電機(jī)損耗產(chǎn)生原理。

      春暖花開的季節(jié)，與朋友一同踏青賞春乃是件趣事。

      高效電機(jī)顧名思義效率要高，符合規(guī)定水準(zhǔn)的能耗標(biāo)準(zhǔn)。為達(dá)此目的，控制和降低電機(jī)損耗是關(guān)鍵，必須搞清楚損耗發(fā)生機(jī)理。
電機(jī)損耗的重要性
      對電機(jī)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(jī)效率，且在很大程度上影響電機(jī)運(yùn)行成本。

      （2）損耗引起電機(jī)發(fā)熱，且相應(yīng)的溫升水平?jīng)Q定所能得到的最大功率輸出。

      （3)與這些損耗相關(guān)的壓降或者電流因素必須在電機(jī)設(shè)計(jì)方案中給予合理考慮。

電機(jī)效率計(jì)算
      電機(jī)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(chǎn)生機(jī)理
      直接測量負(fù)載情況下的輸人和輸出功率用式（1）來確定電機(jī)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(jì)算電機(jī)效率。如果采用完全相同的測量和計(jì)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(jī)產(chǎn)品。幾種通常需要考慮的損耗有歐姆損耗、機(jī)械損耗、開路或者空載鐵心損耗及負(fù)載雜散損耗。

歐姆損耗

      歐姆損耗也即I2R損耗，存在于電機(jī)的所有繞組中。盡管一般會通過測量每一具體運(yùn)行點(diǎn)的繞組溫度對計(jì)算做修正，但約定計(jì)算這些損耗時(shí)采用的是繞組在75℃時(shí)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(yùn)行頻率和電機(jī)磁通情況有關(guān)。由直流電阻和有效電阻的差別所引起的損耗偏差被計(jì)入到負(fù)載雜散損耗。

      對同步電機(jī)和直流電機(jī)的勵磁系統(tǒng)，只將勵磁繞組內(nèi)的損耗計(jì)入電機(jī)效率計(jì)算；提供勵磁的外部電源內(nèi)的損耗，是將電機(jī)作為電廠的一部分，計(jì)入到電廠的效率中。

      與I2R損耗緊密相關(guān)的還有滑環(huán)和換向器上的電刷接觸損耗。習(xí)慣上，在感應(yīng)電機(jī)和同步電機(jī)中，這一損耗通常被忽略不計(jì)，在工業(yè)用直流電機(jī)中，當(dāng)采用有引線（線瓣）的碳和石墨電刷時(shí)，認(rèn)為電刷總接觸壓降為2V的恒值。
機(jī)械損耗

      機(jī)械損耗包括電刷及軸承上的摩擦損耗，風(fēng)阻引起的損耗等。如果有通風(fēng)裝置，不管是自帶風(fēng)扇還是外風(fēng)扇，還應(yīng)包括使空氣在電機(jī)和通風(fēng)系統(tǒng)中循環(huán)所需的功率（管道通風(fēng)時(shí)，除去強(qiáng)迫氣流通過電機(jī)外部的長管道或狹窄管道所需的功率），摩擦和風(fēng)阻損耗可以通過測量電機(jī)的輸入功率來確定，此時(shí)電機(jī)以適當(dāng)轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)但不帶載且不勵磁。通常，摩擦和風(fēng)阻損耗與鐵心損耗合并在一起并同時(shí)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(jī)鐵心中時(shí)變磁通密度所引起的損耗。

在直流電機(jī)和同步電機(jī)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(jì)算電樞鐵心損耗。

      在感應(yīng)電機(jī)中，鐵芯損耗主要局限在定子鐵心中，轉(zhuǎn)子中的鐵芯損耗因磁場交變頻率為非常低的轉(zhuǎn)差頻率，通常忽略不計(jì)。通過使電機(jī)不帶載，運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速或者頻率、并且適當(dāng)?shù)拇磐ɑ蛘唠妷簵l件下，測出電機(jī)的輸入功率，然后扣除摩擦和風(fēng)阻損耗，并且如果測試中電機(jī)是自驅(qū)的，還要加除空載電樞I2R損耗（感應(yīng)電動機(jī)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(shù)曲線數(shù)據(jù)?？梢哉J(rèn)為，用負(fù)載下電樞電阻壓降對額定電壓時(shí)進(jìn)行修正（對交流電動機(jī)要用相量修正），負(fù)載下的鐵芯損耗取電壓等于修正值時(shí)抽測得的損耗值。然而對于感應(yīng)電機(jī)，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(fēng)阻損耗分離，將這二者之和統(tǒng)稱為空載旋轉(zhuǎn)損耗。

負(fù)載雜散損耗

      負(fù)載雜散損耗包括：銅導(dǎo)體中電流分布的不均勻所引起的損耗、負(fù)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(jù)慣例，對直流電機(jī)一般取輸出功率的1.0%。對同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)，負(fù)載雜散損耗一般通過多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)來確定。

關(guān)于渦流和磁滯損耗的計(jì)算
      渦流損耗隨磁密、頻度及疊片厚度等的平方變化。正常運(yùn)行條件下，渦流損耗可以足夠準(zhǔn)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(shù)。系數(shù)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(guī)律只能用基于經(jīng)驗(yàn)的公式來表示。最常用的關(guān)系式見式（5）
      式(5)中：Ks是比例系數(shù)，取決于鐵心的特性和體積以及所采用的單位；指數(shù)n在1.5~2.5之間，電機(jī)中估算時(shí)經(jīng)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(shù)要做相應(yīng)改變。

      當(dāng)電機(jī)負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流產(chǎn)生的磁勢會嚴(yán)重影響磁通密度的空間分布，實(shí)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(chǎn)生可觀的損耗。所增大的總的鐵耗通常被歸為負(fù)載雜散損耗的一部分。

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