電機(jī)損耗

電機(jī)損耗電機(jī)設(shè)計(jì)中是以性質(zhì)來對(duì)損耗進(jìn)行劃分。n=

p——

電機(jī)總損耗電機(jī)設(shè)計(jì)中損耗可分為下列5類：令定、轉(zhuǎn)子鐵心中的基本鐵耗：它是由主磁場(chǎng)在鐵心中發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生的。B

電機(jī)損耗令空載時(shí)鐵心中的附加損耗：它是由定轉(zhuǎn)子開槽引起的氣隙磁導(dǎo)變化而

產(chǎn)生的諧波磁場(chǎng)在對(duì)方表面產(chǎn)生的表面損耗及脈振損耗。令電氣損耗：是由工作電流在繞組中產(chǎn)生的損耗，對(duì)直流電機(jī)或同步電機(jī)而言，也包括電刷在換向器或集電環(huán)上的接觸電阻損耗。令負(fù)載時(shí)的附加(或雜散)損耗：是由定子或轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)在定、轉(zhuǎn)子繞組里和鐵心及結(jié)構(gòu)件里引起的各種損耗。令機(jī)械損耗：它包括通風(fēng)損耗，軸承摩擦損耗和電刷與集電環(huán)或換向器間的摩擦損耗。其中，第1、2、5項(xiàng)損耗稱為空載損耗或不變損耗。第3、4項(xiàng)又稱為負(fù)載損耗或可變損耗。

電機(jī)損耗一、基本鐵耗?交變的主磁場(chǎng)在鐵心中所產(chǎn)生的損耗，它分為磁滯損耗與渦流損耗兩部分。1、磁滯損耗：磁場(chǎng)交變—鐵磁材料內(nèi)磁疇間摩擦—耗能單位重量的鐵磁物質(zhì)由交變磁場(chǎng)引起的磁滯損耗ph

，稱為磁滯損耗系數(shù)，即：ph

=(aB

+bB

2

)f式中f為磁場(chǎng)交變頻率,B磁密幅值a,b為取決于材料性能的比例常數(shù)上式可整理為：ph

=h

B

f

h

---材料常數(shù)，=1.6~2.21.0TB1.6T時(shí)，系數(shù)a接近與零，故ph

=h

B2

f

電機(jī)損耗2、渦流損耗：磁場(chǎng)交變—鐵芯內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)—感應(yīng)電流--渦流--(電)損耗經(jīng)推導(dǎo)可得單位重量的鋼片的渦流損耗為：

2

6ppFep為鋼片的電阻率,pFe

為鋼片的密度,Fe

鋼片的厚度在厚度一定的情況下則有

2

2

e

6ppFepe

=(Fe

Bf)2pe

=Ge

(Bf)2式中G

=Fe

電機(jī)損耗3、基本鐵耗的工程計(jì)算方法將磁滯與渦流損耗系數(shù)合在一起，得到鋼的總損耗系數(shù)的計(jì)算式：phe

=ph

+pe

=Qh

B2

f

+Qe

(Bf

)2在一般情況下，對(duì)不同的B值，或者不同的f，損耗系數(shù)為：phe

p10

/

50B(2

)1.3因此，鋼中的基本鐵耗應(yīng)為：pFe

=

ka

phe

GFe利用上式可以求出電機(jī)軛中及齒中的基本鐵耗。(1)定子、轉(zhuǎn)子軛的基本鐵耗損耗系數(shù)phej

=p10

/

50Bj

2

(

)1.3

電機(jī)損耗損耗系數(shù)phet

=p10

/

50Bt

2

()1.3軛中的基本鐵耗等于pFej

=ka

phej

Gj齒中的基本鐵耗等于pFet

=ka

phet

Gt可仿軛部的計(jì)算式，得(2)齒中的基本鐵耗

電機(jī)損耗二、空載時(shí)鐵心中的附加損耗空載時(shí)的鐵心附加損耗是指鐵心表面損耗和齒中的脈振損耗，它是由氣隙中諧波磁場(chǎng)引起的。而諧波磁場(chǎng)又由兩種原因造成：1、電機(jī)開槽引起氣隙磁導(dǎo)不均勻，如圖所示，產(chǎn)生出磁場(chǎng)的高次諧波；

電機(jī)損耗2、空載勵(lì)磁磁勢(shì)空間分布曲線中存在著諧波。由諧波產(chǎn)生的表面損耗，根據(jù)諧波的波長(zhǎng)與凸面的間距的相對(duì)大小有不同的情況：1)凹凸的間距(如凸極同步電機(jī))遠(yuǎn)大于諧波的波長(zhǎng)，則諧波磁通集中于極弧表面一薄層內(nèi)，在極面感應(yīng)渦流，產(chǎn)生渦流損耗，也會(huì)在其中產(chǎn)生磁滯損耗，又稱表面損耗；2)凹凸間距要比諧波波長(zhǎng)要小得多，如齒距t小于諧波波長(zhǎng)，則諧波將

深入到齒部并經(jīng)由軛部形成閉合回路，則在齒中產(chǎn)生渦流及磁滯損耗，稱為脈振損耗；3)介于上述兩種情況之間，既有表面損耗又有脈振損耗。實(shí)用中，空載損耗不作特殊計(jì)算，用加工系數(shù)打入基本鐵耗。2、電刷接觸損耗電刷與集電環(huán)或換向器間的接觸壓降與電刷種類有關(guān)，與電流大小無關(guān)，因此一個(gè)極性下的電刷接觸損耗為：pcb

=

Ub

I

Ub為電刷接觸壓降,對(duì)于石墨電刷,電化石墨電刷等Ub

=1V

對(duì)于金屬石墨電刷,Ub

=0.3V

電機(jī)損耗三、電氣損耗1.繞組中的電氣損耗對(duì)于多相繞組，則總的電氣損耗應(yīng)為各相繞組的電氣損耗的總和，

即：如果電機(jī)為m相對(duì)稱的多相繞組，則各相電流數(shù)值相等，電阻也相同，Ix

為繞組x中的電流;Rx

換算到基準(zhǔn)工作溫度的繞組電阻pCu

(

Al

)

=

mI2RpCu(Al

)

=

I

Rxx2則電氣損耗為：

電機(jī)損耗四、負(fù)載時(shí)附加損耗負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的附加損耗的主要原因是由于環(huán)繞著繞組存在有漏磁場(chǎng)。這些漏磁場(chǎng)在繞組中以及在所有鄰近的金屬結(jié)構(gòu)件中感應(yīng)渦流損耗。另外，氣隙中的諧波磁勢(shì)所產(chǎn)生的諧波磁場(chǎng)以不同的速度相對(duì)轉(zhuǎn)子和定子在運(yùn)動(dòng)，在鐵心中和在籠型繞組中也會(huì)感應(yīng)渦流，產(chǎn)生附加損耗。1、凸極同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗由額定負(fù)載電流引起的同步電機(jī)的附加損耗，約等于短路試驗(yàn)時(shí)的附加損耗，因此又稱之為短路附加損耗。它包括以下分量：(1)定子(硬線圈)繞組中的附加損耗(集膚效應(yīng)所致)pCuad

=(K1)pCu

pCu

為繞組直流電阻損耗K

繞組電阻增加系數(shù),根據(jù)繞組型式的不同取不同的數(shù)值.F'F'

電機(jī)損耗(2)繞組端部的附加損耗(漏磁在繞組附近金屬件中所致)由于繞組端部電流空間分布比較復(fù)雜，準(zhǔn)確計(jì)算這些附加損耗比較困難，一般用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。(3)定子繞組諧波磁勢(shì)在轉(zhuǎn)子磁極表面引起的表面損耗

電機(jī)損耗2、感應(yīng)電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗主要由以下幾部分組成 (1)定子繞組漏磁場(chǎng)在繞組里及繞組端部附近的金屬部件中產(chǎn)生的附加損耗；

(2)由定子磁勢(shì)諧波產(chǎn)生的磁場(chǎng)在籠型轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流引起的附加損耗；(3)定子磁勢(shì)諧波產(chǎn)生的磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子鐵心表面引起的表面損耗；(4)在沒有槽絕緣的鑄鋁轉(zhuǎn)子中，由導(dǎo)條間的橫向電流產(chǎn)生的損耗。感應(yīng)電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗通常不進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。一般是按電機(jī)額定功率的百分比來估算。例如，采用壓力鑄鋁轉(zhuǎn)子工藝的感應(yīng)電機(jī)，其附加損耗約占輸出功率的2~3%。

電機(jī)損耗五、機(jī)械損耗——

多為試驗(yàn)以及經(jīng)驗(yàn)公式機(jī)械損耗包括軸承損耗、電刷摩擦損耗、通風(fēng)損耗等。1、軸承摩擦損耗pf

=2.3lj

)v

.5

10一102、通風(fēng)損耗pw

=1.75qv

v2式中qv

為通過電機(jī)的空氣體積流量(m3

/s)v為風(fēng)扇外圓的圓周速度(m/s)3、軸承摩擦和通風(fēng)損耗pfw在一般電機(jī)中，常把這兩種損耗綜合在一起計(jì)算。j1

電機(jī)損耗效

率發(fā)電機(jī)額定負(fù)載時(shí)效率可用下式計(jì)算：

p

電動(dòng)機(jī)的效率可用下式計(jì)算：na

=