电机采用磁性槽楔节能原理及其经济效益

节能技改 电机 采 用 磁 性 糟 楔 节 能 原 理 及 其 经 济 效 益 广西大学电气 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 东 龚树华 在石油、化工、电站、矿山、冶金等工 业中，火中型高压电动机广泛地用于驱动水 泵、风机、空气压缩机、球磨机 等 关 键设 备。高压电动机容量大，用量也大，如果能 降低电动机运行中的损耗提高电动机运行效 率，无疑可 以节约出可观的电能来供给更多 的用户用电。用磁性槽楔改造在用的大中型 高压电动机，便是提高电动机运行的效率达 到节电效果的有效 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 之一。大中型高压 电 机定子用开 V1槽，采用磁性槽楔时可以降低 I 总损耗约 7 ～23％的空载附加铁耗。 本文着重阐述空载附加铁耗的产生、影 响空载附加铁耗大小的主要因素、采用磁性 槽楔后的节 电效果等问题 一 、 空载附加铁耗的产生 空载附加铁耗在电机空载时就存在，它 主要指铁j出表面损耗和齿中脉振损耗。它是 由电机气隙中的谐波磁场产生的。造成气隙 中谐波磁场的原因有两个，其中原因之一是 铁心开槽导致气隙磁导不均匀而引起的气隙 磁导齿谐波磁场。 谐被磁场的磁通路径与铁芯表面凹凸面 的间距有关。 如果铁 ：表面凹凸面间距 (如凸极同步 电机的楹距T，比谐波波长入天祷多 ，谐波 斑趟，!襞巾在铣 誊表面一薄层内，如图 1所 示。当谐波磁场相对铁 岜：表面运动时，就在 铁芯表面感应涡流，涡流回路如图 2所示。 铁芯表面涡流使在铁芯中产生涡流损耗，由 于涡流集中在铁芯表面一薄层内，故称表面 损耗。 如果铁芯表面凹凸面问 (如齿距 t) I I l_—一 一———-．J 圈 1 谐波磁通路径在铁芯衷而 囝2 磁极表面涡流回路 ． vR ． 。 H u_ ． 维普资讯 http://www.cqvip.com 比谐波波长入小得多，谐波磁通将深入整个 齿部并经轭形成闭台回路，如图 3所示。当 谐渡磁场相对铁心齿运动时，进A齿中磁通 量发生变化，在整个齿部感应涡流产生涡流 损耗，与此同时因为齿中铁磁物质被谐波磁 场反复磁化产生磁滞损耗。因为涡流损耗和 磁滞损耗在整个齿部产生，故称脉振损耗。 异 步 电 动机定、转子铁心都开有槽， 定子铁心开槽引起的气隙磁导齿谐波磁通路 径如图4所示。～部分谐波磁通深入整个齿 部，另一部分磁通在齿表面薄层由。当磁导 齿谐波磁场相对转子运动时，在齿表面一薄 层内产生表面损耗，在整个齿部产生，脉振 损耗。 B‘ )l 圉 3 谐波磋通路径深入齿部 13tic) 定予 转手 二、铁芯表面损耗和齿 中脉搌损 耗的计算及影响其大小的主要因素 (一)同步电动机磁极的表面损耗 定子开口槽引起磁导齿谐波磁通密度幅 值为： B。1=B。I‰B6(特) · ⋯ · · (I) 式中 ——气隙系数； B6——气隙磁通密度 (单位特 )； 目。【——是定子槽 口宽b。1与气 隙长 度d比值的函数，由图 5查 取 。 在气隙长度d一定下，若减小 定 子稽 口 宽b。I，bof／d比值减小，由图 5查 得 口oI减 小，从式 (1)可见，磁导齿谐波幅值B。】减 小 因此减小定子槽 目宽可减小磁导齿谐波 磁通密度的幅值。 转子磁极表面损耗按下式计算： Popl=^o(BoIt】) ( l") ’ ×Sq 2×10一 (千瓦 )⋯⋯ (2) 式中 。——修正系数， 。^≈ l·93} tl——定子齿距 (单位 米)’ zl——定子齿数 { — — 定子相对转子磁板转速 (转／分)} ／ ’ ／’ l‘ r J ．1 图 4 谐波磁通路径在表面和齿中 囤 5 Bo与 (bo／~)的关系曲线 e。= 蚪 ∞ 吖 0 维普资讯 http://www.cqvip.com sp。——磁极表面积 (米 ) 从式 (2)可见，转子磁极表面损耗主 要与磁导齿谐波磁通密度幅 值B。l有关，当 定子槽口宽减小时，磁导齿谐波磁通密度幅 值Bol减小，则转子表面损耗与B。】成平方的 减小。 (二 )异步 电动机转子铁心表面损耗和 脉振损耗 1．转子铁心表面损耗 由定子开槽引起的气隙磁导齿谐波磁通 密度幅值Bol=B。l艇 (特)⋯⋯ (3) 式中口ol为( 一)的函数，由图5查取j I为定子开槽，转子 虚 拟为光滑时的 气隙系数。 转子铁心表面损耗按下式计算： P op2=0 ．5k。(zl”) ’ (B。ltD~：rD 21￡2 、 t 2- t 2 b oz ， ×10一。(千瓦 ) ⋯ ⋯ (4 ) 式中 。^——经验系数，主要与硅钢片规格、 性能及铁芯加工质量有关 D。，t 2——转子铁心外径及长度 (单位 米 ) t ，bo —— 转子齿距及槽 IEI宽 (单位 米 ) 从式 (4)可见，异步电动机转子铁芯 表面损耗主要与磁导齿谐波磁通密 度 幅 值 BoI 有关。与上述同步 电 机同理，当减小定 子槽口宽bd时磁导齿谐波磁通密度幅 值B。 减小，则异步 电动机转于铁芯表 面 损 耗与 B。1成平方的减小。 1．转子齿中脉振损耗 定子开槽引起的磁导齿谐波相对转子运 动时，进入转子齿中的磁通量将发生变化， 由此引起在转子齿里的磁通密度脉振振幅为 式中Bt。——转子齿中平均磁通 密 度 (单位 特 ) ； 转子齿中脉振磁通的交变频率 f zz 转子齿中脉振损耗按下式计算： Potz= ( ) ( ) 州 (千瓦) (6) 式中 —^—考虑由于加工影响和脉 振 磁通非 正弦引入的损耗增加系数， o ——取决于材料规格及性能的常数， Mf ——转子卤质量 (单位公斤) 从式 (6)可见，异步电动机转子齿中 脉振损耗主要与齿中磁通密度脉振 振 幅B，z 有关。在气隙长度b一定下，撼小定 子槽 口 宽D。l，与b。l／d比值有关的 Y 减 小，由式 (5)可见齿中磁通密度脉 振 振 幅 Bpz减 小，则齿中脉振损耗可以与B 成平方的减 、。 三、降低空载 附 加 铁 耗 的 途径 — — 采用磁性槽楔 由以上所述的空载附加铁耗的产生及其 计算公式可看出，大中型高压电动机，由于 定子开 口槽的槽口宽度-人，定子开槽引起的 磁导齿谐波磁通密度振幅大，进入转子齿中 谐波磁通密度脉振振幅亦大，所以，转予表 面损耗和齿中脉振损耗大。 为降低空载附加铁耗，定子开 口槽的槽 楔采用磁性槽楔，从磁路上来讲，好比电机采 用半闭 口槽一样 ，因为定予槽 口宽减小，所以 磁导齿谐波磁通密度振幅减小，必然的结果 使转子表面损耗和齿中脉搌损耗得以降低。 Bq =_27, t 8 ： Bt z(特) ⋯ 。·(5) 四、采用磁性槽楔节 电经 济效果 维普资讯 http://www.cqvip.com 一 台型号】513 7—4，额定功 率 260千 瓦，额定电压 6干伏的铸铝转子 异 步 电动 机，采用非磁性槽楔时空载 铁 耗 是l0．7千 瓦，效率91％，改用磁性槽楔后 (采 用MC 型模压磁性槽楔 )，空载铁耗降低到5．45千 瓦，效率提高到92．7 。 采用磁性槽楔节电经济效益 按 下 式 计 算：电机每年节电数 Q(千瓦时／年)=PN( 一 ) 电机每年节约电费 S (元／年 )=C·Q 式中P——所需的负荷 动力 (千瓦) c—— 电费 (元／千瓦时) N—— 运动时间 (小时／年) qF—— 采用磁性槽楔时电机效率( ) tic——采用非磁性槽楔时电机效率( ) 设该 电动机每天运行16小时，每月运行 25天，每年运行时间N：l 6×25×12=4800 小时，南宁市电价C：O．29(元／千瓦时)， 每年节约电量数 Q=260叫800×( 一 ) ：25210(千瓦时／年J 每年节约电费 S=25 2l0x O．29=73l0 (元14=4 如果改造五 台这样的电机，一年可节电 l0万千瓦时以上，节约电费近 4万元，运行 年数越长，经济效益越优。 磁性槽楔同样可用在半开 口或半闭口的 巾小型电机中，是当前改造被淘汰的高能耗 电动机节能的有效措施。 五、磁性槽楔新材料一 磁性槽泥 采用磁性槽楔，不但可 以降低 电机空载 附加铁耗，提高 电机效率，降低温升，而且 因为用磁性槽楔相当于缩小了槽 口宽，使气 隙有效长度减小，所以励磁电流减小，可 以 36 改善电机的功率因数。另外，因气隙磁导较 均匀，气隙磁密因此也分布比较均 匀，这可 以减少电机噪音和改善机械特性。尽管磁性 槽楔有这么多优点，但在我国直到最近几年 才开始推广应用，主要原因之一是过去的磁 性槽楔用模压成型的槽楔板加工而成，其成 本高，同时磁性槽楔的松动、脱楔问题还没 有完全解决所致。 】984年鞍钢矿山动力厂研制成功磁性槽 楔新材料—— 磁性槽泥，简称 aCC 材料(汉 字磁槽的拼音宇头)，它主要由高纯度还原 铁粉和高粘度树脂组成，是一种塑性好，使 用方便的泥状物。将 “CC”材料 抹 在电机 槽 日上，固化后即成为电机的磁性槽楔，它 和模压成型的磁楔相比，不但节电效果好， 而且投资少，操作简便，收效快，它弥补了 磁性槽楔难以应用在半闭 日或半开 口槽上的 不足和解决了 “脱楔”问题。 鞍钢矿山动力用CC材料改造了高能耗淘 汰电机629台从，大量测试数据 统 计．中小型 异步电动机效率平均提高1．25 ，温升平均 下降13℃。若电机年运行小时数达5000小时， 则每千瓦容量电机平均 节电 76千 瓦 时，另 外，CC材料对电机噪音和振动也有所改善 一 台型号 JO。I 一82一 “，1O r瓦 ． 3 80伏的鼠笼异步电动机，用磁性 槽 泥改造 前后，空载损耗由 2．6千瓦降 低 到 2．12千 瓦，效率由88 提高89 。 电机年节约电量 Q=4 0×4800×( 一等) =2,：157．6(干 瓦时／年) 电机年节约电费 S=2,157．G×0．29 =712 (元／年) 每公斤磁性槽泥35元，每公斤材料可改 造50千瓦 电机一台，则40千瓦电机需用梢滗 (下转筘41万) 维普资讯 http://www.cqvip.com 三、安装搅拌机。搅拌轴分三段，每段 长相等，即2．2米长 。直径 76无缝钢管，用 法兰连接，安装时注意同釉度。轴忡长至漏 斗 口上方1 OOm ra处．用 1 6园钢焊成内孔为 80的园环作定心，套住轴端，以 防摆动。． 园环用4根 1 G钢筋焊固定在旋风器 底部中 心。再在轴上焊搅拌杖，总共 4枝。搅拌轴 通过洼兰与减速机连接。减速机固定在盲板 上，电机固定在减速机上。 四、搅拌机速度选择。电机与减速机之 间用链条传动。传动比为4 6齿 ：15齿 ，轮径 分另Ⅱ为 45O和 】5O。减速机自身传 动 比为 l6：6。电机为 J0 2～ 51— 8，功率 为 4千 瓦，转速为720r·p·111。减速机型 号为A1 20 — 59O，传动功率为 3千瓦，传动比16：6， 主轴转数1 500r·P·111。搅拌机转速为9O转／ 分 。 五、注意密封，封好搅拌 轴与盲板的间 隙，封好人孔。透视镜孔的透视镜 ，用汽车 有机玻璃制作，用泥胶作垫片。在通气管下 部安装喷雾水，喷嘴用软化器喷嘴一只，以 防蔗髓重新飞起。通气管通至河边。最好， 在支架上焊上梯级，直至顶部，以利于维修 工作。 六、接通抽髓机管道，就可 以 抽 上蔗 髓，从透视镜看到蔗髓充满时，打开阀门， 开动搅拌机，即可运送 燃 料 入 炉，投入生 产 经过一段时间的运行后，我 们 掌 握 了 一 定的规律，要注意的地方有：①焊割要注 意火花落入旋风器内及管道内，以免着火； @搅拌机要注意加油；③要严格 密 封 好容 器j④遵守 操作规程 操作规程下载怎么下载操作规程眼科护理技术滚筒筛操作规程中医护理技术操作规程 。 经半年多现场记录， 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 该设备简单易 行，使用方便，容器内的蔗髓分布均匀，易 搅拌下落，完全可以 使 用。总 之，此 项改 造，不但解决了我厂历来的污染大问题，同 时，节约大量燃料，经济 效 益 显 著 f见下 表)。 人工管理费 平均每 日节约燃 I殳备 成本 (每月) 料折合本厂原煤 200元(其 中每 2 万 元 8吨 班 补 助50．元 ) I 从上表看出，每月可节约240吨原煤， 价格为 60元／吨，台计每月节约14400元，扣 _除管理费2o0元，每月纯收入为1 4200元，两 个月就可 以收回设备成本，一 年 便 可 节约 170400元。此项技术改造，给 我 厂 收 益不 少，值得有关厂家借鉴。 (上 楼 第36儿 ) ：o．8kg，：c具费、人工费、试验 费共用 0 U 400元，改造此台电机全部费用回收年限 = 挝 童± 白费 ： 0．8兰3曼t4oo 全年节约电费 712 =0．6(年 )即此台电机用CC材料改 造后仅 需 0．6×1 2=7个月便可收回改造 电机的全 部费用。 参考文献 [1]陈世坤主编 啦电机设计》 上册 三年级上册必备古诗语文八年级上册教案下载人教社三年级上册数学 pdf四年级上册口算下载三年级数学教材上册pdf ，机拽工业出 版祉 。 l 9 8 2午。 [2]鞍钒 市三 电办 “高 能耗 电 动机改遣 的 新途 本 ， 《节能 》， l 9 9 0年第 '期。 维普资讯 http://www.cqvip.com