第二章電機(jī)主要參數(shù)

1、第二章電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系第二章電機(jī)的主要參數(shù)之間的關(guān)系、什么是主要尺寸？、什么是主要尺寸？ 電機(jī)的幾何尺寸很多，有鐵心尺寸、繞組尺寸、外形電機(jī)的幾何尺寸很多，有鐵心尺寸、繞組尺寸、外形尺寸、安裝尺寸，其它各種結(jié)構(gòu)部件的尺寸。但是究竟哪尺寸、安裝尺寸，其它各種結(jié)構(gòu)部件的尺寸。但是究竟哪些是主要尺寸：電機(jī)的電磁過程主要是在氣隙中進(jìn)行的，些是主要尺寸：電機(jī)的電磁過程主要是在氣隙中進(jìn)行的，其能量形式的轉(zhuǎn)換則是通過其能量形式的轉(zhuǎn)換則是通過“氣隙主磁通氣隙主磁通”進(jìn)行的。進(jìn)行的。 因此主要尺寸就必定與氣隙有密切關(guān)系。因此主要尺寸就必定與氣隙有密切關(guān)系。實踐證明，實踐證明，靠近氣隙的電樞直徑（靠近氣隙

2、的電樞直徑（D）與鐵心有效長度（）與鐵心有效長度（lef）是電機(jī)的）是電機(jī)的主要尺寸，主要尺寸，而氣隙可以說是第三個尺寸而氣隙可以說是第三個尺寸。從幾何角度看，。從幾何角度看，這些尺寸一經(jīng)確定了，其它尺寸就大體上確定了，而且不這些尺寸一經(jīng)確定了，其它尺寸就大體上確定了，而且不少電磁性能也就基本上為它們左右或稍許變動。少電磁性能也就基本上為它們左右或稍許變動。1 iD2D 鐵心尺寸鐵心尺寸 繞組尺寸繞組尺寸 其它尺寸大體確定其它尺寸大體確定電機(jī)的幾何尺寸電機(jī)的幾何尺寸 外形尺寸外形尺寸 主要尺寸主要尺寸 不少電磁性能變化不大不少電磁性能變化不大 安裝尺寸安裝尺寸 （D D、lef、）電機(jī)矢量確定

3、）電機(jī)矢量確定 結(jié)構(gòu)部件尺寸結(jié)構(gòu)部件尺寸 電樞直徑電樞直徑D D：交流電機(jī)：交流電機(jī)（定子內(nèi)徑）（定子內(nèi)徑）直流電機(jī)直流電機(jī)（轉(zhuǎn)子外徑）（轉(zhuǎn)子外徑）二、二、本章研究內(nèi)容本章研究內(nèi)容1確定主要尺寸依據(jù)的基本關(guān)系式確定主要尺寸依據(jù)的基本關(guān)系式 選擇電磁負(fù)荷選擇電磁負(fù)荷 確定主要尺寸；確定主要尺寸；2電磁負(fù)荷的選擇；電磁負(fù)荷的選擇；3確定主要尺寸的一般方法確定主要尺寸的一般方法電機(jī)常數(shù)：單位計算轉(zhuǎn)矩所耗用的有效材料的體積。AdpNmpefCABKKPnlD21 . 6.2602602222為計算轉(zhuǎn)矩PTTlDPlDnPlDPnlDCefefefefA電樞繞組的相電勢為：dpNmdpfNKKfNKE4

4、44. 4efpefavlBlB電機(jī)常數(shù)推導(dǎo)過程11. 1,時等于當(dāng)氣隙磁場為正弦分布為氣隙磁場的波形系數(shù)式中NmK:每極磁通BBavp:,為氣隙磁密的平均值為氣隙磁密的最大值計算極弧系數(shù)avBBpD2:極距DmNIA2:A電流導(dǎo)體數(shù)線負(fù)荷電樞圓周單位長度上的efpdpNmefpdpNmefpdpNmdpNmlpDBKmIDApnKlpDBNKpnKlBNKpnKfNKKE2260426046044mEIP ABKKPnlDdpNmpef21 . 6ABPnlDpef21 . 6（直流電機(jī)）nlDPlDTCKCefefAAA226021:的倒數(shù)為 KA表示單位體積有效材料所能產(chǎn)生的計算轉(zhuǎn)矩。它

5、的大小反應(yīng)了電機(jī)材料的利用率，通常稱之為利用系數(shù)。電機(jī)計算功率的計算.cos:. 1與端電壓之比為額定負(fù)載時感應(yīng)電勢感應(yīng)電機(jī)ENNNEKPKPNNEPKPcos:.2同步發(fā)電機(jī).,:.3繞組電流而引入的系數(shù)為考慮電樞壓降和并勵式中并勵繞組的直流電動機(jī)mNNmKPKP電機(jī)常數(shù)主要結(jié)論2.2 電機(jī)中的幾何相似定律案例：有二臺電機(jī)，容量均為1.1Kw，轉(zhuǎn)速為1450r/min，對比另一臺電機(jī)容量為2.2Kw，轉(zhuǎn)速也為1450r/min，問從經(jīng)濟(jì)因素考慮，應(yīng)選擇二臺容量較小的電機(jī)還是選擇總?cè)萘肯嗤囊慌_電機(jī)？。bhbbhhllDDsssBsAsBsABABA分別為槽高和槽寬與其中,FedpNBANE，

6、ffNKEEIpmEIp則有一定時當(dāng)頻率又有即有由電機(jī)的計算功率,44. 4,CuFeFeFeABJANABJAJANBAEI：p，AJJAI)(0000前式又改寫為因此為導(dǎo)體的截面積為電流密度又因為4144222pllp，JB，lllAA，lAACuFeCuFe或可得一定與于是有由于幾何形狀相似因此有各與面積414343331ppppG，）（plGlG則有下的電機(jī)重量功率換算到單位容量故有由于材料重量 該式表明，隨著單機(jī)容量增大，其有效材料的利用率均將提高。結(jié)論：對于幾何形狀相似的電機(jī)，單位功率所需的有效材料與功率的1/4次方正反比。即隨著單機(jī)容量的增大，有效材料的利用率將提高。2.3 電磁

7、負(fù)荷的選擇成本重量體積efAlDCBA2,AdpNmpefCABKKPnlD21 . 6電磁負(fù)荷對電機(jī)性能和經(jīng)濟(jì)性的影響(一）線負(fù)荷A較高，氣隙磁密B不變1、電機(jī)尺寸和體積減小，可節(jié)省硅鋼片材料；2、由于B一定，以及鐵心重量減輕，鐵耗也隨之減?。?、繞組的用銅量增加；用銅量體積因為dpNmFepFefKKENABA4:4. 增大了電樞單位表面上的銅（鋁）耗，使繞組溫升增增大了電樞單位表面上的銅（鋁）耗，使繞組溫升增大大 繞組有效部分（即槽內(nèi)部分）的銅耗為：繞組有效部分（即槽內(nèi)部分）的銅耗為：導(dǎo)體有效部分長度導(dǎo)體材料電阻率每根導(dǎo)體有效部分電阻lRJmNIlISlNmIRNmpcefccefcut

8、2)2()2(22電樞表面的銅（鋁）耗為：電樞表面的銅（鋁）耗為：溫升一定時當(dāng)每相串聯(lián)匝數(shù)導(dǎo)體電流密度導(dǎo)體截面積米瓦,)/(22accutaqAJNJSAJDlJmNIlDlpq電機(jī)溫升電機(jī)溫升 AJ AJ 熱負(fù)荷的大小熱負(fù)荷的大小 溫升不超過一定限溫升不超過一定限度度 AJ AJ 不能超過一定限度不能超過一定限度 A A，J J 銅量銅量 （ccSJSIJ,） 5.改變了電機(jī)參數(shù)和電機(jī)特性。改變了電機(jī)參數(shù)和電機(jī)特性。由后面由后面4-3可知交流繞組的電抗（互感電抗或漏電抗）的可知交流繞組的電抗（互感電抗或漏電抗）的標(biāo)么值標(biāo)么值),(,2*NXNBAXBAKBAKX一定一定比例常數(shù)1）異步電機(jī)：

9、啟動轉(zhuǎn)矩異步電機(jī)：啟動轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩，啟動電流，啟動電流；2）同步電機(jī)：電壓變化率同步電機(jī)：電壓變化率，短路電流，短路電流，短路比，短路比，穩(wěn)定，穩(wěn)定度度；3）直流電機(jī)：換向惡化，換向時電抗電勢和電樞反應(yīng)電直流電機(jī)：換向惡化，換向時電抗電勢和電樞反應(yīng)電勢影響換向電流的變化。勢影響換向電流的變化。（二）氣隙磁密B較高，線負(fù)荷A不變1、電機(jī)尺寸和體積減小，可節(jié)省硅鋼片材料；2、使電樞基本鐵耗增大；3、氣隙磁位降和磁路的飽和度增加；4、影響電氣參數(shù)與電機(jī)性能?；捐F耗基本鐵耗 = 鐵心質(zhì)量鐵心質(zhì)量 比損耗比損耗 （單位質(zhì)量鐵心中損耗）（單位質(zhì)量鐵心中損耗）a) 電樞鐵心質(zhì)量,2eflDBb

10、) 比比pBfpBBFeFe23 . 1,溫升鐵耗電樞鐵心質(zhì)量且比,Bp線負(fù)荷A和氣隙磁密B的選擇1、電機(jī)所選用的絕緣材料的等級越高，電機(jī)允許的溫升也就越高。電磁負(fù)荷A、B可選高些。2、電機(jī)所選用的導(dǎo)磁材料（硅鋼片）及導(dǎo)電材料性能好，則電磁負(fù)荷可選高些。3、電機(jī)的通風(fēng)冷卻條件好，則電磁負(fù)荷可選高些。2.4 電機(jī)主要尺寸比的選擇1、選擇了A和BAdpNmpefCABKKPnlD21 . 62、初步確定電機(jī)的D2lef3、引入一個尺寸比的系數(shù)：efl1）參數(shù)與溫升；2）節(jié)約用銅量；3）轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度；4）轉(zhuǎn)動慣量；2.1 電機(jī)的身材2022年年5月月14日星期六日星期六三圍：三圍：定子外徑定子外徑D

11、1定子內(nèi)徑定子內(nèi)徑D2轉(zhuǎn)子外徑轉(zhuǎn)子外徑d1電機(jī)的身材電機(jī)的身材身高身高:鐵 心 的鐵 心 的軸 向 長軸 向 長度度 LLD電機(jī)的身材1、電機(jī)將較細(xì)長。好處是繞組的端部變得較短，端部用銅量相應(yīng)減少，可提高繞組的銅的利用率。因此單位功率材料消耗較少，成本較低。2、電機(jī)體積未變，因而鐵的重量不變，在同一磁密下的基本鐵耗不變。但是附加鐵耗有所下降，機(jī)械損耗也因直徑的變小而減小。因此電機(jī)總損耗下降，效率提高。3、繞組端部較短，因此端部漏抗減小。4、由于電機(jī)細(xì)長，通風(fēng)散熱條件變差，從而導(dǎo)致軸向溫度分布不均勻度加大。5、電機(jī)細(xì)長，則鐵心沖片數(shù)目增多，沖片加工與鐵心疊壓工時增加；因鐵心直徑較小，嵌線難度增大

12、，嵌線工時增多。6、電機(jī)細(xì)長，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量減小，對于要求頻繁起動運(yùn)行的電機(jī)是有利的。電機(jī)值的范圍1）感應(yīng)電機(jī)即異步電機(jī)通常=0.41.5，對大型感應(yīng)電機(jī)則為=13.5，2）同步電機(jī) 對于凸極同步電機(jī)，通常，中小型同步電機(jī)的=0.62.5，其上限為多極電機(jī)。對于高速或大型同步電機(jī)，由于轉(zhuǎn)子材料機(jī)械強(qiáng)度的限制，值選得較高，達(dá)34。3）直流電機(jī)通常，中小型直流電機(jī)的=0.61.2，大型直流電機(jī)的=1.252.5確定主要尺寸的一般方法efdpnmpefdpdpdpNlDABKKPnlDKKKBAnPP22,1 . 6)4(92. 0,96. 0,:)3(,)2(.,) 1 (得出以上數(shù)據(jù)代入雙層繞組

13、時當(dāng)采用單層繞組時對于交流電機(jī)計算由經(jīng)驗選取電磁負(fù)荷確定電機(jī)轉(zhuǎn)速利用公式得出計算功率先根據(jù)電機(jī)的額定功率.)7()22, 12(,)6(,)5(1進(jìn)行必要調(diào)整與鐵心長度再對定子內(nèi)徑表表標(biāo)準(zhǔn)值將計算值調(diào)整至確定定子外徑比值根據(jù)定子內(nèi)外徑的經(jīng)驗與分別求得值根據(jù)所選的efeflDDlD2.5 系列電機(jī)及其設(shè)計特點系列電機(jī)及其設(shè)計特點1系列電機(jī)系列電機(jī)就是指技術(shù)要求、應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)型式、就是指技術(shù)要求、應(yīng)用范圍、結(jié)構(gòu)型式、冷卻方式、生產(chǎn)工藝基本上相同，功率及安裝尺寸按一定冷卻方式、生產(chǎn)工藝基本上相同，功率及安裝尺寸按一定規(guī)律遞增，零部件通用性很高的一系列電機(jī)。規(guī)律遞增，零部件通用性很高的一系列電機(jī)。2

14、系列電機(jī)的優(yōu)點系列電機(jī)的優(yōu)點由此減少材料與工設(shè)計時，消耗、降低成本：由于它由此減少材料與工設(shè)計時，消耗、降低成本：由于它們的生產(chǎn)工藝過程與另部件型式相同，可以充分利用沖模、們的生產(chǎn)工藝過程與另部件型式相同，可以充分利用沖模、模具、量具、卡具等工藝裝配；模具、量具、卡具等工藝裝配；縮短生產(chǎn)周期：由于充分利用了原有的工模具等工藝縮短生產(chǎn)周期：由于充分利用了原有的工模具等工藝裝配圖紙等條件；裝配圖紙等條件；可以減少設(shè)計、制造、使用、維修方面的許多工作；可以減少設(shè)計、制造、使用、維修方面的許多工作；可以騰出手來提高產(chǎn)品的質(zhì)量。可以騰出手來提高產(chǎn)品的質(zhì)量。3系列電機(jī)的分類系列電機(jī)的分類基本系列基本系列：

15、使用面廣，生產(chǎn)量大的一般用途的系列：使用面廣，生產(chǎn)量大的一般用途的系列如如Y、Y2系列；系列；派生系列派生系列：適按使用的不同要求進(jìn)行部分改動而由：適按使用的不同要求進(jìn)行部分改動而由基本系列派生出來的系列，它與基本基本系列派生出來的系列，它與基本 系列有較多的通系列有較多的通用性用性如如YD 三相多速異步電動機(jī)，三相多速異步電動機(jī)，KFT系列電梯電機(jī)；系列電梯電機(jī)；專用系列專用系列：適用某種特殊條件但使用面很窄的系列：適用某種特殊條件但使用面很窄的系列如如JG2 輥道電動機(jī)。輥道電動機(jī)。Frame size eg.:MMG 100LB3Dont forget ityou will hear i

16、t again100mmdistance between holes4系列電機(jī)設(shè)計的特點系列電機(jī)設(shè)計的特點 功率等級的確定要根據(jù)用戶的要求、選用的方便、經(jīng)濟(jì)性功率等級的確定要根據(jù)用戶的要求、選用的方便、經(jīng)濟(jì)性等多方面全面綜合分析來確定。（功率按一定規(guī)律遞增）等多方面全面綜合分析來確定。（功率按一定規(guī)律遞增）同一系列中相鄰兩功率等級之比（大功率比小功率），同一系列中相鄰兩功率等級之比（大功率比小功率），稱功率遞增系數(shù)或容量遞增系數(shù)稱功率遞增系數(shù)或容量遞增系數(shù) ，其數(shù)值直接影響，其數(shù)值直接影響到整個功率等級數(shù)目的確定，而且對系列電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性到整個功率等級數(shù)目的確定，而且對系列電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性有很重要的

17、影響。有很重要的影響。PK安裝尺寸的確定及功率等級與安裝尺寸的對應(yīng)關(guān)安裝尺寸的確定及功率等級與安裝尺寸的對應(yīng)關(guān)系。系。電機(jī)的安裝尺寸是指電機(jī)與配套機(jī)械進(jìn)行安裝時的有關(guān)電機(jī)的安裝尺寸是指電機(jī)與配套機(jī)械進(jìn)行安裝時的有關(guān)尺寸，系列電機(jī)的安裝尺寸一般按軸中心高分級，它的尺寸，系列電機(jī)的安裝尺寸一般按軸中心高分級，它的確定必須綜合考慮配套機(jī)械和電機(jī)本身的具體情況，原確定必須綜合考慮配套機(jī)械和電機(jī)本身的具體情況，原則上是按優(yōu)先數(shù)系遞增。則上是按優(yōu)先數(shù)系遞增。安裝尺寸是軸中心高，對端蓋式軸承的電機(jī)，確定功安裝尺寸是軸中心高，對端蓋式軸承的電機(jī)，確定功率等級與安裝尺寸的對應(yīng)關(guān)系時，主要是確定功率等率等級與安裝尺寸的對應(yīng)關(guān)系時，主要是確定功率等級與軸中心高的對應(yīng)關(guān)系。功率等級確定后，選取軸級與軸中心高的對應(yīng)關(guān)系。功率等級確定后，選取軸中