第二章電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系

1、第二章電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系第二章電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系、什么是主要尺寸？、什么是主要尺寸？ 電機(jī)的幾何尺寸很多，有鐵心尺寸、繞組尺寸、外形電機(jī)的幾何尺寸很多，有鐵心尺寸、繞組尺寸、外形尺寸、安裝尺寸，其它各種結(jié)構(gòu)部件的尺寸。但是究竟哪尺寸、安裝尺寸，其它各種結(jié)構(gòu)部件的尺寸。但是究竟哪些是主要尺寸：電機(jī)的電磁過程主要是在氣隙中進(jìn)行的，些是主要尺寸：電機(jī)的電磁過程主要是在氣隙中進(jìn)行的，其能量形式的轉(zhuǎn)換則是通過其能量形式的轉(zhuǎn)換則是通過“氣隙主磁通氣隙主磁通”進(jìn)行的。進(jìn)行的。 因此主要尺寸就必定與氣隙有密切關(guān)系。因此主要尺寸就必定與氣隙有密切關(guān)系。實(shí)踐證明，實(shí)踐證明，靠近氣隙的電樞直徑（靠近氣隙

2、的電樞直徑（D）與鐵心有效長度（）與鐵心有效長度（lef）是電機(jī)的）是電機(jī)的主要尺寸，主要尺寸，而氣隙可以說是第三個(gè)尺寸而氣隙可以說是第三個(gè)尺寸。從幾何角度看，。從幾何角度看，這些尺寸一經(jīng)確定了，其它尺寸就大體上確定了，而且不這些尺寸一經(jīng)確定了，其它尺寸就大體上確定了，而且不少電磁性能也就基本上為它們左右或稍許變動(dòng)。少電磁性能也就基本上為它們左右或稍許變動(dòng)。1 iD2D 鐵心尺寸鐵心尺寸 繞組尺寸繞組尺寸 其它尺寸大體確定其它尺寸大體確定電機(jī)的幾何尺寸電機(jī)的幾何尺寸 外形尺寸外形尺寸 主要尺寸主要尺寸 不少電磁性能變化不大不少電磁性能變化不大 安裝尺寸安裝尺寸 （D D、lef、）電機(jī)矢量確定

3、電機(jī)矢量確定 結(jié)構(gòu)部件尺寸結(jié)構(gòu)部件尺寸 電樞直徑電樞直徑D D：交流電機(jī)：交流電機(jī)（定子內(nèi)徑）（定子內(nèi)徑）直流電機(jī)直流電機(jī)（轉(zhuǎn)子外徑）（轉(zhuǎn)子外徑）二、二、本章研究內(nèi)容本章研究內(nèi)容1確定主要尺寸依據(jù)的基本關(guān)系式確定主要尺寸依據(jù)的基本關(guān)系式 選擇電磁負(fù)荷選擇電磁負(fù)荷 確定主要尺寸；確定主要尺寸；2電磁負(fù)荷的選擇；電磁負(fù)荷的選擇；3確定主要尺寸的一般方法確定主要尺寸的一般方法2-1 電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系式電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系式一、一、幾個(gè)物理量幾個(gè)物理量即找到主要尺寸與額定功率、轉(zhuǎn)速及電磁負(fù)荷的關(guān)系。即找到主要尺寸與額定功率、轉(zhuǎn)速及電磁負(fù)荷的關(guān)系。出出線線端端輸輸出出的的電電功功率率發(fā)發(fā)電電

4、機(jī)機(jī)軸軸上上輸輸出出的的功功率率電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)輸輸出出功功率率額額定定功功率率:NP額定轉(zhuǎn)速：同步速額定轉(zhuǎn)速：同步速 pfn60)(:)/(:2:TBADmWIA值值氣隙中磁通密度的最大氣隙中磁通密度的最大磁負(fù)荷磁負(fù)荷米米流流電樞圓周單位長度上電電樞圓周單位長度上電線負(fù)荷線負(fù)荷電磁負(fù)荷電磁負(fù)荷電磁功率（計(jì)算功率）：電機(jī)將電能（機(jī)械能）轉(zhuǎn)換成機(jī)電磁功率（計(jì)算功率）：電機(jī)將電能（機(jī)械能）轉(zhuǎn)換成機(jī) 械能（電能），能量都是以電磁能的形式通過定轉(zhuǎn)械能（電能），能量都是以電磁能的形式通過定轉(zhuǎn) 子間的氣隙進(jìn)行傳遞的，與之相對(duì)應(yīng)的功率稱為電子間的氣隙進(jìn)行傳遞的，與之相對(duì)應(yīng)的功率稱為電 磁功率。磁功率。 電磁功率

5、在電機(jī)設(shè)計(jì)中用計(jì)算功率表示（電磁功率在電機(jī)設(shè)計(jì)中用計(jì)算功率表示（ ）P、交流電機(jī)中、交流電機(jī)中BAnPlDef,與與 的關(guān)系的關(guān)系 計(jì)算功率：計(jì)算功率：)10()(1033KWIEmPKVAmEIPM m 電樞繞組相數(shù)；電樞繞組相數(shù)； E 電樞繞組相電勢；電樞繞組相電勢； I 電樞繞組相電流電樞繞組相電流 )(4伏伏fNKKEdpNm11. 1221mmNmEEEEK平均值有效值其中電勢：其中電勢：KNm 氣隙磁場波形系數(shù)，當(dāng)氣隙磁場正弦分布時(shí)；氣隙磁場波形系數(shù)，當(dāng)氣隙磁場正弦分布時(shí)； f 電流頻率；電流頻率；N 電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)；電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)；Kdp 電樞繞組系數(shù)；電樞繞組系數(shù)；

6、 每極磁通（韋）。每極磁通（韋）。efpefavlBlBp每極磁通每極磁通： B 氣隙磁密最大值（氣隙磁密最大值（T T）；）； Bav 氣隙磁密平均值；氣隙磁密平均值； 計(jì)算極弧系數(shù)計(jì)算極弧系數(shù) Lef 電樞計(jì)算長度；電樞計(jì)算長度；)(2)72. 063. 0(米pDBBavp 極距（米）；極距（米）；DmWIA2電機(jī)常數(shù)電機(jī)常數(shù)AdpNmpefCABKKPnlD32101 . 6p電負(fù)荷電負(fù)荷A A： DD 電樞直徑（米）；電樞直徑（米）； 把上面關(guān)系代入：把上面關(guān)系代入： 對(duì)一定功率和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的電機(jī)，對(duì)一定功率和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的電機(jī)，B、A變動(dòng)范圍不大，變動(dòng)范圍不大，、KNm、 Kdp變化

7、范圍更小，變化范圍更小，CA一般為常數(shù)。一般為常數(shù)。)(103KWIEPaanapNEaa60efpefavlBlBpD2DmWIA2ABPnlDpef32101 . 6ABKKPnlDdpNmpef32101 . 61dpNmKK三、直流電機(jī)三、直流電機(jī)計(jì)算功率：計(jì)算功率： 其中電勢：其中電勢： 每極磁通：每極磁通： 電負(fù)荷電負(fù)荷A A： 把上面關(guān)系代入：把上面關(guān)系代入： 比較：比較： 直流電機(jī)中直流電機(jī)中ACAKAC電機(jī)常數(shù)電機(jī)常數(shù)AdpNmpefCABKKPnlD32101 . 6ACpTlDnPlDCefefA260/22)(260是是計(jì)計(jì)算算轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩TnPPTeflD2AC四、的物理

8、意義四、的物理意義1 1是電機(jī)常數(shù)：對(duì)一定功率范圍內(nèi)電機(jī)是電機(jī)常數(shù)：對(duì)一定功率范圍內(nèi)電機(jī)B、A變動(dòng)不大，變動(dòng)不大，、KNm、 Kdp變化范圍更??；變化范圍更??；近似地表示轉(zhuǎn)子有效部分的體積，定子有效部分的體近似地表示轉(zhuǎn)子有效部分的體積，定子有效部分的體積也和它有關(guān)。積也和它有關(guān)。的物理意義：反映產(chǎn)生單位計(jì)算轉(zhuǎn)矩所耗用的有效材料（銅、的物理意義：反映產(chǎn)生單位計(jì)算轉(zhuǎn)矩所耗用的有效材料（銅、鋁或電工鋼）的體積，并在一定程度上反映了結(jié)構(gòu)材料的耗鋁或電工鋼）的體積，并在一定程度上反映了結(jié)構(gòu)材料的耗用量。用量。 AKAKACnlDPlDTCKefefAA226021AKAKAKAKACPlDCefA2AC

9、AK2 2是電機(jī)常數(shù)是電機(jī)常數(shù)的倒數(shù)，叫作利用系數(shù)。的倒數(shù)，叫作利用系數(shù)。物理意義：物理意義：表示單位體積的有效材料所能產(chǎn)生的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，它表示單位體積的有效材料所能產(chǎn)生的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，它的大小反映了電機(jī)有效材料的利用程度。的大小反映了電機(jī)有效材料的利用程度。在設(shè)計(jì)方案比較時(shí)，在設(shè)計(jì)方案比較時(shí)，往往是一項(xiàng)很好的比較指往往是一項(xiàng)很好的比較指標(biāo)，隨著電機(jī)制造水平的提高，材料質(zhì)量的改進(jìn)，標(biāo)，隨著電機(jī)制造水平的提高，材料質(zhì)量的改進(jìn)，將不斷增大。將不斷增大。 并非總是常數(shù)，轉(zhuǎn)速一定時(shí)，并非總是常數(shù)，轉(zhuǎn)速一定時(shí)，隨著電機(jī)功率的增大百減小，利用系數(shù)隨著電機(jī)功率的增大百減小，利用系數(shù)和轉(zhuǎn)矩應(yīng)力則隨電機(jī)功率的增大而增

10、大。和轉(zhuǎn)矩應(yīng)力則隨電機(jī)功率的增大而增大。AdpNmpefCABKKPnlD32101 . 6)/()(nPfKCAAeflD2小結(jié)：小結(jié)： 確定主要尺寸的基本關(guān)系式找到確定主要尺寸的基本關(guān)系式找到 確定確定A A 、B B、 根據(jù)根據(jù) 之間的曲線之間的曲線 五、五、計(jì)算功率與額定功率的關(guān)系計(jì)算功率與額定功率的關(guān)系PNP在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，一般都是給定額定功率，因此應(yīng)找出在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，一般都是給定額定功率，因此應(yīng)找出與與的關(guān)系的關(guān)系)(10cos311kWImUPNN)(10cos31kWImUPPNNNNN)(10311kVAImEP1.異步電機(jī)：異步電機(jī)：輸入功率：輸入功率：額定功率：額定功率：計(jì)

11、算功率：計(jì)算功率：比較上兩式：比較上兩式：NNNNPUEPcos11滿載電勢標(biāo)么值：滿載電勢標(biāo)么值： NEUEK1 額定負(fù)載時(shí)感應(yīng)電勢與端電壓的比值額定負(fù)載時(shí)感應(yīng)電勢與端電壓的比值NPNNcos,EKP給定，給定，給定，給定，可先假設(shè)再得到計(jì)算功率可先假設(shè)再得到計(jì)算功率NNNEPKPcos)10cos(cos31kWImUPPKPNNNNNE輸出功率是電功率輸出功率是電功率)10()(3kVAImUPkVAPKPNNNE)()(流流而而引引入入系系數(shù)數(shù)考考慮慮電電樞樞壓壓降降和和繞繞組組電電gNgKkWPKP )(組組電電流流而而引引入入系系數(shù)數(shù)考考慮慮電電樞樞壓壓降降和和并并勵(lì)勵(lì)繞繞mNNm

12、KPKP2.2.同步電動(dòng)機(jī)：同步電動(dòng)機(jī)： 3.3.同步發(fā)電機(jī)：同步發(fā)電機(jī)： 4.4.同步調(diào)相機(jī)：同步調(diào)相機(jī)： 5. 5. 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)：并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)： 6.6.并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)： AdpNmpefCABKKPnlD32101 . 6pTlDnPlDCefefA260/22nP 六、從確定主要尺寸關(guān)系式所得的結(jié)論六、從確定主要尺寸關(guān)系式所得的結(jié)論選定選定A 、B，=0.630.72=0.630.721.1.電機(jī)的主要尺寸決定于：計(jì)算功率電機(jī)的主要尺寸決定于：計(jì)算功率P P與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n n之比或計(jì)算之比或計(jì)算轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩；可以看出：在其它條件相同時(shí)，計(jì)算轉(zhuǎn)矩相近的電機(jī)所消可以看出：

13、在其它條件相同時(shí)，計(jì)算轉(zhuǎn)矩相近的電機(jī)所消耗的有效材料相近，功率大、轉(zhuǎn)速高與功率小、轉(zhuǎn)速低的電耗的有效材料相近，功率大、轉(zhuǎn)速高與功率小、轉(zhuǎn)速低的電機(jī)其機(jī)其相近，則電機(jī)體積是接近。二者可采用相同的電樞相近，則電機(jī)體積是接近。二者可采用相同的電樞直徑與某些其它尺寸。直徑與某些其它尺寸。2.2.A A 、B B不變時(shí)，相同功率的電機(jī)，不變時(shí)，相同功率的電機(jī)，n n，尺寸較??；，尺寸較??； 尺寸相同的電機(jī)尺寸相同的電機(jī)，n n，功率較大。，功率較大。說明：說明：n n，可減小電機(jī)的體積，可減小電機(jī)的體積V V和質(zhì)量和質(zhì)量M M，只能在一定轉(zhuǎn)速下；，只能在一定轉(zhuǎn)速下；當(dāng)當(dāng)n n太高的話，機(jī)械損耗太高的話，

14、機(jī)械損耗，直流電機(jī)鐵耗，直流電機(jī)鐵耗，于是只好使，于是只好使A A 、B B。如。如n n太高，機(jī)械應(yīng)力太高，機(jī)械應(yīng)力T T；3.3.轉(zhuǎn)速一定，若直徑不變而采用不同長度可得不同的功率的電轉(zhuǎn)速一定，若直徑不變而采用不同長度可得不同的功率的電機(jī)；機(jī)； 4.4. 、KNm、 Kdp一般變化不大，電機(jī)的主要尺寸在很大程度上一般變化不大，電機(jī)的主要尺寸在很大程度上和選擇的和選擇的A A 、B B有關(guān)，有關(guān)，A A 、B B，電機(jī)的尺寸就愈小。，電機(jī)的尺寸就愈小。pACnPnPnP,和eflD,ACnP,一定eflD2pnP , eflD2eflD2AC結(jié)論：結(jié)論：1. 1. 是常數(shù)，電機(jī)主要尺寸決定于是

15、常數(shù)，電機(jī)主要尺寸決定于（T T）基本相同；基本相同；2. 2. 一定，一定，3.3. 、KNm、 Kdp一定，給定一定，給定，決定于決定于A A 、B B，選，選A A 、B B，；4. 4. 一定，一定，n n一定，一定，D D一定，一定，l lefef，P P ，可得不同容量?？傻貌煌萘?。T相近（相近（ ），電機(jī)體積上基本相同，），電機(jī)體積上基本相同，2-2 2-2 電機(jī)中的幾何相似定律概述電機(jī)中的幾何相似定律概述1.1.什么是什么是幾何相似幾何相似？指電機(jī)對(duì)應(yīng)的尺寸具有相同的比值。指電機(jī)對(duì)應(yīng)的尺寸具有相同的比值。如：如：A A、B B兩臺(tái)電機(jī)若是幾何相似，則它們的對(duì)應(yīng)尺寸成比例，兩臺(tái)

16、電機(jī)若是幾何相似，則它們的對(duì)應(yīng)尺寸成比例，即：即： ),(分別指槽高和槽寬SSSBSASBSABABAbhbbhhllDD)(GMefCP4/14/31PPPPpPCPGef2.2.幾何相似定律：幾何相似定律：在電流密度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、轉(zhuǎn)速、頻率保持不變時(shí)，對(duì)一系在電流密度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、轉(zhuǎn)速、頻率保持不變時(shí)，對(duì)一系列功率遞增，幾何相似的電機(jī)，每單位功率所需有效材料的質(zhì)列功率遞增，幾何相似的電機(jī)，每單位功率所需有效材料的質(zhì)量量 的的1/4次方成反比次方成反比的定律稱的定律稱幾何相似定律幾何相似定律。、成本、成本及產(chǎn)生的損耗與功率及產(chǎn)生的損耗與功率fnBJ,lP1.證明：證明：條件：條件：保持不變保

17、持不變 長度與功率長度與功率 之間的關(guān)系之間的關(guān)系):;:()44. 4()10(3導(dǎo)體裁面積導(dǎo)體裁面積電流密度電流密度CCFeFedpNmSJJSINBSEBSfNKKENEkVAmEIPEIPP),(CcuCFeNSSJBJSNBSP保持不變保持不變41422PllPlSlSSSPcuFecuFe代入代入，pCGef,PlefCp)(GM4/34/34/33PpGpPCGCPGlGefef 與與 的關(guān)系的關(guān)系有效材料的成本有效材料的成本與損耗與損耗與與成正比。成正比。有效材料重量與體積成正比，也與長度有效材料重量與體積成正比，也與長度 的立方成正比；的立方成正比；)(GMefCP4/14/

18、31PPPPpPCPGeffnBJ,)(GMefCp41P 單位功率所需有效材料的單位功率所需有效材料的質(zhì)量質(zhì)量、成本、成本及產(chǎn)生的損耗與功率及產(chǎn)生的損耗與功率的關(guān)系的關(guān)系即得：幾何相似定律：在即得：幾何相似定律：在對(duì)一系列功率遞增、幾何形狀相似的電機(jī)，每單位功率對(duì)一系列功率遞增、幾何形狀相似的電機(jī)，每單位功率所需有效材料的所需有效材料的、成本、成本及產(chǎn)生的損耗及產(chǎn)生的損耗與功率與功率成正比。成正比。保持不變時(shí)，保持不變時(shí)，4用途：用途：這定律可用來大體上估計(jì)與已制成電機(jī)幾何相這定律可用來大體上估計(jì)與已制成電機(jī)幾何相似，但功率不同的電機(jī)的質(zhì)量、成本或損耗不同；似，但功率不同的電機(jī)的質(zhì)量、成本或

19、損耗不同； 也可用來分析通常是幾何相似的系列中各規(guī)格也可用來分析通常是幾何相似的系列中各規(guī)格電機(jī)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。電機(jī)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。5解釋幾個(gè)問題解釋幾個(gè)問題為什么在可能的情況下盡可能采用大功率電機(jī)來代為什么在可能的情況下盡可能采用大功率電機(jī)來代替總功率相等的數(shù)臺(tái)小功率（為什么要提高單機(jī)容量）？替總功率相等的數(shù)臺(tái)小功率（為什么要提高單機(jī)容量）？隨著單機(jī)容量增加，其有效材料的重量隨著單機(jī)容量增加，其有效材料的重量 、成本的增加、成本的增加相對(duì)容量的增加要慢。因此有效材料的利用率提高了，損相對(duì)容量的增加要慢。因此有效材料的利用率提高了，損耗增加相對(duì)容量增加也慢，因此效率提高了。人們常說的耗增加相對(duì)

20、容量增加也慢，因此效率提高了。人們常說的電機(jī)怕效率也就是這個(gè)道理。電機(jī)怕效率也就是這個(gè)道理。G 為何冷卻問題對(duì)大功率電機(jī)比對(duì)小功率電機(jī)更顯得為何冷卻問題對(duì)大功率電機(jī)比對(duì)小功率電機(jī)更顯得重要（也就是人們常說的大電機(jī)怕溫升）？重要（也就是人們常說的大電機(jī)怕溫升）？ll 電機(jī)損耗與長度電機(jī)損耗與長度 的立方成正比，而冷卻表面卻與的立方成正比，而冷卻表面卻與長度成正比，功率長度成正比，功率，長度，長度，損耗，損耗 冷卻表面冷卻表面，故電機(jī)溫升，故電機(jī)溫升因此就必須設(shè)法改變冷卻系統(tǒng)或冷卻方式，放棄它們的幾何因此就必須設(shè)法改變冷卻系統(tǒng)或冷卻方式，放棄它們的幾何形狀相似。形狀相似。2-3 電磁負(fù)荷的選擇電磁

21、負(fù)荷的選擇根據(jù)確定主要尺寸的關(guān)系式來看：根據(jù)確定主要尺寸的關(guān)系式來看：ABKKPnlDdpNmpef32101 . 6在正常的電機(jī)中，在正常的電機(jī)中，dpNmpKK,實(shí)際上變化不大，實(shí)際上變化不大，因此在計(jì)算功率和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，主要尺寸因此在計(jì)算功率和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，主要尺寸eflD2就決定于電磁負(fù)荷就決定于電磁負(fù)荷BA,從上式看出，從上式看出，越大越大越小，質(zhì)量越輕，成本越低。越小，質(zhì)量越輕，成本越低。因此希望因此希望一點(diǎn)好。一點(diǎn)好。 但是但是選擇與許多因素有關(guān)，選擇與許多因素有關(guān)，它將影響電機(jī)的其它性能，它不但影響有效材料的耗用它將影響電機(jī)的其它性能，它不但影響有效材料的耗用量，對(duì)電機(jī)的參數(shù)、啟

22、動(dòng)和運(yùn)行影響較大。究竟如何選量，對(duì)電機(jī)的參數(shù)、啟動(dòng)和運(yùn)行影響較大。究竟如何選擇才好？下面介紹具體選擇方法。擇才好？下面介紹具體選擇方法。BA,eflD2BA,BA,),(,1,2運(yùn)行啟動(dòng)參數(shù)對(duì)性能影響大一定時(shí)變化不大efefdpNmpCMBAABlDnPKK一、一、電磁負(fù)荷對(duì)電機(jī)性能和經(jīng)濟(jì)性能的影響電磁負(fù)荷對(duì)電機(jī)性能和經(jīng)濟(jì)性能的影響（一）電負(fù)荷（一）電負(fù)荷A較高較高DmNIA2沿電樞圓周單位長度上的總電流（安沿電樞圓周單位長度上的總電流（安/米）米）1優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 電機(jī)的尺寸和體積將減小，可節(jié)省鋼鐵材料；電機(jī)的尺寸和體積將減小，可節(jié)省鋼鐵材料；),(12一定時(shí)變化不大nPKKABlDdpNmp

23、efeflDA2,電機(jī)有效材料近似表示轉(zhuǎn)子有效部分體積電機(jī)有效材料近似表示轉(zhuǎn)子有效部分體積eflD2 一定時(shí)，由于鐵心質(zhì)量減小，鐵耗減小。一定時(shí)，由于鐵心質(zhì)量減小，鐵耗減小。BFeefplDA,2（B一定時(shí)）一定時(shí)） 2 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 繞組用銅（鋁）量將增加；繞組用銅（鋁）量將增加；用銅量一定時(shí)一定時(shí),)4(,2NUEKfNKEBlDAdpNmef 增大了電樞單位表面上的銅（鋁）耗，使繞組溫升增增大了電樞單位表面上的銅（鋁）耗，使繞組溫升增大；大； 繞組有效部分（即槽內(nèi)部分）的銅耗為：繞組有效部分（即槽內(nèi)部分）的銅耗為：導(dǎo)體有效部分長度導(dǎo)體材料電阻率每根導(dǎo)體有效部分電阻lRJmNIlISlNm

24、IRNmpcefccefcut2)2()2(22電樞表面的銅（鋁）耗為：電樞表面的銅（鋁）耗為：溫升一定時(shí)當(dāng)每相串聯(lián)匝數(shù)導(dǎo)體電流密度導(dǎo)體截面積米瓦,)/(22accutaqAJNJSAJDlJmNIlDlpqeflDA2,電機(jī)溫升電機(jī)溫升 AJ AJ 熱負(fù)荷的大小熱負(fù)荷的大小 溫升不超過一定限溫升不超過一定限度度 AJ AJ 不能超過一定限度不能超過一定限度 A A，J J 有銅量有銅量 （ccSJSIJ,） 改變了電機(jī)參數(shù)和電機(jī)特性。改變了電機(jī)參數(shù)和電機(jī)特性。由后面由后面4-3可知交流繞組的電抗（互感電抗或漏電抗）的可知交流繞組的電抗（互感電抗或漏電抗）的標(biāo)么值標(biāo)么值),(,2*NXNBAX

25、BAKBAKX一定一定比例常數(shù)1）異步電機(jī)：啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電機(jī)：啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)電流，啟動(dòng)電流；2）同步電機(jī)：電壓變化率同步電機(jī)：電壓變化率，短路電流，短路電流，短路比，短路比，穩(wěn)定，穩(wěn)定度度；3）直流電機(jī)：換向惡化，換向時(shí)電抗電勢和電樞反應(yīng)電直流電機(jī)：換向惡化，換向時(shí)電抗電勢和電樞反應(yīng)電勢影響換向電流的變化。勢影響換向電流的變化。（二）氣隙磁密（二）氣隙磁密B較高較高1優(yōu)點(diǎn)：電機(jī)的尺寸和體積較小，可節(jié)省鋼鐵材料。優(yōu)點(diǎn)：電機(jī)的尺寸和體積較小，可節(jié)省鋼鐵材料。),(12一定時(shí)變化不大nPKKABlDdpNmpef用鐵量,2eflDB2 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：使電樞基本鐵耗增大；使電樞基本鐵

26、耗增大；基本鐵耗基本鐵耗 = 鐵心質(zhì)量鐵心質(zhì)量 比損耗比損耗 （單位質(zhì)量鐵心中損耗）（單位質(zhì)量鐵心中損耗）a) 電樞鐵心質(zhì)量,2eflDBb) 比比pBfpBBFeFe23 . 1,溫升鐵耗電樞鐵心質(zhì)量且比,Bp 氣隙磁位降和磁路飽和程度將增加；氣隙磁位降和磁路飽和程度將增加；FHBfFeiBB勵(lì)磁電流磁路飽和程度a) 同步機(jī)、直流機(jī)：由于上面兩原因使勵(lì)磁磁勢同步機(jī)、直流機(jī)：由于上面兩原因使勵(lì)磁磁勢勵(lì)磁勵(lì)磁繞組用銅量繞組用銅量勵(lì)磁損耗勵(lì)磁損耗效率效率、勵(lì)磁繞組溫升、勵(lì)磁繞組溫升，使勵(lì)，使勵(lì)磁繞組排列困難或?qū)е麓艠O和電機(jī)外形尺寸加大。磁繞組排列困難或?qū)е麓艠O和電機(jī)外形尺寸加大。b)異步機(jī)：勵(lì)磁電

27、流異步機(jī)：勵(lì)磁電流 cos 改變了電機(jī)參數(shù)和電機(jī)特性。改變了電機(jī)參數(shù)和電機(jī)特性。和氣隙磁密和氣隙磁密 ),(,*mmmFeXRHBBBXBBAKX飽和程度影響啟動(dòng)運(yùn)行特性二、二、電負(fù)荷電負(fù)荷 ABA、B1. 1. 不應(yīng)選擇過高不應(yīng)選擇過高 2. 的比值要適當(dāng)?shù)谋戎狄m當(dāng)A、BBAKX*這比值影響電機(jī)的參數(shù)和特性；影響銅、鐵這比值影響電機(jī)的參數(shù)和特性；影響銅、鐵的分配，即影響電機(jī)效率曲線上出現(xiàn)最高效的分配，即影響電機(jī)效率曲線上出現(xiàn)最高效率的位置（可變損耗率的位置（可變損耗=不變損耗，效率最大）。不變損耗，效率最大）。一般輕載電機(jī)一般輕載電機(jī)A A大點(diǎn)，大點(diǎn)，B小點(diǎn)，使效率較主高。小點(diǎn)，使效率較主

28、高。 （輕載輕載I，pcu,可變損耗小，可變損耗小，A，可變損耗，可變損耗=不變損耗）不變損耗）3. 的選擇要考慮冷卻的條件的選擇要考慮冷卻的條件A、B防護(hù)式冷卻方式條件較好，防護(hù)式冷卻方式條件較好，A A、 選擇一般比同規(guī)格封選擇一般比同規(guī)格封閉式的高，對(duì)一般小型異步電機(jī)通?？筛叱鲩]式的高，對(duì)一般小型異步電機(jī)通?？筛叱?5-20%。 BBBB4.4.A A、 絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱等級(jí)愈高，電機(jī)允許溫升愈高，絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱等級(jí)愈高，電機(jī)允許溫升愈高，A A； 導(dǎo)磁材料（包括結(jié)構(gòu)部件材料）性能越好，導(dǎo)磁材料（包括結(jié)構(gòu)部件材料）性能越好， ； 電樞繞組用鋁電樞繞組用鋁 R RAlAl大大 A A、比銅要

29、好比銅要好的選擇要考慮所用材料和絕緣結(jié)構(gòu)的等級(jí)的選擇要考慮所用材料和絕緣結(jié)構(gòu)的等級(jí)BPvnvDPDnvnD,;,60,可大點(diǎn)冷卻條件有所改善BAva,小BADP,5.5.A A、的選擇要考慮的選擇要考慮（圓周速度取決于（圓周速度取決于 和和n的大小的大?。┛偟恼f，電磁負(fù)荷的選擇要考慮的因素很多，很難從總的說，電磁負(fù)荷的選擇要考慮的因素很多，很難從理論上來確定。通常主要參考電機(jī)工業(yè)長期積累的經(jīng)理論上來確定。通常主要參考電機(jī)工業(yè)長期積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并分析對(duì)比設(shè)計(jì)電機(jī)與已有電機(jī)之間在使用驗(yàn)數(shù)據(jù)，并分析對(duì)比設(shè)計(jì)電機(jī)與已有電機(jī)之間在使用材料、結(jié)構(gòu)、技術(shù)條件、要求等方面的異同后進(jìn)行選材料、結(jié)構(gòu)、技術(shù)條件、

30、要求等方面的異同后進(jìn)行選取。取。BBA,關(guān)于關(guān)于A A、的具體選用值可參看后序文章。的具體選用值可參看后序文章。，冷卻條件、電機(jī)結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，冷卻條件、電機(jī)結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)， 體積體積隨材料性能隨材料性能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電機(jī)主要尺寸比的選擇及確定主要尺寸的一般方法ABKKPnlDdpNmpef32101 . 6在正常的電機(jī)中，在正常的電機(jī)中，dpNmpKK,實(shí)際上變化不大，因此在實(shí)際上變化不大，因此在計(jì)算功率和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，計(jì)算功率和轉(zhuǎn)速一定時(shí)，當(dāng)電磁負(fù)荷當(dāng)電磁負(fù)荷BA,選定后，則可確定選定后，則可確定eflD2 設(shè)計(jì)粗短設(shè)計(jì)細(xì)長 efl （主要尺寸比主要尺寸比）

31、 大小影響電機(jī)運(yùn)行性能、經(jīng)濟(jì)性、工藝性。大小影響電機(jī)運(yùn)行性能、經(jīng)濟(jì)性、工藝性。 一、大小的影響大小的影響eflD2eflpD2 一定，一定，（極距），（極距），較大時(shí)：較大時(shí)： eflD 大，電機(jī)較細(xì)長（大，電機(jī)較細(xì)長（較大、較大、線圈的跨距較??；繞組端部變短，端部用銅（鋁）量線圈的跨距較??；繞組端部變短，端部用銅（鋁）量相應(yīng)減少；相應(yīng)減少； 在正常范圍內(nèi)可提高繞組銅的利用率。在正常范圍內(nèi)可提高繞組銅的利用率。各結(jié)構(gòu)部件尺寸較小，重量輕，因此單位功率的材料各結(jié)構(gòu)部件尺寸較小，重量輕，因此單位功率的材料消耗較少，成本低。消耗較少，成本低。較?。?，較?。琫flD2結(jié)構(gòu)尺寸小重量輕繞組銅的利用率一

32、定：一定： 單位功率耗材單位功率耗材 成本成本eflD2p一定：一定：，eflD2端部銅耗一定機(jī)械損耗附加鐵耗,Jp 一定：一定： eflD2一定：一定： 端部較短端部較短 端部漏抗端部漏抗總漏抗總漏抗 eflD2一定：一定： 冷卻條件變差冷卻條件變差 導(dǎo)致軸向溫導(dǎo)致軸向溫 ，在采用氣體作為冷卻介質(zhì)時(shí)，風(fēng)路加長，冷卻，在采用氣體作為冷卻介質(zhì)時(shí)，風(fēng)路加長，冷卻條件變差，導(dǎo)致軸向溫度分布不均勻度增大，必須加強(qiáng)條件變差，導(dǎo)致軸向溫度分布不均勻度增大，必須加強(qiáng)冷卻措施。如主要依靠機(jī)座表面散熱的封閉式電機(jī)，熱冷卻措施。如主要依靠機(jī)座表面散熱的封閉式電機(jī)，熱量主要通過定子機(jī)座向外散熱，對(duì)散熱有利。量主要通

33、過定子機(jī)座向外散熱，對(duì)散熱有利。對(duì)無徑向通風(fēng)道開啟式或防護(hù)式電機(jī)，為了充分利用對(duì)無徑向通風(fēng)道開啟式或防護(hù)式電機(jī)，為了充分利用端部散熱效果，端部散熱效果，端部，端部。度分布不均勻度增大度分布不均勻度增大 線圈數(shù)目線圈數(shù)目 線圈制造工時(shí)線圈制造工時(shí)絕緣材料絕緣材料但但 鐵心長鐵心長 沖片數(shù)目沖片數(shù)目沖剪疊壓工時(shí)沖剪疊壓工時(shí)，沖模易損壞沖模易損壞 D D 機(jī)座加工工時(shí)機(jī)座加工工時(shí)下線難度大（跨距?。┫戮€難度大（跨距小）工時(shí)工時(shí) D D 轉(zhuǎn)軸加粗（為了保證足夠的轉(zhuǎn)子剛度）轉(zhuǎn)軸加粗（為了保證足夠的轉(zhuǎn)子剛度） 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，v va a 大大 轉(zhuǎn)速較高的電機(jī)或要轉(zhuǎn)速較高的電機(jī)或要求時(shí)間常

34、數(shù)較小的電機(jī)是有利求時(shí)間常數(shù)較小的電機(jī)是有利 二、選擇二、選擇時(shí)的考慮時(shí)的考慮考慮參數(shù)與溫升考慮參數(shù)與溫升考慮節(jié)約用銅（鋁）考慮節(jié)約用銅（鋁）考慮轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度考慮轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度考慮轉(zhuǎn)動(dòng)慣量考慮轉(zhuǎn)動(dòng)慣量三、多種不同電機(jī)三、多種不同電機(jī)1 1異步電機(jī)異步電機(jī)大致的范圍大致的范圍極數(shù)多時(shí)取較大值異步電機(jī)大型少數(shù)異步電機(jī)中小型異步電機(jī)5 . 315 . 45 . 15 . 14 . 0極數(shù)多的電機(jī)，繞組跨距小，電機(jī)端部較短，鐵心可以長，極數(shù)多的電機(jī)，繞組跨距小，電機(jī)端部較短，鐵心可以長，大些；極數(shù)少的電機(jī)，為了保證軛磁密不過高，軛厚，大些；極數(shù)少的電機(jī)，為了保證軛磁密不過高，軛厚，D D大，大，小。小。

35、（一般（一般=1-1.3=1-1.3為好）為好） 2同步電機(jī)同步電機(jī) 一般一般隨極數(shù)增加而隨極數(shù)增加而。 )2(91. 1,2 . 18 . 0435 . 26 . 0極從用銅觀點(diǎn)一般隨功率汽輪發(fā)電機(jī)取小一點(diǎn)額定轉(zhuǎn)速較低的水輪機(jī)選較大的大的水輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速較高及容量特水輪發(fā)電機(jī)宜大點(diǎn)一般同步電動(dòng)機(jī)有脈動(dòng)的同步電動(dòng)機(jī)內(nèi)燃驅(qū)動(dòng)的同發(fā)及負(fù)載高速大型同步電機(jī)中小型同步電機(jī)同步電機(jī)3直流電機(jī)直流電機(jī)5 . 225. 1)5 . 1 (2 . 16 . 0大型中小型直流電機(jī)四、確定主要尺寸的一般方法四、確定主要尺寸的一般方法 這里只介紹電機(jī)主要尺寸確定的一般方法。某些電機(jī)這里只介紹電機(jī)主要尺寸確定的一般方法

36、。某些電機(jī)可根據(jù)其本身特點(diǎn)而采用不同的步驟，甚至將主要尺寸可根據(jù)其本身特點(diǎn)而采用不同的步驟，甚至將主要尺寸的關(guān)系式寫成其它的形式。的關(guān)系式寫成其它的形式。2-5 系列電機(jī)及其設(shè)計(jì)特點(diǎn)系列電機(jī)及其設(shè)計(jì)特點(diǎn)1系列電機(jī)系列電機(jī)就是指技術(shù)要求、應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)型式、就是指技術(shù)要求、應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)型式、冷卻方式、生產(chǎn)工藝基本上相同，功率及安裝尺寸按一定冷卻方式、生產(chǎn)工藝基本上相同，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)。規(guī)律遞增，零部件通用性很高的一系列電機(jī)。2系列電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)系列電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)由此減少材料與工設(shè)計(jì)時(shí)，消耗、降低成本：由于它由此減少材料與工設(shè)計(jì)時(shí)，消耗、降低成本：由于它們的生產(chǎn)工藝過程與另部件型式相同，可以充分利用沖模、們的生產(chǎn)工藝過程與另部件型式相同，可以充分利用沖模、模具、量具、卡具等工藝裝配；模具、量具、卡具等工藝裝配；縮短生產(chǎn)周期：由于充分利用了原有的工模具等工藝縮短生產(chǎn)周期：由于充分利用了原有的工模具等工藝裝配圖紙等條件；裝配圖紙等條件；可以減少設(shè)計(jì)、制造、使用、維修方面的許多工作；可以減少設(shè)計(jì)、制造、使用、維修方面的許多工