电机设计第2部分

1、，2.7参数计算，电机的参数指绕组的电阻和电抗。电机参数的大小与电机的经济性和性能密切相关。我们主要介绍稳态参数的计算。2.7.1绕组电阻的计算，当DC或交流应用于绕组时，其电阻是不同的。对应于DC的电阻称为DC电阻，对应于交流的电阻称为交流电阻或有效电阻。DC电阻：-导体材料的电阻率，-绕组，-导体长度，-绕组导体的横截面积。电阻率的大小与温度有关，例如铜在温度下的电阻率，它在电动机的正常工作温度范围内，温度在电动机的正常工作温度范围内，温度是导体电阻的电阻率，铜的温度系数。2.7参数计算，根据国家标准GB755-81，当用间接法测量效率时，电机各绕组的电损耗应换算成相应绝缘等级的参考工作温

2、度。对于E级和B级绝缘，参考工作温度为：对于F级和H级，参考工作温度为，即用于计算电损耗的电阻为参考工作温度下的电阻值。当交流施加到绕组时，由于集肤效应，电阻值比施加DC时增加，集肤效应由电阻增加系数表示。交流电阻、1.DC电机：电枢并联支路，电枢绕组电阻、-参考工作温度下导体的电阻率；-绕组中导体的总数；线圈或元件半匝的平均长度；-导体的横截面积。DC电机其他绕组的电阻也用类似的方法计算。2.7参数计算，2 .感应电机：感应电机定子绕组各相的电阻，-每相串联匝数，-每相定子绕组并联支路数，-导体横截面积。感应电机转子的各相电阻：绕线转子，各相电阻的计算公式与定子相似。然而，应该注意的是，因为

3、转子电路中的频率非常小，所以集肤效应可以忽略。转换到定子侧。笼型转子，如图所示。转子的每个槽构成一个相，每个槽是一个，该相的导体数是1，2.7。参数计算，即、-转子槽的数量。因为端环的段数等于槽数，所以端环的每个段的有效电流值相等，并且相位依次相差一个槽节距角。每个转子条的有效电流值相等、并且相位依次相差一个槽桨距角。(图A和图B)，将端环的阻抗转换为条，以获得等效转子绕组，(图C)，根据获取，考虑到笼型电机，有两个端环，所以转子每相的电阻为：电抗；此外，转子上有许多槽，槽的桨距角很小。2.7参数计算、-分别是转子导杆的长度和横截面积。-分别是端环的平均直径和横截面积。同步电机：同步电机各相电

4、枢绕组电阻的计算与感应电机相同。2.7参数计算和2.7.2绕组电抗的一般计算方法，分为主电抗和漏抗。它们通常表示为标准值。漏抗的标准值(然而，在感应和机器设计中，电流基于工作电流、)。电抗的计算方法有磁链法和能量法，其中磁链法最多。本文主要介绍用磁链法计算任意电路的电抗。-交流电流的角频率。-电路电感，包括自感和互感。任何电路的电感都等于电路的磁链增量与电路中相应电流增量的比值。如果电路所在介质的磁导率与磁场强度无关，则磁通链与电流成正比变化，也就是说，通过计算电路中的电流、和2.7参数产生的与电路交叉的磁(通)链。计算1.励磁电抗的计算。为了便于计算，假设电枢槽导体中的电流集中在槽中心线上；

5、铁磁材料的磁导率是无限的。缝隙开口的影响由气隙系数来表示。当多对称绕组通过多对称电流时，由电流建立的气隙基波，径向磁密度的幅值，2.7参数计算，有效气隙长度；-每极电枢的基本磁势振幅。-电枢相电流有效值。每个磁极的基本磁通量、和由基本磁场、产生的磁通量链被分类为：绕组各相的主电抗：-主磁路的比磁导率。2.7参数计算，2 .电枢反应电抗，凸极同步电机，采用双反应理论，主电抗分为直轴电枢反应电抗和正交轴电枢反应电抗、-电枢直轴磁场的基波幅度与电枢直轴磁场的最大值之比；-电枢正交轴磁场的基本振幅与电枢正交轴磁场的最大值之比；-从相关曲线图1-14中找出p25。隐极电机：均匀气隙，电枢反应电抗。2.7

6、参数计算，2.7.4漏抗或漏抗计算，漏抗：漏磁场对应的电抗。根据绕组电流在电机中的不同位置，漏磁场及其磁链是不同的。绕组的漏抗通常分为四部分：槽漏抗、谐波漏抗、齿顶漏抗和端部漏抗。由于主电抗，漏电(电)电抗也可以相应地表示为：-槽比漏电率；-谐波比泄漏磁导；-齿尖的特定泄漏渗透性；-末端比磁导率；也就是说，漏抗的计算可归因于比漏磁率的计算。2.7参数计算，1。计算单层全距绕组的槽漏抗、槽漏抗，为便于分析，以矩形开口槽为例，如图所示。假设槽中有一个串联导体，导体电流随时间、和有效值呈正弦变化。缝隙泄漏通量可分为两部分：a)通过高度处的泄漏通量；b)通过高度的漏磁通。计算假设：1)电流均匀分布在导

7、体的横截面上；2)忽略了核心磁阻；3)槽内的漏磁线与槽底平行。2.7参数计算，a)高度范围内的漏磁通和所有导体匝链，产生的漏磁通联动(幅度，下同):b)高度内的漏磁通：从线圈底部取一个高度为、的磁管(见图)，其中磁通量由括号中对角线上的值产生。2.7参数计算，高度范围内槽内电流产生的漏磁通为：槽内总漏磁通为：每个槽的漏电感，每个槽的漏电抗。如果绕组各相的并联支路数为0，则各支路的槽中有导体串联，因此各支路的槽漏抗等于各相串联匝数2.7。计算参数后，代入上述公式得到：-矩形，开缝的缝比渗透率。因此，双层绕组的每槽漏电感：槽漏磁通联动，槽漏抗，仍以矩形开口槽为例，如图所示。上部和下部线圈侧放置在槽

8、中。在上线圈侧和下线圈侧串联的导体数量分别为：上线圈侧的自感、2.7参数计算、下线圈侧的自感以及上线圈侧和下线圈侧的互感。根据电磁场理论和上述推导结论，有：-对应于上层侧自感的比磁导率，-对应于下层侧自感的比磁导率，-对应于上层和下层线圈侧互感的比磁导率。对于参数计算，推导如下，上层边缘的电流和下层边缘的电流不一定同相，上层边缘的总磁链(用相量表示)，2.7参数计算，下层边缘的总磁链，1)双层全距绕组的槽漏抗。当整个节距形成时，每个槽中的上线圈侧和下线圈侧属于相同的相位，并且电流处于相同的相位，即每个槽中的磁通链，(注意槽中的上线圈侧和下线圈侧属于相同的相位，并且上线圈侧和下线圈侧的磁通链可以

9、叠加)，这由振幅表示。因此，每个槽的漏电感、每个相的漏电抗和每个槽的导体数量、被替换为：2.7、参数计算、槽比漏磁导、与单层绕组的槽比漏磁导公式相同。2)双层短距离绕组的槽漏抗。在交流电机中，经常使用双层短距离绕组。此时，槽中的一些上线圈侧和下线圈侧属于同一相，而其他线圈侧不属于同一相。如果每个极和每个相绕组都有一个槽，那么每个极和每个相绕组都有一个上线圈侧和一个下线圈侧(对应于一个线圈组)。绕组节距比，在极距范围内，每相上部线圈侧的电流与同一槽下部线圈侧的电流不属于同一相，每相下部线圈侧的电流与同一槽上部线圈侧的电流不属于同一相。其他上、下线圈侧电流属于、2.7的参数计算，并且同相，如图所示

10、。因此，在极距范围内，一相(图中的相A)绕组的总磁链(等于一个线圈组):2.7参数计算，-相A线圈侧的电流；-与a相线圈侧在同一槽中的b相线圈侧的电流；-与a相线圈侧在同一槽中的c相线圈侧的电流；相量如图所示。2.7参数计算、和。替换表达式以获得每个极下一相的磁链：2.7参数计算，每相每极下的线圈组上下侧串联，所以每极下一相的槽漏电感等效为线圈组的槽漏电感，即、如果极距范围内的线圈串联，则一相类似于一相绕组的槽漏电感。如果绕组数量是并联的，则每相各支路的槽漏、和磁感应系数为；该相槽的漏感，以及每槽的导体数，整理为：2.7参数计算，因此各相槽的漏抗，双层短距离绕组的槽比漏抗。-凹槽的比磁导率，-

11、放置导体的凹槽下部的比磁导率；-由于短距离到槽比泄漏渗透率导致的节距泄漏电抗系数，-由于短距离到槽比泄漏渗透率更低导致的节距泄漏电抗系数。2.7参数计算，当、双层全距绕组、单层和、为了便于参考，在项目中绘制了关系曲线、和线，如图p154和图2B-12所示。2。谐波漏抗的计算当多个对称的交流电机绕组(如感应电机的定子绕组)被提供多个对称电流时，气隙中产生的旋转磁场除基波外还包括谐波磁场()。二次谐波，它的极对数，同步速度，-基波的同步速度和极距，在定子绕组中感应出，谐波电势，电势频率，即所有谐波磁场在定子绕组中感应出谐波电势，电势频率等于基波电势频率。因此，谐波电势可以与定子电路中的基波电势串联

12、，并且尽管谐波磁场也同时穿过定子和转子绕组，但是产生的转矩是无用的。这样，所有谐波电势都由泄漏电压降表示(注意，基波电势由阻抗电压降表示)，相应的电抗称为谐波泄漏电抗。谐波磁场是不同的赌注，绕组本身的谐波磁场和磁链。三次谐波的谐波、漏抗、各相的谐波漏抗、谐波泄漏磁导率、实际上，磁路是饱和的。考虑饱和度，谐波比是渗透率、-饱和系数。该曲线已在项目中绘制，见p155-156。2.7参数计算，对于感应电动机的定子绕组、隐极同步电动机和绕线转子感应电动机的转子绕组，各相的谐波漏抗为：对于凸极同步电机，由于气隙不均匀，定子谐波漏抗、基波幅度与电枢直轴磁场的最大值之比(见2.7.3)。-电枢直轴磁场，感应

13、电机的笼形转子绕组：电流通过笼形转子绕组时产生的谐波磁场的数量。笼型转子绕组的谐波漏抗，2.7参数计算、p156可直接从曲线中找到。3。齿尖漏抗计算：感应电机气隙小，同步电机气隙大，气隙磁场不完全通过径向气隙，一些磁力线通过2.7参数计算，一个齿尖进入另一个齿尖形成闭环，如图所示。这些通量称为齿尖漏通量，相应的漏抗称为齿尖漏抗。极弧系数、-极弧长度。当缺口面向极间区域时，齿尖比泄漏渗透率的计算公式为：2.7参数计算；对于隐极同步电机，由于气隙均匀，有：4，端部漏抗计算，绕组端部漏抗是绕组端部匝链漏磁场对应的电抗。由于端部形状不同，相应的漏磁场分布极其复杂，理论上很难推导出端部漏抗的计算公式。在

14、理论分析和实验研究的基础上，工程上采用经验公式：对于未分组的单层同心绕组：与双层绕组的线圈组一样，未分组的单层同心绕组中的线圈串联成一个线圈组，相应的线圈侧依次间隔一个槽角。-端部比泄漏渗透率。对于成组的单层绕组，为了节省原材料，三相电机单层绕组中的线圈组分为两组，形成链式绕组、交叉绕组和同心绕组。链条缠绕：交叉和同心绕组：双层绕组，堆叠绕组：波浪缠绕：2.7、参数计算，半匝线圈的末端长度。线圈尺寸如图所示，单层绕组：双层绕组：-芯长度；-线圈的直线部分延伸，以及铁芯的长度；-经验系数，取为2极、-线圈跨距的弧长；1.16，4号和6号电极为1.2，8号电极为1.25。2.7参数计算，2.7.5漏抗标准值。为了便于设计，参数被转换为标准值。漏抗标准值：-电流基准值。用于同步电机、对于感应电机、工作电流、电压基值、2.7参数计算，2.7.6趋肤效应对电机参数的影响，当交流电施加到由电机槽中的整个导体组成的棒上时，泄漏磁通匝数和导体各部分沿槽高的感应电势是不同的。结果，在导体中形成涡流，这导致电流在导体横截面上的不均匀分布。导体中的电流密度从槽的底部到槽口逐渐增加，这使得导体中的电流趋向于表面。这种现象被称为趋肤效应。这种效应相当于导体有效截面