交流电机铁心损耗的测量与测试

对于大型电机，铁损的测试值往往会偏离设计值，这是一个材料问题。是核心制造问题吗？还是测试分离的问题？这是大型电机制造和测试中应该研究的课题，特别是对于没有铁芯制造能力的电机制造商来说，材料的鉴别非常困难，只能通过特定的方法进行鉴别，并与测试结果进行比较，才能对电机性能有一个相对准确的判断。

在交流电机的各种测试方法中，电机的铁心损耗通常是通过空载试验来计算的。这种方法由于含有空载杂散损耗，无法真实反映铁心损耗的数值，给电机性能分析带来困难。本文介绍了一种独立测量铁芯损耗的方法。

机器铁芯损耗测试原理

用单相励磁线圈在定子铁芯的磁轭处励磁一个磁场，按B=12000高斯励磁12P以下的电机磁场磁通密度；12P以上电机磁场磁通密度按B=10000高斯励磁。定子铁芯的磁轭在交变磁场中会产生铁芯损耗。损耗值为输入励磁线圈电路的有功功率减去励磁线圈的铜损，定子铁芯磁轭的实际单位重量损耗值由定子铁芯磁轭的重量除以得到。

单相开路测量线圈以90度垂直于励磁线圈的方向缠绕，在交变磁场中会产生感应电动势。通过测量电动势，可以计算出定子铁芯的实际磁通密度。根据所用硅钢片的磁损耗与磁感应强度的关系曲线，可以找出理论磁通密度为10000高斯或12000高斯对应的硅钢片单位重量损耗。

将定子铁心辘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。

待测试的电机铁芯应为无绕组铁芯。测试设备包括绝缘励磁绕组、测量绕组和一些仪器，主要包括电压表、电流表和功率表。励磁绕组和测量绕组一般采用导线，可重复使用。

励磁绕组相关参数的确定原则

(1)根据公式(1)计算励磁绕组的匝数N1。

在公式(1)中：

AFe=(L-nbv)hjK

U1——测试时施加在励磁绕组上的电压为220V或380V带交流50Hz电源。

AFe——铁芯的截面积，单位为cm2；

L——铁芯长度，单位为厘米；

N——铁芯径向风道数量(该项目不适用于小容量电机，即n=0)；

bv——铁芯径向通风管道的宽度(该项目不适用于小容量电机，即bv=0)，单位为厘米；

hj——铁芯的轭长度，即从槽底到铁芯外缘的距离，单位为厘米；

K——铁芯叠片系数(根据硅钢片牌号和铁芯制造工艺确定实际叠片系数)。

(2)根据公式(2)计算流经励磁绕组的电流I1。

在公式(2)中：

F——单位长度磁势，单位A/m，不同牌号的硅钢片对应不同的数值。

D——定子铁芯外径，单位为厘米。

励磁绕组中使用的导体截面积与励磁电流的对应关系见下表。

激励电流(a)导体横截面积(mm2)

30 6

45 10

60 16

85 25

105 35

130 50

(3)励磁绕组的电源功率因数(千伏安)符合公式(3)

在公式(3)中：

I1——电源输出电流，a单元

U1——电源输出电压，单位V。

测量绕组相关参数的确定原则

测量绕组的匝数按式（4）计算。

式（4）中：

U2——测量绕组的端电压，单位V。

测量绕组中的端电压U2与铁芯的磁通密度B（单位T）成反比。磁通密度按式（5）计算。

试验方法简述

（1）给励磁绕组加电压通电，10min后停电，用手摸定子内膛，选择温度最低的齿放置热电偶或温度计。

（2）再给励磁绕组加电压通电，10min后停电，用手摸定子内膛，选择温度最高的齿放置热电偶或温度计。

（3）在定子内膛的其他地方再均匀地放置一些热电偶或温度计。

（4）正式加电压进行试验90min左右。试验中每10min记录一次各点的温度。试验中，若发现任何一点的温度超过100°℃或出现冒烟现象，应立即断电停止试验。

试验结果判定

对于不同牌号的硅钢片铁心，按照比损耗P10 50不超过规定值判定。

而且经过90min试验后，最热处的温升不超过45K；各部位的温差不超过25K，则认为铁心正常可以使用。试验时的比损耗。（W/kg）按式（6）求取

式（6）中：

k1——电流互感器倍数；

Pw——功率表显示的值，单位W。

若铁芯轭部磁密等于10kGs时 ，U2与计算值不等，实测比损耗P1按式（7）计算。

式（7）中：

P0——试验时的比损耗，单位W/kg；

U2P——测量绕组的计算电压，单位V。

U2——测量绕组的实际电压，单位V。

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