小s負(fù)責(zé)產(chǎn)品研發(fā)，近請(qǐng)沈女士幫忙分析電機(jī)鐵芯損耗。原因是小s設(shè)計(jì)的低壓大功率電機(jī)鐵損測(cè)試值過大，不清楚是什么原因造成的。

在低壓大功率高壓電機(jī)的損耗中，電機(jī)鐵芯損耗占很大比例，是影響電機(jī)效率的關(guān)鍵因素之一。女士通過對(duì)比分析電磁計(jì)算單和型式試驗(yàn)結(jié)果，查看產(chǎn)品圖，發(fā)現(xiàn)鐵損試驗(yàn)值異常的主要原因是硅鋼片品牌與設(shè)計(jì)不符。

電機(jī)鐵損包括鐵芯內(nèi)主磁場(chǎng)變化引起的基本鐵損，空載時(shí)鐵芯內(nèi)的附加(或雜散)損耗，定子或轉(zhuǎn)子工作電流引起的漏磁場(chǎng)和諧波磁場(chǎng)引起的鐵芯內(nèi)損耗。后兩項(xiàng)一般歸類為雜散損耗，難以準(zhǔn)確定量計(jì)算。在試驗(yàn)結(jié)果的分析計(jì)算中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)給出或?qū)嶋H測(cè)量確定的推薦值與定轉(zhuǎn)子氣隙大小密切相關(guān)，不包括鐵損分析。

影響基本鐵損的因素基本鐵損是由鐵芯中主磁場(chǎng)的變化引起的。這種變化可以是交替磁化，例如電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子齒發(fā)生的變化；它也可以具有所謂的旋轉(zhuǎn)磁化特性，例如在電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子磁軛中發(fā)生的情況。交變磁化或旋轉(zhuǎn)磁化都會(huì)在鐵芯中引起磁滯和渦流損耗。

磁滯損耗單位鐵磁材料中交變磁化引起的磁滯損耗ph稱為磁滯損耗系數(shù)，它與交變磁化的頻率f和磁通密度的幅值b有關(guān)，可由下式精確表示：

ph=(aB bB2)f

其中a和b是由材料性質(zhì)決定的常數(shù)。

當(dāng)電機(jī)鐵芯中的磁通密度范圍通常為1.0 ~ 1.6特斯拉或10000 ~ 16000高斯時(shí)，系數(shù)A接近于0，所以

ph=bB2f

旋轉(zhuǎn)磁化引起的磁滯損耗的大小不同于交變磁化引起的磁滯損耗的大小。實(shí)驗(yàn)表明，硅鋼片在兩種磁化下均存在以下現(xiàn)象：當(dāng)磁通密度低于1.7特斯拉時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁化引起的磁滯損耗大于交變磁化引起的磁滯損耗；當(dāng)它高于1.7特斯拉時(shí)，情況正好相反。磁軛的磁通密度一般為1.0 ~ 1.5特斯拉，旋轉(zhuǎn)磁化對(duì)應(yīng)的磁滯損耗比交變磁化大45 ~ 65%左右。

當(dāng)渦流鐵芯中的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，會(huì)在其中感應(yīng)出一種電流，這種電流稱為渦流，由它引起的損耗稱為渦流損耗。為了減少渦流損耗，電機(jī)鐵芯不能做成一個(gè)整體，而是由相互絕緣的鋼板軸向疊片，以阻礙渦流流動(dòng)。

0.5或0.35電工鋼板通常用作鐵芯的材料。對(duì)于通用電機(jī)遇到的頻率范圍，可以認(rèn)為磁場(chǎng)均勻分布在鋼板的截面上，理論上可以根據(jù)以下公式精確計(jì)算出鋼板的渦流損耗：

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

其中PE-渦流損耗系數(shù)，F(xiàn)e-硅鋼片厚度，B-磁通密度，F(xiàn)-頻率，-電阻率，dfe硅鋼片密度。

從上述公式可以看出，渦流損耗與磁通密度、頻率和材料厚度的平方成正比。

鐵芯損耗過大原因分析：鐵芯損耗主要取決于基礎(chǔ)鐵芯損耗、鐵芯損耗過大、材料偏離設(shè)計(jì)或生產(chǎn)中諸多不利因素導(dǎo)致的磁通密度過高、硅鋼片間短路、硅鋼片厚度變相增加等。

硅鋼片質(zhì)量不符合要求。硅鋼片作為電機(jī)的主要導(dǎo)磁材料，其性能的一致性對(duì)電機(jī)的性能有很大的影響。如果硅鋼片的品牌符合設(shè)計(jì)要求，另一個(gè)就是同一個(gè)品牌。

定子鐵芯片間絕緣不好

導(dǎo)致片間絕緣不好的因素較多，有硅鋼片本身的質(zhì)量問題，也有鐵芯生產(chǎn)制造過程中導(dǎo)致的人為性因素。

● 硅鋼片未進(jìn)行絕緣處理或未處理好。這是硅鋼片的材質(zhì)問題，該類問題在硅鋼片的檢測(cè)過程可以發(fā)現(xiàn)，但不是所有的電機(jī)廠家都有該檢測(cè)項(xiàng)目，該問題往往在電機(jī)廠家得不到較好識(shí)別。

● 片間絕緣受損或片與片的短路。該類問題發(fā)生在鐵芯的制造過程中。如果鐵芯疊壓時(shí)的壓力過大，使片間絕緣破壞；或沖片沖制后毛刺太大，通過打磨的方式清除毛刺，導(dǎo)致沖片表面絕緣嚴(yán)重受損；還有鐵芯疊壓完成后槽內(nèi)不光，采用修銼方式；或因定子內(nèi)膛不光、定子內(nèi)膛與機(jī)座止口不同心等因素采用車削方式修正。這些電機(jī)生產(chǎn)加工過程的慣用用法實(shí)則對(duì)電機(jī)的性能，特別是鐵損有極大的影響。

● 用火燒或通電加熱等方法拆繞組時(shí)，造成鐵芯過熱，使導(dǎo)磁性能下降和片間絕緣損壞。該問題主要出現(xiàn)在生產(chǎn)加工過程繞組的修理及電機(jī)的修理過程中。

● 疊裝焊接等工藝同樣會(huì)造成疊片之間絕緣的破壞，增加渦流損耗。

● 鐵重不足片間未壓實(shí)。終的結(jié)果是鐵芯的重量不足，為直接的會(huì)導(dǎo)致電流超差，同時(shí)會(huì)有鐵損超標(biāo)的事實(shí)。

● 硅鋼片涂漆過厚致磁路過于飽和，此時(shí)空載電流與電壓的關(guān)系曲線彎曲得較嚴(yán)重。這也是硅鋼片生產(chǎn)加工過程的關(guān)鍵性要素。

● 鐵芯生產(chǎn)加工過程中會(huì)造成硅鋼片沖剪面附件晶粒取向發(fā)生破壞，導(dǎo)致同樣磁感下鐵損的增加；對(duì)于變頻電機(jī)還有考慮諧波帶來的額外鐵損；這是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)綜合考慮的因素。

● 其他。除以上因素外，電機(jī)鐵損的設(shè)計(jì)值應(yīng)綜合鐵芯生產(chǎn)加工的實(shí)際，盡力做到理論值與實(shí)際值的契合。一般材料供應(yīng)商提供的特性曲線按照愛潑斯坦方圈法測(cè)得，而電機(jī)中不同部位的磁化方向是不一樣的，這種特殊的旋轉(zhuǎn)鐵耗當(dāng)前是無法考慮到的。這不同程度上會(huì)導(dǎo)致計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的不一致性。

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