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铁心损耗包括(铁芯损耗与什么有关)

2022-03-03  浏览次数:1

小s负责产品研发,最近请沈女士帮忙分析电机铁芯损耗。原因是小s设计的低压大功率电机铁损测试值过大,不清楚是什么原因造成的。

在低压大功率高压电机的损耗中,电机铁芯损耗占很大比例,是影响电机效率的关键因素之一。女士通过对比分析电磁计算单和型式试验结果,查看产品图,发现铁损试验值异常的主要原因是硅钢片品牌与设计不符。

电机铁损包括铁芯内主磁场变化引起的基本铁损,空载时铁芯内的附加(或杂散)损耗,定子或转子工作电流引起的漏磁场和谐波磁场引起的铁芯内损耗。后两项一般归类为杂散损耗,难以准确定量计算。在试验结果的分析计算中,根据标准给出或实际测量确定的推荐值与定转子气隙大小密切相关,不包括铁损分析。

影响基本铁损的因素基本铁损是由铁芯中主磁场的变化引起的。这种变化可以是交替磁化,例如电机的定子或转子齿发生的变化;它也可以具有所谓的旋转磁化特性,例如在电机的定子或转子磁轭中发生的情况。交变磁化或旋转磁化都会在铁芯中引起磁滞和涡流损耗。

磁滞损耗单位铁磁材料中交变磁化引起的磁滞损耗ph称为磁滞损耗系数,它与交变磁化的频率f和磁通密度的幅值b有关,可由下式精确表示:

ph=(aB bB2)f

其中a和b是由材料性质决定的常数。

当电机铁芯中的磁通密度范围通常为1.0 ~ 1.6特斯拉或10000 ~ 16000高斯时,系数A接近于0,所以

ph=bB2f

旋转磁化引起的磁滞损耗的大小不同于交变磁化引起的磁滞损耗的大小。实验表明,硅钢片在两种磁化下均存在以下现象:当磁通密度低于1.7特斯拉时,旋转磁化引起的磁滞损耗大于交变磁化引起的磁滞损耗;当它高于1.7特斯拉时,情况正好相反。磁轭的磁通密度一般为1.0 ~ 1.5特斯拉,旋转磁化对应的磁滞损耗比交变磁化大45 ~ 65%左右。

当涡流铁芯中的磁场发生变化时,会在其中感应出一种电流,这种电流称为涡流,由它引起的损耗称为涡流损耗。为了减少涡流损耗,电机铁芯不能做成一个整体,而是由相互绝缘的钢板轴向叠片,以阻碍涡流流动。

0.5或0.35电工钢板通常用作铁芯的材料。对于通用电机遇到的频率范围,可以认为磁场均匀分布在钢板的截面上,理论上可以根据以下公式精确计算出钢板的涡流损耗:

PE=2(FeBF)2/(6dfe)

其中PE-涡流损耗系数,Fe-硅钢片厚度,B-磁通密度,F-频率,-电阻率,dfe硅钢片密度。

从上述公式可以看出,涡流损耗与磁通密度、频率和材料厚度的平方成正比。

铁芯损耗过大原因分析:铁芯损耗主要取决于基础铁芯损耗、铁芯损耗过大、材料偏离设计或生产中诸多不利因素导致的磁通密度过高、硅钢片间短路、硅钢片厚度变相增加等。

硅钢片质量不符合要求。硅钢片作为电机的主要导磁材料,其性能的一致性对电机的性能有很大的影响。如果硅钢片的品牌符合设计要求,另一个就是同一个品牌。

硅钢片不同的厂家材料性能有一定的差异性,在选择材料时应尽力选取好的硅钢厂家的材料。

定子铁芯片间绝缘不好

导致片间绝缘不好的因素较多,有硅钢片本身的质量问题,也有铁芯生产制造过程中导致的人为性因素。

● 硅钢片未进行绝缘处理或未处理好。这是硅钢片的材质问题,该类问题在硅钢片的检测过程可以发现,但不是所有的电机厂家都有该检测项目,该问题往往在电机厂家得不到较好识别。

● 片间绝缘受损或片与片的短路。该类问题发生在铁芯的制造过程中。如果铁芯叠压时的压力过大,使片间绝缘破坏;或冲片冲制后毛刺太大,通过打磨的方式清除毛刺,导致冲片表面绝缘严重受损;还有铁芯叠压完成后槽内不光,采用修锉方式;或因定子内膛不光、定子内膛与机座止口不同心等因素采用车削方式修正。这些电机生产加工过程的惯用用法实则对电机的性能,特别是铁损有极大的影响。

● 用火烧或通电加热等方法拆绕组时,造成铁芯过热,使导磁性能下降和片间绝缘损坏。该问题主要出现在生产加工过程绕组的修理及电机的修理过程中。

● 叠装焊接等工艺同样会造成叠片之间绝缘的破坏,增加涡流损耗。

● 铁重不足片间未压实。最终的结果是铁芯的重量不足,最为直接的会导致电流超差,同时会有铁损超标的事实。

● 硅钢片涂漆过厚致磁路过于饱和,此时空载电流与电压的关系曲线弯曲得较严重。这也是硅钢片生产加工过程的关键性要素。

● 铁芯生产加工过程中会造成硅钢片冲剪面附件晶粒取向发生破坏,导致同样磁感下铁损的增加;对于变频电机还有考虑谐波带来的额外铁损;这是设计环节应综合考虑的因素。

● 其他。除以上因素外,电机铁损的设计值应综合铁芯生产加工的实际,尽力做到理论值与实际值的契合。一般材料供应商提供的特性曲线按照爱泼斯坦方圈法测得,而电机中不同部位的磁化方向是不一样的,这种特殊的旋转铁耗当前是无法考虑到的。这不同程度上会导致计算值与实测值的不一致性。

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