摘 要：介紹磁性槽楔的研究和應(yīng)用情況，并通過試驗進行了對比分析。

關(guān)鍵詞：磁性槽楔 鐵耗 效率 電動機

1 引言

我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消耗國，去年產(chǎn)煤已達19億噸，也是世界上第二大石油進口國，進口石油已達1．2億噸，占國內(nèi)消耗量的1/3。煤炭和石油都是不可再生的自然資源，總有消耗殆盡的時候。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源短缺越來越嚴(yán)重，用電緊張已成全國性問題。但是，我國能源利用率卻只有30％，比發(fā)達國家約低10％，產(chǎn)值能耗比世界平均水平高2倍多。高耗低效是造成我國目前能源緊張的重要原因之一，節(jié)能降耗日益引起人們的關(guān)注。

電動機作為原動機，各行各業(yè)大量使用。據(jù)統(tǒng)計，交流電機用電量占我國發(fā)電總量的60％。電動機是名符其實的用電大戶，也是節(jié)能潛力最大的行業(yè)，因此，國家己把電機節(jié)能列為下個五年計劃的十大節(jié)能工程之一。電機性能指標(biāo)中，效率是個重要參數(shù)。提高電動機的效率有各種方法，使用新材料是其中之一。磁性槽楔對提高效率有顯著作用，可使效率在原有

基礎(chǔ)上提高1％左右，節(jié)能效果相當(dāng)明顯。

2 磁性槽楔的研究和應(yīng)用

磁性槽楔由鐵磁材料通過特殊方法制成，具有良好的導(dǎo)磁性能，能顯著降低電動機的損耗，提高效率。作為原動機，電動機將電能轉(zhuǎn)換成機械能，機電能量的相互轉(zhuǎn)換是通過電磁轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的。電動機如要正常工作，就必須建立電、磁場，因此，電動機本身必須具備供電流通過的電路和磁通通過的磁路。電路由銅線制成的線圈組成，磁路由導(dǎo)磁材料硅鋼片組成。

據(jù)磁路歐姆定律，磁阻

電動機中，定子內(nèi)圓均布著許多槽形以供下嵌定子線圈。定子線圈由非導(dǎo)磁材料銅制成。由于非導(dǎo)磁材料的導(dǎo)磁系數(shù)接近于真空的導(dǎo)磁系數(shù)µ0，而導(dǎo)磁材料的導(dǎo)磁系數(shù)µk為µ0的2000~6000倍，如果定子采用非磁性槽楔，就會減少磁路中定子齒部的有效截面積，使得齒部磁阻增大，相應(yīng)增加了磁路的損耗亦即鐵耗。用鐵磁材料制成的磁性槽楔的導(dǎo)磁系數(shù)大，能增大定子齒部的有效截面積，降低磁阻和損耗。理論計算和試驗結(jié)果表明，在其它參數(shù)完全相同的情況下，非磁性槽楔的鐵耗比磁性槽楔的鐵耗大50％以上，使電動機效率大為降低，嚴(yán)重者會導(dǎo)致溫升不合格。

我廠中大型Y系列電動機一直使用磁性槽楔。近年來，個別用戶明確提出用非磁性槽楔，我們對此進行了研究和對比性試驗。

2.1 磁性槽楔的應(yīng)用分析

2002年，我廠為某電廠生產(chǎn)了兩個規(guī)格YKK系列6kV電動機，一個規(guī)格為YKK355-4 250kW 6kVIP54 ；另一個為YKK450-4 630kW 6kV IP54。在定、轉(zhuǎn)子參數(shù)完全相同的情況下，僅將磁性槽楔按用戶要求改為非磁性槽楔。槽楔材質(zhì)不同時，電動機各損耗及效率計算值見表1

當(dāng)槽楔由磁性槽楔改為非磁性槽楔后，五大損耗計算值中，除鐵耗大幅增加外，其余四項損耗幾乎沒有變化。表1中，YKK355-4 250kW電動機非磁性槽楔鐵耗6．2kW，比磁性槽楔鐵耗3．46kW增加了2．74kW，增幅達79．2％，結(jié)果導(dǎo)致效率下降1％；YKK450-4 630kW電動機非磁性槽楔的鐵耗12．17kW，比磁性槽楔鐵耗6．79kW大了5．38kW，增幅亦為79．2％，效率下降0．8％。由于鐵耗大幅增加，不僅使電動機效率下降，還將導(dǎo)致溫升升高，甚至超標(biāo)，達不到技術(shù)條件要求。上述兩個規(guī)格電動機的型式試驗證明了這一點，其試驗數(shù)據(jù)見表2。

從表2可以看出，YKK355-4 250kW 6kV IP54電動機，非磁性槽楔鐵耗實測值比磁性槽楔的大了69．1％，其效率實測值差距與計算值一樣，為1％。但非磁性槽楔的溫升為87．4K，如按YKK系列技術(shù)條件要求，F級絕緣作B級溫升限值80K考核的話，是不合格的。YKK450-4 630kW 6kV IP54電動機，非磁性槽楔鐵耗比磁性槽楔的大51．3％，兩種槽楔

效率試驗值的差距也與計算值一樣，相差0．8％。兩個規(guī)格電動機的溫升，非磁性槽楔比磁性槽楔均高9K左右。

比較表1、表2的數(shù)據(jù)，在相同條件下，磁性槽楔對減少鐵耗、提高效率，降低溫升有明顯作用。這對設(shè)計高效節(jié)能電機是很有益處的。由于企業(yè)受產(chǎn)品交貨和生產(chǎn)條件的限制，很少有機會進行對比性的深入研究，上述兩個規(guī)格電動機的試驗數(shù)據(jù)是在不同時期生產(chǎn)的電動機中獲得的，生產(chǎn)工藝、材料質(zhì)量會對對比性有一定影響。2004年，我廠在研制新型全散熱片式Y2系列高壓電動機時，在同一電動機上對兩種槽楔進行了對比性試驗。該電動機型號為Y2 355-4 200kW 6kV IP54，冷卻方式為IC411。由于用戶要求用非磁性槽楔，電動機首先是按非磁性槽楔設(shè)計的。試制時，所用某國硅鋼片比武鋼硅鋼片質(zhì)量有差距，導(dǎo)致鐵耗試驗值高達8．67kW，比設(shè)計值5．22kW大了許多，結(jié)果實測效率只有91．27％。將該臺電動機的非磁性槽楔改用磁性槽楔后，鐵耗試驗值降到5．5lkW，效率升高到93．08％。撇開其它因素不談，單就兩種槽楔對鐵耗的影響而言，非磁性槽楔比磁性槽楔的大了57．4％，與前面兩個YKK系列電機規(guī)格的實測結(jié)果是一致的。由于這是在同一電機上進行的對比性試驗，數(shù)據(jù)更具可比性和參考價值。

從上述同一電機或同一規(guī)格不同電機的試驗數(shù)據(jù)可以得出，磁性槽楔對減少鐵耗、提高效率、降低溫升有非常明顯的作用。

2．2 存在的問題

我廠使用過的磁性槽楔按制造工藝方法不同分為模壓、引拔、高強度三種。模壓磁性槽楔導(dǎo)磁率高、鐵耗小，但強度稍差，在一些使用工況惡劣的環(huán)境（如電廠的排粉、磨煤等領(lǐng)域），電動機起動、過載頻繁，少數(shù)電機的槽楔有松動現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)重者甚至?xí)�脫落，造成定、轉(zhuǎn)子相擦。引拔磁性槽楔是在模壓槽楔的基礎(chǔ)上加入細鐵絲，以提高槽楔強度，其導(dǎo)磁性能比模壓槽楔更好，但一旦槽楔脫落，磨損后槽楔中的鐵絲會損壞線圈絕緣層，嚴(yán)重者會導(dǎo)致整臺電機定子線圈報廢。引拔磁性槽楔在我廠只使用了很短一段時間，早已不用�，F(xiàn)正在試用一種高強度磁性槽楔，是用玻璃絲帶層壓而成的，強度比模壓槽楔高，但由于加入了玻璃絲帶，其導(dǎo)磁率比模壓槽楔低，鐵耗較大，現(xiàn)正做進一步的研究。

有些用戶因在使用過程中由于出現(xiàn)過槽楔松動或脫落的問題，就在訂貨時提出使用非磁性槽楔。這一現(xiàn)象在發(fā)電行業(yè)尤其普遍。據(jù)統(tǒng)計，不管是新上項目還是改造項目，發(fā)電行業(yè)訂貨的所有電動機都要求用非磁性槽楔。發(fā)電行業(yè)是使用電動機的大戶，各種磨煤、排粉、引風(fēng)、送風(fēng)、水泵等設(shè)備都需要電動機，而且所用電動機都是大、中型動機，功率大，耗電多。目前我國每年投產(chǎn)的火力發(fā)電機組數(shù)千萬kW，電動機的使用量是非常大的。槽楔脫落與其材質(zhì)并無多大關(guān)系，主要是制造原因造成的。解決槽楔松動脫落是電動機生產(chǎn)廠家義不容辭的責(zé)任，廣大電機用戶不必在這方面存在疑慮。

2.3 解決辦法

為了克服槽楔脫落的缺點，一是嚴(yán)格控制裝配間隙，使公差控制在合理范圍內(nèi)，既不使槽楔打入過分困難，又不使槽楔打入后太過松動；二是槽楔朝線圈的一面刷膠，這點尤為重要；三是控制好真空壓力整浸（VPI）設(shè)備的參數(shù)，保證油漆能滲入槽楔的各個接觸面，提高槽楔的緊固程度。通過上述措施，不管是磁性槽楔還是非磁性槽楔，我廠近幾年已基本杜絕槽楔松動或脫落現(xiàn)象的發(fā)生。

3 結(jié)論

我國是能源消費大國，每年2萬多億度電的發(fā)電量中，60％被電動機消耗掉了。如果電動機效率從現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高0.5％，所創(chuàng)造的社會效益和經(jīng)濟效益是巨大的。磁性槽楔對降低電動機損耗和提高效率有立竿見影的作用，對現(xiàn)有電動機的改造也非常簡單，僅僅更換槽楔就可以了。在能源日益緊張，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的今天，磁性槽楔的推廣和應(yīng)用具有重要的社會意義。