电机电磁计算说明

鼠笼型转子三相异步电动机电磁计算说明

一、 主要性能数据

1. 电动机五个重要的性能指标

效率[η]、功率因数[ϕcos ]、最大转矩倍数[st T ]、堵转转矩倍数[st T ]、堵转电流倍数[st I ]。

2. 电动机的额定值

额定功率：电动机在额定情况运行下，由轴端输出的机械功率，单位kW 。

额定电压：电动机额定运行时外加于定子绕组上的线电压，单位V 。

额定频率：电动机额定运行时电网频率，单位Hz 。

额定电流：电动机在额定电压、额定频率下、轴端有额定功率输出时，通过定子绕组的

线电流单位A 。

额定转速：电动机在额定电压、额定频率下、轴端有额定功率输出时，转子的转速，单

位min /r 。

3. 在电磁计算中什么是标幺值？怎么表示？

标幺值是一种比值，它表示的是实际值与基值的比例关系。一般按下面的方法表示。如

定子相电流1I 的表么值用'1i 表示，KW I I i 1

'1=。

4. 为什么在电磁计算中要使用标幺值？

在电磁计算中采用标幺值不但可以方便计算，又可清楚的反映各参数之间的关系。

5. 电磁计算中基值有那些。

功率基值：额定输出功率2P ，单位kW

电压基值：额定相电压1U ，单位V

电流基值：功电流KW I ，单位A 阻抗基值：KW

I U 1，单位Ω 6. 输出功率的计算过程

ηφ⋅⋅⋅⋅=112cos 3U I P (相电压每相电流、11U I )

因为，Y 接时13U U N ⋅=，△接时13I I N ⋅=

(用相量计算可证明) 故：ηφ⋅⋅⋅⋅=cos 32N N I U P

7. 功电流的计算 功电流：1

32310U P I KW ⋅⋅=，单位A 。 二、 三相交流绕组

1. 对三相交流绕组的要求

a. 在一定的导体数下，获得较大的基波电势和基波磁势。

b. 三相电势和磁势必须对称，即三相大小相等相位互差︒120。

c. 电势和磁势波形尽可能接近正弦波，谐波分量要小。

d. 用铜量少，绝缘性能和机械性能可靠。

2. 三相绕组的分类

a. 按槽层数分类，可分为双层绕组和单层绕组。

b. 按每极每相槽数分类，可分为整数槽绕组和分数槽绕组。

c. 按排列方式可分为，双层绕组可分为迭绕组、波绕组；单层绕组可分为等元件

绕组、单层穿插绕组和单层同心绕组。

3. 每极每相槽数q

为了使三相电势相等，每相在每极下应占有相等的槽数，该槽数成为每极每相槽数。一般用q 表示，p

m Z q ⋅=〔Z 为槽数，p 为极数〕。q 可以是整数，也可以是分数。q 为分数时c

b a q =中

c 不能是3或3的倍数。 4. 最大并联支路数a 对于整数槽p a =max ，对于分数槽c b a

q =，c p a =max 。 5. 极距τ和节距y 极距p

Z =τ〔槽〕，当线圈的节距τ=y 时成为等距绕组，当τ

三、 三相交流电机的磁路计算

1. 感应电势

当磁通密度幅值为m B 的正弦磁场以速度v 切割长度为l 的导体时，会在导体部感应强度为幅值E 的电势，即v l B E m ⋅⋅=当m B 的单位为T ，l 的单位为m ，v 的单位为s m /m/s 时，E 的单位为V 。

2. 导体电势 根据电路根底，导体电势得有效值Φ⋅⋅==

f E E m c c 22.2211〔推导过程省略〕，其中f 为频率，Φ为每极磁通。

3. 匝电势

线圈得两条边在不同极下，感应电势的大小相等、方向相反，且在时间上相差︒180，故整距线圈的匝电势Φ⋅⋅==f E E c t 44.4211，考虑到短距对电势的影响，11144.42p c t K f E E ⋅Φ⋅⋅==，其中)90sin(

11︒⋅=τy K p 成为短距系数。

4. 线圈电势 ω匝线圈的电势11t y E E ⋅=ω

5. 线圈组电势

考虑到线圈的分布对电势的影响〔存在电角度差〕，线圈组〔q 个线圈〕的电势111d y q K E q E ⋅⋅=，其中2sin 2sin

1a q a q K d ⋅⋅=，称为绕组的分布系数。〔1Q p a π⋅=〕 6. 相电势、每相磁通量

Φ⋅⋅⋅⋅=f K E dp 144.4ω，其中111p d dp k k k ⋅=，Φ为每极磁通量，ω为每相串联导体数。在电磁计算中一般要先假定电势求磁通，即1122.2dp K f E ⋅⋅⋅=Φω，1)95.0~85.0(U E ⋅=，其中1U 为定子绕组每相电压。

7. 磁通密度、磁势的计算

电机的每极磁路通过了2个定子齿、1个定子轭、2个转子齿、1个转子轭、2个气隙。

定子齿部磁密1

1t s t S F B Φ= 转子齿部磁密22t s

t S F B Φ= 定子轭部磁密1

121c c S B Φ⋅= 转子轭部磁密2221c c S B Φ⋅=

气隙磁密g

s g S F B Φ= 其中s F 是反响磁路饱和影响的波幅系数，S 为各局部磁路面积。

在求得磁路各局部磁通密度后，根据铁心的磁化曲线可获得各局部的单位长度磁势at ，用at 乘以各局部磁路长度l 可得到各局部磁路的磁势，但气隙磁势求法不同。

e g g g B AT ⋅⋅=8.0，其中21c c e K K g g ⋅⋅=为有效气隙长度。将各局部磁路的磁势相加可得每极所需磁势AT 。

磁密的单位为Tesla 〔国际单位制〕或Gauss ，G T 100001=

磁势的单位为A 或)Turn Amp (⋅⋅T A 。

8. 磁化电流 满载磁化电流1

22.2dp m K m p AT I ⋅⋅⋅⋅=ω单位A 。 满载磁化电流标么值kw m m I I i =

' 激磁电抗标么值'1m m i x =〔m

m I U X 1=〕 空载电势标么值101x i e m ⋅-=〔110X I U E m ⋅-=〕，其中1x 为考虑定子槽漏磁、端部漏磁、谐波影响的等效电抗，其实际值的单位为Ω。

满载电势标么值)(111x i r i e r p ⋅+⋅-=〔)(111X I R I U E r p ⋅+⋅-=〕其中p i 为定子