第二章 电机的主要参数之间的关系
第二章 电机的主要参数之间的关系
1.证明： 条件： J,B ,n , f 保持不变 ① l 长度与功率 P之间的关系
P EI
3 (P mEI10 kVA )
E N BSFe E NBS Fe I JSC
(E 4.44KNmfNK ) dp
(J :电流密度 ; SC :导体裁面积 )
度分布不均匀度增大线圈数目线圈制造工时绝缘材料但铁心长冲片数目冲剪叠压工时冲模易损坏d机座加工工时下线难度大跨距小工时d转轴加粗为了保证足够的转子刚度转子转动惯量小va大转速较高的电机或要求时间常数较小的电机是有利二选择时的考虑考虑参数与温升考虑节约用铜铝考虑转子机械强度考虑转动惯量三多种不同电机1异步电机大致的范围极数多的电机绕组跨距小电机端部较短铁心可以长大些
2
D 2 l ef
决定于A 、Bδ，选A 、Bδ↑，D
l ef
↓；
4. C A 一定，n一定，D一定，lef↑，P′ ↑，可得不同容量。
§2-2 电机中的几何相似定律概述
1.什么是几何相似？ 指电机对应的尺寸具有相同的比值。 如：A、B两台电机若是几何相似，则它们的对应尺寸成比例， 即：
D lA h A SA b SA D l h B B SB b SB ( h b 分别指槽高和槽宽 ) S, S
结论： P C 1. A 是常数，电机主要尺寸决定于 （ T ′） n T′相近（ P ），电机体积上基本相同， , n 和 P , n
D , l ef 基本相同；
2 D C 一定 2. A 一定，P ,n l ef ↓
3. p 、KNm、 Kdp一定，给定
P , n，
第二章
电机的主要参数之间的关系
一、什么是主要尺寸？ 电机的几何尺寸很多，有铁心尺寸、绕组尺寸、外形 尺寸、安装尺寸，其它各种结构部件的尺寸。但是究竟哪 些是主要尺寸：电机的电磁过程主要是在气隙中进行的， 其能量形式的转换则是通过“气隙主磁通”进行的。 因此主要尺寸就必定与气隙有密切关系。实践证明， 靠近气隙的电枢直径（D）与铁心有效长度（lef）是电机 的主要尺寸，而气隙可以说是第三个尺寸。从几何角度看 ，这些尺寸一经确定了，其它尺寸就大体上确定了，而且 不少电磁性能也就基本上为它们左右或稍许变动。
电机设计
二．简答
在基于稳态模型的异步电动机调速系统中，基频以下调速时，为什么要进行低频补偿和电流补偿？
三．问答
1.画出运动控制系统以及组成，并分析各个组成单元的作用？请举例说明实际项目中各个组成部分及其对应关系？
P2图1-2
电动机运动控制系统的控制对象
功率放大与变换装置有电机型、电磁型、电力电子型
3.通常电机测速方法有三种，分别是M测速法、T测速法和M/T测速法。
4.数字PI调节器有两种算式：位置式和增量式。
5.对于异步电动机调速系统，在精度要求不高的场合，采用转速开环的变压变频调速系统和转速闭环的转差频率控制的变压变频调速系统。
6.在SVPWM的实现过程中，通常以开关损耗和谐波分量为原则，安排基本矢量和零矢量的作用顺序。有两种常用的SVPWM实现方法，分别是零矢量集中的实现方法和
Kδ——气隙系数，考虑到因槽口影响使气隙磁阻增加而引入的系数（＞1）
按所衔接的是齿或是磁极可把轭分为极联轭和齿联轭两种
第四章参数计算
绕组中通以直流或交流电时，其电阻不同，前者称为直流电阻，后者称为交流电阻
通交流时，集肤效应，电阻比通直流时大。Kf’表示电阻增加系数。Re=Kf’R
电抗计算方法：1.磁链法；2.能量法
电机设计的任务：根据用户提出的产品规格（如功率、电压、转速等）、技术要求（如效率、参数、温升限度、机械可靠性等），结合技术经济方面国家的方针政策和生产实际情况，运用有关的理论和计算方法，正确处理设计时遇到的各种矛盾，从而设计出性能好、体积小、结构简单、运行可靠、制造和使用维修方便的先进产品。
从事电机设计工作的人员要注意贯彻国家的技术经济政策，并注意所设计电机得经济性和可靠性。既要努力使产品满足用户要求，又要尽可能的降低生产成本
电机运行的参数
电机运行的参数
电机运行的参数主要包括以下几种：
额定电压：指电动机额定运行时，外加于定子绕组上的线电压，单位为伏（V）。
一般来说，电源电压要与电动机额定电压相符。
额定频率：单位是Hz，指电动机在额定电压下工作的频率。
额定功率：指电动机在额定电压和额定频率下，输出机械功率的标准值。
额定电流：指电动机在额定电压下，空载稳态运行时输入的有效电流。
效率：单位是g/w，代表每单位功率所产生的推力大小。
转速：电机的旋转速率，一般使用转/分来表示。
电机的转速与电源电压、负载情况、电机的型号等有关。
转矩：指电机输出的力矩，一般使用牛·米（Nm）来表示。
负载转速：正常工作电压下电机带负载的转速。
负载力矩：正常工作电压下电机带负载的力矩（N· m）。
负载电流：负载电流是指电机拖动负载时实际检测到的定子电流数值。
空载电流：正常工作电压下电机不带任何负载的工作电流（单位mA （毫安））。
越好的电机，在空载时，该值越小。
堵转力矩：在电机受反向外力使其停止转动时的力矩。
如果电机堵转现象经常出现，则会损坏电机，或烧坏驱动芯片。
所以大家选电机时，这是除转速外要考虑的参数。
堵转时间一长，电机温度上升的很快，这个值也会下降的很厉害。
堵转电流：在电机受反向外力使其停止转动时的电流，此时电流非常
大，时间稍微就可能烧毁电机，在实际使用时应尽量避免。
减速比：是指没有减速齿轮时转速与有减速齿轮时转速之比。
KV值：表示电机运行速度的指标，电机转速=KV值x 工作电压。
转子频率和定子频率的关系
转子频率和定子频率的关系
转子频率和定子频率是电机运行中非常重要的参数，它们直接影响着电机的性能和运行效果。
转子频率是指转子上导体所受的感应电动势的频率，而定子频率则是指定子上绕组所受的交变电压的频率。
两者之间存在着密切的关系，下面将详细探讨它们之间的联系。
我们需要了解转子频率和定子频率是如何产生的。
在三相感应电机中，定子上的绕组通过供电产生旋转磁场，而转子则受到旋转磁场的影响而产生感应电动势。
当转子频率与旋转磁场的同步速度相同时，电机将获得最佳性能。
这时，转子频率等于定子频率，两者保持同步运行。
转子频率和定子频率之间的关系可以通过公式来表示。
转子频率等于定子频率减去旋转磁场的频率，也就是说，转子频率是由定子频率和旋转速度共同决定的。
当电机负载增加或转速发生变化时，转子频率和定子频率之间的差值也会随之变化。
转子频率和定子频率的关系还影响着电机的效率和稳定性。
当转子频率与定子频率不同步时，电机可能会出现失速或者产生噪音和振动。
因此，在电机设计和运行过程中，需要充分考虑转子频率和定子频率之间的匹配关系，以确保电机的正常运行。
总的来说，转子频率和定子频率是电机运行中不可或缺的参数，它们之间存在着密切的关系，直接影响着电机的性能和运行效果。
只
有在转子频率与定子频率匹配良好的情况下，电机才能正常运行并发挥最佳性能。
因此，在电机设计和运行过程中，需要重视转子频率和定子频率之间的关系，以确保电机的稳定性和效率。
电机功率因数与极数的关系
电机功率因数与极数的关系引言是一篇文章的开头部分，用来介绍文章的主题和结构。
在本文中，我们将探讨电机功率因数与极数之间的关系。
通过研究电机功率因数的概念、计算方法以及极数对功率因数的影响，我们可以更深入地了解电机运行中的重要参数和相互关系。
首先，我们将介绍电机功率因数的定义和计算公式。
电机功率因数是衡量电动机有效利用有功功率能力的重要指标。
其定义是指实际输出有功功率与输入视在功率之间的比值。
通过计算公式可以得出准确的功率因数值，并可据此判断电机在工作过程中是否能高效利用能源。
接下来，我们将探讨极数对电机功率因数的影响。
极数是描述电动机结构特征之一，它反映了驱动系统所需的力矩和速度之间的关系。
极数不同会导致电动机性能发生变化，而这也会对功率因数产生影响。
我们将详细分析极数与电机功率因数之间的关系，并通过实例分析不同极数下电机功率因数变化情况，以便更好地理解二者之间的关联。
在进一步讨论中，我们将介绍一些提高电机功率因数的方法和措施。
装置并联电容器是常用的一种方法，它可以通过补偿无功功率来提高功率因数。
此外，优化供电系统以降低无功损耗和提高功率因素也是一种有效的方式。
我们还会探讨使用变频器等控制装置采取技术手段来达到提高功率因数效果的方法。
最后，在结论部分我们将总结与回顾主要观点和结论，并对未来的发展趋势进行展望与分析。
通过本文的研究，我们可以更好地理解电机功率因数与极数之间的关系，为电机运行和能源利用提供指导和参考。
以上就是文章“1. 引言”部分的内容。
在接下来的篇章中，我们将重点深入讨论2至5小节所涵盖的具体内容。
2. 电机功率因数的概念与计算方法2.1 电机功率因数的定义电机功率因数是用来描述交流电机所表现出的有用功率和总视在功率之间的比例关系。
它是衡量电机能效的一个重要指标，也可以反映电路中对应负载处于感性或容性状态的情况。
2.2 电机功率因数的计算公式通常情况下，电机功率因数可以通过以下公式进行计算：\[ \text{功率因数（Power factor）} = \frac{\text{有用功（Active power）}}{\text{总视在功（Apparent power）}} \]其中，“有用功”指的是电动机转化为有效能量并对实际进行工作所做的贡献，以瓦特（Watts）表示；“总视在功”则包括有用功和无用功（无功能量），以伏安乘安培（VA）表示。
电机的主要参数之间的关系讲解学习
3.同步发电机：P c K E o P N Ns (输出功P 率 Nm是 N U I1c电 o Ns1 功 3 0 kW 率 )
4.同步调相机：P K E P N (k) V(P A N m N IU 1 3 k 0) VA 5. 并励直流发电机：PKgPN (kW ) (Kg考虑电枢压 流 降 而 和 引 绕 )入 组
C A 的物理意义：反映产生单位计算转矩所耗用的有效材料（铜、
铝或电工钢）的体积，并在一定程度上反映了结构材料的耗
用量。
2． K A
① K A 是电机常数 C A 的倒数，叫作利用系数。
KAC 1A
2T
60 D2lef
P D2lefn
② K A 物理意义：
K表A 示单位体积的有效材料所能产生的计算转矩，它 的大小反映了电机有效材料的利用程度。
在设计方案比较时，K A 往往是一项很好的比较指 标，随着电机制造水平的提高，材料质量的改进，
C
K将A 不断增大。 A 并非总是常数，转速一定时，CA
D 2le f P
C A 随着电机功率的增大百减小，利用系数 K A
和转矩应力则随电机功率的增大而增大。
小结：
D2Plefnp6K.1NmK 1d0pA 3 B CA
1
KNm
E有效值 E平均值
2 Em 1.11 2
Em
f── 电流频率； N── 电枢绕组每相串联匝数； Kdp── 电枢绕组系数； Φ── 每极磁通（韦）。
每极磁通Φ： B av lefB plef
Bδ── 气隙磁密最大值（T）； Bδav── 气隙磁密平均值；
─p ─ 计算极弧系数
电机与运动控制课程设计
电机与运动控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解电机的基本原理和分类，掌握电机在运动控制中的应用。
2. 学习电机的主要参数，如电压、电流、功率、转速等，并能运用相关公式进行计算。
3. 掌握电机运动控制的基本方法，包括启动、停止、正反转、调速等。
技能目标：1. 能够正确选择和使用电机，进行简单的运动控制电路设计。
2. 学会使用运动控制相关器件，如继电器、接触器、控制器等，完成电机控制电路的搭建。
3. 培养实际操作能力，能够独立完成电机运动控制实验，并对实验结果进行分析。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电机与运动控制技术的好奇心和探索精神，激发学生学习兴趣。
2. 培养学生的团队合作意识，学会在小组合作中共同解决问题，提高沟通与协作能力。
3. 增强学生的环保意识，了解电机在节能减排方面的作用，培养学生的社会责任感。
本课程针对高中年级学生，结合电机与运动控制相关知识，注重理论与实践相结合。
在教学过程中，关注学生特点，充分调动学生的主观能动性，培养其创新思维和实践能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握电机与运动控制的基本知识和技能，为后续相关专业学习打下坚实基础。
同时，注重培养学生的情感态度和价值观，使其成为具有创新精神和责任感的新时代青年。
二、教学内容1. 电机原理及分类：介绍电机的基本工作原理，包括电磁感应定律；讲解直流电机、交流电机、步进电机等常见电机类型及其特点和应用场景。
教材章节：第一章 电机原理与分类2. 电机主要参数：学习电机的主要技术参数，如电压、电流、功率、转速等；掌握相关计算公式和相互之间的关系。
教材章节：第二章 电机的主要技术参数3. 运动控制基本方法：讲解电机启动、停止、正反转、调速等基本控制方法；介绍相应控制器件，如继电器、接触器、控制器等。
教材章节：第三章 电机运动控制基本方法4. 运动控制电路设计：学习运动控制电路的设计原理，包括控制电路的搭建、调试和优化；进行实际操作练习。
电机转矩功率转速电压电流之间的关系及计算公式完整版
电机转矩功率转速电压电流之间的关系及计算公式完整
版
电机的转矩、功率、转速、电压和电流之间存在一定的关系。
这些参数之间的关系可以用一些基本的公式来表示。
1.转矩和功率之间的关系：
电机的转矩和功率之间存在以下关系：
功率(P)=转矩(T)×转速(N)
其中，功率的单位通常是瓦特(W)，转矩的单位通常是牛顿·米(N·m)，转速的单位通常是转每分钟(rpm)。
2.电压和电流之间的关系：
电机的电压和电流之间存在以下关系：
电流(I)=电压(U)/电机的电阻(R)
其中，电流的单位通常是安培(A)，电压的单位通常是伏特(V)，电机的电阻的单位通常是欧姆(Ω)。
3.转速、电压和电流之间的关系：
电机的转速、电压和电流之间的关系可以用下面的公式表示：
转速(N)=K×电压(U)/电流(I)
其中，K是一个常数，表示电机的特性和限制条件。
K的单位通常是rpm/(V/A)。
综合以上的公式
功率(P)=转矩(T)×转速(N)
电流(I)=电压(U)/电阻(R)
转速(N)=K×电压(U)/电流(I)
这些公式给出了电机的转矩、功率、转速、电压和电流之间的基本关系。
在实际运用中，如果已知其中的几个参数，可以通过这些公式计算出其他参数。
电机参数、浆参数、电池参数、机型的相互关系
【电机KV值的含义】：电机的转速（空载）=KV值*电压；例如KV1400的电机在10V电压下它的转速（空载）就是14000 r/min。
电机的KV值越高，提供出来的扭力就越小。
所以，KV值的大小就与浆有着密切的关系，一般来说KV值越小浆越大，配合如下：3S电池下：KV 900-1000的电机配1060或1047浆，9寸浆也可KV 1200-1400配9050（9寸浆）至8*6浆KV 1600-1800左右的7寸至6寸浆KV 2200-2800左右的5寸浆KV 3000-3500左右的4530浆2S电池下：KV 1300-1500左右用9050浆KV 1800左右用7060浆KV 2500-3000左右用5X3浆KV 3200-4000左右用4530浆【桨的参数】1060浆，10代表长的直径是10寸，60表示浆角（浆距距).前两位数（10）表示直径，后两位数（60）表示浆距。
电池的放电能力，最大持续电流是：容量X放电C数例如:1500MA,10C, 则最大的持续电流就是=1.5X10=15安如果该电池长时间超过15安或以上电流工作，那么电池的寿命会变短、还有电池的充满电压单片4.15-4.20合适，用后的最低电压为单片3.7V以上（切记不要过放），长期不用的保存电压最好为3.8V。
电池涨后内阻会变大，影响放电电压及时间。
浆的大小与电流关系：因为浆相对越大在产生推力的效率就越高例如：同用3S电池，电流同样是10安（假设）用KV1000配1060浆与 KV3000配4530浆它们分别产生的推力前者是后者的两倍。
【机型与电机、浆的关系】：一般来说：浆越大对飞机所产生的反扭力越大，为了平衡扭矩一般会有右拉角，所以浆的大小与机的翼展大小有着一定关系，但浆与电机也有着上面所讲的关系。
例如用1060浆，机的翼展就得要在80CM以上为合适，不然的话机就容易造成反扭；又如用8*6的浆翼展就得在60以上。
再比如：用4530浆做翼展1米以上机行否？是可以，但飞机飞起来会很耗电，因为翼展大飞行的阻力大，而4530浆产生的推力相对情况下小（上面浆的大小与电流关系有讲到）。
电机转矩、功率、转速之间的关系及计算公式
电机转矩、功率、转速之间的关系及计算公式在电机的世界里，转矩、功率和转速是三个至关重要的概念。
它们之间存在着紧密的关系，并且通过特定的计算公式相互关联。
理解这些关系和公式，对于正确选择和使用电机，以及优化电机驱动系统的性能具有重要意义。
首先，让我们来分别了解一下转矩、功率和转速的基本概念。
转矩，简单来说，就是使物体发生转动的力矩。
想象一下，你用扳手拧螺丝，施加在扳手上的力乘以力臂的长度就是转矩。
在电机中，转矩是电机输出的扭矩，它决定了电机能够带动负载的能力。
转矩越大，电机能够克服的阻力就越大，能够带动的负载也就越重。
功率，则是表示做功快慢的物理量。
在电机中，功率是电机在单位时间内所做的功。
功率越大，电机在相同时间内能够做的功就越多，也就意味着它能够更快地完成工作。
转速，指的是电机轴每分钟旋转的圈数。
转速越高，电机轴转动的速度就越快。
那么，电机的转矩、功率和转速之间到底有什么样的关系呢？从物理原理上讲，功率等于转矩乘以转速。
这是一个非常重要的关系式，它反映了这三个参数之间的内在联系。
如果我们用公式来表示，就是：P ＝T × ω其中，P 表示功率，T 表示转矩，ω 表示角速度。
由于转速通常用 n 表示（单位为转/分钟，r/min），而角速度ω ＝2πn/60（单位为弧度/秒，rad/s），所以这个公式也可以写成：P ＝T × 2πn/60进一步化简可得：T ＝ 60P ／（2πn)通过这个公式，我们可以看出，如果电机的功率一定，转速越高，转矩就越小；反之，转速越低，转矩就越大。
这就好比一辆汽车，在低速档时，转矩大，可以爬坡；而在高速档时，转速高，但转矩相对较小。
在实际应用中，我们经常需要根据已知的参数来计算其他未知的参数。
下面我们来看看具体的计算公式。
如果已知电机的功率 P 和转速 n，要计算转矩 T，可以使用上面提到的公式：T ＝ 60P ／（2πn)例如，一台电机的功率为 10kW，转速为 1500r/min，那么它的转矩为：T ＝ 60 × 10000 ／（2 × 314 × 1500) ≈ 63694 N·m如果已知电机的转矩 T 和转速 n，要计算功率 P，可以将上述公式变形为：P ＝T × 2πn ／ 60比如，一台电机的转矩为 500N·m，转速为 1000r/min，那么它的功率为：P ＝ 500 × 2 × 314 × 1000 ／60 ≈ 523333 W ＝ 523kW需要注意的是，在实际计算中，要根据具体的单位进行换算，确保单位的一致性，才能得到正确的结果。
航模电机、桨叶、电池、参数与相互关系
航模电机、桨叶、电池、参数与相互关系航模电机一般分为有刷电机和无刷电机两大类，随着电机技术的成熟，无刷电机因为发热小效率高的特性逐渐取代有刷电机的地位。
①航模电机的基本常识：●KV值：电机空载状态下的转速=KV值x电压例如1000KV的电机在10V电压下的空载转速是10000r/min（KV值越高扭力越小，所以一般的搭配是高KV搭配小桨，低KV搭配大桨）●型号：一般我们购买航模电机时会看到2204、2212、3508等，这些数字是电机型号的命名，它不是随便编的数字代码而是有一定含义的。
例如2205型号的电机前两位数字表示的是定子尺寸，即定子直径为22MM；高为5mm，利用此参数可判断电机的大小②桨叶的基本判断常识：●常见的桨型号有5045、6045、9045、1045、1060、1555等，前两位数表示桨的直径，后两位表示螺距。
例如1060浆，10代表桨的直径是10寸，60表示浆角（螺距)，直观点就是桨叶的角度③动力锂电池：●购买航模动力电池一般看三点：电池容量、S数和放电C数例如:11.1V 1500ma 3S 10C,表示的是3块电池容量为1500ma的3.7V锂电电芯串联在一起后电压为11.1V，最大的放电电流是为1.5AX10=15A如果该电池长时间超过15安或以上电流工作，那么电池的寿命会变短、还有电池的充满电压单片 4.15-4.20合适，用后的最低电压最好为单片 3.7以上（切记不要过放），长期不用的保存电压最好为 3.8--3.9之间。
一般遥控船模电机与浆是这样配的：3S电池下：KV1200-1400配9050（9寸浆）至8*6浆KV1600-1800左右的7寸至6寸浆KV2200-2800左右的5寸浆KV3000-3500左右的4530浆2S电池下：KV1800左右用7060浆KV2500-3000左右用5X3浆KV3200-4000左右用4530浆。
电机设计1
2.1 电机的主要参数之间的关系
④一般 a'p、KNm、Kdp变化不大，因此电机主要尺寸在很大程度
和选用的电磁负荷 A 、B 有关，A 、B 选得越高，电机的尺
寸就越小。
2.2 电机中的几何相似定律概述
分析具有相同的电流密度、磁通密度、转速和极数的一系列
功率递增而几何形状彼此相似的电机。几何形状相似是指电机
KE
KE
KE
E U
压降系数
②同步发电机
PN
m1UN IN cosN
m1E1IN cosN
KE
P' cosN
KE
由
CA
D2lef P'
n
6.1 a'p KNmKdp AB
60D2lef
2T '
得：
2.1 电机的主要参数之间的关系
①电机的主要尺寸由其计算功率和转速之比 P' 或计算转
矩 T 所' 决定；功率较大，转速较高的电机可能n和功率较小，
∴ P' EI BJAFe ACu
而 AFe , ACu 各与长度 l 的
平方成正比； P' BJAFe ACu l 2l 2 l 4 当 B, J 一定时
2.2 电机中的几何相似定律概述
l
P'
1 4
又有效材料的重量 G 与体积成正比，即与 l
的立方成正比，而有效材料的成本 Cef 、损耗 p均与重量成
ia
I a
a 并联支路数
∴
A Naia 2mNI
D D
将上面式子代入式 P' mEI 整理得交流电机主要参数的关系式：
D2lef P'
电机设计期末复习总结
电机设计期末复习总结第二章电机的主要参数之间的关系电机的主要尺寸是指电枢铁心的直径和长度,直流电机中,电枢直径指的是转子外径,对于一般结构的同步电机和感应电机,则是指定子内径。
2-1 电机的主要参数之间的关系式 1、电机进行能量转换时,能量都是以电磁能的形式通过定、转子之间的气隙进行传递的,与之对应的功率称之为电磁功率。
P’=mEI2、1)直流电机：P’=EαIα2)电机常数CA的表达式：电机常数大致反映了产生单位计算转矩所耗用的有效材料的体积,并在一定程度上反映结构材料的耗用量。
3、根据以上两个式子得出的重要结论：(1)电机的主要尺寸由其计算功率P’和转速之比P’/n或计算转矩T’所决定。
功率较大、转速较高的电机有可能和功率较小、转速较低的电机体积接近。
(2)电磁负荷A和Bδ不变时,相同功率的电机,转速较高的,尺寸较小；尺寸相同的电机,转速较高的,则功率较大。
这表明提高转速可减小电机的体积和重量。
(3)转速一定时,若直径不变而采用不同的长度,则可得到不同的功率的电机。
(4)系数的数值一般变化不大,因此电机的主要尺寸在很大程度上和选用的电磁负荷A、Bδ有关。
电磁负荷越高,电机的尺寸就越小。
2-2电机中的几何相似定律 1、几何相似定律：表明：在B和J的数值保持不变时,对一系列功率递增、几何形状相似的电机,每单位功率所需要有效材料的重量、成本及产生的损耗,均与功率的1/4次方成反比,即随着电机容量的增大,其有效材料的利用率和电机的效率均将提高。
2-3电机负荷的选择由于正常电机系数实际变化不大,因此在计算功率P’与转速n一定时,电机的主要尺寸决定于电磁负荷和A、Bδ电磁负荷越高,电机的尺寸将越小,重量就越轻,成本越低。
从而,一般选取较高的A和Bδ值。
1、电磁负荷对电机性能和经济性的影响 1)线负荷A较高,气隙磁密Bδ不变。
(1)电机的尺寸和体积将较小,可节省钢铁材料。
(2) Bδ一定时,由于铁心重量减小,铁耗随之减少。
电机转矩功率转速电压电流之间的关系和计算公式
电机转矩功率转速电压电流之间的关系和计算公式电机转矩是指电机输出的力矩，也即是电机在运行过程中所产生的转动力。
转矩的单位是牛顿·米（Nm）。
功率是衡量电机工作能力的一个重要参数，它表示单位时间内所做的功或能量的变化率。
功率的单位是瓦特（W），也可表示为千瓦（kW）。
转速是指电机转动的速度，一般以每分钟转动的圈数来表示。
转速的单位是每分钟转/分（rpm）。
电压是表示电动机供电电源电势的电量。
电压的单位是伏特（V）。
电流是指在电路中流动的电荷量。
电流的单位是安培（A）。
下面将介绍电机转矩、功率、转速、电压和电流之间的关系和计算公式：1.功率和转矩的关系：功率（P）等于转矩（T）乘以转速（N）的乘积，即：P=T×N。
其中，功率的单位是瓦特（W），转矩的单位是牛顿·米（Nm），转速的单位是每分钟转/分（rpm）。
2.电压、电流和功率的关系：功率（P）等于电压（U）乘以电流（I），即：P=U×I。
其中，功率的单位是瓦特（W），电压的单位是伏特（V），电流的单位是安培（A）。
3.电机转矩、功率和效率的关系：电机的效率（η）等于输出功率（Pout）与输入功率（Pin）的比值，即：η = Pout / Pin。
其中，输出功率（Pout）等于转矩（Tout）乘以转速（N）的乘积，输入功率（Pin）等于电压（U）乘以电流（I），即：Pout = T × N，Pin = U × I。
根据上述关系，可以推导出电机的效率公式：η=(T×N)/(U×I)。
4.转矩、电流和电压的关系：转矩（T）等于电流（I）乘以磁场强度（B）及电机的有效根数（Z），即：T=I×B×Z。
其中，转矩的单位是牛顿·米（Nm），电流的单位是安培（A），磁场的单位是特斯拉（T），有效根数是电机的特定参数。
5.电机转矩、功率和电流的关系：输出功率（Pout）等于转矩（T）乘以转速（N）的乘积，即：Pout = T × N。
电机转速和频率的关系公式
电机转速和频率的关系公式电机转速和频率是电动机运行中非常重要的两个参数，它们之间存在着密切的关系。
首先，我们需要明白转速和频率的概念。
转速是指电机转动的圈数，通常用每分钟转数（rpm）来表示，而频率则是指电源的交流电频率，通常用赫兹（Hz）来表示。
转速和频率直接影响着电机的运行状态和性能。
根据电机的相关原理，转速和频率之间存在着以下关系：转速=120*频率/极对数。
其中，120代表一个常数，极对数指的是电机的极数，可以通过观察电机的定子或者转子来得到。
在直流电机中，电机转速与频率的关系较为简单，转速与频率成正比关系，即转速随着频率的增加而增加。
这是因为直流电机是由电源直接提供电压驱动的，频率不会对转速产生影响。
而在交流电机中，电源提供的是交流电，其频率对电机的转速产生了直接影响。
通常情况下，交流电的频率为50Hz或60Hz，这也是家庭和工业用电的标准频率。
在这种情况下，电机的转速与频率呈线性关系，即频率增加时，转速也随之增加。
例如，当电机的频率为50Hz 时，转速为1500rpm；当频率为60Hz时，转速则为1800rpm。
电机转速和频率的关系对于电机的运行非常重要。
在实际应用中，我们可以根据需求来选择合适的电机转速和频率。
例如，对于一些需要高速旋转的设备，可以选择高转速的电机，并根据电源频率来匹配合适的电机。
而对于一些需求低速运行或者精准控制的设备，可以选择低转速的电机，并根据电源频率来调整转速。
此外，在实际使用过程中，我们还需要考虑电机的额定转速和频率。
额定转速是指电机在设计时预设的最大转速，通常是在额定负载下的运行速度。
而额定频率则是电机的标准工作频率，是电机设计时考虑的基准。
综上所述，电机转速和频率之间存在着直接的关系，转速随着频率的增加而增加。
了解转速和频率的关系能够更好地选择和使用电机，满足不同工业和家庭需求。
在实际应用中，我们应根据具体需求来选择合适的电机转速和频率，并遵循电机的额定参数，以确保电机的正常运行和使用寿命。
电机拖动系统第二章
则: 即:
ω ω
c
≈
≤ ≤ 1 10 b c 10 a
K jω c + 1
≈ ≈ 1 3 1 3 1 b c a
c
近似处理条件为: 近似处理条件为:
ω c ≤ min , b a 3 bc a
1
1
c
min( )其中为最小的满足该式 其中为最小的满足该式
(四)大惯性环节的近似处理
较大时: 当T较大时: 较大时
条件是 ω
c
≤
1 3
1 T 2 T 3 + T 2 T 4 + T 3T 4
自己证明
(三)高阶系统的降阶处理
前面讨论了多阶小惯性环节的将阶近似处理, 前面讨论了多阶小惯性环节的将阶近似处理, 下面讨论忽略高次项的近似处理条件, 下面讨论忽略高次项的近似处理条件,
W (S ) =
K aS 3 + bS 2 + cS + 1
ω 2T 2 1 即: ωT ≥
10 即: ω C ≥
3 T
其相角特性
tg 1ωT ≈ 90 0
1 0 实际当 (ωT ) 2 ≥ 10时 tg ωT ≥ 72.45
近似角度上误差大,近似处理把相角裕度由: 近似角度上误差大,近似处理把相角裕度由:
γ = 1800 + 72.450 变成了γ = 180 0 + 90 0
C max / C b 72.2% tm / T 22.45
tv / T
13.6
六. 调节器结构的选择和传递函数的近似处理——非典型系统的典型化 调节器结构的选择和传递函数的近似处理 非典型系统的典型化
前面讨论了两类典型的系统及参数的选择.和性能指标. 前面讨论了两类典型的系统及参数的选择.和性能指标.对有些实际电力系统不 可能直接选择调解器,就能化成典型的系统.要通过化简才能化成典型的系统. 可能直接选择调解器,就能化成典型的系统.要通过化简才能化成典型的系统. 另外:指标是在纯线性的情况下讨论的,调解器和整流电路有饱和和线幅. 另外:指标是在纯线性的情况下讨论的,调解器和整流电路有饱和和线幅.这种情况 后面还要专门讨论
第二章 电机的主要参数之间的关系
1、电机所选用的绝缘材料的等级越高，电机允许的温升也就越高。 电磁负荷A、Bδ可选高些。
2、电机所选用的导磁材料（硅钢片）及导电材料性能好，则电磁负荷 可选高些。 3、电机的通风冷却条件好，则电磁负荷可选高些。 随着电工材料性能的不断提升及制造工艺的不断进步，电机的电磁 负荷一直逐步提高，从而使电机的体积、重量不断减小。
(5)根据所选的值, 分别求得D与lef (6)根据定子内外径的经验 比值, 确定定子外径 D1 , 将计算值调整至 标准值(表2 1, 表2 2) (7)再对定子内径 D与铁心长度lef 进行必要调整 .
但以上确定主要尺寸的方法不够简便。在实际应用中，人们根据实践 经验，通常采用“类比法”来确定主要尺寸。 所谓“类比法”，即是将所要设计的电机的具体条件（如结构、材料、 技术经济指标、工艺等）参照已生产过的相近规格的电机的设计数据，直接 初选主要尺寸及某些其它数据。
2、安装尺寸与功率等级相适应 安装尺寸是指电机与配套机械进行安装时的有关尺寸。 系列电机的安装尺寸一般按轴中心高来分级。功率等级确定后，通常 一个轴中心高对应两个功率等级。我国的中小型电机采用的轴中心高 尺寸如书21页表2-4，表2-5所示。
以下对不同种类的电机给出λ值的范围。 （一）感应电机即异步电机 通常λ=0.4~1.5，对大型感应电机则为λ=1~3.5。 λ=1.5~3时，可得到 铜（铝）量和铜（铝）耗较适宜的电机。 （二）同步电机 对于凸极同步电机，通常，中小型同步电机的λ=0.6~2.5，其上限为多极 电机。对于高速或大型同步电机，由于转子材料机械强度的限制，λ值选 得较高，达3~4。（考虑机械应力对电机的影响） （三）直流电机 通常，中小型直流电机的λ=0.6~1.2，大型直流电机的λ=1.25~2.5。λ大 电枢长，换向器片间电压和换相元件的电抗电势增大，使得换向条件变差。
电机设计
电机设计电机设计电机设计第一章电机设计概述 (5)§1-1 电机制造工业的近况与发展趋势 (5)§1-2 电机设计的任务与过程 (6)§1-3 1-4 国家标准国际标准 (7)第二章电机的主要参数之间的关系8§2-1 电机的主要参数之间的关系式 (8)§2-2 电机中的几何相似定律概述 (14)§2-3 电磁负荷的选择 (16)§2-4 电机主要尺寸比的选择及确定主要尺寸的一般方法 (19)§2-5 系列电机及其设计特点 (22)第三章磁路计算24§3-1 概述 (24)§3-2 空气隙磁压降的计算 (25)§3-3 齿部磁压降的计算 (33)§3-4 轭部磁压降的计算 (37)第四章参数计算42§4-1 绕组电阻的计算 (43)§4-2 绕组电抗的一般计算方法 (46)§4-3 主电抗计算 (47)§4-4 漏电抗计算 (51)§4-5 漏抗标么值 (64)§4-6 集肤效应对电机参数的影响 (66)§4-7 饱和对电机参数的影响 (67)§4-8 斜槽漏抗计算 (69)第五章损耗与效率 (71)§5-1 概述 (71)§5-2 基本铁耗 (72)§5-3 空载时铁心中的附加损耗 (74)§5-4 电气损耗 (79)§5-5 负载时的附加损耗 (80)§5-6 机械损耗 (87)§5-7 效率 (89)第六章电机的冷却 (90)§6-1 电机的冷却方式 (90)§6-3 风扇 (91)§6-4 径向通风系统中转子上其他风压元件参数的近似计算法 (93)第七章发热计算 (93)§7-1 电机允许的温升限度 (93)§7-2 传热的基本定律 (95)§7-3 电机稳定温升的计算 (99)第八章结构设计和机械计算104§8-1 电机的基本结构型式（自学） (104)§8-2 结构设计的基本内容、原则和方法. 105 第十章感应电机的电磁设计 (106)§10-1 概述 (106)§10-2 主要尺寸与气隙的确定 (108)§10-3 定子绕组与铁心的设计 (111)§10-4 转子绕组与铁心的设计 (115)§10-5 工作性能的计算 (118)§10-6 起动性能的计算 (120)第十一章电子计算机在电机设计计算中的应用 (125)§11-1 概述 (125)§11-2 曲线和图表的数学处理方法之一——插值法 (126)§11-3 曲线和图表的数学处理方法之二——公式法 (128)§11-4 机辅设计中常用的数值计算方法. 129 §11-5 设计分析程序 (129)§11-6 设计综合程序 (130)第一篇旋转电机设计第一章电机设计概述§1-1 电机制造工业的近况与发展趋势一、单机容量迅速增长1．为什么单机容量要增加？从制造角度看，功率大，材料越省，效率高，电机材料选用率提高；从运行角度看，功率大，机组数目少，运行人员少，维修费用减小。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
M ,Cef
对性能影响大 (参数,启动,运行)
一、 电磁负荷对电机性能和经济性能的影响
（一）电负荷A较高
A 2mNI
D
沿电枢圆周单位长度上的总电流（安/米）
1．优点：
① 电机的尺寸和体积将减小，可节省钢铁材料；
D 2le f
1 AB
(
p
,
K
Nm
,
K
变化不大
dp
,
P,
第二章 电机的主要参数之间的关系
一、什么是主要尺寸？ 电机的几何尺寸很多，有铁心尺寸、绕组尺寸、外形 尺寸、安装尺寸，其它各种结构部件的尺寸。但是究竟哪 些是主要尺寸：电机的电磁过程主要是在气隙中进行的， 其能量形式的转换则是通过“气隙主磁通”进行的。 因此主要尺寸就必定与气隙有密切关系。实践证明， 靠近气隙的电枢直径（D）与铁心有效长度（lef）是电机 的主要尺寸，而气隙可以说是第三个尺寸。从几何角度看 ，这些尺寸一经确定了，其它尺寸就大体上确定了，而且 不少电磁性能也就基本上为它们左右或稍许变动。
五、 计算功率与额定功率的关系
在设计电机时，一般都是给定额定功率，因此应找出
P 与 PN 的关系
1.异步电机： 输入功率：P1 mUN I1 cosN 103
(kW)
额定功率：PN P1N mUN I cosNN 103
计算功率：P mE1I1 103 (kVA)
K将A 不断增大。 CA 并非总是常数，转速一定时，CA
D 2le f P
CA 随着电机功率的增大百减小，利用系数 KA
和转矩应力则随电机功率的增大而增大。
小结：
D2lef n P
6.1 10 3
pK Nm Kdp AB
CA
确定主要尺寸的基本关系式找到 → 确定A 、Bδ、 → 根据 CA(KA) f (P / n之) 间的曲线 → D2lef
电机的几何尺寸
铁心尺寸
绕组尺寸
其它尺寸大体确定
外形尺寸 主要尺寸
不少电磁性能变化不大
安装尺寸 （D、lef、δ） 电机矢量确定
结构部件尺寸
电枢直径D：交流电机 Di1（定子内径）
直流电机D2 （转子外径）
二、 本章研究内容
1．确定主要尺寸依据的基本关系式 → 选择电磁负荷 → 确定主要尺寸； 2．电磁负荷的选择； 3．确定主要尺寸的一般方法
B 磁 负 荷: 气 隙 中 磁 通 密 度 的 最 大值(T )
电磁功率（计算功率）：电机将电能（机械能）转换成机 械能（电能），能量都是以电磁能的形式通过定转 子间的气隙进行传递的，与之相对应的功率称为电 磁功率。
电磁功率在电机设计中用计算功率表示（ P）
一、交流电机中 D,lef与P, n, A, B 的关系
根据确定主要尺寸的关系式来看：
D2lef n P
6.1 10 3
pK Nm Kdp AB
在正常的电机中， p, KNm, Kdp 实际上变化不大，
因此在计算功率和转速一定时，主要尺寸 D2lef
就决定于电磁负荷 A, B
从上式看出，A, B越大 D2lef 越小，质量越轻，成本越低。
G l3 Cef G
pG
G P3 / 4 Cef P3 / 4
p P3 / 4
③ 单位功率所需有效材料的质量 M (G) 、成本 Cef
及产生的损耗与功率 P 的关系
G Cef
P P
p P
P3 / 4 P
1 P1 / 4
即得：几何相似定律：在 J , B, n, f 保持不变时，
结论：
1.
CA
是常数，电机主要尺寸决定于 P n
（T′）
T′相近（ P ,n 和P ,n） ，电机体积上基本相同，
D,lef 基本相同；
2. CA 一定，P一定, n D2lef↓
3. p、KNm、 Kdp一定，给定 P, n， D2lef 决定于A 、Bδ，选A 、Bδ↑，D2lef ↓；
1.证明：
条件：J , B, n, f 保持不变
① l 长度与功率 P之间的关系
P EI
(P mEI 103 kVA)
E N
(E 4.44KNm f NKdp)
BSFe
E NBSFe
I JSC
(J :电 流 密 度; SC :导 体 裁 面 积)
代入 P ， P NBSFeJSC
§2-1 电机的主要参数之间的关系式 一、 几个物理量 即找到主要尺寸与额定功率、转速及电磁负荷的关系。
额定功率PN : 输出功率电 发动 电机 机::出 轴线 上端 输输 出出 的的 功电 率功率 额定转速：同步速 n 60 f
p
电
磁
负
荷:
A
2mWI
D
线 负 荷:电 枢 圆 周 单 位 长 度 上 电流( A / 米)
p 、KNm、 Kdp变化范围更小；
②
CA
D 2le f P / n
60 D2lef
2T
T P 60P
2n
(T 是计算转矩)
D2lef 近似地表示转子有效部分的体积，定子有效部分的体 积也和它有关。
CA 的物理意义：反映产生单位计算转矩所耗用的有效材料（铜、
τ── 极距（米）；
p
Bav B
(0.63 ~ 0.72)
D (米)
2p
电负荷A： A 2mWI D
D── 电枢直径（米）；
把上面关系代入：
D2lef n P
6.110 3
pKNmKdpAB CA
电机常数
对一定功率和转速范围内的电机，Bδ、、A变动范围不大，
2 Em 1.11 2
Em
f── 电流频率； N── 电枢绕组每相串联匝数； Kdp── 电枢绕组系数； Φ── 每极磁通（韦）。
每极磁通Φ： Bavlef B plef
Bδ── 气隙磁密最大值（T）； Bδav── 气隙磁密平均值；
─p ─ 计算极弧系数
Lef ── 电枢计算长度；
2T
1.电机的主要尺寸决定于：计算功率P′与转速n之比或计算 转矩Ｔ′；
可以看出：在其它条件相同时，计算转矩相近的电机所消
耗的有效材料相近，功率大、转速高与功率小、转速低的电 机其 P 相近，则电机体积是接近。二者可采用相同的电枢
n
直径与某些其它尺寸。
2.A 、Bδ不变时，相同功率的电机，n↑，尺寸较小； 尺寸相同的电机，n↑，功率较大。
说明：n↑，可减小电机的体积V和质量M，只能在一定转速下； 当n太高的话，机械损耗↑，直流电机铁耗↑，于是只好使A 、 Bδ↓。如n太高，机械应力T↑；
3.转速一定，若直径不变而采用不同长度可得不同的功率的电 机；
4. p 、KNm、 Kdp一般变化不大，电机的主要尺寸在很大程度上
和选择的A 、Bδ有关，A 、Bδ↑，电机的尺寸就愈小。
(kW)
比较上两式：P
E1 U N
N
1
cosN
PN
满载电势标么值：
KE
E1 U N
额定负载时感应电势与端电压的比值
PN 给定，N ,cosN 给定，
KE 可先假设再得到计算功率 P
2.同步电动机：P KE PN
N cos N
3.同步发电机：P KE PN
cos N
计算功率： P mEI 103(KVA)
(PM mE I103 KW )
m── 电枢绕组相数； E── 电枢绕组相电势； I ── 电枢绕组相电流
其中电势：E 4K Nm Kdp fN (伏)
KNm──
气隙磁场波形系数，当气隙磁场正弦分布时；
1
K Nm
E有效值 E平均值
铝或电工钢）的体积，并在一定程度上反映了结构材料的耗
用量。
2． KA
① KA 是电机常数 CA 的倒数，叫作利用系数。
KA
1 CA
2T
60D2lef
P D2lef n
② KA 物理意义：
K表A 示单位体积的有效材料所能产生的计算转矩，它 的大小反映了电机有效材料的利用程度。
在设计方案比较时，KA 往往是一项很好的比较指 标，随着电机制造水平的提高，材料质量的改进，
n一定时
)
A , D2lef D2lef —电机有效材料近似表示转子有效部分体积
② Bδ 一定时，由于铁心质量减小，铁耗减小。
因此希望 A, B 一点好。但是 A, B 选择与许多因素有关，
它将影响电机的其它性能，它不但影响有效材料的耗用 量，对电机的参数、启动和运行影响较大。究竟如何选 择才好？下面介绍具体选择方法。
p
,
K Nm ,
K
变化不大
dp
D 2le f
P, n一定时
1 AB
A, B
对一系列功率递增、几何形状相似的电机，每单位功率
所需有效材料的 M (G、) 成本 Ce及f 产生的损耗
p
与功率
1
P 4
成正比。
4． 用途：
① 这定律可用来大体上估计与已制成电机几何相 似，但功率不同的电机的质量、成本或损耗不同；
② 也可用来分析通常是几何相似的系列中各规格 电机之间的对应关系。
5． 解释几个问题
① 为什么在可能的情况下尽可能采用大功率电机来代 替总功率相等的数台小功率（为什么要提高单机容量）？