小功率单相串励电动机电磁设计算例

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Ix2=π *fH*N *λ *L*I/(2*z)*10 Ed=8.88*fH*W1*φ
d
Eq=0.0472*fH*τ *L*I*N2*α 2/(Kδ *Fra Baidu bibliotekδ )*10-8 Wc1=15.5*(D1-hc1)*hc1*L/1000 Wp=14.8*hp*bp*L/1000 Wc2=5.8*(D2-2*h2)2*L/1000 Wt=7.4*z*t*h2*L/1000 f2=nH/60 pc1=2*ε *(fH/100)+2.5*ρ *(fH/100)2 D21钢 D22钢 kg kg kg kg Hz W/kg ρ 5.1 4.4 W/kg W/kg
A/mm2 cm cm cm
V V V cm
3.97 2.09 0.743
37 转子轭高
hc2=[D2-(2h2+Ψ D22]/2+1/3*R
38 定子轭部磁密 39 电枢轭部磁密 40 定子极身磁密 41 气隙磁密 42 电枢齿部磁密 43 定子轭磁场强度 44 定子极磁场强度 45 转子轭磁场强度 46 转子齿磁场强度 47 定子轭磁路长度 48 转子轭磁路长度 49 转子齿磁路长度 50 气隙系数 51 气隙激磁安匝 52 定子轭激磁安匝 53 定子极激磁安匝 54 转子轭激磁安匝 55 转子齿激磁安匝 56 借偏去磁安匝
84 转子轭单位铁耗 85 转子齿单位铁耗 86 定子极身铁耗 87 定子轭部铁耗 88 转子轭部铁耗 89 转子齿部铁耗 90 总铁耗 91 磁通相角正弦值
pc2=2*ε *(f2/100)+2.5*ρ *(f2/100)2 pt=1.5*ε *(f2/100)+3*ρ *(f2/100)2 Pp=pc1*Bp2*Wp Pc1=pc1*Bc12*Wc1 Pc2=pc2*Bc22*Wc2 Pt=pt*Bt2*Wt PFe=Pp+Pc1+Pc2+Pt sinθ =(Kc*PFe+Pc1+Pp)/(Ed*I) nH<=10000 r/min. Kc= nH>10000 r/min. Kc=
10 转子绕组电阻 11 损耗比例系数 12 内功率 13 旋转电势 14 电机常数 15 极距 16 弧极系数 17 计算极距 18 实槽节踞 19 短距系数 20 磁通 21 虚槽节踞 22 前节踞 23 换向器线速度 24 转子线速度 25 换向器片踞 26 换向器区域宽度
r2=(5.35*N*l2/S2)*10 a 返算后修正为 Pi=PH/η H*[1-a*(1-η H)] E=Pi/I C=D2 *L*nH/Pi τ =π *D2/2 α τ 0=α *τ ys=z/2 - ε Kp=sin(ys/z*180˚) φ d=60*1.414*E/(Kp*nH*N) y1=K/2-K/z*ε y2=y1-1 vc=π *Dc*nH/60*10-2 va=π *D2*nH/60*10 tc=π *Dc/K bc=bb'+(Uz+K/2-y1-1)*tc' Uz=K/z bb'=bb*D2/Dc tc'=tc*D2/Dc 校核
21 换向器片数 22 电刷长度 23 电刷宽度 三 计算 1 负载电流 2 3 4 5 转子绕阻线规 转子导线截面 转子绕组电流密度 转子线负荷
I=PH/(UH*η H*cosφ H) d2' d2 S2=1/4*π *d2 Δ 2=I/(2*S2) A
2
2.144 0.39 0.33 0.0855 12.53 124.1
-2 2
6.952 0.538 0.5 356.8 166.4 2166 5.985 0.667 3.99 5 0.99 8.51E-04 15 14 16.5 24.1 0.248 2.19 3 0.923
W V cm cm
Wb
m/s m/s cm cm
0.363 bc<1.2(τ -τ 0)合适 4.25 1.088 0.838 0.576 1.84 2.702 21 1.50
cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm
10 定子槽宽 11 转子槽口宽度 12 转子槽上部宽 13 转子槽口高度 14 转子槽楔厚度 15 转子槽上部深 16 转子槽芯深度 17 18 19 20 转子槽底半径 转子齿宽 转子槽数 换向器外径
92 磁通相角余弦值 93 端电压有功分量 94 端电压无功分量 95 计算端电压
cosθ =sqrt(1-sin2θ ) Ur=Ur1+Ur2+2.4+Edsinθ +Ecosθ Ux=Ix1+Ix2+Eq+Edcosθ -Esinθ U'=sqrt(Ur2+Ux2) 校验:与UH=220V的偏差<1%,合适
cosφ
二 结构参数 1 定子外径 2 3 4 5 6 7 8 9 定子内径 电枢外径 电枢内径 铁心叠长 气隙长度 定子极宽 定子极高 定子轭高
D1 D12 D2 D22 L δ bp hp hc1 H' b0 b1 h0 h h1 h2 R t z Dc K ab bb
7.1 3.9 3.81 1.05 4.4 0.045 3.1 0.9 0.685 0.72 0.25 0.724 0.065 0.08 0.52 0.795 0.21 0.326 11 2.6 33 0.8 0.63
转轴 Ψ Bc1=1.07*φ d/(1.92*hc1*L)*104 Bc2=φ d/(1.92*hc2*L)*104 Bp=1.08*φ d/(0.96*bp*L)*10 Bδ =φ d/(τ 0*L)*10 Bt=Bδ *tm/(0.96*t) atc1 atp atc2 atc lc1=[π *(D1-hc1)-bp]/2 lc2=π *(Ψ *D22+hc2)/2 lt=2*h1+2/3*R Kδ =(tm+10*δ )/(t1+10*δ ) ATδ =1.6Bδ *Kδ *δ *10000 ATc1=atc1*lc1 ATp=2*atp*hp ATc2=atc2*lc2 ATt=att*lt ATβ =Kβ *D2*β *A 一槽换向器片数 Kβ β =2*π *sβ /K ATc=0.069*(bb/tc) *(ex+ea)*W2*I ATa=1.414*(x+y)τ 0*A/[3*(x+y)] AT= ATδ +ATc1+ATc2+ATt+ATP+ATβ +ATa-ATc W1=AT/(2.828*I) 取为 d1' d1 S1=1/4*π *d1 Δ 1=I/S1 fw=8*W1/N am=(10*D12+Km)*sin(90˚*α ) D12 Km
d
27 电刷电密 28 转子齿距 29 转子外齿宽 30 转子槽宽 31 转子槽形系数 32 转子单位漏磁导 33 转子每元件匝数 34 换向元件中电抗电势 35 换向元件中变压器电势 36 换向元件中电枢反应电势
Δ b=I/(ab*bb) tm=π *D2/Z t1=tm-b0 ts=π *(D2-2h0-h1)/z-t Ks=ts/(0.96*t) λ W2=N/(2*K) ex et=4.44*fH*W2*φ ea
0.45 - 0.5 >0.5 H=10*H'-1 W'=H/(d1'+s')-0.5 取为 ε ' bm=(W1+1)/W'*(d1'+ε ') l1=2*(am+Lm-4*r)+π (2r+bm) r1=4.28W1l1/s1*10 Ur1=I*r1 Ur2=I*r2 Ix1=0.5*fH*W1*φ
0.9346 0.50% 37.86 31.95 47 163.05 62.82% 0.20% 1.319 1.083 0.089 W W
102 硅钢片质量 103 定子绕组用铜量 104 转子绕组用铜量
kg kg kg
2 2 4 4
双重绝缘
非双重绝缘
1 0.833333 1.573 T 1.356 0.702 0.484 1.684 30.92 5.04 50.39 77.03 8.527 2.541 1.18 1.194 416.5 263.7 9.1 128.03 90.90 44.56 3 0.33 0.286 72.12 128.91 1009.5 166.5 167 0.53 0.47 0.1735 12.36 0.964 38 <3cm 3 50 r(mm) 3 mm >=3cm 5 mm A/mm2 A A A A A A A A 2 0.625 T T T T A/cm A/cm A/cm A/cm cm cm cm
2 d -8 -5
4 5 6.2 10.2 10 d1'>0.5 0.05 9.74 200.0 8.24 17.66 14.90 3.55 3.49 63.1 21.18 0.300 0.182 0.126 0.093 201.7 6.25 ε 4.1 3.5 58.85 64.27 0.559 4.636 13.62 16.93 35.74 0.0781 0.2 0.15 0.997 205.82 78.33 220.22 0.10% mm mm d1'<0.5 0.03 mm mm Ω V V V V V
一 额定数据 1 额定输出功率 2 3 4 5 6 7 8 额定输入功率 额定转速 额定输出转矩 额定电压 额定频率 额定效率 额定功率因数
小功率单相串励电动机电磁设计算例 PH Po nH MH UH fH η
H H
275 438.60 12100 0.217 220 50 62.7% 0.93
W W r/min. N.m V Hz
69 定子线圈宽度 70 定子线圈平均每匝长度 71 定子绕组电阻 72 定子绕组电阻压降 73 转子绕组电阻压降 74 定子漏抗压降 75 转子漏抗压降 76 定子绕组自感电势 77 电枢绕组自感电势 78 定子轭部质量 79 定子极身质量 80 转子轭部质量 81 转子齿部质量 82 转子旋转频率 83 定子轭和极身单位铁耗
57 换向增磁安匝 58 电枢反应安匝 59 总激磁安匝 60 定子每极匝数 61 定子线圈线规 62 定子导线截面 63 定子线圈电密 64 定转子安匝比 65 定子线圈线模宽
mm mm
66 定子线圈线模长
Lm=10*L+2*r-2 绕线标称直径(mm) <0.45
67 定子线圈线模高 68 定子线模每层匝数
A mm mm mm2 A/mm2 A/cm
6 7 8
转子总导线数 转子每槽线数 转子槽满率
N=2*π *D2*A/I Ns=N/z fs
1386 126 74.47% 手动绕可接受 自动绕不可接受 8.02 cm <4cm 0.95
-5
9
转子绕组平均半匝长
l2=L+Ke*D2 D2 Ke
>=4cm 1 Ω
96 计算功率因数 97 定子铜耗 98 转子铜耗 99 风摩机械耗 100 总损耗 101 计算效率
cosφ '=Ur/U' 校验:与cosφH=0.93的偏差<2%,合适 PCu1=I2*r1 PCu2=I2*r2 Pm Σ P=PCu1+PCu2+2.4I+Pm+(1+Kc)*PFe η '=(UH*I*cosφ H-Σ P)/(UH*I*cosφ H) 校验:与ηH=0.627的偏差<1%,合适 WFe=7.41*b*D*L/1000 WCu1=18.7*W1*s1*l1/1000000 WCu2=9.35*N**s2*l2/100000
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