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電機軸上為何會有磁性?

2019年11月22日 19:02:35 中國傳動網

在一個修理廠,在一臺繞線式轉子高壓電機,為轉子繞組相間故障。細心的工人在檢查繞組時發現,檢查時用的小螺絲刀有被吸附的力,感覺有些詫異;實際上這就是電機轉軸被磁化的一個實例。

磁化,是指在受磁場作用下,由于材料中磁矩排列時取向趨于一致而呈現出一定的磁性的現象。磁化是使原來不具有磁性的物質獲得磁性的過程。一些物體在磁體或電流的作用下會顯現磁性,這種現象叫做磁化。

電機運行過程中,通電的繞組會產生旋轉磁場,轉軸即處在一個磁場中,鑒于轉軸材料45號鋼屬軟磁材料的特殊性,被磁化則成為一種必然現象。

軸的磁化效應是轉軸由于各種原因而帶有磁性,例如轉子存在不平衡電流繞組使轉軸磁化,焊接、摩擦、碰撞以及電渦流裝置均可能使設備帶有磁性,并建立起磁場。

電機轉軸發生磁化原因分析及危害

如果在電機繞組內部或勵磁回路發生兩點接地時,轉子繞組、轉子鐵心或護環可能被短路的直流電流燒損,同時因部分短路匝而形成的磁路不對稱,會造成機組振動增大,甚至會造成轉子本體磁化。

對于發電機類轉子,產生軸電流的原因主要有磁力線分布的不對稱效應以及轉軸的磁化效應。磁力線分布不對稱通常是由于疊片層的不對稱的間隙引起的。除發電機類轉子外,其他設備也會因軸的磁化效應而產生軸電流。

軸的磁化效應是轉軸由于各種原因而帶有磁性,例如轉子存在不平衡電流繞組使轉軸磁化,焊接、摩擦、碰撞以及電渦流裝置均可能使設備帶有磁性,并建立起磁場。旋轉磁場切割導體,會在這些零件內感應起一定電位,當電位升高到足以擊穿油膜時,就形成電流回路。這種電流回路可能穿過整個轉子,也可能僅在軸承中或浮環密封中形成局部的短路電流,軸承或浮環中的短路電流又會產生新的磁場,磁化轉軸或其他零件。因此,這種磁電相互轉換,會在柴油發電機內形成很強的磁場,并出現很高的電流。

一般來說鐵磁性材料的磁導率很高,在電機運行過程中會被磁化。而生活中我們也能時常發現具有磁性的物質可以讓鐵磁物質具有磁性。

電流可以產生磁場,而鐵磁物質內部的分子電流也可以產生磁場,每個分子就可以看成是一個小磁體,在自然界中鐵磁材料內部就會形成很多磁疇區域,它們分布雜亂無章,由于各小磁體的方向不同,磁性相互抵消,所以整個物體恰好顯示出無磁性。一旦將鐵磁材料放入磁場內,在外磁作用下,磁疇的指向將逐步趨向一致,此時鐵磁材料對外界就會顯示出磁性。這就是讓鐵磁材料具有磁性的原理。

知識拓展——軟磁材料與硬磁材料特點

軟磁材料特點是導磁率高、剩磁弱。在較軟的外磁場的作用下就能產生較強的磁感應強度,而且隨著外磁場的增強,很快達到磁飽和狀態。當外磁場除去后,它的磁性就基本消失。常用的有電工用純鐵和硅鋼片。電工用純鐵一般用于直流磁場,其中以電磁純鐵用的較為普遍。硅鋼片按其制造工藝的不同分為熱軋和冷軋兩種,冷軋硅鋼片又分為單取向和無取向。單取向冷軋硅鋼片在沿扎制方向磁化時,比沿其他方向磁化具有較高的導磁率和較低的鐵耗,無取向冷軋則沒有方向性。

硬磁材料在外磁場的作用下達到磁飽和狀態后,即便去掉外磁場,它還能長時間的保持著強而穩定的磁性。其特點是剩磁強、磁性穩定。主要用途是制造永磁電機的磁極鐵芯和磁電系儀表的磁鋼。

45號鋼是中碳鋼,應該屬于軟磁材料,在外加磁場中可以被磁化,但去掉外加磁場后,就基本沒有磁性了。但會殘留一點點磁性,所以有些鋼材在經過磨床加工后,需要退磁,原因是磨床上有一個用于固定被加工材料的電磁吸盤。高碳鋼有一定的永磁性能,某些螺絲刀的頭部有能吸鐵的磁性,就是用高碳鋼來制作的。

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供稿:電機技術日參 貓一貓二

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