电机铁损的测量结果会受到哪些因素的影响
2025-11-21 13:38:25
一、测量对象本身的特性(基础影响因素)
1、硅钢片材料参数
牌号与成分:不同牌号硅钢片的硅含量、晶粒结构不同,磁导率和电阻率有明显差异,直接决定铁损大小 —— 高磁感低损耗牌号与普通牌号的测量值可能偏差 10%-30%。
厚度:硅钢片越薄,铁损中涡流相关损耗越小,厚度微小偏差(如 0.25mm 与 0.35mm)会导致这类损耗大幅变化。
叠压系数:磁芯叠压越紧密(叠压系数越高),导磁效果越好,铁损越稳定;叠压松散会因空气间隙增多改变磁路,导致铁损测量偏差。
2、磁芯结构与加工工艺
磁路设计:磁芯的气隙大小、槽口形状会影响磁通分布,比如槽口尖角处磁通容易集中,会增加局部附加损耗,若测量未模拟实际磁路,会低估这类损耗。
加工工艺:冲剪会破坏硅钢片边缘磁性能,导致附加损耗增加;叠压压力过大可能损坏片间绝缘,造成片间短路,使涡流相关损耗剧增;退火不充分会残留应力,让磁滞相关损耗上升,这些工艺问题都会导致测量值偏离真实值。
3、磁滞初始状态
硅钢片的铁损与初始磁状态相关,若测量前未进行预磁化(反复施加额定磁通),不同初始磁状态(如完全去磁、部分磁化)会导致磁滞相关损耗测量出现明显偏差。
二、试验工况的模拟精度(关键匹配因素)
1、磁场相关参数
磁通密度:铁损随磁通密度升高而显著增加,尤其磁通密度接近饱和状态时,铁损会急剧上升;若测量时的磁通密度与电机实际运行时不一致(偏高或偏低),会导致测量值大幅偏离真实铁损。
磁场频率:铁损随磁场频率升高而增大,电机实际运行频率(如高速电机可达数千赫兹)若未被测量覆盖,尤其高频段,会严重低估附加损耗(高频下附加损耗占比可达总铁损的 40%)。
磁场波形:实际电机多由逆变器供电,磁场为非正弦波(含谐波成分),谐波会产生额外铁损;若测量仅用正弦波励磁,会因未考虑谐波影响,低估总铁损 10%-30%(谐波含量越高,偏差越大)。
2、电机运行状态
转速:转速直接关联磁场频率,转速偏差会导致频率偏差,进而影响铁损;高速时离心力可能导致叠片松动、片间绝缘磨损,使涡流相关损耗增大,测量需覆盖实际转速范围。
温度:硅钢片的电阻率、磁导率会随温度变化,温度升高会改变涡流相关损耗和磁滞相关损耗;若测量时的环境温度或电机自身温升未模拟实际运行状态(如未开启冷却系统),会导致铁损测量偏差。
三、测量系统的精度与配置(直接误差因素)
1、仪器精度与带宽
功率分析仪:需支持宽频带测量,若带宽不足,无法捕捉高频谐波信号,会低估谐波带来的附加铁损;精度等级不足(低于 0.1 级)会直接导致功率测量偏差。
传感器:电压、电流传感器的精度(低于 0.2 级)、带宽不匹配,或线性度差、存在相位偏移,会影响信号采集准确性,尤其空载工况下电机功率因数低,这类偏差对铁损测量影响更明显。
校准状态:仪器与传感器未定期校准,会因老化导致精度下降,进而引入测量误差。
2、测量方法选择
空载法:适用于中高速电机,但低速小型电机空载时铜损不可忽略,若未分离铜损,会导致铁损测量值偏高。
堵转法:无法模拟实际磁路状态,磁通分布与运行时差异大,推算出的铁损误差通常超过 30%,仅适用于粗略估算。
损耗分离法:若未准确测量机械损耗(如未通过无磁钢转子试验校准)、未考虑绕组温度对铜损的影响,会导致铁损计算偏差。
四、环境与干扰因素(外部叠加因素)
1、电磁干扰
试验台的逆变器、变频器会产生高频电磁辐射,若传感器线缆未用屏蔽线、试验台接地不良,干扰信号会混入电压 / 电流采集信号,导致功率测量值偏高(高频工况下偏差可达 10%-15%),误判铁损大小。
2、散热条件
测量时未开启电机实际冷却系统(如水冷、风冷),磁芯温度会持续升高,与实际运行时的温度状态不一致,导致铁损随温度变化而偏离真实值。
3、振动与环境噪声
环境振动会增加电机机械损耗,若未用减震台隔离振动,会将额外机械损耗计入铁损(尤其低速工况,机械损耗占比高);环境噪声对铁损测量直接影响较小,但可能干扰传感器信号稳定性。

