西瑪電機損耗JR電機產生原理。

時間：2019-08-13 10:22

      春暖花開的季節，與朋友一同踏青賞春乃是件趣事。

      高效電機顧名思義效率要高，符合規定水準的能耗標準。為達此目的，控制和降低電機損耗是關鍵，必須搞清楚損耗發生機理。

電機損耗的重要性
      對電機損耗的考慮之所以重要，有以下三方面原因：

      （1）損耗決定電機效率，且在很大程度上影響電機運行成本。

      （2）損耗引起電機發熱，且相應的溫升水平決定所能得到的最大功率輸出。

      （3)與這些損耗相關的壓降或者電流因素必須在電機設計方案中給予合理考慮。

電機效率計算
      電機的效率由下式給出：

      效率=輸出/輸入……………(1)

      或表示為式（2）和式（3）

      效率=（輸入一損耗）/輸入=1-損耗/輸入……………(2)

      效率=輸出/（輸出+損耗）……………（3）

損耗類型及其產生機理
      直接測量負載情況下的輸人和輸出功率用式（1）來確定電機效率受限制或制約因素較多，通常通過測量損耗，采用式（2）和式（3）來計算電機效率。如果采用完全相同的測量和計算方法，則通過測量損耗所確定的效率，可以用來比較相互競爭的電機產品。幾種通常需要考慮的損耗有歐姆損耗、機械損耗、開路或者空載鐵心損耗及負載雜散損耗。

歐姆損耗

      歐姆損耗也即I2R損耗，存在于電機的所有繞組中。盡管一般會通過測量每一具體運行點的繞組溫度對計算做修正，但約定計算這些損耗時采用的是繞組在75℃時的直流電阻。另外，交流下的繞組I2R損耗取決于繞組的有效（交流）電阻，而有效電阻與運行頻率和電機磁通情況有關。由直流電阻和有效電阻的差別所引起的損耗偏差被計入到負載雜散損耗。

      對同步電機和直流電機的勵磁系統，只將勵磁繞組內的損耗計入電機效率計算；提供勵磁的外部電源內的損耗，是將電機作為電廠的一部分，計入到電廠的效率中。

      與I2R損耗緊密相關的還有滑環和換向器上的電刷接觸損耗。習慣上，在感應電機和同步電機中，這一損耗通常被忽略不計，在工業用直流電機中，當采用有引線（線瓣）的碳和石墨電刷時，認為電刷總接觸壓降為2V的恒值。

機械損耗

      機械損耗包括電刷及軸承上的摩擦損耗，風阻引起的損耗等。如果有通風裝置，不管是自帶風扇還是外風扇，還應包括使空氣在電機和通風系統中循環所需的功率（管道通風時，除去強迫氣流通過電機外部的長管道或狹窄管道所需的功率），摩擦和風阻損耗可以通過測量電機的輸入功率來確定，此時電機以適當轉速運轉但不帶載且不勵磁。通常，摩擦和風阻損耗與鐵心損耗合并在一起并同時確定。

開路或者空載鐵心損耗

      開路或者空載鐵心損耗包活磁滯和渦流損耗，是僅在主勵磁繞組激勵的情況下，由電機鐵心中時變磁通密度所引起的損耗。

在直流電機和同步電機中，盡管由于開槽所引起的磁通變化也會在磁極鐵心，特別是在磁極鐵心的極靴和極面中引起損耗，但鐵心損耗主要還是局限在電樞鐵心中，或者說只計算電樞鐵心損耗。

      在感應電機中，鐵芯損耗主要局限在定子鐵心中，轉子中的鐵芯損耗因磁場交變頻率為非常低的轉差頻率，通常忽略不計。通過使電機不帶載，運行在額定轉速或者頻率、并且適當的磁通或者電壓條件下，測出電機的輸入功率，然后扣除摩擦和風阻損耗，并且如果測試中電機是自驅的，還要加除空載電樞I2R損耗（感應電動機的空載定子I2R損耗），就可以得到開路鐵芯損耗。

      通常，在額定電壓附近，測取空載鐵心損耗隨電樞電壓變化的函數曲線數據。可以認為，用負載下電樞電阻壓降對額定電壓時進行修正（對交流電動機要用相量修正），負載下的鐵芯損耗取電壓等于修正值時抽測得的損耗值。然而對于感應電機，通常省卻這一修正，一般采用額定電壓下的鐵芯損耗。如果僅僅為了確定效率，就沒有必要將開路锨芯損耗與摩擦及風阻損耗分離，將這二者之和統稱為空載旋轉損耗。

負載雜散損耗

      負載雜散損耗包括：銅導體中電流分布的不均勻所引起的損耗、負載電流使得磁場畸變而引起的附加鐵心損耗，等等。這類損耗難以精確確定。根據慣例，對直流電機一般取輸出功率的1.0%。對同步電機和感應電機，負載雜散損耗一般通過多個標準試驗來確定。

關于渦流和磁滯損耗的計算
      渦流損耗隨磁密、頻度及疊片厚度等的平方變化。正常運行條件下，渦流損耗可以足夠準確地近似表示為

      Pe=Ke(Bmax fδ)2……………（4）

      式中，為疊片厚度；Bmax為磁密最大值；f為頻率；Ke為比例系數。系數Ke取決于所采用單位、鐵心體積和鐵芯電阻率。

      磁滯損耗的變化規律只能用基于經驗的公式來表示。最常用的關系式見式（5）
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      式(5)中：Ks是比例系數，取決于鐵心的特性和體積以及所采用的單位；指數n在1.5~2.5之間，電機中估算時經常所取的值為2.0。在式（4）和式（5）中，頻率可以用速度來替代，磁通密度可以換成電壓，但比例系數要做相應改變。

      當電機負載時，負載電流產生的磁勢會嚴重影響磁通密度的空間分布，實際的鐵心損耗可能會顯著增大。例如，諧波磁勢會在氣隙附近的鐵心中產生可觀的損耗。所增大的總的鐵耗通常被歸為負載雜散損耗的一部分。

      
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