電機(jī)設(shè)計(jì) 課件

1、電機(jī)設(shè)計(jì)電機(jī)無(wú)處不在一、發(fā)電機(jī)提供強(qiáng)大的電力二、工業(yè)設(shè)備需要電機(jī)三、家用電器不能沒(méi)有電機(jī)四、時(shí)尚尖端數(shù)碼產(chǎn)品離不開電機(jī)五、未來(lái)交通動(dòng)力更有賴于電機(jī) 電機(jī)，它究竟是什么？電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與原理BLIf 一、直流電機(jī)基本原理的公式體現(xiàn)：f磁軛（Fe)磁極（Fe)轉(zhuǎn)子鐵心（Fe)勵(lì)磁線圈（Cu)電樞=轉(zhuǎn)子鐵心+導(dǎo)體+電刷交流電機(jī)交流異步電動(dòng)機(jī)AXBYCZn0)2402cos()1202cos(2cos111tfIitfIitfIimCmBmAn定子=定子鐵心（Fe）+線圈(Cu)轉(zhuǎn)子=轉(zhuǎn)子鐵心（Fe）+線圈(Cu或Al)電機(jī)是：合二為一，各伺其職！合二為一：定子轉(zhuǎn)子各伺其職：定子：產(chǎn)生磁場(chǎng) B轉(zhuǎn)子：產(chǎn)

2、生電流 If=BIL電機(jī)設(shè)計(jì)所要解決的主要矛盾：所用材料（鐵與銅）與電機(jī)效能之間的矛盾。第一篇 旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)計(jì) 第一章 電機(jī)設(shè)計(jì)概述 1-1 電機(jī)制造工業(yè)的近況與發(fā)展趨勢(shì) 一、我國(guó)電機(jī)制造業(yè)的發(fā)展概況 （一）品種、規(guī)格不斷增加，單機(jī)容量迅速增大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步提高（二）積極采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)與新工藝（三）標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度不斷提高（四）積極開展電機(jī)理論、測(cè)試技術(shù)和新型發(fā)電方式的研究 二、國(guó)外電機(jī)制造工業(yè)的近況與發(fā)展趨勢(shì) 1-2電機(jī)設(shè)計(jì)的任務(wù)與過(guò)程 一、電機(jī)設(shè)計(jì)的任務(wù)與對(duì)設(shè)計(jì)人員的要求1、具備過(guò)硬的電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)；2、設(shè)計(jì)人員要注意貫徹國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，努力使產(chǎn)品既滿足使用要求，

3、又盡可能地降低成本；3、設(shè)計(jì)人員應(yīng)認(rèn)真地聽取有關(guān)人員的意見和建議，注意理論與實(shí)際、設(shè)計(jì)與工藝相結(jié)合，認(rèn)真進(jìn)行調(diào)查研究、訪問(wèn)用戶和查閱資料等；（二）電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)給定的數(shù)據(jù)和對(duì)電機(jī)的主要技術(shù)要求電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)通常給定下列數(shù)據(jù)：（1）額定功率；（2）額定電壓；（3）相數(shù)及相間的連接方式；（4）額定頻率；（5）額定轉(zhuǎn)速或同步轉(zhuǎn)速；（6）額定功率因數(shù)。二、電機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程和內(nèi)容簡(jiǎn)介（一）準(zhǔn)備階段 收集資料，即相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、相近的電機(jī)技術(shù)資料包括試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在分析資料的基礎(chǔ)上編制技術(shù)任務(wù)書。（二）電磁設(shè)計(jì) 根據(jù)技術(shù)任務(wù)書的規(guī)定，進(jìn)行電磁計(jì)算，確定所設(shè)計(jì)的電機(jī)的沖片尺寸、鐵心長(zhǎng)度及電磁性能。（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定電機(jī)的

4、機(jī)械結(jié)構(gòu)、零部件尺寸、加工要求與材料的規(guī)格等。1-3國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 電機(jī)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家有關(guān)部門對(duì)電機(jī)提出一定要求的文件，它是電機(jī)生產(chǎn)的依據(jù)，也是評(píng)定電機(jī)質(zhì)量?jī)?yōu)劣的準(zhǔn)則。 生產(chǎn)部門應(yīng)力求使所設(shè)計(jì)制造的電機(jī)全面滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。有關(guān)電機(jī)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有以下幾種類型： 1、國(guó)家頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，代號(hào)為GB，例如，GB755-87電機(jī)基本技術(shù)要求等； 2、部頒標(biāo)準(zhǔn)，代號(hào)為JB，例如，JB3074-82Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件等； 3、各種電機(jī)的試驗(yàn)方法。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)通常是根據(jù)一定時(shí)期的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平來(lái)制定的，因而在一定的歷史條件下是先進(jìn)的、合理的。它隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展而逐步提高，于是

5、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也要隨之修定，而提出更高的標(biāo)準(zhǔn)要求。 1-4國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)交流電動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)機(jī)殼底座端蓋定子鐵心定子繞組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸f=Bi2L定子軛部磁密：1.5T定子齒部磁密：1.5T轉(zhuǎn)子齒部磁密：1.5T轉(zhuǎn)子軛部磁密：1.5T氣隙磁密：0.60.7TUE=4.44fkwW第二章 電機(jī)主要參數(shù)之間的關(guān)系電機(jī)主要尺寸 電機(jī)主要尺寸是指電樞鐵心的直徑和長(zhǎng)度。對(duì)于直流電機(jī)，電樞直徑是指轉(zhuǎn)子外徑；對(duì)于感應(yīng)電機(jī)和同步電機(jī)，則是指定子外徑。 確定主要尺寸是設(shè)計(jì)電機(jī)的第一步。因?yàn)橹饕叽绱_定以后，電機(jī)的重量、價(jià)格、工作特性等方方面面也隨之而定。2-1 電機(jī)主要參數(shù)之間的關(guān)系式 電機(jī)的主要尺寸與電磁功率電磁功率有著密切的關(guān)

6、系，后者可以用電機(jī)的計(jì)算功率來(lái)表示。交流電機(jī)的計(jì)算功率為：mEIP 交流電機(jī)電樞繞組的相電勢(shì)為：11. 1,444. 4時(shí)等于當(dāng)氣隙磁場(chǎng)為正弦分布為氣隙磁場(chǎng)的波形系數(shù)式中NmdpNmdpKfNKKfNKEefpefavlBlB每極磁通氣隙磁密波形示意圖.,為氣隙磁密的平均值為氣隙磁密的最大值為計(jì)算極弧系數(shù)avavpBBBBDmNIAApD2:2為線負(fù)荷長(zhǎng)度上的電流導(dǎo)體數(shù)稱通常將沿電樞圓周單位極距:,2260426046044化簡(jiǎn)后得代入將mEIPlpDBKmIDApnKlpDBNKpnKlBNKpnKfNKKEefpdpNmefpdpNmefpdpNmdpNmABKKPnlDdpNmpef21

7、 . 6ABPnlDpef21 . 6:對(duì)于直流電機(jī)同樣有.1而得到式取流電機(jī)的主要參數(shù)關(guān)系該式可以視為相應(yīng)的交dpNmKK討論：AdpNmpefCABKKPnlD21 . 6.,260260:.,2222稱之為計(jì)算轉(zhuǎn)矩上式即可寫為稱為電機(jī)常數(shù)所以把的變化范圍更小而的變動(dòng)范圍不大圍內(nèi)的電機(jī)由于一定功率和轉(zhuǎn)速范PTTlDPlDnPlDPnlDCCKKABefefefefAAdpNmp 電機(jī)常數(shù)CA大體上反映了產(chǎn)生單位計(jì)算轉(zhuǎn)矩所耗用的有效材料的體積。反映了材料的消耗量。nlDPlDTCKCefefAAA226021:的倒數(shù)為 KA表示單位體積有效材料所能產(chǎn)生的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。它的大小反應(yīng)了電機(jī)材料的利用

8、率，通常稱之為利用系數(shù)。 利用系數(shù)的高低取決于兩方面：其一是材料的質(zhì)量；其二是制造工藝水平。對(duì)于不同類型的電機(jī)，其計(jì)算功率可按給定的額定功率PN來(lái)決定：.cos:1與端電壓之比為額定負(fù)載時(shí)感應(yīng)電勢(shì)感應(yīng)電機(jī)又稱異步電機(jī)ENNNEKPKPNNEPKPcos:2同步發(fā)電機(jī).,:3系數(shù)并勵(lì)繞組電流而引入的為考慮電樞壓降和式中并勵(lì)繞組的直流電動(dòng)機(jī)mNNmKPKP重要結(jié)論 1、電機(jī)的主要尺寸由其計(jì)算功率P或計(jì)算轉(zhuǎn)矩T所決定。在其它條件相同時(shí)，T相近的電機(jī)所耗用的材料也相近。2、電磁負(fù)荷A和B不變時(shí)，相同功率的電機(jī)，轉(zhuǎn)速較高的，尺寸較小；或尺寸相同的電機(jī)，轉(zhuǎn)速較高的，則功率較大。表明提高轉(zhuǎn)速可以減小電機(jī)的體

9、積。3、轉(zhuǎn)速一定時(shí)，若直徑不變而采用不同的鐵心長(zhǎng)度，則得到不同功率的電機(jī)。4、電機(jī)的主要尺寸在很大程度上和選用的電磁負(fù)荷A、B有關(guān)。電磁負(fù)荷選得越高，則電機(jī)在一定功率下的尺寸就越??；或電機(jī)在一定尺寸下的功率就越大。2-2電機(jī)中的幾何相似定律案例討論： 有二臺(tái)電機(jī)，容量均為1.1Kw，轉(zhuǎn)速為1450r/min，對(duì)比另一臺(tái)電機(jī)容量為2.2Kw，轉(zhuǎn)速也為1450r/min，問(wèn)從經(jīng)濟(jì)因素考慮，應(yīng)選擇二臺(tái)容量較小的電機(jī)還是選擇總?cè)萘肯嗤囊慌_(tái)電機(jī)？ 一般而言，對(duì)于相同轉(zhuǎn)速（即極數(shù)也相同），不同容量的電機(jī)間，有相似的幾何形狀，對(duì)應(yīng)尺寸有相同的比值，即：。bhbbhhllDDsssBsAsBsABABA分別

10、為槽高和槽寬與其中,FedpNBANE，ffNKEEIpmEIp則有一定時(shí)當(dāng)頻率又有即有由電機(jī)的計(jì)算功率,44. 4,CuFeFeFeABJANABJAJANBAEI：p，AJJAI)(0000前式又改寫為因此為導(dǎo)體的截面積為電流密度又因?yàn)?144222pllp，JB，lllAA，lAACuFeCuFe或可得一定與于是有由于幾何形狀相似因此有各與面積414343331ppppG，）（plGlG則有下的電機(jī)重量功率換算到單位容量故有由于材料重量 該式表明，隨著單機(jī)容量增大，其有效材料的利用率均將提高。 該定律得出的結(jié)論是：對(duì)于幾何形狀相似的電機(jī)，單位功率所需的有效材料與功率的1/4次方正反比。即

11、隨著單機(jī)容量的增大，有效材料的利用率將提高。2-3 電磁負(fù)荷的選擇AdpNmpefCABKKPnlD21 . 6 根據(jù)上式，由于p、KNm、Kdp實(shí)際上變化不大，因此當(dāng)計(jì)算功率P與轉(zhuǎn)速n一定時(shí)，電機(jī)的主要尺寸取決于電磁負(fù)荷A、B。顯然：成本重量體積efAlDCBA2, 所以，人們總希望選取較高的A和B，但是，過(guò)高的A和B也帶來(lái)負(fù)面影響。一、電磁負(fù)荷對(duì)電機(jī)性能和經(jīng)濟(jì)性的影響(一）線負(fù)荷A較高，氣隙磁密B不變1、電機(jī)尺寸和體積減小，可節(jié)省硅鋼片材料；2、由于B一定，以及鐵心重量減輕，鐵耗也隨之減?。?、繞組的用銅量增加；用銅量體積因?yàn)閐pNmFepFefKKENABA4:4、增大電樞單位表面上的銅

12、耗，使繞組溫升增高；5、影響電機(jī)參數(shù)與特性。因?yàn)樵褦?shù)N增多，導(dǎo)致電機(jī)繞組的電抗變大，感應(yīng)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)電流均降低。對(duì)同步電機(jī)，電壓變化率增大等；對(duì)直流電機(jī)，則會(huì)使換向惡化。（二）氣隙磁密B較高，線負(fù)荷A不變1、電機(jī)尺寸和體積減小，可節(jié)省硅鋼片材料；2、使電樞基本鐵耗增大；3、氣隙磁位降和磁路的飽和度增加；4、影響電氣參數(shù)與電機(jī)性能。二、線負(fù)荷A和氣隙磁密B的選擇 電磁負(fù)荷選擇時(shí)關(guān)聯(lián)的因數(shù)很多，很難單純地從理論上加以確定。要根據(jù)具體條件來(lái)選擇。1、電機(jī)所選用的絕緣材料的等級(jí)越高，電機(jī)允許的溫升也就越高。電磁負(fù)荷A、B可選高些。2、電機(jī)所選用的導(dǎo)磁材料（硅鋼片）及導(dǎo)電材料性能好，則

13、電磁負(fù)荷可選高些。3、電機(jī)的通風(fēng)冷卻條件好，則電磁負(fù)荷可選高些。 隨著電工材料性能的不斷提升及制造工藝的不斷進(jìn)步，電機(jī)的電磁負(fù)荷一直逐步提高，從而使電機(jī)的體積、重量不斷減小。2-4電機(jī)主要尺寸比的選擇及確定主要尺寸的一般方法一、主要尺寸比的選擇在選擇了A和B后，由式：AdpNmpefCABKKPnlD21 . 6 即可初步確定電機(jī)的D2lef。但是對(duì)相同的D2lef，可以設(shè)計(jì)得細(xì)長(zhǎng)，也可以設(shè)計(jì)得粗短。為了反映電機(jī)這種幾何形狀關(guān)系，引入一個(gè)尺寸比的系數(shù)：efl現(xiàn)分別說(shuō)明不同類型電機(jī)對(duì)值的選擇。若D2lef不變而較大：1、電機(jī)將較細(xì)長(zhǎng)。好處是繞組的端部變得較短，端部用銅量相應(yīng)減少，可提高繞組的銅的

14、利用率。因此單位功率材料消耗較少，成本較低。2、電機(jī)體積未變，因而鐵的重量不變，在同一磁密下的基本鐵耗不變。但是附加鐵耗有所下降，機(jī)械損耗也因直徑的變小而減小。因此電機(jī)總損耗下降，效率提高。3、繞組端部較短，因此端部漏抗減小。4、由于電機(jī)細(xì)長(zhǎng)，通風(fēng)散熱條件變差，從而導(dǎo)致軸向溫度分布不均勻度加大。5、電機(jī)細(xì)長(zhǎng)，則鐵心沖片數(shù)目增多，沖片加工與鐵心疊壓工時(shí)增加；因鐵心直徑較小，嵌線難度增大，嵌線工時(shí)增多。6、電機(jī)細(xì)長(zhǎng)，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小，對(duì)于要求頻繁起動(dòng)運(yùn)行的電機(jī)是有利的。綜上所述，當(dāng)選擇值時(shí)，通常要考慮的因數(shù)有：1）參數(shù)與溫升；2）節(jié)約用銅量；3）轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度；4）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等。以下對(duì)不同種類的電機(jī)

15、給出值的范圍。（一）感應(yīng)電機(jī)即異步電機(jī)通常=0.41.5，對(duì)大型感應(yīng)電機(jī)則為=13.5，（二）同步電機(jī) 對(duì)于凸極同步電機(jī)，通常，中小型同步電機(jī)的=0.62.5，其上限為多極電機(jī)。對(duì)于高速或大型同步電機(jī)，由于轉(zhuǎn)子材料機(jī)械強(qiáng)度的限制，值選得較高，達(dá)34。（三）直流電機(jī)通常，中小型直流電機(jī)的=0.61.2，大型直流電機(jī)的=1.252.5實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，值的選擇往往需要通過(guò)若干計(jì)算方案的全面比較分析，才能作出正確的判斷。二、確定主要尺寸的一般方法efdpnmpefdpdpdpNlDABKKPnlDKKKBAnPP22,1 . 6)4(92. 0,96. 0,:)3(,)2(.,) 1 (得出以上數(shù)據(jù)代入雙

16、層繞組時(shí)當(dāng)采用單層繞組時(shí)對(duì)于交流電機(jī)計(jì)算由經(jīng)驗(yàn)選取電磁負(fù)荷確定電機(jī)轉(zhuǎn)速利用公式得出計(jì)算功率先根據(jù)電機(jī)的額定功率.)7()22, 12(,)6(,)5(1進(jìn)行必要調(diào)整與鐵心長(zhǎng)度再對(duì)定子內(nèi)徑表表標(biāo)準(zhǔn)值將計(jì)算值調(diào)整至確定定子外徑比值根據(jù)定子內(nèi)外徑的經(jīng)驗(yàn)與分別求得值根據(jù)所選的efeflDDlD 但以上確定主要尺寸的方法不夠簡(jiǎn)便。在實(shí)際應(yīng)用中，人們根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通常采用“類比法”來(lái)確定主要尺寸。 所謂“類比法”，即是將所要設(shè)計(jì)的電機(jī)的具體條件（如結(jié)構(gòu)、材料、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、工藝等）參照已生產(chǎn)過(guò)的相近規(guī)格的電機(jī)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，直接初選主要尺寸及某些其它數(shù)據(jù)。例如：所設(shè)計(jì)的感應(yīng)電機(jī)與已生產(chǎn)的同類型電機(jī)具有相同的極

17、數(shù)，但額定功率不同，則根據(jù)主要尺寸關(guān)系式：21212121222121,NNefefNNefefPPllDDPPlDlD則有如果選取可近似認(rèn)為：AdpNmpefCABKKPnlD21 . 6 2-5系列電機(jī)及其設(shè)計(jì)特點(diǎn) 所謂系列電機(jī)是指功率及安裝尺寸按一定規(guī)律遞增，零部件通用性很高的一系列電機(jī)。系列電機(jī)具有以下幾方面特點(diǎn)：1、系列電機(jī)的額定功率具有一定的范圍，按一定比例遞增。例如Y系列的三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率從0.55kW250kW共分26個(gè)等級(jí)。2、系列電機(jī)的額定電壓按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)選用其中的一種或幾種。例如Y系列電機(jī)的額定電壓均為380V。3、系列電機(jī)有一定的轉(zhuǎn)速范圍或等級(jí)。例如Y系

18、列的同步轉(zhuǎn)速有：3000、1500、1000、750r/min等四種。4、系列電機(jī)規(guī)定了若干鐵心沖片的外徑尺寸，且每一外徑對(duì)應(yīng)于一個(gè)機(jī)座號(hào)。同一個(gè)機(jī)座號(hào)可有幾種不同的鐵心長(zhǎng)度。每一種鐵心長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于不同的功率數(shù)值。系列電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)：1、功率按一定規(guī)律遞增同一系列中相鄰兩功率等級(jí)之比（大功率/小功率），稱為功率的遞增系數(shù)Kp。 Kp的取值直接影響到整個(gè)系列功率等級(jí)數(shù)目的確定，而且對(duì)系列的經(jīng)濟(jì)性有重要影響。 如果Kp取小，功率等級(jí)多，提供給用戶的選擇就多，并可減少過(guò)安裝容量、過(guò)安裝費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用。 但是，功率等級(jí)增多，使系列中的規(guī)格較多，制造所需工藝裝備增加，生產(chǎn)管理復(fù)雜，制造成本增加，電機(jī)的價(jià)格

19、提高。 因此，選擇Kp應(yīng)進(jìn)行細(xì)致地分析與綜合，兼顧用戶選用與生產(chǎn)兩方面的方便。 我國(guó)Y系列電機(jī)的功率等級(jí)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB321-64優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先系數(shù)加以確定，如書20頁(yè)表2-3所示。2、安裝尺寸與功率等級(jí)相適應(yīng)安裝尺寸是指電機(jī)與配套機(jī)械進(jìn)行安裝時(shí)的有關(guān)尺寸。系列電機(jī)的安裝尺寸一般按軸中心高來(lái)分級(jí)。功率等級(jí)確定后，通常一個(gè)軸中心高對(duì)應(yīng)兩個(gè)功率等級(jí)。我國(guó)的中小型電機(jī)采用的軸中心高尺寸如書21頁(yè)表2-4，表2-5所示。3、電樞沖片外徑的確定 我國(guó)中小型感應(yīng)電機(jī)基本系列的定子沖片外徑系見表2-4，表2-5，它是和軸中心高相對(duì)應(yīng)的。4、零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化 即系列電機(jī)的零部件應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件與

20、標(biāo)準(zhǔn)尺寸、標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。以提高通用性和互換性，降低生產(chǎn)成本，方便使用維修。5、考慮派生的可能性 考慮有可能僅作少量改動(dòng)即派生出某些產(chǎn)品，以滿足特殊性能、特殊使用環(huán)境與特殊使用條件的要求。第三章磁路計(jì)算 3-1概述)()(只與各自繞組相交鏈漏磁場(chǎng)繞組相交鏈既與定子繞組也與轉(zhuǎn)子主磁場(chǎng)磁場(chǎng)繞組通過(guò)電流 磁路計(jì)算的目的在于確定勵(lì)磁電流及電機(jī)的空載特性。大體步驟：磁場(chǎng)（B）磁勢(shì)（F）勵(lì)磁電流（I）一、磁路計(jì)算所依據(jù)的基本原理基本原理是全電流定律或稱安培環(huán)路定律：lil dH如果積分路徑沿著磁場(chǎng)強(qiáng)度的矢量取向（即沿著磁力線），則：liHdl磁路計(jì)算步驟：1、選擇積分閉合回路。一般所選擇的閉合回路通過(guò)磁極的中心

21、線。2、分段：即沿著閉合回路，分為若干段，認(rèn)為各段的磁通沿著截面均勻分布，各段中的磁碭強(qiáng)度為恒值。SN于是每對(duì)極回路的勵(lì)磁磁勢(shì)：012211FLHLHLHLHHdlnxxnnl 由于一對(duì)極中的兩個(gè)極的磁路情況是相同的，所以也可以只計(jì)算半條回路上各段的磁壓降，其總和即為每極的勵(lì)磁磁勢(shì)。 勵(lì)磁磁勢(shì)的計(jì)算可歸結(jié)為計(jì)算磁路上各段磁壓降。各類電機(jī)的磁路可分為如下各段：1、空氣隙；2、定子齒（或磁極）；3、轉(zhuǎn)子齒（或磁極）；4、定子軛；5、轉(zhuǎn)子軛其中空氣隙的磁壓降通常占較大的比例（約6085%）。二、電機(jī)中常用的磁性材料電機(jī)中的鐵心一般多采用表面涂漆的硅鋼片疊壓而成。硅鋼片根據(jù)制造工藝的不同又分為熱軋片與

22、冷軋片。3-2空氣隙磁壓降的計(jì)算 通常計(jì)算是最大氣隙磁通密度所在的磁極中心線處的氣隙磁壓降。即：.,;數(shù)隙磁阻增加而引入的系考慮到因槽口影響使氣氣隙系數(shù)強(qiáng)度過(guò)極中心線處的氣隙磁場(chǎng)氣隙的徑向長(zhǎng)度式中KHHKF氣隙磁場(chǎng)：mHBH/104,7000空隙磁導(dǎo)率00:efpefplKBKFlB于是氣隙最大磁密對(duì)于每極磁通可根據(jù)給定的繞組感應(yīng)電勢(shì)來(lái)確定。naPNEnCEaaea60,對(duì)于直流電機(jī)fNKKEdpNm4,對(duì)于交流電機(jī)Klefp及氣隙系數(shù)電樞的計(jì)算長(zhǎng)度算極弧系數(shù)接下來(lái)就應(yīng)該確定出計(jì)以后根據(jù)上式算出了,一、計(jì)算極弧系數(shù)p的確定efpeflBdxxBldsxB22)()(:,磁通為每極如圖中實(shí)線所示

23、BBBdxxBavp22)(1:所以 計(jì)算極弧系數(shù)p表示在一個(gè)極距下的平均磁密與最大磁密之比。計(jì)算極弧系數(shù)p的大小取決于氣隙磁密分布曲線B（x）的形狀。當(dāng)B（x）為正弦分布時(shí)， p=2/=0.637。（一）直流電機(jī)的p1、均勻氣隙即極弧下的氣隙為均勻的，對(duì)于這類型直流電機(jī)，有：:,:ppavefpefpefavbBBlbBlBlB所以又由于,.2 ;,2ppppppbbbb數(shù)式即可確定計(jì)算極弧系代入上式將效應(yīng)是計(jì)及了極尖處的邊緣為極弧長(zhǎng)度式中2、不均勻氣隙 為了消弱電樞反應(yīng)，磁極常做成削角的形狀，如圖所示。其中間部分的約2/3表面下的氣隙仍是均勻的，兩側(cè)逐漸增大到2，對(duì)于這種極靴，由于邊緣效應(yīng)

24、被削弱，因此可?。簆pbb2ppbbpb邊緣效應(yīng)同理，對(duì)于偏心的圓弧形極靴，即空氣隙由連續(xù)地增大到max， 當(dāng)max /3時(shí)，可?。簆pbb.,25. 075. 0:,max作為等效氣隙長(zhǎng)度即的長(zhǎng)度要加長(zhǎng)但是eq（二）感應(yīng)電機(jī)的p 一般情況下，感應(yīng)電機(jī)由于磁路的飽和氣隙磁場(chǎng)已不是正弦分布，而是與直流機(jī)類似的比較扁平的形狀。因此Bav/B=p 0.637。p的數(shù)值主要與定子齒與轉(zhuǎn)子齒的飽和程度有關(guān)。齒部越飽和，則氣隙磁場(chǎng)波形越扁來(lái)， p也越大。齒部的飽和程度以飽和系數(shù)來(lái)標(biāo)志，它等于：FFFFKtts21求出了Ks以后，根據(jù)p與Ks的關(guān)系曲線，確定出p.%1,)45. 115. 1 (21并進(jìn)行計(jì)

25、算重新假定若計(jì)算出得出根據(jù)公式查出一個(gè)先假定一個(gè)sssssttefppsKKKKKFFFBlBK 圖中還提出供了KNm=f(Ks)的關(guān)系曲線。當(dāng)磁路不飽和，磁場(chǎng)分布為正弦波時(shí)，KNm=1.11，隨著Ks的增大，KNm逐漸下降。（三）凸極同步電機(jī)的p 凸極電機(jī)的勵(lì)磁磁勢(shì)空間波形呈方波，其F的波形也是方波。為了使氣隙磁密的分布為正弦分布，則氣隙的大小，在極弧下不是均勻的。的變化應(yīng)滿足如下關(guān)系：xxFBBxFxHxBxBcos)(:)()(cos)(01001代入上式得而 若按上式規(guī)律變化在工藝上實(shí)現(xiàn)十分困難，通常做法是把極靴的外表做成圓弧形，和定子鐵心內(nèi)圓不同心。最大空氣隙max按下式計(jì)算：)75

26、. 055. 0(,5 . 1,2cosmaxmax一般選取極弧的長(zhǎng)度左右一般控制在ppbb.)(,.)(曲線而得則查另一條步電機(jī)對(duì)于均勻氣隙的凸極同查出的數(shù)值可根據(jù)曲線pppppbfbf二、電樞或氣隙的軸向計(jì)算長(zhǎng)度lef 由于邊緣效應(yīng)，即磁通不是完全在鐵心長(zhǎng)度的范圍內(nèi)穿過(guò)氣隙，有一小部分磁通從定轉(zhuǎn)子的端面越過(guò)，如圖所示。因此，軸向長(zhǎng)度上要多算一些。經(jīng)推導(dǎo)可得兩端面處磁場(chǎng)分布的等效長(zhǎng)近似為2。 即：lef=lt+2 如果轉(zhuǎn)子鐵心中有徑向通風(fēng)道，如圖所示。由于徑向通風(fēng)道處沒(méi)有硅鋼片，因此電樞計(jì)算長(zhǎng)度比鐵心總長(zhǎng)要短些。.;:的長(zhǎng)度一個(gè)徑向通風(fēng)道所損失為沿著鐵心軸向長(zhǎng)度因數(shù)為鐵心中的徑向通風(fēng)道式中為

27、于是電樞計(jì)算鐵心長(zhǎng)度vvvvtefbNbNll25:,5:,22vvvvvvbbbbbb則徑向通風(fēng)道且相互對(duì)齊對(duì)于定轉(zhuǎn)子兩方面都有則定子無(wú)通風(fēng)道的情況風(fēng)道對(duì)于僅轉(zhuǎn)子上有徑向通三、氣隙系數(shù)K 在氣隙磁壓降的計(jì)算公式中，為了計(jì)及槽開口的影響引入了一個(gè)系數(shù)K 先假定轉(zhuǎn)子鐵心表面有齒、槽，而定子表面光滑，則槽口處磁阻大，磁通量少，因而使總的氣隙磁通量減少。但是為了維持不變（因?yàn)橥獠侩妷翰蛔儯?，則齒頂處的最大氣隙磁密由無(wú)槽時(shí)的B增加到Bmax。 以直流電機(jī)為列，實(shí)際的磁密分布曲線如圖所示。.1:,max00maxmax氣隙磁密增大的倍數(shù)表示因齒槽的存在而使式中降為最大磁密處的氣隙磁壓開槽后BBKKBBH

28、FBKKKef最大值仍為而氣隙磁密的的無(wú)槽電機(jī)來(lái)等效有槽電機(jī)可以用氣隙為為從物理意義上講對(duì)氣隙即稱作有效氣隙長(zhǎng)度把.,10max:sBtBt位軸向長(zhǎng)度的磁通為內(nèi)的單如圖一個(gè)齒距 它應(yīng)等于未開槽時(shí)一個(gè)齒距t內(nèi)的磁通Bt以保持主磁通值不變。即：tBsBtB10max解該方程，從而得到：101max0maxsttsBBttBBK)2(1ln)2(tan)2(4:,:,20010010bbbttKKbs得克利斯多菲爾變換根據(jù)許瓦茲如果槽為無(wú)限深也可表示為所以有關(guān)及槽口寬度均與氣隙長(zhǎng)度和由于200020000)5()5(:)75. 04 . 4()75. 04 . 4(:.,1,bbtbtKbbtbtK

29、b對(duì)于開口槽對(duì)于半閉口或半開口槽公式可以達(dá)到精度要求工程上采用下列近似只要滿足限深但實(shí)際情況槽不可能無(wú) 當(dāng)定、轉(zhuǎn)子兩邊都開槽時(shí)，例如感應(yīng)電機(jī)，則： KK1K2 其中K1為定子有槽，轉(zhuǎn)子無(wú)槽的氣隙系數(shù)； K2則為轉(zhuǎn)子有槽，定子無(wú)槽的氣隙系數(shù)。3-3齒部磁壓降的計(jì)算 每極齒部磁壓降可用下式計(jì)算： Ft=HtLt 式中Ht-齒的磁場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)于Bt，可由所用硅鋼片的磁化曲線查得。 Lt-齒的磁路計(jì)算長(zhǎng)度。一、齒磁密Bt的計(jì)算（一）齒磁密Bt1.8T的場(chǎng)合 由于齒部磁密超過(guò)1.8T，齒部磁路比較飽和，使齒部磁阻增大，與槽的磁阻相比差別不是很大。因此從槽部進(jìn)入軛部的磁通增多。即實(shí)際的齒部磁場(chǎng)強(qiáng)度及磁壓降

30、要小一些。當(dāng)齒很飽和時(shí)，可以假定進(jìn)入槽部分的磁通不再進(jìn)入齒中。取一圓柱面為等磁位面，該面垂直于磁力線。在此表面處，一個(gè)齒距范圍內(nèi)的磁通分為兩部分，tx經(jīng)過(guò)齒，sx經(jīng)過(guò)槽，即：txsxtxtxtxttxsxtxtAAAA:面積將上式兩邊同除以齒截即.,;.;,:0取決于齒槽的尺寸槽系數(shù)即磁分路系數(shù)該處齒的截面積該處槽的導(dǎo)磁截面積實(shí)際齒磁密全部進(jìn)入齒時(shí)的齒磁密即假想磁通齒的視在磁密式中公式變?yōu)閟txsxtxttxssxtxssxtxtxsxsxsxtxtxsxtxtxkAABBkHBkBBAAABABB由于所取的圓柱表面為等磁位面故槽部的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hsx即等于同一磁位面上的齒部的磁場(chǎng)強(qiáng)度Htxstx

31、txssxtxtxkHBkHBB00:上式公式又化為該直線與磁化曲線的交點(diǎn)P的橫座標(biāo)即為實(shí)際的磁部的磁場(chǎng)強(qiáng)度Ht，用它來(lái)計(jì)算Ft。二、齒的磁路計(jì)算長(zhǎng)度LtstttthLhhLrhhLrrhL:31:)(32:21212111122222對(duì)于開口槽對(duì)于半開口槽槽對(duì)于感應(yīng)電機(jī)定子梨形槽對(duì)于直流電機(jī)電樞梨形綜上所述，對(duì)于Bt1.8T的情況，求解Ht的步驟如下：stxtxtxtxsxstxttxKHBBAAKAB、0,1得直線及求)(2txtxHfB、出磁化曲線根據(jù)所選硅鋼片材料畫txtxtxstxtxtxHHfBKHBB、得到的交點(diǎn)與磁化曲線由直線)(30極聯(lián)軛(直流機(jī)或凸極同步機(jī))j=m/2mhj

32、3-4軛部磁壓降的計(jì)算 軛部分兩種結(jié)構(gòu)：其一是與極身相連的軛，稱為極聯(lián)軛，例如直流電機(jī)的定子軛；其二是與齒相連的軛，稱為齒連軛，例如感應(yīng)電機(jī)的定子軛。 一、極連軛磁壓降的計(jì)算 通過(guò)磁極的磁通m經(jīng)過(guò)磁極后分成兩路，分別進(jìn)入左右兩邊的軛，所以軛部磁通的數(shù)值是m/2。.,:2為軛的軸向長(zhǎng)度為軛的高度式中極聯(lián)軛的軛部磁密為jjjjmjlhlhBjjHB)(查磁化曲線.,221均值即最大與最小直徑之平為軛的平均直徑式中度為每極的磁軛路徑計(jì)算長(zhǎng)javjavjDpDLjjjLHF :極聯(lián)軛的磁壓降為齒聯(lián)軛(感應(yīng)電機(jī))二、齒聯(lián)軛的磁壓降計(jì)算氣隙磁通分散地進(jìn)入齒部及軛部，因此各個(gè)截面所穿過(guò)的磁通是不一樣的。且在

33、每一截面處沿著徑向方向的磁密也不是均勻分布的。如圖所示。計(jì)算軛部磁壓降時(shí)，作簡(jiǎn)化處理：1、把軛部的平均勻弧長(zhǎng)作為理想的積分路徑，對(duì)L線段上的磁壓降忽略不計(jì)，只計(jì)算軛部平均弧長(zhǎng)上的磁壓降，如圖中的虛線弧長(zhǎng)；2、軛部截面上各點(diǎn)磁密沿徑向方向上的分布是均勻的。jjFejjFeefjxjjFeefjjFejjxxefjxlhKdxxBlhKlBxdxxBlhKllhKxxBxBdxxBldsxBxA020002)(:,2)()()(:)(:)()()(:等于達(dá)到最大處的軛部截面中的磁密當(dāng)軛部磁密氣隙磁密分布曲線式中中的磁通為穿過(guò)任一截面0,3232:32:.;2222222221111vvvsijsi

34、jjjdddrhDDhrhDDhhl若無(wú)通風(fēng)道則轉(zhuǎn)子軸向通風(fēng)道直徑對(duì)于轉(zhuǎn)子圓底槽對(duì)于定子圓底槽軛部的計(jì)算高度為軛部的軸向長(zhǎng)度 由Bj(最大軛部磁密)查磁化曲線得：Hj（相應(yīng)于最大磁密的磁場(chǎng)強(qiáng)度）對(duì)Hj打折得到平均磁場(chǎng)強(qiáng)度Hjav=CjHj齒聯(lián)軛的平均直徑度為每極的齒聯(lián)軛計(jì)算長(zhǎng)javjjavjDLpDL,212).391(,.,:0pBCBHLHCFHCHLHl dHFjjjjjjjjjjjavjjavLjj通過(guò)查附錄曲線而得有關(guān)極對(duì)數(shù)及它與軛尺寸軛部磁壓降的校正系數(shù)查磁化曲線而得由的磁場(chǎng)強(qiáng)度相應(yīng)于最大切向磁密處式中得令于是（二）直流電機(jī)齒聯(lián)軛磁壓降計(jì)算在相鄰兩主極極尖之間的電樞軛中通過(guò)了/2的

35、磁通，而在極弧下的電樞軛中穿過(guò)每個(gè)截面的磁通均小于/2(見書p38)。 因此對(duì)軛部常分二段來(lái)計(jì)算磁壓降。1、極間范圍內(nèi)22jjFejjhlKBB2、極弧范圍內(nèi)1332jjFejjhlKBB該處磁密取根據(jù)上式求出的Bj1，Bj2查磁化曲線得相應(yīng)的Hj1，Hj2，于是有：計(jì)算可根據(jù)公式212)1 (212211pDLLLHLHLHLHFjavjjjpjjpjjjjjj3-6勵(lì)磁電流和空載特性計(jì)算 各類電機(jī)勵(lì)磁電流或空載特性的計(jì)算步驟為： 1、根據(jù)感應(yīng)電勢(shì)E確定每極的氣隙磁通； 2、計(jì)算磁路各部分的磁壓降，將各部分磁壓降相加便得到每極磁勢(shì)； 3、計(jì)算磁化電流或空載特性。 一、感應(yīng)電勢(shì)和氣隙磁通（一）

36、對(duì)于勵(lì)磁電流必須作調(diào)節(jié)的直流電機(jī)和同步電機(jī)由于運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)而使感應(yīng)電勢(shì)有相當(dāng)大的變動(dòng)，需要計(jì)算空載特性曲線，即計(jì)算對(duì)應(yīng)于一系列的感應(yīng)電勢(shì)值：0.3UN，0.6UN，0.8UN,-1.3UN的磁路總磁壓降F0及相應(yīng)的勵(lì)磁電流。（注：空載時(shí)U=E）（二）對(duì)于感應(yīng)電機(jī)由于該電機(jī)從空載到額定負(fù)載，感應(yīng)電勢(shì)變動(dòng)不大（運(yùn)行時(shí)電壓不變），只須求出額定負(fù)載和空載狀態(tài)時(shí)的勵(lì)磁電流。先計(jì)算感應(yīng)電勢(shì)。磁通的確定直流電機(jī)：同步電機(jī)：異步（感應(yīng)）電機(jī)：nCEedpNmfNKKE4額定負(fù)載時(shí)：NEdpNmUkfNKKE 41空載時(shí)：1104xIUfNKKEmNdpNm1、額定負(fù)載時(shí)定子相繞組感應(yīng)電勢(shì)E1.,)1

37、(%,5 . 0,)1 (.,95. 085. 0)1 ( ,)1 (1精度之內(nèi)直至偏差達(dá)到所要求的及返工計(jì)算新預(yù)估則重如果偏差大于比的復(fù)核值與預(yù)估值相對(duì)還要對(duì)電機(jī)取較高值對(duì)功率大極數(shù)少的范圍內(nèi)的值在對(duì)一般中小型電機(jī)而言LLLNLNEUUKE2、空載電勢(shì)E10計(jì)算E10時(shí)可忽略I0R1：;,:,011010101010101010分量額定電流中的磁化電流空載電流式中則有如果只考慮大小mmNmNNNIIXIUXIUXIUEEXI jEXI jRIU3、氣隙磁通.4:并進(jìn)行磁路計(jì)算了得出磁通根據(jù)公式fNKKEdpNm二、每極勵(lì)磁磁勢(shì)1、對(duì)直流電機(jī)：)()()()()(210極身磁壓降電樞軛磁壓降定

38、子軛磁壓降電樞齒部磁壓降氣隙磁壓降mjjtFFFFFF2、對(duì)感應(yīng)電機(jī))()()()()(22110轉(zhuǎn)子齒部磁壓降轉(zhuǎn)子軛磁壓降定子軛磁壓降定子齒部磁壓降氣隙磁壓降tjjtFFFFFF3、對(duì)于凸極同步電機(jī))()()()()()(210極身殘隙磁壓降極身磁壓降轉(zhuǎn)子軛磁壓降定子軛磁壓降定子齒部磁壓降氣隙磁壓降jmjjtFFFFFFF三、勵(lì)磁電流和空載特性對(duì)于直流電機(jī)和凸極同步電機(jī)，由于勵(lì)磁繞組是集中式繞組，則空載勵(lì)磁電流為：為勵(lì)磁繞組的每極匝數(shù)fffNNFI00對(duì)于多相交流分布繞組，例如感就電機(jī)，其交流磁化電流或勵(lì)磁電流（有效值）：.;9 . 020為每相串聯(lián)匝數(shù)為相數(shù)NmmNKpFIdpm空載特性：

39、 對(duì)于直流電機(jī)或凸極同步電機(jī)，在0.3UN1.3UN的范圍內(nèi)取不同的電勢(shì)E值，得到不同的磁通值，由磁路計(jì)算分別求出相應(yīng)的勵(lì)磁電流If0，即可得到一條空載特性曲線E=f(If0)。電機(jī)的電氣參數(shù)一、直流電機(jī)電氣參數(shù)：勵(lì)磁繞組電阻Rf、勵(lì)磁繞組電感Lf；電樞繞組電阻Ra、電樞繞組電感La；二、交流同步電機(jī)電氣參數(shù)：勵(lì)磁繞組電阻Rf、勵(lì)磁繞組電感Lf；電樞繞組電阻Ra、直軸電樞反應(yīng)電抗xd交軸電樞反應(yīng)電抗xq、電樞漏抗x1三、交流異步（感應(yīng)）電機(jī)電氣參數(shù)：定子繞組電阻R1、定子勵(lì)磁電抗xm定子漏抗x1轉(zhuǎn)子繞組電阻R2、轉(zhuǎn)子漏抗x2第四章 參數(shù)計(jì)算4-1繞組電阻的計(jì)算 直流電阻可按下式計(jì)算：Ctttm

40、CAlRtt/004. 0.)(1 :,.100175. 015,151560對(duì)于銅為導(dǎo)體電阻的溫度系數(shù)可按下式進(jìn)行換算時(shí)的電阻率溫度內(nèi)在電機(jī)通常的運(yùn)行范圍時(shí)銅的當(dāng)溫度為電阻率與溫度有關(guān) 按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB755-81的規(guī)定，各絕緣等級(jí)的基準(zhǔn)工作溫度為：對(duì)于A級(jí)、E級(jí)、B級(jí)絕緣的基準(zhǔn)工作溫度為75；對(duì)于F級(jí)、H級(jí)絕緣的基準(zhǔn)工作溫度為：115。 由于集膚效應(yīng)，使交流電阻較直流電阻值大。交流電阻值按下式計(jì)算：為電阻的增加系數(shù)式中0FFKRKR 一、直流電機(jī)直流電機(jī)電樞繞組的電阻可按下式計(jì)算：.;2;21)2()2(2電阻率基準(zhǔn)工作溫度時(shí)導(dǎo)體的為并聯(lián)支路數(shù)為導(dǎo)體截面積為線圈的平均半匝長(zhǎng)為繞組的總導(dǎo)體數(shù)式

41、中aAlNaaAlNaAlNRccaccaccaa二、感應(yīng)電機(jī)1、定子繞組每相電阻可按下式計(jì)算：;21111111為相繞組的并聯(lián)支路數(shù)為導(dǎo)體截面積為線圈的平均半匝長(zhǎng)為繞組的每相串聯(lián)匝數(shù)式中aAlNaAlNKRccccF2、繞線式轉(zhuǎn)子電阻計(jì)算 計(jì)算公式同上，但系數(shù)KF取1，因?yàn)樵谡＿\(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的頻率很低集膚效應(yīng)忽略不計(jì)。3、籠型轉(zhuǎn)子電阻的計(jì)算指折算到定子方面的轉(zhuǎn)子每相電阻。折算系數(shù)如下：2221121)(dpdpKNKNmmK 把籠型轉(zhuǎn)子繞組當(dāng)作一個(gè)對(duì)稱多相繞組，其相數(shù)等于槽數(shù)即導(dǎo)條數(shù)，每相的導(dǎo)條數(shù)為1。于是：2222,21, 1ZmNKdp 各導(dǎo)條電流的有效值是相等的，相鄰導(dǎo)條之間的相位

42、差為相鄰兩槽間的電角度。22Zp 同理，轉(zhuǎn)子端環(huán)各段中的電流有效值也相等，相鄰兩段中的電流相位差也等于。導(dǎo)條電流與端環(huán)電流之間的關(guān)系：如圖所示，導(dǎo)條電流IB等于相鄰兩端電流IR之差。由相量圖可得：2sin2BRII 計(jì)算每相電阻時(shí)，可用接成星形的電阻來(lái)替代接成多邊形的端環(huán)電阻。如圖所示。等效的相電阻R2的電損耗應(yīng)等于原來(lái)籠型轉(zhuǎn)子繞組的電損耗即：)2()2(2:2sin22sin2,2)(2:.;2222222222222222222222222RRBBRRBBRBRBRBRBRBRBRRBBBAPDZAlAZDpZAlpRZRRZpZpIIRRIIRRRRRRIZRIZRIZ于是由于于是阻為相

43、鄰導(dǎo)條間的端環(huán)電為導(dǎo)條電阻面積為端環(huán)的平均直徑和截為導(dǎo)條的長(zhǎng)度和面積RRBBADAl,;,折算到定子方面的每相轉(zhuǎn)子電阻為：2211122221121222)(4)(ZKNmRKNkNmmRKRRdpdpdp三、同步電機(jī)同步電機(jī)電樞繞組的每相電阻的計(jì)算和感應(yīng)電機(jī)的算式一樣。4-2繞組電抗的一般計(jì)算方法 繞組電抗分為兩類：1、主電抗；2、漏電抗。通常把它們表示成標(biāo)么值的形式。例如，標(biāo)么值表示的繞組漏抗等于：相電流為電機(jī)的額定相電壓式中,NNNNNNIUUxIIUxx電抗的計(jì)算方法有兩種：1）磁鏈法對(duì)任何一個(gè)電路的電抗可以寫成：LX因此，在一定頻率之下，電抗的計(jì)算歸結(jié)為對(duì)電路的電感L的計(jì)算。iL:而

44、電感又可以表示為則電感的計(jì)算又可歸結(jié)為對(duì)磁鏈的計(jì)算。2、能量法4-3 主電抗的計(jì)算 主電抗即為相應(yīng)于基波磁場(chǎng)或相應(yīng)于同時(shí)交鏈定、轉(zhuǎn)子繞組的主磁場(chǎng)的電抗，屬于主電抗。 在感應(yīng)電機(jī)中，又將主電抗稱為勵(lì)磁電抗；在同步電機(jī)中，則稱為電樞反應(yīng)電抗。 計(jì)算主電抗時(shí)假定：1）電樞槽部導(dǎo)體中的電流集中在槽中心線上；2）=；3）槽開口的影響用氣隙系數(shù)來(lái)計(jì)及。pINKINKpmFFFHBdpdpefef11111010135. 12,:為每極基波磁勢(shì)幅值有效氣隙長(zhǎng)式中隙基波磁密為由電樞電流所建立的氣AXItIiA2)cos(2ILmm21efefdpdpmeflINKpmNKlB2)(2:2:21011111磁鏈

45、磁通mHlpNKmfIffLXefefdpmmm/104)(4222702101式中.,421220為主磁路的比磁導(dǎo)式中efdpmmefmqKmlpqNfX上式也可寫成如下形式： 從公式可以看出，感應(yīng)電機(jī)的主電抗或勵(lì)磁電抗Xm，主要與繞組的每相匝數(shù)N、電樞的軸向長(zhǎng)度lef及極距與氣隙之比/有關(guān)。dpNmNfKKENBNDmNIA4;2:11以及若線負(fù)荷進(jìn)一步分析表明因此，選用較大的A和較小的B將使電機(jī)的主電抗變大。 對(duì)于凸極式同步電機(jī)，顯然，由于氣隙不均勻，則對(duì)應(yīng)于不同氣隙尺寸下的主電抗值是不同的。根據(jù)雙反應(yīng)理論，把主電抗分為直軸的電樞反應(yīng)電抗和交軸的電樞反應(yīng)電抗。mqaqmdadXkXXkX

46、交軸電樞反應(yīng)電抗等于直軸電樞反應(yīng)電抗等于式中，系數(shù)Kd與Kq由曲線圖查得。 對(duì)于隱極式同步電機(jī)，由于電機(jī)氣隙基本上均勻，因此電樞反應(yīng)電抗不分成直軸與交軸，即：maXX 4-4漏電抗的計(jì)算 漏電抗即為漏磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)的電抗。繞組的漏電抗分為：1）槽漏抗；2）諧波漏抗；3）齒頂漏抗；4）端部漏抗等四個(gè)部分。 上述四個(gè)部分的漏抗全部相加即得總的漏抗值。EtseflpqNfX204:漏抗的公式可以表示為0.40.50.60.70.80.91.0p00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0kd, kq0.050.03max1.01.52.0kdkqmax圖4-2系數(shù)kd及kq因此，漏抗的計(jì)

47、算歸結(jié)為相應(yīng)的比漏磁導(dǎo)的計(jì)算一、槽漏抗的計(jì)算（一）單層整距繞組的槽漏抗計(jì)算時(shí)假定：1）電流在導(dǎo)體截面上均勻分布；2）不計(jì)鐵心磁阻；3）槽內(nèi)漏磁力線與槽底平行。 槽漏磁分為兩部分計(jì)算：1）通過(guò)h0高度上的漏磁通和槽內(nèi)全部導(dǎo)體匝鏈；2）通過(guò)h1高度上的漏磁通和部分導(dǎo)體匝鏈。sefssefsssblhINblhINNh00200102)2(:范圍內(nèi)的漏磁鏈對(duì)于h1高度上的磁通則有：sefsxbdxlIhxNd01)2(sefshsefshxssefsxsxsblhINdxxIbhlNdhdxblIhxNdhxNdhxN102022102021021112312:2)(:11的漏磁鏈為范圍內(nèi)由槽中電流

48、產(chǎn)生高度根導(dǎo)體相交鏈的磁鏈為這些磁通與)3(2:100221ssefssssbhbhlIN槽磁鏈總和)3(2:1002ssefsssbhbhlNIL每槽漏感)3(22:1002ssefsssbhbhlfNfLX每槽漏抗每相槽漏抗： 每相繞組共有2pq個(gè)槽，如果并聯(lián)支路數(shù)為a，每一支路中有2pq/a個(gè)槽中的導(dǎo)體相串聯(lián)，故每一支路的槽漏抗為：.34:,22:2:201202磁導(dǎo)為矩形開口槽的槽比漏式中于是所以由于每相槽漏抗每支路漏抗為ssssefssssssbhbhlpqNfXpqNaNmapqmNNXapqXXapq 由式可見，每相槽漏抗與每相串聯(lián)匝數(shù)N成平方關(guān)系，因此每相串聯(lián)匝數(shù)N的多少對(duì)于每

49、相的槽漏抗數(shù)值影響最大。 對(duì)于其它槽形，亦可采用類似方法來(lái)獲得有關(guān)槽比漏磁導(dǎo)的計(jì)算公式。（二）雙層整距繞組的槽漏抗仍以矩形開口槽為例，槽中有兩層線圈邊，如圖所示： 求槽漏抗的基本思想是分別求出上層、下層線圈邊的自感及互感，然后相加得出總自感。假設(shè)上、下層串聯(lián)導(dǎo)線數(shù)為Ns/2，則：baefsabaefsbaefsalNMlNLlNL020202)2()2()2(上下層邊互感下層邊自感上層邊自感 由于是整距繞組，所以上下層線圈邊屬于同一相，其電流也屬同一相，不存在時(shí)間上的相位差，故每槽漏感：)2()2(202abbaefsabbaslNMLLL每相槽漏抗：)2(414:,2222022abbass

50、efssssslpqNfXpqNaNfLapqXapqX式中又得考慮到對(duì)比單層整距繞組的槽比漏磁導(dǎo)的計(jì)算化式，不難看出：ssabssbssabhbhbhhhbhbhbh012103012:3,3導(dǎo)出采用積分的辦法可以推ssssssssssssabbasbhbhbhbhbhhhbhbhbhhhbhbhbh002131012103013432, )233(41)2(41:所以一般有總的比漏磁導(dǎo)（三）雙層短矩繞組的槽漏抗 由于采用短矩繞組，因此在有些槽中的上下層線圈邊中的電流不屬于同一相，如圖所示。 具體有多少個(gè)槽的上下層線圈電流不屬于同一相，則要看線圈的節(jié)距比=y/的值。.3)1 (.)1 (3,

51、132同一相的下層邊中的電流屬于槽個(gè)上層邊中的電流與同其余的于同一相的上層邊中的電流不屬的電流與同槽有同樣數(shù)量的下層邊中不屬于同一相同槽的下層邊中的電流個(gè)上層邊中電流與每相有在一個(gè)極距范圍內(nèi)的情況下當(dāng)qqq 于是在一個(gè)極距范圍內(nèi)，一相繞組（例如A相）的總磁鏈（用符號(hào)法表示的復(fù)振幅）為：)(23()2(2)(23()2(2)(1 (3)2(2)(1 (3)2(220202020abAbAefsabAaAefsabCbAefsabBaAefsIIqlNIIqlNIIqlNIIqlN) 13()()2(2:)60sin60(cos),60sin60(cos:2033abbaefsACBAjACAjA

52、BCBAqqlNIIIjIeIIjIeIIIII得式代入將之間的關(guān)系為由相量圖可知SefSSSefSsASASAlpqNffLXlpqNLpqNaNaIpLAaIpLAAI2020242,2:,122:,22:,2:每相槽漏抗得式代入并考慮到將漏磁電感為相繞組的槽則條并聯(lián)支路如果繞組有相繞組的槽漏磁電感為則條支路相線圈全部串聯(lián)構(gòu)成一如果所有極下的所對(duì)應(yīng)的槽漏電感為于是) 13(41abbaS式中LLUUSSSabbaKKbhbhhhhh)1679(3)413(:,2,0,0312得以及并假定式代入將1649,43,31016118,416,32311679,413,132LULULUKKKKK

53、K時(shí)當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)當(dāng).3;:0漏磁導(dǎo)為安放導(dǎo)體的槽下部比為槽口比漏磁導(dǎo)式中sLsUbhbh二、諧波漏抗計(jì)算 電機(jī)定子（電樞）多相繞組通多相電流，在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，除了基波磁場(chǎng)外，還有一系列的旋轉(zhuǎn)諧波磁場(chǎng)，雖然轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向不同，但是它們切割電樞繞組感應(yīng)電勢(shì)頻率均為基率電勢(shì)頻率f1。 因此，諧波電勢(shì)應(yīng)反應(yīng)在定子回路的電勢(shì)平衡方程中。 但是由于它們不產(chǎn)生有用的轉(zhuǎn)矩。所以一般把諧波磁場(chǎng)所感應(yīng)的基頻電勢(shì)看作漏抗壓降，相應(yīng)的電抗稱之為諧波漏抗。計(jì)算諧波漏抗時(shí)假定：1）各槽線圈邊中的電流集中在槽中心線上；2）鐵心磁導(dǎo)率無(wú)窮大；3）氣隙是均勻的，開口槽對(duì)各次諧波的影響以氣隙系數(shù)來(lái)計(jì)及；4）忽略各次諧波磁場(chǎng)在對(duì)方繞

54、組中所感應(yīng)的電流對(duì)本身的削弱作用。次諧波繞組系數(shù)為式中dpefdpefKBlpImNKFFKFHB,2211000諧波磁場(chǎng)對(duì)繞組的磁鏈：efefdpdplINKpmNK2)(220相對(duì)于次諧波的諧波漏抗：efefdplNKpmfIfX2)(22220總的諧波漏抗（所有各次諧波漏抗之和）：為諧波比漏磁導(dǎo)式中sqmKqmlpqNfXXefdpefef22220)(4對(duì)諧波比漏磁導(dǎo)的計(jì)算也可以采用查曲線的方法。1、定子繞組諧波漏抗的計(jì)算 以上諧波漏抗的計(jì)算式子適用于氣隙均勻的電機(jī)如感應(yīng)電機(jī)、隱極式同步電機(jī)等。 對(duì)于凸極式同步電機(jī)的諧波漏抗可以近似地應(yīng)用上式，但要乘以一個(gè)系數(shù)Kd，即：efdlpqNf

55、kX20142、感應(yīng)電機(jī)籠型轉(zhuǎn)子繞組的諧波漏抗計(jì)算RpZpZkqmKqmlfXpqNKkpZkefefdpefefdp222222222222220222222)11()(2:,21,21,1), 3, 2, 1(1式中計(jì)算式得代入定子繞組諧波漏抗及其繞組系數(shù)諧波磁場(chǎng)次數(shù)22222)2(65)11(:,ZppZkRR即接計(jì)算也可以通過(guò)近似公式直求得可以通過(guò)查曲線的方法對(duì)efefeftZpZppZ12625)2(652:22222222于是三、齒頂漏抗計(jì)算 在同步電機(jī)里，氣隙比較大，于是磁場(chǎng)不是完全沿著徑向穿越氣隙，其部分磁力線經(jīng)由一個(gè)齒頂進(jìn)入另一個(gè)齒頂形成閉合回路，如圖所示。這些漏磁稱之為齒頂

56、漏磁。與之相應(yīng)的漏抗為齒頂漏抗，如下圖所示。b0)41ln(2tan2:)1 (25. 00796. 02284. 0:,22000100bbbbbtd式中漏磁導(dǎo)為相應(yīng)于齒頂漏磁場(chǎng)的比當(dāng)槽口面對(duì)極靴時(shí)克變換根據(jù)許當(dāng)槽口面對(duì)極間區(qū)域時(shí)，齒頂比漏磁導(dǎo)的計(jì)算式為：齒頂寬度式中5 . 00:)(3184. 02164. 0tttqbbb齒頂總的比漏磁導(dǎo)為：tqptdpt)1 ( 齒頂漏抗為：)1 (442020tqptdpefteftlpqNflpqNfx 對(duì)于隱極式同步電機(jī)，由于氣隙是均勻的，則有：tdt四、端部漏抗計(jì)算 繞組端部漏抗是相應(yīng)于繞組端部匝鏈的漏磁場(chǎng)的電抗。對(duì)于不分組的單層同心式繞組則有

57、：)64. 0(67. 04)64. 0(67. 0)(422:,.)43. 067. 0()(:202002EEsEsEEEEsElpNfXpqNNlpqNfpLfXllqNL則每相的端部漏抗組相互串聯(lián)如果電機(jī)每相所有線圈半匝線圈的端部長(zhǎng)度端部漏感為了便于計(jì)算，將上式化為與槽漏抗公式相同的形式：.)64. 0(67. 0,420為產(chǎn)端部比漏磁導(dǎo)EefEEefEllqlpqNfX對(duì)于分組的單層同心式繞組，其端部比漏磁導(dǎo)為：)64. 0(47. 0EefEllq對(duì)于單層鏈?zhǔn)嚼@組，其端部比漏磁導(dǎo)為：EefEllq2 . 0對(duì)于雙層疊繞組，其端部比漏磁導(dǎo)為：)213(57. 0efElq對(duì)于籠型轉(zhuǎn)子

58、繞組，其端環(huán)比漏磁導(dǎo)為：)13. 12(757. 0,0,).(;)13. 12(2523. 021122lpDlkqllZlpDlZRefdpEpRefpE它等于對(duì)于三相感應(yīng)電機(jī)比磁導(dǎo)歸算到定子邊計(jì)算時(shí)往往將轉(zhuǎn)子端環(huán)則如果端環(huán)緊貼鐵心兩端導(dǎo)條伸出鐵心的長(zhǎng)度轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)4-5漏抗標(biāo)么值1211111111)(2:2,2NNdpNdpNNNNdpNNNNNNNpFfNKmZmNKpFIEU：INKfIUZZXXUIX于是由上式可得而電機(jī)空載時(shí)注漏抗標(biāo)么值的計(jì)算式可表示如下：mqKkUEBIIABAkXBAmqKXlBKAFmqKlFXXXZdpNNdpefNdpNdpNefNN101111101

59、1121102;,2:,22,2:時(shí)的氣隙基波磁密幅值相應(yīng)于感應(yīng)電勢(shì)時(shí)的線負(fù)荷當(dāng)電樞電流或則代入及將式得式代入式及將4-8斜槽漏抗計(jì)算(專指籠型異步電機(jī)) 在感應(yīng)電機(jī)里，為了消弱由齒諧波磁場(chǎng)引起的附加轉(zhuǎn)矩及噪聲，一般在籠型轉(zhuǎn)子常采用斜槽，即把轉(zhuǎn)子槽相對(duì)定子槽沿著軸向扭斜一個(gè)角度。由此而減小了定、轉(zhuǎn)子間的互感電抗，增加了定、轉(zhuǎn)子的漏抗。即：1R111EsXXXmskXK )1 ( )1 (mskXKmskXKsR2222EsXXX為轉(zhuǎn)子齒距為斜槽的扭斜寬度其中斜槽系數(shù)22222)sin(tbZptbZptbKsksksksk1R111EsXXX222)(5 . 0XtbXskskmXsR2222

60、EsXXX第五章 損耗與效率5-1 概述電機(jī)損耗可分為下列5類：（1）定、轉(zhuǎn)子鐵心中的基本鐵耗，它是由主磁場(chǎng)主磁場(chǎng)在鐵心中發(fā)生變化變化時(shí)產(chǎn)生的。（2）空載時(shí)鐵心中的附加（或雜散）損耗，它是由定轉(zhuǎn)子開槽引起的氣隙磁導(dǎo)變化而產(chǎn)生的諧波磁場(chǎng)在對(duì)方表面產(chǎn)生的表面損耗及脈振損耗。（3）電氣損耗，是由工作電流在繞組中產(chǎn)生的損耗，對(duì)直流電機(jī)或同步電機(jī)而言，也包括電刷在換向器或集電環(huán)上的接觸電阻損耗。B鐵心局部截面示意圖i（1）、（2）、（5）項(xiàng)損耗稱為空載損耗或不變損耗，（3）、（4）項(xiàng)又稱為負(fù)載損耗或可變損耗。（5）機(jī)械損耗，它包括通風(fēng)損耗，軸承摩擦損耗和電刷與集電環(huán)或換向器間的摩擦損耗。（4）負(fù)載時(shí)的附