中高频电机磁化曲线问题

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众所周知，工频电机，比如异步和同步电机，磁化曲线用的仍是直流磁化曲线。那么，想和大家讨论一下，现有2极异步电机，转速为8000rpm，频率为133.33赫兹；12极凸极同步电机，转速为4000rpm，频率为400赫兹。对于上述两台电机，磁化曲线是采用直流的呢，还是相应频率的？
我个人认为，从严格意义来讲，上述异步电机应该采用频率为133.33赫兹的磁化曲线，因为异步电机是交流励磁。至于工频异步电机之所以采用直流磁化曲线，可能是因为工频磁化曲线和直流磁化曲线误差很小的原因，但是从概念上讲应该采用工频的。
对于上述同步电机，严格意义来讲，磁化曲线仍应采用直流。因为同步电机是直流励磁，不管是频率为多少赫兹。
当然计算损耗时，均应考虑对应频率时的损耗曲线。
欢迎大家发表意见。

张老五

这个问题说来话长。
简单地说，不管是多少频率的电机，实际计算时基本上都是用的直流磁化曲线。
原因为何呢，因为不管多少频率的磁化曲线，实际上差别不大，特别是在常用的区间，例如1.3T时，各频率的曲线趋于接近。
取几个实测值来看，在1.3T时，1000HZ时的H不过比50HZ大8%，而到了1.4T时，由于高频下饱和程度降低，H值反而要小2.5%左右。如果跟直流磁化曲线相比，1.3T时介于两者之间，1.4T则要明显大一些，即使如此，误差率也不过10%左右。
如此看来，对于一般的变频电机，完全可以用直流磁化曲线进行计算。而且在频率不太高时，比如200HZ以下时，其误差也是在完全可接受的范围之内。

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这个问题说来话长。
简单地说，不管是多少频率的电机，实际计算时基本上都是用的直流磁化曲线。
原因为何 ...
张老五 发表于 2011-1-9 16:32

                               
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抛开误差大小不谈，仅从概念上讲，对于异步电机和同步电机，到底是应该采用直流的，还是相应频率的磁化曲线呢？

fengxingyun

本人以为：理论上，何种频率下，就该用何种频率的磁化曲线。但是实际上却没什么必要，因为误差不大。
而且低频下，本身磁化曲线上的点或者实际求取的磁密之类的值都是有误差的，在这样的情况下，即使你用真实的频率的西化曲线得到的结果也不能保证结果的正确。

硅钢片的厂家也不见得能给你提供各种频率下的磁化曲线，你也查找不到这么全面的磁化曲线。

一般而言，在算铁耗，或者高次谐波磁密损耗时，也只不过拿磁密和工频的比值，来折算实际损耗值。

个人愚见，仅供参考。

ps：高频的电机，我没做过，没有发言权。请高手讨论。

张老五

仅从概念上讲，当然最好是算哪个频率就用哪个频率的曲线
但在实际上，测量有误差，而且有时误差并不小，相对来说直接用直流曲线来算的误差是可以接受的了。
再者说了，厂家也不可能把每个频率的曲线都测出来给别人用，用的人有时自己也不知道最终用的是哪个频率。
所以说，直接拿直流曲线算好了，误差有限，可以承受。
当然，损耗另当别论，这个不同频率下差别巨大。

zhaoranjun

相应频率的磁化曲线 当然这是理想状态
我做高频电机 硅钢片厂家一般只会做交流下50赫兹和100赫兹两条曲线
这个时候设计关键要 控制好饱和点位置
因为超过200hz时候，饱和点将迅速下降，

zhaoranjun

相应频率的磁化曲线 当然这是理想状态
我做高频电机 硅钢片厂家一般只会做交流下50赫兹和100赫兹两条曲线
这个时候设计关键要 控制好饱和点位置
因为超过200hz时候，饱和点将迅速下降，
但是高频下电机本身磁密水平也会大幅度下降。
所以设计时，一般选取基频之下的最低频率为基础方案，
通过这个磁密点来反控制高频的参数

么么茶

何种频率下，就该用何种频率的磁化曲线。
但实际中并不如此
至于原因，上面各楼已说得很清楚~~

标准答案

个人认为应该用直流磁化曲线。原因如下：
1 首先是二者差别并不大，在一定的频率范围内采用直流磁化曲线进行磁路计算在工程上精度足够了。
2 从概念上讲，磁化曲线是表示物质中的磁场强度H与所感应的磁感应强度B或磁化强度M之间的关系它是表征铁磁材料本身磁性能的一条特性曲线，而交流磁化曲线则是针对某一特定磁路结构的特性曲线，这些特性不仅取决于材料的磁性能，而且与材料的厚度（片状的）和直径（线状的）、交变磁场的频率、电导率、激励波形等有关。这样就有多种多样的交流磁化曲线。但这时测得的“磁化曲线”已不是材料的内禀B-H曲线，而只是在特定条件下获得的某种等效的磁化特性。这样的每一种材料的交流磁化特性只适用于该种材料在与其测试条件一致的场合。你的电机磁路未必与做实验时的磁路结构一致，如果不一致可能带来的误差更大。
3 即使用交流磁化曲线也不能简单地把每段磁路都用一种交流磁化曲线，如转子的频率和定子就不一样，齿部的磁密波形和轭部也不一样，这样就麻烦了。
4 我们在做电机磁路计算时往往先求出总磁通，再把总磁通分解到各段磁路算磁密，再查磁化特性算磁场强度，这样得到的磁密都是该段磁路的平均值，所查到的磁场强度也是对应该平均磁密的磁场强度，而直流磁化曲线恰恰也是在这种条件下测得的，而交流磁化曲线往往是用标准的磁路结构在特定频率下以特定的激励（励磁电流）波形测得的特定磁密值和磁场强度值（不一定是平均值，可能是有效值或幅值）这样直接采用交流磁化曲线可能会带来更大的误差。
5 最科学的应该是采用与所设计电机磁路相同的结构和相同的励磁方式、励磁频率及励磁波形下测得的磁化曲线来做磁路计算，这似乎是不可能的，也是没有必要的，只有做出一台样机来测试后进行优化时采用。
6 当然如果频率过高时且要求计算精度特别高时应该通过样机实物来测磁化曲线后重新计算优化。

张老五

事实上，由于要求千差万别，钢厂也不可能每个频率点都给做条曲线出来
所以说，用直流磁化曲线就可以了，误差在工程计算可接受的范围之内。这一点，是可以用实测数据来验证的。
再从另一个角度来说，磁路计算本身，受工艺的影响是比较大的，计算得再精确，抵不上操作工的一点小失误。这样的话，计算的精确度就没什么意义了

wangdongxinkk

直流磁化曲线虽然在平时的计算时精度够用，但是当一些特殊情况下，比如想计算变频电机中谐波对电机的影响，就必须有较为准确的高频磁化曲线，由于谐波的频率一般为基波的几十倍甚至更多，此时硅钢片的磁化曲线变形较大。但是高频磁化曲线我就不知道怎么能得到了，一般都是工厂会有，但是也不是任何频率下都有，一般只能粗略计算。

licunozu

回复 3# forlink

你好娄博：
  我认为对于同步电机来说转子用直流磁化曲线就行了，但定子就不同了，我们的电机有的频率高达2000Hz，误差不会小的，你认为呢？

wangfei8261

超过200HZ用高频的磁化曲线比较好，否则误差挺大。当然，频率高了，硅钢片也要用高频的，以前有DG41什么的，现在武钢有WTG2000等牌号

lzemg007

真是好材料，谢谢分享，楼主辛苦了！！！

vivipp

嗯，又学到了一些，谢谢！

beichen

很好的讨论主题，可惜坛友参与度不高。最近搞高速电机，关注。

张老五

过了几年再回来看这个帖子，感觉想法又有所不同。
对于标准答案队长的观点，我并不完全赞同。可以认同的一部分是，在频率不太高时，磁化曲线跟直流差别不大，所以直接用直流的，也是无妨的，误差在可接受的范围之内。
不太赞同的部分是，不管是何频率，厂家提供的只能是标准试样下的测量结果，没有可能完全模拟实际的铁心状况（不是技术上不可行，是没那么多模型可以做）。而从实际情况来看，不同频率下的磁化曲线差异，不仅仅是数据上的，波形上也相差甚。因此，个人认为，在条件许可的情况下，应该按实际运行频率的磁化曲线来进行运算。
至于标准答案提到的一些其他因素的影响，我的理解是，没有哪一种基础数据可以涵盖全部的实际情况，因此最终总免不了需要某些经验数值来进行修正。但模型越精密，则需要修正的部分就越少，由于修正本身所带来的不确定性就越少，因此，这样做本身是即使是不完美的，但依旧是有意义的。
这个问题也很有意义，欢迎大家继续讨论。
@标准答案

Zeus

我从另外个角度来说：如果用直流磁化曲线计算精度满足实际需求可接受，就可以了。

张老五

Zeus 发表于 2015-1-9 16:08
我从另外个角度来说：如果用直流磁化曲线计算精度满足实际需求可接受，就可以了。

我的看法是，频率超过一定程度，误差会比较大，大到不可接受

张老五

这个问题，昨天跟几位材料行业的大师讨论许久，发现互相都很难于说服，还望大家踊跃发言