电机设计--电机的主要参数之间的关系

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1、电机设计--电机的主要参数之间的关系一、什么是主要尺寸？电机的几何尺寸很多，有铁心尺寸、绕组尺寸、外形尺寸、安装尺寸，其它各种结构部件的尺寸。但是究竟哪些是主要尺寸：电机的电磁过程主要是在气隙中进行的，其能量形式的转换则是通过“气隙主磁通”进行的。因此主要尺寸就必定与气隙有密切关系。实践证明，靠近气隙的电枢直径（D）与铁心有效长度（）是电机的主要尺寸，而气隙可以说是第三个尺寸。从几何角度看，这些尺寸一经确定了，其它尺寸就大体上确定了，而且不少电磁性能也就基本上为它们左右或稍许变动。铁心尺寸绕组尺寸其它尺寸大体确定电机的几何尺寸外形尺寸主要尺寸不少电磁性能变化不大安装尺寸（D

2、、、）电机矢量确定结构部件尺寸电枢直径D：交流电机（定子内径）直流电机（转子外径）二、本章研究内容1．确定主要尺寸依据的基本关系式→选择电磁负荷→确定主要尺寸；2．电磁负荷的选择；3．确定主要尺寸的一般方法。§2-1电机的主要参数之间的关系式一、几个物理量即找到主要尺寸与额定功率、转速及电磁负荷的关系。额定转速：同步速电磁功率（计算功率）：电机将电能（机械能）转换成机械能（电能），能量都是以电磁能的形式通过定转子间的气隙进行传递的，与之相对应的功率称为电磁功率。电磁功率在电机设计中用计算功率表示（）一、交流电机中的关系计算功率：m──电枢绕组相数；E──电枢绕组相电势；I─

3、─电枢绕组相电流。其中电势：KNm──气隙磁场波形系数，当气隙磁场正弦分布时；；f──电流频率；N──电枢绕组每相串联匝数；Kdp──电枢绕组系数；Φ──每极磁通（韦）。每极磁通Φ：Bδ──气隙磁密最大值（T）；Bδav──气隙磁密平均值；──计算极弧系数；lef──电枢计算长度；τ──极距（米）；电负荷A：D──电枢直径（米）；把上面关系代入：对一定功率和转速范围内的电机，Bδ、、A变动范围不大，、KNm、Kdp变化范围更小，CA一般为常数。一、直流电机计算功率：其中电势：每极磁通：电负荷A：把上面关系代入：比较：直流电机中二、、的物理意义1．①是电机常数：对一定功率范围

4、内电机Bδ、、A变动不大，、KNm、Kdp变化范围更小；②近似地表示转子有效部分的体积，定子有效部分的体积也和它有关。的物理意义：反映产生单位计算转矩所耗用的有效材料（铜、铝或电工钢）的体积，并在一定程度上反映了结构材料的耗用量。2．①是电机常数的倒数，叫作利用系数。②物理意义表示单位体积的有效材料所能产生的计算转矩，它的大小反映了电机有效材料的利用程度。在设计方案比较时，往往是一项很好的比较指标，随着电机制造水平的提高，材料质量的改进，将不断增大。并非是常数，转速一定时，。随着电机功率的增大百减小，利用系数和转矩应力则随电机功率的增大而增大。小结：确定主要尺寸的基本关系式

5、找到→确定A、Bδ、→根据之间的曲线→一、计算功率与额定功率的关系在设计电机时，一般都是给定额定功率，因此应找出与的关系1．异步电机：输入功率：额定功率：计算功率：比较上两式：满载电势标么值：额定负载时感应电势与端电压的比值感应电动机的相量图给定，与给定，与可先假设再得到计算功率。1．同步电动机：2．同步发电机：3．同步调相机：4．并励直流发电机：5．并励直流电动机：二、从确定主要尺寸关系式所得的结论选定A、Bδ，=0.63~0.721．电机的主要尺寸决定于：计算功率P’与转速n之比或计算转矩T’；可以看出：在其它条件相同时，计算转矩相近的电机所消耗的有效材料相近，功率大、

6、转速高与功率小、转速低的电机其相近，则电机体积是接近。二者可采用相同的电枢直径与某些其它尺寸。2．A、Bδ不变时，相同功率的电机，n↑，尺寸较小；尺寸相同的电机，n↑，功率较大。说明：n↑，可减小电机的体积V和质量M，只能在一定转速下；当n太高的话，机械损耗↑，直流电机铁耗↑，于是只好使A、Bδ↓。如n太高，机械应力T↑；3．转速一定，若直径不变而采用不同长度可得不同的功率的电机；4．、KNm、Kdp一般变化不大电机的主要尺寸在很大程度上和选择的A、Bδ有关，A、Bδ↑，电机的尺寸就愈小。结论：1．是常数，电机主要尺寸决定于（T‘），T‘相近（），电机体积上基本相同，基本相

7、同；2．一定，一定，↓3．、KNm、Kdp一定，给定，决定于A、Bδ，选A、Bδ↑，↓；4．一定，n一定，D一定，lef↑，P’↑，可得不同容量。§2-2电机中的几何相似定律概述1．什么是几何相似？指电机对应的尺寸具有相同的比值。如：A、B两台电机若是几何相似，则它们的对应尺寸成比例，即：2．几何相似定律：在电流密度、磁感应强度、转速、频率保持不变时，对一系列功率递增，几何相似的电机，每单位功率所需有效材料的质量、成本及产生的损耗与功率的1/4次方成反比的定律称几何相似定律。3．证明：条件：保持不变①长度与功率之间