电机设计精华版2

§4-5漏抗标么值1、总漏抗槽漏抗：sefslpqNfX204谐波漏抗：eflpqNfX204漏抗eflpqNfX204齿顶漏抗：teftlpqNfX204端部漏抗：EefElpqNfX2042、阻抗的基值pFfNKmmNKpFNKfZmNKpFIINKfIUZNNdpdpNdpNNdpNNNdpNNNN121111111111)(222223、漏抗标么值110*1112111012120*2222)(24BAmqKXlBKAFmqKlFpFfNKmlpqNfZXXdpefNdpNdpNefNNNdpefNmqKkBAkXdp101*2:或4、说明.;,111qBAqBABAqX和相差太小采用调采用调较大如设计值与预设值相差有关与成正比与抗的调整：①槽漏抗：Z，在总导体数一定时，每槽sN，sX，bh比值，实质上改变漏磁路的磁导；②谐波漏抗：,,8.0,,,XXsq；XXNA,,,；XNB,,,。§4-6集肤效应对电机参数的影响一、挤流效应槽口部分磁通少→漏抗小槽中整块导体→通以交流电→槽漏磁通→槽底部分磁通多→漏抗大槽口部分导体中电密大→主磁通在导体中感应相同电势下→→导体中电流槽底部分导体中电密小挤向表面→这种现象称挤流效应（集肤效应）。a)槽内导体b)电流密度的分布c)计算交流电阻的等效导体二、挤流效应的主要影响1、使导体中交流电阻增大FK倍。SlRRKRF直直交2、使导体的槽漏抗变小XK倍。sXsXLKLXKX∵挤流作用使下部几乎没有电流，槽下部漏磁通少，使槽中导体的等效高度减小。sssshbhbh1103三、交流电机定子绕组考虑挤流效应后的参数修正系数四、异步电动机鼠笼绕组的挤流效应§4-7饱和对电机参数的影响一、为什么要考虑饱和的影响：前面推导公式电抗计算公式中，假设0,0,FemFeFAlR，实际上，电机的主磁路或漏磁路某些部分处于饱和状态。饱和导致0,mRHB。为了精确计算电机相应的运行性能，则必须考虑磁路铁心饱和对参数的影响。二、饱和对参数的影响由于饱和，mmmmmXRXRHB,1,,∴在运行时，异步电机的励磁电抗、同步电机电枢反应电抗将会减少。1、对异步电机励磁电抗的影响不考虑饱和时：efdpmmefmqKmlpqNfX12204考虑饱和时：饱和系数1210FFFFFFkkXXttssmms电流是额定运行时定子磁化中相电势是额定运行时定子绕组或mmsmmmmmmmmsIEXIErXZIIZIEIEX110011:2、对凸极同步电机的影响①交轴电枢反应电抗：q轴磁路：齿→轭→气隙∴只需考虑轭和齿的饱和影响。不同的→tjFFF,,1磁路计算→)(1tjFFFf由aqssaqaqstjsNNXkXXFFFFkE1a)NE：由矢量图可知，忽略NE22)sin()cos(NNNNUXIUEq轴电枢反应小，引起转子磁势增加小，仍用Xb)14dpNmNNfNKKEc)由磁化曲线)(1tjFFFf→tjFFFF1,→FFFFktjs1交轴电枢反应磁路经过气隙、齿、轭d)sk查曲线求出，saqaqskXX（图4-28）—→aqsX②直轴电枢反应电抗d轴磁路：气隙→齿→轭→极身∴只需考虑齿、轭和极身的饱和影响。sadadskXX→FFFFFktmjs1→)(1mtjFFFFf→mtjFFFFF1,→→NEa)NE：由矢量图可知在磁势-电势图中，凸极同步电机中常用pX代替X∴在凸极机中简单磁势电势图本身就是近似的，通过采用pX反而使结果准确些。aqadXX，对adX计算需要精确些。∴用pX代替X。22)sin()cos(NNNNUXIUEb)14dpNmNNfNKKEc)→mtjFFFFF1,→FFFFFkmtjs1d)sadadskXX注：d轴负载时，电枢反应去磁，转子励磁绕组为了维持气隙磁通，必须克服adF（比较大）。转子磁势↑，转子漏磁比空载时大，XXp§4-8斜槽漏抗计算一、斜槽漏抗在异步电机中，为了削弱由齿谐波磁场引起的附加转矩及噪声，一般笼型转子常采用斜槽，即把转子槽相对定子槽沿轴向扭斜一个角度。这样，定、转子绕组间耦合系数减小了，即定子电流产生的基波磁场有一部分不与转子导条耦合（反之也时）。∴相当于定、转子间互感电抗减小，定转子漏抗增加。这种由斜槽引起的附加漏抗称斜槽漏抗。1)sin(2222ZptbZptbKsksksk感应电机互感电抗（主电抗）mskmXKX↓定、转子漏抗中分别增加一斜槽漏抗：skmskXXK)1(二、斜槽漏抗的计算但实际计算斜槽漏抗不是这样计算（定、转子漏抗的增加）感应电机考虑斜槽影响的等效电路把定子斜槽漏抗归入转子回路时的等效电路而是将定、转子斜槽漏抗都归入转子回路内，如上图。这样变换励磁回路电抗乘以系数：skmskmskKXKXK1)1(112mmskXXK12与不考虑斜槽的励磁支路电抗相同。转子回路内所有参数须乘以212定转子总斜槽漏抗：21212)1()1(mskmskskXKXKX定子边转子边mskXK)11(2找出斜槽漏抗skX与谐波漏抗2X关系：22XtbXsksk0.5的物理意义：由于斜槽后，基波漏磁场沿轴向分布不均匀，两端大中间小，两端的磁路较饱和，使skX有所减小；另外由于转子导条与铁心间没有很好绝缘，斜槽后相邻导条间产生横向电流也会使漏抗减小，实际值均为计算值小一半。故实际斜槽漏抗为：222)(5.0XtbXsksk第五章损耗与效率§5-1概述一、损耗与效率的关系效率是电机的一个重要性能指标耗材尺寸,,,:,BApBA效率高低取决→损耗大小p→材料性能、绕组型式、电机结构等高效电机就是设法降低电机的损耗、多用材料。二、电机损耗分类铁心中的基本损耗——主要是主磁场在铁心中交变产生的磁滞、涡流损耗表面损耗：定转子开槽而引起的气隙磁导谐波磁场在对方铁心表面产生的损耗空载铁心中附加损耗脉振损耗：定、转子开槽使对方齿中磁通因电机旋损耗转而变化所产生的损耗电气损耗：工作电机在绕组铜中产生的损耗，包括接触损耗负载时附加损耗：漏磁场包括谐波磁场在定、转子绕组中、铁心及结构件中引起的各种损耗机械损耗：通风损耗、轴承磨擦损耗、电刷和换向器（集电环）磨擦损耗§5-2基本铁耗产生的原因：由主磁场在铁心内发生变化时所产生的主磁场的变化：①交变磁化性质：变压器铁心、定转子齿中发生②旋转磁化性质：定、转子铁轭中发生的一、磁滞损耗1、磁滞损耗系数：单位质量铁磁物质内由交变磁化引起的磁滞损耗hp2、磁滞损耗耗系数计算在电机铁心内磁通密度TB6.10.1时：磁密振幅交变磁化的频率下测在周波频率取决于材料性能的常数BfHZfBphhhh)50(2(hp与f、B有关，与材料有关)任意频率下：250Bfphh3、旋转磁化引起的磁滞损耗一般较交变磁化放大45-65%（轭磁密一般在1.0-1.5T）这在以后计算基本铁耗时用系数ak考虑。二、涡流损耗1、产生的原因：铁心中的磁场发生变化时，在铁心中感应电势，会产生电流，这电流即涡流。由它引起的损耗为涡流损耗。2、涡流损耗系数计算电阻率钢片密度钢片厚度FeFeFeFeeeeddfBp6)(222任意频率下：2)50(Bfpee涡流损耗系数ep与B、f及材料厚度平方Fe成正比。三、轭部及齿部的基本铁耗1、钢的损耗系数（比损耗）22)50(50BfBfpppehehFe2、钢比损耗简便计算3.125010)50(fBppFe（瓦/公斤）3、基本铁耗计算pBBkGGpkPaFeFeFeaFe同使旋转磁化与交变磁化不随时间不按正弦变化分布不均匀接考虑钢片加工后钢自短量交变或旋转磁化的钢质.4.3.2.1:①定子或转子（齿联）轭中的基本铁耗轭中的损耗系数：3.125010)50(fBppjFej轭中基本铁耗：3.11005.1100:,6.3:)(103aNaNajFejaFejkkVAPkkVAPkkWGpkP异步机隐直流机②齿中基本铁耗齿中的损耗系数：3.125010)50(fBpptFet齿中的基本铁耗：7.11000.2100:8.1:0.4:)(103aNaNaatFetaFetkkVAPkkVAPkkkWGpkP同步机异步机直流机4、降低铁耗方法B↓（使各部分磁密不要过高）→B↓；Fe↓→5010p↓（ep↓）；选用好材料501012501022501031pDpDpD§5-3空载时铁心中的附加损耗（一）空载时铁心中的附加损耗指的是：铁心表面损耗、齿中脉振损耗（二）附加损耗产生的原因：气隙中谐波磁场电机铁心开槽导致气隙磁导不均匀空载励磁磁势空间分布曲线中有谐波脉振损耗表面损耗间凸凹面间距介于它们之损耗磁滞涡流脉振小得多比谐波波长异步齿距凸凹面间距涡流损耗表面损耗大得多比谐波波长同步极距凸凹面间距磁势谐波磁场更高次谐波磁场气隙不均匀高次谐波磁场气隙均匀齿谐波磁势相带谐波磁势谐波磁势气隙磁导齿谐波磁场匀铁心开槽气隙磁导不均基波磁势)()(00FI气隙谐波磁通的路径a)在极弧表面b)深入齿部c)在表面及齿中下面仅介绍由铁心开槽引起的空载表面损耗及脉振损耗的计算方法（空载励磁磁势谐波产生的这类损耗，一般在隐极同步机中方需考虑）一、直流机及同步机整块（或实心）磁极的表面损耗1、产生原因：是由气隙磁导齿谐波磁场与磁极表面相对运动在磁极表面引起的涡流损耗。因为频率很高，基本上集中在表面一薄层内，称表面损耗。齿谐波（磁场）频率：60ZnfZ齿谐波磁密最大值：BBkBkBBBmaxmax0)1(查取曲线由000max00bBkBB2、磁极表面涡流损耗计算①假设：a)谐波磁密在空间按正弦分布，其幅值为0B（忽略极面涡流对0B的削弱作用）；b)磁极磁导为常数（不考虑饱和）；c)磁极轴向长度较长，磁极表面仅有轴向电流。②方法：麦氏方程→偏微分方程→解方程→通解→代边界条件→特解③单位表面涡流损耗5.12002222200)()(24ZntBkBqZZZ5.10)601(41k实际上考虑假设引起误差，忽略磁滞，0k要大（按表5-2）如B为正弦分布，则气隙磁导齿谐波也将作正弦变化。200205.1200021)sin(1)()(21BdxxBZntBkq平均值④表面损耗)(1030kWAqppFep3、表面损耗与哪些因素有关：①与20B成正比：FepFeppBbBbpBBBBkB,,,,,,,)1(000000有关与大小有关与②与2t（即磁密波长）有关：Fepptt,,,表面损耗③与5.1Zf成正比：FepZZpfZnf,60④与磁极材料的导磁导电性能有关：Feppk,,0二、叠片磁极及异步机中的表面损耗1、叠片磁极的表面损耗计算为了减小磁极的表面损耗，直流机、凸极机磁极常做成叠片，利用冲片表面形成的天然氧化膜绝缘层增加涡流回路的电阻，电流↓，RIp2)(1030kWAqppFep)/()()(25.12000mWZntBkq（叠片0q小，