直流铁心电机工作效率影响因素,效率 = 输出机械功率 ÷ 输入电功率;损耗主要分为:铜损、铁损、机械摩擦损耗、杂散损耗,下面逐项说明影响因素。

1、铜损(绕组电阻损耗,占损耗很大比例)
转子漆包线圈存在电阻,电流流过就发热。
负载越大,工作电流越大,铜损急剧上升,效率下降。
绕组线径偏小、线圈电阻大,铜损耗更高。
碳刷与换向器接触电阻,也会产生铜损;碳刷压力不合适、换向器脏污,接触电阻变大,损耗增加。
轻载时电流小,铜损小;接近额定负载效率较高;严重过载铜损暴增,效率暴跌。
2、铁损(铁芯损耗,铁心电机特有)
包含磁滞损耗 + 涡流损耗,由转子硅钢铁芯在交变磁场下产生。
转速越高,铁损越大:高速运行铁损会明显吃掉一部分功率,效率下降。
硅钢片材质差、厚度大,涡流损耗变大。
磁场磁通过高(磁饱和),磁滞损耗上升。
特点:铁损和负载关系不大,主要随转速变化;电机空转时铁损也存在。
3、机械摩擦损耗
轴承摩擦:轴承磨损、润滑变差、装配过紧,摩擦损耗增大。
碳刷‑换向器摩擦:碳刷弹簧压得越紧,摩擦力越大,损耗上升;压力太小会打火,也带来额外损耗。
风阻损耗:转速越高,转子搅动空气的风摩损耗越大。
4、供电条件的影响
实际工作电压偏离额定电压
电压过低:为输出同样扭矩,电流变大,铜损上升,效率降低;
电压过高:转速升高,铁损和风摩损耗增大。
电源纹波大:非纯直流,含有交流成分,会额外增加铁芯涡流损耗。
5、负载工况
负载率:直流铁心电机存在一个zui佳效率区间,一般在 50%‑100% 额定负载。
极轻载:铁损、机械损耗占比凸显,效率低;
过载:铜损急剧增大,效率快速下降。
频繁启停、正反转:瞬间冲击大电流,损耗增加,平均效率下降。
6、制造工艺与本体因素
定子永磁磁场强度不足,磁路设计不合理,磁漏大。
气隙不均匀,装配偏差,产生额外杂散损耗。
转子硅钢片叠压、绝缘处理不良,涡流变大。
7、环境温度
环境温度升高,线圈铜电阻变大,同等电流下铜损耗增加;高温也会影响永磁磁性能,进一步降低效率。