《電機(jī)設(shè)計(jì)》之三課件

1、一、直流電機(jī)：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、同步電機(jī)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、異步電機(jī)：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電機(jī)的電氣參數(shù)4-1繞組電阻的計(jì)算 直流電阻可按下式計(jì)算： 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：第四章 參數(shù)計(jì)算一、

2、直流電機(jī)直流電機(jī)電樞繞組的電阻可按下式計(jì)算：二、感應(yīng)電機(jī)1、定子繞組每相電阻可按下式計(jì)算：2、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： 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： 各導(dǎo)條電流的有效值是相等的，相鄰導(dǎo)條之間的相位差為相鄰兩槽間的電角度。 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： 計(jì)算每相電

3、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：折算到定子方面的每相轉(zhuǎn)子電阻為：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：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：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。則電感的計(jì)算又可歸結(jié)為對(duì)磁鏈的計(jì)算。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，

4、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(kāi)口的影響用氣隙系數(shù)來(lái)計(jì)及。AX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)。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。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

5、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：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。0.40.50.60.70.80.91.0p00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0kd, kq0.050.031.01.52.0kdkq圖4-2系數(shù)kd及kq因此，漏抗的計(jì)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

6、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。對(duì)于h1高度上的磁通則有：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： 由式可見(jiàn)，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(kāi)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，

7、則： 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：每相槽漏抗：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：（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。 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：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

8、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(kāi)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)方繞組中所感應(yīng)的電流對(duì)本身的削弱作用。諧波磁場(chǎng)對(duì)繞組的磁鏈：相對(duì)于次諧波的諧波漏抗：總的諧波漏抗（所有各次諧波漏抗之和）：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)

9、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：2、感應(yīng)電機(jī)籠型轉(zhuǎn)子繞組的諧波漏抗計(jì)算三、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漏磁。與之相應(yīng)的漏抗為齒頂漏抗，如下圖所示。b0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：齒頂總的比漏磁導(dǎo)為：齒頂漏抗為： 對(duì)于隱極式同步電機(jī)，由于氣隙是均勻的，則有：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：為了便于計(jì)算，將上式化為與槽漏抗公式相同的形式：對(duì)于分組的單層同心式繞組，其端部比漏磁導(dǎo)為：對(duì)于單層鏈?zhǔn)嚼@組，其端部比漏磁導(dǎo)為：對(duì)于雙層疊繞組，其端部比漏磁導(dǎo)為：對(duì)于籠型轉(zhuǎn)子繞組