用鋁線代替銅線設(shè)計(jì)小功率異步電動(dòng)機(jī)
陳秋明
(合肥工業(yè)大學(xué),安徽合肥230009)
摘要:探討了在不重新開槽的情況下,用鋁線代替銅線設(shè)計(jì)小功率異步電動(dòng)機(jī)的可行性。理論分析、試驗(yàn)和生產(chǎn)銷售活動(dòng)都表明,該舉措不僅是可行的,而且給企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞:鋁線;銅線;鐵損;銅損;異步電動(dòng)機(jī)
中圖分類號(hào):TM343 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1004—7018(2008)09—0016—02
0引 言
近幾年來,能源和原材料的價(jià)格不斷上漲。例如,原油價(jià)格從每桶不足30美元上升到100多美元,翻了兩番;銅和銅漆包線的價(jià)格從每千克10~20元上升到每千克60~70元,也翻了兩番。目前,銅的價(jià)值仍就徘徊在每千克50~60元。原材料價(jià)格的上漲,增加了制造業(yè)的成本,打壓了企業(yè)的利潤空間,特別是銅線價(jià)格的上漲,給中小電機(jī)制造廠帶來了沉重的負(fù)擔(dān),很多小電機(jī)廠在虧損的邊緣掙扎。例如一臺(tái)規(guī)格為YL9034/1.5 kw的單相異步電動(dòng)機(jī),需用銅線2.1 kg,銅線未漲價(jià)前,按每千克20元計(jì)算,銅線成本為42元;銅線漲價(jià)后,按每千克70元計(jì)算,銅線成本為147元,增加了105元,而這種電機(jī)的市場價(jià)才在350元左右。
目前,對(duì)眾多小電機(jī)廠來說,銅線電機(jī)除了成本高、幾乎沒有利潤外,還存在電機(jī)溫升比較高的問題。這些小電機(jī)廠一般自己不做定、轉(zhuǎn)子鐵心,而是依靠外協(xié),而提供外協(xié)件的廠家往往規(guī)模小,所用的硅鋼板和提供的鐵心質(zhì)量不穩(wěn)定。采用這種鐵心后,電機(jī)的鐵損很大,甚至超過銅損,因此電機(jī)溫升比較高,在使用中會(huì)出現(xiàn)燒毀電機(jī)的情況。
1用鋁線代替銅線的可能性
面對(duì)銅線價(jià)格的大幅度上漲,實(shí)力強(qiáng)的大中型電機(jī)廠采用硬挺的辦法堅(jiān)持按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),而小廠則降低標(biāo)準(zhǔn),減少銅線的用量。而另外一部分明智的廠家則轉(zhuǎn)而嘗試用鋁線代替銅線來制浩電機(jī)。目前,鋁線的價(jià)格在每十克40元左石,在小重新開槽的情況下,鋁線電機(jī)的用鋁量和銅線電機(jī)的用銅量在體積上是相當(dāng)?shù),由于鋁的比重還不到銅的1/3,因此,上述規(guī)格為YL9034/1.5 kw的單相異步電動(dòng)機(jī)如改用鋁線,只需要約0 7 kg鋁線,成本為28元,比銅線節(jié)省成本119元。
眾所周知,鋁的電阻率比銅大,前者大約是后者的1.6倍,因此如果電流相等,則鋁線電機(jī)的銅損將明顯大于銅線電機(jī)的銅損,這勢必對(duì)控制電機(jī)的溫升帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。如前所述,目前的小功率銅線電機(jī)的溫升已經(jīng)比較高,再改用鋁線,有可行性嗎?
筆者根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的基本原理,經(jīng)過分析,認(rèn)為有可行性,前提是設(shè)計(jì)時(shí)必須采取兩條措施:一是適當(dāng)加長鐵心;二是適當(dāng)降低磁密。
通過適當(dāng)加長鐵心,可以減少匝數(shù),從而在不重新開槽的情況下,為加大線徑提供了一定的空間。
由于鐵損與磁密的平方成正比[1]。通過適當(dāng)降低磁密,可以降低電機(jī)的鐵損,從而有可能使電機(jī)的總損耗基本不變,電機(jī)的溫升基本不變。另外,磁密降低了,電機(jī)的勵(lì)磁電流也會(huì)降低,這對(duì)控制電機(jī)的銅損也是有利的。
2試驗(yàn)結(jié)果分析
按照上述的設(shè)計(jì)原則,筆者為國內(nèi)某電機(jī)廠設(shè)計(jì)了一系列小功率鋁線異步電動(dòng)機(jī),并且每一種規(guī)格都做了型式試驗(yàn)。表1和表2分別列出了其中有代表性的兩種規(guī)格的試驗(yàn)數(shù)據(jù),一種是YL9034/1.5kw單相異步電動(dòng)機(jī),另一種是Y90L-4/1 5 kw三相異步電動(dòng)機(jī)。為便于比較,同規(guī)格的銅線電機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)也一并列在表中。
表1 Y19034/1 5 kw的試驗(yàn)數(shù)據(jù)
表2 Y90L-4/1. 5 KW的試驗(yàn)數(shù)據(jù)
通過表l和表2可以看出,鋁線電機(jī)的空載電流和空載 |