电机磁饱和问题

张老五 · 发表于 2015-10-14 14:41

到底极数变化能否提高电机的过载能力呢？
既然曾老师一直没给出确切的答案，也始终不肯（也许是不能，或者不敢）回答我的相关问题，那就只能我自已来算一算了
永磁机我不太熟悉，所以我用异步机为例，不知永磁或其他机机型是否会有所不同？
前面我也说过了，没有前提，一切讨论都是无意义的，因此，在此先说明相关的假设条件：
1、首先假设原来的设计是一个正常而成熟的方案，否则只要把优化一下，比如原来效率80%，优化后提高到90%，输出功率增加了，相对来说过载能力自然就增加了，何必费老大劲去改极数？
2、整体的设计方向大体不变，也就是说，原来主要考虑什么性能，现在还是这样，不作重大改变
3、电机的外部表现不变，包括电压频率散热条件等，否则原来空冷的改成水冷，功率立马增加
4、其他方面的变化，如转矩增加后的机械强度，暂时不考虑
那么，在这个极数的变化过程中，还有哪些前提呢：
1、定转子铁心尺寸不变，包括内外圆，槽形尺寸和铁心长度
2、线圈跨距按照极数的变化而变化，匝数和线径根据需要进行调整
3、变化前后保持热负荷大体不变
4、改变前后保持槽满率大体不变
其实这些都不难理解，如果铁心可以随便加长，槽满率可以任意增加，也就意味着电机的功率可以增加，过载能力自然就增加了

张老五 · 发表于 2015-10-14 15:26

计算得某系列6极异步电机，功率37千瓦，槽满率76.73%，AJ=1389.1，气隙磁密8082，额定转矩360，最大转矩1023
同系列8极电机，铁心尺寸一样，但铁心长度多了10毫米，功率30千瓦，槽满率78.13%，AJ=1522.4，气隙磁密8412，额定转矩390，最大转矩1038
从这里看，功率是下降的，这个也不必多说，转矩有所增加，但最大转矩增加不多，过载能力并没有明显增长。

张老五 · 发表于 2015-10-14 15:30

不过，且慢！
这两台电机的设计点是不同的，8极电机不管是热负荷还是磁负荷，都要明显高不少，槽满率也有所增加，实际上并不符合“仅仅改变极数”这样的设定。
因此，从设计点相当的前提出发，看看是一个神马情况
把8极电机的铁心长减到同一长度，改变设计方案使热负荷、磁负荷和槽满率尽量相当，得到
功率25.5千瓦，槽满率77.21%，AJ=1401.8，气隙磁密7984，额定转矩332，最大转矩814
可见，在同一设计点下，不但功率下降，转矩也是下降的，最大转矩就更不用提了

张老五 · 发表于 2015-10-14 15:38

那么，我们反其道而行之，改这台6极电机的设计参数如何？
计算得到功率43千瓦，槽满率788.41%，AJ=1509，气隙磁密8412，都跟原来那台8极电机非常接近，此时额定转矩为418，最大转矩1263
可见，不仅功率大，转矩也大，最大转矩更是完胜。
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曾老师，说好的过载能力呢？

zengxiaodong · 发表于 2015-10-17 17:57

只会用用上电科的计算程序是远远不够的！

永磁同步电机的一些结论是不能随随便便衍生到异步电机的，至少异步电机的功率因数受到了极数的很大影响，可是其根本原理是什么呢？这个问题是很有深度的哦......

补充内容 (2015-10-18 17:02):
异步电机由于有自补偿效应，类似于装了补偿绕组的直流电机，因此，其电枢反应的效果很弱，也就是说，异步电机的磁饱和水平在很大程度上取决于供电的电压，而与负载大小的关系不大！

张老五 · 发表于 2015-10-17 20:17

zengxiaodong 发表于 2015-10-17 17:57
只会用用上电科的计算程序是远远不够的！

永磁同步电机的一些结论是不能随随便便衍生到异步电机的，至少 ...

电科所的程序当然是很初级的，比不上某些软件的高大上
不过初级归初级，能说明问题就行
至于异步的结论能否转移到永磁机上，这个么
听上去，似乎曾老师为您的问题增加了一个隐含的前提“永磁”，呵呵
算了，不谈啥前提了，我预计随着讨论越来越深入，曾老师您未曾提到的隐含前提会越来越多
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现在我第四次提问，曾老师您那台电机改了极数以后（我也不管这个是永磁还是异步，哪怕是同步或直流都无所谓，至于曾老师您用的是高大上的软件算的还是用的手算，这个不重要），转矩如何变化，转速如何变化，功率如何变化？

st7715 · 发表于 2015-10-18 13:22

long98194 发表于 2015-9-4 08:36
5000MW什么概念，拜托学生用脑子想想，三峡电机才多大，就是火力发电，核电也没有这么大的电机，你见哪 ...

你的思维还要解放，要脱离电工思维，不要老在常规的同步异步直流电机里打转。为什么空心杯电机，先进材料电机等等首先都是欧洲发明实现出来呢？
电机种类太多，前文已经回复了。

不说5个GW，10个GW的电机也是有的。关键看你的用途。这些电机理论和新技术往往还可以用到传统电机上。

st7715 · 发表于 2015-10-18 14:00

xiaomutongzhang 发表于 2014-12-23 12:44
“前几天有个任务，出于保险起见，用实验室里50000MW的老永磁同步电机来测试，那知这台工作了好多年老 ...

牛人，必须赞，工程师也应该有情怀，有幽默！

zengxiaodong · 发表于 2015-10-18 17:05

关于电机磁饱和的另外一个重大问题，是由于转矩非线性，从而导致驱动控制方面的困难，也就是伺服性能的降低！如何应对这个问题？这是一个很大的专题。

张老五 · 发表于 2015-10-18 20:22

zengxiaodong 发表于 2015-10-18 17:05
关于电机磁饱和的另外一个重大问题，是由于转矩非线性，从而导致驱动控制方面的困难，也就是伺服性能的降低 ...

第五次请教，曾老师您那台电机改了极数以后（我也不管这个是永磁还是异步，哪怕是同步或直流都无所谓，至于曾老师您用的是高大上的软件算的还是用的手算，这个不重要），转矩如何变化，转速如何变化，功率如何变化？
我承认自己水平不是太高，高大上的软件也不怎么会
我瞎猜一下，只是瞎猜啊，万一猜错了，曾老师您别生气，万一猜对了，我也没啥特别的要求，就请曾老师您坦白地承认一下，您的说法是错误滴，回头我请教您吃饭，如何？
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曾老师这台电机，极数增加了以后呢，功率当然是下降了，额定转矩么不好说，也许增加一点，但增加得很有限，而且这个可能性也不是太大，除非原来的电机设计很差。也许下降一点，下降得也不会太多，但这个可能性要大得多。
当然了，一定要增加转矩也不是不可能的事情，把神马磁负荷热负荷统统滴取到最大值，功率增加了，转矩也增加了，要超过原来的设计，那也是分分钟滴事情。只是我这人水平不太高，想不出增加极数这么高大上的办法，也就是在原来的设计上，磁负荷取高点，电负荷取高点，热负荷也取高点，一样可以提高功率和转矩——这办法很灵的，一般人我不告诉他，就告诉曾老师{:soso_e128:}
至于传说中的过载能力么，功率就不必提了，转矩嘛，呵呵，还是继续传说吧。

long98194 · 发表于 2015-10-19 08:29

st7715 发表于 2015-10-18 13:22
你的思维还要解放，要脱离电工思维，不要老在常规的同步异步直流电机里打转。为什么空心杯电机，先进材料 ...

你10GW给我运行一年看看，每天24小时满负载运转。你直接可以申请诺贝尔奖了

张老五 · 发表于 2015-10-19 13:02

st7715 发表于 2015-10-18 13:22
你的思维还要解放，要脱离电工思维，不要老在常规的同步异步直流电机里打转。为什么空心杯电机，先进材料 ...

弱弱地问一声，5GW跟10GW的电机长啥样，上个图瞧瞧行不？
再弱弱地问一声，这台5GW电机的电压是多少，电流是多少，持续时间是多少？

zengxiaodong · 发表于 2015-10-23 09:10

本帖最后由 zengxiaodong 于 2015-10-23 16:56 编辑

zengxiaodong 发表于 2015-10-18 17:05
关于电机磁饱和的另外一个重大问题，是由于转矩非线性，从而导致驱动控制方面的困难，也就是伺服性能的降低 ...

关于饱和的一篇论文，是讲饱和导致转矩脉动的问题的。

zzh520633 · 发表于 2015-10-26 14:33

本帖最后由 zzh520633 于 2015-10-26 14:39 编辑

张老五发表于 2014-12-14 20:34
如果每个不通的帖子我都要来解释一番，那我从早忙到晚也不够时间，谁来给我发工资养老婆孩子？

有这回帖时间，应该解释清楚了，对吧，张老师！！！

大学虚度了 · 发表于 2015-10-29 08:55

磁饱和就是软磁材料的通过磁力线的截面，不能再通过磁力线，现在一般最大B有2.45T

zengxiaodong · 发表于 2015-10-30 11:24

本帖最后由 zengxiaodong 于 2015-10-30 11:26 编辑

大学虚度了发表于 2015-10-29 08:55
磁饱和就是软磁材料的通过磁力线的截面，不能再通过磁力线，现在一般最大B有2.45T

磁力线还是能通过的，再饱和导磁性也不会低于真空，也就是磁化曲线最后的斜率不会小于真空磁导率，更不会是一条水平线！{:soso_e120:}

不能通过磁力线的好像是超导体......

黄和霞 · 发表于 2015-10-31 12:56

说“磁饱和就是软磁材料的通过磁力线的截面，不能再通过磁力线，现在一般最大B有2.45T”根本就不懂电机电磁，属于外行话！！
磁饱和后，只能说效率降低了，即电流增大一倍，转矩增大远没一倍（但是还是增大的！），或者说磁通密度还是要略微增大的，但由于饱和增大的极为有限而已。这么理解才没有让你的电机学老师笑话。

zengxiaodong · 发表于 2015-11-1 10:46

黄和霞发表于 2015-10-31 12:56
说“磁饱和就是软磁材料的通过磁力线的截面，不能再通过磁力线，现在一般最大B有2.45T”根本就不懂电机电磁 ...

这里有个帖子

https://bbs.simol.cn/thread-142086-4-1.html

补充内容 (2015-11-9 14:00):
西莫论坛研讨会第十三期——汽车驱动电机用无取向硅钢

大学虚度了 · 发表于 2015-11-3 09:22

黄和霞发表于 2015-10-31 12:56
说“磁饱和就是软磁材料的通过磁力线的截面，不能再通过磁力线，现在一般最大B有2.45T”根本就不懂电机电磁 ...

我的理解：电机的有效磁通和转子齿宽有着非常大的联系，直接影响电机的转矩输出，当齿宽磁密B一般大于2.45T后，无论再怎么增加高剩磁材料，电机的结果变化不大，我们就说这台电机已经饱和了。，至于磁力线穿过截面不能再穿过，是形象话的比喻而已，不知黄工高见如何？见笑

黄和霞 · 发表于 2015-11-3 12:17

大学虚度了发表于 2015-11-3 09:22
我的理解：电机的有效磁通和转子齿宽有着非常大的联系，直接影响电机的转矩输出，当齿宽磁密B一般大于2.4 ...

差不多就是这个意思

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