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不同电机的机械损耗计算

发布时间：2018-11-06 21:53:00 点击：    

无锡伯顿起重电机2018年11月6日讯 电机的机械损耗是不可或缺的一部分，机械损耗的具体内容以及不同电机的损耗又如何计算，这里整理了一些计算公式，以方便不同层次的人员参考。

机械损耗包括轴承摩擦损耗、通风损耗和电刷摩擦损耗。

轴承摩擦损耗与摩擦面上的压力（或压强）、摩擦系数以及摩擦表面间的相对运动速度有关。在大多数情况下，比较难于准确确定的是摩擦系数，因为它与多种因素有关，如摩擦面的质量（光滑程度）、润滑油的种类及其工作温度以及有关零件的加工质量和电机的总装质量等等。

对于通风损耗，更是难于准确确定，因为它与电机的结构、风扇的型式、通风系统中的风阻等等很多难于采用精确算式表达的因素有关。因此一般情况下，工厂总是根据电机的试验数据来近似计算或估取所设计电机的机械损耗。

但是，为便于发现这些损耗过大时或建立经验公式时进行必要的分析，或者在没有任何资料时进行初步估算，Ms.参摘要性给出一些计算公式作为参考并与各位分享。

●滑动轴承的摩擦损耗

滑动轴承的摩擦损耗和所用润滑油的粘度、品质、轴颈的圆周速度、工作表面的加工质量以及轴颈直径和长度之比等因素有关。大型卧式高速电机中的滑动轴承摩擦损耗P_f可用式（1）计算，单位千瓦。

式（1）中

p_j——轴颈投影面上的压力或压强（牛/米²）；

d_j——轴颈的直径（米）；

l_j——轴颈的长度（米）；

θ——工作油温（℃）；

μ₅₀——50℃时油的粘度，约等于0.015~0.02牛·秒/米²；

v_j——轴颈的圆周速度（米/秒）。

●滚动轴承的摩擦损耗

滚动轴承的摩擦损耗P_f可采用式（2）计算，单位千瓦。

式（2）中：

F——轴承负荷（牛）；

d——滚珠（或滚子）中心所处的直径（米）；

V——滚珠中心的圆周速度（米/秒）。

在自通风的电机中通风损耗p_w可用式（3）计算，单位千瓦。

p_w=1.75Qv²×10^-3…………………（3）

式（3）中：

Q——通过电机的风量（米³/秒）；

v——风扇外圆的圆周速度（米/秒）。

式（3）中由于风量Q和速度v成正比，因此通风损耗p_w与电机转速的立方成正比。

在一般电机中，常把这两种损耗综合在一起计算。

●直流电机

（1）对于电枢直径D_a≥0.5米、轴上没有风扇的电机，轴承摩擦和通风损耗p_fw按式（4）计算，单位千瓦。

式（4）中：

K=0.9~1.3；v_a为电枢圆周速度（米/秒）。

（2）对于电枢直径D_a<0.5米、采用滑动轴承的电机，轴承摩擦和通风损耗p_fw按式（5）计算，单位千瓦。

式（5）中：

G_a——电枢旋转部分重量（牛）；

v——当电机无风扇时为电枢圆周速度（米/秒），当电机有风扇时为风扇外圆圆周速度（米/秒）；

Q—一通过电机的风量（米³/秒）；

n_N—额定转速（转/分）；

v_j—轴颈圆周速度（米/秒）；

p_j——轴颈投影面上的压力（牛/米²）。

（3）对于采用滚动轴承且轴上装有风扇的中小型电机，损耗p_fw按下图片中的曲线计算，单位千瓦。

●异步电机

（1）径向通风的大型电机

对于径向通风的大型电机，损耗p_fw按式（6）计算，单位千瓦。

p_fw=2.4pτ³（N_v+11）×10^-3…………………（6）

式（6）中：

Τ——极距（米）；

Nv——通风道数；

P——极对数。

（2）中小型电机

对于中小型电机，建议按公式（7）、（8）、（9）和（10），计算，单位均为千瓦：

2极防护式电机按式（7）：

4极及以上防护式电机按式（8）：

2极封闭型自扇冷式电机按式（9）：

4极及以上封闭型自扇冷式电机按式（10）：

●凸极同步电机

径向通风的卧式同步电机的轴承摩擦和通风损耗可按式（11）计算，单位千瓦。

式（11）中：

v——转子圆周速度（米/秒）；

L_t1——定子铁心总长度（米）。

●立式水轮发电机

在立式水轮发电机中，通常对通风损耗和轴承摩擦损耗分别进行计算。

（1）通风损耗

通风损耗P_w按式（12）计算，单位千瓦。

式（12）中：

Q——通过发电机的风量（米³/秒）；

v——转子圆周速度（米/秒）；

k_T——考虑空气摩擦损耗的经验系数，一般取1.4。

（2）推力轴承摩擦损耗

推力轴承摩擦损耗p_fL按式（13）计算，单位千瓦。

式（13）中：

F——作用在推力轴承上的总推力（千牛）；

A——与发电机型式及作用在轴承表面的压力p_t有关的系数，一般取值为（3.5~4.5）×10³千牛/米²。

（3）导轴承摩擦损耗

导轴承摩擦损耗Pfj按式（14）计算，单位千瓦。

p_fj=F_rvμ…………………（14）

式（14）中：

V——导轴承工作表面的圆周速度（米/秒）；

μ——当油温为40℃时的摩擦系数。

F_r——作用于导轴承的负荷（千牛），F_r=0.02G₂+4.7gl_t1D_i1（千牛），其中G₂为转子重量（千牛）。该式中第一项0.02G₂为由于转子机械上不平衡产生的作用力较大允许值，第二项4.7gl_t1D_i1为由于转子偏心引起的单边磁拉力。

电刷摩擦损耗p_fb按式（15）计算，单位千瓦。

p_fb=μ_bP_bS_bv…………………（15）

式（15）中：

μ_b——摩擦系数：对于换向器为0.2~0.3，对于集电环为0.15~0.20；

p_b——电刷压力，约等于20×10³牛/米²；

S_b——电刷总工作面积（米²）；

v——换向器或集电环的圆周速度（米/秒）。