Простой электродвигатель постоянного тока преобразует электрическую энергию постоянного тока в механическую. Двигатель, как правило, оснащен большим количеством катушек для большей производительности. Однако потери энергии все равно неизбежны – из-за трения между коллектором и щетками, кроме того, возникает и потеря крутящего момента под определенными углами.
Однако это не означает, что электродвигатели не могут быть энергоэффективны. Конструкция двигателя и способ его использования являются двумя решающими факторами, которые могут помочь сэкономить электроэнергию.
Рассмотрим для начала конструкционную часть электромотора и, соответственно, способы повышения энергоэффективности.
Использование медной обмотки в катушках статора
Если говорить об эффективности двигателя, то предпочтение стоит отдавать медным катушкам, а не алюминиевым. Это связано с тем, что проводимость у алюминия ниже, чем у меди. Следовательно, для обеспечения того же уровня проводимости может потребоваться большее поперечное сечение алюминиевых обмоточных проводов. Кроме того, у алюминиевой обмотки может быть больший объем по сравнению с электродвигателем с медной катушкой того же размера.
Если вы используете электродвигатель с алюминиевой обмоткой, рекомендуем проверить правильное подсоединение концов обмоточного провода для электромагнитов. С этой целью необходимо перфорировать оксидный слой алюминиевого обмоточного провода, чтобы предотвратить дальнейший контакт алюминия с воздухом.
Использование ротора с медными стержнями
В данном случае медь также обеспечивает преимущество в эффективности. Медные роторы предпочтительны для энергосберегающих отраслей промышленности, а также в тех случаях, когда электричество является дорогостоящим. По сравнению с алюминиевыми, медные роторы эффективнее и с точки зрения качества электродвигателя, надежности и срока службы.
Высокоточная механическая обработка подвижных деталей
Обработка деталей на оборудовании высокой точности позволяет добиваться минимизации брака. Однако в любом случае подвижные детали электродвигателя требуют своевременного технического обслуживания для обеспечения максимальной производительности и эффективности, а также долгого срока службы. Рекомендуется доверять техническое обслуживание только профильным специалистам, а также регулярно проводить проверку всех деталей.
Использование высококачественной стали для роторов и статоров
Высокотехнологичная электротехническая сталь необходима для изготовления экономичных статоров и роторов, используемых в электродвигателях для различных областей промышленности. Данный тип стали обеспечивает высокую магнитную проницаемость и низкие потери мощности, что в итоге дает высокую производительность. Это не сокращает потери мощности на 100%, но дает возможность их минимизировать.
Вихревые токи, также называемые токами Фуко, вступают в действие при изменении магнитного поля. Прокатка стали до более тонкого калибра контролирует эти вихревые токи и снижает потери. Это особенно актуально для рабочих частот, превышающих стандартные 50 или 60 Герц.
Размещение ротора и статора при наименьшем воздушном зазоре
Благодаря высокоточной обработке деталей, сегодня есть возможность разместить ротор и статор максимально близко друг к другу, в то же время не допуская их полного соприкосновения. При достижении скорости вращения в несколько тысяч оборотов в минуту, электрическая сталь ротора может испытывать огромное напряжение. Высокое напряжение особенно ощущается вблизи пазов для магнитов, где последние удерживаются на месте.
В индукционных электродвигателях передача энергии происходит через воздушный зазор между статором и электродвигателем. Воздушный зазор необходим для минимизации сопротивления. Небольшой зазор позволяет уменьшить потери энергии и повысить эффективность. Общее потоко-сцепление между статором и ротором увеличивается по мере уменьшения воздушного зазора. Более высокое потоко-сцепление приводит к снижению потерь энергии и повышению эффективности. Меньший зазор также помогает избежать шума при работе электродвигателя
Больше катушек – больше производительность мотора
Провода в фазных катушках электродвигателей малой мощности имеют меньшую толщину. Но в то же время количество витков катушки должно быть большим, чтобы увеличить магнитодвижущую силу (плотность тока). Сопротивление фазных обмоток и потери в двигателях малой мощности также выше, чем у мощных моторов. Поэтому маломощные электродвигатели с высокими скоростями требуют большей магнитодвижущей силы. Это означает, что нужно больше катушек, имеющих большее количество витков с тонкой проволокой, которая обеспечивает более высокую плотность тока.
Использование регулируемых электроприводов
Приводы с переменной скоростью (VSD) или приводы с регулируемой скоростью - это мощные промышленные электродвигатели. Их скорость можно регулировать с помощью внешнего контроллера. Эти приводы используются в управлении технологическими процессами, т.к. они позволяют экономить энергию на установках, использующих многочисленные электромоторы.
VSD обычно используются в качестве оборудования для энергосбережения в насосных и вентиляторных установках, там, где необходимо регулирование расхода энергии. Они также обеспечивают возможности плавного пуска, что понижает падения линейного напряжения, обычно наблюдаемые при запуске мощных двигателей – в том числе при управлении высокими инерциальными нагрузками.
При необходимости, специалисты Omec Motors помогут с подбором нужного типа электродвигателя, точно подходящего под ваши задачи.
