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我国的工业和商业用制冷装置广泛采用压缩式制冷,制冷机配备的电动机能耗是生产经营的主要成本。制冷企业中制冷机配用的电动机的容量,在企业的装机容最中占很大的比例。例如对于冷库,制冷机配用的电动机容量,约占全冷库总装机容量的7O%-8O%。它们使用频繁、运行时间长,其中许多电动机为旧型号J型或Jo型异步电机(1985年之前投产的冷库尤甚)。这些旧型号电动机设计落后、效率低、能耗高,如何进行节能改造,对企业的节能降耗具有非常现实的意义。
对于负载率低于45%的老型号电动机,应更换容量较适当的Y系列电动机。对于负载率高于45%的老型号电动机,如果也采用更换Y系列电动机的方式,相对而言,其投资的回收期较长,更新改造的效益降低。近年来,新材料—磁性槽泥在我国试制成功,为这些旧型号电动机的节能改造创出了新路.
磁性槽泥主要是由Fe3O4磁粉和高分子树脂粘合剂按一定比例混合而成,在未固化时是一种可塑性泥状物。这种新材料的主要特点是电阻率高,而且有良好的导磁性能。调制好的磁性槽泥,在填人电动机定子槽口后,一般经8~12h即可自然固化。磁性槽泥改造电动机的主要功能是消减由电动机定子、转子槽齿效应产生的高频附加损耗(电动机杂散损耗的主要成分。
在异步电动机内会产生高频附加损耗,其原因是电动机的定子和转子上均有槽齿存在。转动过程中.时而齿一齿相对,时而槽一齿相对,不断变化。而当齿一齿相对时和齿一植相对时,气隙磁阻不同,磁通密度也不同。转子不断旋转,各齿中的磁通密度周而复始地不断变化。这种磁通密度的变化必将在定子和转子各齿内引起损耗,该损耗即称脉振损耗。另外,因磁通密切变化而产生高次谐波,又在定子和转子的每个齿表面产生损耗,这种损耗即称表面损耗。脉振损耗和表面损耗之和即为高频附加损耗。
用磁性槽泥改造电动机,就是把磁性槽泥抹压在定子绕组的线槽口,压实填平。由子磁性槽泥在未固化时为一种可塑性的泥状物,所以对任何形状的槽口,均能抹压得平整服贴,使定子内圆表面成为一个平滑的表而。这就消除了槽齿变化时磁通密度的脉动变化,从而有效地降低了电动机的高频附加损耗,提高了电动机的效率,达到节能的目的。因为杂散损耗约占电动机容量的0.8%~3.0%,所以磁性槽泥的节电效果就在这个范围内。另一方面,抹压磁性槽泥还可以使定子转子间的有效气隙减小.这样又可减少气隙磁阻,增大了磁导,从而减少了激磁电流(空载电流的主要组成部分),减少空载铜耗。
应用磁泥改造老型号电动机,一般都可获得如下效益:
1)电动机空载损耗下降15%~40%。
2)电动机的效率提高0.5%~2%。
3)电动机的温升下降8~15℃。
4)起动电流倍数下降3%~5%。
5)电动机运行噪声和震动均有所下降。
6)改造用的投资一般在3~6个月之内即可回收.
7)由于电动机绕组的温度降低,电动机绝缘寿命可延长十年以上。
但是应当指出,磁性槽泥有增大定子槽漏磁的负效应,影响电动机的起动转矩,一般改造后,起动转矩倍数下降10%~25%。因此,有必要控制磁性槽泥的抹压厚度,使起动转矩不致下降太大。根据国内经验,抹压磁泥的厚度宜采用下表所列数据。
表:磁泥改造的适宜厚度和材料型号
槽型 |
抹压厚度/mm |
磁泥型号 |
半闭口槽型 |
1.5~2 .5 |
CC一l或CC一2 |
半开口槽型 |
2.5~3.5 |
CC一3 |
开口槽型 |
4~6 |
CC一3 |
浙江省水产加工贮运公司在1990年首次用磁性槽泥,对一台8ASJ 17双级氨压缩机的主电动机进行改造试验,该电动机型号为J-315M-8,功率135kW。改造时磁泥抹厚为1. 5mm,改造后空载功率下降了18. 73%,空载电流下降了13. 58%。在带负荷运行中,运行电流约下降10A,溢升下降约5℃,节能效果显著。
宁波市节能中心在宁波电机研究所中心试验室,按照国家标准“三相异步电动机试验方法”(GB1032-85 ),对电动机改造前后的各种参数作了全面测定。结果表明,当电动机负载率在50%~80%时,改造后效率提高明显,节电效果最好。但满载时效率略有下降。堵转转矩在改造后有一定的下降。
根据国内试验和实际使用经验,用磁泥改造电动机工艺简单易行,节能效果显著,改造成本低廉(改造材料成本每千瓦约为0.8-1.0元)。因此是一种适用旧型号电动机的行之有效的节能改造方法。国家科委、能源部、机械部、冶金部已要求在全国迅速推广。
对于负载率为50~80%的旧型号电动机,用磁泥改造后节能效果最好。冷冻企业制冷机的主电机绝大部分工作在该范围内,最宜采用磁泥改造。对于中型和大型电动机的改造效果更佳。气隙小、槽口大、转速高的电动机,使用磁泥进行改造效果更好。
电动机应用磁泥进行改造的注意事项:
1)对于运行处于满载状态的电动机不宜采用。
2)对于满载(或重载)起动的电动机应慎用,因为改造后堵转转矩有一定的下降。
3)绝缘必须检查合格的电动机才能进行节能改造。
4)电动机的改造解体之前,在端盖制口处应加以标记,保证组装时正确复原,确保电动机的机械损耗在节能改造前后近似相等。
5)磁泥每次用多少调多少,并在0. 5~1h内用完为好。磁泥由甲、乙两剂组成,甲剂为粉沫,乙剂为液体。使用时按电动机所需容量配比,将两剂混合并揉合、挤压、调合均匀。气温在10℃以下时,需加热到30~400C,使其变软,以便进行调合。
6)通常在气温25℃时需固化8h,若加温固化,时间可相应缩短。电动机在组装前,必须检查绕组内是否有磁泥渣,固化是否良好,定子表面是否清除干净,并检查电动机的绝缘电阻。若发现改造后绝缘电阻值下降,应分析原因进行处理。
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