电机设计之三课件

?
??
( lB AB
?
Z
2 2
2? 2 p 2
?
?DR )
Z2 AR
?
??
(
lB AB
?
Z2DR
2? P 2 AR
)
lB , AB为导条的长度和面积; DR, AR为端环的平均直径和截面积
折算到定子方面的每相转子电阻为：
R
' 2
?
R2 K
?
R2
m1 m2
( N 1 k dp 1 ) 2 N 2 K dp 2
? 按国家标准GB755-81的规定，各绝缘等级的基准工作温 度为：对于A级、E级、B级绝缘的基准工作温度为75℃；
对于F级、H级绝缘的基准工作温度为：115℃。
? 由于集肤效应，使交流电阻较直流电阻值大。交流电阻 值按下式计算：
R0 ? KF' R
式中 KF' 为电阻的增加系数
一、直流电机 直流电机电枢绕组的电阻可按下式计算：
, 式中U N? , I N为电机的额定相电压 ,相电流
电抗I的N 计算方法有两种：
1）磁链法 对任何一个电路的电抗可以写成： X ? ? L
因此，在一定频率之下，电抗的计算归结为对电路的电感L的计算。
而电感又可以表示为: L ? ?
i
则电感的计算又可归结为对磁链的计算。
§4-3 主电抗的计算
主电抗即为相应于基波磁场或相应于同时交链定、转子绕组 的主磁场的电抗，属于主电抗。
直轴电枢反应电抗等于Xad ? kd Xm
交轴电枢反应电抗等于Xaq ? kq Xm
式中，系数Kd与Kq由曲线图查得。 对于隐极式同步电机，由于电机气隙基本上均匀，因此电枢
RR
RB ? ? ? ? ? 为导条电阻 ;
RR ? ? ? ? ? 为相邻导条间的端环电 阻.
于是 :
R2
?
RB
?
2 RR (IB IR)2
?
RB
?
2 RR ?2
,
由于? ? I B ? 2 sin ? ? 2 sin ?p ? 2?p
IR
2
Z2 Z2
于是 :
R2
?
RB ?
Z
2 2
RR
2? 2 p 2
在感应电机中，又将主电抗称为励磁电抗；在同步电机中， 则称为电枢反应电抗。
计算主电抗时假定：1）电枢槽部导体中的电流集中在槽中心 线上；2）μ=∞；3）槽开口的影响用气隙系数来计及。
由电枢电流所建立的气隙基波磁密为 :
B? 1
?
? 0H?1
?
?0
F1 ? ef
,
式中? ef 有效气隙长 , F1为每极基波磁势幅值
Ra ? ? ?
Na lc Ac (2a)2
?
??
Na lc ? 1 Ac (2a) 2a
式中 Na为绕组的总导体数;
lc为线圈的平均半匝长 ;
Ac为导体截面积;
2a为并联支路数;
?? 基准工作温度时导体的 电阻率.
二、感应电机
1、定子绕组每相电阻可按下式计算：
R1 ?
K
' F
?
?
2 N1lc Ac1a1
m ?
( NKdp1 ) 2 p
lef
? ? ef
式中? 0 ? 4? ? 10? 7 H / m
上式也可写成如下形式：
Xm
?
4?f? 0
N2 pq
lef ? m
, 式中? m
?
m
?2
Kd2p1
q? ? ef
为主磁路的比磁导 .
从公式可以看出，感应电机的主电抗或励磁电抗Xm，主要与 绕组的每相匝数N、电枢的轴向长度lef及极距与气隙之比τ/δ有关。
F1 ?
2m ?p
NKdp1I
?
1.35
NKdp1I p
磁通
:?
1
?
2
?
B? 1lef ?
磁链 :?
m1
?
?
K 1 dp1N
?
? 0
2m
?p
(
NKdp1
)
2
I
2
?
lef
? ? ef
A
X
iA ? 2I cos(? t) ? 2 I
Lm ? ? m1
2I
Xm
?
2? fLm
?
2? f
?
m1
2I
?
4 f? 0
进一步分析表明 :
若线负荷 A ? 2mNIN1 ?? N ? ;
?D
以及B? ??
? ??
N?
E1
?
4KNm fKdp?
因此，选用较大的A和较小的Bδ将使电机的主电抗变大。
对于凸极式同步电机，显然，由于气隙不均匀，则对应于不 同气隙尺寸下的主电抗值是不同的。根据双反应理论，把主电抗 分为直轴的电枢反应电抗和交轴的电枢反应电抗。
电机的电气参数
一、直流电机：
励磁绕组电阻Rf、励磁绕组电感Lf；
电枢绕组电阻Ra、电枢绕组电感La；
励磁绕组电阻Rf、励磁绕组电感Lf；
二、同步电机参数： 电枢绕组电阻Ra、直轴电枢反应电抗xd 交轴电枢反应电抗xq、电枢漏抗x1δ
三、异步电机：
转子绕组电阻R2、转子漏抗x2δ
定子绕组电阻R1、定子励磁电抗xm 定子漏抗x1δ
?
R2 ?
4 m1 ( N 1 K dp 1 ) 2 Z2
三、同步电机
同步电机电枢绕组的每相电阻的计算和感应电机的算式一样。
§4-2绕组电抗的一般计算方法
绕组电抗分为两类：1、主电抗；2、漏电抗。通常把它们表示
成标么值的形式。例如，标么值表示的绕组漏抗等于：
x??
?
x? U N?
?
I N x? U N?
式中 N1为绕组的每相串联匝数 ; lc为线圈的平均半匝长 ;
Ac1为导体截面积 ;
a1为相绕组的并联支路数 ;
2、绕线式转子电阻计算
计算公式同上，但系数KF' 取1，因为在正常运行时，转子 电流的频率很低集肤效应忽略不计。
3、笼型转子电阻的计算 指折算到定子方面的转子每相电阻。折算系数如下：
K ? m1 ( N1Kdp1 )2 m2 N2 Kdp2
把笼型转子绕组当作一个对称多相绕组，其相数等于槽数即 导条数，每相的导条数为1。于是：
Kdp 2 ? 1,
N2
?
1, 2
m2 ? Z2
各导条电流的有效值是相等的，相邻导条之间的相位差为相邻 两槽间的电角度α。
? ? 2? p
Z2
同理，转子端环各段中的电流有效值也相等，相邻两段中的 电流相位差也等于α。
导条电流与端环电流之间的关系：
如图所示，导条电流IB等于相邻两端电流IR之差。由相量图可得：
IR ?
IB
?
2 sin
2
计算每相电阻时，可用接成星形的电阻来替代接成多边形的端
环电阻。如图所示。等效的相电阻R2的电损耗应等于原来笼型转子 绕组的电损耗即：
Z
2
I
2 B
R2
?
Z2
I
2 B
RB
?
2
Z2
I
2 R
第四章 参数计算
§4-1绕组电阻的计算
? 直流电阻可按下式计算：
R? ? l
A0
电阻率与温度有关 , 当温度为15?C时铜的? ? 0.0175 ? 10? 6 ? .m
在电机通常的运行范围
内,
温度t时wenku.baidu.com电阻率
?
可按下式进行换算
t
:
? t ? ?15[1? ? (t ? t15 )]
? 为导体电阻的温度系数 . 对于铜? ? 0.004? / C