电机定子铁心损耗测试试验研究
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Key w ord s S tator core; yoke loss; pulse m agnetic field; test
0 引言
定子铁心损耗是电机五大损耗之一。铁心制 造工艺的波动会造成定子铁心损耗偏高, 定子铁 心损耗偏高会导致电机定子温升或效率不合格。 若电机在出厂试验时发现空载损耗异常是由铁耗 高引起的, 处理则比较困难, 严重时将导致定子报 废。为了避免原材料浪费, 提高产品合格率, 研究 电机定子铁心损耗测试方法, 在半成品状态将损 耗大的定子铁心检测出来是非常必要的。
防爆电机 征稿启事
防爆电机 是由黑龙 江省 机械 工 业联 合 会主 管, 佳木 斯 防爆 电 机研 究所 主 办的 双月 刊 期刊, 国 内 刊号: CN231259 /TM, 国 际刊号: ISSN1008- 7281。本刊为中国学术期刊综合评价数 据库统计 源期刊、中国 学术期 刊收录 期刊、中国 期刊全文数据库收录期刊、万方数据库数字化期刊群入网期刊、维普 数据库全 文收录 期刊、中国报 刊订阅 指南信息 库收 录期刊。本刊宗旨: 坚持以正确的舆论导向, 坚持百花 齐放、百家争鸣的方针, 着眼电机及相关行业, 面向 国内外, 传播科 技信息, 推广科研成果, 交流经验, 为广大科技工作者提供科技交流平台, 促进电机及相关行业的技术发展。
硅钢片牌号
单位比损耗 ( 1. 2T )
(W /kg) 50W 400 2000 50W 400 2000 50W 400 2000 50W 400 2000 50W 400 2000 50W 400 2000 50W 400 2000
嵌线前定子 铁心
轭部比损 耗
( W /kg ) 22 60 21 36 23 36 21 87 22 45 22 23 21 18
48
因为, U2 = E2 = 4. 44BQfW 2 10- 8 所以, B = U2 /4. 44 /Q /f /W2 /10- 8 此时 B 为定子铁心轭部磁路实际磁通密度, 根据此值查所用硅钢片的磁损耗和磁感应幅度关 系曲线, 查出该磁通密度下所对应的硅钢片单位 重量损耗值 P 3。 1. 5 计算定子铁心轭部损耗 根据变压器原理, 励磁线圈电路输入电流 I1 是由激磁电流 Im 和有功电流 I2 矢量合成, 定子铁 心轭部损耗 P 1 = E1 Im cos c, 根据测量线圈电路图 可知, P = E 2 Im cos c, 所以 P 1 = P W 1 /W2 则定子铁心轭部单位重量损耗 P4 = P 1 /G。 式中, G 定子铁心轭部重量 ( kg )。 1. 6 结果判定 将 P 3 与 P 4 进行比较, 理论上当 P4 P 3 时, 我们认为定子铁心制造质量是符合要求的。
电机定子铁心损耗测试试验研究*
李晶
佳木斯电机股份有限公司, 黑龙江佳木斯 ( 154002)
摘 要 根据电磁感应理论及变压器原理, 通过对装 压后、下线前的定 子铁心损耗 进行检测, 在电 机半成品状态时将铁心损耗大的定子铁心检测出来, 减少因铁心损 耗超标造成 整机性能 不合 格。
关键词 定子铁心; 轭部损耗; 脉振磁场; 测试 中图分类号 TM 306 文献标识码 A 文章编号 1008-7281( 2010) 05-0046-03
整机试验定子
铁心损耗
(W ) 3 31 68 3 00 22 3 34 36 3 11 71 4 23 53 3 95 32 2 78 35
3 试验数据分析
均、定转子冲片齿部毛刺较大、定子筋焊量大及试 验误差等原因引起的。
3. 1 嵌线前定子铁心损耗测试其原理是在定子 铁心轭部激励一个脉振磁场, 与整机运转时定子
与励磁线圈垂直 90 方向上缠绕一个单相开 路测量线圈 ( W 2 匝, 又称感应线圈 ) , 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 以推算出定子铁心轭部实际磁通密度, 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 10 000高斯或 12 000高斯时 所对应的硅钢片单位重量损耗。
计算试验电源容量 根据磁励线圈电路图可得出
S = U1 I1
( 5)
忽略励磁线圈中的线损 (即有功功率 )
I1 IP
( 6)
式中, IP 励磁线圈中的无功电流 (A )。
IP = A /W 1
( 7)
则式 ( 5)可写成
S U1A /W1
( 8)
为了试验安全, 试验电源的容量要大于 3S。 1. 3. 4 连接试验线路
将定子铁心轭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。 1. 2 测试线路图
图 1为测试原理图, 图 2、图 3分别为励磁线 圈电路图和测量线电路图。
图 1 测试原理图
图 1中, V 1 电压表, 测量励磁线圈电源电压 U1, 单位为 V; V2 电压表, 测量测量线圈感应电 压 U2, 单位为 V; H z 频率表, 测量电源频率 f, 单
防爆电机 是具有科研方向指导性、理论性及实用性于一体 的国家级专 业技术期 刊。本刊主要的 栏目: 综述、理论 与设计、防爆技术、运行与控制、变频调速技术、制造与 工艺、试验与检测、行业信息等。
征稿范围: 1. 有关电机及相关行业最新动态的理论知识与研究 方面的论 著; 2. 有关 电机及相 关行业 防爆技术 在设 计及应用中的最新成果及实践方面 的著作; 3. 有关电机及相关行 业运行与控 制的原 理与研 究方向 的重要 性和具体 实践 方面的论文; 4. 有关电机及相关行业变频调速技术的具体实施方 法及总结 出来的经验 的文章; 5. 有关电 机及相关 行业 试验与检测方面的经验交流, 解决实际问题各项措施的研究讨论。
电机型号 试验标识
Y LKK 630-4 R9 Y LKK 630-4 R10 Y LKK 630-4 R11 Y LKK 630-4 R12 Y LKK 630-4 R13 Y LKK 630-4 R14 Y LKK 630-4 R15
电磁设计定 子
铁心损耗
(W ) 18206. 5 18206. 5 18206. 5 18206. 5 18206. 5 18206. 5 18206. 5
* 黑龙江省科技计划资助项目 高效高压节能电机 ( G B08A 301)
46
位为 H z; A 电流表, 测量励磁线圈回路 I1 电流, 单位为 A; W 功率表, 测量铁心准损耗 P, 单位 为 kW。
图 2 励磁线圈电路
图 3 测量线圈电路
1. 3测试过程
1. 3. 1 计算测量线圈的匝电压
钢片的单位比损耗相当, 若两者相差较大, 则电机 中应用, 需建立试验测试系统及制定判定标准。
定子铁心存在质量问题。 7台 YLKK630-4电机型 式试验结果合格, 嵌线前定子铁心轭部比损耗测 试值与硅钢片单位比损耗相当, 测试值接近, 说明 7台定子铁心制造工艺、原材料质量波动不大, 均 为合格。 3. 3 7台电机型式试验合格, 效率、温升满足要 求, 但整机试验定子铁心损耗与电磁设计定子铁 心损耗相差较大。分析可能是由于定转子气隙不
4 结语
铁心内的旋转磁场不同, 所以嵌线前定子铁心损
通过此次 对电机定子 铁心损耗 测试试验 研
耗值与整机试验定子铁心损耗没有可比性。 3. 2 嵌线前定子铁心轭部比损耗测试值反映了
究, 采用嵌线前定子铁心损耗测试方法是可行的, 测试值能够反映定子铁心的制造质量, 可在半成
定子铁心原材料加工制造质量, 其理论上应与硅 品对不合格定子铁心进行筛选。但若在生产实际
2~ 4匝。每匝线圈上的电压为
e = U2 /W 2
( 2)
1. 3. 2 计算试验电源电压 因为, E1 /W 1 = E 2 /W2 = U2 /W2 = e 所以, E1 = eW 1。 对大、中型电机可不考虑磁化线圈的漏磁及
电缆中的有效电压降, 可认为 E 1 U 1, 则试验所 需电源电压为
目前按经验励磁线圈匝 数可按 W1 = 6进 行 缠绕, 测量线圈匝数可按 W 2 = 3进行缠绕。按测 试原理图将电压表、频率表、电流表、功率表、电流 互感器、导线等连接到线路中。励磁线圈电缆横 截面积根据无功电流 IP 进行选取。 1. 3. 5 试验
考虑励磁线圈中 I1R 压降, 调整电源电压, 按 1. 08U 1 进行给定, 监测各量表数值和定子铁心温 度 (T )。试 验进行 15 分钟 之后进 行采集 f、U1、 U2、I1、P 试验数据。 1. 4 试验数据处理 计算定子铁心轭部磁通密度
1 确定测试方案
根据电磁感应理论及变压器原理, 制定定子 铁心损耗测试方案。 1. 1 测试原理
利用一个单相励磁线圈 ( W 1 匝 )在定子铁心 轭部激励一个磁场, 12极以下电机磁场的磁通密 度按 B = 12 000高斯进行激励; 12级以上电机磁 场的磁通密度按 B = 10 000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 (涡流 损耗、磁滞损耗 ), 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, 比上定子铁心 轭部重量, 就得出了定子铁心轭部实际单位重量 损耗值。
参考文献 [ 1] 才家刚. 电机试验技术 及设备手册 . 北京: 机械 工业 出版社, 2004. [ 2] 陈世坤. 电机设计. 北京: 机械工业出版社, 2004.
作者简介: 李 晶 女 1975 年生; 毕业于东 北大学工 业自动 化专业, 现从事电机制造工艺工作.
收稿日期: 2010-05-19
R esearch on Core Loss Test ofM otor S tator L i J ing
Ab stract Based on electrom agne tic induct ion theory and transfo rm er pr inciple, the stator core of m oto r w ith high core loss can be detected at ha l-f fin ished product state a fter the core is built in and before the w ind ings are assem b led. It can decrease unqualified perform ance of who le mo tor caused by excessive core loss.
U 1 = eW 1
( 3)
式中, W 1 励磁线圈匝数, W 1 取 5~ 7匝。 1. 3. 3 计算试验电源容量
计算励磁线圈安匝数 A
A = (D a - ha ) a
( 4)
式中, a 磁化力 (安匝 /厘米 ), 按硅钢片磁化曲
线查取; D a 定子铁心外径 ( cm ) ; ha 定子铁心 轭部高度 ( cm ) 。
47
2 样机试验检测
相异步电动机, 按电机定子铁心损耗测试方案进 行了定子铁心损耗测试, 并将电磁设计定子铁心
选取 7台 YLKK630-6 1500kW 高压立式三
损耗、嵌线前定子铁心轭部比损耗与整机试验定 子铁心损耗进行了统计对比。
Y LKK 630-6 1500kW 试验 定子铁心损耗试验数据对比表
根据测量线圈电路图, 感应电势 E2 等于电压 表测得的测量线圈末端上的端电压 U 2, 当定子铁
心轭部磁通密度为 B 高斯时, 测量线圈内感应电
势 E2 可按式 ( 1)计算
E2 = U 2 = 4. 44BQfW 2 10- 8
( 1)
式中, Q 有效定子铁心轭部的横截面积 ( cm2 ) ;
f 电源频 率 ( H z) ; W 2 测 ຫໍສະໝຸດ Baidu线 圈 匝数, W2 取
0 引言
定子铁心损耗是电机五大损耗之一。铁心制 造工艺的波动会造成定子铁心损耗偏高, 定子铁 心损耗偏高会导致电机定子温升或效率不合格。 若电机在出厂试验时发现空载损耗异常是由铁耗 高引起的, 处理则比较困难, 严重时将导致定子报 废。为了避免原材料浪费, 提高产品合格率, 研究 电机定子铁心损耗测试方法, 在半成品状态将损 耗大的定子铁心检测出来是非常必要的。
防爆电机 征稿启事
防爆电机 是由黑龙 江省 机械 工 业联 合 会主 管, 佳木 斯 防爆 电 机研 究所 主 办的 双月 刊 期刊, 国 内 刊号: CN231259 /TM, 国 际刊号: ISSN1008- 7281。本刊为中国学术期刊综合评价数 据库统计 源期刊、中国 学术期 刊收录 期刊、中国 期刊全文数据库收录期刊、万方数据库数字化期刊群入网期刊、维普 数据库全 文收录 期刊、中国报 刊订阅 指南信息 库收 录期刊。本刊宗旨: 坚持以正确的舆论导向, 坚持百花 齐放、百家争鸣的方针, 着眼电机及相关行业, 面向 国内外, 传播科 技信息, 推广科研成果, 交流经验, 为广大科技工作者提供科技交流平台, 促进电机及相关行业的技术发展。
硅钢片牌号
单位比损耗 ( 1. 2T )
(W /kg) 50W 400 2000 50W 400 2000 50W 400 2000 50W 400 2000 50W 400 2000 50W 400 2000 50W 400 2000
嵌线前定子 铁心
轭部比损 耗
( W /kg ) 22 60 21 36 23 36 21 87 22 45 22 23 21 18
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因为, U2 = E2 = 4. 44BQfW 2 10- 8 所以, B = U2 /4. 44 /Q /f /W2 /10- 8 此时 B 为定子铁心轭部磁路实际磁通密度, 根据此值查所用硅钢片的磁损耗和磁感应幅度关 系曲线, 查出该磁通密度下所对应的硅钢片单位 重量损耗值 P 3。 1. 5 计算定子铁心轭部损耗 根据变压器原理, 励磁线圈电路输入电流 I1 是由激磁电流 Im 和有功电流 I2 矢量合成, 定子铁 心轭部损耗 P 1 = E1 Im cos c, 根据测量线圈电路图 可知, P = E 2 Im cos c, 所以 P 1 = P W 1 /W2 则定子铁心轭部单位重量损耗 P4 = P 1 /G。 式中, G 定子铁心轭部重量 ( kg )。 1. 6 结果判定 将 P 3 与 P 4 进行比较, 理论上当 P4 P 3 时, 我们认为定子铁心制造质量是符合要求的。
电机定子铁心损耗测试试验研究*
李晶
佳木斯电机股份有限公司, 黑龙江佳木斯 ( 154002)
摘 要 根据电磁感应理论及变压器原理, 通过对装 压后、下线前的定 子铁心损耗 进行检测, 在电 机半成品状态时将铁心损耗大的定子铁心检测出来, 减少因铁心损 耗超标造成 整机性能 不合 格。
关键词 定子铁心; 轭部损耗; 脉振磁场; 测试 中图分类号 TM 306 文献标识码 A 文章编号 1008-7281( 2010) 05-0046-03
整机试验定子
铁心损耗
(W ) 3 31 68 3 00 22 3 34 36 3 11 71 4 23 53 3 95 32 2 78 35
3 试验数据分析
均、定转子冲片齿部毛刺较大、定子筋焊量大及试 验误差等原因引起的。
3. 1 嵌线前定子铁心损耗测试其原理是在定子 铁心轭部激励一个脉振磁场, 与整机运转时定子
与励磁线圈垂直 90 方向上缠绕一个单相开 路测量线圈 ( W 2 匝, 又称感应线圈 ) , 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 以推算出定子铁心轭部实际磁通密度, 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 10 000高斯或 12 000高斯时 所对应的硅钢片单位重量损耗。
计算试验电源容量 根据磁励线圈电路图可得出
S = U1 I1
( 5)
忽略励磁线圈中的线损 (即有功功率 )
I1 IP
( 6)
式中, IP 励磁线圈中的无功电流 (A )。
IP = A /W 1
( 7)
则式 ( 5)可写成
S U1A /W1
( 8)
为了试验安全, 试验电源的容量要大于 3S。 1. 3. 4 连接试验线路
将定子铁心轭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。 1. 2 测试线路图
图 1为测试原理图, 图 2、图 3分别为励磁线 圈电路图和测量线电路图。
图 1 测试原理图
图 1中, V 1 电压表, 测量励磁线圈电源电压 U1, 单位为 V; V2 电压表, 测量测量线圈感应电 压 U2, 单位为 V; H z 频率表, 测量电源频率 f, 单
防爆电机 是具有科研方向指导性、理论性及实用性于一体 的国家级专 业技术期 刊。本刊主要的 栏目: 综述、理论 与设计、防爆技术、运行与控制、变频调速技术、制造与 工艺、试验与检测、行业信息等。
征稿范围: 1. 有关电机及相关行业最新动态的理论知识与研究 方面的论 著; 2. 有关 电机及相 关行业 防爆技术 在设 计及应用中的最新成果及实践方面 的著作; 3. 有关电机及相关行 业运行与控 制的原 理与研 究方向 的重要 性和具体 实践 方面的论文; 4. 有关电机及相关行业变频调速技术的具体实施方 法及总结 出来的经验 的文章; 5. 有关电 机及相关 行业 试验与检测方面的经验交流, 解决实际问题各项措施的研究讨论。
电机型号 试验标识
Y LKK 630-4 R9 Y LKK 630-4 R10 Y LKK 630-4 R11 Y LKK 630-4 R12 Y LKK 630-4 R13 Y LKK 630-4 R14 Y LKK 630-4 R15
电磁设计定 子
铁心损耗
(W ) 18206. 5 18206. 5 18206. 5 18206. 5 18206. 5 18206. 5 18206. 5
* 黑龙江省科技计划资助项目 高效高压节能电机 ( G B08A 301)
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位为 H z; A 电流表, 测量励磁线圈回路 I1 电流, 单位为 A; W 功率表, 测量铁心准损耗 P, 单位 为 kW。
图 2 励磁线圈电路
图 3 测量线圈电路
1. 3测试过程
1. 3. 1 计算测量线圈的匝电压
钢片的单位比损耗相当, 若两者相差较大, 则电机 中应用, 需建立试验测试系统及制定判定标准。
定子铁心存在质量问题。 7台 YLKK630-4电机型 式试验结果合格, 嵌线前定子铁心轭部比损耗测 试值与硅钢片单位比损耗相当, 测试值接近, 说明 7台定子铁心制造工艺、原材料质量波动不大, 均 为合格。 3. 3 7台电机型式试验合格, 效率、温升满足要 求, 但整机试验定子铁心损耗与电磁设计定子铁 心损耗相差较大。分析可能是由于定转子气隙不
4 结语
铁心内的旋转磁场不同, 所以嵌线前定子铁心损
通过此次 对电机定子 铁心损耗 测试试验 研
耗值与整机试验定子铁心损耗没有可比性。 3. 2 嵌线前定子铁心轭部比损耗测试值反映了
究, 采用嵌线前定子铁心损耗测试方法是可行的, 测试值能够反映定子铁心的制造质量, 可在半成
定子铁心原材料加工制造质量, 其理论上应与硅 品对不合格定子铁心进行筛选。但若在生产实际
2~ 4匝。每匝线圈上的电压为
e = U2 /W 2
( 2)
1. 3. 2 计算试验电源电压 因为, E1 /W 1 = E 2 /W2 = U2 /W2 = e 所以, E1 = eW 1。 对大、中型电机可不考虑磁化线圈的漏磁及
电缆中的有效电压降, 可认为 E 1 U 1, 则试验所 需电源电压为
目前按经验励磁线圈匝 数可按 W1 = 6进 行 缠绕, 测量线圈匝数可按 W 2 = 3进行缠绕。按测 试原理图将电压表、频率表、电流表、功率表、电流 互感器、导线等连接到线路中。励磁线圈电缆横 截面积根据无功电流 IP 进行选取。 1. 3. 5 试验
考虑励磁线圈中 I1R 压降, 调整电源电压, 按 1. 08U 1 进行给定, 监测各量表数值和定子铁心温 度 (T )。试 验进行 15 分钟 之后进 行采集 f、U1、 U2、I1、P 试验数据。 1. 4 试验数据处理 计算定子铁心轭部磁通密度
1 确定测试方案
根据电磁感应理论及变压器原理, 制定定子 铁心损耗测试方案。 1. 1 测试原理
利用一个单相励磁线圈 ( W 1 匝 )在定子铁心 轭部激励一个磁场, 12极以下电机磁场的磁通密 度按 B = 12 000高斯进行激励; 12级以上电机磁 场的磁通密度按 B = 10 000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 (涡流 损耗、磁滞损耗 ), 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, 比上定子铁心 轭部重量, 就得出了定子铁心轭部实际单位重量 损耗值。
参考文献 [ 1] 才家刚. 电机试验技术 及设备手册 . 北京: 机械 工业 出版社, 2004. [ 2] 陈世坤. 电机设计. 北京: 机械工业出版社, 2004.
作者简介: 李 晶 女 1975 年生; 毕业于东 北大学工 业自动 化专业, 现从事电机制造工艺工作.
收稿日期: 2010-05-19
R esearch on Core Loss Test ofM otor S tator L i J ing
Ab stract Based on electrom agne tic induct ion theory and transfo rm er pr inciple, the stator core of m oto r w ith high core loss can be detected at ha l-f fin ished product state a fter the core is built in and before the w ind ings are assem b led. It can decrease unqualified perform ance of who le mo tor caused by excessive core loss.
U 1 = eW 1
( 3)
式中, W 1 励磁线圈匝数, W 1 取 5~ 7匝。 1. 3. 3 计算试验电源容量
计算励磁线圈安匝数 A
A = (D a - ha ) a
( 4)
式中, a 磁化力 (安匝 /厘米 ), 按硅钢片磁化曲
线查取; D a 定子铁心外径 ( cm ) ; ha 定子铁心 轭部高度 ( cm ) 。
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2 样机试验检测
相异步电动机, 按电机定子铁心损耗测试方案进 行了定子铁心损耗测试, 并将电磁设计定子铁心
选取 7台 YLKK630-6 1500kW 高压立式三
损耗、嵌线前定子铁心轭部比损耗与整机试验定 子铁心损耗进行了统计对比。
Y LKK 630-6 1500kW 试验 定子铁心损耗试验数据对比表
根据测量线圈电路图, 感应电势 E2 等于电压 表测得的测量线圈末端上的端电压 U 2, 当定子铁
心轭部磁通密度为 B 高斯时, 测量线圈内感应电
势 E2 可按式 ( 1)计算
E2 = U 2 = 4. 44BQfW 2 10- 8
( 1)
式中, Q 有效定子铁心轭部的横截面积 ( cm2 ) ;
f 电源频 率 ( H z) ; W 2 测 ຫໍສະໝຸດ Baidu线 圈 匝数, W2 取