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高效電機的5條技術路線
內容簡介:從2021年6月1日起,西瑪電機最新的電機能效標準“GB18613-2020電機能效限值和能效水平”正式在我國實施。沒有IE3的電機不能再生產、銷售和購買。
高效電機的5條技術路線

從2021年6月1日起,西瑪電機最新的電機能效標準“GB18613-2020電機能效限值和能效水平”正式在我國實施。沒有IE3的電機不能再生產、銷售和購買。

去年年底,工業(yè)和信息化部與國家市場監(jiān)管總局聯(lián)合發(fā)布了《電機能效提升計劃(2021-2023)》。文件特別強調,到2023年,高效節(jié)能電機年產量將達到1.7億千瓦,高效節(jié)能電機在用比例將達到20%以上。減少了2800萬噸的碳排放。

因此,西瑪電機應該在技術、設備、工藝、材料和銷售方面做好充分準備。

那么,高效電機有哪些技術途徑呢?目前主要有五條技術路線:

1、是三相異步電機。

它是一種工業(yè)電機,功率范圍從幾瓦到數(shù)萬千瓦,用途廣泛。主要用于風機、泵、壓縮機、機床、輕工采礦機械、農業(yè)生產中的脫粒機和粉碎機、農副產品加工機械等。

其優(yōu)點是結構簡單,制造方便,價格低廉,運行可靠,堅固耐用,運行效率高,轉子采用鑄鋁材料,設計難度小,產業(yè)鏈成熟,規(guī)格齊全。缺點是功率因數(shù)不好,總是小于1,在大范圍內連續(xù)控制速度還不經濟。

因此,三相感應電機的傳統(tǒng)應用是在固定速度的情況下,但現(xiàn)在越來越多的三相感應電機被用于變頻驅動器(VFD)或驅動器。變頻器可以根據(jù)頻率調整輸出電壓,并與徑向風扇、泵或壓縮機中的異步電機一起實現(xiàn)節(jié)能效果。

目前,能效在IE4以上的三相異步電機主要有YE4系列、YE5系列等。也就是說,有必要開發(fā)YE4和YE5系列三相異步電機。

2、三相異步電機,帶有鑄銅轉子。

它實際上是一種三相異步電機,但由于銅的電阻率低于鋁的電阻率,轉子被鑄銅取代,因此轉子的電阻降低,從而減少了轉子的損耗,提高了電機的效率。

但也帶來了一個問題,即對鑄造工藝和設備的要求更高。目前,IE4標準以上的三相鑄銅轉子異步電機包括YZTE4系列。

3、自起動永磁同步電機。

該系列西瑪電機的特點是轉子采用鑄鋁或銅棒焊接而成,設計難度大,產業(yè)鏈相對成熟,成本高,規(guī)格齊全。缺點是起跑命中率高,速度無法調整。

目前,本系列IE4標準電機為TYE4系列永磁自起動同步電機。

4、變頻調速永磁同步電機,也就是我們常說的無刷直流電機。

它的特點是轉子沒有導桿,而是有永磁體。最大的優(yōu)勢是無需維護、效率高、設計難度大、產業(yè)鏈相對成熟、規(guī)格齊全。由于需要配置控制器,成本相對較高,經濟性相對較低。

這種類型的電機也是近年來的一個熱點,許多公司都在這樣做,尤其是半導體公司也越來越重視它。由于永磁同步電機的控制需要大量的芯片產品,如微處理器(如MCU和DSP)、功率器件(如MOSFET和IGBT)以及傳感器等。

除了優(yōu)勢之外,永磁同步電機或無刷直流電機自然也必須克服一些發(fā)展瓶頸,如功率密度、材料和制造工藝。

5月19日,我們還將舉行線下研討會,專門的制造商和專家將出席,討論無刷直流電機的新技術和解決方案以及市場形勢。有興趣的學生可以集中注意力。

5、同步磁阻電機。

它利用轉子不均勻阻力產生的扭矩來工作。轉子由鐵磁材料和非鐵磁材料制成。沒有永磁體,也沒有繞組。這是最簡單的引擎之一。

同步磁阻電機可以以低成本產生高功率密度,并將永磁同步電機的性能與感應電機的易用性和可維護性結合起來,使其在許多應用中具有吸引力。

此外,同步磁阻電機的控制策略與永磁同步電機非常相似,可以使用永磁同步電機中常用的矢量控制和直接轉矩控制等策略。

雖然同步磁阻電機的設計難度更大,但它們可以相對輕松地滿足IE4甚至IE5標準。

后記

這些是當前西安西瑪電機標準IE4及更高版本的五條主要技術路線。當然,為了實現(xiàn)高效率電機的設計和生產,還需要支持關鍵上游材料的開發(fā),如絕緣材料、冷軋硅鋼片、設備(主要是沖壓機)、風扇、泵、壓縮機和其他下游產品等。

也就是說,我們需要優(yōu)化電機產業(yè)結構,提高高效電機產品的開發(fā),確保供應能力。
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