Коррозионностойкие насосы, устойчивые к кислотам и щелочам, являются широко используемыми водяными насосами в промышленном производстве. Благодаря своей специфике устойчивости к кислотам и щелочам, важность их коррозионностойких свойств чрезвычайна. Поэтому пользователи обычно выбирают коррозионностойкие насосы с хорошими и всесторонними антикоррозийными свойствами. Обычно к таким насосам относятся коррозионностойкие насосы из фторопластика, коррозионностойкие насосы из нержавеющей стали, коррозионностойкие и износостойкие насосы и т.д. Как правило, коррозионностойкие насосы работают на электродвигателях. Однако из-за различия транспортируемых сред возникает проблема: как поступить, если потери электроэнергии в электродвигателе слишком высоки? При преобразовании электродвигателем электроэнергии в механическую энергию он сам потребляет часть энергии. Потери электроэнергии в электродвигателе обычно делятся на три категории: переменные потери, постоянные потери и паразитные потери.
- Переменные потери зависят от нагрузки и включают потери в сопротивлении статора (медные потери), потери в сопротивлении ротора и потери в сопротивлении щеток.
- Постоянные потери не зависят от нагрузки и включают магнитные потери (потери в стали) и механические потери. Магнитные потери, в свою очередь, состоят из гистерезисных потерь и вихревых потерь, и их величина пропорциональна квадрату напряжения. При этом гистерезисные потери обратно пропорциональны частоте.
- Другие паразитные потери включают механические потери и другие виды потерь, такие как трение в подшипниках, аэродинамические потери от поворота вентилятора, ротора и т.д.
Основные способы снижения потерь I²R в статоре электродвигателя:
- Увеличить площадь пазов статора. При неизменном внешнем диаметре статора увеличение площади пазов приведет к уменьшению площади магнитного контура и увеличению магнитной индукции в зубьях.
- Повысить коэффициент наполнения пазов статора. Это особенно эффективно для низковольтных маломощных электродвигателей. Коэффициент наполнения можно увеличить за счет использования оптимальных размеров намотки и изоляции, а также увеличения площади поперечного сечения проводника.
- Сократить длину концевых участков намотки статора. Потери в концевых участках намотки составляют 1/4 – 1/2 от общей суммы потерь в намотке. Сократение длины концевых участков позволяет повысить КПД (коэффициент полезного действия) электродвигателя. Эксперименты показывают, что при сокращении длины концевых участков на 20% потери электроэнергии уменьшаются на 10%.
В настоящее время понимание паразитных потерь в электродвигателях все еще находится на этапе исследования. Основные способы снижения паразитных потерь в настоящее время включают:
- Применение термической обработки и высокоточной обработки для снижения вероятности коротких замыканий на поверхности ротора.
- Изоляционная обработка внутренней поверхности пазов ротора.
- Улучшение конструкции намотки статора для уменьшения гармонических составляющих.
- Улучшение конструкции сочетания пазов ротора и статора для снижения гармонических составляющих: увеличение числа зубьев и пазов ротора и статора, изготовление пазов ротора под углом (наклонных пазов), использование последовательно соединенной синусоидальной намотки, распределенной намотки и короткозамоточной намотки – все это позволяет значительно снизить высокочастотные гармонические составляющие. Кроме того, эффективным способом уменьшения дополнительных паразитных потерь является использование магнитной глины для пазов или магнитных клинов вместо традиционных изоляционных клинов, а также заделка пазов сердечника статора электродвигателя магнитной глиной.
Потери от трения и аэродинамических сопротивлений составляют около 25% от общей суммы потерь электроэнергии в электродвигателе, поэтому они заслуживают должного внимания. Потери от трения в основном возникают в подшипниках и уплотнениях; их можно уменьшить с помощью следующих мер:
- Сократить размеры вала при условии обеспечения требуемого момента вывода и динамических характеристик ротора.
- Использовать высокоэффективные подшипники.
- Применять эффективные системы смазки и смазочные материалы.
- Внедрять передовые технологии уплотнения.
Потери I²R в роторе электродвигателя в основном связаны с током ротора и сопротивлением ротора. Соответствующие способы энергосбережения включают:
- Сократить ток ротора, что можно добиться за счет повышения напряжения и коэффициента мощности электродвигателя.
- Увеличить площадь поперечного сечения пазов ротора.
- Снизить сопротивление намотки ротора, например, за счет использования проводников большего сечения и материалов с низким сопротивлением. Это особенно актуально для маломощных электродвигателей, так как их роторы обычно изготавливаются методом литья из алюминия. Если вместо алюминия использовать медный ротор (литье из меди), общая сумма потерь электроэнергии в электродвигателе может уменьшиться на 10% – 15%. Однако в настоящее время производство медных роторов требует высоких температур, технология еще не распространена, а их стоимость выше стоимости алюминиевых роторов на 15% – 20%.
Магнитные потери в электродвигателе можно уменьшить с помощью следующих мер:
- Снизить магнитную индукцию за счет увеличения длины сердечника, однако это приведет к увеличению расхода стали на изготовление электродвигателя.
- Сократить толщину листов стали для уменьшения потерь от вихревых токов. Например, замена горячепрессованных листов стали на холоднокатаные листовые стали позволяет уменьшить толщину листов. Однако использование тонких листов увеличивает их количество и себестоимость производства электродвигателя.
- Применять холоднокатаные листовые стали с хорошими магнитными свойствами для снижения гистерезисных потерь.
- Использовать высококачественные изоляционные покрытия на листовых стали.
- Применять технологии термической обработки и изготовления: остаточные напряжения после обработки листов стали серьезно влияют на потери электроэнергии в электродвигателе. При обработке листов стали направление резки и напряжения от штамповки оказывают большое влияние на магнитные потери. Резка листов стали по направлению прокатки и термическая обработка штампованных деталей из стали позволяют снизить потери электроэнергии на 10% – 20% и т.д.
