การวิจัยเพื่อลดมอเตอร์ ie3 ในอินเดีย
ฉบับใหม่ของ IEC60034-30 "คลาสประสิทธิภาพของมอเตอร์ ie3 ความเร็วเดียว สามเฟส เหนี่ยวนำกรงในอินเดียกำหนดระดับประสิทธิภาพของมอเตอร์ไฟฟ้า วิธีการใหม่ในการพิจารณาความสูญเสียและประสิทธิภาพจากการทดสอบ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งการอธิบายมาตรการสำหรับ การลดการสูญเสียของมอเตอร์ไฟฟ้าด้วยวิธีใหม่ในการพิจารณาความสูญเสียและประสิทธิภาพจากการทดสอบได้อธิบายไว้
บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบแบบจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟสประสิทธิภาพระดับพรีเมียม (IE3) กำลังไฟ 7.5 กิโลวัตต์ ขดลวดชั้นเดียว 1000 รอบต่อนาที ออกแบบและผลิตเป็นต้นแบบโดยบริษัท Electroprecizia Electrical Motors ที่ตั้งอยู่ในเขต บราซอฟ, โรมาเนีย
สปริงสกรอลล์สำหรับการนำพลังงานกลับคืนมาสำหรับเครื่องซักผ้าได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะ ได้แก่ สปริงเกลียว คลัตช์วงล้อ คลัตช์เกียร์ใหม่และส่วนประกอบอื่นๆ โปรแกรมคือเราได้เก็บพลังงานกลไว้ด้วยสปริงเกลียวเมื่อเครื่องซักผ้า (ป้องกัน) เบรกและชะลอความเร็ว และใช้ในขณะที่เครื่องซักผ้าต้าน (บวก) เพื่อสตาร์ทหรือเร่งความเร็ว
เพื่อลดแรงบิดและเสียงรบกวนเพิ่มเติมที่เกิดจากสนามฮาร์โมนิกของสล็อต มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสแบบกรงกระรอกที่มีแถบโรเตอร์แบบเบ้จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงขนาดเล็กและขนาดกลาง อย่างไรก็ตาม ด้วยโรเตอร์เบ้ การกระจายของสนามพื้นฐานตามแนวแกนจะไม่สม่ำเสมอ ซึ่งอาจทำให้เกิดความอิ่มตัวของแกนกลางที่มากขึ้นและการสูญเสียเหล็กที่สูงขึ้น นอกจากนี้ อินเตอร์บาร์หรือกระแสตามขวางยังถูกผลิตขึ้นจากการไม่หุ้มฉนวนระหว่างแถบโรเตอร์และเหล็กเคลือบ ซึ่งทำให้สูญเสียมากเกินไปอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับมอเตอร์ขนาดเล็กและ ie3 ในอินเดีย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องขจัดอิทธิพลของโรเตอร์เบ้ที่มีต่อการสูญเสียมอเตอร์ ในลักษณะนี้ วิธีการออกแบบของแท่งโรเตอร์แบบไม่เอียงสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงถูกนำเสนอ ซึ่งใช้แท่งโรเตอร์ตรงแบบอสมมาตรเพื่อลดค่าสนามฮาร์มอนิกของช่อง ในเวลาเดียวกัน การสูญเสียส่วนเกินที่เกิดจากกระแสขวางก็สามารถทำได้เช่นกัน หลีกเลี่ยง ดังนั้น การออกแบบมอเตอร์เหนี่ยวนำขนาดเล็กและขนาดกลางด้วยประสิทธิภาพระดับ IE3 ระดับพรีเมียมจึงเป็นประโยชน์
ในสหราชอาณาจักร มอเตอร์ไฟฟ้ามีสัดส่วนเกือบ 25,000 ใน 6,000 ของปริมาณการใช้ไฟฟ้าในอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม ตาม GAMBICA หากมีการเพิ่มการควบคุมความเร็วแบบปรับได้ลงในมอเตอร์ของแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องซึ่งไม่ได้ใช้งานอยู่ในปัจจุบัน จะสามารถประหยัดพลังงานได้ประมาณ 2GWh (ผลผลิตของกังหันลมขนาดกลาง XNUMX โดยประมาณ) ที่สอดคล้องกัน การลดการปล่อย COXNUMX นี่คือเป้าหมายของคำสั่งผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานของสหภาพยุโรป (ErP) การวิจัยเพื่อลดมอเตอร์ ie3 ในอินเดียภายในบริบทนี้ ข้อบังคับเกี่ยวกับค่าคอมมิชชันสำหรับมอเตอร์ 640/2009/EC กำหนดระดับประสิทธิภาพขั้นต่ำสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำแรงดันต่ำแบบสามเฟส ขั้นตอนแรกของข้อบังคับซึ่งกำหนดระดับประสิทธิภาพ IE2 เป็นค่าต่ำสุดสำหรับมอเตอร์ใหม่ มีผลบังคับใช้
การศึกษานี้ดำเนินการวิเคราะห์เปรียบเทียบตัวบ่งชี้ปริมาณการใช้ไฟฟ้าและการปล่อย CO2 สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำสี่ขั้ว (IM) ของคลาสประสิทธิภาพ IE3 และ IE4 ที่มีกำลังไฟ 2.2–200 กิโลวัตต์ในชุดปั๊มแบบปรับความเร็วได้ นอกจากนี้ ยังได้ประเมินมอเตอร์รีลัคแทนซ์แบบซิงโครนัสที่ป้อนด้วยคอนเวอร์เตอร์ IE4 (SynRM) ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ การเปรียบเทียบได้มาจากข้อกำหนดของผู้ผลิตสำหรับระบบขับเคลื่อนด้วยกำลัง (PDS) ที่ความเร็วรอบการหมุนและโหลดต่างๆ ผลการวิจัยพบว่า ตัวบ่งชี้การปล่อยก๊าซเรือนกระจกสำหรับมอเตอร์ประเภท IE3 นั้นแย่กว่ามากเมื่อเทียบกับมอเตอร์ประเภท IE4 สำหรับระดับพลังงานต่ำ ซึ่งประกอบเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ที่ใช้งานได้ สิ่งนี้เป็นเหตุให้ต้องขยายช่วงกำลังบังคับสำหรับมอเตอร์ IE4 เป็นอย่างน้อย 7.5–200 กิโลวัตต์ หรือแม้แต่ 0.75–200 กิโลวัตต์ เนื่องจากจะมีส่วนช่วยอย่างมากในการบรรลุเป้าหมายใหม่ที่ทะเยอทะยานในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก นอกจากนี้ ยังแสดงให้เห็นข้อได้เปรียบในการปฏิบัติงานของ IE4 SynRM เหนือ IE4 IM เช่น การออกแบบและเทคโนโลยีการผลิตที่เรียบง่ายกว่าในราคาที่เทียบเคียงได้
มอเตอร์รีลัคแตนซ์แบบซิงโครนัสที่ทันสมัยช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานสำหรับงานอุตสาหกรรมหลายประเภท มาตรฐานใหม่กำหนดระดับประสิทธิภาพการใช้พลังงานห้าระดับสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้า ตั้งแต่ IE1 ถึง IE5 บทความนี้จะพิจารณาประเด็นที่เกี่ยวข้องกับการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และการทดสอบมอเตอร์รีลัคแทนซ์แบบซิงโครนัสที่ปราศจากแม่เหล็กของระดับประสิทธิภาพพลังงานสูงสุด IE5 แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่เสนอช่วยให้สามารถคำนวณปัจจัยด้านประสิทธิภาพ ตัวประกอบกำลัง แรงบิดกระเพื่อม การสูญเสียจากขดลวดในแกนแม่เหล็กของสเตเตอร์และโรเตอร์ และลักษณะการทำงานอื่นๆ ของมอเตอร์รีลักแตนซ์แบบซิงโครนัสทำงานในโหมดการทำงานต่างๆ มอเตอร์ได้รับการทดสอบบนแท่นทดสอบ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการวัดแรงบิดโดยตรง ใช้เทอร์โมคัปเปิลและทำการวัดในโหมดความร้อนในสภาวะคงตัวเพื่อค้นหาอุณหภูมิที่คดเคี้ยว ร่างกายของมอเตอร์รีลักแตนซ์ซิงโครนัสต้นแบบมีขนาดและความสูงของแกนหมุนเหมือนกันกับตัวมอเตอร์ ie3 ในอินเดียที่มีกำลังเท่ากัน
เนื่องจากมาตรฐานพลังงานที่แตกต่างกันทั่วโลก ผู้ประกอบการส่งออกมอเตอร์และเครื่องจักรก่อสร้างออกแบบและจัดการการผลิตยากขึ้น เพิ่มต้นทุน หากเป็นไปตามมาตรฐานสากล IE3 ผลิตชุดมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงพิเศษ จ่ายไฟได้มาตรฐานโลก โดยไม่เปลี่ยนขนาดและน้ำหนักโดยไม่เพิ่มต้นทุนการผลิต มอเตอร์สะดวก ส่งออกไปทั่วโลกโดยเฉพาะด้วยการจัดหาเครื่องจักร และวิศวกรรมสนับสนุนการส่งออกไปทั่วโลกสะดวกมาก บทความนี้อธิบายวิธีการออกแบบมอเตอร์สากลความถี่และแรงดันไฟฟ้า ตลอดจนใช้วิธีนี้ในการออกแบบข้อมูลการคำนวณมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงพิเศษและข้อมูลการทดสอบต้นแบบ ข้อมูลการคำนวณและข้อมูลการทดสอบประเภทแสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่มอเตอร์ตัวเดียวกันนั้นไม่แปรผันโดยพื้นฐานภายใต้มาตรฐานกำลังของทุกประเทศในโลก
โปรแกรมประสิทธิภาพพลังงานของรัฐและยูทิลิตี้ได้สนับสนุนวัตถุประสงค์ทั่วไปของมอเตอร์เหนี่ยวนำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นในอดีตเป็นมาตรการเพื่อช่วยให้บรรลุเป้าหมายการประหยัดพลังงาน เมื่อเวลาผ่านไป มาตรฐานประสิทธิภาพขั้นต่ำของรัฐบาลกลางได้รับการยกระดับเป็นมอเตอร์ประสิทธิภาพสูง (R) ie3 ในข้อกำหนดเฉพาะของอินเดีย และประโยชน์จากการจัดการโปรแกรมสำหรับมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าเล็กน้อยจะมีค่าเกินกว่าต้นทุนอีกต่อไป มอเตอร์เทคโนโลยีขั้นสูง เช่น มอเตอร์แม่เหล็กถาวร (PMAC) อาจเปิดโอกาสให้ผู้ดูแลระบบโปรแกรมสามารถประหยัดพลังงานได้อย่างมีนัยสำคัญจากโปรแกรมมอเตอร์ การทดสอบแบบตั้งโต๊ะและภาคสนามของมอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่มีกำลังม้าขนาดเล็ก ตาม CSA 838-13 หรืออินพุต - โมเดลเอาต์พุตจาก IEC 60034-2-1 และ IEEE 112 ระบุว่ามีประสิทธิภาพมากกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำขนาดเดียวกัน 2%-26% ในช่วงโหลดการทำงานเดียวกัน โดยทั่วไป ยิ่งการโหลดหรือความเร็วของมอเตอร์ต่ำเท่าใด การประหยัดพลังงานเป็นเปอร์เซ็นต์ก็จะยิ่งสูงขึ้น การทดสอบแสดงให้เห็นถึงการประหยัดพลังงานจากเทคโนโลยีมอเตอร์ PMAC
เมื่อเร็ว ๆ นี้การประหยัดพลังงานโดยการปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์และการนำระบบควบคุมความเร็วตัวแปรมาใช้ได้ถูกเร่งขึ้น Fuji Electric ได้พัฒนามอเตอร์ที่รวมอินเวอร์เตอร์ ซึ่งรวมเอาฟังก์ชันอินเวอร์เตอร์ไว้ในมอเตอร์ นอกเหนือจากการใช้มอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงแล้ว การทำงานด้วยความเร็วที่ปรับได้ด้วยการควบคุมอินเวอร์เตอร์ยังให้ผลการประหยัดพลังงานที่ชัดเจนอีกด้วย ยิ่งไปกว่านั้น ยังลดขนาดลงได้ด้วยการรวมตัว ผลการประหยัดพลังงานลดลง 45% (1,923 kWh ต่อปี) จากมอเตอร์มาตรฐานที่มีประสิทธิภาพระดับ IE1 และ 43% (1,742 kWh ต่อปี) เมื่อเทียบกับ IE3 "Premium Efficiency Motors"
มาตรฐานประสิทธิภาพสูงกำลังได้รับการแนะนำอย่างช้าๆ โดยระดับประสิทธิภาพของ IE3 จะกลายเป็นข้อบังคับในหลายประเทศในไม่ช้า ระดับประสิทธิภาพของ IE4 ได้รับการพัฒนาสำหรับการใช้งานในอนาคต ในบทความนี้ การตรวจสอบจะดำเนินการตามมาตรฐาน IE 60034-30 ซึ่งครอบคลุมถึงมอเตอร์เหนี่ยวนำการสตาร์ทไลน์แบบมาตรฐาน การวิจัยเพื่อลดมอเตอร์ ie3 ในอินเดียเทคนิคการออกแบบบางอย่างที่สามารถใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐาน IE4 ได้กล่าวถึง มาตรฐานนี้กำลังถูกแทนที่ด้วยมาตรฐาน IE60034-30-1 ซึ่งขยายไปยังมอเตอร์สตาร์ทสายอื่นๆ และยังมีการแนะนำ IE 60034-30-2 ให้ครอบคลุมไดรฟ์แบบปรับความเร็วได้เพื่อจัดการกับเทคโนโลยีที่กำลังพัฒนา สรุปคือสามารถหามาตรฐาน IE4 ได้ แต่ต้องมีการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการกำหนดข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพใหม่สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำ ดังนั้นผู้ผลิตเครื่องจักรไฟฟ้าจึงต้องกำหนดเกณฑ์การออกแบบใหม่เพื่อลดความสูญเสียโดยมีเป้าหมายเพื่อให้ได้ค่าประสิทธิภาพที่กำหนดโดยหมวดหมู่มาตรฐาน IE2 และ IE3 ตาม IEC เนื่องจากในอนาคตอันใกล้ คาดว่าความต้องการด้านประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น (หมวด IE4 และ IE5) คาดว่าจะเพิ่มขึ้น จึงควรหาทางเลือกใหม่เพื่อลดการสูญเสียในมอเตอร์เหนี่ยวนำต่อไป ในงานนี้ ได้ทำการศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้เวดจ์แม่เหล็กในมอเตอร์เหนี่ยวนำที่มีช่องเสียบแบบกึ่งปิด กลยุทธ์นี้ช่วยลดการสูญเสียทองแดงและแกนกลาง ดังนั้นจึงเพิ่มประสิทธิภาพมอเตอร์ได้ การศึกษาวิเคราะห์มอเตอร์กำลังต่ำและพิจารณาการซึมผ่านและรูปทรงต่างๆ สำหรับเวดจ์แม่เหล็ก นอกจากนี้ยังเน้นไปที่แรงบิดและกระแสเริ่มต้น สุดท้าย การทดสอบยืนยันโดยใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำคลาส IE3 380 ขั้ว 4-kW 2-V จะถูกนำเสนอ
กระบวนการสากลในการประสานมาตรฐานของมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในการสร้างความก้าวหน้าในการค้าโลกด้วยมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงระดับพรีเมียม (IE3) และระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ที่ประหยัดพลังงานในปั๊ม พัดลม และคอมเพรสเซอร์ และการจัดการและแปรรูปทางอุตสาหกรรม มาตรฐานดังกล่าวรวมถึงการทดสอบประสิทธิภาพพลังงาน ฉลากและคลาสประสิทธิภาพ ตลอดจนการกำหนดข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่จำเป็น มีการรายงานความคืบหน้าด้วยนโยบายการออกแบบเชิงนิเวศในยุโรปร่วมกับโลกของประเทศต่างๆ ที่มีมาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานขั้นต่ำ (MEPS) ตั้งแต่ปี 2011 ในขณะที่ประเทศอื่นๆ เช่น สหรัฐอเมริกา แคนาดา และเม็กซิโก ได้ปรับปรุงข้อกำหนดบังคับที่มีอยู่ภายในสิ้นปี 2010 ให้บรรลุ IE3 ยุโรปยังได้เริ่มแนะนำมาตรฐานประสิทธิภาพของระบบสำหรับพัดลมและปั๊ม
หลายประเทศใช้นโยบายประหยัดพลังงานที่เข้มงวดเพื่อลดการใช้พลังงานในมอเตอร์ไฟฟ้า การปรับปรุงในการออกแบบ กระบวนการ และการนำเทคโนโลยีใหม่เข้ามามีส่วนในการเจาะกลุ่มประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน ตั้งแต่ IE1 ถึง IE4 โดย IE4 มีประสิทธิภาพมากที่สุด การเปรียบเทียบระหว่างคลาสมอเตอร์เหนี่ยวนำ IE2, IE3 และ IE4 เพื่อประเมินประสิทธิภาพของเทคโนโลยีเหล่านี้ต่อหน้าฮาร์โมนิกที่ห้าและเจ็ด ผลลัพธ์แสดงว่า IE4 Super Premium Motor แสดงค่ากระแสและอุณหภูมิที่ต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม แสดงลักษณะที่ไม่เป็นเชิงเส้น
ระบบพลังงานทั่วโลกอยู่ระหว่างกระบวนการเปลี่ยนผ่านไปสู่แนวทางปฏิบัติด้านพลังงานหมุนเวียนและประสิทธิภาพพลังงาน มอเตอร์เหนี่ยวนำมีบทบาทสำคัญในกระบวนการเปลี่ยนแปลงพลังงานนี้ เนื่องจากมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะโหลดทางอุตสาหกรรม ซึ่งคิดเป็นมากกว่า 53% ของการใช้พลังงานทั่วโลก เนื่องจากมีประเทศจำนวนมากขึ้นที่ใช้มาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานขั้นต่ำผ่านมอเตอร์เหนี่ยวนำที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น การเปรียบเทียบระหว่างเทคโนโลยีใหม่เหล่านี้เมื่อมีสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าจะต้องได้รับการประเมินอย่างเป็นระบบก่อนที่จะนำนโยบายทดแทนมาใช้ในอุตสาหกรรม การวิจัยเพื่อลดมอเตอร์ ie3 ในอินเดียด้วยเหตุนี้ งานนี้จึงนำเสนอการวิเคราะห์เปรียบเทียบผลกระทบของแรงดันไฟฟ้าฮาร์มอนิกต่อประสิทธิภาพและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของมอเตอร์ไฟฟ้าคลาส IE2, IE3 และ IE4 ในสภาพการทำงานเดียวกันในแง่ของการทดแทนในอนาคต ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าภายใต้สภาวะการทำงานที่เหมาะสม มอเตอร์แม่เหล็กถาวรประเภท IE4 มีประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในแง่ของการสิ้นเปลืองและอุณหภูมิ อย่างไรก็ตาม นำเสนอคุณลักษณะที่ไม่เป็นเชิงเส้น
มีการขายมอเตอร์ไฟฟ้ามากกว่า 30 ล้านตัวทุกปีทั่วโลก ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา การปรากฏตัวของมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นส่งผลให้มีการเปลี่ยนมอเตอร์เก่าที่ติดตั้งไว้มากกว่า 70% ผู้ผลิตนำเสนอเทคโนโลยีใหม่เพื่อทดแทนมอเตอร์เหนี่ยวนำกรงกระรอก (SCIM) จากสถานการณ์สมมตินี้ ควรทำการศึกษาเพื่อวิเคราะห์ประสิทธิภาพของมอเตอร์เหล่านี้ในสภาพการทำงานเดียวกัน เพื่อทราบข้อดีและข้อเสียหลักของมอเตอร์เหล่านี้ การศึกษานี้นำเสนอการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของมอเตอร์ไฟฟ้าในคลาส IE2, IE3 และ IE4 ในสภาวะที่ไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า (VU) ที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำและเกิน ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าไม่เพียงแค่เปอร์เซ็นต์ที่ไม่สมดุลเท่านั้นที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์ แต่ยังรวมถึงขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่ด้วย VU ยังส่งผลให้ฮาร์โมนิกเพิ่มขึ้นในมอเตอร์แต่ละตัว ส่วนใหญ่อยู่ในมอเตอร์ไฮบริดแบบแม่เหล็กถาวร ซึ่งแสดงคุณลักษณะที่ไม่เป็นเชิงเส้น
มอเตอร์ประสิทธิภาพสูง (IEC class IE3/IE4) ได้เข้าสู่ตลาดเนื่องจากข้อบังคับทั่วโลกเกี่ยวกับประสิทธิภาพการใช้พลังงาน พฤติกรรมทางไฟฟ้าของมอเตอร์เหล่านี้แตกต่างไปตามกระแสที่ไหลเข้าและกระแสของโรเตอร์ที่ล็อกสูงขึ้น ในบางกรณี ปัญหาอาจเกิดขึ้นกับส่วนประกอบอื่นๆ ของการติดตั้ง ในบทความนี้ เราจะตรวจสอบปัญหาที่อาจเกิดขึ้นเกี่ยวกับการเริ่มต้นแบบออนไลน์โดยตรง เราให้ภาพรวมของงานที่ทำในคณะกรรมการเทคนิคมาตรฐานเพื่อปรับมาตรฐานสวิตช์เกียร์และมอเตอร์ สุดท้ายนี้ เราได้จัดทำแนวทางในการออกแบบระบบมอเตอร์ที่ประหยัดพลังงานและทนทาน
การออกแบบที่เหมาะสมที่สุดของมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอกประสิทธิภาพสูง (IE3) โดยใช้มาตราส่วนแนวรัศมี การปรับขนาดตามแนวแกน และการกรอกลับของมอเตอร์ประสิทธิภาพสูง 4 ขั้ว (IE4) ขนาด 2 กิโลวัตต์ที่มีอยู่ ปัจจัยการปรับมาตราส่วนถูกกำหนดไว้สำหรับพารามิเตอร์ทั้งหมดของวงจรสมมูล และพิจารณาอิทธิพลของความอิ่มตัวที่มีต่อตัวเหนี่ยวนำหลักและการรั่วไหลในจุดปฏิบัติการทั้งหมด ปัจจัยการปรับขนาดที่เหมาะสมที่สุดถูกกำหนดโดยใช้อัลกอริธึมการเพิ่มประสิทธิภาพ Differential Evolution โดยมีปริมาณเหล็กขั้นต่ำที่กำหนดเป็นฟังก์ชันต้นทุน
ภาพรวมของคุณสมบัติของมอเตอร์หลักที่มีอิทธิพลต่อการตั้งค่าอุปกรณ์ป้องกันถูกนำเสนอ โดยชี้ให้เห็นความแตกต่างที่สำคัญระหว่างมอเตอร์สามเฟสแบบ direct-on-line (DOL) ที่มีระดับประสิทธิภาพต่างกัน ผลลัพธ์ของการทดสอบและการจำลองเชิงทดลองถูกนำเสนอและอภิปรายในขอบเขตของการป้องกันมอเตอร์จากการโอเวอร์โหลด การลัดวงจร ความไม่สมดุลของกระแส และสภาวะของโรเตอร์ที่ถูกล็อก สำหรับกระรอกคลาส 7.5-kW, สี่ขั้ว, IE2 และ IE3 -มอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรง (SCIM) และสำหรับมอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบ Line-start ระดับ IE4 (LSPM) ที่นำเสนอข้อมูลสำคัญที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมทางไฟฟ้าและความร้อน อุปกรณ์ป้องกันมอเตอร์แม่เหล็กความร้อนแบบดิจิตอลเชิงพาณิชย์สองเครื่อง ซึ่งแบบจำลองการระบายความร้อนได้รับการออกแบบมาสำหรับมอเตอร์คลาส IE1 และ IE2 ได้รับการประเมินในแง่ของประสิทธิภาพการทำงานในมอเตอร์ที่ทดสอบ เอกสารนี้มีความสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมเนื่องจากการรุกที่สำคัญของมอเตอร์เหนี่ยวนำคลาส IE3 รวมถึงการแนะนำล่าสุดในตลาดของมอเตอร์เหนี่ยวนำคลาส IE4 และ LSPM
ดังที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำที่มีโรเตอร์แบบกรงกระรอกถูกจัดประเภทตาม IEC 60034-30:2008 ในสามระดับประสิทธิภาพ: ประสิทธิภาพมาตรฐาน IE1; ข. ประสิทธิภาพสูง IE2; ค. ประสิทธิภาพระดับพรีเมียม IE3 ตามข้อกำหนดการออกแบบเชิงนิเวศน์ ตั้งแต่ 01.01.2015 ตามลำดับ 01.01.2017 มอเตอร์จะต้องไม่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าระดับประสิทธิภาพของ IE3 ผู้ผลิตมอเตอร์มีหน้าที่ปฏิบัติตามข้อกำหนดนี้ โดยพัฒนาตัวแปร IE3 เอกสารนี้อ้างถึงโหมดการทำงานของมอเตอร์เหล่านี้ ไปจนถึงโซลูชันทางเทคนิคที่นำไปใช้ และผลลัพธ์ที่ได้
การเปลี่ยนมอเตอร์มาตรฐานด้วยมอเตอร์ IE2 และ IE3 โดยอัตโนมัติและไม่เหมาะสม อาจมีผลข้างเคียงที่ร้ายแรง ไม่พึงประสงค์ และไม่ตั้งใจ หากไม่มีใครยอมให้สิ่งเหล่านี้ในการออกแบบระบบ การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน 1% บนมอเตอร์เพียงอย่างเดียวอาจส่งผลให้การใช้พลังงานของระบบโดยรวมเพิ่มขึ้นอย่างแท้จริง ข้อความหลักของบทความนี้คือ เมื่อพิจารณาถึงการเพิ่มประสิทธิภาพการอนุรักษ์พลังงานและประสิทธิภาพ เราไม่ควรมองเฉพาะประสิทธิภาพเฉพาะของรายการเดียวของระบบ (เช่น มอเตอร์ไฟฟ้าตามปกติ) แต่ควรดูที่ประสิทธิภาพเสมอ และการใช้พลังงานของทั้งระบบ เครื่อง/มอเตอร์ไฟฟ้าที่กล่าวถึงในบทความนี้หมายถึงเครื่องเหนี่ยวนำกระแสสลับ
การวิเคราะห์เปรียบเทียบการใช้พลังงานของมอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 2.2 กิโลวัตต์ประเภทต่างๆ และคลาสประสิทธิภาพพลังงานในไดรฟ์ไฟฟ้าของหน่วยปั๊มที่มีการควบคุมปีกผีเสื้อในระบบจ่ายน้ำ มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรแบบ Line-start ของคลาสประสิทธิภาพพลังงาน IE4 และมอเตอร์เหนี่ยวนำของคลาสประสิทธิภาพพลังงาน IE4 และ IE3 ของผู้ผลิตหลายรายได้รับการพิจารณา (IE4 และ IE3 เป็นฉลากของคลาสประสิทธิภาพพลังงานของมอเตอร์ไฟฟ้าตาม IEC 60034-30- 1) มาตรฐาน) การใช้พลังงานที่โหลดไฮดรอลิกเปลี่ยนแปลงภายใต้รอบการทำงานทั่วไปคำนวณจากข้อมูลป้ายชื่อของปั๊มและมอเตอร์ไฟฟ้า วิธีการที่พัฒนาขึ้นแสดงให้เห็นว่าการเลือกมอเตอร์ไฟฟ้าตามคลาสประสิทธิภาพพลังงาน IE ตามมาตรฐาน IEC 60034-30-1 (กล่าวคือ ตามประสิทธิภาพที่โหลดที่กำหนด) อาจไม่ให้การใช้พลังงานขั้นต่ำของหน่วยปั๊มการไหลแบบแปรผันมากกว่า รอบการทำงานปกติ
มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงระดับพรีเมียม (IEC IE3 Class) เป็นข้อบังคับในอเมริกาเหนือ คลาส Super-Premium (IEC IE4 Class) และ IE5 Ultra-Premium ประสิทธิภาพถูกกำหนดไว้ใน Standard IEC 60034-30 รุ่นที่สอง สำหรับการใช้งานความเร็วคงที่สำหรับการเริ่มต้นใช้งาน มอเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบเริ่มต้น Line-Start Super-Premium IE4 และมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอกเป็นทางเข้าล่าสุดในตลาดมอเตอร์อุตสาหกรรม สำหรับการใช้งานแบบปรับความเร็วรอบได้ มอเตอร์ซิงโครนัสแบบแปรผันระดับ IE4 ก็เป็นช่องทางใหม่ในตลาดเช่นกัน สำหรับช่วงพลังงานต่ำ การย้ายจากคลาส IE4 เป็น IE5 อาจต้องย้ายออกจากเทคโนโลยีมอเตอร์เหนี่ยวนำเรเดียลฟลักซ์ ไปยังเทคโนโลยีแม่เหล็กถาวรและเทคโนโลยีรีลัคแทนซ์ ไม่ว่าจะใช้แม่เหล็กแรร์-เอิร์ธหรือเฟอร์ไรท์ ในบทความนี้ จะนำเสนอการวิเคราะห์ประสิทธิภาพของมอเตอร์ไฟฟ้าที่ดีที่สุดและเทคโนโลยีมอเตอร์ที่เกิดขึ้นใหม่ เช่น มอเตอร์ซิงโครนัสแบบแม่เหล็กถาวรแบบฟลักซ์ตามแนวแกน
บทความนี้จะแนะนำความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีล่าสุดของการผลิตโรเตอร์ทองแดงผ่านเทคนิคการหล่อแบบได-คาสติ้ง ซึ่งเป็นวิธีการที่ง่ายและใช้งานได้จริงสำหรับการผลิตมอเตอร์เหนี่ยวนำที่มีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพสูงในระดับสูงอย่างประหยัดในขนาดใหญ่ นอกจากนี้ยังแสดงตัวอย่างการใช้โรเตอร์ทองแดงหล่อเพื่อผลิตมอเตอร์แบบเฟสเดียวที่มีประสิทธิภาพสูง ตลอดจนมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงที่ระดับประสิทธิภาพ IE3 และ IE4 และวิเคราะห์ลักษณะทางเทคนิคของมอเตอร์โรเตอร์ทองแดงหล่อ
การออกแบบและการจำลองมอเตอร์เหนี่ยวนำ 15 กิโลวัตต์ 2 ขั้ว 50 เฮิรตซ์ สามเฟส เพื่อให้ได้ระดับประสิทธิภาพ IE4 ตามที่คณะกรรมการไฟฟ้าระหว่างประเทศกำหนด (IEC) เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น มอเตอร์ได้รับการออกแบบ ปรับแต่ง และจำลองด้วยโรเตอร์หล่อทองแดงและเหล็กไฟฟ้าที่มีการสูญเสียต่ำ วิธีการจำลองได้รับการตรวจสอบก่อนโดยเปรียบเทียบกับผลการทดสอบของมอเตอร์ IE3 มาตรฐาน โมเดลจำลองเดียวกันนี้ใช้อ้างอิงถึงการออกแบบมอเตอร์ IE4 โซลูชันการออกแบบที่มีประสิทธิภาพ IE4 นี้ทำได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนรูปทรงสเตเตอร์และขนาดเฟรม
มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงระดับพรีเมียมเป็นข้อบังคับในอเมริกาเหนือ แต่กำลังมีการแนะนำคลาสที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นใหม่ มอเตอร์ของ IE4 Super-Premium Efficiency Class มีวางจำหน่ายแล้วในตลาด และ IE5 Ultra-Premium Efficiency Class ใหม่กำลังอยู่ในระหว่างการพิจารณา ภายใน IE4 Super-Premium Class มอเตอร์แม่เหล็กถาวร Line-Start (LSPM) เป็นทางเข้าล่าสุดในตลาดมอเตอร์อุตสาหกรรม ประสิทธิภาพการทำงานในสภาวะคงที่นั้นโดดเด่น แต่เช่นเดียวกับเทคโนโลยีทั้งหมด มีปัญหาที่เกี่ยวข้องบางประการ ทั้งสำหรับการติดตั้งเพิ่มเติมหรือการใช้งานใหม่ ประสิทธิภาพ LSPM สามารถวัดได้ตามวิธีอินพุต-เอาต์พุต (หรือโดยตรง) ที่ระบุในมาตรฐาน IEEE 112 หรือ IEC 60034-2-1 แต่หากต้องแยกความสูญเสียออก เช่น เพื่อให้สามารถแก้ไขอุณหภูมิได้อย่างเหมาะสม สิ่งสำคัญในการประเมินว่าวิธีการทดสอบที่ระบุสามารถนำไปใช้กับเครื่องประเภทนี้ได้หรือไม่ เนื่องจากการส่งเสริมและการเจาะระบบไดรฟ์แบบปรับความเร็วรอบได้ (VSD) อย่างมีนัยสำคัญในระบบขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์อุตสาหกรรม ความทนทานต่อมอเตอร์และขีดจำกัดการทำงานของอุปกรณ์ดังกล่าวจึงเป็นประเด็นสำคัญ
ดังที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำที่มีโรเตอร์แบบกรงกระรอกถูกจัดประเภทตาม IEC 60034-30:2008 ในสามระดับประสิทธิภาพ: ประสิทธิภาพมาตรฐาน IE1; ข. ประสิทธิภาพสูง IE2; ค. ประสิทธิภาพระดับพรีเมียม IE3 ตามข้อกำหนดการออกแบบเพื่อสิ่งแวดล้อม ตั้งแต่วันที่ 16 มิถุนายน 2011 มอเตอร์จะต้องไม่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าระดับประสิทธิภาพของ IE2 ผู้ผลิตมอเตอร์มีหน้าที่ปฏิบัติตามข้อกำหนดนี้ โดยพัฒนาตัวแปร IE2 เอกสารนี้อ้างถึงโหมดการทำงานของมอเตอร์เหล่านี้ ไปจนถึงโซลูชันทางเทคนิคที่นำไปใช้ และผลลัพธ์ที่ได้
บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์เสียงและความร้อนที่เกิดจากมอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟส กำลัง 11kW 1000 รอบต่อนาที ขดลวดชั้นธรรมดาที่ผลิตโดยบริษัท Electroprecizia Sacele ซึ่งตั้งอยู่ในเขต Brasov ประเทศโรมาเนีย เครื่องยนต์นี้ได้รับเลือกโดยรู้ว่าตั้งแต่ปี 2015 จะมีการนำหมวดหมู่มาตรฐาน IEC 60034-30 IE3 มาใช้ ซึ่งมีข้อจำกัดด้านเสียงและข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำเหล่านี้ สำหรับการจำลองสัญญาณรบกวนแม่เหล็ก ใช้โปรแกรมไฟไนต์เอลิเมนต์ Flux 2D และวัดความร้อนโดยใช้กล้องถ่ายภาพความร้อนคงที่การวิจัยเพื่อลดมอเตอร์ ie3 ในอินเดีย การวัดสัญญาณรบกวน (ในสเปกตรัมเสียง) ดำเนินการในห้องกึ่งไร้เสียงสะท้อนในองค์กร ซึ่งผลิตมอเตอร์เหนี่ยวนำ เพื่อที่จะวิเคราะห์การทำงานในระบอบความเร็วแบบแปรผัน จะถือว่าเป็นการจ่ายมอเตอร์ผ่านอินเวอร์เตอร์ (ความเร็วตัวแปรความถี่ตัวแปร) และโดยตรงจากเครือข่าย ในการจำลองเสียงแม่เหล็กได้คำนึงถึงระบอบการนำส่งซึ่งจะปรากฏขึ้นเมื่อมอเตอร์เริ่มทำงาน
เฟสเดียวเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของความล้มเหลวของมอเตอร์ในอุตสาหกรรม ตลาดมอเตอร์ไฟฟ้ากำลังเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากมาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานขั้นต่ำที่นำมาใช้ทั่วโลก ในหลายกรณี โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมอเตอร์เก่าดั้งเดิมได้รับการติดตั้งเพิ่มเติมด้วยมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง อุปกรณ์ป้องกันการโอเวอร์โหลดตามลำดับจะไม่ได้รับการปรับแต่ง/กำหนดค่าหรืออัพเกรด/เปลี่ยนอย่างเหมาะสม ในบทความนี้ ภาพรวมของอุปกรณ์ป้องกันมอเตอร์และผลหลักของการศึกษาทดลองเกี่ยวกับพฤติกรรมของมอเตอร์สามเฟส 7.5-kW, 400-V, 50-Hz, 4 ขั้ว ได้แก่ กรงกระรอกสี่ตัว มอเตอร์เหนี่ยวนำ ได้แก่ IE1, IE2/EPAct, IE3/NEMA Premium และ IE4/Super Premium คลาสประสิทธิภาพและแม่เหล็กถาวรเริ่มต้นหนึ่งบรรทัดของคลาส IE4 ภายใต้การจ่ายไฟแบบเฟสเดียวที่ไม่มีการโหลด การล็อกโรเตอร์และการทำงานบางส่วน , นำเสนอ. บนพื้นฐานของผลลัพธ์ที่ได้ สรุปได้ว่าโดยทั่วไปแล้ว รีเลย์โอเวอร์โหลดความร้อนเชิงพาณิชย์ที่ทันสมัย หรือ เบรกเกอร์วงจรแม่เหล็กความร้อน สามารถปกป้องมอเตอร์ที่ทำงานด้วยสายจากเฟสเดียว
ระเบียบคณะกรรมาธิการยุโรป (EC) ฉบับที่ 640/2009 ข้อกำหนดการออกแบบเชิงนิเวศน์สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้ามีผลบังคับใช้ตั้งแต่เดือนมิถุนายน 2011 กฎระเบียบนี้กำหนดประสิทธิภาพขั้นต่ำที่บังคับสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำไฟฟ้าแรงดันต่ำสามเฟสหลายประเภท มอเตอร์รุ่นใหม่เหล่านี้มีกระแสเริ่มต้นที่สูงกว่ามาก ซึ่งต้องการความสามารถในการสลับและความสามารถในการรองรับกระแสไฟที่สูงกว่ามาตรฐานปัจจุบัน IEC 60947 มาก แนวโน้มนี้จะถูกบังคับใช้โดยการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมภายในมาตรฐานมอเตอร์ IEC 60034 และความคิดริเริ่มด้านการออกแบบเชิงนิเวศเพิ่มเติมในอนาคต . พฤติกรรมที่เปลี่ยนแปลงไปในการเริ่มทำงานและการทำงานของมอเตอร์ IE2, IE3 และ IE4 จะถูกหาปริมาณ สิ่งนี้นำไปสู่ความต้องการที่เพิ่มขึ้นในส่วนของการผลิตและการแตกหักและความทนทาน เพื่อให้แน่ใจว่ามีฟังก์ชันการทำงานที่เหมาะสมในการใช้งานจริง จำเป็นต้องปรับปรุงแนวคิดการออกแบบ พฤติกรรมแบบไดนามิก และสื่อการติดต่อ บทความนี้พิจารณามาตรการต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพฤติกรรมการปรับอุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าแรงต่ำ
ABS ได้เปิดตัวกลุ่มผลิตภัณฑ์ EffeX ซึ่งอ้างว่าเป็นปั๊มน้ำเสียใต้น้ำเครื่องแรกของโลกที่ใช้มอเตอร์ประสิทธิภาพสูงระดับพรีเมียมที่ลดการใช้พลังงานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม กลุ่มผลิตภัณฑ์ใหม่นี้มีระยะขอบด้านความปลอดภัยที่มากขึ้นและช่องผ่านของแข็งอิสระที่ต้านทานการอุดตันอย่างน้อย 75 มม. มอเตอร์ IE3 ที่มีประสิทธิภาพได้รับการออกแบบและทดสอบตามมาตรฐาน IEC 60034-30 และมีระบบไฮดรอลิกส์ที่ปรับให้เหมาะสม ให้ประสิทธิภาพโดยรวมที่ดีที่สุด ABS กล่าว ผลิตภัณฑ์นี้เหมาะสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียและตรงกับกฎหมายที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในหลายประเทศเกี่ยวกับประสิทธิภาพของมอเตอร์ที่สูงขึ้นสำหรับการสูบใต้น้ำ
วิศวกรโรงงานได้ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าประสิทธิภาพสูงและไดรฟ์แบบปรับความเร็วได้เพื่อลดการใช้พลังงานและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน มอเตอร์ไฟฟ้า IE3 พร้อมใช้งานสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ที่สำคัญที่สูงถึง 250kW ABB ได้เปิดตัวเครื่องมือวัดขนาดมอเตอร์และเปิดตัวเทคโนโลยีที่ช่วยให้สามารถเปลี่ยนจากมอเตอร์ความเร็วคงที่โดยตรง (DOL) เป็นความเร็วตัวแปรได้โดยใช้ไดรฟ์ การวิจัยเพื่อลดมอเตอร์ ie3 ในอินเดียการใช้งานมอเตอร์ทั้งหมดไม่เหมาะกับการควบคุมความเร็ว ไดรฟ์ที่เป็นนวัตกรรมใหม่นี้มีประสิทธิภาพมากกว่าไดรฟ์รุ่นเก่าอย่างน้อย 10% และมีฟังก์ชันการควบคุมและการซิงโครไนซ์ที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก เทคโนโลยีนี้ใช้เพลตกำลังไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าโดยเนื้อแท้ ซึ่งช่วยปรับฟลักซ์ให้เหมาะสมยิ่งขึ้น เพื่อให้มอเตอร์ที่ทำงานด้วยแรงบิดผันแปรและโหลดบนปั๊มหอยโข่งหรือพัดลมไม่ทำงานที่แรงบิดเต็มที่เมื่อไม่ต้องการ
ระเบียบคณะกรรมาธิการยุโรป (EC) ฉบับที่ 640/2009 ข้อกำหนดการออกแบบเชิงนิเวศน์สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้ามีผลบังคับใช้ตั้งแต่เดือนมิถุนายน 2011 กฎระเบียบนี้กำหนดประสิทธิภาพขั้นต่ำที่บังคับสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำไฟฟ้าแรงดันต่ำสามเฟสหลายประเภท มอเตอร์รุ่นใหม่เหล่านี้มีกระแสเริ่มต้นที่สูงกว่ามาก ซึ่งต้องการความสามารถในการสลับและความสามารถในการรองรับกระแสไฟที่สูงกว่ามาตรฐานปัจจุบัน IEC 60947 มาก แนวโน้มนี้จะถูกบังคับใช้โดยการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมภายในมาตรฐานมอเตอร์ IEC 60034 และความคิดริเริ่มด้านการออกแบบเชิงนิเวศเพิ่มเติมในอนาคต . พฤติกรรมที่เปลี่ยนแปลงไปในการเริ่มทำงานและการทำงานของมอเตอร์ IE2, IE3 และ IE4 จะถูกหาปริมาณ สิ่งนี้นำไปสู่ความต้องการที่เพิ่มขึ้นในส่วนของการผลิตและการแตกหักและความทนทาน เพื่อให้แน่ใจว่ามีฟังก์ชันการทำงานที่เหมาะสมในการใช้งานจริง จำเป็นต้องปรับปรุงแนวคิดการออกแบบ พฤติกรรมแบบไดนามิก และสื่อการติดต่อ บทความนี้พิจารณามาตรการต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพฤติกรรมการปรับอุปกรณ์สวิตช์ไฟฟ้าแรงต่ำ
