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鐵心損耗包括(鐵芯損耗與什么有關)

2022-03-03??瀏覽次數:1

小s負責產品研發,最近請沈女士幫忙分析電機鐵芯損耗。原因是小s設計的低壓大功率電機鐵損測試值過大,不清楚是什么原因造成的。

在低壓大功率高壓電機的損耗中,電機鐵芯損耗占很大比例,是影響電機效率的關鍵因素之一。女士通過對比分析電磁計算單和型式試驗結果,查看產品圖,發現鐵損試驗值異常的主要原因是硅鋼片品牌與設計不符。

電機鐵損包括鐵芯內主磁場變化引起的基本鐵損,空載時鐵芯內的附加(或雜散)損耗,定子或轉子工作電流引起的漏磁場和諧波磁場引起的鐵芯內損耗。后兩項一般歸類為雜散損耗,難以準確定量計算。在試驗結果的分析計算中,根據標準給出或實際測量確定的推薦值與定轉子氣隙大小密切相關,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的變化引起的。這種變化可以是交替磁化,例如電機的定子或轉子齒發生的變化;它也可以具有所謂的旋轉磁化特性,例如在電機的定子或轉子磁軛中發生的情況。交變磁化或旋轉磁化都會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,它與交變磁化的頻率f和磁通密度的幅值b有關,可由下式精確表示:

ph=(aB bB2)f

其中a和b是由材料性質決定的常數。

當電機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,系數A接近于0,所以

ph=bB2f

旋轉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。實驗表明,硅鋼片在兩種磁化下均存在以下現象:當磁通密度低于1.7特斯拉時,旋轉磁化引起的磁滯損耗大于交變磁化引起的磁滯損耗;當它高于1.7特斯拉時,情況正好相反。磁軛的磁通密度一般為1.0 ~ 1.5特斯拉,旋轉磁化對應的磁滯損耗比交變磁化大45 ~ 65%左右。

當渦流鐵芯中的磁場發生變化時,會在其中感應出一種電流,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,電機鐵芯不能做成一個整體,而是由相互絕緣的鋼板軸向疊片,以阻礙渦流流動。

0.5或0.35電工鋼板通常用作鐵芯的材料。對于通用電機遇到的頻率范圍,可以認為磁場均勻分布在鋼板的截面上,理論上可以根據以下公式精確計算出鋼板的渦流損耗:

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

其中PE-渦流損耗系數,Fe-硅鋼片厚度,B-磁通密度,F-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鐵芯損耗、鐵芯損耗過大、材料偏離設計或生產中諸多不利因素導致的磁通密度過高、硅鋼片間短路、硅鋼片厚度變相增加等。

硅鋼片質量不符合要求。硅鋼片作為電機的主要導磁材料,其性能的一致性對電機的性能有很大的影響。如果硅鋼片的品牌符合設計要求,另一個就是同一個品牌。

硅鋼片不同的廠家材料性能有一定的差異性,在選擇材料時應盡力選取好的硅鋼廠家的材料。

定子鐵芯片間絕緣不好

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

● 硅鋼片未進行絕緣處理或未處理好。這是硅鋼片的材質問題,該類問題在硅鋼片的檢測過程可以發現,但不是所有的電機廠家都有該檢測項目,該問題往往在電機廠家得不到較好識別。

● 片間絕緣受損或片與片的短路。該類問題發生在鐵芯的制造過程中。如果鐵芯疊壓時的壓力過大,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,導致沖片表面絕緣嚴重受損;還有鐵芯疊壓完成后槽內不光,采用修銼方式;或因定子內膛不光、定子內膛與機座止口不同心等因素采用車削方式修正。這些電機生產加工過程的慣用用法實則對電機的性能,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,造成鐵芯過熱,使導磁性能下降和片間絕緣損壞。該問題主要出現在生產加工過程繞組的修理及電機的修理過程中。

● 疊裝焊接等工藝同樣會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。最終的結果是鐵芯的重量不足,最為直接的會導致電流超差,同時會有鐵損超標的事實。

● 硅鋼片涂漆過厚致磁路過于飽和,此時空載電流與電壓的關系曲線彎曲得較嚴重。這也是硅鋼片生產加工過程的關鍵性要素。

● 鐵芯生產加工過程中會造成硅鋼片沖剪面附件晶粒取向發生破壞,導致同樣磁感下鐵損的增加;對于變頻電機還有考慮諧波帶來的額外鐵損;這是設計環節應綜合考慮的因素。

● 其他。除以上因素外,電機鐵損的設計值應綜合鐵芯生產加工的實際,盡力做到理論值與實際值的契合。一般材料供應商提供的特性曲線按照愛潑斯坦方圈法測得,而電機中不同部位的磁化方向是不一樣的,這種特殊的旋轉鐵耗當前是無法考慮到的。這不同程度上會導致計算值與實測值的不一致性。

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