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微型直流電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中必定有損耗,那么什么是損耗?為什么有損耗?有哪些損耗呢?下面天孚微電機(jī)來(lái)和大家聊一聊有關(guān)微型直流電機(jī)損耗的問(wèn)題。
直流電機(jī)是一個(gè)能量守恒系統(tǒng),在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中遵守能量守恒,穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),直流電機(jī)輸入的能量等于輸出能量,輸出能量除了機(jī)械能或電能之外就是直流電機(jī)的各種損耗了,損耗最終以熱能的形式消耗掉。
直流電機(jī)是一個(gè)能量守恒系統(tǒng),在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程中遵守能量守恒法則。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí),電機(jī)輸入的能量永遠(yuǎn)等于輸出的能量。而輸出的能量除了有用的機(jī)械能(電機(jī))或電能(發(fā)電機(jī))外,就是電機(jī)的各種損耗,而損耗最終又以熱能的形式消耗掉。
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微型直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有電能、熱能、機(jī)械能、磁場(chǎng)能這4種能量,電能與機(jī)械能是直流電機(jī)的輸入或輸出的能量,磁場(chǎng)能量是儲(chǔ)存在直流電機(jī)磁場(chǎng)中的能量,而熱能是微型直流電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的各種損耗轉(zhuǎn)換而來(lái)。
電源輸入電能=磁場(chǎng)儲(chǔ)能的增量+轉(zhuǎn)化為熱能的能耗+機(jī)械能輸出
其中,導(dǎo)體中電流在電阻中引的電器損耗(銅耗)、消耗在軸承摩擦和通風(fēng)中的機(jī)械損耗、微型直流電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)鐵芯中產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗都會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能。這些轉(zhuǎn)化為熱能的損耗,是一個(gè)不可逆的過(guò)程,這部分能量很難或不可能再轉(zhuǎn)化為電能或機(jī)械能。
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這些轉(zhuǎn)化為熱能的損耗,是一個(gè)不可逆的過(guò)程,也就是說(shuō)這部分的能量很難或者根本不可能再轉(zhuǎn)化為電能或機(jī)械能。
微型直流電機(jī)的損耗主要由5個(gè)部分構(gòu)成
1.微型直流電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子鐵芯中的基本損耗
這個(gè)是在主磁場(chǎng)在鐵芯內(nèi)發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生的磁滯損耗和渦流損耗,這個(gè)變化可以是交變磁化性質(zhì),也可以是旋轉(zhuǎn)磁化性質(zhì)的。
1)磁滯損耗:鐵磁材料會(huì)存在辭職現(xiàn)象,產(chǎn)生磁滯損耗;
2)渦流損耗:鐵芯中的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí),鐵芯中會(huì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),相應(yīng)的電流就是渦流,這個(gè)損耗就是它引起的;
3)軛部及齒部的基本損耗:鐵心中的基本鐵耗在頻率一定的情況下,主要與鐵心中的磁通密度、材料厚度及性能相關(guān),同時(shí)鐵心疊裝工藝水平及加工方法也對(duì)損耗有較大的影響。
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2.空載時(shí)鐵心中的附加損耗
定子和轉(zhuǎn)子開槽所引起的氣隙磁導(dǎo)諧波磁場(chǎng)在對(duì)方鐵心表面產(chǎn)生的表面損耗和因開槽而使對(duì)方齒中磁通因電機(jī)旋轉(zhuǎn)而變化所產(chǎn)生的脈振損耗,空載時(shí),鐵心中附加損耗主要指鐵心表面損耗和齒中脈振損耗,它是由氣隙中諧波磁場(chǎng)引起的。
3.電氣損耗
是指工作電流在繞組(銅或鋁)中產(chǎn)生的損耗,也包括電刷在換向器和集電環(huán)上的接觸損耗。
1)繞組的電器損耗:繞組電氣損耗等于繞組中電流的平方與電阻的乘積。
2)電刷/集電環(huán)接觸損耗:電刷與集電環(huán)或換向器間的接觸壓降主要與所選用的電刷種類有關(guān),與電流大小無(wú)關(guān)。
4.負(fù)載時(shí)的附加損耗
由于定子或轉(zhuǎn)子的工作電流所產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)和諧波磁場(chǎng)在定轉(zhuǎn)子繞組中和鐵心及結(jié)構(gòu)中引起的各種損耗。
由于繞組周圍存在漏磁場(chǎng),所以負(fù)載時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加損耗。這些漏磁場(chǎng)在繞組及所有附近的金屬結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生渦流損耗。定子和轉(zhuǎn)子繞組在氣隙中建立的諧波磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的諧波磁場(chǎng)以不同的速度相對(duì)于轉(zhuǎn)子和定子運(yùn)動(dòng),在鐵心中和籠形繞組中感生渦流,產(chǎn)生附加損耗。
5.機(jī)械損耗
包括通風(fēng)損耗、軸承摩擦損耗和電刷與換向器或集電環(huán)間的摩擦損耗。軸承摩擦損耗與摩擦面上的壓強(qiáng)、摩擦系數(shù)及摩擦表面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。由于與多種因素有關(guān),例如摩擦面的光滑程度、潤(rùn)滑油的種類及其工作溫度、零部件加工質(zhì)量和電機(jī)的總裝質(zhì)量等,摩擦系數(shù)很難確定。通風(fēng)損耗也與電機(jī)結(jié)構(gòu)、風(fēng)扇的類型和通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)阻等很多難以精確計(jì)算的因素相關(guān)。
在小功率的微電機(jī)中,一般只計(jì)算定子與轉(zhuǎn)子鐵心中的基本損耗,電氣損耗,機(jī)械損耗。
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