磁性槽楔及其应用

一、绪言作为高压电动机定子槽楔用的,优质可靠的新磁性槽楔研制成功了。本文拟就磁性槽楔的作用、新磁性槽楔的特点、各特性、样机试验结果和寿命试验等,予以介绍。二、磁性槽楔概要定子开口槽采用非磁性槽楔时,气隙磁通密度如图1虚线所示,在定子槽部和齿部,     

水电部磁性槽楔经验交流会在汉召开

1987年10月31日至11月2日,水电部磁性槽楔经验交流会在汉召开。会上有15个单位的代表发言介绍了各自在磁性槽楔工作方面的情况并制定了“磁性槽楔制造质量标准”和“磁性槽楔安装工艺标准”报部审批待发。     

电机用的磁性槽楔

介绍试验室规模采用对模成型方法的磁性槽楔制造工艺。述及切割成各种槽楔的磁性板材的生产。测定了其磁性和机械性能;槽楔的磁导率是从5到15,以及抗弯强度为从60到140MN_(m-2)。举出磁性槽楔在电机中的几个应用实例,并且对使用无磁性槽楔与磁槽楔的使用作出比较。籍用磁性槽楔来增进感应电动机的工作性能是众所周知的手段,促使对磁性槽楔的制造方法及其性能的控制进行研究。磁性槽楔的磁性能取决于槽楔里的磁性材料数量,磁性材料的数量越多,则磁导率越大。但是,对某一台电动机来说磁导率有一个最佳值,它产生的铁心损耗最低。例如Reiche发现对一台200KW的感应电动机,最低的铁心损耗是在槽楔磁导率为8时。槽楔在使用条件下的耐用寿命与机械强度有关。根据试验研究,磁性槽楔的抗弯强度最低限度应为90MNm~(-2)。为了增加机械强度,采用了环氧树脂粘结剂以玻纤增强。     

电动机磁性槽楔的可靠应用

交流高压电动机采用磁性槽楔对改善电动机性能效果显著,但磁性槽楔在电动机运行中易出现松动脱落的故障。文章主要就如何可靠地应用磁性槽楔进行了讨论。     

磁性槽楔在交流高压电动机中的应用

一、磁性槽楔的应用试验和效果我厂在二台高压异步电动机和一台同步电动机中应用了模压、铁粉型磁性槽楔。下表列出这三台电动机采用磁性槽楔和非磁性槽楔时,空载和负载试验的数据。     

大中型异步电机应用磁性槽楔的试验研究

本文通过磁性槽楔和非磁性槽楔的真机对比试验,就磁性槽楔的节能效果及其对电机电气性能的影响进行了分析研究。     

国内科技信息

▲避免磁性槽楔损坏脱落的方法在高压异步电动机上应用磁性槽楔取代绝缘槽楔,有提高效率、节约能源的效果。但发现有些磁性槽楔有跳出来的现象,给安全运行带来了威胁,磁性槽楔损坏脱落的主要原因不是槽楔的强度问题,而是由于磁性槽楔在槽内松动,在交变磁拉力作用下,以2倍工频频率振动的结果。我厂先后对5台高压异步电动机,采用新的加固工艺改装了磁性槽楔,运行二年多,未再出现磁楔脱落现象。主要工艺如下:1.打出原槽楔,用汽油等溶剂将槽口擦试干净,去掉油污和漆皮。2.槽楔要与槽口留有0.1～0.15mm的间隙,高度方向上要以6.2～0.5mm的环氧树脂板条垫紧。3.将槽口、垫条     

磁性槽楔在交流电机中的使用

自1908年德国人第一次提出磁性槽楔的专利以来,各主要工业国家进行了大量试验研究工作,目前已在交流电机中广泛使用。交流电机采用磁性槽楔后可以较大幅度地降低附加损耗,减少空载电流,使交流电机的效率和功率因数提高,温升降低。但在交流电机中采用磁性槽楔代替非磁性槽楔后产生一系列问题,如气隙磁场有什么变化;磁性槽楔在电机运行中受力情况如何;气隙系数(即卡氏系数)、漏抗如何计算;电机的特性与磁性槽楔的导磁率、结     

浅谈磁性槽楔在高效率电机中的应用

在低压高效电动机中使用磁性槽楔,对磁性槽楔的节能效果和对电机电气性能的影响进行了分析,从而为电机的设计、改造及磁性槽楔的推广、应用提供实验依据。     

磁性槽楔在异步电机节能改造中的应用

以降低异步电机运行时的损耗为目的,分析电机能量损耗的种类,提出磁性槽楔代替非磁性槽楔的技术方案,给出理论依据,并通过对比试验说明磁性槽楔的节能效果及其对电机电气性能的影响,从而为电机的设计、改造及磁性槽楔的推广、应用提供试验依据。     

The Application of Magnetic Wedges in the Slots of Magnetoelectric Valve Engines

The effect of magnetic wedges in a half-closed slot on the magnetic field configuration in the air gap of a brushless dc engine with permanent magnets has been examined. Based on field numerical calculations, it has been established that magnetic wedges recessed into the grooves of slots can almost eliminate the high-frequency magnetic field oscillations caused by stator teeth in the air gap. This effect takes place if the relative magnetic permeability is not lower than 40. In valve engines with magnetic wedges, the eddy currents in conductive array of permanent magnets are suppressed, causing their heating and significantly reducing reactive electromagnetic torques (sticking torques of the rotor). After installing magnetic wedges with protrusions in the slots, the amplitude of the fifth harmonic of the magnetic induction causing the losses in magnets decreases by 13 times. Such an engine has almost no losses in the magnets. The calculations of losses in the magnets indicate that without recommended wedges the eddy currents will occupy the entire volume of magnets. The maximum reactive torque with such wedges reduces by six times. Magnetic wedges with usual location in a semiclosed slot (not recessed into the groove of the slot) have a small effect on the magnetic field configuration in the air gap.     

Failure Analysis of Three Slow-Speed Induction Motors for Reciprocating Load Application

The North Atlantic Refinery has three 5400-hp slow-speed induction motors driving reciprocating compressors for a Hydrogen plant. All motors were rewound on-site over the period of 1998-2002, using magnetic wedges as per the original design, and the motor protection was upgraded to microprocessor-type relays. In summer 2003, during routine maintenance, it was noted that these motors suffered substantial loss of slot magnetic wedges and had to be scheduled for rewedging over 2004-2006. This paper presents failure analysis, field measurements covering heat-run test results, and motor-performance and vibration analysis before and after motor rewedging work. This paper reviews the key factors for using magnetic versus nonmagnetic wedges in these applications and techniques available to predict loss of wedges. The use of a microprocessor relay for slow-speed induction motor protection is discussed, particularly, the thermal protection feature to address the cyclic-load pattern caused by the reciprocating compressor     

轴向磁场电机永磁体空载涡流损耗减小方法对比研究

减少轴向磁场电机永磁体空载涡流损耗的方法主要有：减小定子槽开口宽度、增大气隙长度、永磁体分块、使用屏蔽层和磁性槽楔等。基于轴向磁场电机的简化二维分析模型,分析了减小定子槽开口宽度和增大气隙长度、使用屏蔽层和磁性槽楔降低空载涡流损耗的效果。通过三维电磁场仿真,研究了永磁体不同分块方式对减少空载涡流损耗的效果。研究结果表明,减小定子槽开口宽度的效果最佳;虽然增加气隙长度可以显著减小涡流损耗,但永磁体用量迅速增加;永磁体分块减小涡流效果较好,且周向分块方式最好;屏蔽层起反作用;使用分段磁性槽楔效果比减小定子槽开口宽度稍微差一点,但加工难度要低些。     

大电机定子槽楔松动的危害及检测方法

大型发电机在长期的运行过程中,由于定子线圈的电流与定子槽内横向磁场的作用使得槽部线棒承受相当大的电磁力,定子槽楔长期在机械应力作用下会发生松动现象。定子槽楔发生松动会导致定子线棒在电磁力的作用下产生电磁振动,从而加剧定子线棒绝缘的机械磨损及槽内放电引起的绝缘腐蚀,这直接威胁着大型发电机的安全运行。文章综述了大电机定子槽楔的作用和大电机中松动槽楔的存在可能导致的危害,介绍了国内外多种检测槽楔松动的技术和方法,并分析了它们的优缺点,最后重点介绍了本实验室在槽楔松动检测方面的最新成果。     

大电机定子槽楔松动的危害及检测方法

大型发电机在长期的运行过程中。由于定子线圈的电流与定子槽内横向磁场的作用使得槽部线棒承受相当大的电磁力。定子槽楔长期在机械应力作用下会发生松动现象。定子槽楔发生松动会导致定子线棒在电磁力的作用下产生电磁振动，从而加剧定子线棒绝缘的机械磨损及槽内放电引起的绝缘腐蚀，这直接威胁着大型发电机的安全运行。文章综述了大电机定子槽楔的作用和大电机中松动槽楔的存在可能导致的危害，介绍了国内外多种检测槽楔松动的技术和方法。并分析了它们的优缺点，最后重点介绍了本实验室在槽楔松动检测方面的最新成果。     

磁性槽楔对大型永磁风力发电机性能的影响

介绍了磁性槽楔的种类和特点,以及磁性槽楔在电机节能方面的原理和实际作用。通过建立金风62型（1.2MW）永磁直驱同步风力发电机的电磁场模型,使用导磁性能不同的槽楔进行实际计算和测试,结果表明：发电机使用导磁性能较好的磁楔（相对磁导率为3～10）后,不论不带负荷还是带负荷,电机的气隙磁密分布都会较不使用磁楔变得更加均匀,磁密脉动和铁耗减小,气隙系数减小,电机的温升降低,效率得到提高。但同时应考虑到今后应尽可能地增大槽楔的电阻率,以减少槽楔自身的损耗,为永磁风力发电机效率的提高和优化设计提供计算依据。     

Einfluss magnetischer Nutverschlusskeile auf den magnetisch wirksamen Luftspalt und die Nutstreuung

übersicht  Bei Induktionsmaschinen mit in offene Nuten eingebrachten Hochspannungswicklungen werden oftmals Nutverschlusskeile aus magnetisch leitf?higem Material eingesetzt, um den Magnetisierungsbedarf und die Leerlaufverluste herabzusetzen. Diese Ma?nahme bewirkt jedoch eine Zunahme der Nutstreuung. Die nichtlinearen magnetischen Eigenschaften des Keilmaterials bewirken eine Abh?ngigkeit vom Betriebspunkt der Maschine. Da der Anzugsstrom wesentlich durch die Streuung begrenzt wird, und Magnetisierungsbedarf sowie Streuung den Leistungsfaktor beeinflussen, kommt der korrekten Berücksichtigung der Keile gro?e praktische Bedeutung zu. Die Auswirkungen magnetischer Nutverschlusskeile auf das radiale Luftspalt- sowie das Nutquerfeld werden mit Hilfe von Feldberechnungen an elf Motoren untersucht. Die numerisch erzielten Ergebnisse werden mit analytischen Ans?tzen verglichen.

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Contents  In order to reduce the magnetizing current and no-load losses of high voltage induction motors with open slots, the use of magnetic slot wedges is very common. Simultaneously, the slot leakage is increased. The non linear permeability of the material of the magnetic slot wedges results in a dependency on the motor current. As the starting current is limited mainly by the leakage reactance and the power factor is influenced by leakage and magnetizing current, the appropriate determination of the slot wedges behaviour is very important. The influence of magnetic slot wedges on the radial component of the field in the air-gap and the slot quadrature field is investigated by means of field calculations for eleven motors. The numerically obtained results are compared with analytical approaches.

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Eingegangen: 14 Dezember 2000     

Formulation and mixing conditions of magnetic composite materials used for magnetic wedges in an interior permanent magnet synchronous motor

An interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) is characterized by its high efficiency. However, torque ripple and loss occur because of the spatial harmonics generated by air-gap permeance fluctuations. This study clarified that slot harmonic components can be suppressed by inserting magnetic wedges made of magnetic composite material in the slot opening of an IPMSM. First, the authors examined the torque and loss characteristics by varying relative permeability and saturation magnetic flux density of magnetic wedges using finite element analysis (FEA). Results indicated that the torque ripple and loss could be suppressed when the relative permeability of the magnetic wedge was μ_r = 10 to 22 and the saturation magnetic flux density was B_s = 0.5 to 0.75 T. Furthermore, the authors produced magnetic composite materials made of various soft magnetic material powders and examined their magnetic properties and viscosities. Results showed that a magnetic composite material with optimal magnetic properties and injectable viscosity could be manufactured using Fe-Si-Al with a low volume fraction.     

具有磁性和非磁性槽楔的汽轮发电机转子槽分度的计算与分析

为了研究汽轮发电机转子不同槽分度对电机电磁场的影响,以150 WM空冷汽轮发电机为例,建立了汽轮发电机的二维数学模型和物理模型。采用二维有限元方法,计算了转子带有非磁性槽楔和磁性槽楔时不同槽分度下的电磁场及发电机的饱和电抗值,并在此基础上研究了不同槽分度情况下非磁性和磁性材料的3种转子槽楔对发电机定、转子损耗的影响。计算结果表明,转子采用弱磁性槽楔和导磁导电的Fe-Cu合金槽楔后,发电机的饱和同步电抗相对于铝合金槽楔对应的饱和同步电抗减小,同时可以有效减小气隙磁密中的谐波含量,降低表面损耗。计算结果为发电机转子磁性槽楔和槽分度的选择设计提供了理论依据。     

采用磁性槽楔的笼型感应电机电磁振动特性研究

针对笼型感应电机运行过程中产生电磁振动的问题,探讨磁性槽楔对电机电磁振动的影响。以一台笼型感应电机为例,对同一电机分别采用普通槽楔与磁性槽楔进行磁场、电磁力及电磁振动的计算分析。基于瞬态磁场结果,对电机采用两种槽楔的气隙磁场进行了分析和比较,并得到了两种情况下电机所受电磁力。以电磁力为载荷,研究了电机的电磁振动并给出了振动位移曲线。运用频谱分析的方法,从时域及频域特征量的角度,定量分析了磁性槽楔对电机电磁振动的影响,最后结合实验对理论分析结果进行验证。同时计算电磁振动的方法亦可为研究同类型电机的振动问题提供参考。