نظرًا لأن توزيع الخسارة للمحرك يختلف باختلاف حجم الطاقة وعدد الأقطاب، لتقليل الخسارة، يجب أن نركز على اتخاذ تدابير لمكونات الخسارة الرئيسية لمختلف القوى وأرقام الأقطاب. بعض الطرق لتقليل الخسارة موضحة بإيجاز على النحو التالي:
1. زيادة المواد الفعالة وتقليل فقد اللف وفقد الحديد
وفقًا لمبدأ تشابه المحرك، عندما يظل الحمل الكهرومغناطيسي دون تغيير ولا يتم أخذ الخسارة الميكانيكية في الاعتبار، فإن فقدان المحرك يتناسب تقريبًا مع الطاقة المكعبة للحجم الخطي للمحرك، وتكون طاقة إدخال المحرك متناسبة تقريبًا مع القوة الرابعة للمحرك الحجم الخطي. ويمكن تقريب العلاقة بين الكفاءة والاستخدام الفعال للمواد من هذا. للحصول على مساحة أكبر في ظل ظروف حجم تركيب معينة بحيث يمكن وضع مواد أكثر فعالية لتحسين كفاءة المحرك، يصبح حجم القطر الخارجي للجزء الثابت عاملاً مهمًا. تتمتع المحركات الأمريكية بإنتاج أكبر من المحركات الأوروبية ضمن نفس نطاق قاعدة الماكينة. لتسهيل تبديد الحرارة وتقليل ارتفاع درجة الحرارة، تستخدم المحركات الأمريكية عمومًا أدوات تثقيب الجزء الثابت بأقطار خارجية أكبر، بينما تستخدم المحركات الأوروبية عمومًا أدوات تثقيب الجزء الثابت بأقطار خارجية أصغر نظرًا للحاجة إلى المشتقات الهيكلية مثل المحركات المقاومة للانفجار ولتقليل كمية النحاس المستخدم في نهاية اللف وتكاليف الإنتاج.
2. استخدام مواد مغناطيسية وإجراءات عملية أفضل لتقليل فقدان الحديد
الخصائص المغناطيسية (النفاذية المغناطيسية ووحدة فقدان الحديد) للمادة الأساسية لها تأثير كبير على كفاءة المحرك وأداءه الآخر. وفي الوقت نفسه، فإن تكلفة المواد الأساسية هي الجزء الرئيسي من تكلفة المحرك. ولذلك فإن اختيار المواد المغناطيسية المناسبة هو المفتاح لتصميم وتصنيع محركات عالية الكفاءة. في المحركات عالية الطاقة، يمثل فقدان الحديد نسبة كبيرة من إجمالي الخسارة. ولذلك، فإن تقليل قيمة فقدان الوحدة للمادة الأساسية سيساعد على تقليل فقدان الحديد للمحرك. نظرًا لتصميم وتصنيع المحرك، فإن فقدان الحديد للمحرك يتجاوز بشكل كبير القيمة المحسوبة وفقًا لقيمة فقدان الحديد للوحدة المقدمة من مصنع الصلب. لذلك، يتم زيادة قيمة وحدة فقدان الحديد بشكل عام بمقدار 1.5 إلى 2 مرة أثناء التصميم لمراعاة الزيادة في فقدان الحديد.
يرجع سبب الزيادة في فقد الحديد بشكل أساسي إلى أنه يتم الحصول على قيمة وحدة فقدان الحديد في مصنع الصلب عن طريق اختبار عينة مادة الشريط وفقًا لطريقة دائرة إبشتاين المربعة. ومع ذلك، فإن المواد تتعرض لضغط كبير بعد التثقيب والقص والتصفيح، وسوف تزيد الخسارة؛ بالإضافة إلى ذلك، فإن الفجوة الهوائية الناتجة عن وجود فتحة السن تؤدي إلى المجال المغناطيسي التوافقي للسن مما يسبب فقدان عدم التحميل على السطح الأساسي. سيؤدي ذلك إلى زيادة كبيرة في فقد الحديد بعد تصنيع المحرك. لذلك، بالإضافة إلى اختيار المواد المغناطيسية ذات فقدان الحديد بوحدة أقل، من الضروري أيضًا التحكم في ضغط التراص واتخاذ تدابير العملية اللازمة لتقليل فقدان الحديد. نظرًا لعوامل السعر والعملية، لا يتم استخدام صفائح فولاذ السيليكون عالية الجودة وصفائح فولاذ السيليكون التي يقل سمكها عن 0.5 مم كثيرًا في إنتاج المحركات عالية الكفاءة. يتم استخدام صفائح الفولاذ الكهربائية الخالية من السيليكون منخفضة الكربون أو صفائح فولاذ السيليكون المدرفلة على البارد منخفضة السيليكون بشكل عام.
3. تقليل حجم المروحة لتقليل فقدان التهوية
بالنسبة للمحركات ذات القدرة الأكبر ذات 2 أو 4 أقطاب، يمثل احتكاك الرياح نسبة كبيرة. على سبيل المثال، يمكن أن يصل احتكاك الرياح لمحرك ثنائي القطب بقدرة 90 كيلو وات إلى حوالي 2% من إجمالي الخسارة. يتكون احتكاك الرياح بشكل أساسي من الطاقة التي تستهلكها المروحة. نظرًا لأن فقدان الحرارة للمحركات عالية الكفاءة منخفض بشكل عام، فيمكن تقليل حجم هواء التبريد، وبالتالي يمكن أيضًا تقليل قوة التهوية. تتناسب قوة التهوية تقريبًا مع القوة الرابعة إلى الخامسة لقطر المروحة. لذلك، إذا سمح ارتفاع درجة الحرارة بذلك، فإن تقليل حجم المروحة يمكن أن يقلل بشكل فعال من احتكاك الرياح. بالإضافة إلى ذلك، فإن التصميم المعقول لهيكل التهوية مهم أيضًا لتحسين كفاءة التهوية وتقليل احتكاك الرياح. أظهرت الاختبارات أن احتكاك الرياح للجزء عالي الطاقة ثنائي القطب من محرك عالي الكفاءة يمكن تقليله بحوالي 30% مقارنة بالمحرك العادي. نظرًا لتقليل فقدان التهوية بشكل كبير ولا يتطلب الكثير من التكلفة الإضافية، غالبًا ما يكون تغيير تصميم المروحة أحد الإجراءات الرئيسية المتخذة لهذا الجزء من المحرك عالي الكفاءة.
4. تقليل الخسائر الضالة من خلال تدابير التصميم والعملية
الخسائر الطائشة للمحركات غير المتزامنة هي في الأساس خسائر عالية التردد ناتجة عن التوافقيات عالية الترتيب للمجال المغناطيسي في قلب ولفات الجزء الثابت والدوار. لتقليل خسائر الحمل الشاردة، يمكن تقليل سعة كل نطاق توافقي طور باستخدام ملف جيبي متصل بسلسلة Y-Δ أو أي ملف آخر منخفض التوافقي، وبالتالي تقليل الخسائر الشاردة. أظهرت التجارب أن استخدام اللفات الجيبية يمكن أن يقلل من الخسائر الشاردة بمعدل يزيد عن 30٪.
5. تحسين تكنولوجيا الصب بالقالب لتقليل خسائر الدوار
من خلال التحكم في الضغط ودرجة الحرارة ومسار تفريغ الغاز أثناء صب الألومنيوم الدوار، يمكن تقليل الغاز الموجود في قضبان الدوار، وبالتالي زيادة التوصيلية وتقليل فقدان الألومنيوم الدوار. في السنوات الأخيرة، نجحت الولايات المتحدة في تطوير معدات صب القوالب للدوارات النحاسية والعمليات المقابلة لها، وتقوم حاليًا بإجراء إنتاج تجريبي على نطاق صغير. تظهر الحسابات أنه إذا تم استبدال دوارات النحاس المصبوب بدوارات الألومنيوم المصبوب، فيمكن تقليل خسائر الدوار بحوالي 38%.
6. تطبيق التصميم الأمثل للكمبيوتر لتقليل الخسائر وتحسين الكفاءة
بالإضافة إلى زيادة المواد، وتحسين أداء المواد، وتحسين العمليات، يتم استخدام تصميم تحسين الكمبيوتر لتحديد المعلمات المختلفة بشكل معقول في ظل قيود التكلفة والأداء، للحصول على أقصى قدر ممكن من التحسين في الكفاءة. يمكن أن يؤدي استخدام التصميم الأمثل إلى تقصير وقت تصميم المحرك بشكل كبير وتحسين جودة تصميم المحرك.
