[科普中国]-电磁负荷

电磁负荷电负荷和磁负荷的总称。电负荷Ac又称电枢线负荷，表示沿电枢表面单位周长的安培导体数(A/m)。磁负荷Bg又称气隙磁密，是空载时沿气隙表面的平均磁通密度(T)。 电磁负荷Ac、Bg不但决定制造交流发电机的材料利用水平，还与一系列运行性能和参数有关。

简介在“电机设计”给出的异步机温升计算公式中，代表发热的参数是热负荷，及定子部份的损耗。没有将转子部份电密及引起杂耗变化的因素—气隙值、槽配合、节距以及槽口尺寸等考虑进去，所以温升的计算值与试验值间常常存在着较大的误差。因此，异步机的设计人员一般都用凭经验数据估算出来的温升值拟定设计方案。后一个因素—杂耗，在有关技术性杂志中有过较多的报导。以下主要讨论因考虑转子部份电密后而引起的定，转子各部份电密的比例关系的改变及各部份磁密分配关系的变化对温升的影响1。

封闭式电机封闭式电机，特别是不带内循环通风的电机，其定、转子所生产的热量大部份要通过定子经机座逸散到周围介质中，亦即，转子所产生的热量大部份先传给定子，再由定子传给机座才能散发出去。

在改进200千瓦2极防爆电机的设计时，要在定子外径不变的情况下把绝缘等级由H级改为B级，并且还取消了内循环通风。从电磁上分析，仅放长铁心是很难实现的，于是将定子内径由∅330放大到∅350，使电磁负荷按照散热的途径，“从里向外，由低到高”重新分配，温升由85℃/92℃降到65.5℃/69.4℃。

在调整450千瓦2极高压防爆电机的设计时，定子、通风散热方式均未变动，即铜线、硅钢片的耗量保持不变，遵循上述电磁负荷的分配规则重新设计了转子，使温升降低了11℃--16℃。

在其它型号、规格防爆电机的设中，也参照了这样的电磁负荷分配规则。按照这个规则，对于电密，我们采用了下列的分配、比例关系：定子电密:转子导条电密:转子端环电密≈4:2:10其中，端环部份位置比较宽裕，断面尺寸略大些不但有利于满足上述的比例关系; 浇注后还可以在导条之后凝固，有助于消除断条、细条的现象。至干其它性能，尤其是起动性能的变化，可以从定、转子槽形的设计等方面得到补偿。

磁负荷磁负荷也应该遵循上述的规则，只是转子部份的铁耗很小，转子部份的磁密只要选取在允许的范围之内，在计算上是可以忽略的。因此，在异步电机的温升计算公式中仅考虑定子部份的总铁耗。与电密的选择同理，虽然定子齿部和扼部的磁密都保持在“电机设计”所规定的限度之内，但匹配关系对温升亦有较大的影响。

由于扼部磁铁的体积比齿部大得多，在磁密相近时定子扼部的铁耗也就比齿部大得多，2、4极电机尤为明显，常常是齿部的好多倍。由于铁耗大小对温升及性能的影响，按计算值分析均与总铁耗有关，设计时，选取扼部磁密往往很慎重;齿部磁密有时则选得略高，尽管都在允许的范围内。若齿部磁密偏高，除齿部的基本铁耗增加外，还会使定子的脉振损耗增加，井且由于齿部在散热的途径中不如扼部优越，会明显地导致温升的增加。反之，若扼部铁耗偏高，在扼部产生的热量很容易散出去。但小容量的6、8极电机扼部很窄，当定子采用外缎压并用扣片紧固铁心时，扼部磁密不宜选得过高。若扣片槽与定子槽在数目上搭配不当，磁路就可能不对称，严重时还要产生明显的电磁噪音。容量稍大的电机，如果铁耗的增加能从其它方面得到补偿，轭部磁密略高对温升的影响是不明显的。最后，气隙磁密因受到很多因素的制约，只能在某一范围内变动。在技术经济指标基本上不受到影响的前提下，适当地放大定子内径是降低气隙磁密，继而降低温升的可行措施。

分析同一机座号中2、4、6、8、极的BJO2系列防爆电动机，在电磁负荷相近，或极数多的电机略高时，一般是极数多的电机温升偏低，其部份原因就是随着极数的增多，定子轭部就越窄，在散热方面就越有利2。

总结在消耗材料及电机性能基本上保持不变的情况下，因使电磁负荷“从里向外，由低到高”的合理分配，在铁心装压，下线及CD2允许时，定子内径应尽量地放大，在电气性能允许时，转子部份的电密应尽量地降低；定子齿部的磁密不宜偏高。但设计时，互相制约、互相影响的因素很多，既不能顾此失彼；又要按照主次区别对待。比如，在系列设计时，为使安装尺寸符合某一标准，常在某些机座号或规格上压缩轴承距，使轴承室被迫陷入电机空腔，对散热极为不利，这就要从电磁负荷或其它方面去弥补。反之，亦然。其电磁负荷的分配、比例关系及其绝对值都可能要作适当地调整，未必千篇一律3。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所