对于大规格电机,铁损的试验值与设计值往往会有较大有偏差,是材料问题?是铁芯制造问题?还是试验分离的问题?这是大电机制造和试验应研究的课题,特别是对于无铁芯制造能力的电机制造厂家,材料的判别很困难,只能通过一种特定的方法去甄别,并与试验结果进行对比分析,以求对电机性能有一个相对准确的判定。
在各种交流电机的试验方法中,一般都是利用空载试验来求取电机的铁心损耗,这种方法因其包含着空载杂散损耗而不能真实地反映铁心损耗的数值,给分析电机的性能造成了一些难度,本文介绍一种单独测定铁心损耗的方法。
机铁芯损耗测试原理
利用一个单相励磁线圈在定子铁心轭部激励一个磁场,12P以下电机磁场的磁通密度按B=12000高斯进行激励;12P以上电机磁场的磁通密度按B=10000高斯进行激励。定子铁心轭部在交变的磁场中将产生铁心损耗,损耗值即为输入励磁线圈回路的有功功率减去励磁线圈的铜耗,除以定子铁心轭部重量,就得出了定子铁心轭部实际单位重量损耗值。
与励磁线圈垂直90°方向上缠绕一个单相开路测量线圈,其在交变的磁场中将产生感应电动势,通过测量该电动势,可以推算出定子铁心部实际磁通密度,根据所使用硅钢片的磁损耗和磁感应幅度关系曲线,查出理论上磁通密度为10000高斯或12000高斯时所对应的硅钢片单位重量损耗。
将定子铁心辘部实际单位重量损耗值与理论上硅钢片单位重量损耗进行对比,来判断定子铁心损耗是否异常。
试验的电机铁心应为无绕组铁心。试验设备包括绕在被试电机铁心上的绝缘励磁绕组、测量绕组及一些仪表,主要包括电压表、电流表和功率表。励磁绕组和测量绕组一般采用引接线,可以反复使用。
励磁绕组相关参数的确定原则
(1)励磁绕组的匝数N1,按式(1)计算。
式(1)中:
AFe=(L-nbv)hjK
U1——试验时励磁绕组所加的电压,采用交流50Hz电源,施压220V或380V;
AFe——铁芯截面积,单位cm2;
L——铁芯长度,单位cm;
n——铁芯径向通风道数量(小容量的电机无此项,即n=0);
bv——铁芯径向通风道宽度(小容量的电机无此项,即bv =0),单位cm;
hj——铁心轭部长度,即槽底到铁芯外缘的距离,单位cm;
K——铁芯叠压系数(按照硅钢片牌号及铁芯制造工艺确定实际的叠压系数)。
(2)励磁绕组是流过的电流I1按式(2)计算。
式(2)中:
F——单位长度的磁势,单位A/m,不同牌号的硅钢片对应不同的数值。
D——定子铁芯的外径,单位cm。
励磁绕组所用导线的截面积与励磁电流的对应关系可参考下表。
励磁电流(A) 导线截面积(mm2)
30 6
45 10
60 16
85 25
105 35
130 50
(3)励磁绕组电源功率PF(kVA)按式(3)
式(3)中:
I1——电源输出电流,单位A。
U1——电源输出电压,单位V。
测量绕组相关参数的确定原则
测量绕组的匝数按式(4)计算。
式(4)中:
U2——测量绕组的端电压,单位V。
测量绕组中的端电压U2与铁芯的磁通密度B(单位T)成反比。磁通密度按式(5)计算。
试验方法简述
(1)给励磁绕组加电压通电,10min后停电,用手摸定子内膛,选择温度最低的齿放置热电偶或温度计。
(2)再给励磁绕组加电压通电,10min后停电,用手摸定子内膛,选择温度最高的齿放置热电偶或温度计。
(3)在定子内膛的其他地方再均匀地放置一些热电偶或温度计。
(4)正式加电压进行试验90min左右。试验中每10min记录一次各点的温度。试验中,若发现任何一点的温度超过100°℃或出现冒烟现象,应立即断电停止试验。
试验结果判定
对于不同牌号的硅钢片铁心,按照比损耗P10 50不超过规定值判定。
而且经过90min试验后,最热处的温升不超过45K;各部位的温差不超过25K,则认为铁心正常可以使用。试验时的比损耗。(W/kg)按式(6)求取
式(6)中:
k1——电流互感器倍数;
Pw——功率表显示的值,单位W。
若铁芯轭部磁密等于10kGs时 ,U2与计算值不等,实测比损耗P1按式(7)计算。
式(7)中:
P0——试验时的比损耗,单位W/kg;
U2P——测量绕组的计算电压,单位V。
U2——测量绕组的实际电压,单位V。
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