提高电机效率的传统方法VIP免费

1引言目前，我国工业用电总量约占发电总量的70%，其中电机的用电总量约占工业用电总量的60%左右，也就是说每年电机所消耗的电量约占发电总量的42%左右。然而，我国目前电机的效率却比发达国家低约10～20%。即使将电机的效率提高1%，都会产生巨大的社会经济效益。提高电机效率的传统方法包括：加长铁心；使用较多、较好的硅钢片以降低铁损；采用合适的槽配合；采用低谐波准正弦绕组等。使用磁性槽楔代替传统的绝缘槽楔已证明是一种经济有效的方法。磁性槽楔是在制造普通槽楔的材料中加入导磁材料，经过热压、固化成型；主要由基体树脂（一般为热固性树脂）、增强玻璃纤维和磁性粉末组成。基体树脂和增强纤维用于提高槽楔的力学性能和耐热性能，而磁性物质则提高了槽楔的导电导磁性能。由于磁性槽楔的导磁系数大，增大定子齿部的有效截面积，降低磁阻；而且使电机的卡氏系数减小，相当于缩短了电机的有效气隙，从而减小了电机的表面损耗和脉振损耗，提高电机效率，同时降低了绕组温升，并能极大地降低振动和噪声水平，延长电机的使用寿命[然而，磁性槽楔在发展与使用过程中仍存在很多问题。使用磁性槽楔后，定子漏抗随着槽楔相对磁导率的提高而增大，将导致电机电流和转矩减小[7~9]。随着磁导率的增高，磁楔在定子中所受的电磁力也随之增大，磁楔的松动和脱落也是经常出现的问题[10,11]。另外，由于磁性槽楔位于电机定子铁心冲片齿部的槽口处，处于电机温度较高的部位，承受着气隙磁场各种交变力的作用。所以，对槽楔的力学性能、电性能和磁性能均有较高的要求。国外电机行业已经广泛使用磁性槽楔取代绝缘槽楔，而国内磁性槽楔在电机上的应用才刚起步。为了了解磁性槽楔材料发展现状，本文在相同的试验条件下对国内外产品进行对比试验和分析，总结得出国内与国外产品的差距，并提出改进方法。2性能测试2.1试验样品所有磁性槽楔样品均由厂家提供，其中国内不同厂家样品：1号、2号；国外不同厂家样品：3号、4号。2.2试验方法研究磁楔样品的力学性能、电性能及磁性能，并测试样品密度。实验使用MTSAllianceRF/100型力学试验机，按照ISO178中的测试方法，测试磁楔在23℃、100℃和155℃的抗弯强度和抗弯模量；根据伏安法用TEGAM1750型欧姆计测试磁楔的体积电阻，从而得到材料的电阻率；用LS-7410型振荡磁力计测试磁楔的磁导率和磁感应强度；最后根据排水法用梅特勒托利多XS204型电子天平测量磁楔的密度。为确保实验结果准确性，所有样品均在相同条件下（23℃，湿度45%）进行测试，并根据标准要求每组材料至少选用5个样品以求得平均值。3结果与分析3.1力学性能磁楔样品在进行力学性能测试前，经宏观观察确保所测试样品表面平整无痕，无污渍和缺陷。表1为4组样品在23℃、100℃和155℃保温1h后的抗弯强度、弯曲模量和抗弯强度保持率(抗弯强度保持率为100℃或155℃的抗弯强度与23℃的抗弯强度之比）。表1磁楔的密度、抗弯强度和模量样品密度g·cm－3弯强度弯曲模量MPaGPa100℃抗弯强度弯曲模量抗弯强度MPaGPa保持率/%155℃抗弯强度弯曲模量抗弯强度MPaGPa保持率/%13.3621616.517812.68260.34.542823.2825017.521713.88716010.76433.5420814.919311.9931517.357343.5826719.123815.88923314.187从表1可知，2号样品与4号样品抗弯强度分别优从表1可知，2号样品与4号样品抗弯强度分别优于1号和3号样品，且模量较高，力学性能较好。在室温条件下，1号样品的抗弯强度要稍高于3号样品；但随着温度的升高，1号样品的性能则迅速下降。对于电机槽楔用导磁复合材料，材料的抗弯强度在高温下的力学性能保持率也非常重要。从表1可知，4号样品的抗弯强度在155℃下降最少，而1号样品则下降最多；并且1号样品在100℃时已产生了较大程度的下降。由此可知，国内样品可达到较高力学性能，但在高温工况下（155℃），力学性能较常温时有大幅度下降。反观国外产品，在严酷的环境下，其力学性能至少能保持其常温强度的73%以上，从而使磁性槽楔稳定运行，这可能与国外产品的高强度基体树脂体系有关。复合材料力学性能首先与界面性能有关：在纤维增强树脂体系中，纤维是主要承力部分，荷载在基体中主要是通过界面向纤维...