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电机轴上为何会有磁性?

2019年11月22日 19:02:35 中国传动网

在一个修理厂,在一台绕线式转子高压电机,为转子绕组相间故障。细心的工人在检查绕组时发现,检查时用的小螺丝刀有被吸附的力,感觉有些诧异;实际上这就是电机转轴被磁化的一个实例。

磁化,是指在受磁场作用下,由于材料中磁矩排列时取向趋于一致而呈现出一定的磁性的现象。磁化是使原来不具有磁性的物质获得磁性的过程。一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性,这种现象叫做磁化。

电机运行过程中,通电的绕组会产生旋转磁场,转轴即处在一个磁场中,鉴于转轴材料45号钢属软磁材料的特殊性,被磁化则成为一种必然现象。

轴的磁化效应是转轴由于各种原因而带有磁性,例如转子存在不平衡电流绕组使转轴磁化,焊接、摩擦、碰撞以及电涡流装置均可能使设备带有磁性,并建立起磁场。

电机转轴发生磁化原因分析及危害

如果在电机绕组内部或励磁回路发生两点接地时,转子绕组、转子铁心或护环可能被短路的直流电流烧损,同时因部分短路匝而形成的磁路不对称,会造成机组振动增大,甚至会造成转子本体磁化。

对于发电机类转子,产生轴电流的原因主要有磁力线分布的不对称效应以及转轴的磁化效应。磁力线分布不对称通常是由于叠片层的不对称的间隙引起的。除发电机类转子外,其他设备也会因轴的磁化效应而产生轴电流。

轴的磁化效应是转轴由于各种原因而带有磁性,例如转子存在不平衡电流绕组使转轴磁化,焊接、摩擦、碰撞以及电涡流装置均可能使设备带有磁性,并建立起磁场。旋转磁场切割导体,会在这些零件内感应起一定电位,当电位升高到足以击穿油膜时,就形成电流回路。这种电流回路可能穿过整个转子,也可能仅在轴承中或浮环密封中形成局部的短路电流,轴承或浮环中的短路电流又会产生新的磁场,磁化转轴或其他零件。因此,这种磁电相互转换,会在柴油发电机内形成很强的磁场,并出现很高的电流。

一般来说铁磁性材料的磁导率很高,在电机运行过程中会被磁化。而生活中我们也能时常发现具有磁性的物质可以让铁磁物质具有磁性。

电流可以产生磁场,而铁磁物质内部的分子电流也可以产生磁场,每个分子就可以看成是一个小磁体,在自然界中铁磁材料内部就会形成很多磁畴区域,它们分布杂乱无章,由于各小磁体的方向不同,磁性相互抵消,所以整个物体恰好显示出无磁性。一旦将铁磁材料放入磁场内,在外磁作用下,磁畴的指向将逐步趋向一致,此时铁磁材料对外界就会显示出磁性。这就是让铁磁材料具有磁性的原理。

知识拓展——软磁材料与硬磁材料特点

软磁材料特点是导磁率高、剩磁弱。在较软的外磁场的作用下就能产生较强的磁感应强度,而且随着外磁场的增强,很快达到磁饱和状态。当外磁场除去后,它的磁性就基本消失。常用的有电工用纯铁和硅钢片。电工用纯铁一般用于直流磁场,其中以电磁纯铁用的较为普遍。硅钢片按其制造工艺的不同分为热轧和冷轧两种,冷轧硅钢片又分为单取向和无取向。单取向冷轧硅钢片在沿扎制方向磁化时,比沿其他方向磁化具有较高的导磁率和较低的铁耗,无取向冷轧则没有方向性。

硬磁材料在外磁场的作用下达到磁饱和状态后,即便去掉外磁场,它还能长时间的保持着强而稳定的磁性。其特点是剩磁强、磁性稳定。主要用途是制造永磁电机的磁极铁芯和磁电系仪表的磁钢。

45号钢是中碳钢,应该属于软磁材料,在外加磁场中可以被磁化,但去掉外加磁场后,就基本没有磁性了。但会残留一点点磁性,所以有些钢材在经过磨床加工后,需要退磁,原因是磨床上有一个用于固定被加工材料的电磁吸盘。高碳钢有一定的永磁性能,某些螺丝刀的头部有能吸铁的磁性,就是用高碳钢来制作的。

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供稿:电机技术日参 猫一猫二

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