康明斯发电机在运行期间,主要存在以下几类关键损耗:
其一为机械损耗,这类损耗主要源自发电机内部各运动部件相互摩擦所消耗的能量。具体而言,发电机转子在高速运转时,与轴承间存在相对运动。轴承内部的滚珠或滚柱与内外圈相互摩擦,会将部分机械能转化为热能并散失。与此同时,尽管转子与定子之间的气隙微小,但在高速旋转状态下,空气的粘滞特性仍会产生一定的机械摩擦损耗。另外,发电机风扇在运转过程中,需要推动空气流动以实现散热,风扇叶片与空气之间的摩擦同样属于机械损耗的范畴。
其二为铁芯损耗,它进一步细分为磁滞损耗和涡流损耗。当发电机的定子铁芯处于交变磁场环境时,铁芯内的磁畴会不断翻转以适应磁场变化。在磁畴翻转过程中,由于分子间的摩擦与碰撞,会消耗一定能量,这便是磁滞损耗。而涡流损耗则是因为交变磁场在铁芯中感应出涡流,这些涡流在铁芯电阻的作用下产生热量,进而消耗能量。铁芯损耗的大小与铁芯材料的特性、磁场的频率和强度等因素紧密相关。
其三为铜损耗,这类损耗主要出现在发电机的定子和转子绕组中。当电流通过绕组时,由于绕组导线存在电阻,根据焦耳定律,电流在电阻上会产生热量,从而消耗电能。铜损耗与绕组的电阻值以及通过绕组电流大小的平方成正比。当发电机负载发生变化时,电流大小也会随之改变,进而导致铜损耗发生变化。例如,发电机满负荷运行时,通过绕组的电流较大,铜损耗也会相应增加。
此外,还存在杂散损耗,它指的是除上述主要损耗之外的其他各类损耗的总和。这些损耗分布较为分散,且难以精确计算,例如漏磁通在发电机结构件中感应出的涡流损耗、导线绝缘层中的介质损耗等。尽管杂散损耗单个数值可能不大,但在发电机的整体损耗中仍占据一定比例,因此不容忽视。