交流电气中铁芯损耗的解释汽车

发布的法国葡头牙欧洲杯亚盘- 2020年9月24日

保持核心损失在交流电动机可以肯定是一个挑战,但当它完成时,它可以大大提高你的电动机的效率。

到底什么是核心损失?交流电气设备的铁芯损耗包括磁滞损耗、涡流损耗和异常损耗。但是,磁滞和涡流损耗的区别是什么?涡流和异常损耗?

让我们来分析一下:

交流电动机|核心损失

滞后损失

滞后损失与通过BH曲线的一个完整周期所需的能量相关联。这是一个需要记住的重要事实。磁性参数如较高的磁导率和较低的矫形力意味着更少的能量扫过BH曲线。

锻钢用户利用这一因素,用硅(有时也用铝)合金化,以增加磁导率,降低矫顽力。

值得一提的是,合金化也在增加材料的电阻率。然而,当考虑涡流损耗时,更高的电阻率更重要。

您可能听说滞后损失与第一电源的操作频率成比例(即使您没有完全理解它)。为了减少磁性材料的磁滞损失,制造商已经开始使用如:

这些材料具有极高的渗透性和非常低的矫顽力值。因此,它们用于快速作用断路器(接地故障断路器)。

这些器件检测电路的负载和地腿之间的电流差异。如果存在任何差异,则使用螺线管来取消激活来电。电流差异只需0.03安培即可绊倒这些设备。

找到快速响应少量输入电流的磁性材料是这些设备的键。

涡流损失

涡流损失(也叫福柯的潮流)是循环的电流导体内感生由导体内磁场的变化而成法拉第归纳法。

涡流产生的磁场能抵抗产生它的磁场的变化。涡流损耗与部件的二次幂成正比:

  • 频率
  • 感应
  • 厚度

涡流损耗也取决于部件叠层的厚度。

随着层压厚度的增加,涡流损耗也随之增加。这就是为什么电机制造商正在推动更薄的层压板。

较高的电阻率降低涡流损耗但不能完全根除它们。改变磁特性(比如电阻率)所能达到的效果是有限的。

异常损失

一个爆头损失包括铜线的交流加热和设备的潜在尺寸效应。

更高的电流会产生更多的热量,从而增加异常损耗。

异常损失通常很小,但它们可以产生效果,因此重要的是将它们包含在核心损失方程中。

说到哪个......

SMC材料与铁芯损耗方程

软磁复合材料(smc)当涉及到电机组件时,引入一个新的效率水平。这些材料由铁磁性粉末颗粒组成,理想的情况是涂上一层均匀的电绝缘膜。如果使用正确,smc可以提高磁性能,降低能源消耗,以及更多。

相对于SMC材料,总核损失也可以计算为上述三个损耗的总和。核心损失方程如下所示:

pto = Kh * freq * B^1.75 + Ke * freq^2 * B^2 + (B^2* freq^2 * D^2)/(1.8 *密度*电阻率* 1000)

  • pot =核心总损耗(瓦特/公斤)
  • Kh =滞后系数= 0.063
  • Ke =涡流系数= 0.000027
  • B = Tesla中的感应
  • 密度假设为7.4 g/cm³
  • 电阻率= 700

由于smc是一种单独的粉末颗粒,涂上一层电绝缘材料,涡流损失将比锻钢小得多。

由于压实,迟滞损耗是SMC器件的主要损耗,最高可达1000赫兹。

点击这里观看Youtube上的视频。

SMC材料中的滞后损失

SMC部件在高压下压实;这引入了冷轧成铁粉。这种冷加工有效降低了材料的磁导率并增加了矫顽力;两者都对滞后损失不好。

特定SMC材料在0.5特斯拉感应电平和1000 Hz频率约为40瓦时的总损耗计算,其中:

  • 25W是滞后损失
  • 9W是涡流损失
  • 约6W为异常损失

这些损失是计算了在1000°F左右“固化”的SMC材料。

早期的研究表明,通过在1200°F左右退火SMC,可以部分克服冷加工的影响。在固化过程中,该过程必须设计成不烧结这些铁颗粒(烧结导致显着更高的涡流损失)。

然而,1200°F的退火仅是部分修复。为了完全退火,必须使用1400°F至1500°F的温度。只有那么可以退火几乎完全消除了冷加工的不利影响,降低滞后损失。

假设SMC器件可以在1400°F固化,我们预计渗透率将增加30%,矫顽力将相应降低。固化后的SMC材料可以在150赫兹以上的频率与M19层压板竞争。与目前最先进的SMC相比,SMC可以在400hz的频率下与M19竞争。

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主题:粉末冶金,磁性,材料,流程,电机


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