永磁电机能量损失有哪些,如何利用这些损失重构电机模型?
时间:2023-06-08来源:佚名
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电机为电能与动能间的转换机构,永磁电机实际能量转换如下:输入电能流经电机导电线圈,由电磁效应转换为磁能,利用导磁材料传输,与电机內部永久磁铁交互作用,运用磁性力同极相斥异极相吸特性,于电机转子上形成相对运动,产生机械动能输出。由此可知,永磁电机系统具有电气、磁场及机械三种能量形态,为了将永磁电机实际损失纳入系统中,重新定义永磁电机数学模型,需先针对永磁电机各种损失情况进行解析。
由热力学第二定律可知能量在传输与转换过程中,一定会有损失产生,能量无法百分之百传输,永磁电机可分为电能损失、磁能损失及机械损失三大类別。再将其细部划分后,可整理为以下损失:电压降损、铜损、磁滯损、涡流损、摩擦损、黏滯损及风损。 电压降损 电压降损属于电气损失的一种,系电机电源连接线及换相器所造成的,电机需经过电源连接线及换相器传输电能至电机线圈,电机线圈具有电阻值,而电源连接线及换相器亦存在电阻值;由电路学可知,两电阻串联会产生分压效果,导致电机线圈受到电压降影响,即电机线圈实际跨压低于输入电压值。
铜损 铜损亦为电气损失的一种,系指电流通过导电材质时,因材质阻抗所引起之电能传输损失,于电路学中称为导通损失;其来源为电机线圈电阻,线圈实体如下边所示。电机线圈一般采用具有较低阻抗值的铜作为导电材料,故电机导通损失皆直接称为铜损。
铁损 铁材为最熟知的导磁材料,常称电机导磁材料为铁心,实际应用上,大多选用具有高饱和磁通密度及低损失的矽钢片作为电机导磁材料,矽钢片实体如下边所示。导磁材料所产生之损失统称为铁损,包括磁滯损及涡流损两种,皆为磁能于导磁材料內传输及转换时所造成之损失。
磁滯损 任何能量于传输及转变过程中,一定会有损失,磁能亦不例外,磁滯损系导磁材料原子结构受到外部磁场变化时,重新排列为磁性方向所需耗损能量。
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