05.27 交流電機鐵心損耗的測定試驗

交流電機鐵心損耗的測定試驗

對於大規格電機,鐵損的試驗值與設計值往往會有較大有偏差,是材料問題?是鐵芯製造問題?還是試驗分離的問題?這是大電機制造和試驗應研究的課題,特別是對於無鐵芯製造能力的電機制造廠家,材料的判別很困難,只能通過一種特定的方法去甄別,並與試驗結果進行對比分析,以求對電機性能有一個相對準確的判定。

交流電機鐵心損耗的測定試驗

在各種交流電機的試驗方法中,一般都是利用空載試驗來求取電機的鐵心損耗,這種方法因其包含著空載雜散損耗而不能真實地反映鐵心損耗的數值,給分析電機的性能造成了一些難度,本文介紹一種單獨測定鐵心損耗的方法。

機鐵芯損耗測試原理

利用一個單相勵磁線圈在定子鐵心軛部激勵一個磁場,12P以下電機磁場的磁通密度按B=12000高斯進行激勵;12P以上電機磁場的磁通密度按B=10000高斯進行激勵。定子鐵心軛部在交變的磁場中將產生鐵心損耗,損耗值即為輸入勵磁線圈迴路的有功功率減去勵磁線圈的銅耗,除以定子鐵心軛部重量,就得出了定子鐵心軛部實際單位重量損耗值。

交流電機鐵心損耗的測定試驗

與勵磁線圈垂直90°方向上纏繞一個單相開路測量線圈,其在交變的磁場中將產生感應電動勢,通過測量該電動勢,可以推算出定子鐵心部實際磁通密度,根據所使用硅鋼片的磁損耗和磁感應幅度關係曲線,查出理論上磁通密度為10000高斯或12000高斯時所對應的硅鋼片單位重量損耗。

交流電機鐵心損耗的測定試驗

將定子鐵心轆部實際單位重量損耗值與理論上硅鋼片單位重量損耗進行對比,來判斷定子鐵心損耗是否異常。

試驗的電機鐵心應為無繞組鐵心。試驗設備包括繞在被試電機鐵心上的絕緣勵磁繞組、測量繞組及一些儀表,主要包括電壓表、電流表和功率表。勵磁繞組和測量繞組一般採用引接線,可以反覆使用。

勵磁繞組相關參數的確定原則

(1)勵磁繞組的匝數N1,按式(1)計算。

交流電機鐵心損耗的測定試驗

式(1)中:

AFe=(L-nbv)hjK

U1——試驗時勵磁繞組所加的電壓,採用交流50Hz電源,施壓220V或380V;

AFe——鐵芯截面積,單位cm2;

L——鐵芯長度,單位cm;

n——鐵芯徑向通風道數量(小容量的電機無此項,即n=0);

bv——鐵芯徑向通風道寬度(小容量的電機無此項,即bv =0),單位cm;

hj——鐵心軛部長度,即槽底到鐵芯外緣的距離,單位cm;

K——鐵芯疊壓係數(按照硅鋼片牌號及鐵芯製造工藝確定實際的疊壓係數)。

(2)勵磁繞組是流過的電流I1按式(2)計算。

交流電機鐵心損耗的測定試驗

式(2)中:

F——單位長度的磁勢,單位A/m,不同牌號的硅鋼片對應不同的數值。

D——定子鐵芯的外徑,單位cm。

勵磁繞組所用導線的截面積與勵磁電流的對應關係可參考下表。

勵磁電流(A) 導線截面積(mm2)

30 6

45 10

60 16

85 25

105 35

130 50

(3)勵磁繞組電源功率PF(kVA)按式(3)

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式(3)中:

I1——電源輸出電流,單位A。

U1——電源輸出電壓,單位V。

測量繞組相關參數的確定原則

測量繞組的匝數按式(4)計算。

交流電機鐵心損耗的測定試驗

式(4)中:

U2——測量繞組的端電壓,單位V。

測量繞組中的端電壓U2與鐵芯的磁通密度B(單位T)成反比。磁通密度按式(5)計算。

交流電機鐵心損耗的測定試驗

試驗方法簡述

(1)給勵磁繞組加電壓通電,10min後停電,用手摸定子內膛,選擇溫度最低的齒放置熱電偶或溫度計。

(2)再給勵磁繞組加電壓通電,10min後停電,用手摸定子內膛,選擇溫度最高的齒放置熱電偶或溫度計。

(3)在定子內膛的其他地方再均勻地放置一些熱電偶或溫度計。

(4)正式加電壓進行試驗90min左右。試驗中每10min記錄一次各點的溫度。試驗中,若發現任何一點的溫度超過100°℃或出現冒煙現象,應立即斷電停止試驗。

試驗結果判定

對於不同牌號的硅鋼片鐵心,按照比損耗P10 50不超過規定值判定。

而且經過90min試驗後,最熱處的溫升不超過45K;各部位的溫差不超過25K,則認為鐵心正常可以使用。試驗時的比損耗。(W/kg)按式(6)求取

交流電機鐵心損耗的測定試驗

式(6)中:

k1——電流互感器倍數;

Pw——功率表顯示的值,單位W。

若鐵芯軛部磁密等於10kGs時 ,U2與計算值不等,實測比損耗P1按式(7)計算。

交流電機鐵心損耗的測定試驗

式(7)中:

P0——試驗時的比損耗,單位W/kg;

U2P——測量繞組的計算電壓,單位V。

U2——測量繞組的實際電壓,單位V。

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