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淺析電動(dòng)機(jī)的節(jié)能改造措施

文檔作者：胡新晚文檔來源：湖南大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月15日
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觸持電棚 2004年第2期 綜，逋
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淺析電動(dòng)機(jī)的節(jié)能改造措施
胡新晚
(湖南大牛，湖南衡陽421 101)
Analysises on the Approach for Saving Energy Im provement of M otor
HU xin一1^)哪
(Hunan University，Hengyang 421 101，China)
摘要：降低電動(dòng)機(jī)的損耗、提高電動(dòng)機(jī)的效率已成為節(jié)
能降耗、降低生產(chǎn)成本的重要手段，文章從分析電動(dòng)機(jī)的損
耗人手，介紹了在進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的改造時(shí)可采用的各種節(jié)能降
耗方法。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)；節(jié)能；損耗
中圖分類號(hào)：TM343 ．2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1004—7018(2004)02—0o43—02
Abstract：Reducing the loss and improving the efficiency of
motor are important methods of saving ener~'and reducing cost．
Beginning with the loss of motor，all kinds of approach for saving
energy and reducing loss ale introduced．
Keywords：motor；saving energy：loss
1前言
我國能源相對(duì)缺乏，優(yōu)質(zhì)能源嚴(yán)重短缺，同時(shí)巨大的
能源消耗引起的環(huán)境污染將制約經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，從節(jié)約能
源、保護(hù)環(huán)境出發(fā)，我國開展了各方面的節(jié)能研究工作：
由于電動(dòng)機(jī)是量大面廣的機(jī)電產(chǎn)品，其耗電量占全國耗
電量的60％ 以上，因此研究電動(dòng)機(jī)的節(jié)能問題具有非常
重要的意義。本文結(jié)合實(shí)際介紹各種節(jié)能降損的方法
2電動(dòng)機(jī)的損耗
電動(dòng)機(jī)在將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的同時(shí)，本身也損耗
一部分能量，這些損耗一般可分為以下五個(gè)方面：
(1)基本鐵耗：基本鐵耗是主磁場(chǎng)在鐵心內(nèi)發(fā)生變
化時(shí)產(chǎn)生的，當(dāng)頻率為一定時(shí)，主要與鐵心中的磁通密
度、材料的厚度及性能有關(guān)。
(2)空載時(shí)鐵心中的附加損耗：它是由氣隙中的諧
波磁場(chǎng)引起的，主要是指定子、轉(zhuǎn)子開槽而引起的氣隙磁
導(dǎo)諧波磁場(chǎng)在對(duì)方鐵心表面產(chǎn)生的表面損耗和因開槽而
使對(duì)方齒中磁通因電機(jī)旋轉(zhuǎn)而變化所產(chǎn)生的脈振損耗=
(3)電氣損耗：指由工作電流在繞組銅(或鋁)中產(chǎn)
生的損耗，也包括電刷在換向器或集電環(huán)上的接觸損耗
(4)負(fù)載時(shí)的附加(或雜散)損耗：這是由于定子或
轉(zhuǎn)子的工作電流所產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)(包括諧波磁場(chǎng))在定、
轉(zhuǎn)子繞組里和鐵心及結(jié)構(gòu)件里引起的各種損耗。
(5)機(jī)械損耗：包括通風(fēng)損耗、軸承磨擦損耗和電刷
磨擦損耗
收稿日期：2003—08—28
3降低損耗的措施
對(duì)工礦企業(yè)而言，要將效益差、耗能大、維修難度大、
運(yùn)行費(fèi)用高的原有耗能設(shè)備全部更換為高效節(jié)能電動(dòng)
機(jī)，勢(shì)必耗資巨大難以承受，因此對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改
造，以提高效率作為工期短、投資少、工效快的節(jié)能捷徑。
(1)采用高效率繞組技術(shù)
更改定子線圈的繞嵌和連線方式，將普通60。相帶繞
組改造成為三角形(△)和星形(Y)，然后以串聯(lián)和并聯(lián)
方式連接起來，稱之為△ 一Y混和繞組或30。相帶繞組，
這種連接方式，削弱了電磁諧波，提高了基波繞組系數(shù)，
降低了繞組工作電流，在匝數(shù)相同的情況下，可提高電動(dòng)
機(jī)的效率。表l是某廠Y280M一6電動(dòng)機(jī)60。相帶繞組
和30。相帶繞組的試驗(yàn)數(shù)據(jù)：
表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)
定子銅耗 轉(zhuǎn)子鋁耗 鐵耗 雜散損耗 機(jī)械損耗 總損耗 效率
A60。 1484．5 726 l124．5 1044 362 5 4721．5 92 o65
△ 一Y30。 1338．5 503．5 1258．5 307 390 3753．5 93．545
從實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)來看，△ 一Y30。繞組比A60。繞組的
電動(dòng)機(jī)總損耗下降了，特別是雜散損耗下降了三分之二，
效率提高了近1．5％ 。
(2)△一Y變換運(yùn)行
現(xiàn)場(chǎng)工作中，“大馬拉小車”的現(xiàn)象司空見慣，除了浪
費(fèi)電能外，極易造成設(shè)備損壞。若原來的定子線圈是△
接法，可考慮改為Y接法，按照負(fù)載輕重轉(zhuǎn)換為星形接法
或三角形接法。表2是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子繞組△改Y變接
后的效率及功率因數(shù)變化表：
表2 A—Y變換后的效率及功率因數(shù)變化表
負(fù)載率 0．1 0．2 0．3 0．4 0．5
'7、／'7△ 1．27 1．1 1．04 1．01 1．0
COS 、／COS △ 1．94 1．8 1．64 1．49 1．35 淺
經(jīng)實(shí)測(cè)可知，當(dāng)實(shí)際負(fù)載率低于40％時(shí)，若采用△一 蝥
Y變換運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的空載電流降低，功率因數(shù)提高，因 動(dòng)
而線路損耗降低，一般節(jié)能可達(dá)25％ 左右。 i
(3)減少線圈端部長度
定子繞組端部損耗占繞組總損耗的1／4—1／2，減少；改
繞組端部長度，可提高電動(dòng)機(jī)效率。實(shí)驗(yàn)表明，端部長度 撂
減少20％ ，銅耗下降10％ 。 施
(4)增大導(dǎo)線截面，提高槽滿率
轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子囂鋁 耗也可減少。因此對(duì)季于 J、J0型毫 電動(dòng)機(jī)，可用高強(qiáng)l|I
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度漆包線替換原單、雙紗漆包線或絲漆包線，并增大一級(jí)
導(dǎo)線截面。對(duì)JO、JO2型電動(dòng)機(jī)，可將導(dǎo)線外面的絕緣物
減薄，以高強(qiáng)度聚脂漆包線代替絲漆包線，同時(shí)又將槽絕
緣改用絕緣良好且較薄的絕緣物，同樣導(dǎo)線截面可增大。
(5)采用磁性槽泥和磁性槽楔
磁性槽泥是用在電機(jī)上的一種新型節(jié)能材料，將其
抹壓在電動(dòng)機(jī)定子磁路上可提高磁路間隙導(dǎo)磁率，從而
降低磁阻。將其抹壓在電機(jī)槽口上，固化后成為電機(jī)的
磁性槽楔。磁性槽楔適用于開口槽和半開口槽型電動(dòng)
機(jī)，可取代絕緣槽楔封閉類電動(dòng)機(jī)的定子槽口，它可使氣
隙磁密分布趨于均勻，降低齒諧波的影響，降低脈振損耗
和表面損耗，并使有效氣隙長度縮短，所以能改善電動(dòng)機(jī)
氣隙磁勢(shì)波形，減少空載電流，改善功率因數(shù)，降低電動(dòng)
機(jī)損耗。表3是一些電動(dòng)機(jī)采用磁性槽泥改造前后的參
數(shù)對(duì)照表：
表3 采用磁性槽泥前后對(duì)照表
功率 空型號(hào) 載電流／A 空載損耗／kW 效率提高
kW 改前 改后 降低／％ 改前 改后 降低／％ ％
JO，一5l一6 5．5 2．9 2．5 l3．8 0．35 0 29 l7．1 1．1
JO，一72—4 30 l4．5 13．0 l0．3 1．16 0 77 33．6 l 3
BJO，一92—6 75 33．0 30 7 7．0 4 0 2 8 30 0 1．6
JS—l27—6 185 1o4．7 95．3 l1．8 7．20 5．9l l7．9 0．7
從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來看，采用磁性槽泥和磁性槽楔后，可降
低電動(dòng)機(jī)空載電流，降低空載損耗20％ 一40％ ，提高效率
1％ 一2％ 。
(6)采用節(jié)能型風(fēng)扇
采用較小的節(jié)能型風(fēng)扇，再加上良好的風(fēng)罩，可大大
降低機(jī)械損耗。
(7)采用高效的調(diào)速方式
(上接第3O頁)
高效調(diào)速指基本上不增加轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方式，如
變極調(diào)速、串極調(diào)速和變頻調(diào)速。
4結(jié)束語
電動(dòng)機(jī)已廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、公用設(shè)施和家
用電器各個(gè)領(lǐng)域，研究電動(dòng)機(jī)的節(jié)能降耗是追求經(jīng)濟(jì)效
益最大化的重要手段，是利國利民的大事。因此對(duì)老式
耗能大的電動(dòng)機(jī)必須進(jìn)行節(jié)能改造。實(shí)踐證明，采用以
上方法對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造是切實(shí)可行的。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳世坤．電機(jī)設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002，4
[2] 鄧隱北譯．節(jié)能型異步電動(dòng)機(jī)『J]．中小型電機(jī)．2002，(1)
作者簡介：胡新晚(1969一)，女，講師，現(xiàn)主要從事電工教學(xué)和電
機(jī)設(shè)計(jì)方面的研究工作。
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；相關(guān)鏈接
電動(dòng)機(jī)作為風(fēng)機(jī)、水泵、機(jī)床等各種設(shè)備的動(dòng)力，已
廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。在我國，電
動(dòng)機(jī)的用電量已經(jīng)占到社會(huì)總用電量的60％ 以上，而化
工、建材、電力、冶金行業(yè)既是耗電大戶，同時(shí)也是節(jié)能
i潛力最大的市場(chǎng)。因此，降低電動(dòng)機(jī)損耗、提高其效率
：已成為節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本的重要手段。生產(chǎn)和使
： 用高效電動(dòng)機(jī)，不僅能為國家節(jié)約電能，為使用者降低
!電費(fèi)，還可以提高制造商的市場(chǎng)競(jìng)爭力，可謂一舉多得。
、
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圖6 串口中斷接收流程
步距角與計(jì)算值有一定的誤差。這一定程度上影響了步
距角的均勻細(xì)分。因此實(shí)際需要的繞組電流需要在計(jì)算
值基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。為了克服這一缺點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用中可
以通過實(shí)驗(yàn)調(diào)試，調(diào)節(jié)D／A輸入數(shù)據(jù)，從而獲得電機(jī)均勻
的細(xì)分步距角。 經(jīng)過校正后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于程序中，從而
提高實(shí)際工作中步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的精度。
6結(jié)束語
本文采用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)線路，簡單
可靠、控制靈活、成本較低，非常適用于微型步進(jìn)電機(jī)細(xì)
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分步距角、平滑運(yùn)行等驅(qū)動(dòng)方案。系統(tǒng)軟件功能模塊化，
易于擴(kuò)展，通用性強(qiáng)。采用本系統(tǒng)進(jìn)行的自聚焦系統(tǒng)圖
像采集過程中，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)速度較高，聚焦速度快且圖
像清晰，對(duì)不同高度物體表面聚焦成像均可以滿足圖像
分辨率的要求。
參考文獻(xiàn)
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社，1987
[4] 黃先祥，張志利，劉春桐．基于步進(jìn)電機(jī)高精度細(xì)分的自動(dòng)定位
系統(tǒng)[J]．測(cè)控技術(shù)．1998，18(3)：39—40
作者簡介：鄭春陽(1978一)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)楣怆姍z
測(cè)與控制。
李勝利(1948一)，男，副教授。

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