管环境保护能够引起个人和公众的广泛关注,但它的力量还不足以影响商业决策。 公司需要更好的商业理由来购买和安装电机,努力节省电力,使项目更具成本效益。 安装更节能的电机以降低能耗最能满足这一需求。 美国新电机效率标准自2010年12月19日起实施,使用节能电机已成为要求。
在谈论节能电机时,您必须了解该术语实际上是指具有转子和励磁绕组的传统构造的电机。 罗克韦尔自动化 Kinetix 运动控制全球产品经理 David Hansen 表示:“感应电机可以制成标准能效、高能效、超高能效等不同类型,而永磁电机则不能。 ”
由于不使用额外的电能来产生定子磁场,因此永磁电机结构本质上更加高效。 Baldor Electric 交流电机高级产品经理 John Malinowski 表示:“交流感应电机拥有完整的产品系列,满足 NEMA 超高效率中的 NEMA MG 1 表 12-12 和 12-13 以及 IEC 60034 中的 IE3 的要求 -30。 等级要求。”
正是由于这个原因,我们将讨论限制在具有铁磁芯和定子线圈的感应电机上,稍后我们将讨论永磁电机的能效特性。
Malinowski 继续说道:“超高效电机比老式电机具有更严格的公差、产生的热量更少、振动更少、更安静且更耐用。” 而且,博世力士乐工业经理 Peter Fischbach 表示:“当今的交流感应电机通过使用新的开槽和绕组几何形状、更好的铁芯材料和铜转子来改善能量转换路径和物理性能,从而实现电机的高效率。”
马林诺夫斯基说:“提高效率的关键是降低损耗。线圈中使用更多的铜可以降低定子损耗,铁芯中使用更高牌号的硅钢可以降低铁芯中的损耗。更少的损耗意味着冷却所需的功率更少。甚至 更低,这也减少了损失。” Fischbach补充道:“损耗主要发生在定子和转子上的传导损耗以及铁芯本身的损耗。这些损耗也称为铁芯损耗或磁滞损耗。”
绕组电阻——随着绕组电阻的增加,电机效率降低。 为了最大限度地提高电机效率,电机设计人员通过最大化定子槽填充(定子槽中的铜绕组数量)和最小化端子绕组半径(电机槽外的铜绕组数量)来最大限度地提高电机效率。
叠片材料——铁芯损耗的大小与定子叠片的材料性能和铁的质量直接相关。 而且,较薄的叠片比较厚的叠片具有较低的定子铁芯损耗。
叠片齿的几何形状 - 叠片齿的几何形状会影响电机内部的磁通密度。 提供更高磁通密度的齿几何形状可减少杂散损耗,从而提高能源效率。
Fischbach 建议:“大多数工厂自动化和工业应用的目标是有效利用能源并产生最高产量。 因此,在投资电机等单个设备之前,对整个系统进行分析、建模和优化非常重要。 必要的。”
马林诺夫斯基对此表示同意:“用更好的电机替换低效电机很容易,但这并不一定意味着你会变得更有效率。 效率为 95% 的电机与效率为 90% 至 95% 的螺旋-螺旋减速机配对。 它可以非常节能,但与只有 50% 到 60% 的两级减速齿轮系统配合使用时,它并不理想。”
Fischbach同意:“能源效率是一个相对的概念,因为我们必须考虑节能设备对整个系统能源效率的影响,例如循环时间或吞吐量。 例如,如果不使用变速箱等低效驱动器,80% 能效的直接驱动扭矩电机比 95% 能效的伺服电机更节能,并且可以增加输出。”