单相串励电动机设计

单相串励电动机设计

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一、单相串励电动机设计

1.1 基本公式:

1.1.1 反电动势E:

PN,,88 对于直流串励电动机: E,,n,10,c,n,10(v)e60a

其中: P–––极对数; N–––电枢总的导体数

a–––电枢绕组并联支路对数

Φ–––每极气隙磁通量

n–––电机转速

PN,8E,k,n,10(v) 对于单相串励电动机: p602a

k–––电枢绕组短距系数. p

1.1.2 电压平衡方程式:

对于直流串励电动机: U,E，I(R，R)，,U aafb

R,,,––––电枢绕组电阻 a

R––––激磁绕组电阻 f

,U,,,––––电刷与换向器间压降 b

22 对单相串励电动机: U,U，Uxr

Ux,,,,–––端电压有功分量

Ur––––端电压无功分量 1.1.3 电磁力矩公式:

PN对于直流串励电动机: ; T,,,Ima,2 a

PNT,,K,Icos, 对于交流串励电动机: .(此为平均力矩,非瞬时力矩) mpN2a2, 其中:, ,,–––电枢电流超前主磁通的相角. 1.1.4 每极气隙磁通量为:

,,,.,.L.B,,,

,, –––极弧系数 ,,

, –––极弧长度

,, –––电枢铁芯计算长 L,

,, –––气隙磁密 B,

1.1.5 转速:

略去电刷和换向器之间的压降?Ub,则直流串励电动机的转速:

U,I(R，R)aaf n,C,e

对单相串励电动机,在略去ΔUb和假设θ=0的条件下

U,UCOS,,E，I(R，R)有: raaf

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1E,C,n e2

2[uCOS,I(R，R)],aaf则. n,C,e

1.2 电机主要参数之间的关系

1.2.1 电负荷(线负荷)、电密及发热因子之间的关系.

电负荷A定义: 沿电枢圆周单位长度上的安培导体数称为电负荷. NI 公式: A,2a, D

N ,, –––电枢总导体数

D ,,–––电枢外径

a –––电枢绕组的并联支路对数

电密J:- 导体单位横载面积上通过电流的大小.

4I J,2, d

d ,,–––导体直径

发热因子: 电枢绕组的线负和导体电密J的乘积A?J叫发热因子.它决定了电机温升的高低.

2NI4I2NI,,,, AJ 222,,,2aDdaDd

从上可见,在电流一定的条件下,对于整个电机有:

a. 导线的横载越大,则温升越低;

b. 电枢直径越大,则温升越低;

c. 电枢匝数越小,则温升越低.

但在实际情况中,为了增大力矩,往往电枢匝数较大,使得电枢温升高于定子线圈部位的温

升.电机绝缘等级越高,允许发热因子的数值越大,一般对串激电机,A?J为

700~1400安/厘米

2?安/毫米).

1.2.2 电机的体积、转速与功率之间的关系.

对于串励电动机 :

2D,L,n,61, 'p,,A,B'p,

22PDLnDLn,,,,,,NP',,因串激电动机则 ,P'P

'P'式中: ------ 计算功率, ------- 效率, P -------- 额定功率, -------- 计,,P2D,L算极弧系数, ------- 类同于电机的体积.

从上可知:

a. 在要求的转速与计算功率比值一定的条件下,改用不同类型的电机芯片(即改变D),

则可通过改变铁芯长度L来保证达到相同的性能;

b. 在电机的芯片与长度一定的条件下,要求的功率越大,则转速越高,如若要保证工作点

的转速,则应提高工作点的效率;

c. 在功率一定的条件下,可提高转速以减小电机体积.

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1.2.3 利用系数K与力矩之间的关系. A

利用系数K它反映了产生单位计算转矩所耗用的有效材料. A

P' K, A2DL,n

TP''K,因,则. ,T'A2nD,L2可见: 在D?L(即电机体积)一定的条件下,产生的力矩越大,则利用系数越高. 1.2.4 电负荷与磁负荷之间的关系.

2D,L,n,61由,可知: 'p,,A,B'p,

2a. 若线负荷A不变,气隙磁密B增大,则电机体积减小,用铁量减小;同时因铁损与成正比Bδ,

则电机铁耗增大,温升也将升高;同时气隙磁层降和磁路饱和程度增加,功率因子下降;

b. 磁负荷B不变,线负荷A增大,则电机体积减小,用铁量减少;因B一定,而铁芯重量减小,δδ

则铁耗减少;同时因每极磁通变小,为了产生一定的感应电势,则绕组匝数必须增加,致使

用铜量增加,铜耗随之增加,使绕组温升增高.