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1、电机设计期末复习总结第二章电机的主要参数之间的关系电机的主要尺寸是指电枢铁心的直径和长度,直流电机中,电枢直径指的是转子外径,对于一般结构的同步电机和感应电机,则是指定子内径。2-1电机的主要参数之间的关系式1、电机进行能量转换时,能量都是以电磁能的形式通过定、转子之间的气隙进行传递的,与之对应的功率称之为电磁功率。P’=mEI2、1)直流电机：P’=EαIα2)电机常数CA的表达式：电机常数大致反映了产生单位计算转矩所耗用的有效材料的体积,并在一定程度上反映结构材料的耗用量。3、根据以上两个式子得出的重要结论：(1)电机的主要尺寸由其计算功率P’和转速之比P’/n或
2、计算转矩T’所决定。功率较大、转速较高的电机有可能和功率较小、转速较低的电机体积接近。(2)电磁负荷A和Bδ不变时,相同功率的电机,转速较高的,尺寸较小；尺寸相同的电机,转速较高的,则功率较大。这表明提高转速可减小电机的体积和重量。(3)转速一定时,若直径不变而采用不同的长度,则可得到不同的功率的电机。(4)系数的数值一般变化不大,因此电机的主要尺寸在很大程度上和选用的电磁负荷A、Bδ有关。电磁负荷越高,电机的尺寸就越小。2-2电机中的几何相似定律1、几何相似定律：表明：在B和J的数值保持不变时,对一系列功率递增、几何形状相似的电机,每单位功率所需要有效材料的重量、成
3、本及产生的损耗,均与功率的1/4次方成反比,即随着电机容量的增大,其有效材料的利用率和电机的效率均将提高。2-3电机负荷的选择由于正常电机系数实际变化不大,因此在计算功率P’与转速n一定时,电机的主要尺寸决定于电磁负荷和A、Bδ电磁负荷越高,电机的尺寸将越小,重量就越轻,成本越低。从而,一般选取较高的A和Bδ值。1、电磁负荷对电机性能和经济性的影响1)线负荷A较高,气隙磁密Bδ不变。(1)电机的尺寸和体积将较小,可节省钢铁材料。(2)Bδ一定时,由于铁心重量减小,铁耗随之减少。(3)绕组用铜量将增加,这是由于电机的尺寸小了,在Bδ不变的情况下,每极磁通将变小,为了生产
4、一定的感应电势,绕组匝数必须增多。(4)增大了电枢单位表面的铜（铝）耗,使绕组温升增高。(5)影响电机参数与电机特性。随着A增大,绕组电抗将增大,这会引起电机工作特性的改变。2)气隙密度Bδ较高,线负荷A不变。(1)电机的尺寸和体积将较小,可节省钢铁材料。(2)使电枢基本铁耗增大。Bδ提高后,将导致电枢铁耗增加,效率降低,在冷却条件不变时,温升也将升高。(3)气隙的磁位降和磁路的饱和程度将增加。(4)影响电气参数与电机特性。随着Bδ的增大,绕组电抗将减小,从而影响电机的起动特性和运行特性。2、线负荷A和气隙磁密Bδ的选择应从电机综合技术经济指标出发来选取最适合的A和B
5、δ值,以便使制造和运行的总费用最小,而且性能良好。(1)除了不应选择过高的A、Bδ数值外,还应考虑他们的比值要适当。这一比值不但影响电机参数和特性,而且与铜耗和铁耗的分布密切相关。(2)电机的冷却条件对电磁负荷的选择也有重要的影响。(3)电机所用的材料与绝缘结构的等级也直接影响电磁负荷的选择。绝缘结构的耐热等级越高,电机允许的温升高=也就越高,电磁负荷可选高些；(4)A、Bδ的选择还和电机的功率及转速有关。2-4电机主要尺寸比的选择及确定主要尺寸的一般方法1、主要尺寸比的选择在选定A和Bδ后,即可初步确定电机的D2lef.但D2lef相同的电机,可以设计得细长,也可以
6、设计得短粗。为了反映电机这种集合形状的关系,通常采用主要尺寸比：λ=lef/τ.1)若D2lef不变而λ较大：(1)电机将较细长,即lef较大而D较小。绕组端部变得较短,端部的用铜量相应减少,当λ在正常范围内时,可提高绕组的利用率。单位功率的材料损耗少、成本较低。(2)电机体积不变,则铁耗也不变,电流密度一定时,端部铜耗将减小,总损耗降低,效率提高。(3)由于端部较短,则端部漏抗减小,这将使总漏抗减小。(4)由于电机细长,在采用气体作为冷却介质时,风路加长,冷却条件变差,从而导致轴向温度分布不均匀度增大;(5)由于电机细长,线圈数目常较粗短的电机为少,因而使线圈制造工
7、时和绝缘材料的消耗减少;(6)由于电机细长,转子的转动惯量与圆周速度较小,这对于转速较高或要求机电时间常数较小的电机是有利的;2、确定主要尺寸的一般方法1)根据电机的额定功率,计算功率P’,然后根据P’与n选取电磁负荷A、Bδ计算得D2lef；参考推荐的数据选用适当的λ,即可由已算得的D2lef分别求得主要尺寸D与lef,同时还要确定定子外径D1,接着对定子内径Di1与铁心计算长度lef进行必要调整。复习思考题1、什么是主要尺寸关系式？根据它可得出哪些重要结论？2、电机常数CA和利用系数KA的物理意义是什么？3、什么是电机的几何相似定律？大功率代替总
