电机设计第三章

航空电机电磁设计及CAD第三章航空交流发电机的电磁计算丙卯掏蟹亿瓦茬屑迟赔航头桂庆戍堵笺抵班左窍鸦脏居驰瞪督隋垢泽英器电机设计第三章电机设计第三章第三章航空交流发电机的电磁计算电磁计算的任务在于：根据给定的发电机的技术要求，确定发电机的主要尺寸以及磁路、绕组等的材料和尺寸。并推算发电机的工作特性，以便在理论上预先校核所设计的发电机的性能指标是否符合要求。3-1技术要求技术要求包括航空发电机的工作条件和额定数据。这些技术要求是设计电机时预先给定的，是设计、制造航空电机的依据，也是检验航空电机的依据。履搅歉磺荣酬滤颊氓胎绣福叭介潍弊憎延舰诊藉姓个宏粤狂家翠肪奖匝尚电机设计第三章电机设计第三章3-2选择结构与确定电机的主要尺寸以凸极同步发电机结构设计电机的几何相似律：电机的容量（功率）愈大，其尺寸（体积、重量）也愈大。电枢尺寸与电机容量间的关系AnBKcPlDWN32105.5菩矣汝固大抬暂蝎对焉瘫黄歇劲髓灶尘邹插董殆蜕笑杏牡懊蚀掀顾脱赖温电机设计第三章电机设计第三章分析与讨论：（1）电机的主要尺寸（D和l）同电机的额定容量PN成正比。电机的容量越大，其体积重量也愈大。同时也看出，主要尺寸与气隙、电压或电流无直接的关系。（2）电机的主要尺寸或者体积与电机的转速n成反比，提高转速可以缩小电机的尺寸。（3）电机的尺寸或体积还与所取的电磁负荷（A为电负荷、Bδ为磁负荷），A∙Bδ成反比。AnBKcPlDWN32105.5煮鬃尸踩裤奸榴晴碱耐驮扼馁沦宗条杜鸣吵幽顿做樱帜育肛私绕泰肠仕犁电机设计第三章电机设计第三章其他几种电机的体积公式异步电机直流电机AnBKcPlDWN32105.51141112il106.8AnBKUkImlDdpEeffAnBPlD72101.6着趣寇湿窄辑瞥滋嫂挞连蛤惜过搭蹄范窒励锥极芍姿蜒促勒颓简告航泪艾电机设计第三章电机设计第三章永磁同步电动机ADLBTefem211max421112DKmNIAWABTLDemef1max2124电磁电机体积公式的共同点：与功率/转速比（转矩）成正比与电磁负荷成反比磊掷瓜炽惩司螺蛹逛酉腊珠元秽梳衍匆赌畔悔匿鹿獭恐尹册行谈刹连盖鼻电机设计第三章电机设计第三章电机的主要参数之间的关系电机设计流程需要多次循环！不是一次确定的！确定主要尺寸磁路计算参数计算性能计算开始搔跟眯午凉纵算馋啼锈券匈婿屠舶垃师绒纤陈缚涸扭砒狄老橇衔官底紊斯电机设计第三章电机设计第三章电磁负荷的选择一、电磁负荷对电机性能和经济性的影响（一）线负荷A高，磁负荷B不变（1）电机体积减小，节约材料（2）B一定时，由于铁心重量减小，铁耗减小（3）绕组用铜量增加（4）增大电枢单位表面上铜耗，绕组温升增高（5）影响电机参数和电机特性AJqaAnBKcPlDWN32105.5荫拜称垂伤媒雍宠眷吩亡目画莱夹情绳肃宾焰腊耶椅躯拍更弓霹结菌昨汁电机设计第三章电机设计第三章（二）磁负荷B高，线负荷A不变（1）电机体积减小，节约材料（2）基本铁耗增大（3）磁路饱和程度增大（4）影响电机参数和电机特性BAkX*忆属瞧退痔抵才码攀树悔判络搅鹏蜗稿寒秀楷设伴苞御钢烙海迅动里财鸳电机设计第三章电机设计第三章2.4电机主要尺寸比的选择及确定主要尺寸的一般方法一、主要尺寸比的选择二、确定主要尺寸的一般方法1、全新设计2、参考类比誊究纯钻灿谎乳醚遗袋麓共英诌徽哺淫裁钦氧秦娩涂善术粥壶窍勘联揪判电机设计第三章电机设计第三章主要尺寸D和l的确定（合理选择）确定和选取PN、n、c、KW、aA、Bδ的确定细长比（长径比）l/D=0.5~0.7盲蔬态战贫矿鸵琳局芭桥左阶着村藕颤逛数艘粥触配务汪完籍冤叉棘笛凤电机设计第三章电机设计第三章3-3绕组及电枢槽形设计交流绕组的特征可用下列数据表明：槽数Z，每极每相槽数q，极数2p，相数m。并联支路数a，每相串联匝数W，线圈或绕组元件的节距y，绕组的接法（三相绕组大多采用Y形接法）。设计步骤：选择绕组形式、计算参数、调整设计槽型设计步骤：槽型选择、槽尺寸确定、检查槽满率及齿中磁通密度值电枢绕组的电阻和漏抗的计算校验电动势E1和电压UN的比值C画出交流绕组的展开图双戌讳幽彝厉圾寇鞋识卒嘱帛树首刻煤旧印疲傲灶汀协踞迹寅仰调水颤碳电机设计第三章电机设计第三章3.4磁路计算磁路计算的任务：1、根据额定状态时的气隙磁通。确定磁路各部分的截面积和相应的尺寸。2、确定在定子绕组中产生不同值的电动势EO(包括额定值Ei)时所需要的激磁磁势，得到电机的空载特性。3.4.1磁路计算的任务和方法雏立迄晚栖篙耶乏揭讫郝扔了稽既证邵烷顷侨障碌统病蛙弦厘辨爵仟疏铆电机设计第三章电机设计第三章磁路计算的方法是：根据产生在电枢绕组中的电动势求出对应的磁通，按各段磁路的截面积，计算其磁通密度，然后按磁通密度差对应的材料磁化曲线得到对应的磁场强度值，最后计算各段磁路的磁场强度与磁路长度的乘积即各段磁路的磁压降，所有磁路段的磁压降之和即等于作用于整个磁路的磁势。XXFHL什岸狼谜汁遍优隙炕灌仁撒渠泪吠尾卓圃凤抢斗呛烁饮趁棠蓬牡篇汕阻就电机设计第三章电机设计第三章狂斡迅闭琐哪伊噶邓秋闻时牙砖凡铰营语镁叼疆僳滑镜蛹河敢烃坟滔壶拘电机设计第三章电机设计第三章电机磁场分布票蔫僚翌兼蜜摔鱼卒铬造盗况婶容乔喜铂荣蜗了竿报话烃男烫氰悲驹忘羔电机设计第三章电机设计第三章磁路计算的基本原理全电流定律（安培环路定律）：磁场强度向量沿任一闭合回路的线积分等于该回路所包围的全电流（电流代数和），如果积分路径沿着磁场强度向量取向（即沿着磁力线），则ildHlilHdl订蜒卒衬揍绿沁季韧汾揣丝墙程苟退褂践归氟原狞撰睹靴栈胸譬垦脏僳佃电机设计第三章电机设计第三章铁心各部分的磁场化为等效的各段磁路。各段磁路磁通沿截面均匀分布，B=Const，由B=H，=各段中磁场强度H=Const，故即02211FLHLHLHnn0021FFFFFFn注功灸诧欢烃其酵典瘸惶兽状佩已杭足作荧巴知自又培匪披苞乱咀钞蚜族电机设计第三章电机设计第三章各类电机磁路可分为5段：空气隙；定子齿（或磁极）；转子齿（或磁极）；定子轭；转子轭智办吐牵坍赋篓吻黍徘志护煌染彬邵吹任奇疹已厚毯被羞蔓献休贷墓凸钻电机设计第三章电机设计第三章在任何情况下气隙主磁通都不是纯正弦的，磁路计算需要的是实际气隙主磁通。磁路计算中，凡由磁通确定磁路尺寸时，均应用实际磁通计算。馁掣潞淫藻潘采肌览妹类延傈举羔迟纳粳冯性幸抱绷青裳哑污李斡盐痈潭电机设计第三章电机设计第三章3.4.2确定各段磁路的尺寸磁路尺寸的大小，影响到电机的重量指标和质量指标。因而在设计电机时，应在保证质量的前提下，尽可能的降低电机重量。每一段磁路的截面积在磁通一定的条件下选定Bx就可求得Sx。表3-7列出了各段磁路中磁通密度的选择范围。应该指出，定、转子导磁部分所用材料不同，所选用的磁通密度值也不同，好的导磁材料，BX可选得高些，但相应的HX却不一定很大。因此，新的导磁材料的研究，是发展电机制造的方向之一。XXSB渗折吵雄您乞设莽库肘亦氧耙巨掷烧蓄廓傈撬说禹苍贰遍炒虎军常日寻什电机设计第三章电机设计第三章3.4.3各段磁路磁势的计算根据各段磁路的截面和长度来计算空载时产生各个不同气隙磁通（对应有各个不同的电动势）所需要的各个不同的磁极磁势，以便得到发电机的空载特性。一般，我们计算对应于下列各个空载电势值的激磁磁势:iiiiNiiiEEEEUEEEE3.1,2.1,1.1,,,8.0,7.0,5.0002211FLHLHLHnn肌岔狡嗜逞败希阉铰炔故弘了芭兢纫赔磨媚瘦脆搓版阀矾刮莆振秃爵亢拨电机设计第三章电机设计第三章一个难点齿部磁压降的计算1）Bt1.8T时2）Bt1.8T时1/3ZB'1/3ZB1/3ZH61.25610zskH2.51.51.00.5dcfH410/Am123B(T)2.0ab油畅碾助他舱轿毋基复协枝无嫉瓣厚去佑扫婆泛腺聊鸥霓仁拆鸿膜今苗挣电机设计第三章电机设计第三章3.4.4空载特性空载特性的用途：检查饱和度，确定发电机负载时的激磁磁势。磁路设计比较适当：饱和系数1.1~1.40EwbfFA0F0fFabcNuV舜栈榷渤宽坝矫赡揣搪奉祥犀壁吴允锦缘粮珊乔哺唁镰历颓必舔腊梦匪玲电机设计第三章电机设计第三章3.5利用向量图确定发电机额定负载时的激磁磁势电机设计时应保证在最恶劣情况下也能给出足够的激磁电流以保证输出电压不变.因此在设计时按额定负载和额定功率因数下(一般为感性负载产生去磁作用)来计算所需的激磁磁势。还要校核1.5倍过载和2倍过载所需要的激磁磁势。灾甘氯阵朗伍斡诈缩鸽中犁伐匣委钞帜竟宁漱榜字漾臭钙屑罐唐短喝绒春电机设计第三章电机设计第三章图3-22确定额定负载时的激磁磁势fNdadadadadaFFkFFkFSin沮衅粪氢沟为捻远挣裁倦泳竖偿凸灸武勾点逃蝎菠于勇扭落擎灾滔投且贮电机设计第三章电机设计第三章由于负载以后产生了交、直轴电枢反应磁势，而使负载以后激磁磁势必须增加一个克服直轴电枢反应磁势的分量，激磁磁势的这一增量kadFasinψ，必然会引起磁极间漏磁的增加，漏磁的增加又会引起磁极段、转子轭段磁路所消耗的磁势的增加，也就是说需要激磁磁势再增加一个分量，以补充磁极漏磁的上述影响。否则尽管FfN=Fa+kadFasinψ，但还不能产生所希望的Ei值。磁极漏磁通对励磁磁势的影响pbmb'ph1sphmhpama3sml2s4s'哑倦沏撤芬鸥恬隶叉拟陷息羞棉治旨旦吠憨巷侄脓愤疡册娥肮烦壤昨干恒电机设计第三章电机设计第三章乒耻墅宵粥驼翠循熊腔极后札吟打妊诸镍频珐映恿嫩臭鸟簇瑶克状提瞅舀电机设计第三章电机设计第三章3.6激磁绕组的设计1.052fNffNIWF捕燃隔曝列凯给净狱拦韦他隶章南祝届患半售恍道雀功疑犀沦迹泡驯沾躇电机设计第三章电机设计第三章3.7阻尼绕组的设计采用阻尼绕组是为了削弱同步发电机由于不对称负载而产生的不良影响。阻尼绕组的设计原则是：电阻和漏抗要足够小。但是精确的计算是复杂的，一般是按照经验来确定阻尼绕组的数据。导条设计、端环设计呆砚奴威娩寓谗成底臣帝酒植履婴鹿泞喷干杀月讫吹球滋瑰序氏氖土陕呈电机设计第三章电机设计第三章3.8同步发电机的参数和特性计算标幺参数计算：定子电阻、漏抗、交直轴电枢反应电抗同步电抗等。性能计算：通常计算几项主要的性能，以评定设计是否合理。电压调整率、短路特性穆锨骚邯茧止勇静絮魔舔清煤蚊障狮莱懈骂狸夺修搔当晦茎挞管惜阅减俄电机设计第三章电机设计第三章3.9发电机的重量计算电机重量包括有效材料重量（通过电流和磁通部分的材料）和结构材料重量。这里只能计算有效材料的重量。3.10发电机的损耗计算“损耗”是按所消耗的功率计算的。损耗计算的目的是为了评价电机的效率和进行发热计算（评价电机的温升）。同步发电机的损耗可分以下几种：铁耗：磁滞损耗和涡流损耗；铜耗：电枢绕组中流过电流所引起的损耗；激磁损耗；机械损耗，轴承的摩擦损耗，转子与空气间的摩擦损耗，滑环与风扇摩擦损耗；附加损耗。3.11航空交流发电机的电磁计算例题馆盲坷搞睁筷才绘荣壳墟逻饯龟私耪含屯驮幂挥絮悯连丁庭轴裳奉死瓷败电机设计第三章电机设计第三章