定子铁心硅钢片材料对发电机励磁电流影响的计算分析
大型水轮发电机定子铁芯磁化试验及分析
技术交流
SMALL HYDRO POWER 2017No. 6, Total No. 198
绕对称布置，且首位相连，紧贴在铁芯齿表面；周 向距180。布 置 2 组独立的单匝测量线圈，布置在2 组励磁线圈的中间位置，测量线圈应拉紧并紧贴铁
芯 1 周 每 隔 10槽，布置在线槽的上、中、下 3 个
4 试验前准备
收稿日期：2017 - 09- 19
作者简介：马 振 华 （1987-)，男，工 程 师 ，主要从事水电
厂运行与管理工作。
E-mail：mazhenhua@
实验前对定子铁芯进行彻底的清扫，全面检查 机座和铁芯，将定子基础板与支墩的固定螺栓再拧 紧一遍；检查通风沟、上下端部等位置无残留物 件 ；将定子机座可靠接地；将励磁线圈采用同向缠
( 1 ) 发 电 机 定 子 铁 芯 有 关 参 数 如 下 所 示 （见 表 1)。
表 ！ 发电机定子铁芯有关参数
铁芯 外径
D1/ cm
1 288.6
铁芯 外径 Dz/ cm
# #8#.4
铁芯 长度 " / cm
288.6
定子 槽深 #/cm
2#.4#
通风沟 通风沟 数量 宽度 $ " 2/cm
小 水 电 2 0 1 7 年 第 6 期 （总 第 1 9 8 期 ）
技术交流
大型水轮发电机定子铁芯磁化试验及分析
马振华，黄 浩
(二滩水力发电厂，四 川 攀 枝 花 617000)
摘 要 ：定子铁芯磁化试验是定子在现场叠装而成后，为检查铁芯片间故障、压紧与否进行的试验。探析某大型水轮
T 发电机的定子铁芯改造后进行磁化试验的过程及计算方法，并通过对试验数据进行统计分析计算，判 定 磁 感 应 强 度 为 1
电机用硅钢片研究报告
电机用硅钢片研究报告电机用硅钢片是制造电机中的重要材料，其质量和性能直接影响到电机的效率和使用寿命。
本研究通过对硅钢片的材料成分、磁性能、加工工艺等方面进行分析和研究，探讨了提高硅钢片质量和性能的方法和途径，为电机制造业的发展提供了技术支持和借鉴。
一、硅钢片的材料成分分析硅钢片是由硅钢板冷轧而成的薄板材料，其主要成分为铁和硅。
硅钢片的硅含量一般在2%~4.5%之间，硅的含量越高，磁导率越大，磁能损耗越小。
硅钢片中还含有少量的碳、锰、硫等元素，这些元素的含量对硅钢片的性能也有一定的影响。
二、硅钢片的磁性能分析硅钢片是电机中的重要磁性材料，其磁性能直接影响到电机的效率和使用寿命。
硅钢片的磁性能主要包括磁导率、磁饱和磁感应强度、磁能损耗等指标。
磁导率是指材料在磁场中的导磁性能，磁导率越大，材料的磁性能越好。
硅钢片的磁导率一般在1.6T~2.2T 之间。
磁饱和磁感应强度是指材料在磁场中的饱和磁感应强度，磁饱和磁感应强度越大，材料的磁性能越好。
硅钢片的磁饱和磁感应强度一般在2.0T~2.1T之间。
磁能损耗是指材料在磁场中产生的能量损耗，磁能损耗越小，材料的磁性能越好。
硅钢片的磁能损耗一般在1.5W/kg~4.0W/kg之间。
三、硅钢片的加工工艺分析硅钢片的加工工艺对其质量和性能有着重要的影响。
硅钢片的加工工艺主要包括钢板的清洗、切割、冷轧、退火等过程。
钢板的清洗是为了去除表面的油污和氧化物，保证钢板的表面光洁度和质量。
钢板的切割是为了将大块的钢板切成所需的尺寸。
冷轧是将切割好的钢板通过辊轧机进行轧制，使其成为薄板材料。
退火是将轧制好的硅钢片在高温下进行加热处理，使其达到一定的软化程度，提高其磁导率和磁性能。
四、提高硅钢片质量和性能的方法和途径1. 优化硅钢片的材料成分，提高硅含量，降低杂质含量，提高硅钢片的磁导率和磁性能。
2. 优化硅钢片的加工工艺，采用先进的清洗、切割、冷轧、退火等工艺，保证硅钢片的表面光洁度和质量，提高其磁导率和磁性能。
不同定子铁心材料对永磁同步电机铁耗的影响
不同定子铁心材料对永磁同步电机铁耗的影响梁礼明;曾游飞;刘道生;曾旺松【摘要】为分析不同定子材料时的永磁同步电机铁心损耗的大小及分布趋势,对比了B20AT1200及Metglas2605SA1两种不同材料定子铁心的损耗分布.以一台8极48槽50kW的内嵌式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPM)为对象,借助Ansoft Maxwell有限元方法对硅钢带材及非晶带材永磁电机损耗分布分别进行了分析.结果显示,50kW的硅钢片永磁同步电机铁心损耗为300.9412W,非晶合金永磁同步电机铁心损耗为100.6233W,铁心损耗下降了66.56％;将定子铁心划分成齿顶、齿身、齿根和铁轭四个部位,两种不同材料电机铁心损耗主要分布均在齿身和铁轭部位,齿顶部位由于体积小所占损耗比重最低.损耗结果同实际情况一致,验证了铁心损耗计算的有效性.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】5页(P148-152)【关键词】硅钢永磁同步电机;非晶合金永磁同步电机;铁心损耗;定子不同部位【作者】梁礼明;曾游飞;刘道生;曾旺松【作者单位】江西理工大学电气工程与自动化学院,赣州341000;江西理工大学电气工程与自动化学院,赣州341000;江西理工大学电气工程与自动化学院,赣州341000;江西理工大学电气工程与自动化学院,赣州341000【正文语种】中文【中图分类】TM3410 引言非晶合金是一种新型具备软磁功能的材料，和传系的硅钢片相比，非晶合金的电阻率较硅钢高，可以减少铁心的涡流损耗[1,2]。
除此之外，由于非晶合金材料的厚度（25μ m）比硅钢片材料厚度（300μ m）小很多，因此其电阻率也相应地较硅钢大一些[3]。
高电阻抑制了涡流的运动，进而减少了铁心的涡流损耗值。
因此用非晶合金作铁心材料时可以使得变压器铁心损耗下降70%～80%[4]。
对发电机定子铁心磁化试验比损耗值的计算分析
对发 电机定 子铁 心磁化试验 比损耗值 的计算分析
成 德 明
（ 浙 江富春江水 电设备有限公司 ， 浙江 桐庐 ３ １ １ ０ ５ ４ ） 摘 要： 自２ ０ ０ ５ 年全 国 旋 转 电机标 准化技术委 员会首次起 草 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ ０ ８ ３ ５ — ２ ｏ ０ ７ 《 发 电机定 子铁 心磁 化试验导则》 开
损曲线均是用 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ３ ６ ５ ５ — ２ ０ ０ ８ ｔ ３ １ 规定的爱泼斯坦方
圈法测 量得 到 。而且 ， 对于无 取 向硅钢 片 ， 组成 爱泼
斯坦方圈的硅钢片一半平行于轧制方向 ，一半垂直
（ ２ ） 由于定子结构上的原 因，可能需要励磁绕
于轧制方向。即， 表１ 中的“ Ｌ ＋ Ｃ ” 列的数据。
第３ ８ 卷 第３ 期
２ ０ １ ５年 ０ ３ 月
水
电 站 机
电 技 术
Ｖ ０ １ ． ３ ８ Ｎ ０ ． ３
Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ５ ３１
Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ＆Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｌ ａ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｏ ｆ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
“ 作 为辅 助 的铁心 质量 判别 方法 ， 定 子铁 心 比损
３ 硅钢片的种类及特性
硅钢片从轧制工艺上分有冷轧和热轧，从磁性 能的方 向性分类有有取向和无取 向。 为 了分析方便 ，以冷轧无 取向硅钢片 ５ ０ Ｗ２ ７ ０
耗 Ｂ值 不得大于所用 硅钢片 的标 准 比损耗 的 １ ． ３ 倍 。即 ： ａ ） 透平型同步发电机 Ｅ≤１ ． ３ Ｂ
始， 直到最近对该标准重新修订 ， 对定 子铁心 比损耗值是 否列入质 量判据 ， 以及 比损耗 值限值取何值这 两个 问题一 直存有争议。本文依据相 关数据对 此作 些计算 、 分析 ， 并提 出了作为水轮发 电机定子铁心质量判据的适宜 的比损耗
基于Maxwell分析硅钢材料对驱动电机的性能的影响
淡edea^eA (S r 客x d m^e研究与交流基于Maxwell分析硅钢材料对驱动电机的性能的影响陈士刚奇瑞新能源汽车股份有限公司（241002)Analysis on the Driving Motor Performance affectedby Silicon Steel Materials Based on MaxwellCHEN ShigangChery New Energy Vehicle Co.，Ltd.摘要：对采用两种材料硅钢片的驱动电机进行电 磁仿真对比，结果显示采用高性能硅钢片能够提高电机 输出功率、降低损耗，从而提升效率。
制作了样机并进行 了测试，实测结果表明电机效率有所提高，电机高效率 区面积占比提升1.6%以上，是驱动电机提效降耗的一种 方法。
关键词：磁通密度硅钢驱动电机效率MAP中图分类号：T M304文献标识码：ADOI 编码：10.3969/j.issn.l006-2807.2020.03.009Abstract: Through comparison between electromagnetic simulation o f two driving motors made up o f two kinds different silicon steel materials, the results show that the output power is able to increase and loss is able to decrease, so as to improve the motor efficiency. The prototypes are made and results of testing show that the pro-potion of high-efficiency area increases 1.6%, becoming a way to increase efficiency and decrease loss for motors.Keywords: magnetic flux density silicon steel driving motor efficiency MAP随着新能源产业的发展及驱动电机技术水 平的提升，电动汽车已经走入人们的生活，驱动 电机作为电动汽车的核心部件，其性能及效率对 汽车的动力和经济性具有重大影响。
发电机的定子铁心磁化试验
Numerical Control Technology数控技术DCW前言发电机定子铁心作为发电机的一个重要大型部件，它由硅钢片叠压组装所构成。
在发电机定子铁心结束组装交接的时候、局部或者全部局部修理结束时或者在运行过程中发电机定子铁心状态出现不确定因素的时候，都需要对发电机定子铁心进行相关的磁化试验，检查发电机定子铁心的温度是否存在不正常情况，单位铁心损耗是否在规程规范规定的范围内，从而综合判断定子铁心是否存在缺陷。
1.磁化试验目的发电机定子铁心是由薄硅钢片现场叠装而成。
在硅钢片的制造或现场叠装过程中，可能存在片间绝缘损坏，从而造成片间短路。
为了防止运行中因片间短路引起局部过热，甚至威胁到机组的安全运行，在定子铁心组装完成后，必须进行铁损试验，以检查铁心片间绝缘是否短路，同时通过磁场振动叠装的冲片，使其更密实，在磁化试验完成后对铁心进行最终压紧。
试验中，测量定子铁心的总有功损耗及定子铁心机座等各部位的温度，查找局部过热点，从而计算出铁心的单位损耗及温升，发现可能存在的局部缺陷，综合判断定子铁心的制造、安装质量是否符合设计要求。
2.铁心磁化试验的原理在叠装完成的发电机定子铁心上缠绕励磁绕组，绕组中通入交流电流，使之在铁心内部产生接近饱和状态的交变磁通使铁心磁化，从而在铁心中产生涡流和磁滞损耗，使铁心发热。
用埋设的热电偶测量铁心、上、下压板及定子机座的温度，计算出温升和温差；用红外线测温仪查找局部过热点及辅助测温；在铁心上缠绕测量绕组，测量其感应电压，计算出铁心总的有功损耗。
计算出温升与单位铁损。
铁心磁化试验常用的方法是在定子铁心外部缠绕若干匝数的励磁线圈，并对励磁线圈通入50Hz的交流电源，使定子铁心内部产生磁通密度1.0T左右的交变磁场，从而在定子铁心内部产生铁心损耗，即涡流损耗和磁滞损耗。
3.定子铁心磁化试验分析用于判别定子铁芯质量的试验数据主要有三种：定子铁芯相同部位不同测点的温差、定子铁芯的整体温升、定子铁芯比损耗。
1113电机定子铁芯为什么采用硅钢片叠压而成(涡流损耗、磁滞现象)
常用的变压器铁芯一般都是用硅钢片制做的。
硅钢是一种合硅（硅也称矽）的钢，其含硅量在0．8～4．8％。
由硅钢做变压器的铁芯，是因为硅钢本身是一种导磁能力很强的磁性物质，在通电线圈中，它可以产生较大的磁感应强度，从而可以使变压器的体积缩小。
我们知道，实际的变压器总是在交流状态下工作，功率损耗不仅在线圈的电阻上，也产生在交变电流磁化下的铁芯中。
通常把铁芯中的功率损耗叫“铁损”，铁损由两个原因造成，一个是“磁滞损耗”，一个是“涡流损耗”。
磁滞损耗是铁芯在磁化过程中，由于存在磁滞现象而产生的铁损，这种损耗的大小与材料的磁滞回线所包围的面积大小成正比。
硅钢的磁滞回线狭小，用它做变压器的铁芯磁滞损耗较小，可使其发热程度大大减小。
既然硅钢有上述优点，为什么不用整块的硅钢做铁芯，还要把它加工成片状呢？这是因为片状铁芯可以减小另外一种铁损——“涡流损耗”。
变压器工作时，线圈中有交变电流，它产生的磁通当然是交变的。
这个变化的磁通在铁芯中产生感应电流。
铁芯中产生的感应电流，在垂直于磁通方向的平面内环流着，所以叫涡流。
涡流损耗同样使铁芯发热。
为了减小涡流损耗，变压器的铁芯用彼此绝缘的硅钢片叠成，使涡流在狭长形的回路中，通过较小的截面，以增大涡流通路上的电阻；同时，硅钢中的硅使材料的电阻率增大，也起到减小涡流的作用。
用做变压器的铁芯，一般选用0．35mm厚的冷轧硅钢片，按所需铁芯的尺寸，将它裁成长形片，然后交叠成日”字形或“口”字形。
从道理上讲，若为减小涡流，硅钢片厚度越薄，拼接的片条越狭窄，效果越好。
这不但减小了涡流损耗，降低了温升，还能节省硅钢片的用料。
但实际上制作硅钢片铁芯时。
并不单从上述的一面有利因素出发，因为那样制作铁芯，要大大增加工时，还减小了铁芯的有效截面。
所以，用硅钢片制作变压器铁芯时，要从具体情况出发，权衡利弊，选择最佳尺寸。
压器是根据电磁感应的原理制成的.在在闭合的铁芯柱上面绕有两个绕组,一个原绕组,和一个副绕组.当原绕组假上交流电源电压时.饶组流有交变电流,而建立磁势,在磁势的作用下铁芯中便产生交变主磁通,主磁通在铁芯中同时穿过,{交链]一.二次绕组而闭合由于电磁感应作用分别在一,,二次绕组产生感应电动势, 至于为什么它可以升压,和将压呢..那就需要用楞次定律来解释了.感应电流产生的磁通,总阻碍圆磁通的变化,当原磁通增加时感应电流的产生的磁通与与原磁通相反就是说二次绕组所产生的感应磁通与原绕组所产生的主磁通相反所以二次绕组就出现了低等级的交变电压,,, 所以...铁芯是变压器的磁路部分。
电机定子铁心热膨胀系数
电机定子铁心热膨胀系数
（原创版）
目录
1.电机定子铁心的概念
2.热膨胀系数的定义和计算公式
3.钢材的热膨胀系数
4.金属材料的热膨胀系数及计算公式
5.电机定子铁心热膨胀系数的影响因素
6.结论
正文
电机定子铁心是指电动机定子中的铁芯部分，它由硅钢片堆叠而成，作用是导磁和支撑电动机定子的线圈。
在电动机运行过程中，由于电流通过线圈产生磁场，铁心会受到磁场的作用而发生热膨胀。
因此，研究电机定子铁心的热膨胀系数对于分析和设计电动机具有重要意义。
热膨胀系数是指物体在温度变化时，单位温度变化所导致的长度量值的变化。
它的计算公式为：α = ΔL/L * ΔT/T，其中α表示热膨胀系数，ΔL表示长度变化量，L表示原始长度，ΔT表示温度变化量，T表示原始温度。
钢材的热膨胀系数一般为 1.2×10^-5，即每升高 1℃，钢材的长度会增加原长度的 1.2×10^-5 倍。
钢材的热膨胀系数受钢材的化学成分、加工方式和温度等因素的影响。
金属材料的热膨胀系数因材料种类和温度范围的不同而有所差异。
一般来说，金属材料的热膨胀系数在低温时较小，在高温时较大。
金属材料的热膨胀系数可以通过实验测量或者根据材料的化学成分和结构特点进
行计算。
电机定子铁心热膨胀系数的影响因素主要包括材料的种类、铁心的结构和温度变化范围等。
在设计电动机时，需要考虑铁心的热膨胀系数，以保证电动机在正常运行时不会出现过大的尺寸变化，从而导致性能下降或损坏。
综上所述，电机定子铁心的热膨胀系数是一个重要的参数，它影响着电动机的性能和寿命。
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此积分环路所包括的总磁通势为：
（2）
经过磁路化后，总的磁通势为闭合回路中各段磁路磁通势之和：
（3）
式中
Hn——第n段磁路中的磁场强度（A/cm）；
ln——第n段磁路中的计算长度（cm）；
对于二极汽轮发电机各段磁通势，见图1，其中，气隙磁通势AWδ，定子、转子齿部磁通势AWz1、AWz2，定子、转子轭部磁通势AWj1、AWj2。
图2两极汽轮发电机的磁通势示意图
在计算分析中，汽轮发电机转子磁场当作恒定磁场来计算。忽略定子硅钢片的磁滞和涡流对磁场分析的影响，定子铁心部分采用直流磁化曲线。通常，将空间不均匀分布的磁场化成磁通沿截面和长度均匀分布的磁路时，是通过各种校正系数来实现一定的计算精度的。
全电流定律为计算磁路的基础。根据该定律，磁场强度沿一闭合线的线积分等于此积分环路所包括的全电流，即
定子铁心硅钢片材料对发电机励磁电流影响的计算分析
赵伟，梁纲，刘明慧，咸哲龙
（上海电气电站设备有限公司发电机厂，上海200240）
摘要：本文以上海发电机厂QFSN型660MW隐极汽轮发电机为分析模型，计算了发电机定子铁心采用不同硅钢片材料时的励磁电流，并分析了其对发电机性能参数的影响，对发电机的设计和制造有一定的参考价值。
材料A
材料B
功率/MW
660
660
功率因数
0.9
0.9
定子电压/kV
20
20
定子电流/A
21169
21169
空载励磁电流/A
1480
1495
满载励磁电流/A
4534
4576
转子铜耗/kW
1925
1958
发电机效率/%
99.030
99.026
从上表的对比中可以看出，尽管材料A的磁化特性优于材料B，但是采用材料B时计算得到的发电机性能参数，如发电机励磁电流、转子铜耗和效率，与采用材料A时的数值很接近，满载励磁电流和转子铜耗仅仅增大了0.9%和1.7%，发电机效率略有降低。
从式（4）和（5）可以看出，定子磁通势对计算发电机的空载励磁电流有影响，进而影响到满载励磁电流。
3不同硅钢片对应的励磁电流计算
以上海发电机厂QFSN型660MW汽轮发电机为分析模型，分别采用材料A和材料B两种磁化性能不同的硅钢片材料，计算发电机励磁电流。
材料A和B的磁化特性曲线见图3。材料A为上海发电机厂该机型现在采用的定子硅钢片材料，而材料B为其它机型采用的硅钢片材料。
[2]陈世坤.电机设计（第二版）[M].北京：机械工业出版社，2007.
[3]汤蕴璆，史乃.电机学[M].北京：机械工业出版社，2006.
空载额定电压时每极的总磁通势AW0为：
AW0=AWδ+AWz1+AWz2+AWj1+AWj2（4）
发电机额定空载励磁电流：
（5）
式中
W2——转子每极线圈串联匝数。
取不同的感应电势，按照式（4）和（5）可以计算出发电机的空载特性曲线，然后根据发电机的空载特性曲线和保梯电抗Xp等参数可以求得发电机的满载励磁电流。
图3不同硅钢片材料的磁化特性曲线
从图3可以看出，材料A的磁化特性要优于材料B。采用上海发电机厂的发电机设计SID计算程序，计算得到材料A和材料B对应的发电机空载特性曲线，如图4所示。
图4不同硅钢片材料对应的空载特性曲线
基于图4的发电机空载特性曲线，计算得到发电机的励磁电流，见表1：
表1不同硅钢片对应发电机Байду номын сангаас数对比
4结语
从上面的计算分析中可以看出，采用不同的定子铁心硅钢片材料，会对发电机的励磁电流、损耗和效率产生一些影响。不过，在发电机性能满足客户要求的情况下，制造厂在选择硅钢片材料时有了更多的选择。
本文的分析研究对发电机的设计制造具有一定的现实意义。
参考文献
[1]汪耕，李希明.大型汽轮发电机设计、制造与运行[M].上海：上海科学技术出版社，2000.
图1扇形硅钢片示意图
同时，由于定子铁心是发电机磁路的一部分，定子铁心硅钢片材料的磁化特性也会影响到发电机的励磁电流等参数。
2磁路计算及空载特性的计算[2][3]
发电机转子的旋转主磁通在定子绕组中感应电动势，在定子绕组中产生电流。而定子绕组电流产生的电枢磁通势和转子的磁通势合成的总磁通势，在定子铁心、气隙和转子构成的磁回路中形成合成磁通，建立起发电机电压。两极汽轮发电机磁路如图2所示。
关键词：汽轮发电机；硅钢片；励磁电流
1前言
在汽轮发电机中，定子铁心的作用是使发电机总磁通获得低磁阻的磁路，同时起着固定定子绕组的作用。定子铁心不仅是磁路的一部分，而且也是良好的导电体，主磁通也在定子铁心中产生涡流损耗。为了减少涡流损耗，汽轮发电机的定子铁心是由成千上万张扇形硅钢片叠装而成，而且各片之间彼此绝缘，以防止各叠片之间流过电流[1]。目前，大型汽轮发电机通常使用的硅钢片厚度是0.35mm或0.5mm。扇形硅钢片如图1所示。