1、 5-1 概述電機的損耗分五大類：（1）基本鐵耗；（2）空載附加損耗；（3）電氣損耗；（4）負載附加損耗（由漏磁場引起）；（5）機械損耗（包括通風損耗、軸承摩擦損耗等）。 對于低速電機和變壓器，損耗以1、3為主；對于高速電機，損耗以1、3、5為主。5-1 概述概述5-2 基本鐵耗 基本鐵耗是由主磁場在鐵心中交變引起的。磁化的性質按照磁疇運動的軌跡可以分為旋轉磁化和交變磁化。如交流電機的定子軛的磁化屬于旋轉磁化；定子齒和變壓器鐵心的磁化屬于交變磁化。 旋轉磁化，交變磁化5-2 基本鐵耗 一、磁滯損耗一、磁滯損耗 磁滯損耗系數ph=hfB2，意義是單位重量的鐵磁材料在下的磁滯損耗。當鐵心中的磁密小

2、于1.7T的情況下，旋轉磁化的磁滯損耗系數要大于交變磁化的磁滯損耗系數。見圖5-1。5-2 基本鐵耗 二、渦流損耗二、渦流損耗 渦流損耗系數pe=e(fB)2，意義是單位重量的磁材料在情況下的渦流損耗。 三、軛部及齒部的基本鐵耗三、軛部及齒部的基本鐵耗 損耗系數phe=ph+pe=hfB2+e(fB)23 . 1250/1050fBpphe5-2 基本鐵耗或近似為故，鐵心中的基本鐵耗為：pFe=kapheGFe其中，ka經驗系數。對于定子或轉子軛，有 pFej=kaphejGj 其中，ka取下列值： 直流電機 ka=3.6 同步和感應電機 ka=1.31.55-2 基本鐵耗 對于齒部，有 pF

3、et=kaphetGt 其中，ka取下列值 直流電機 ka=4.0 感應電機 ka=1.8 同步電機 ka=1.72.0 5-2 基本鐵耗 【補】一臺變壓器，額定頻率50赫茲?，F把它接在60赫茲的電源上運行，假定鐵心中磁通的幅值不變。該變壓器的基本鐵耗有什么變化？ 【補】熱軋硅鋼片表面涂漆，冷軋硅鋼片表面生成氧化膜，是為了減少哪種損耗？ 【補】凸極同步電機的主極鐵心中有沒有基本鐵耗？為什么可以忽略感應電機轉子中的基本鐵耗？【補】一臺感應電機，【補】一臺感應電機，UN=380V,fN=60Hz，現把它，現把它接在接在380V,50Hz的電源上運行，問電機的基本鐵耗的電源上運行，問電機的基本鐵耗和

4、勵磁電流有什么變化？和勵磁電流有什么變化？【補】一臺凸極同步電機，電樞鐵心硅鋼片的牌號【補】一臺凸極同步電機，電樞鐵心硅鋼片的牌號為為DR510-50（D23），），p10/50=2.1w/kg。已知該電。已知該電機電樞齒部磁密幅值為機電樞齒部磁密幅值為1.42T，電樞軛部磁密幅值，電樞軛部磁密幅值為為1.42T，電樞重量為，電樞重量為60kg，設，設ka=1.5，求該電機，求該電機的基本鐵耗。的基本鐵耗。(4.23w/kg,4.36w/kg,392w) 5-2 基本鐵耗5-3 空載時鐵心中的附加損耗 空載時鐵心中的附加損耗包括：鐵心表面損耗和齒中脈振損耗。主要由鐵心表面開槽引起。凹凸面間距與

5、諧波波長之比決定是表面損耗還是脈振損耗. 一、直流電機及同步電機磁極的表面損一、直流電機及同步電機磁極的表面損耗耗 由于電樞開槽，磁極表面感應渦流，頻率為60Znfz5-3 空載時鐵心中的附加損耗磁極表面脈振磁密幅值 B0=Bmax-B=(k-1)B B0=0Bmax=0kB 其中，0可查圖5-5。對圖5-4的表面渦流列出電磁場方程： 解此方程，得 其中ZzZZJjyJxJ22225-3 空載時鐵心中的附加損耗2)()1(0zxtjyjZzzeJJ 設Je是J0的有效值，則磁極單位表面積的渦流損耗為 其中 也可以查表5-2求k05 . 1005 . 1200260141)()(kZntBkdy

6、JpeA5-3 空載時鐵心中的附加損耗 上式適用于氣隙磁密為平頂波。如果為正弦波，則有 pA（正弦波）=0.5k0(B0t)2(Zn)1.5 總的表面損耗為pFep=pAAp 表面損耗與B02和Z1.5次方成正比。5-3 空載時鐵心中的附加損耗5-3 空載時鐵心中的附加損耗 二、疊片磁極及感應電機的表面損耗二、疊片磁極及感應電機的表面損耗 疊片磁極有利于減少表面損耗（片表面的天然氧化膜有一定的絕緣作用），其單位面積的表面損耗仍然可用下式計算： pA=k0(B0t)2(Zn)1.5 只不過k0要比整塊磁極的情況下要小些。 另外，除采用疊片磁極外，采用半閉口槽也可另外，除采用疊片磁極外，采用半閉口

7、槽也可以減少表面損耗。以減少表面損耗。 對于感應電機，轉子表面的總損耗為202222202tbtlDpptA5-3 空載時鐵心中的附加損耗其中，pA2=0.5k0(B01t1)2(Z1n)1.5。表面損耗也與B02和Z1.5成正比。對于感應電機，定子表面也有表面損耗。5-3 空載時鐵心中的附加損耗 三、感應電機齒中的脈振損耗三、感應電機齒中的脈振損耗 直流電機和凸極同步電機的空載附加損耗只有表面損耗，感應電機的空載附加損耗既包括表面損耗，也包括齒中脈振損耗。脈振損耗與Bp2和Z2成正比。 工廠常常不單獨計算感應電機的空載附加鐵心損耗，而是在計算基本鐵耗時對ka取較大的值。5-3 空載時鐵心中的

8、附加損耗 【補】小功率電機采用半閉口槽，大功率電機采用磁性槽楔，是為了減少哪種損耗？5-4 電氣損耗 一、繞組中的電氣損耗一、繞組中的電氣損耗 對交流電機的m相繞組，一般是完全對稱的，則 pCu=mI2R 其中，R是直流電阻。5-4 電氣損耗 二、電刷接觸損耗二、電刷接觸損耗 pcb=2UbI 其中，Ub一般取1.0V或0.3V。5-5 負載時的附加損耗 負載時的附加損耗包括由于集膚效應所增加的電氣損耗，由于漏磁通感應的鐵耗，還有由諧波磁勢所產生的損耗。 一、凸極同步電機負載時的附加損耗一、凸極同步電機負載時的附加損耗 （一）負載時由于集膚效應在定子繞組中產生的附加損耗 pCuad=(kF-1

9、)pCu(二）負載時由漏磁場在定子繞組端部金屬部件中產生的附加損耗為(長度單位米,功率單位瓦)5 . 2513211015. 1105035AppfDpccipl5-5 負載時的附加損耗其中pc為損耗系數5-5 負載時的附加損耗 （三）定子繞組磁勢諧波在轉子表面引起的表面損耗 定子諧波磁勢轉速與基波不同，與轉子間存在相對運動，當然會在轉子表面感應渦流，產生損耗。 定子諧波磁勢分為相帶諧波和齒諧波。相帶諧波頻率等于基波頻率：f=f1，齒諧波頻率等于：fz=Z1n/60。 相帶諧波可以理解成5,7,11等次諧波. 工廠中采用經驗公式： k可由表5-3查得。當kp=0.96時，k=0.01最小。此時

10、線圈相當于短距五分之一。FepadkpkXkqp2*3211 . 25-5 負載時的附加損耗1.相帶諧波磁勢在磁極表面產生的附加損耗 2.齒諧波磁勢在磁極表面產生的附加損耗5-5 負載時的附加損耗FepadtkpkZpXkp21*2) 1(2工廠中采用經驗公式：其中，k為比例系數，與max/有關。5-5 負載時的附加損耗 （四）三次諧波磁場在定子齒中產生的附加損耗 由于凸極同步電機氣隙不均勻，即使電樞反應磁勢是理想的正弦波，所產生的電樞反應磁場也不是正弦波，而是略呈尖頂形，其中有基波磁場和三次諧波磁場。再，主極勵磁繞組是集中繞組，它產生的主極磁場是略呈平頂的正弦波，其中也有基波和三次諧波。在直

11、軸電樞反應去磁的情況下，這兩個三次諧波磁場疊加。1*3*33)(tadddmtBXAXAB14/5350/1037 .10ttGBpp 5-5 負載時的附加損耗其中，A3m磁極三次諧波磁場系數；A3d電樞反應三次諧波磁場系數?？刹閳D4-11。三次諧波磁場將在定子齒中產生附加損耗：三次諧波磁場也有用處，比如利用三次諧波勵磁。5-5 負載時的附加損耗 補凸極同步電機的電樞繞組一般不采用D接,而功率稍大的異步電機的定子繞組都采用D接,為什么?5-5 負載時的附加損耗 二、感應電機負載時的附加損耗二、感應電機負載時的附加損耗 一般有以下幾個部分： 1.定子繞組漏磁場在繞組中產生的附加損耗 2.定子繞組

12、漏磁場在端部金屬件中產生的附加損耗 3.定子諧波磁勢在籠型繞組中感生電流產生的附加損耗5-5 負載時的附加損耗 4.定子諧波磁勢在轉子鐵心表面引起的附加損耗 5.沒有槽絕緣的鑄鋁轉子中，由泄漏電流產生的損耗。 上述1、2、4的計算方法與同步電機相同，下面著重分析3、5。 （一）在直槽的情況下，上述第3項損耗的計算 定子諧波磁勢包括相帶諧波磁勢、齒諧波磁勢 由次相帶諧波產生的損耗2122422212124IRZkkNmpdp5-5 負載時的附加損耗其中，k2：假想的轉子繞組對定子次諧波的繞組因數。5-5 負載時的附加損耗 由齒諧波磁場產生的損耗 p2z=Cmm1I12R2z 其中，Cm損耗系數，

13、可查圖5-12。 (二）在斜槽的情況下，上述第5項損耗的計算 一般斜一個齒距，此時一根導條沿其長度方向齒諧波電勢相互抵消。但相鄰的兩半根之間會形成橫向電流，產生附加5-5 負載時的附加損耗 損耗。 （三）降低感應電機負載時附加損耗的措施 上述感應電機負載時的附加損耗很難計算，一般取其額定功率的0.5%-3.0%，即 pad=0.5%-3.0%PN 降低負載時附加損耗的措施：5-5 負載時的附加損耗 1.采用諧波含量較少的繞組型式。如雙層短距繞組，正弦繞組等。 2.采用斜槽，同時增大導條和鐵心間的接觸電阻。 三、直流電機負載時的附加損耗三、直流電機負載時的附加損耗 一般也是估計，pad=0.5%

14、1%PN5-6 機械損耗 一、軸承摩擦損耗一、軸承摩擦損耗 滑動軸承的摩擦損耗如下式，單位是w，表示油溫。其它物理量單位都是國際單位105 . 150101503 . 2jjjjjjfvlddplp 滾動軸承的摩擦損耗如右式，單位也是w。 簡單地說，軸承損耗與轉速、載荷正相關。51015. 0vdFpf5-6 機械損耗【補】高速電機采用磁懸浮軸承。5-6 機械損耗 二、通風損耗二、通風損耗 僅針對自帶風扇的電機 pw=1.75qvv2 (w) 其中qv是風量。由于風量與轉速成正比，因此通風損耗與轉速的立方成正比。 【補】兩臺自帶風扇電機，功率相同，轉速不同，則風扇外徑不同。5-6 機械損耗 三

15、、軸承摩擦損耗和通風損耗三、軸承摩擦損耗和通風損耗 把軸承損耗，自帶風扇或沒有風扇時的通風損耗綜合考慮。 下面以中小型異步電機為例。以下公式單位為w。 2極防護式（IP23) 4極及以上防護式(IP23) 2極封閉型自扇冷(IP44) 4極及以上封閉型自扇冷 (IP44)33221035 . 5Dppfw5-6 機械損耗33221035 . 6Dppfw34121103)1 (13DpDpfw4412103Dppfw5-6 機械損耗 簡單地說，通風摩擦損耗與轉子外徑或定子外徑的高次方成正比；與轉速的平方成正比。 四、電刷摩擦損耗四、電刷摩擦損耗 pfb=bpbAbv (w) 其中，Ab是電刷總

16、工作面積。5-7 效率%100pPPNN【補】旋轉電機的損耗包括：1.基本鐵耗；2.電氣損耗；3.空載時的附加損耗；4.負載時的附加損耗；5.機械損耗。說明下列措施與減少哪種損耗有關：a.用銀導線代替銅導線；b.高速電機內部抽成真空;c.硅鋼片表面涂絕緣漆;d.凸極同步電機采用疊片磁極.e.用多股換位導線組成導體.10-1 概述 二、感應電動機的主要性能指標和額定二、感應電動機的主要性能指標和額定數據數據 主要性能指標包含7項，最主要的是效率、功率因數cos和最大轉矩倍數Tm/TN。 額定數據主要指額定功率PN、額定電壓UN、額定頻率fN和額定轉速nN。 基準值為UN、PN、Ikw、Zkw=U

17、N/Ikw、TN。NNNNNkwNkwNNkwnPnPTIUZUmPI9550602110-1 概述計算例題 Y160M-4的計算結果如下： PN=11kw，UN=380V，IN=22.6A，D1/Di1/D2=260/170/60，l=155，g=0.5，Q1/Q2=36/26，定子線規2-1.3，Ns=28，單層交叉式繞組，1接法，Sf=0.735，槽型尺寸（略）， B=0.70T，Bt1=1.49T，Bt2=1.37T，By1=1.30T By2=1.26T，J1=4.81A/mm2，J2B=3.14A/mm2，J2R=2.14A/mm2，A=24000A/m，R1=0.91，I0=4.8A，pCu1=449w，pCu2=298w，pFe=254w，pad=220w，pfw=160w，=88.8%， cos=0.85，Tm/TN=2.45，Tst/TN=2.2，Is