0.はじめに
かご型三相非同期モーターの無負荷電流と損失は、モーターの効率と電気的性能を反映する重要なパラメーターです。モーターの製造・修理後に使用現場で直接測定できるデータ指標です。モーターのコアコンポーネントをある程度反映します。ステーターとローターの設計プロセスレベルと製造品質、無負荷電流はモーターの力率に直接影響します。無負荷損失はモーターの効率と密接に関係しており、モーターが正式に動作する前にモーターの性能を事前評価するための最も直観的なテスト項目です。
1.モーターの無負荷電流と損失に影響を与える要因
リス型三相非同期モータの無負荷電流は、主に励磁電流と無負荷時の有効電流で構成され、そのうち約90％が回転磁界を発生させるための励磁電流であり、無効電流とみなされ、力率 COS に影響します。モーターのφです。そのサイズは、モーター端子電圧と鉄心設計の磁束密度に関係します。設計時に、磁束密度が高すぎるか、モータの動作時に電圧が定格電圧より高い場合、鉄心が飽和し、励磁電流が大幅に増加し、それに対応して空の負荷電流が大きくなります力率が低いため、無負荷損失が大きくなります。残り10%は有効電流であり、無負荷動作時のさまざまな電力損失に使用され、モーターの効率に影響を与えます。巻線断面積が固定されたモーターの場合、モーターの無負荷電流が大きくなり、流せる有効電流が減少し、モーターの負荷容量が減少します。かご形三相非同期モータの無負荷電流は一般に定格電流の30%～70%、損失は定格電力の3%～8%。このうち、小出力モータでは銅損の割合が大きく、大出力モータでは鉄損の割合が大きくなります。より高い。大型モータの無負荷損失は主に鉄損であり、ヒステリシス損と渦電流損から構成されます。ヒステリシス損失は透磁性材料と磁束密度の二乗に比例します。渦電流損失は、磁束密度の二乗、透磁性材料の厚さの二乗、周波数の二乗、および透磁率に比例します。素材の厚さに比例します。鉄損に加えて、励磁損失や機械損失もあります。モータの無負荷損失が大きい場合、以下の観点からモータ故障の原因を探ることができます。1) 不適切な組み立て、ローターの回転の柔軟性のなさ、ベアリングの品質の低下、ベアリング内のグリースが多すぎるなどにより、過剰な機械的摩擦損失が発生します。2 ) 大型のファンや羽の多いファンを誤って使用すると、風の摩擦が増加します。３）鉄心珪素鋼板の品質が悪い。4 ）コア長不足や積層不良により有効長が不足し、浮遊損失や鉄損が増加します。5) ラミネート時の高圧により、芯材の珪素鋼板の絶縁層が潰れたり、本来の絶縁層の絶縁性能が要件を満たさなくなったりした。
YZ250S-4/16-H モーター 1 台、電気システム 690V/50HZ、電力 30KW/14.5KW、定格電流 35.2A/58.1A。最初の設計と組み立てが完了した後、テストが実行されました。4極の無負荷電流は11.5A、損失は1.6KWで正常でした。16 極の無負荷電流は 56.5A、無負荷損失は 35KW です。16-と決定されています。極無負荷電流が大きく、無負荷損失が大きすぎます。このモーターは短時間作動システムであり、で走っています10/5分16-ポールモーターは約無負荷で動作します1分。モーターが過熱して発煙します。二次設計後にモーターを分解して再設計し、再テストしました。4-極無負荷電流10.7Aですそして損失は1.4KW、それは正常なことです。16-極の無負荷電流は46Aそして無負荷損失18.2KWです。無負荷電流が大きく、無負荷でも損失が大きすぎると判断します。定格荷重試験を実施しました。入力電力は33.4KW、出力電力14.5KWでした、および動作電流52.3Aでした、モーターの定格電流よりも小さかった58.1Aの。電流のみに基づいて評価した場合、無負荷電流が認定されました。ただし、無負荷損失が大きすぎることは明らかです。運転中、モーターの回転時に発生する損失が熱エネルギーに変換されると、モーター各部の温度が急激に上昇します。無負荷運転試験を行ったところ、2運転後にモーターが発煙しました。分。3 回目の設計変更後、テストが繰り返されました。4-極無負荷電流10.5Aでしたそして損失は1.35KW、それは正常でした。16-極無負荷電流30Aでしたそして無負荷損失11.3KWでした。無負荷電流が小さすぎるが、無負荷損失が依然として大きすぎることが判明しました。、無負荷動作試験を実施し、走行後3人分数分後、モーターが過熱して発煙しました。再設計後、テストを実施しました。4-ポールは基本的に変更されませんが、16-極無負荷電流26Aです、および無負荷損失2360Wです。無負荷電流が小さすぎる、無負荷損失が正常であると判断され、16-ポールはのために走ります5負荷なしで数分かかりますが、これは正常です。無負荷損失がモータの温度上昇に直接影響していることが分かります。
2.モーターコア損失の主な影響要因
低電圧、高出力、および高電圧のモーター損失では、モーターの鉄心損失が効率に影響を与える重要な要素となります。モーターのコア損失には、コア内の主磁場の変化によって生じる基本的な鉄損、追加の (または漂遊) 損失が含まれます。無負荷状態ではコア内で、ステータまたはロータの動作電流によって生じる漏れ磁場と高調波。鉄心の磁場によって生じる損失。基本的な鉄損は、鉄心の主磁場の変化によって発生します。この変化は、モーターのステーターまたはローターの歯で起こるような、交流磁化の性質のものである可能性があります。また、モーターの固定子や回転子の鉄ヨークで発生するような、回転磁化の性質を持つこともあります。交流着磁でも回転着磁でも、鉄心にはヒステリシスや渦電流損が発生します。鉄損は主に基本鉄損に依存します。鉄損は主に材料の設計からの逸脱や製造上の多くの不利な要因により大きくなり、その結果、高い磁束密度、珪素鋼板間の短絡、珪素鋼板の厚さの偽装増加が発生します。シート。。珪素鋼板の品質が要件を満たしていません。モーターの主要な磁気伝導性材料として、ケイ素鋼板の性能コンプライアンスはモーターの性能に大きな影響を与えます。設計時には、主にケイ素鋼板のグレードが設計要件を満たしていることが確認されます。また、同じグレードの珪素鋼板でもメーカーが異なります。材料特性には特定の違いがあります。材料を選択するときは、優れたケイ素鋼メーカーの材料を選択するように最善を尽くす必要があります。鉄心の重量が不足し、圧縮されていません。鉄心の重量が不足すると過大な電流が流れ、過大な鉄損が発生します。珪素鋼板を厚く塗装しすぎると磁気回路が過飽和になります。このとき、無負荷電流と電圧の関係曲線は大きく曲がります。鉄心の製造・加工中に珪素鋼板の打ち抜き面の粒方位が崩れ、同じ磁気誘導を受けた場合に鉄損が増加します。可変周波数モーターの場合、高調波によって生じる追加の鉄損も考慮する必要があります。これは設計プロセスで考慮すべきことです。すべての要素が考慮されます。他の。上記の要因に加えて、モータ鉄損の設計値は、実際の鉄心の製造および加工に基づいて、理論値と実際の値を一致させるように努める必要があります。一般的な材料サプライヤーが提供する特性曲線はエプスタイン正方円法に従って測定されており、モーターの各部分の磁化方向は異なります。この特殊な回転鉄損は現在考慮できません。これにより、計算値と測定値の間にさまざまな程度の不一致が生じます。
3.モーター温度上昇による絶縁構造への影響
モーターの加熱および冷却プロセスは比較的複雑であり、その温度上昇は時間とともに指数関数的に変化します。モーターの温度上昇が規格要件を超えないようにするために、モーターで発生する損失を低減する一方で、モーターが発生する損失を低減します。一方、モーターの放熱能力は増加します。モーター単体の容量は日々増大しており、モーターの温度上昇を改善するには冷却システムの改良や放熱能力の向上が重要な対策となっています。
モータを定格条件で長時間運転し、温度が安定したときのモータ各部の温度上昇の許容限界値を温度上昇限界といいます。モーターの温度上昇限界は国の規格で定められています。温度上昇限界は、基本的には絶縁構造が許容する最高温度と冷媒の温度によって決まりますが、温度測定方法、巻線の伝熱・放熱条件、温度測定方法などの要因にも関係します。生成できる熱流強度。モーター巻線の絶縁構造に使用されている材料の機械的、電気的、物理的およびその他の特性は、温度の影響により徐々に劣化します。温度が一定のレベルに上昇すると、断熱材の特性は本質的に変化し、断熱能力が失われることさえあります。電気技術では、モーターや電気製品の絶縁構造または絶縁システムは、極度の温度に応じていくつかの耐熱グレードに分類されることがよくあります。断熱構造または断熱システムが、対応するレベルの温度で長時間動作しても、一般に過度の性能変化は生じません。特定の耐熱グレードの断熱構造には、すべて同じ耐熱グレードの断熱材が使用されているとは限りません。断熱構造の耐熱グレードは、使用構造モデルによるシミュレーション試験を実施することで総合的に評価されます。断熱構造は指定された極端な温度下でも機能し、経済的な耐用年数を実現できます。理論的な導出と実践により、断熱構造の耐用年数と温度の間には指数関数的な関係があることが証明されており、断熱構造は温度に非常に敏感です。一部の特殊用途のモーターでは、寿命をそれほど長くする必要がない場合、モーターのサイズを小さくするために、経験またはテストデータに基づいてモーターの許容限界温度を高くすることができます。冷却媒体の温度は冷却方式や使用する冷却媒体によって異なりますが、現在使用されている各種冷却方式において、冷却媒体の温度は基本的に雰囲気温度に依存し、数値的には雰囲気温度と同じになります。ほとんど同じ。温度測定方法が異なると、測定温度と測定対象のコンポーネントの最も熱い部分の温度との間に異なる差が生じます。モーターが長時間安全に動作できるかどうかを判断する鍵となるのは、測定対象のコンポーネントの最も高温になる場所の温度です。一部の特殊なケースでは、モーター巻線の温度上昇限界は、使用される絶縁構造の最大許容温度によって完全に決定されないことがよくありますが、他の要因も考慮する必要があります。モーター巻線の温度がさらに上昇すると、一般にモーター損失の増加と効率の低下を意味します。巻線温度の上昇により、一部の関連部品の材料の熱応力が増加します。絶縁体の誘電特性や導体金属材料の機械的強度など、その他の要因も悪影響を及ぼします。ベアリング潤滑システムの動作に問題が生じる可能性があります。したがって、現在一部のモーター巻線はクラスを採用していますが、クラス H 絶縁構造の場合、その温度上昇制限は依然としてクラス B の規制に従っています。これにより、上記の要因のいくつかが考慮されるだけでなく、使用中のモーターの信頼性も向上します。それはより有益であり、モーターの耐用年数を延ばすことができます。
4。結論は
かご形三相非同期モーターの無負荷電流と無負荷損失は、温度上昇、効率、力率、始動能力、およびモーターのその他の主要な性能指標をある程度反映します。認定の有無はモーターの性能に直接影響します。保守ラボの担当者は、制限規則を理解し、認定されたモーターが工場から出荷されるようにし、不認定のモーターを判断し、モーターの性能指標が製品規格の要件を満たしていることを確認するために修理を実行する必要があります。
投稿日時: 2023 年 11 月 16 日