如何提高各类电机的效率？方法有哪些？
[导读]马拉松电机一直致力于超高效电机的研发和制造，针对国家政策已经明确要求淘汰低效电机的情况，马拉松电机为客户提供丰富的高效电机订制化设计方案。


工业和信息化部、国家质量监督检验检疫总局联合发布《电机能效提升计划(2013-2015年)》，明确了在用低效电机淘汰路线图，其中2015年底前淘汰2003年(含)前生产的Y、Y2、Y3系列低压三相异步电动机和电机生产企业自行命名的低压低效三相异步电动机。


具有百年历史的国际知名电机品牌马拉松电机一直致力于超高效电机的研发和制造，针对国家政策已经明确要求淘汰低效电机的情况，马拉松电机为客户提供丰富的高效电机订制化设计方案。其中有很多客户在要求提高电机效率的同时，并不希望改变电机的外形和安装尺寸，不希望改变配套设备的尺寸。


这意味着电机的外壳部件、铁心长度、定子冲片外圆等尺寸都不能改变，给电机设计带来了空前的难度。经过反复计算，多次实验，多次调整，我们成功地在不改变电动机外形尺寸条件下，以最低成本，将315中心高电机的效率等级从高效IE2提高至超高效IE3。


降低电动机损耗的措施


根据IEC60034-30标准的规定，IE3电动机比IE2电动机平均效率提高约一个百分点。以315中心高2极电机中最大功率200kW电动机为例，效率须从95.0%提高至95.8%，315中心高4极电机中最大功率200kW电动机，效率须从95.1%提高至96.1%。


众所周知，电动机的损耗主要由定子铜耗、转子铝耗、铁耗、机械损耗和杂散损耗组成，超高效电动机的开发，必须从降低这五大损耗着手，采取多种举措，挖掘潜力，降低损耗，提高电动机的效率。


(1)增加有效材料，降低铜、铁、铝耗


根据电动机相似原理，当电磁负荷不变，且不考虑机械损耗时，电动机效率的变化可近似表示为：


式中: η——现电动机的效率;


a——电动机的长度比例系数;


η0——原始电动机的效率。


从式(1)可见，效率与有效材料长度的线性增长成反比。所以，有效材料的增加能使效率值提高。


为了在一定的安装尺寸条件下获得较大的空间，以便能放置较多的有效材料来提高电动机的效率，定子冲片外径尺寸成为一个重要因素。对于IE3超高效电动机，由于其效率提高幅度较大，仅靠轴向尺寸的增加来提高效率是很困难的，为此很多公司选择了放大定子冲片外径的方案。


这意味着机座、端盖、风罩等外壳部件均须全部新制，不仅大量增加成本，而且结构件的力学和固有频率都需重新核算、分析和试验。不仅如此，电动机的外形尺寸会比现有的IE2高效电机大，这将改变客户配套设配，增加客户使用成本，这是很多客户所不能接受的。


既然定子冲片外径和铁心长度都不能改变，意味着铁的用量无法增加，那我们只能考虑如何增加铜和铝的用量。我们发现315中心高电机的冲片对铜和铝的利用率并不很高，于是参考我公司某一系列电动机的三圆尺寸，将定子铁心内圆缩小，增加定子槽深，增加铜的用量;同时增加转子槽深，增加铝的用量。


电机损耗高效率低下是很多工程困扰的一件事，下面电机磁铁厂家卡瑞奇小傅为您分享6个提高效率的好方法，希望对您有所帮助。


一、降低定子铜耗


降低定子绕组中电流通过所产生的铜耗，在电机绕组匝数不变的情况下,可加大导线线径而减小绕组电阻降低铜耗。


二、降低转子导体损耗


降低转子绕组中电流通过所产生的导体(铝或铜)损耗，通过控制转子铸造时的压力、温度以及气体排放路径等措施，减少转子导条中的气体，从而提高导电率,降低转子损耗。


三、增加有效材料，降低绕组损耗和铁耗


根据电机相似原理，当电磁负荷不变，并且不考虑机械损耗时，电机的损耗与有效材料尺寸的线性增长成反比。在小功率电机中，增加材料，效率提高较大，而对效率已较高的大功率电机效率提高较小。


四、高性能磁性材料和工艺措施降低铁耗


铁心材料的磁性能(导磁率和单位铁损)对电机的效率和其他性能影响较大，同时铁心材料费用又是构成电机成本的主要部份，因此选用合适的磁性材料是设计和制造高效率电机的关键。


五、缩小风扇降低通风损耗


对于较大功率的2、4极电机，风摩耗占有相当大的比例，如2P 110kW电机风摩耗可达总损耗的30 %左右。风摩耗主要由风扇消耗的功率所构成。由于高效率电机的热耗一般较低，因此冷却用风量可减少，从而通风功率也可减少。在温升许可的情况下，缩小风扇尺寸可有效地降低风摩耗。


六、通过设计和工艺措施降低杂散损耗


异步电机的杂散损耗主要是由磁场高次谐波在定转子铁心和绕组中所产生的高频损耗。为降低负载杂耗可通过采用Y- O串接的正弦绕组或其他低谐波绕组来降低各次相带谐波的幅值，从而降低杂耗。


电机是许多工业和家用设备中必不可少的一部分。几乎所有的机器和设备都需要电机来运转，而且电机不仅在工业和家用设备中起着重要的作用，在交通运输、医疗设备、航空航天等领域中也有广泛的应用。因此，电机的效率和节能问题一直备受关注。


在实现电机节能的过程中，一个常见的方法是替换电机，采用高效节能的新型电机。但是，并不是所有的使用电机的场合都可以随意更换电机。比如一些老旧的设备，它们的电机已经安装在原有的设备结构中，如果要替换电机，就需要对设备进行改造。而且如果是在大型工业设备中更换电机，会有较高的人力物力成本和停机时间成本。在这种情况下，如何实现电机节能呢?


实现电机节能的第一步是对电机进行评估。评估电机的效率和能耗，有助于确定在不更换电机的情况下，如何进行优化。一般来说，电机的效率越高，耗能就越低。因此，在没有更换电机的情况下，提高电机的效率是最重要的一步。


提高电机效率的方法有很多种。下面介绍几种常见的方法：


1.减小负载：负载越重，电机的运行效率就越低。因此，在不影响设备性能的前提下，尽量减小负载，可以有效地提高电机的效率。


2.优化传动系统：传动系统包括传动轴、皮带、齿轮等部分。通过优化传动系统，减小能量的转换损失，可以提高电机的效率。


3.调整电机运行参数：电机的运行参数包括电压、电流、频率等。适当调整这些参数，可以提高电机的效率。


除了上述方法，还有一些其他的方法，比如改进散热系统、使用可变速驱动器等。这些方法都可以在一定程度上提高电机的效率，从而实现节能的目的。


总的来说，实现电机节能的方法是多种多样的。在不更换电机的情况下，通过优化电机的使用环境和运行参数，可以有效地提高电机的效率，从而实现节能的目的。当然，在更换电机的情况下，也可以采用高效节能的新型电机，进一步提高节能效果。电机速度控制的方法有很多种，下面列举几种常见的方法：


1. 电压调节法：


通过改变电机绕组的电压来改变转速，可以调整电机转速但效率不高，控制精度低，一般不采用。


2. 频率调节法：


通过改变交流电源的频率来改变电动机的转速，通过改变PWM输出信号的占空比，使得电机的相电压频率随之改变。


3. PID 控制法：


对转速进行闭环控制，通过对转速偏差进行反馈控制，控制电机的速度，精度高、稳定性强，但是实现比较复杂。


4. 矢量控制法：


通过对磁场进行矢量控制来达到控制电机的速度，精度和效果都很好，但实现比较复杂。


5. 直流电机PWM调速法：


通过PWM的方式控制直流电机的转速。通过改变占空比来调节电源输出到电机的平均电压，从而改变电机的转速。


总之，电机速度控制的方法有很多种，具体采取哪种方式需要根据控制要求、电机类型、成本因素等综合考虑。