes Teils des Motors sehr schnell an.Es wurde ein Leerlauftest durchgeführt und der Motor rauchte, nachdem er 2 Stunden lang gelaufen warProtokoll.Nach der dritten Änderung des Designs wurde der Test wiederholt.Die 4-Pol-Leerlaufstromwar 10,5Aund der Verlust war1,35 kW, was normal war;der 16-poliger Leerlaufstromwar 30Aund der Leerlaufverlustwar 11,3 kW.Es wurde festgestellt, dass der Leerlaufstrom zu klein und der Leerlaufverlust immer noch zu groß war., führte einen Test im Leerlaufbetrieb und nach dem Betrieb durchfür 3Minuten, der Motor überhitzte und rauchte.Nach der Neugestaltung wurde der Test durchgeführt.Die 4-Pol bleibt grundsätzlich unverändert,der 16-poliger Leerlaufstromist 26Aund der Leerlaufverlustist 2360W.Es wird beurteilt, dass der Leerlaufstrom zu klein ist, der Leerlaufverlust normal ist undder 16-Pol läuft für5Minuten ohne Last, was normal ist.Es ist ersichtlich, dass sich der Leerlaufverlust direkt auf den Temperaturanstieg des Motors auswirkt.
2.Haupteinflussfaktoren des Motorkernverlusts
Bei Niederspannungs-, Hochleistungs- und Hochspannungsmotorverlusten ist der Kernverlust des Motors ein Schlüsselfaktor für die Effizienz.Zu den Motorkernverlusten zählen grundlegende Eisenverluste, die durch Änderungen des Hauptmagnetfelds im Kern verursacht werden, sowie zusätzliche (oder Streu-) Verlusteim Kern bei Leerlaufbedingungen,und Streumagnetfelder und Oberwellen, die durch den Arbeitsstrom des Stators oder Rotors verursacht werden.Verluste durch Magnetfelder im Eisenkern.Grundeisenverluste entstehen durch Änderungen des Hauptmagnetfeldes im Eisenkern.Diese Änderung kann alternierender Magnetisierungsart sein, wie sie beispielsweise bei den Stator- oder Rotorzähnen eines Motors auftritt;Es kann auch rotatorischer Natur sein, wie sie beispielsweise im Stator- oder Rotor-Eisenjoch eines Motors auftritt.Unabhängig davon, ob es sich um eine Wechselmagnetisierung oder eine Rotationsmagnetisierung handelt, werden im Eisenkern Hysterese- und Wirbelstromverluste verursacht.Der Kernverlust hängt hauptsächlich vom Grundeisenverlust ab.Der Kernverlust ist groß, hauptsächlich aufgrund der Abweichung des Materials von der Konstruktion oder vieler ungünstiger Produktionsfaktoren, was zu einer hohen magnetischen Flussdichte, einem Kurzschluss zwischen den Siliziumstahlblechen und einer verdeckten Zunahme der Dicke des Siliziumstahls führt Blätter..Die Qualität des Siliziumstahlblechs entspricht nicht den Anforderungen.Als wichtigstes magnetisch leitendes Material des Motors hat die Leistungskonformität des Siliziumstahlblechs einen großen Einfluss auf die Leistung des Motors.Bei der Konstruktion wird vor allem darauf geachtet, dass die Qualität des Siliziumstahlblechs den Konstruktionsanforderungen entspricht.Darüber hinaus stammt die gleiche Siliziumstahlblechsorte von verschiedenen Herstellern.Es gibt gewisse Unterschiede in den Materialeigenschaften.Bei der Auswahl der Materialien sollten Sie Ihr Bestes geben, um Materialien von guten Siliziumstahlherstellern auszuwählen.Das Gewicht des Eisenkerns reicht nicht aus und die Stücke werden nicht verdichtet.Das Gewicht des Eisenkerns reicht nicht aus, was zu übermäßigem Strom und übermäßigem Eisenverlust führt.Wenn das Siliziumstahlblech zu dick lackiert wird, kommt es zu einer Übersättigung des Magnetkreises.Zu diesem Zeitpunkt wird die Beziehungskurve zwischen Leerlaufstrom und Spannung stark gebogen.Bei der Herstellung und Verarbeitung des Eisenkerns wird die Kornorientierung der Stanzoberfläche des Siliziumstahlblechs beschädigt, was bei gleicher magnetischer Induktion zu einem Anstieg des Eisenverlusts führt.Bei Motoren mit variabler Frequenz müssen auch zusätzliche Eisenverluste durch Oberschwingungen berücksichtigt werden;Dies sollte im Designprozess berücksichtigt werden.Alle Faktoren berücksichtigt.andere.Zusätzlich zu den oben genannten Faktoren sollte der Auslegungswert des Motoreisenverlusts auf der tatsächlichen Produktion und Verarbeitung des Eisenkerns basieren und versuchen, den theoretischen Wert mit dem tatsächlichen Wert in Einklang zu bringen.Die von allgemeinen Materiallieferanten bereitgestellten Kennlinien werden nach der Epstein-Quadrat-Kreis-Methode gemessen und die Magnetisierungsrichtungen verschiedener Teile des Motors sind unterschiedlich.Dieser besondere rotierende Eisenverlust kann derzeit nicht berücksichtigt werden.Dies führt zu unterschiedlich starken Inkonsistenzen zwischen berechneten Werten und gemessenen Werten.
3.Auswirkung des Motortemperaturanstiegs auf die Isolationsstruktur
Der Heiz- und Kühlvorgang des Motors ist relativ komplex und sein Temperaturanstieg verändert sich mit der Zeit in einer exponentiellen Kurve.Um zu verhindern, dass der Temperaturanstieg des Motors die Standardanforderungen überschreitet, wird einerseits der vom Motor erzeugte Verlust reduziert;andererseits wird die Wärmeableitungskapazität des Motors erhöht.Da die Leistung eines einzelnen Motors von Tag zu Tag zunimmt, sind die Verbesserung des Kühlsystems und die Erhöhung der Wärmeableitungskapazität zu wichtigen Maßnahmen zur Reduzierung des Temperaturanstiegs des Motors geworden.
Wenn der Motor längere Zeit unter Nennbedingungen läuft und seine Temperatur einen stabilen Wert erreicht, wird der zulässige Grenzwert des Temperaturanstiegs jeder Komponente des Motors als Temperaturanstiegsgrenze bezeichnet.Die Temperaturanstiegsgrenze des Motors ist in den nationalen Normen festgelegt.Die Temperaturanstiegsgrenze hängt im Wesentlichen von der maximal zulässigen Temperatur der Isolationsstruktur und der Temperatur des Kühlmediums ab, hängt aber auch von Faktoren wie der Temperaturmessmethode, den Wärmeübertragungs- und Wärmeableitungsbedingungen der Wicklung usw. ab Wärmestromintensität erzeugt werden darf.Die mechanischen, elektrischen, physikalischen und anderen Eigenschaften der Materialien, die in der Isolationsstruktur der Motorwicklung verwendet werden, verschlechtern sich unter dem Einfluss der Temperatur allmählich.Wenn die Temperatur auf ein bestimmtes Niveau ansteigt, verändern sich die Eigenschaften des Isoliermaterials erheblich und es kommt sogar zum Verlust der Isolierfähigkeit.In der Elektrotechnik werden Isolationsstrukturen bzw. Isolationssysteme in Motoren und Elektrogeräten häufig entsprechend ihrer extremen Temperaturen in mehrere hitzebeständige Güteklassen eingeteilt.Wenn eine Isolationsstruktur oder ein Isolationssystem über einen längeren Zeitraum auf einem entsprechenden Temperaturniveau betrieben wird, kommt es im Allgemeinen nicht zu übermäßigen Leistungsänderungen.Isolierkonstruktionen einer bestimmten hitzebeständigen Qualität verwenden möglicherweise nicht alle Isoliermaterialien derselben hitzebeständigen Qualität.Die hitzebeständige Qualität der Dämmkonstruktion wird durch Simulationsversuche am verwendeten Konstruktionsmodell umfassend bewertet.Die Isolierstruktur funktioniert unter vorgegebenen Extremtemperaturen und kann eine wirtschaftliche Lebensdauer erreichen.Theoretische Ableitungen und die Praxis haben gezeigt, dass zwischen der Lebensdauer der Isolationsstruktur und der Temperatur ein exponentieller Zusammenhang besteht und diese daher sehr temperaturempfindlich ist.Wenn bei einigen Spezialmotoren keine sehr lange Lebensdauer erforderlich ist, kann die zulässige Grenztemperatur des Motors aufgrund von Erfahrungen oder Testdaten erhöht werden, um die Größe des Motors zu verringern.Obwohl die Temperatur des Kühlmediums je nach Kühlsystem und verwendetem Kühlmedium variiert, hängt die Temperatur des Kühlmediums bei verschiedenen derzeit verwendeten Kühlsystemen grundsätzlich von der Atmosphärentemperatur ab und ist numerisch mit der Atmosphärentemperatur identisch.Ziemlich das gleiche.Unterschiedliche Methoden zur Temperaturmessung führen zu unterschiedlichen Unterschieden zwischen der gemessenen Temperatur und der Temperatur der heißesten Stelle in der zu messenden Komponente.Die Temperatur der heißesten Stelle im zu messenden Bauteil ist ausschlaggebend für die Beurteilung, ob der Motor über einen langen Zeitraum sicher betrieben werden kann.In einigen Sonderfällen wird die Temperaturanstiegsgrenze der Motorwicklung oft nicht vollständig durch die maximal zulässige Temperatur der verwendeten Isolationsstruktur bestimmt, sondern es müssen auch andere Faktoren berücksichtigt werden.Eine weitere Erhöhung der Temperatur der Motorwicklungen führt im Allgemeinen zu einer Erhöhung der Motorverluste und einer Verringerung des Wirkungsgrads.Der Anstieg der Wicklungstemperatur führt zu einer Erhöhung der thermischen Spannung in den Materialien einiger verwandter Teile.Andere, wie die dielektrischen Eigenschaften der Isolierung und die mechanische Festigkeit der Leitermetallmaterialien, haben nachteilige Auswirkungen;Dies kann zu Schwierigkeiten beim Betrieb des Lagerschmiersystems führen.Daher übernehmen einige Motorwicklungen derzeit zwar die KlasseBei Isolierkonstruktionen der Klasse H entsprechen die Temperaturanstiegsgrenzen immer noch den Vorschriften der Klasse B.Dadurch werden nicht nur einige der oben genannten Faktoren berücksichtigt, sondern auch die Zuverlässigkeit des Motors im Einsatz erhöht.Dies ist vorteilhafter und kann die Lebensdauer des Motors verlängern.
4.abschließend
Der Leerlaufstrom und der Leerlaufverlust des dreiphasigen Asynchronmotors mit Käfig spiegeln in gewissem Maße den Temperaturanstieg, den Wirkungsgrad, den Leistungsfaktor, die Startfähigkeit und andere wichtige Leistungsindikatoren des Motors wider.Ob es qualifiziert ist oder nicht, wirkt sich direkt auf die Leistung des Motors aus.Das Personal des Wartungslabors sollte die Grenzwertregeln beherrschen, sicherstellen, dass qualifizierte Motoren das Werk verlassen, Beurteilungen über nicht qualifizierte Motoren vornehmen und Reparaturen durchführen, um sicherzustellen, dass die Leistungsindikatoren der Motoren den Anforderungen der Produktnormen entsprechen.a
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 16. November 2023