33電機損耗類型

電動機在將電能轉(zhuǎn)換為機械能的同時，本身也損耗一部分能量，電動機損耗一般可分為可變損耗、固定損耗和雜散損耗三部分。

1. 可變損耗是隨負(fù)荷變化的，包括定子電阻損耗（銅損）、轉(zhuǎn)子電阻損耗和電刷電阻損耗。

2. 固定損耗與負(fù)荷無關(guān)，包括鐵芯損耗和機械損耗。鐵損又由磁滯損耗和渦流損耗所組成，與電壓的平方成正比，其中磁滯損耗還與頻率成反比。

3. 其他雜散損耗是機械損耗和其他損耗，包括軸承的摩擦損耗和風(fēng)扇、轉(zhuǎn)子等由于旋轉(zhuǎn)引起的風(fēng)阻損耗等。

降低電機損耗的措施 ? ?

1. 定子損耗

定子I^2R損耗俗稱定子銅耗，定子銅耗與輸出功率關(guān)系很大，輸出功率越大，輸入電流越大，溫度越高，定子銅耗越大。以額定輸入額定負(fù)荷為參考，效率較高的電機，定子銅耗在五大損耗中比重最大，一般大于總損耗的30%。

降低電動機定子I^2R損耗的主要方法有：

（1）增加定子槽截面積，在同樣定子外徑的情況下，增加定子槽截面積會減少磁路面積，增加齒部磁密；

（2）增加定子槽滿槽率，這對低壓小電動機效果較好，應(yīng)用最佳繞線和絕緣尺寸、大導(dǎo)線截面積可增加定子的滿槽率；

（3）盡量縮短定子繞組端部長度，定子繞組端部損耗占繞組總損耗的1/4～1/2,減少繞組端部長度,可提高電動機效率。實驗表明,端部長度減少20%,損耗下降10%。

2. 轉(zhuǎn)子損耗

轉(zhuǎn)子I^2R損耗俗稱轉(zhuǎn)子銅耗，主要與轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子電阻有關(guān)。

電動機轉(zhuǎn)子I^2R損耗相應(yīng)的節(jié)能方法主要有：

（1）減小轉(zhuǎn)子電流，這可從提高電壓和電機功率因素兩方面考慮；

（2）增加轉(zhuǎn)子槽截面積；

（3）減小轉(zhuǎn)子繞組的電阻，如采用粗的導(dǎo)線和電阻低的材料，這對小電動機較有意義，因為小電動機一般為鑄鋁轉(zhuǎn)子，若采用鑄銅轉(zhuǎn)子，電動機總損失可減少10%～15%，但現(xiàn)今的鑄銅轉(zhuǎn)子所需制造溫度高且技術(shù)尚未普及，其成本高于鑄鋁轉(zhuǎn)子15%～20%。

3. 鐵芯損耗

交流電機的交變磁場在鐵心中產(chǎn)生的渦流電流損耗，渦流過大，使得電機整體溫升過高，繞組散熱速度降低，導(dǎo)致繞組過熱電機燒壞。

降低電動機鐵耗的方法有：

（1）減小磁密度，增加鐵芯的長度以降低磁通密度，但電動機用鐵量隨之增加；

（2）減少鐵芯片的厚度來減少感應(yīng)電流的損失，如用冷軋硅鋼片代替熱軋硅鋼片可減小硅鋼片的厚度，但薄鐵芯片會增加鐵芯片數(shù)目和電機制造成本；

（3）采用導(dǎo)磁性能良好的冷軋硅鋼片降低磁滯損耗；

（4）采用高性能鐵芯片絕緣涂層；

（5）熱處理及制造技術(shù)，鐵芯片加工后的剩余應(yīng)力會嚴(yán)重影響電動機的損耗，硅鋼片加工時，裁剪方向、沖剪應(yīng)力對鐵芯損耗的影響較大。順著硅鋼片的碾軋方向裁剪、并對硅鋼沖片進(jìn)行熱處理，可降低10%～20%的損耗等方法來實現(xiàn)。

4. 雜散損耗

電動機在負(fù)載運行時的總雜耗由空載雜耗和負(fù)載雜耗組成?？蛰d雜耗是指，由空載試驗所測定的鐵耗中除了磁通在定子導(dǎo)磁部分產(chǎn)生的基本鐵耗外的各種損耗之和；負(fù)載雜耗是指除鐵耗、機械損耗和定轉(zhuǎn)子銅耗以外, 由電機的負(fù)載電流所引起的各種損耗之和。

目前對電動機雜散損耗的認(rèn)識仍然處于研究階段，降低雜散損失的主要方法有：

（1）采用熱處理及精加工降低轉(zhuǎn)子表面短路；

（2）轉(zhuǎn)子槽內(nèi)表面絕緣處理；

（3）通過改進(jìn)定子繞組設(shè)計減少諧波；

（4）改進(jìn)轉(zhuǎn)子槽配合設(shè)計和配合減少諧波，增加定、轉(zhuǎn)子齒槽、把轉(zhuǎn)子槽形設(shè)計成斜槽、采用串接的正弦繞組、散布繞組和短距繞組可大大降低高次諧波;采用磁性槽泥或磁性槽楔替代傳統(tǒng)的絕緣槽楔、用磁性槽泥填平電動機定子鐵芯槽口，是減少附加雜散損耗的有效方法。

5. 風(fēng)摩損耗

電機轉(zhuǎn)動過程中，轉(zhuǎn)子外表面、散熱風(fēng)扇均與空氣產(chǎn)生摩擦，空氣會對轉(zhuǎn)動部位產(chǎn)生阻力，克服這些阻力所耗用的功就叫風(fēng)損摩耗。

風(fēng)摩損耗占電機總損失的25%左右，應(yīng)引起重視。摩擦損失主要有軸承和密封引起，可采取以下措施降低：

（1）盡量減小軸的尺寸，但需滿足輸出扭矩和轉(zhuǎn)子動力學(xué)的要求；

（2）使用高效軸承；

（3）使用高效潤滑系統(tǒng)及潤滑劑；

（4）采用先進(jìn)的密封技術(shù)。

降低電機損耗的措施 ? ?

1. 定子損耗

定子I^2R損耗俗稱定子銅耗，定子銅耗與輸出功率關(guān)系很大，輸出功率越大，輸入電流越大，溫度越高，定子銅耗越大。以額定輸入額定負(fù)荷為參考，效率較高的電機，定子銅耗在五大損耗中比重最大，一般大于總損耗的30%。

降低電動機定子I^2R損耗的主要方法有：

（1）增加定子槽截面積，在同樣定子外徑的情況下，增加定子槽截面積會減少磁路面積，增加齒部磁密；

（2）增加定子槽滿槽率，這對低壓小電動機效果較好，應(yīng)用最佳繞線和絕緣尺寸、大導(dǎo)線截面積可增加定子的滿槽率；

（3）盡量縮短定子繞組端部長度，定子繞組端部損耗占繞組總損耗的1/4～1/2,減少繞組端部長度,可提高電動機效率。實驗表明,端部長度減少20%,損耗下降10%。

2. 轉(zhuǎn)子損耗

轉(zhuǎn)子I^2R損耗俗稱轉(zhuǎn)子銅耗，主要與轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子電阻有關(guān)。

電動機轉(zhuǎn)子I^2R損耗相應(yīng)的節(jié)能方法主要有：

（1）減小轉(zhuǎn)子電流，這可從提高電壓和電機功率因素兩方面考慮；

（2）增加轉(zhuǎn)子槽截面積；

（3）減小轉(zhuǎn)子繞組的電阻，如采用粗的導(dǎo)線和電阻低的材料，這對小電動機較有意義，因為小電動機一般為鑄鋁轉(zhuǎn)子，若采用鑄銅轉(zhuǎn)子，電動機總損失可減少10%～15%，但現(xiàn)今的鑄銅轉(zhuǎn)子所需制造溫度高且技術(shù)尚未普及，其成本高于鑄鋁轉(zhuǎn)子15%～20%。

3. 鐵芯損耗

交流電機的交變磁場在鐵心中產(chǎn)生的渦流電流損耗，渦流過大，使得電機整體溫升過高，繞組散熱速度降低，導(dǎo)致繞組過熱電機燒壞。

降低電動機鐵耗的方法有：

（1）減小磁密度，增加鐵芯的長度以降低磁通密度，但電動機用鐵量隨之增加；

（2）減少鐵芯片的厚度來減少感應(yīng)電流的損失，如用冷軋硅鋼片代替熱軋硅鋼片可減小硅鋼片的厚度，但薄鐵芯片會增加鐵芯片數(shù)目和電機制造成本；

（3）采用導(dǎo)磁性能良好的冷軋硅鋼片降低磁滯損耗；

（4）采用高性能鐵芯片絕緣涂層；

（5）熱處理及制造技術(shù)，鐵芯片加工后的剩余應(yīng)力會嚴(yán)重影響電動機的損耗，硅鋼片加工時，裁剪方向、沖剪應(yīng)力對鐵芯損耗的影響較大。順著硅鋼片的碾軋方向裁剪、并對硅鋼沖片進(jìn)行熱處理，可降低10%～20%的損耗等方法來實現(xiàn)。

4. 雜散損耗

電動機在負(fù)載運行時的總雜耗由空載雜耗和負(fù)載雜耗組成。空載雜耗是指，由空載試驗所測定的鐵耗中除了磁通在定子導(dǎo)磁部分產(chǎn)生的基本鐵耗外的各種損耗之和；負(fù)載雜耗是指除鐵耗、機械損耗和定轉(zhuǎn)子銅耗以外, 由電機的負(fù)載電流所引起的各種損耗之和。

目前對電動機雜散損耗的認(rèn)識仍然處于研究階段，降低雜散損失的主要方法有：

（1）采用熱處理及精加工降低轉(zhuǎn)子表面短路；

（2）轉(zhuǎn)子槽內(nèi)表面絕緣處理；

（3）通過改進(jìn)定子繞組設(shè)計減少諧波；

（4）改進(jìn)轉(zhuǎn)子槽配合設(shè)計和配合減少諧波，增加定、轉(zhuǎn)子齒槽、把轉(zhuǎn)子槽形設(shè)計成斜槽、采用串接的正弦繞組、散布繞組和短距繞組可大大降低高次諧波;采用磁性槽泥或磁性槽楔替代傳統(tǒng)的絕緣槽楔、用磁性槽泥填平電動機定子鐵芯槽口，是減少附加雜散損耗的有效方法。

5. 風(fēng)摩損耗

電機轉(zhuǎn)動過程中，轉(zhuǎn)子外表面、散熱風(fēng)扇均與空氣產(chǎn)生摩擦，空氣會對轉(zhuǎn)動部位產(chǎn)生阻力，克服這些阻力所耗用的功就叫風(fēng)損摩耗。

風(fēng)摩損耗占電機總損失的25%左右，應(yīng)引起重視。摩擦損失主要有軸承和密封引起，可采取以下措施降低：

（1）盡量減小軸的尺寸，但需滿足輸出扭矩和轉(zhuǎn)子動力學(xué)的要求；

（2）使用高效軸承；

（3）使用高效潤滑系統(tǒng)及潤滑劑；

（4）采用先進(jìn)的密封技術(shù)。

審核編輯：黃飛

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