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大功率電機(jī)損耗分類及特征

  大功率電機(jī)損耗可分為恒定及負(fù)載損耗，恒定損耗包含風(fēng)摩耗和鐵損，是大功率電機(jī)運行時的固有損耗，與電材料、制造工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計、轉(zhuǎn)速等參數(shù)有關(guān)，與負(fù)載大小無關(guān)。負(fù)載損耗包括定子銅損、轉(zhuǎn)子銅損和雜散損耗，對繞線轉(zhuǎn)子大功率電機(jī)還應(yīng)包括碳刷及外接電路的電損耗。

  鐵芯損耗。由大功率電機(jī)定子繞組磁場在鐵心中交變所引起的渦流損耗和磁滯損耗組成。其大小與鐵心材料、電源頻率及磁通密度有關(guān)。鐵芯損耗大小基本與電機(jī)電壓的平方成正比。

  風(fēng)磨損耗。也稱為機(jī)械損耗，是恒定損耗之一，主要包括軸承摩擦損耗及通風(fēng)系統(tǒng)損耗，對繞線式轉(zhuǎn)子還存在電刷摩擦損耗。對于高效率大功率電機(jī)，電機(jī)風(fēng)扇大小、軸承密封型式對機(jī)械損耗影響特別明顯，尤其是高轉(zhuǎn)速電機(jī)更為敏感。大功率電機(jī)功率越大，機(jī)械損耗在總損耗中所占比例也越大。

  銅損耗。是電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子電流引起的損耗，包括定子銅耗和轉(zhuǎn)子銅耗，其大小與電機(jī)電流及繞組電阻值直接相關(guān)。因而在大功率電機(jī)質(zhì)量控制中，電磁線及鑄鋁轉(zhuǎn)子鋁的材質(zhì)非常關(guān)鍵。

  雜散耗。該損耗由定子漏磁通，電機(jī)定轉(zhuǎn)子的各種高次諧波在導(dǎo)線、鐵心及其他金屬部件內(nèi)所引起。各種損耗的與電機(jī)總損耗占比情況。鐵耗——20%~25%；機(jī)械損耗——10%~50%；銅耗——20%~70%；雜散損耗——10%~15%。

大功率電機(jī)效率與損耗相關(guān)聯(lián)性

  大功率電機(jī)效率與損耗是一種負(fù)相關(guān)關(guān)系，即效率越高損耗越小，反之，損耗越大，效率越低。對于高效電機(jī)，損耗的有效控制是提高電機(jī)能效的最有效手段。

影響大功率電機(jī)損耗的因素

  輸入電壓變化。與大功率電機(jī)的額定電壓相比，實際運行時輸入的電壓都會有不同程度的偏差，運行電壓略低于額定電壓（但不能低于10%，最好在2-3%之間）時，保證大功率電機(jī)正常運行的同時，電機(jī)損耗要小；相反，當(dāng)電機(jī)運行電壓高于額定電壓時，電機(jī)損耗會增加，若超出過多，電機(jī)電流增加過大甚至導(dǎo)致燒毀故障。

  大功率電機(jī)空載、輕載和重載時，電壓與效率的關(guān)系又各不相同電壓不平損耗。若輸入電壓不平衡，將導(dǎo)致異步電機(jī)電流不平。因負(fù)序電流的存在導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)矩減小。

  電源頻率變化。對于風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載，軸轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比變化，頻率降低后，轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)矩也下降，定子、、轉(zhuǎn)子電流下降，因而大功率電機(jī)效率有所提高，再加上軸功率有大幅度下降，電機(jī)輸入功率同樣大幅度下降，所以風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載采用變頻調(diào)速，在低速時可獲得好的節(jié)能效果。電機(jī)轉(zhuǎn)速下降后對于溫升的影響，因而在電機(jī)的設(shè)計環(huán)節(jié)、試驗環(huán)節(jié)應(yīng)對該工況的特殊性予以評價，從大功率電機(jī)材料選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計方面下功夫，規(guī)避低頻運行時溫升的不符合。

  非正弦波形電源供電。大多數(shù)變頻器輸出電壓波形是非正弦波，在異步大功率電機(jī)中產(chǎn)生諧波電流及諧波磁動勢，這勢必會造成電機(jī)雜散損耗的增加。

  大功率電機(jī)起動和停機(jī)損耗。有些負(fù)載要求斷續(xù)運行，甚至頻繁起動，這樣將會使定子繞組頻繁受到?jīng)_擊力，鼠籠轉(zhuǎn)子也會因發(fā)熱不均勻，產(chǎn)生熱應(yīng)力，反復(fù)起動會使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條斷裂。起動時大功率電機(jī)發(fā)熱增多而散熱條件較穩(wěn)態(tài)運行差，多次起動也會使電機(jī)過熱。因此在規(guī)定時間內(nèi)對起動次數(shù)及時間間隔都有規(guī)定。采用高轉(zhuǎn)子電阻電機(jī)，可以減少定轉(zhuǎn)子起動電流，所以可減少能耗及電流沖擊影響。

高效節(jié)能大功率電機(jī)是一種不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢

  目前我國工業(yè)能耗約占總能耗的70%，其中大功率電機(jī)能耗約占工業(yè)能耗的60%~70%，加上非工業(yè)電機(jī)能耗，大功率電機(jī)實際能耗約占總能耗的50%以上。而現(xiàn)今高效節(jié)能大功率電機(jī)應(yīng)用比例低。從節(jié)能和環(huán)保的角度分析，高效電機(jī)推廣和應(yīng)用已成為一種無法逆轉(zhuǎn)的趨勢。

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