電機(jī)設(shè)計(jì)第五章_李景燦

1、5-1概述概述5-2 基本鐵耗基本鐵耗5-4電氣損耗電氣損耗5-3空載時(shí)空載時(shí)鐵心中的鐵心中的附加損耗附加損耗5-5負(fù)載時(shí)的負(fù)載時(shí)的附加損耗附加損耗5-6機(jī)械損耗機(jī)械損耗5-7效率效率5.1概述概述 效率是電機(jī)的重要性能指標(biāo)。其大小取決于電機(jī)損耗的大小。損耗大，效率是電機(jī)的重要性能指標(biāo)。其大小取決于電機(jī)損耗的大小。損耗大，效率低；損耗小，效率高。損耗的大小不僅取決于電機(jī)的電磁負(fù)荷和電流密效率低；損耗小，效率高。損耗的大小不僅取決于電機(jī)的電磁負(fù)荷和電流密度，還與電機(jī)所用的材料、繞組的型式及電機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此，設(shè)計(jì)電機(jī)度，還與電機(jī)所用的材料、繞組的型式及電機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此，設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，要清楚各

2、種損耗產(chǎn)生的原因及相關(guān)因素，從而減小損耗，提高效率。時(shí)，要清楚各種損耗產(chǎn)生的原因及相關(guān)因素，從而減小損耗，提高效率。電機(jī)的損耗一般分為五大類：電機(jī)的損耗一般分為五大類： 鐵心中的基本損耗鐵心中的基本損耗：主要是：主要是主磁場主磁場在鐵心中在鐵心中交變交變產(chǎn)生的產(chǎn)生的磁滯磁滯、渦流渦流損耗損耗 。 空載鐵心中附加損耗空載鐵心中附加損耗 ：定、轉(zhuǎn)子開槽而引起的：定、轉(zhuǎn)子開槽而引起的氣隙磁導(dǎo)諧波磁場氣隙磁導(dǎo)諧波磁場在對方鐵心在對方鐵心表面產(chǎn)生的損耗表面產(chǎn)生的損耗 ；定、轉(zhuǎn)子開槽使對方齒中磁通因電機(jī)旋轉(zhuǎn)而變化所產(chǎn)生的損；定、轉(zhuǎn)子開槽使對方齒中磁通因電機(jī)旋轉(zhuǎn)而變化所產(chǎn)生的損耗耗 。 電氣損耗電氣損耗：工

3、作：工作電流在繞組電流在繞組銅中產(chǎn)生的損耗，包括接觸損耗銅中產(chǎn)生的損耗，包括接觸損耗 。 負(fù)載時(shí)附加損耗負(fù)載時(shí)附加損耗：工作電流所產(chǎn)生的漏磁場包括諧波磁場工作電流所產(chǎn)生的漏磁場包括諧波磁場在定、轉(zhuǎn)子繞組中、在定、轉(zhuǎn)子繞組中、鐵心及結(jié)構(gòu)件中引起的各種損耗鐵心及結(jié)構(gòu)件中引起的各種損耗 。 機(jī)械損耗機(jī)械損耗：通風(fēng)損耗、軸承磨擦損耗、電刷和換向器（集電環(huán)）磨擦損耗：通風(fēng)損耗、軸承磨擦損耗、電刷和換向器（集電環(huán)）磨擦損耗 。 、為空載損耗，可在空載實(shí)驗(yàn)中測得；為空載損耗，可在空載實(shí)驗(yàn)中測得；、為負(fù)載損耗。為負(fù)載損耗。5.2基本鐵耗基本鐵耗 主磁場在鐵心所引起的磁場交變而產(chǎn)生的損耗。主磁場在鐵心所引起的磁

4、場交變而產(chǎn)生的損耗。 主磁場的交變有兩種：主磁場的交變有兩種：交變磁化性質(zhì)交變磁化性質(zhì)：如變壓器鐵心、定轉(zhuǎn)子齒中發(fā)生的。如變壓器鐵心、定轉(zhuǎn)子齒中發(fā)生的。旋轉(zhuǎn)磁化性質(zhì)旋轉(zhuǎn)磁化性質(zhì)：如定、轉(zhuǎn)子鐵軛中發(fā)生的。如定、轉(zhuǎn)子鐵軛中發(fā)生的。交變的主磁場在鐵心中所產(chǎn)生的損耗分為：交變的主磁場在鐵心中所產(chǎn)生的損耗分為：磁滯損耗磁滯損耗渦流損耗渦流損耗5.2基本鐵耗基本鐵耗一一、磁滯損耗磁滯損耗鐵心中磁場變化的原因是交變磁化時(shí)所引起的損耗。鐵心中磁場變化的原因是交變磁化時(shí)所引起的損耗。hp。大損耗一般比交變磁化放、旋轉(zhuǎn)磁化引起的磁滯及材料有關(guān)。、磁通密度與頻率磁密振幅。交變磁化的頻率；下測在頻率取決于材料性能的常

5、數(shù)式中：時(shí)在鐵心磁通密度、磁滯損耗系數(shù)的計(jì)算。耗交變磁化引起的磁滯損單位質(zhì)量鐵磁物質(zhì)內(nèi)由、磁滯損耗系數(shù)%65453)50(:6 . 10 . 1212BfpBfHfBpTBTphZhhhhh (、5.2基本鐵耗基本鐵耗二二、渦流損耗渦流損耗 鐵心中的磁場發(fā)生變化時(shí)，在其中會(huì)感應(yīng)電流，稱之為渦流，由該電流引起的損耗稱為渦流損耗。流損耗。阻礙渦流通過，減小渦。這樣做主要就是為了硅鋼片沿軸向疊壓起來緣的薄做成整塊，而由彼此絕么電機(jī)的鐵心通常不是這里從理論上說明為什的平方成正比。及材料厚度、頻率磁通密度可見：渦流損耗系數(shù)與電阻率。鋼片密度；鋼片厚度；能的常數(shù)；是取決于材料規(guī)格及性式中：、磁滯損耗系數(shù)的

6、計(jì)算。渦流損耗單位質(zhì)量鐵磁物質(zhì)內(nèi)的、渦流損耗系數(shù)FeFeFeFeFeeeeefBBfpp6)(212225.2基本鐵耗基本鐵耗三三、軛部軛部(齒聯(lián)軛齒聯(lián)軛)及齒部的基本鐵耗及齒部的基本鐵耗中查取。從表。按硅鋼片型號時(shí)，鋼單位重量的損耗、當(dāng)式中：，損耗系數(shù)為：值或不同的頻率便計(jì)算，對于不同的在一般情況下，為了方的值。、，得到鋼片，可以查表對于不同的含硅量的硅、損耗系數(shù)的計(jì)算：。損耗單位質(zhì)量鐵磁物質(zhì)內(nèi)的損耗、鋼的損耗系數(shù)或稱比15501)50(15)(2150/103 . 1250/1022HzfTBpfBppfBBffBppppheehehehheeh5.2基本鐵耗基本鐵耗三三、軛部軛部(齒聯(lián)軛

7、齒聯(lián)軛)及齒部的基本鐵耗及齒部的基本鐵耗耗。電機(jī)軛及齒中的基本鐵利用該公式就可以計(jì)算之間的損耗差異、旋轉(zhuǎn)磁化與交變磁化化隨時(shí)間不按正弦規(guī)律變、磁密分布不均勻、磁密、加工后鋼片間的短接經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，主要考慮：作用的鋼的重量；受交變磁化或旋轉(zhuǎn)磁化式中：、基本鐵耗計(jì)算4B3B213aFeFeheaFekGGpkp5.2基本鐵耗基本鐵耗三三、軛部軛部(齒聯(lián)軛齒聯(lián)軛)及齒部的基本鐵耗及齒部的基本鐵耗3 . 11005 . 11006 . 3)50()() 1 (3 . 125010aNaNaajjhejaFejjjhejkkVAPkkVAPkkGGpkpbBfBppa時(shí)，容量時(shí)，容量同步或感應(yīng)電機(jī)：直流電機(jī)

8、：經(jīng)驗(yàn)系數(shù)平均值：定子或轉(zhuǎn)子軛的重量；式中：、軛中的基本鐵耗：磁密；定子或轉(zhuǎn)子軛中的最大式中：、軛中損耗系數(shù)的計(jì)算軛中的基本鐵耗齒聯(lián)、定子或轉(zhuǎn)子5.2基本鐵耗基本鐵耗三三、軛部軛部(齒聯(lián)軛齒聯(lián)軛)及齒部的基本鐵耗及齒部的基本鐵耗7 . 11000 . 21008 . 10 . 4)50()2(3 . 125010aNaNaaatthetaFettthetkkVAPkkVAPkkkGGpkpbBfBppa時(shí)，容量時(shí)，容量同步電機(jī)：感應(yīng)電機(jī)：直流電機(jī)：經(jīng)驗(yàn)系數(shù)平均值：齒的重量；式中：、軛中的基本鐵耗：密；齒磁路長度上的平均磁式中：、齒中損耗系數(shù)的計(jì)算、齒中的基本鐵耗5.2基本鐵耗基本鐵耗三三、軛部

9、軛部(齒聯(lián)軛齒聯(lián)軛)及齒部的基本鐵耗及齒部的基本鐵耗注意：注意：計(jì)算齒部、軛部鐵耗時(shí)，計(jì)算齒部、軛部鐵耗時(shí)，ka取值不同取值不同。造成的。造成的原因是原因是所用的磁密不同所用的磁密不同。軛部選用的是軛部選用的是最大最大磁密磁密齒部使用的是齒部使用的是平均平均磁密磁密基本鐵耗的大小在頻率一定時(shí)，主要與：基本鐵耗的大小在頻率一定時(shí)，主要與：鐵心中的磁密、鐵心中的磁密、材料的厚度及性能材料的厚度及性能鐵心沖疊的工藝水平高低及加工方法鐵心沖疊的工藝水平高低及加工方法5.3空載時(shí)鐵心中的附加損耗空載時(shí)鐵心中的附加損耗 空載時(shí)鐵心中的附加損耗主要是指：空載時(shí)鐵心中的附加損耗主要是指：鐵心的鐵心的表面損耗表

10、面損耗齒中的齒中的脈振損耗脈振損耗。 引起空載附加損耗的原因是氣隙磁場的引起空載附加損耗的原因是氣隙磁場的高次諧波高次諧波。 這些諧波磁場由這些諧波磁場由兩種原因兩種原因造成：造成： 電機(jī)鐵心開槽導(dǎo)致電機(jī)鐵心開槽導(dǎo)致氣隙磁導(dǎo)不均勻氣隙磁導(dǎo)不均勻(L L) 空載勵(lì)磁磁動(dòng)勢空間分布空載勵(lì)磁磁動(dòng)勢空間分布曲線中有曲線中有諧波諧波存在存在(F)5.3空載時(shí)鐵心中的附加損耗空載時(shí)鐵心中的附加損耗磁滯損耗）渦流損耗（占主要部分表面損耗面損耗。磁滯損耗，所以稱為表就會(huì)在上面產(chǎn)生渦流和，相對于鐵心表面運(yùn)動(dòng)時(shí)在鐵心的表面，當(dāng)磁場此時(shí)諧波磁通主要集中遠(yuǎn)大于諧波波長同步極距、凸凹面間距。心界面的凹凸間距有關(guān)過的路徑

11、與氣隙圓周鐵這些高次諧波磁通所經(jīng))(a5.3空載時(shí)鐵心中的附加損耗空載時(shí)鐵心中的附加損耗。生表面損耗和脈振損耗波波長相當(dāng)，會(huì)同時(shí)產(chǎn)此時(shí)凹凸面的間距與諧兩種情況之間、凸凹面間距介于磁滯損耗渦流損耗脈振損耗為脈振損耗。生磁滯和渦流損耗，稱生運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)在齒中產(chǎn)當(dāng)諧波磁場相對鐵心產(chǎn)。經(jīng)由軛部形成閉合回路諧波磁通將深入齒部，遠(yuǎn)小于諧波波長同步極距、凸凹面間距bacb)(5.3空載時(shí)鐵心中的附加損耗空載時(shí)鐵心中的附加損耗本節(jié)僅介紹由本節(jié)僅介紹由鐵心開槽鐵心開槽引起的空載表面損耗及脈振損耗引起的空載表面損耗及脈振損耗的計(jì)算方法。的計(jì)算方法。(空載空載勵(lì)磁磁勢諧波產(chǎn)生的這類損耗，一般在隱極同步機(jī)中方需考慮勵(lì)磁

12、磁勢諧波產(chǎn)生的這類損耗，一般在隱極同步機(jī)中方需考慮)。一一、直流機(jī)及同步機(jī)整塊（或?qū)嵭模┐艠O的表面損耗直流機(jī)及同步機(jī)整塊（或?qū)嵭模┐艠O的表面損耗 磁導(dǎo)不均勻，在氣隙磁導(dǎo)不均勻，在氣隙主磁場中疊加了一個(gè)主磁場中疊加了一個(gè)諧波磁場，當(dāng)電樞相諧波磁場，當(dāng)電樞相對于磁極表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，對于磁極表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，就在磁極表面引起渦就在磁極表面引起渦流損耗。因?yàn)轭l率高，流損耗。因?yàn)轭l率高，基本上集中在表面一基本上集中在表面一薄層內(nèi)，稱為表面損薄層內(nèi)，稱為表面損耗。耗。有關(guān)。，其大小與或，則：值為假設(shè)其諧波磁場的最大其頻率：00max00max00) 1(60bBkBBBkBBBBnZfZ5.3空載時(shí)鐵心中的附加損耗

13、空載時(shí)鐵心中的附加損耗一一、直流機(jī)及同步機(jī)整塊（或?qū)嵭模┐艠O的表面損耗直流機(jī)及同步機(jī)整塊（或?qū)嵭模┐艠O的表面損耗 假設(shè)：假設(shè)：a)諧波磁密在空間按正弦分布，其幅值為諧波磁密在空間按正弦分布，其幅值為B0（忽略極面渦忽略極面渦流對流對B0的削弱作用的削弱作用）；）；b)磁極磁導(dǎo)為常數(shù)（磁極磁導(dǎo)為常數(shù)（不考慮飽和不考慮飽和）；）；c)磁極軸向長度較長，磁極表面磁極軸向長度較長，磁極表面僅有軸向電流僅有軸向電流。 方法：方法：麥?zhǔn)戏匠帖準(zhǔn)戏匠唐⒎址匠唐⒎址匠探夥匠探夥匠掏ń馔ń獯吔鐥l件代邊界條件特解特解 pAFeppZAAppABdxxBnZfttBnkZtnZtBkp耗：，就得到電機(jī)的表面損

14、表面積將上式乘以所有磁極的）。（平均值，則上式應(yīng)乘以若氣隙磁場是正弦變化導(dǎo)磁性能、導(dǎo)電性能磁極材料的特性次方成正比磁通密度的變化頻率的的平方成正比即齒距長磁通密度空間分布的波幅值的平方成正比產(chǎn)生該損耗的磁通密度因素有關(guān)可見，表面損耗與下列鋼的電阻率鋼的磁導(dǎo)率；磁極的轉(zhuǎn)速；，實(shí)際值查表槽數(shù)；齒距；式中：位表面的損耗：根據(jù)分析，可得磁極單200205 . 15 . 12205 . 105 . 120021)sin(15 . 0)(5 . 1:25)601(41)()(5.3空載時(shí)鐵心中的附加損耗空載時(shí)鐵心中的附加損耗一一、直流機(jī)及同步機(jī)整塊（或?qū)嵭模┐艠O的表面損耗直流機(jī)及同步機(jī)整塊（或?qū)嵭模┐艠O的

15、表面損耗 5.3空載時(shí)鐵心中的附加損耗空載時(shí)鐵心中的附加損耗二二、疊片磁極及感應(yīng)電機(jī)中的表面損耗疊片磁極及感應(yīng)電機(jī)中的表面損耗 為了減小磁極的表面損耗，直流機(jī)、凸極機(jī)磁極常做成疊片，利用沖為了減小磁極的表面損耗，直流機(jī)、凸極機(jī)磁極常做成疊片，利用沖片表面形成的天然氧化膜絕緣層增加渦流回路的電阻，減小渦流損耗。片表面形成的天然氧化膜絕緣層增加渦流回路的電阻，減小渦流損耗。疊片式磁極疊片式磁極表面損耗仍可按前面推導(dǎo)的計(jì)算式計(jì)算，表面損耗仍可按前面推導(dǎo)的計(jì)算式計(jì)算，k0按表按表5-2確定：確定：pAFeppAAppAnZtBkp耗：，就得到電機(jī)的表面損面積上式乘以所有磁極的表5 . 1200)()(

16、裝有阻尼繞組的凸極同步電機(jī)裝有阻尼繞組的凸極同步電機(jī)，空載附加損耗還包括由氣隙磁導(dǎo)齒諧，空載附加損耗還包括由氣隙磁導(dǎo)齒諧波磁場在阻尼籠中產(chǎn)生的損耗。波磁場在阻尼籠中產(chǎn)生的損耗。為了減小表面損耗，應(yīng)該降低為了減小表面損耗，應(yīng)該降低B0，也就是不使，也就是不使b0/ 太大。太大。因?yàn)橐驗(yàn)锽0= 0K B = 0B max，而，而 0=f(b0/ )在加工時(shí)，疊片疊壓好后，在加工時(shí)，疊片疊壓好后，最好不要進(jìn)行車削加工和打磨最好不要進(jìn)行車削加工和打磨，以免在磁，以免在磁極表面造成低電阻的渦流通路。對于定、轉(zhuǎn)子鐵心也相同。極表面造成低電阻的渦流通路。對于定、轉(zhuǎn)子鐵心也相同。5.3空載時(shí)鐵心中的附加損耗空

17、載時(shí)鐵心中的附加損耗二二、疊片磁極及感應(yīng)電機(jī)中的表面損耗疊片磁極及感應(yīng)電機(jī)中的表面損耗 感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)電機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵心都由硅鋼片疊壓而成，定轉(zhuǎn)子都開槽：定轉(zhuǎn)子鐵心都由硅鋼片疊壓而成，定轉(zhuǎn)子都開槽：定子槽定子槽氣隙磁導(dǎo)齒諧波磁場氣隙磁導(dǎo)齒諧波磁場轉(zhuǎn)子表面損耗轉(zhuǎn)子表面損耗轉(zhuǎn)子槽轉(zhuǎn)子槽氣隙磁導(dǎo)齒諧波磁場氣隙磁導(dǎo)齒諧波磁場定子表面損耗定子表面損耗感應(yīng)電機(jī)機(jī)氣隙小，轉(zhuǎn)子半閉口槽在定子表面引起損耗小。感應(yīng)電機(jī)機(jī)氣隙小，轉(zhuǎn)子半閉口槽在定子表面引起損耗小。轉(zhuǎn)子表面損耗：轉(zhuǎn)子表面損耗：35 . 17 . 0:535 . 1:5 . 055)()()(5 . 0000000101101015 . 1121010222

18、2022202222202kkkkkbfBkBnZtBkpplDbttbtlDppAAttA，加工后高含硅量，加工后低含硅量與材料性能、加工有關(guān)的系數(shù)；值也近似正弦分布引入氣隙磁導(dǎo)齒諧波磁場幅氣隙主磁場正弦分布，；查圖，式中：，則：若齒諧波磁場正弦變化面積產(chǎn)生的損耗。波磁場在轉(zhuǎn)子表面單位定子槽開口引起的齒諧轉(zhuǎn)子鐵心外徑、長度；、轉(zhuǎn)子齒距、槽口寬；、式中：5.3空載時(shí)鐵心中的附加損耗空載時(shí)鐵心中的附加損耗二二、感應(yīng)電機(jī)齒中的脈振損耗感應(yīng)電機(jī)齒中的脈振損耗 感應(yīng)電機(jī)中除了表面損耗，還有脈振損耗。產(chǎn)生的原因：感應(yīng)電機(jī)中除了表面損耗，還有脈振損耗。產(chǎn)生的原因： 旋轉(zhuǎn)時(shí)定、轉(zhuǎn)子之間相對位置不斷變化旋轉(zhuǎn)時(shí)

19、定、轉(zhuǎn)子之間相對位置不斷變化 齒對齒齒對齒 進(jìn)入定子齒磁通最大進(jìn)入定子齒磁通最大 轉(zhuǎn)子槽對定子齒轉(zhuǎn)子槽對定子齒 進(jìn)入定子齒磁通最小進(jìn)入定子齒磁通最小 齒中磁通發(fā)生變化齒中磁通發(fā)生變化 脈振損耗脈振損耗 5.3空載時(shí)鐵心中的附加損耗空載時(shí)鐵心中的附加損耗二二、感應(yīng)電機(jī)齒中的脈振損耗感應(yīng)電機(jī)齒中的脈振損耗 下得到的。尺寸關(guān)系最不利的情況這是根據(jù)定轉(zhuǎn)子齒、槽有關(guān)。與式中：系數(shù)經(jīng)變換得：有關(guān)。與、定子齒寬；式中：幅為：定子齒中的磁通密度振。：單位軸向長度變化為圖中兩種情況磁通量的02211210220211202120220222212)(bBtkBbSBbbkSBBSBSBtpttFep5.3空載時(shí)

20、鐵心中的附加損耗空載時(shí)鐵心中的附加損耗二二、感應(yīng)電機(jī)齒中的脈振損耗感應(yīng)電機(jī)齒中的脈振損耗 取更高的值。中的系數(shù)和求齒的基本鐵耗式式鐵耗，將求定、轉(zhuǎn)子軛基本心損耗，而是根據(jù)實(shí)驗(yàn)感應(yīng)電機(jī)的空載附加鐵工廠中常常不單獨(dú)計(jì)算振損耗：量即可求出轉(zhuǎn)子齒中脈將上式各量換為轉(zhuǎn)子的振損耗：代入上式得定子齒部脈頻率。定子齒脈振磁通的交變；，查表取決于材料規(guī)格及性能引入的損耗增加系數(shù)；考慮加工及磁場非正弦式中：損耗為：所以，定子齒中的脈振。作為近似補(bǔ)償：取為于是將磁密脈振振幅要小些，齒中率變化的影響等，實(shí)際率較高、齒硅鋼片磁導(dǎo)要是渦流損耗，而且頻若考慮這種附加損耗主atpptppZetpZeptpkGBnZpGBnZ

21、pnZfkGBfkpBtBk175155)(07. 0)(07. 060155 . 0212222121212212112121111215.4電氣損耗電氣損耗繞組電阻。換算到基準(zhǔn)工作溫度的中的電流；繞組式中：-2)(xxxxAlCuRxIRIpRmIpAlCu2)( 電氣損耗電氣損耗包括各部分繞組里的電氣損耗以及電刷與換向器包括各部分繞組里的電氣損耗以及電刷與換向器或集電環(huán)間的接觸損耗?；蚣姯h(huán)間的接觸損耗。一一、繞組中的電氣損耗繞組中的電氣損耗對于多相繞組，則總的電氣損耗應(yīng)為各相繞組的電氣損耗的總和，即：對于多相繞組，則總的電氣損耗應(yīng)為各相繞組的電氣損耗的總和，即：電機(jī)為電機(jī)為m相對稱的多

22、相繞組相對稱的多相繞組，各相電流數(shù)值相等，電阻也相同，則電氣損耗為，各相電流數(shù)值相等，電阻也相同，則電氣損耗為：二二、電刷接觸損耗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)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：極性下的電刷接觸損耗為：VUVUUIUpbbbbcb3 . 0,1-；對于金屬石墨電刷墨電刷等對于石墨電刷，電化石定：電刷接觸壓降，國標(biāo)規(guī)式中：5.5負(fù)載時(shí)的附加負(fù)載時(shí)的附加損耗損耗 負(fù)載時(shí)產(chǎn)生附加損耗的主要原因：環(huán)繞著繞組存在漏磁場環(huán)繞著繞組存在漏磁場，在繞組中以及在所有鄰近，在繞組中以

23、及在所有鄰近的金屬結(jié)構(gòu)件中產(chǎn)生渦流損耗。的金屬結(jié)構(gòu)件中產(chǎn)生渦流損耗。氣隙中的諧波磁勢所產(chǎn)生的諧波磁場氣隙中的諧波磁勢所產(chǎn)生的諧波磁場以不同的速度以不同的速度相對轉(zhuǎn)子和定子在運(yùn)動(dòng)，在鐵心中和在籠型繞組中也相對轉(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。會(huì)感應(yīng)渦流，產(chǎn)生附加損耗?？蛰d附加損耗空載附加損耗主要討論主要討論基波磁場基波磁場 氣隙磁導(dǎo)齒諧波氣隙磁導(dǎo)齒諧波磁場磁場負(fù)載時(shí)附加損耗負(fù)載時(shí)附加損耗一般難于精確計(jì)算，通常以額定功一般難于精確計(jì)算，通常以額定功率的百分之幾大約率的百分之幾大約估算估算。 5.5負(fù)載時(shí)的附加負(fù)載時(shí)的附加損耗損耗一、凸極同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗額定

24、負(fù)載電流引起的同步電機(jī)的附加損耗，約略等于額定負(fù)載電流引起的同步電機(jī)的附加損耗，約略等于短路試驗(yàn)短路試驗(yàn)（電樞電流為額定值、轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)）時(shí)的附加損耗（電樞電流為額定值、轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)）時(shí)的附加損耗，所以又叫，所以又叫短短路附加損耗路附加損耗。 附加損耗。量疊加在定子齒中產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子磁勢三次諧波分直軸三次諧波分量凸極機(jī)氣隙不均勻，使若含有三次諧波，由于。磁動(dòng)勢中子齒中產(chǎn)生的附加損耗、磁場的三次諧波在定齒諧波磁動(dòng)勢相帶諧波磁動(dòng)勢引起的附加損耗、定子諧波在轉(zhuǎn)子表面損耗金屬部件中引起的附加、短路時(shí)由于漏磁場在損耗定子繞組中引起的附加、短路時(shí)由于漏磁場在短路附加損耗包括：43215.5負(fù)載時(shí)的附加負(fù)載時(shí)的附加損耗

25、損耗一、凸極同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗1、短路時(shí)由于漏磁場在定子繞組中引起的附加損耗、短路時(shí)由于漏磁場在定子繞組中引起的附加損耗由于集膚效應(yīng)，使繞組的交流電阻大于直流電阻，對應(yīng)所增加的電阻損耗由于集膚效應(yīng)，使繞組的交流電阻大于直流電阻，對應(yīng)所增加的電阻損耗即是漏磁場在繞組中引起的附加損耗。即是漏磁場在繞組中引起的附加損耗。cuFcuadpKp) 1(2、短路時(shí)漏磁場在結(jié)構(gòu)件中引起的附加損耗、短路時(shí)漏磁場在結(jié)構(gòu)件中引起的附加損耗這部分損耗主要是渦流損耗。這部分損耗主要是渦流損耗。由于繞組端部電流的空間分布比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)件形狀各異、距端部的距由于繞組端部電流的空間分布比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)件形狀各異、距端部

26、的距離也各不相同，要準(zhǔn)確計(jì)算比較困難。一般用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。離也各不相同，要準(zhǔn)確計(jì)算比較困難。一般用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。5 . 25111321)10(15. 1)()(10)50(35ApAmDmpfDpicipl損耗系數(shù)定子電負(fù)荷；定子內(nèi)徑；極距式中：cd表面而產(chǎn)生的，如圖而不是均勻分布在電樞一個(gè)槽中，由于導(dǎo)體是集中在、齒諧波磁勢：。如圖而大小不一所產(chǎn)生的，電流因?qū)儆诓煌喾植嫉膶?dǎo)體中樞圓周邊由于相帶存在，使沿電、相帶諧波磁勢：諧波磁勢基波磁勢稱電流多相對稱繞組通多相對baFI5.5負(fù)載時(shí)的附加負(fù)載時(shí)的附加損耗損耗一、凸極同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗3、定子繞組磁勢諧波在轉(zhuǎn)子磁極表面引起的表面損耗、定

27、子繞組磁勢諧波在轉(zhuǎn)子磁極表面引起的表面損耗5.5負(fù)載時(shí)的附加負(fù)載時(shí)的附加損耗損耗一、凸極同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗3、定子繞組磁勢諧波在轉(zhuǎn)子磁極表面引起的表面損耗、定子繞組磁勢諧波在轉(zhuǎn)子磁極表面引起的表面損耗 。衰減系數(shù)，查圖，的同次諧波磁密幅值。次相帶諧波磁勢所產(chǎn)生數(shù)為”反轉(zhuǎn)，負(fù)序磁場，次“數(shù)為”正轉(zhuǎn)，正序磁場，次“感應(yīng)電勢的頻率次相帶諧波在磁極表面定子次諧波極距；轉(zhuǎn)子磁極表面積；式中：代入上式可得：距及頻率波磁場的磁密幅值、極磁勢產(chǎn)生的各次相帶諧次將由定子各次相帶諧波得：耗可仿照式磁極單位表面的附加損耗磁極表面產(chǎn)生的附加損、定子相帶諧波磁勢在85-161616060602)16(260345

28、0011115 . 10025 . 1202205 . 10 kkFHBBkkfnnpnnpffAkkAkfBkpkBfkpaefbbbbpprbkzA5.5負(fù)載時(shí)的附加負(fù)載時(shí)的附加損耗損耗一、凸極同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗3、定子繞組磁勢諧波在轉(zhuǎn)子磁極表面引起的表面損耗、定子繞組磁勢諧波在轉(zhuǎn)子磁極表面引起的表面損耗。損耗諧波磁通磁阻相對氣隙鏈，波磁通經(jīng)氣隙與轉(zhuǎn)子交有關(guān)。諧波磁勢產(chǎn)生諧、與。損耗諧波磁勢有關(guān)。、表面損耗與電負(fù)荷降低轉(zhuǎn)子表面損耗。所以采用短距繞組可以。因繞組短距而大打削弱次、相帶諧波中的低次分量時(shí)，當(dāng)、有關(guān)。諧波次數(shù)是、與節(jié)距比素有關(guān)：相帶諧波損耗與下列因耗磁極表面產(chǎn)生的附加損、定

29、子相帶諧波磁勢在) 3)2)75(8 . 01175) 111IAAa5.5負(fù)載時(shí)的附加負(fù)載時(shí)的附加損耗損耗一、凸極同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗3、定子繞組磁勢諧波在轉(zhuǎn)子磁極表面引起的表面損耗、定子繞組磁勢諧波在轉(zhuǎn)子磁極表面引起的表面損耗 有關(guān)。、與表面損耗齒諧波磁勢有關(guān)。、與有關(guān)表面損耗齒諧波磁勢有關(guān)。、與：該損耗與下列因素有關(guān)此損耗將增加。荷較大、氣隙較小時(shí)，選用的定子齒距及線負(fù)若磁極采用整塊結(jié)構(gòu)，與疊片有關(guān)，查表式中：一般工廠計(jì)算用式：。，幅值為，極距為表面引起渦流，頻率為定子齒諧波磁勢在轉(zhuǎn)子極表面產(chǎn)生的附加損耗、定子齒諧波磁勢在磁)3)2)() 1. 2560)60(25. 0260114

30、1115 . 100225 . 11241212002111IAAtqqkkkknZtAAkpBtnZbkefptkt5.5負(fù)載時(shí)的附加負(fù)載時(shí)的附加損耗損耗一、凸極同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗4、短路電流為額定值時(shí)磁場的、短路電流為額定值時(shí)磁場的3次諧波在定子齒中產(chǎn)生的附加損耗次諧波在定子齒中產(chǎn)生的附加損耗凸極機(jī)氣隙不均勻，凸極機(jī)氣隙不均勻，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁勢轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁勢Ff與與電樞反應(yīng)磁勢電樞反應(yīng)磁勢Fa的基波分量均在氣的基波分量均在氣隙中產(chǎn)生隙中產(chǎn)生3次諧波磁場。短路時(shí)，定、轉(zhuǎn)子次諧波磁場。短路時(shí)，定、轉(zhuǎn)子3次諧波磁場互相疊加。次諧波磁場互相疊加。 凸極同步電機(jī)的三次諧波磁場a) 直軸電樞反應(yīng)磁場曲

31、線 b)勵(lì)磁磁場曲線5.5負(fù)載時(shí)的附加負(fù)載時(shí)的附加損耗損耗二、感應(yīng)電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗感應(yīng)電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗通常不詳細(xì)計(jì)算。一般規(guī)定為電機(jī)感應(yīng)電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗通常不詳細(xì)計(jì)算。一般規(guī)定為電機(jī)輸出或輸入的輸出或輸入的0.5%，對于壓力鑄鋁的轉(zhuǎn)子為，對于壓力鑄鋁的轉(zhuǎn)子為2-3%?；\型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)附加損耗包括下列部分：感應(yīng)電機(jī)附加損耗包括下列部分： 定子繞組的漏磁場定子繞組的漏磁場在在繞組內(nèi)及端部附近金屬部件繞組內(nèi)及端部附近金屬部件中產(chǎn)生的附加損耗；中產(chǎn)生的附加損耗； 定子磁勢諧波定子磁勢諧波產(chǎn)生的磁場在產(chǎn)生的磁場在轉(zhuǎn)子繞組中轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流引起的附加損耗；感應(yīng)電流引起的附加損耗； 定

32、子磁勢諧波定子磁勢諧波產(chǎn)生的磁場在產(chǎn)生的磁場在轉(zhuǎn)子鐵心表面轉(zhuǎn)子鐵心表面引起的附加引起的附加(表面表面)損耗，忽損耗，忽略脈振損耗；略脈振損耗； 沒有槽絕緣的鑄鋁轉(zhuǎn)子中，由沒有槽絕緣的鑄鋁轉(zhuǎn)子中，由泄漏電流產(chǎn)生泄漏電流產(chǎn)生的損耗。的損耗。 其中其中是由是由基頻電流基頻電流產(chǎn)生，稱為基頻附加損耗。其余各項(xiàng)均由高頻電產(chǎn)生，稱為基頻附加損耗。其余各項(xiàng)均由高頻電流產(chǎn)生，稱為高頻附加損耗。流產(chǎn)生，稱為高頻附加損耗。 第第項(xiàng)計(jì)算與同步電機(jī)相類似。下面簡單分析項(xiàng)計(jì)算與同步電機(jī)相類似。下面簡單分析。現(xiàn)象。，否則起動(dòng)時(shí)會(huì)出鎖住注意：采用少槽近槽配合。槽配合，再考慮前面應(yīng)，直槽時(shí)，一般采用近在籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)中時(shí)，

33、該損耗最小。有關(guān)，當(dāng)損耗系數(shù)，與條交流電阻；折算到定子邊的轉(zhuǎn)子導(dǎo)式中：。計(jì)算式為：只考慮一階齒諧波，其加損耗型轉(zhuǎn)子繞組里產(chǎn)生的附、定子齒諧波磁勢在籠是滿足：在選取定、轉(zhuǎn)子槽配合如要限制此損耗，建議。波次數(shù)越大，損耗越小數(shù)越多，損耗越大，諧通過理論分析，轉(zhuǎn)子槽附加損耗籠型轉(zhuǎn)子繞組里產(chǎn)生的、定子相帶諧波磁勢在11275. 0112121222211212ZZZZZZCRRImCppZpZmZZmZ5.5負(fù)載時(shí)的附加負(fù)載時(shí)的附加損耗損耗二、感應(yīng)電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗(一一)、直槽時(shí)，由定子磁勢諧波在籠型轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生的附加損耗、直槽時(shí)，由定子磁勢諧波在籠型轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生的附加損耗5.5負(fù)載時(shí)的附加負(fù)載時(shí)的附加

34、損耗損耗二、感應(yīng)電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗(一一)、直槽時(shí)，由定子磁勢諧波在籠型轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生的附加損耗、直槽時(shí)，由定子磁勢諧波在籠型轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生的附加損耗，采用少槽配合。，損耗次相帶諧波產(chǎn)生的附加、與轉(zhuǎn)子槽數(shù)有關(guān)：一般采用近槽配合。，齒諧波產(chǎn)生的附加損耗有關(guān)：、與定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)比值損耗次相帶諧波產(chǎn)生的附加，、與諧波次數(shù)有關(guān)：有關(guān)數(shù)、轉(zhuǎn)子繞組假想繞組系系數(shù)、與定子繞組諧波繞組耗與下列因素有關(guān)：子繞組里產(chǎn)生的附加損定子磁勢諧波在籠型轉(zhuǎn)42212222122222275. 0)(4, 132)(1ZKpZpZiefpZpZZpBKKKKZdpdp5.5負(fù)載時(shí)的附加負(fù)載時(shí)的附加損耗損耗二、感應(yīng)電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗

35、(二二)、斜槽時(shí)，由定子磁勢諧波在籠型轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的損耗、斜槽時(shí)，由定子磁勢諧波在籠型轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的損耗 如果絕緣良好，則可削弱齒諧波產(chǎn)生的附加損耗。如果絕緣良好，則可削弱齒諧波產(chǎn)生的附加損耗。 如果絕緣不好，則會(huì)產(chǎn)生泄漏電流，產(chǎn)生附加損耗。如果絕緣不好，則會(huì)產(chǎn)生泄漏電流，產(chǎn)生附加損耗。 與諧波磁場的頻率、磁密幅值、導(dǎo)條與鐵心的接觸電阻有關(guān)。與諧波磁場的頻率、磁密幅值、導(dǎo)條與鐵心的接觸電阻有關(guān)。 很難準(zhǔn)確計(jì)算。目前沒有一個(gè)成熟且簡易的方法很難準(zhǔn)確計(jì)算。目前沒有一個(gè)成熟且簡易的方法來計(jì)算。一來計(jì)算。一般是按電機(jī)額定功率的百分比來估算。例如，采用壓力鑄鋁般是按電機(jī)額定功率的百分比來估算。例如，采用壓力

36、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轉(zhuǎn)子工藝的感應(yīng)電機(jī)，其附加損耗約占輸出功率的23%。)(00142212242221212接觸電阻決定于導(dǎo)條與鐵心間的損耗橫向電流導(dǎo)條絕緣不好個(gè)齒距如斜齒諧波磁勢相帶諧波磁勢導(dǎo)條絕緣良好斜槽ZZskdppekIRZKKNmp5.5負(fù)載時(shí)的附加負(fù)載時(shí)的附加損耗損耗二、感應(yīng)電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗(三三)、減小附加損耗的方法、減小附加損耗的方法雖然負(fù)載時(shí)附加損耗只占每臺(tái)電機(jī)輸入功率的很小一部分，但是由于籠雖然負(fù)載時(shí)附加損耗只占每臺(tái)電機(jī)輸入功率的很小一部分，但是由于籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)用量大，因此此項(xiàng)損耗消耗的總電能仍然十分可觀。型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)用量大，因此此項(xiàng)

37、損耗消耗的總電能仍然十分可觀。對于中小型感應(yīng)電機(jī)，負(fù)載時(shí)的附加損耗中，占較大比例的是高頻損耗，對于中小型感應(yīng)電機(jī)，負(fù)載時(shí)的附加損耗中，占較大比例的是高頻損耗，基頻附加損耗所占比例不大，為降低高頻附加損耗，可以采取下列措施：基頻附加損耗所占比例不大，為降低高頻附加損耗，可以采取下列措施：采用諧波含量少的定子繞組型式采用諧波含量少的定子繞組型式，例如采用雙層短距分布繞，例如采用雙層短距分布繞組、單雙層、正弦、組、單雙層、正弦、-Y混合來替代單層繞組；混合來替代單層繞組；采用定子與轉(zhuǎn)子槽數(shù)的采用定子與轉(zhuǎn)子槽數(shù)的少槽近槽配合少槽近槽配合；采用斜槽采用斜槽，增大導(dǎo)條與鐵心間接觸電阻增大導(dǎo)條與鐵心間接觸電

38、阻；適當(dāng)適當(dāng)增大氣隙增大氣隙；采用采用磁性槽楔或閉口槽磁性槽楔或閉口槽。5.5負(fù)載時(shí)的附加負(fù)載時(shí)的附加損耗損耗三、直流電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗 一般不進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。一般不進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。 對于對于沒有補(bǔ)償繞組沒有補(bǔ)償繞組的，一般取為輸出的，一般取為輸出(發(fā)電發(fā)電機(jī)機(jī))或輸入或輸入(電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī))功率的功率的1%； 對于對于有補(bǔ)償繞組有補(bǔ)償繞組的，一般分別取為的，一般分別取為0.5%。5.6機(jī)械機(jī)械損耗損耗機(jī)械損耗包括：機(jī)械損耗包括： 軸承摩擦損耗軸承摩擦損耗：與摩擦面上的壓力、摩擦系數(shù)及相對運(yùn)與摩擦面上的壓力、摩擦系數(shù)及相對運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。摩擦系數(shù)影響因素較多，如摩擦面的光滑程動(dòng)速度有關(guān)。摩擦系數(shù)影響因素較多，如摩擦面的光滑程度、潤滑油的種類、品質(zhì)及工作溫度、電機(jī)零部件的加工度、潤滑油的種類、品質(zhì)及工作溫度、電機(jī)零部件的加工質(zhì)量及總