Koju ulogu igraju harmonijske deformacije u stvaranju toplote u motorima?

Утицај хармоничке деформације на нагрев мотора

1. Повећане губитке меди

• Принцип: У мотору, отпор намотавања ствара губитке меди (резистивни губитци) на основну фреквенцију. Међутим, када хармонијске стројеве протичу кроз намотавања, ефект које коже постаје израженији због виших хармонијских фреквенција. Ефект које коже доводи до концентрације струје блиско површини проводника, што смањује ефективну пресечну површину и повећава отпор, стварајући веће губитке меди.

• Резултат: Повећане губитке меди директно доводе до виших температура у намотавањима мотора, убрзавају старење материјала за изолацију и скраћују живот мотора.

2. Повећане губитке железа

• Принцип: У железном језгру мотора, губитци хистерезиса и индуктивне токове, који су укупно познати као губитци железа, долазе до израза на основну фреквенцију. Када хармонијске стројеве протичу кроз мотор, фреквенција промена магнетног поља се повећава, што доводи до виших губитака хистерезиса и индуктивних токова. Нарочито, високе фреквенције хармонија значајно повећавају губитке индуктивних токова, јер су ови губитци пропорционални квадрату фреквенције.

• Резултат: Повећане губитке железа доводе до повећања температуре железног језгра, што још више ускладиштује општи нагрев мотора, смањује ефикасност и надежност.

3. Повећане додатне губитке

• Принцип: Осим губитака меди и железа, хармоније могу да створе и друге форме додатних губитака. На пример, хармонијске стројеве могу да генеришу додатне електромагнетне снаге између статора и ротора, што доводи до механичких вибрација и губитака трљања. Такође, хармоније могу да створе додатне механичке губитке у компонентама попут лешијева и вентилатора.

• Резултат: Ови додатни губитци још више повећавају генерисање топлоте мотора, потенцијално доводе до прекомерног нагрева лешијева, неуспеха лубрикације и чак и механичких квара.

4. Неuniforman пораст температуре

• Принцип: Присуство хармонијских стројева може довести до неuniformne дистрибуције магнетног поља унутар мотора, што доводи до локализованог преокупљења. На пример, одређени делови намотавања могу да носе вишу густину хармонијских токова, што доводи до тога да те области достигну много вишу температуру него остали. Ова неuniformna повећања температуре убрзавају старење локалних материјала за изолацију и повећавају ризик од кvara мотора.

• Резултат: Локализовано преокупљење не само да утиче на живот мотора, већ такође може довести до квара изолације, што ствара сериозне електричне кvarе.

5. Смањена ефикасност система хлађења

• Принцип: Систем хлађења мотора (на пример, вентилатори и радијатори) обично је дизајниран да се справи са термалним оптерећењем на основну фреквенцију. Када хармонијске стројеве повећају генерисање топлоте мотора, способност система хлађења да расипе ту додатну топлоту може бити недовољна, што доводи до непрекидног повећања температуре мотора.

• Резултат: Смањена ефикасност система хлађења још више ускладиштује проблем нагрева мотора, стварајући вештачку циклу који може у крајњем случају активирати механизме заштите од прекомерног нагрева или чак спалити мотор.

6. Смањен фактор снаге

• Принцип: Присуство хармонијских стројева смањује фактор снаге мотора, јер хармоније не доприносе корисном раду, већ повећавају реактивну снагу и хармонијску снагу. Низак фактор снаге значи да мотор мора да повуче више струје из мреже да одржи исту излазну снагу, што повећава губитке на линији и трансформаторима, што још више повећава генерисање топлоте мотора.

• Резултат: Смањен фактор снаге не само повећава генерисање топлоте мотора, већ и смањује укупну ефикасност системе снаге, доводећи до виших трошкова електричне енергије.

Мере за смањење утицаја хармонија на нагрев мотора

Да би се смањили ефекти хармонија на нагрев мотора, могу се предузети следеће мере:

• Инсталирање хармонијских филтера: Користите пасивне или активне хармонијске филтере да апсорбирате или супресирате хармонијске токове у систему, враћајући синусоидни облик напона мреже и смањујући утицај хармонија на мотор.

• Одаберите моторе који су отпорни на хармоније: Неки мотори су специјално дизајнирани да боље одупру хармонијама, попут оних са посебним структурама намотавања или материјалима језгра који минимизирају додатне губитке и нагрев који произилазе из хармонија.

• Оптимизација управљања оптерећењем: Подесите производнацки графике да избегнете покретање превише нелинеарних оптерећења истовремено, што смањује генерисање хармонија.

• Користите режим са ниским хармонијама у променљивим фреквенцијским приводима (VFD): Ако мотор покреће VFD, изаберите VFD са функцијама са ниским хармонијама или прилагодите параметре VFD да смањите хармонијски излаз.

• Унапредите системе хлађења: За моторе који су већ утичу хармоније, побољшате систем хлађења (на пример, повећавајући снагу вентилатора или побољшавајући дизајн радијатора) да подигнете ефикасност расипања топлоте и спречите прекомерни нагрев.

• Редовна одржавања и мониторинг: Редовно проверавајте услов рада мотора, мониторите параметре попут температуре, струје и фактора снаге, и својевремено решавајте потенцијалне проблеме да осигурате оптимални рад мотора.

Сажетак

Хармонијска деформација има значајан утицај на нагрев мотора, првенствено проявљујући се у повећаним губитцима меди, железа, додатним губитцима, неuniformnom повећању температуре, смањеној ефикасности система хлађења и смањеном фактору снаге. Ови фактори заједно доводе до виших температура мотора, убрзавају старење материјала за изолацију, скраћују живот мотора и могу створити сериозне електричне и механичке кварове. Да би се смањио утицај хармонија на нагрев мотора, важно је применити ефикасне мере за смањење хармонија, оптимизовати одабир и одржавање мотора, и осигурати стабилно функционисање система снаге.