電機(jī)設(shè)計(jì)精華版2.

1、 4-5漏抗標(biāo)么值1、總漏抗槽漏抗：Xs4 fN 20l efspq諧波漏抗： X漏抗N 24 f0pqN 2lefX4 fN 20lefpq齒頂漏抗： Xt4 f0l eftpq端部漏抗： XE4 f0N 2lefEpq2、阻抗的基值ZNI N 1U NI N12FN12 fN NK dp1I N 1pmNK dp1Z2 fN NK dp1N2 mNKdp122m( NK dp1)fNFN1 pFN1 p3、漏抗標(biāo)么值X4 f0N 2lefpq2FlX *Z N2m( NK2dp1 )fN0N 1 ef2N K dp11mqFN1FN 1 p2A K dp12NB 1X *20lefAK d

2、p1mqB 1或 : X *kA B 1k204、說(shuō)明K dp1mq與A 成正比XAB 1qB 1與有關(guān)q如設(shè)計(jì)值與預(yù)設(shè)值相差較大, 采用調(diào)A ;相差太小采用調(diào)和q.B 1抗的調(diào)整：槽漏抗： Z，在總導(dǎo)體數(shù)一定時(shí)，每槽N， X， h 比值，實(shí)質(zhì)上改變漏磁路的ssb磁導(dǎo)；諧波漏抗： q,s, X,0.8, X,；, N, X, X；, N, X。4-6集膚效應(yīng)對(duì)電機(jī)參數(shù)的影響一、擠流效應(yīng)槽中整塊導(dǎo)體 通以交流電 槽漏磁通槽口局部磁通少漏抗小槽底局部磁通多漏抗大槽口局部導(dǎo)體中電密大 主磁通在導(dǎo)體中感應(yīng)相同電勢(shì)下 導(dǎo)體中電流槽底局部導(dǎo)體中電密小擠向外表 這種現(xiàn)象稱擠流效應(yīng)集膚效應(yīng) 。a) 槽內(nèi)導(dǎo)體b

3、) 電流密度的分布c) 計(jì)算交流電阻的等效導(dǎo)體二、擠流效應(yīng)的主要影響1、使導(dǎo)體中交流電阻增大KF 倍。R交l直K F R直RS2、使導(dǎo)體的槽漏抗變小K X 倍。XK X X sLK X Ls 擠流作用使下部幾乎沒(méi)有電流，槽下部漏磁通少，使槽中導(dǎo)體的等效高度減小。h0h1sh1sbs3bs三、交流電機(jī)定子繞組考慮擠流效應(yīng)后的參數(shù)修正系數(shù)四、異步電動(dòng)機(jī)鼠籠繞組的擠流效應(yīng)4-7飽和對(duì)電機(jī)參數(shù)的影響一、為什么要考慮飽和的影響：前面推導(dǎo)公式電抗計(jì)算公式中，假設(shè)Fe, Rml0, FFeA0 ，實(shí)際上，電機(jī)的主磁路或漏磁路某些局部處于飽和狀態(tài)。飽和導(dǎo)致BH運(yùn)行性能，那么必須考慮磁路鐵心飽和對(duì)參數(shù)的影響。,

4、 Rm0 。為了精確計(jì)算電機(jī)相應(yīng)的二、飽和對(duì)參數(shù)的影響由于飽和，B, RmH, X m1, XmmRm 在運(yùn)行時(shí)，異步電機(jī)的勵(lì)磁電抗、同步電機(jī)電樞反響電抗將會(huì)減少。1、對(duì)異步電機(jī)勵(lì)磁電抗的影響N 2mq不考慮飽和時(shí)：Xm4 flefm0pqm2 K dp1ef考慮飽和時(shí)：X mX msksF0FksFFt1 FFt 21飽和系數(shù)E1或 : X msI mE1I0 ZmI 0I mZmX mrm2、對(duì)凸極同步電機(jī)的影響 交軸電樞反響電抗：E1I m X msE1是額定運(yùn)行時(shí)定子繞組I m是額定運(yùn)行時(shí)定子磁化中相電勢(shì)電流q軸磁路：齒軛氣隙只需考慮軛和齒的飽和影響。不同的 F, F j1 , Ft磁

5、路計(jì)算f ( FF j1Ft )由 ENFNksFj1FtFX aqsksXaqX aqs2EN ：由矢量圖可知，忽略ENEN(U Ncos)2( I N XU Nsin)NEN4K Nm fNK dp1q 軸電樞反響小，引起轉(zhuǎn)子磁勢(shì)增加小，仍用X由磁化曲線f (FF j1Ft ) F , FFj1FFt ksF j1FtF交軸電樞反響磁路經(jīng)過(guò)氣隙、齒、軛ks查曲線求出，X aqsX aqks 圖 4-28 X aqs 直軸電樞反響電抗d 軸磁路：氣隙齒軛極身只需考慮齒、軛和極身的飽和影響。X adX adsksFksF j1FmFtFf ( FF j1FtFm ) F , FFj 1FtFm

6、 ENEN ：由矢量圖可知在磁勢(shì)- 電勢(shì)圖中，凸極同步電機(jī)中常用X p 代替 X 在凸極機(jī)中簡(jiǎn)單磁勢(shì)電勢(shì)圖本身就是近似的，通過(guò)采用X p 反而使結(jié)果準(zhǔn)確些。X adX aq ，對(duì)X ad 計(jì)算需要精確2些。用 X p 代替 X。NENEN4K Nm fNK dp1(U Ncos) 2(I N XU Nsin) F , FFj 1FtFFm ksF j1FtFmFXadsX adks注： d 軸負(fù)載時(shí)，電樞反響去磁，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組為了維持氣隙磁通，必須克服Fad 比擬大。轉(zhuǎn)子磁勢(shì)，轉(zhuǎn)子漏磁比空載時(shí)大，X pX4-8斜槽漏抗計(jì)算一、斜槽漏抗在異步電機(jī)中，為了削弱由齒諧波磁場(chǎng)引起的附加轉(zhuǎn)矩及噪聲，一般

7、籠型轉(zhuǎn)子常采用斜槽，即把轉(zhuǎn)子槽相對(duì)定子槽沿軸向扭斜一個(gè)角度。這樣，定、轉(zhuǎn)子繞組間耦合系數(shù)減小了，即定子電流產(chǎn)生的基波磁場(chǎng)有一局部不與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條耦合反之也時(shí)。相當(dāng)于定、轉(zhuǎn)子間互感電抗減小，定轉(zhuǎn)子漏抗增加。這種由斜槽引起的附加漏抗稱斜槽漏抗。sksin( bskt2bsk t2pZ 2)KpZ21感應(yīng)電機(jī)互感電抗主電抗X mK sk X m 定、轉(zhuǎn)子漏抗中分別增加一斜槽漏抗：(1K sk ) X mX sk二、斜槽漏抗的計(jì)算但實(shí)際計(jì)算斜槽漏抗不是這樣計(jì)算定、轉(zhuǎn)子漏抗的增加感應(yīng)電機(jī)考慮斜槽影響的等效電路把定子斜槽漏抗歸入轉(zhuǎn)子回路時(shí)的等效電路而是將定、轉(zhuǎn)子斜槽漏抗都?xì)w入轉(zhuǎn)子回路內(nèi)，如上圖。這樣變換勵(lì)磁回

8、路電抗乘以系數(shù)：121(1K sk ) X m1K sk X mK sk12 K sk X mXm 與不考慮斜槽的勵(lì)磁支路電抗相同。2轉(zhuǎn)子回路內(nèi)所有參數(shù)須乘以12定轉(zhuǎn)子總斜槽漏抗：Xsk(1Ksk ) Xm122(1Ksk) Xm12定子邊轉(zhuǎn)子邊1(2K skXm找出斜槽漏抗X sk 與諧波漏抗X 2 關(guān)系：X skbskX2t2的物理意義：由于斜槽后，基波漏磁場(chǎng)沿軸向分布不均勻，兩端大中間小，兩端的磁路較飽和， 使 X sk 有所減?。涣硗庥捎谵D(zhuǎn)子導(dǎo)條與鐵心間沒(méi)有很好絕緣，斜槽后相鄰導(dǎo)條間產(chǎn)生橫向電流也會(huì)使漏抗減小，實(shí)際值均為計(jì)算值小一半。故實(shí)際斜槽漏抗為：X sk0.5(bsk )2 X2

9、t2第五章?lián)p耗與效率 5-1概述一、損耗與效率的關(guān)系效率是電機(jī)的一個(gè)重要性能指標(biāo)A, B:p, A, B尺寸, 耗材效率上下取決損耗大小p 材料性能、繞組型式、電機(jī)結(jié)構(gòu)等高效電機(jī)就是設(shè)法降低電機(jī)的損耗、多用材料。二、電機(jī)損耗分類鐵心中的根本損耗主要是主磁場(chǎng)在鐵心中交變產(chǎn)生的磁滯、渦流損耗外表?yè)p耗：定轉(zhuǎn)子開(kāi)槽而引起的氣隙磁導(dǎo)諧 波磁場(chǎng)在對(duì)方鐵心外表產(chǎn)生的損耗空載鐵心中附加損耗脈振損耗：定、轉(zhuǎn)子開(kāi)槽使對(duì)方齒中磁通因電機(jī)旋損耗轉(zhuǎn)而變化所產(chǎn)生的損耗電氣損耗：工作電機(jī)在繞組銅中產(chǎn)生的損耗，包括接觸損耗負(fù)載時(shí)附加損耗：漏磁場(chǎng)包括諧波磁場(chǎng)在定、轉(zhuǎn)子繞組中、鐵心及結(jié)構(gòu)件中引起的各種損耗機(jī)械損耗：通風(fēng)損耗、軸承

10、磨擦損耗、電刷和換向器集電環(huán)磨擦損耗5-2根本鐵耗產(chǎn)生的原因：由主磁場(chǎng)在鐵心內(nèi)發(fā)生變化時(shí)所產(chǎn)生的主磁場(chǎng)的變化：交變磁化性質(zhì)：變壓器鐵心、定轉(zhuǎn)子齒中發(fā)生旋轉(zhuǎn)磁化性質(zhì)：定、轉(zhuǎn)子鐵軛中發(fā)生的一、磁滯損耗1、磁滯損耗系數(shù)：?jiǎn)挝毁|(zhì)量鐵磁物質(zhì)內(nèi)由交變磁化引起的磁滯損耗ph2、磁滯損耗耗系數(shù)計(jì)算在電機(jī)鐵心內(nèi)磁通密度1.0B1.6T 時(shí)：phhfB 2h取決于材料性能的常數(shù)f交變磁化的頻率B磁密振幅(h在周波頻率50HZ 下測(cè))(ph 與 f 、 B 有關(guān)，與材料有關(guān) )任意頻率下：f2phhB 503、旋轉(zhuǎn)磁化引起的磁滯損耗一般較交變磁化放大45-65%軛磁密一般在1.0-1.5T 這在以后計(jì)算根本鐵耗時(shí)用

11、系數(shù)ka 考慮。二、渦流損耗1、產(chǎn)生的原因：鐵心中的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，在鐵心中感應(yīng)電勢(shì)，會(huì)產(chǎn)生電流，這電流即渦流。由它引起的損耗為渦流損耗。2、渦流損耗系數(shù)計(jì)算pee22e( fB )2FeFe鋼片厚度任意頻率下：fpee (50B)26dFed Fe鋼片密度電阻率渦流損耗系數(shù)pe 與 B 、 f 及材料厚度平方Fe 成正比。三、軛部及齒部的根本鐵耗1、鋼的損耗系數(shù)比損耗2、鋼比損耗簡(jiǎn)便計(jì)算pFephpef2fBhe (505023、根本鐵耗計(jì)算pFep102f1.3B ()5050瓦/ 公斤PFeka pFeGFeGFe: 交變或旋轉(zhuǎn)磁化的鋼質(zhì) 量 定子或轉(zhuǎn)子齒聯(lián)軛中的根本鐵耗考慮鋼片加工后鋼

12、自短B分布不均勻kaB隨時(shí)間不按正弦變化旋轉(zhuǎn)磁化與交變磁化不接同使p軛中的損耗系數(shù)：pFejp10250 B j (f1.3)50直流機(jī): ka3.6軛中根本鐵耗：PFejka pFej G j10 3(kW )PN隱, 異步機(jī) :100kVAka1.5 齒中根本鐵耗齒中的損耗系數(shù)：pFetp1050 Bt2 ( f50)1.3PN100kVAka1.3齒中的根本鐵耗：PFetka pFet Gt10 3(kW)直流機(jī)異步機(jī): ka: ka4.01.84、降低鐵耗方法B 使各局部磁密不要過(guò)高B ；PN同步機(jī) :PN100kVA100kVAka2.0ka1.7Fe p1050pe ；選用好材料D

13、31p1050D22p1050D12p10505-3空載時(shí)鐵心中的附加損耗（一）空載時(shí)鐵心中的附加損耗指的是：鐵心外表?yè)p耗、齒中脈振損耗（二）附加損耗產(chǎn)生的原因：氣隙中諧波磁場(chǎng)電機(jī)鐵心開(kāi)槽導(dǎo)致氣隙磁導(dǎo)不均勻空載勵(lì)磁磁勢(shì)空間分布曲線中有諧波基波磁勢(shì)鐵心開(kāi)槽氣隙磁導(dǎo)不均勻氣隙磁導(dǎo)齒諧波磁場(chǎng)I 0F0諧波磁勢(shì)相帶諧波磁勢(shì)齒諧波磁勢(shì)氣隙均勻氣隙不均勻高次諧波磁場(chǎng) 更高次諧波磁場(chǎng)磁勢(shì)諧波磁場(chǎng)凸凹面間距(同步極距)比諧波波長(zhǎng)大得多表面損耗渦流損耗凸凹面間距(異步齒距)比諧波波長(zhǎng)小得多脈振渦流磁滯 損耗凸凹面間距介于它們之間表面損耗脈振損耗氣隙諧波磁通的路徑在極弧外表b) 深入齒部c) 在外表及齒中下面僅介

14、紹由鐵心開(kāi)槽引起的空載外表?yè)p耗及脈振損耗的計(jì)算方法空載勵(lì)磁磁勢(shì)諧波產(chǎn)生的這類損耗，一般在隱極同步機(jī)中方需考慮一、直流機(jī)及同步機(jī)整塊或?qū)嵭拇艠O的外表?yè)p耗1、產(chǎn)生原因： 是由氣隙磁導(dǎo)齒諧波磁場(chǎng)與磁極外表相對(duì)運(yùn)動(dòng)在磁極外表引起的渦流損耗。因?yàn)轭l率很高，根本上集中在外表一薄層內(nèi)，稱外表?yè)p耗。fZ齒諧波磁場(chǎng)頻率：Zn 60齒諧波磁密最大值：B0BmaxB(k1)BkB maxBB00 Bmax0k B由b0 查取曲線02、磁極外表渦流損耗計(jì)算 假設(shè)： a) 諧波磁密在空間按正弦分布，其幅值為B0 忽略極面渦流對(duì)B0 的削弱作用；磁極磁導(dǎo)為常數(shù)不考慮飽和 ；磁極軸向長(zhǎng)度較長(zhǎng)，磁極外表僅有軸向電流。 方法：

15、麥?zhǔn)戏匠唐⒎址匠探夥匠掏ń獯吔鐥l件特解00 單位外表渦流損耗B222q0ZZ0224Z2k (B t )2 (Zn)1.5k(110460)1 .5實(shí)際上考慮假設(shè)引起誤差，忽略磁滯，k0 要大按表 5-2如 B為正弦分布，那么氣隙磁導(dǎo)齒諧波也將作正弦變化。qk1 ( B t) 2 ( Zn)1.5平均值 1( B sin x)2dx1 B 20002 外表?yè)p耗pFep03q0Ap10002(kW)3、外表?yè)p耗與哪些因素有關(guān)：2 與 B0成正比：B0(1k ) Bb0與B 大小有關(guān) , Bb0, B0, pFep與有關(guān), B0, B0, p Fep2 與t即磁密波長(zhǎng)有關(guān)：t, 表面損耗,t,

16、 pFepZZ 與 f 1.5 成正比： fZn60f Z, pFep 與磁極材料的導(dǎo)磁導(dǎo)電性能有關(guān)：, k0, pFep二、疊片磁極及異步機(jī)中的外表?yè)p耗1、疊片磁極的外表?yè)p耗計(jì)算為了減小磁極的外表?yè)p耗，直流機(jī)、凸極機(jī)磁極常做成疊片，利用沖片外表形成的天然氧化膜絕緣層增加渦流回路的電阻，電流，pI 2 RpFepq0Ap10 3(kW)0q0k0(B t )2 (Zn)1.5(W / m2 )疊片q0 小，大2、異步機(jī)中的外表?yè)p耗異步機(jī)定轉(zhuǎn)子都有槽：定子槽氣隙磁導(dǎo)齒諧波磁場(chǎng)轉(zhuǎn)子外表?yè)p耗；轉(zhuǎn)子槽氣隙磁導(dǎo)齒諧波磁場(chǎng)定子外表?yè)p耗。一般異步機(jī)轉(zhuǎn)子半閉口槽在定子外表引起損耗小，氣隙小轉(zhuǎn)子外表?yè)p耗：p02

17、q02t 2D2lt 2b02 t210 3(kW)t2 , b02轉(zhuǎn)子齒距及槽口寬定子槽開(kāi)口引起的齒諧波磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子單位外表中損耗：D2 , lt 2轉(zhuǎn)子鐵心外徑及長(zhǎng)度q0.5k( B t)2 (Zn)1.5(W / m2 )f ( b01 )查圖5502B01001k 1B01 11010.5氣隙主磁場(chǎng)正弦分布,氣隙磁導(dǎo)齒諧波磁場(chǎng)也近似正弦k0與材料,加工性能有關(guān)低含硅量高含硅量: k0: k01.50.7加工后k0加工后 k0351.53三、異步機(jī)齒中的脈振損耗1、產(chǎn)生原因：定轉(zhuǎn)子齒槽 旋轉(zhuǎn)時(shí)定、轉(zhuǎn)子之間相對(duì)位置不斷變化齒對(duì)齒 進(jìn)入定子齒磁通最大 齒中磁通發(fā)生變化 脈振損耗轉(zhuǎn)子槽對(duì)定子齒

18、進(jìn)入定子齒磁通最小2、計(jì)算： 單位軸向長(zhǎng)度磁通變化量：定子齒中磁通的脈振B02 S21022 kb02 BS2 B02022 b0202k2Bf ( b02 )有關(guān) 定子齒磁密脈振振幅：BB02S2b02p12kFebt1102025b021理論推出阻尼系數(shù)2脈振磁通在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中引起環(huán)流，此環(huán)流產(chǎn)生相反磁場(chǎng)，力圖阻尼脈振磁通穿過(guò)齒部，環(huán)流產(chǎn)生的其它次的諧波磁場(chǎng)也將產(chǎn)生阻尼作用。Bp1b02(5b02b02 )k2kFeB1t1bt11t12k2t1Bt1Bt12定子齒中平均磁密( b02 )2b502上式是根據(jù)定轉(zhuǎn)子齒槽尺寸關(guān)系最不利的情況下得出的；如果我們只考慮脈振損耗中的渦流損耗，而頻率較

19、高，齒鋼片磁導(dǎo)率變化的影響，實(shí)際磁密脈振振幅要小一些，計(jì)算時(shí)可用k1來(lái)補(bǔ)償。Bp12t1Bt 1 最后得出脈振損耗的計(jì)算公式：pp10.5k( f Z 1 )( B2e)Mp1t 15010 30.5考慮脈振磁場(chǎng)按正弦變化k考慮加工及磁場(chǎng)非正弦e取決于材料規(guī)格及性能引入的損耗增加系數(shù)常數(shù)fZ 1Z2 n60定子齒脈振磁通的交變頻率M t1定子齒的質(zhì)量近似以 k2.5,e0.5,f Z1229Z 2n 60代入：Bp1Bt12t1磁密脈振振幅pp10.07(Z2 n) ( Bp1 )Mt110定子類似：pp 20.07( Z1n) ( Bp2 ) M t 210轉(zhuǎn)子229工廠實(shí)際計(jì)算空載附加損耗

20、：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；用根本鐵耗取大一點(diǎn)ka 計(jì)算3齒：PFetka pFet M t10 3軛：PFejka pFej M j10 ka 取大點(diǎn)考慮空載附加損耗5-4電氣損耗一、繞組中的電氣損耗p( I 2 R )10 3cuxx交流 m 相：pcumI 2 R10 3R 是換算到基準(zhǔn)工作工作溫度的繞組直流電阻二、電刷接觸損耗pcbub I10 3(一個(gè)極下)對(duì)碳和石墨 :ub1V對(duì)金屬 :ub0.3V 5-5負(fù)載時(shí)的附加損耗一、 負(fù)載時(shí)附加損耗產(chǎn)生的原因 電機(jī)帶上負(fù)載后，繞組中通以電流，環(huán)繞著繞組存在漏磁場(chǎng)。漏磁場(chǎng)在繞組中附近所有的金屬附件中產(chǎn)生渦流損耗； 定子和轉(zhuǎn)子繞組在氣隙的諧波磁勢(shì)所產(chǎn)生的諧波

21、磁場(chǎng)以不同的速度相對(duì)轉(zhuǎn)子和定子運(yùn)動(dòng)，在鐵心中和鼠籠繞組中產(chǎn)生渦流附加損耗。空載附加損耗主要討論基波磁場(chǎng) 氣隙磁導(dǎo)齒諧波磁場(chǎng)負(fù)載時(shí)附加損耗一般難于精確計(jì)算，通常以額定功率的百分之幾大約估算。二、 凸極同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗由額定負(fù)載電流引起的同步電機(jī)的附加損耗，約略等于短路試驗(yàn) 電樞電流為額定值、轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)的附加損耗，所以又叫短路附加損耗。鐵心中的根本損耗主要是主磁場(chǎng)在鐵心中交變產(chǎn)生的磁滯、渦流損耗短路時(shí)由于漏磁場(chǎng)在定子繞組中引起的附加損耗短路時(shí)由于漏磁場(chǎng)在金屬部件中引起的附加損耗相帶諧波磁勢(shì)短路附加定子諧波在轉(zhuǎn)子外表引起外表?yè)p耗損耗齒諧波磁勢(shì)磁場(chǎng)的三次諧波在定子齒產(chǎn)生的附加損耗磁勢(shì)中假設(shè)含三

22、次諧波磁勢(shì)，但由于凸極機(jī)氣隙分布不均勻，使直軸三次諧波分量與轉(zhuǎn)子磁勢(shì)三次諧波分量疊加在定子齒中產(chǎn)生附加損耗（一）短路時(shí)由于漏磁場(chǎng)在定子繞組中引起的附加損耗短路 漏磁場(chǎng) 定子繞組擠流 增加的這個(gè)電阻上的損耗直流電阻：pcumI 2 R交流電阻：pcu2mIRp2mIK F RKF 繞組電阻增加系數(shù)附加損耗：pcuad( K Fpcuc（二）短路時(shí)漏磁場(chǎng)在定子繞組端部附近的金屬部件中產(chǎn)生的附加損耗按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：p pl35 Di1( f ) 2 p 50Di1極距(m)定子內(nèi)徑(m)p1.15( A1c105)2 .5pc損耗系數(shù)A1定子電負(fù)荷（三）定子繞組磁勢(shì)諧波在轉(zhuǎn)子磁極外表引起的外表?yè)p耗基

23、波磁勢(shì)相帶諧波磁勢(shì): 由于相帶存在, 使沿電樞圓周邊分布的IF諧波磁勢(shì)導(dǎo)體中電流因?qū)儆诓煌喽笮〔灰划a(chǎn)生齒諧波磁勢(shì):由于導(dǎo)體不均勻分布在一個(gè)槽中心而產(chǎn)生的電樞表面, 而集中在1、定子相帶諧波磁勢(shì)在磁極外表產(chǎn)生的附加損耗 一般根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：p2.1 ( kx*ad )2 ppq S10 3 kW空載磁極表面損耗2 k3 qk1FepFep0pqk ( B t) 2 (Zn)1 .5000 xad*縱軸電樞反應(yīng)電抗標(biāo)么值k系數(shù)(表53)kp短距系數(shù)qZ12mp各相導(dǎo)體在槽中的分布情況b) 磁勢(shì)曲線及其分解。其中階梯形曲線表示當(dāng)A 相電流達(dá)最大值時(shí)的三相合成磁勢(shì)曲線c)齒諧波磁勢(shì)曲線d)相

24、帶諧波磁勢(shì)曲線 相帶諧波損耗與哪些因素有關(guān)？與短距系數(shù) 有關(guān)。諧波次數(shù)是5、7、11 當(dāng)=0.8相帶諧波中的較低次分量5 次及 7 次因繞組短距而被大大削弱 采用短距繞組可以降低轉(zhuǎn)子外表?yè)p耗。外表?yè)p耗還與電負(fù)荷A1有關(guān)。A1， I ，諧波磁勢(shì)大，損耗大。與有關(guān)。諧波磁勢(shì)諧波磁通是經(jīng)過(guò)氣隙而與轉(zhuǎn)子交鏈的相對(duì)氣隙大磁阻越小同樣磁勢(shì)磁通大損耗大。2、定子齒諧波磁勢(shì)在外表產(chǎn)生的附加損耗 一般工廠計(jì)算方法：p2 tkk2 pX ad*Z1 (k1)2pFeppFep3q0 Sp10kW空載磁極表面損耗q0k0(B0t )2 (Zn )1. 5Z1定子槽數(shù)max :1k0.3k比例系數(shù)max :max :

25、1.52k0.2k2.0max極尖處氣隙 極靴中心處氣隙t推導(dǎo)公式： p0.25kA2 A21( Z1n)1.5 k2 k 22tk0 與哪些因素有關(guān)？p012k4ef60與 q1 值有關(guān)。q1 ，齒諧波磁勢(shì)，外表?yè)p耗4t1 有關(guān)。與A1有關(guān)。A1， I ，諧波磁勢(shì)大，損耗大。與有關(guān)。（四）短路電流為額定值時(shí)磁場(chǎng)的三次諧波在定子齒中產(chǎn)生的附加損耗1、 凸極機(jī)氣隙不均勻，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁勢(shì)Ff 與電樞反響磁勢(shì)Fa 的基波分量均在氣隙中產(chǎn)生 3 次諧波磁場(chǎng)。短路時(shí)，定、轉(zhuǎn)子3 次諧波磁場(chǎng)互相疊加。凸極同步電機(jī)的三次諧波磁場(chǎng)直軸電樞反響磁場(chǎng)曲線b)勵(lì)磁磁場(chǎng)曲線2、計(jì)算：pt10.7 p1050(Bt5)

26、4 Gt 110 3 kWGt1定子齒重量p1050B1, f50單位質(zhì)量損耗X*Bt( A3md1.27 A3 dX * ad )Bt1Bt1 A3m A3d空載額定電壓時(shí)定子齒磁極3次諧波磁場(chǎng)系數(shù)電樞反應(yīng)諧波磁場(chǎng)系數(shù)平均磁密(查圖511a,b)磁極及電樞反響3 次諧波磁場(chǎng)系數(shù)計(jì)算3、與哪些因素有關(guān)：盡量使勵(lì)磁磁勢(shì)分布接近正弦，電樞反響磁勢(shì)。三、 異步機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗1、影響：異步機(jī)負(fù)載時(shí)的附加損耗不進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，一般按0。5%Pe 計(jì)算，這是很不精確的。對(duì)于采用壓力鑄鋁工藝的小型異步機(jī)，達(dá)2-3%，有的甚至達(dá) 4-5%。該損耗對(duì)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、啟動(dòng)性能影響很大，造成溫升過(guò)高。2、籠型轉(zhuǎn)子異

27、步電機(jī)附加損耗包括哪幾局部： 定子繞組的漏磁場(chǎng)在繞組內(nèi)及端部附近金屬部件中產(chǎn)生的附加損耗； 定子磁勢(shì)諧波產(chǎn)生的磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流引起的附加損耗； 定子磁勢(shì)諧波產(chǎn)生的磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子鐵心外表引起的外表?yè)p耗，忽略脈振損耗； 沒(méi)有槽絕緣的鑄鋁轉(zhuǎn)子中，由泄漏電流產(chǎn)生的損耗。（一）在直槽的情況下，由定子磁勢(shì)諧波在籠型轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生的附加損耗24 m2 N 2 K 2K 41、相帶磁勢(shì)p211dpZ22R2 I 1定子諧波磁勢(shì)齒磁勢(shì)pC m I 2 R2Zm1 12ZI1定子相電流R2轉(zhuǎn)子導(dǎo)條交流電阻K 2假設(shè)轉(zhuǎn)子繞組對(duì)次諧波的繞組系數(shù)K dpR2Z定子諧波繞組系數(shù)折算到定子邊的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條交流電阻(對(duì)應(yīng)于一階齒

28、諧波頻率 )Cm損耗系數(shù),由圖512查,與 Z2Z1 有關(guān)2、與哪些因素有關(guān)： 與定子繞組諧波繞組系數(shù)K dp，轉(zhuǎn)子繞組假想繞組系數(shù)K 2有關(guān)。(K dp22K 2 ) 與諧波次數(shù)有關(guān)；, B, p2 與定轉(zhuǎn)子槽數(shù)比值有關(guān)；Z2Z11, p2Z, 一般采用近槽配合。 與轉(zhuǎn)子槽數(shù)有關(guān)； Z 2, p2( fei), Z 2p0.75Z1 , K2pZ 4 ，少槽。2（二）斜槽情況下，如導(dǎo)條未絕緣，由定子磁勢(shì)諧波在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生的損耗12sk4m2 N 2K 2K 4導(dǎo)條絕緣很好斜槽相帶諧波磁勢(shì)齒諧波磁勢(shì)p2如斜一齒距11dpZ 2,eZ0,2p2ZRI 2 k 0,導(dǎo)條中e矢量相加導(dǎo)條絕緣不好橫向電

29、流損耗 (決定于導(dǎo)條與鐵心間的接觸電阻 )（三）降低異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載附加損耗的措施節(jié)能 損耗附加損耗1、采用諧波含量較少的各種定子繞組型式雙層短距分布、單雙層、正弦、-Y 混合諧波磁勢(shì) 損耗；2、采用少槽近槽配合；3、采用斜槽，增大導(dǎo)條與鐵心間接觸電阻；4、適當(dāng)增大氣隙；5、采用磁性槽楔或閉口槽。5-6機(jī)械損耗軸承摩擦損耗與摩擦面上壓力、摩擦系數(shù)及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)機(jī)械損耗電刷摩擦損耗與速度有關(guān)通風(fēng)損耗與電機(jī)結(jié)構(gòu)、風(fēng)扇型式、通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)阻速度有關(guān)機(jī)械損耗也難以準(zhǔn)確計(jì)算，一般以已制好的試驗(yàn)數(shù)據(jù)估取，或按經(jīng)驗(yàn)公式估算。四、軸承摩擦損耗滑動(dòng)軸承的摩擦損耗：50pf2.3l j50pjdj (1dj1.

30、5)vjl j10 13kWp軸頸投影面上的壓力或壓強(qiáng)(N / m2 ) d j軸頸直徑(m)jl j軸頸長(zhǎng)度(m) 工作溫度5050度時(shí)油的粘度(0.0150.02Ns/ m2)vj軸頸的圓周速度(m/ s)滾動(dòng)軸承的摩擦損耗：Fpf0.15v d10 8 kWF軸承的速度負(fù)荷(N)d滾珠中心處的直徑(m)v滾珠中心處圓周速度(m/ s)五、通風(fēng)損耗2pw1.75 v10 3 kW通過(guò)電機(jī)的通風(fēng)量(m3 / s)v風(fēng)扇外圓的圓周速度 (m/ s)六、軸承摩擦和通風(fēng)損耗的實(shí)際計(jì)算方法直流機(jī) 對(duì)于直徑為，軸上沒(méi)有風(fēng)扇的電機(jī)p fwk( va10)1.6 P10 3kWk0.9 1.3Nva電樞圓

31、周速度(m/ s) 對(duì)于電樞直徑為，采用滑動(dòng)軸承的電機(jī)wp(1.75Qv25Ga vjn104N)gpj10 3 kWGa電樞旋轉(zhuǎn)部分重量v風(fēng)扇外圓的圓周速度 (m/ s)Q通過(guò)電機(jī)的風(fēng)量(m3 / s)nN額定轉(zhuǎn)速 ( r / min)vj軸頸圓周速度 (m/ s)p j軸頸投影面上的壓力(N / m2 )對(duì)于采用滾動(dòng)軸承且軸上裝有風(fēng)扇的中小型電機(jī)損耗pfw按圖 5-14 的曲線確定異步電機(jī) 對(duì)徑向通風(fēng)的大型電機(jī)p fw對(duì)中小型異步電機(jī)2 極防護(hù)式：2.4 pp3 ( N11)32vNvpv3kW極距通風(fēng)道數(shù)極對(duì)數(shù)4 極以上防護(hù)式：2 極封閉型自扇冷式：fwp fwp5.5(6.5()p3

32、)2p(D2 )3(D 2 )kW324kWfw13(1D1 )()4p( D1 )4 極以上封閉型自扇冷式：p fw( 3 )2p(D 4 )kW凸極同步電機(jī)徑向通風(fēng)的臥式同步電機(jī)的軸承摩擦和通風(fēng)損耗：pfw16 plt1 (v )3kWv轉(zhuǎn)子速度立式水輪發(fā)電機(jī) 通風(fēng)損耗：1940lt1定子鐵心總長(zhǎng)pw0 。122K T (v ) 2 QkWQ通過(guò)發(fā)電機(jī)的風(fēng)量 推力軸承摩擦損耗：F101 .51. 56v轉(zhuǎn)子圓周速度KT考慮空氣摩擦的經(jīng)驗(yàn)系 數(shù)(1.4)p fl0.5A()nN10kWgF作用在軸承上總推力( kN)A與壓力pj 有關(guān)系數(shù) (圖515) 導(dǎo)軸承摩擦損耗：p fgFr vkWv

33、導(dǎo)軸承工作表面的圓周速度當(dāng)油溫為 40的摩擦系數(shù)Fr作用導(dǎo)軸承上的負(fù)荷Fr0.02G24.7l t1Di1 gkWG2轉(zhuǎn)子重量七、電刷摩擦損耗p fbb pbSbvkWb摩擦系數(shù)pb電刷壓力換向器b集電環(huán)b0.2Sb電刷總工作面積( m2 )v換向器或集電環(huán)的圓周速度 5-7效率發(fā)電機(jī)額定負(fù)載時(shí)的效率：g(1PNp)100%pPN額定輸出功率p電機(jī)額定負(fù)載時(shí)總損耗電動(dòng)機(jī)的效率：m(1p )100%PPN 1額定負(fù)載時(shí)的輸入功率N1第六章電機(jī)的冷卻6-1電機(jī)的冷卻方式近代電機(jī)大部采用較高的電磁負(fù)荷，以提高材料的利用率， 電機(jī)的單機(jī)容量也是益增大， 因此必須改良電機(jī)的冷卻系統(tǒng)，

34、以提高其散熱能力。一、冷卻方式概述冷卻方式按冷卻介質(zhì)分： 空氣冷卻開(kāi)路或閉路；徑向、軸向或混合式；吸入式或壓入式；外冷式或內(nèi)冷式 油冷卻 氫冷卻 水冷卻二、空氣冷卻系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、本錢較低缺點(diǎn)：冷卻效果差、高速電機(jī)引起風(fēng)摩損耗較大類型：（一）開(kāi)路冷卻或自由循環(huán)或閉路冷卻或封閉循環(huán)1、開(kāi)路冷卻：其冷卻空氣由電機(jī)周圍抽取，通過(guò)電機(jī)后再回到周圍環(huán)境中去。2、閉路冷卻：其初級(jí)冷卻介質(zhì)如空氣通過(guò)電機(jī)，沿著閉合線路進(jìn)行循環(huán)，初級(jí)冷卻介質(zhì)中的熱量經(jīng)結(jié)構(gòu)或冷卻器傳遞給第二冷卻介質(zhì)如水。（二）徑向、軸向和混合式通風(fēng)系統(tǒng)徑向通風(fēng)系統(tǒng)按電機(jī)內(nèi)冷卻空氣流動(dòng)的方向分軸向通風(fēng)系統(tǒng)混合通風(fēng)系統(tǒng)1、徑向通風(fēng)系統(tǒng)：通風(fēng)

35、的冷卻介質(zhì)沿徑向流動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)：利用轉(zhuǎn)子上能夠產(chǎn)生風(fēng)壓的零部件如風(fēng)道片，磁極等的鼓風(fēng)作用，應(yīng)用較廣 缺點(diǎn)：通風(fēng)能力較差2、軸向通風(fēng)系統(tǒng)：通風(fēng)的冷卻介質(zhì)沿軸向流動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)：便于安裝直徑較大的風(fēng)扇，以加大通風(fēng)量 缺點(diǎn)：通風(fēng)強(qiáng)，風(fēng)壓損失小，材料省；但沿軸向方向上冷卻不均勻，且不便于利用轉(zhuǎn)子上部件的鼓風(fēng)作用3、混合通風(fēng)系統(tǒng)：兼有軸向和徑向兩種通道，但往往是偏重一種 直流電機(jī)：以軸向?yàn)橹鞯幕旌鲜较到y(tǒng) 汽輪發(fā)電機(jī)：以徑向?yàn)橹鞯幕旌鲜较到y(tǒng)特點(diǎn)：將氣流分為多股，使冷卻空氣盡可能與電機(jī)的所有發(fā)熱局部相接觸，電機(jī)各局部得到均勻地冷卻。（三）抽出式和鼓入式1、抽出式：冷空氣首先和電機(jī)的發(fā)熱局部接觸再通過(guò)風(fēng)扇，可采用直徑較

36、大的風(fēng)扇； 特點(diǎn)：冷卻能力較高，將使換向器上所形成的灰塵帶入電機(jī)中。2、鼓入式：冷空氣首先通過(guò)風(fēng)扇，被風(fēng)扇的損耗加熱后再和電機(jī)的發(fā)熱局部接觸特點(diǎn)：冷卻能力較低，但它能防止電刷與換向器磨損耗的灰塵進(jìn)入電機(jī)。（四）外冷與內(nèi)冷1、外冷：空氣冷卻系統(tǒng)一般采用外冷。冷卻介質(zhì)空氣吹拂過(guò)電機(jī)線圈絕緣和鐵心外表，所以又叫外表冷卻方式。2、內(nèi)冷：冷卻介質(zhì)空氣、水、氫直接冷卻發(fā)熱體的內(nèi)部外表。冷卻效果好，但冷卻系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)冷卻介質(zhì)要求十分干凈。因此很少采用空氣作為冷卻介質(zhì)。6-3風(fēng)扇一、概述1、風(fēng)扇的作用：產(chǎn)生足夠的壓力以驅(qū)送所需的氣體通過(guò)電機(jī)。2、風(fēng)扇的類型：離心式：能產(chǎn)生較高壓力但效率低按其原理來(lái)說(shuō)：軸流式：

37、效率高，但不能產(chǎn)生較高的壓力混合式：在中等壓力下效率較高，制造復(fù)雜 離心式：在風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，處于其葉片間的氣體受離心力的作用向外飛逸。因而在風(fēng)扇葉輪出口處形成壓力氣流進(jìn)出離心式風(fēng)扇時(shí)，一般要發(fā)生運(yùn)動(dòng)方向的改變。優(yōu)點(diǎn)：它能產(chǎn)生較高壓力最適宜一般中小型電機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)的需要； 缺點(diǎn)：效率較低。 軸流式：在風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣體受其葉片煽動(dòng)沿軸向運(yùn)動(dòng)，在風(fēng)扇出口處形成壓力。優(yōu)點(diǎn)：效率高，氣流進(jìn)出時(shí)一般不改變運(yùn)動(dòng)方向；缺點(diǎn)：產(chǎn)生的壓力較低，僅適應(yīng)低壓下供應(yīng)大量氣體一般用在高速電機(jī)。 復(fù)合式：工作原理介于前面二者。優(yōu)點(diǎn)：在中等壓力下具有較高的效率； 缺點(diǎn)：制造比擬復(fù)雜較少采用 。本節(jié)：離心式風(fēng)扇的工作原理、特性、

38、風(fēng)扇負(fù)載運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的壓力與流量之間的關(guān)系；軸流式風(fēng)扇的工作原理及特性。二、理想的離心式風(fēng)扇所產(chǎn)生的壓力1、理想的離心式風(fēng)扇：即風(fēng)扇工作時(shí)沒(méi)有任何損耗，流過(guò)葉片的氣流與葉片的外形平行；或者說(shuō)葉片多達(dá)無(wú)窮、葉片厚度達(dá)無(wú)窮。2、工作原理：當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片間的氣被的所產(chǎn)生的離心力向葉輪外緣方向甩出去，新的 氣體又不斷地從葉輪內(nèi)徑處補(bǔ)充進(jìn)來(lái)，形成氣體的不斷流動(dòng)； 從而獲得氣體壓力以使其順利通過(guò)風(fēng)路。三、理想的離心式風(fēng)扇的外特性四、實(shí)際離心式風(fēng)扇的外特性和功率五、離心式風(fēng)扇的計(jì)算要點(diǎn)六、理想的軸流式風(fēng)扇所產(chǎn)生的壓力七、軸流式風(fēng)扇壓力的實(shí)用計(jì)算方法八、風(fēng)扇的聯(lián)合運(yùn)行 6-4徑向通風(fēng)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子上其他風(fēng)壓元

39、件參數(shù)的近似計(jì)算法在采用徑向通風(fēng)系統(tǒng)的電機(jī)中，通常借助： 放置在通風(fēng)道中的風(fēng)道片 安裝在轉(zhuǎn)子繞組端部的翼片感應(yīng)電機(jī)或繞組端部及其支架本身直流電機(jī)， 安裝在凸極同步機(jī)轉(zhuǎn)子端部的斗形或稱杓形翼片來(lái)產(chǎn)生風(fēng)壓。計(jì)算時(shí)，這些通風(fēng)裝置都當(dāng)作等效的離心式風(fēng)扇來(lái)考慮。工廠中常采用較為簡(jiǎn)便的近似計(jì)算方法，以較快判定利用這些風(fēng)壓元件的可能性與適宜性，并估計(jì)出所設(shè)計(jì)電機(jī)的冷卻情況。第七章發(fā)熱計(jì)算7-1電機(jī)允許的溫升限度一、概述1、溫升：電機(jī)運(yùn)行時(shí)要產(chǎn)生損耗，這些損耗都轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使電機(jī)各局部的溫度升高。電機(jī)某部件的溫度與周圍介質(zhì)溫度之差叫該部件的溫升。2、溫升隨時(shí)間如何變化？對(duì)均質(zhì)物體發(fā)熱，其溫升隨時(shí)間的變化是指數(shù)

40、曲線關(guān)系。t0：起始時(shí)物體的溫度與周圍介質(zhì)相同，0,t，物體產(chǎn)生的全部損耗都將用以提高物體的溫度，因此起始時(shí)溫度上升很快。t：物體到達(dá)最終穩(wěn)定溫升，熱量全部散發(fā)到周圍介質(zhì)中去 t(3 T3、溫升限制：溫升受到電機(jī)材料限制不能超過(guò)一定數(shù)值，必須設(shè)法降低溫升， 減少損耗，提高電機(jī)散熱能力。4、溫升計(jì)算目的：核算電機(jī)中幾個(gè)發(fā)熱部件在額定運(yùn)行時(shí)溫升是否超過(guò)允許的極限值。二、我國(guó)電機(jī)溫升限度1、溫升限度：電機(jī)在額定狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)行而其溫度到達(dá)穩(wěn)定時(shí)，電機(jī)各部件溫 升的允許極限稱為溫升限度。 溫升限度在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) “電機(jī)根本技術(shù)要求中已作出規(guī)定如表7-1 示。2、溫升限度取決于：（一）電機(jī)繞組絕緣結(jié)構(gòu)所采用的

41、材料 耐熱一般分級(jí)： AEBFH極限溫度：105120130155180（二）絕緣結(jié)構(gòu)在規(guī)定的極限溫度下工作，能夠獲得經(jīng)濟(jì)的使用壽命。（三）冷卻介質(zhì)的溫度溫度隨所用的冷卻系統(tǒng)和冷卻介質(zhì)不同而有所不同。我國(guó)規(guī)定 40作為冷卻介質(zhì)的溫度，表7-1 的溫升限值就是按此規(guī)定的。（四）測(cè)量溫度的方法不同會(huì)造成測(cè)得的溫度與被測(cè)部件中最熱點(diǎn)溫度之間 的差異也不同； 而被測(cè)部件中最熱點(diǎn)的溫度才是判斷電機(jī)是否能長(zhǎng)期平安運(yùn)行的關(guān)鍵。如 E級(jí)絕緣定子繞組，電阻法測(cè)量溫升限度為75120 -40冷卻介質(zhì)-5平均溫度與最高溫度差值= 75平均溫度和最高溫度差值：A、E： 5 B：10H：15（五）海拔溫升限度是對(duì)海拔不

42、超過(guò)1000 米，最高環(huán)境溫度為40地區(qū)規(guī)定的。如高于 1000 米小于 4000 米，海拔增加 100 米，溫升為表 7-1 中規(guī)定的溫升減去它的 1%海拔高空氣稀薄，散熱條件差（六）其它因素對(duì)電機(jī)溫升的影響 提高電機(jī)繞組的溫度一般意味著電機(jī)損耗的增大和效率的下降，受經(jīng)濟(jì)限制。 繞組溫度的提高，可能引起軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)工作的困難。 繞組溫度提高，會(huì)引起換向的困難。 繞組溫度的提高，引起某些相關(guān)零部件材料中的熱應(yīng)力的增大。 其他因素，如對(duì)絕緣的介電性能、導(dǎo)體金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度等，都會(huì)帶來(lái)不利影響。小結(jié)：溫升溫升的變化溫升計(jì)算目的溫升的限度：什么叫溫升限度溫升限度取決于什么 7-2傳熱的根本定律一、

43、概述熱量由發(fā)熱體內(nèi)部借傳導(dǎo)作用傳到發(fā)熱體外表從發(fā)熱體外表通過(guò)幅射和借助于空氣和其它冷卻介質(zhì)的對(duì)流散發(fā)到周圍介質(zhì)。從討論熱傳導(dǎo)方式傳導(dǎo)、對(duì)流、幅射的根本規(guī)律，對(duì)發(fā)熱體某些近似的溫升計(jì)算方法。二、熱傳導(dǎo)定律1、 等溫面：熱傳導(dǎo)只發(fā)生在空間中溫度有上下差異的溫度場(chǎng)中，把具有相同溫度的點(diǎn)聯(lián)接起來(lái)便得到等溫面線 。2、熱流密度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)單位等溫面的熱量q單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)等溫面A的總熱量,即熱流A等溫面的面積(即與熱流方向垂直的面積)3、熱傳導(dǎo)定律：熱流強(qiáng)度與各點(diǎn)在等溫面的法線方向上的間空間溫度變化率或即各點(diǎn)的溫度梯度成正比。qgradq熱流密度比例常數(shù),即熱導(dǎo)率“表示溫度梯度的正方向?yàn)闇囟壬仙姆较?/p>

44、，而熱量的傳播方向總是從高溫到低溫的為溫度下降的方向。當(dāng)熱流只有一個(gè)方向，并把其取為x 軸時(shí)qddxdAdx4、熱阻dAdxdxAd兩邊積分：xAC假定為如圖的單方向平面熱傳導(dǎo)，且當(dāng) x0 時(shí)，1 ，那么有 CA 11xA從上式可見(jiàn)平面熱傳導(dǎo)傳導(dǎo)溫度分布是一條直線。x,221A溫差為：12R A其中： R稱為熱阻A比照：熱路R電路uIR 熱阻的串并聯(lián)與電路一樣n串聯(lián)時(shí)的合成熱阻：RR n1n并聯(lián)時(shí)的合成熱阻：11R1R n三、熱傳導(dǎo)方程溫度場(chǎng)的場(chǎng)問(wèn)題分析1、熱傳導(dǎo)方程建立溫度場(chǎng)和熱源之間的關(guān)系式叫熱傳導(dǎo)方程式。簡(jiǎn)單的溫度場(chǎng)問(wèn)題可以近似用路來(lái)代替的方法進(jìn)行近似的計(jì)算，可是有些復(fù) 雜的溫度場(chǎng)問(wèn)題如

45、計(jì)算繞組導(dǎo)體或鐵心沿軸向的溫度分布時(shí)，就必須用熱傳導(dǎo)方程來(lái)求解。2、熱傳導(dǎo)方程的推導(dǎo)根據(jù)能量守恒原理熱傳導(dǎo)的微分方程邊界條件時(shí)間的起始條件 定解p2ct2222x2y2z23、熱傳導(dǎo)方程的應(yīng)用一根載流銅棒長(zhǎng)為l，截面積為 S，通過(guò)銅棒的電流為I。假定銅棒外面的絕緣較厚，通過(guò)絕緣散出去的熱量忽略不計(jì)。銅棒兩端的的維持為0 不變，求銅棒中的穩(wěn)定最高溫度和平均溫度。四、對(duì)流和輻射散熱一般情況下熱量從發(fā)熱體散發(fā)到周圍介質(zhì)中去的主要是通過(guò)兩個(gè)方式：對(duì)流和輻射一輻射散熱1、輻射定律：每秒從每平方米發(fā)熱體外表輻射出去的熱量為q5.710 8(T 4T 4 )瓦/ 米2T發(fā)熱體表面的溫度( K )0T0周圍介

46、質(zhì)的溫度(K )5.710 8從實(shí)驗(yàn)得出純黑物體的輻射常數(shù)因數(shù) ,其值隨發(fā)熱物體表面情況的不同而異2、輻射所帶走的熱量與哪些因素有關(guān)決定于發(fā)熱外表的特性， 值，晦暗的物體的輻射能力大于外表有光澤的物體。決定于發(fā)熱體外表與周圍介質(zhì)的溫度。二對(duì)流散熱1、對(duì)流散熱：當(dāng)固體外表的溫度與流體的溫度不相等時(shí)，它們之間產(chǎn)生熱交換，熱量將由高溫物體傳向低溫物體，這種交換實(shí)際上是傳導(dǎo)和對(duì)流兩種作用，總稱為對(duì)流換熱。如電機(jī)、鐵心繞組或其它部件的散熱方式就是這種。2、對(duì)流散熱能力與哪些因素有關(guān) 與固體外表的流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)固體外表的流動(dòng)是層流的話： 流體僅與固體外表平行， 流體僅與固體外表進(jìn)行流動(dòng)層；各層之間有流體交換

47、，這時(shí)與固體外表垂直方向的熱量主要靠 傳導(dǎo)作用，但流體的導(dǎo)熱系數(shù)差，所以層流外表散熱情況很差。流體作紊流： 流體中大局部質(zhì)點(diǎn)不再保持平行于壁的運(yùn)動(dòng)，熱量傳遞主要依靠對(duì)流的作用，對(duì)流傳熱時(shí)熱阻較小，所以紊流時(shí)散熱能力大大提高。 與冷卻介質(zhì)的物理性能有關(guān) 固體外表的幾何形狀尺寸及在流體中的位置有關(guān)五、牛頓散熱定律和散熱系數(shù)實(shí)際計(jì)算由對(duì)流作用帶走的熱量時(shí)，為了方便都采用牛頓散熱定律。1、牛頓散熱定律q( 12 )q熱流強(qiáng)度(瓦/ 米2 )散熱系數(shù),當(dāng)表面與周圍介質(zhì)溫差為1時(shí)單位時(shí)間內(nèi)由單位表面散發(fā)到周圍傳授的 熱量1 ,2固體和流體的溫度2、散熱系數(shù)確實(shí)定決定外表散熱能力的因素很多，很復(fù)雜，要十分精

48、確地確定散熱系數(shù)是很困難的，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)由下式近似決定。空氣流速v525米/ 秒 ：0 (1k0 v)或0 (1kv)式中：0 發(fā)熱外表在平靜空氣中的散熱系數(shù)；v 空氣吹拂外表的速度；k0 ,k 考慮氣流吹拂效率的系數(shù)。q所以牛頓定律可寫成：Ra AR1稱為散熱外表到流體的熱阻，為散熱系數(shù)AR傳導(dǎo)熱阻A3、等效熱路圖引入熱阻把溫度場(chǎng)路計(jì)算如從電機(jī)繞組端部傳給冷卻空氣時(shí)要經(jīng)過(guò)兩個(gè)熱阻，即端部絕緣中的傳導(dǎo)熱阻和繞組外表散熱熱阻，總熱阻RRR(RR )7-3電機(jī)穩(wěn)定溫升的計(jì)算一、電機(jī)中的溫度分布在電機(jī)的溫升計(jì)算中， 主要是計(jì)算繞組和鐵心的溫升。這些部件既是導(dǎo)熱介質(zhì)，其中又有分布熱源， 它們的溫度一般來(lái)

49、在空間上總是按一定規(guī)律呈曲線分布， 出現(xiàn)了最高溫升和平均溫升之分。 平均溫升與最高溫升之間是有一定的規(guī)律性聯(lián)系的，因而也可用平均溫升來(lái)衡量電機(jī)的發(fā)熱情況。（一）采用對(duì)稱徑向通風(fēng)系統(tǒng)的電機(jī)中定子繞組沿軸向的溫度分布定子繞組中部pCu鐵心和徑向通風(fēng)溝空氣熱量沿繞組傳導(dǎo)端部空氣由于兩端散熱對(duì)繞組的冷卻顯著，溫度低；中間局部冷卻差，溫度高溫度發(fā)布定子鐵心中部溫度高兩端溫度低（二）采用軸向通風(fēng)系統(tǒng)或混合式通風(fēng)系統(tǒng)電機(jī)中定子繞組沿軸向的溫度分布鐵心 徑向通風(fēng)溝 空氣繞組熱量端部 空氣繞組鐵心外表軸向通風(fēng)道 空氣溫度發(fā)布靠近電機(jī)熱風(fēng)口處靠近電機(jī)冷風(fēng)入口處溫度最高溫度最低（三）外表冷卻的封閉式交流電機(jī)中定子繞

50、組溫度沿軸向的分布繞組熱量 鐵心 機(jī)座 空氣端部散熱能力差兩端溫度最高溫度發(fā)布中部溫度低（四）勵(lì)磁繞組中的溫度分布勵(lì)磁繞組 銅損耗 熱量 沿著厚度方向傳導(dǎo)外表 散熱 空氣溫度發(fā)布靠近磁極鐵心部分靠近繞組外面溫度高溫度低（五）鐵心疊片組中的溫度分布鐵心疊片pFe熱量軸向?qū)岜砻嫔峥諝?靠近通風(fēng)溝中部溫度低溫度高徑向?qū)岜砻嫔峥諝饨普J(rèn)為溫度沿徑向分布不均勻二、用熱路法計(jì)算電機(jī)的平均溫升1、假設(shè)：繞組銅和鐵的熱導(dǎo)率為無(wú)窮大，即銅和鐵是等溫體，且它們的的等于平均溫度。2、繞組和鐵心平均溫升的計(jì)算 采用熱路法計(jì)算在上面假設(shè)的前提下，外冷式電機(jī)中的溫度降將集中在繞組絕緣和有關(guān)散熱外表處作為冷卻介質(zhì)的

51、流體層中。因?yàn)榻^緣和冷卻介質(zhì)本身都沒(méi)有熱源，因此可以用熱路法進(jìn)行計(jì)算。 目的：計(jì)算絕緣內(nèi)溫度降、計(jì)算散熱外表處冷卻介質(zhì)溫度降，以計(jì)算繞組和鐵心的平均溫升。 二源熱路法：定轉(zhuǎn)子積各自組成獨(dú)立的二個(gè)熱源熱路以采用空氣冷卻徑向通風(fēng)系統(tǒng)的交流電機(jī)定子為例來(lái)說(shuō)明。熱路： 熱阻：定子繞組散熱途徑pCu熱量從繞組端部表面從通風(fēng)道中的繞組表面冷卻介質(zhì)空氣熱阻 RC1熱阻 RC 2傳導(dǎo)鐵心空氣RCF (繞組與鐵心之間熱阻)定子鐵心散熱途徑pFe熱量從通風(fēng)道表面 從鐵心內(nèi)圓表面空氣RF 1空氣RF 2從鐵心外圓表面空氣RF 3先傳遞繞組空氣鐵心和繞組之間RCF熱源：定子繞組中銅耗產(chǎn)生的熱量； 鐵心損耗所產(chǎn)生的熱量

52、。熱路圖列方程銅的溫升、鐵的溫升節(jié)點(diǎn) a:流進(jìn)節(jié)點(diǎn)熱量 =流出節(jié)點(diǎn)的熱量流入節(jié)點(diǎn)的熱量=pCuRCuCuFeCu流出節(jié)點(diǎn)熱量：Cu(CuCu RCu熱傳導(dǎo)定律 )CFRCF節(jié)點(diǎn) b:流入節(jié)點(diǎn)的熱量=pFeCuFeCFRCF流出節(jié)點(diǎn)的熱量：FeFeRFepCuCuFeCuRCuRC1RC 2列方程：RCuCuRRCFFepFeFeRRC1RC 211R111CFFeFeRF 1RF 2RF 3解方程：pCupFe (RFeRFe) RCFpCupFe (RFeRFe) RCFCu1RCuRFe1RCF1RCuRFe1RCF1RCuRFe1RCFCuCup FepCu (RCuRCu) RCFFe

53、1RFeRCu1RCFCuCuCu短路試驗(yàn) pFe0測(cè)得Cu4熱阻的計(jì)算a、定子繞組銅和鐵心之間的絕緣熱阻空載試驗(yàn) pCu0RCF測(cè)得CuRCFCF CF ACFCF銅鐵之間絕緣(包括氣隙層)總厚度CFACF銅鐵所用絕緣合成導(dǎo)熱率絕緣和鐵心接觸總面積b、繞組端部銅和空氣之間熱阻RC1繞組pCu端部絕緣RC1端部表面散熱空氣散熱熱阻RC 1RC1RC1RC1C1RC1C 1繞組端部絕緣厚度C1端部絕緣熱導(dǎo)率RC1C1 AC 11C1 AC1C1AC1端部表面散熱系數(shù)散熱面積繞組端部的散熱面積或?qū)崦娣e不易確切計(jì)算，一般認(rèn)為端部絕緣的導(dǎo)熱面積和端部的外表散熱面積相同，因此上二式中面積都用AC1 計(jì)

54、算。在通風(fēng)情況良好時(shí)，可取AC1l EuZl E端部長(zhǎng)u導(dǎo)體邊同絕緣的表面周長(zhǎng)Z槽數(shù)c、徑向通風(fēng)道中繞組局部和空氣之間的熱阻的計(jì)算RC 2RC 2RC2RC 2傳導(dǎo)熱阻 表面散熱熱阻RC 2RC 2C 2C 2 AC21C2 AC 2d、鐵心徑向通風(fēng)道內(nèi)外圓外表對(duì)空氣的外表散熱熱阻計(jì)算RF 11F 1AF 1RF 21F 2 AF 2RF 31F 3 AF 3F , AF 分別為相應(yīng)部分的表面散熱系數(shù) ,散熱面積.三源熱路法在外表冷卻的封閉式感應(yīng)電機(jī)中，定子鐵心、定子繞組銅和轉(zhuǎn)子構(gòu)成了有三個(gè)熱源的熱路。三、用簡(jiǎn)化法計(jì)算電機(jī)的平均溫升用熱路法計(jì)算溫升熱阻散熱系數(shù)0 (1k0v) 與v 有關(guān)通風(fēng)計(jì)

55、算但風(fēng)量分布與散熱系數(shù)都不易精確計(jì)算簡(jiǎn)化法1、假設(shè)： 全部鐵心損耗pFe 及有效局部銅耗pCut只通過(guò)定子或轉(zhuǎn)子 圓柱形冷卻外表散熱； 電樞繞組銅的有效局部和端接局部之間無(wú)熱的交換。2、簡(jiǎn)化熱路圖：R1定子圓柱形表面散熱面積A A定子圓柱形表面散熱系數(shù)3、計(jì)算溫升節(jié)點(diǎn) b：鐵的溫升：pFeFepCut( pFeFeRpCut ) RpFepCut A銅鐵之間溫度差：CFpCut RCF銅的溫升：CutFeCF繞組端部的溫升：CuEpCuE REpCuE端部銅耗 ,假定全部從端部散出整個(gè)銅的平均溫升：Cut ltltCuE lElERE AC1端部散熱熱阻端部散熱面積, RE1E AC1lt 、

56、 l E 分別為電機(jī)的有效局部，端部的長(zhǎng)度。溫升決定于哪些因素：電樞外表單位外表的銅耗qAJpCuAJ第八章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械計(jì)算結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械計(jì)算是電機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)組成局部，它主要在電磁設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行，以解決機(jī)械局部的設(shè)計(jì)問(wèn)題。內(nèi)容：電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本內(nèi)容、原那么和方法，電機(jī)主要零部件機(jī)座、轉(zhuǎn)軸、換向器及厚壁圓筒的機(jī)械計(jì)算。 8-1電機(jī)的根本結(jié)構(gòu)型式自學(xué)一、總體結(jié)構(gòu)的分類（一）按通風(fēng)冷卻系統(tǒng)分類空冷：自冷、自扇冷、他扇冷、管道通風(fēng)、自由循環(huán)通風(fēng)、封閉循環(huán)通風(fēng)等；氫、水等：封閉循環(huán)（二）按防護(hù)型式分類開(kāi)啟、防護(hù)、封閉、防爆、防水、水密、潛水、潛油等（三）按安裝結(jié)構(gòu)型式分類IM1 IM9二

57、、主要類型電機(jī)的典型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述（一）感應(yīng)電機(jī)1、封閉式2、防護(hù)式3、箱型結(jié)構(gòu)（二）同步電機(jī)1、凸極同步電機(jī)）臥式凸極同步電機(jī)）立式凸極同步電機(jī)2、隱極同步電機(jī)（三）直流電機(jī) 8-2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本內(nèi)容、原那么和方法一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本內(nèi)容和原那么1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本內(nèi)容 確定電機(jī)的總體結(jié)構(gòu)型式，包括防護(hù)型式、軸承型式和數(shù)目、軸伸型式、安裝方式、通風(fēng)系統(tǒng)等。 確定零部件的結(jié)構(gòu)型式、材料、形狀、尺寸、加工精度、形位公差、外表粗糙度和技術(shù)要求等。 確定某些零部件之間的機(jī)械連接方式、配合種類等。 核算零部件的機(jī)械性能。2、設(shè)計(jì)原那么應(yīng)保證電機(jī)在規(guī)定期限內(nèi)能平安可靠地運(yùn)行；所有結(jié)構(gòu)型式一般應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

58、，如防護(hù)型式、 軸承型式、 中心高、外形尺寸、安裝尺寸等； 盡量使零部件符合“標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的要求； 應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性； 應(yīng)考慮電機(jī)裝拆和維修方便； 適當(dāng)注意外形美觀。二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法（一）交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、確定總體結(jié)構(gòu)2、確定定轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu) 定子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法定子鐵心：確定軸向和周向固緊方式；徑向通風(fēng)道元件的結(jié)構(gòu)；如采用扇形片時(shí)，確定扇形片劃分、鴿尾槽數(shù)目、尺寸、布型； 大型還要確定鐵心兩端階梯局部的具體結(jié)構(gòu)；定子繞組：應(yīng)先計(jì)算和作圖求得端部尺寸；確定固定方式； 作出定子的分裝草圖。 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子鐵心：如同步機(jī)確定磁極和磁軛的詳細(xì)結(jié)構(gòu)尺寸固緊方式；如其它轉(zhuǎn)子鐵心，

59、除具有軸向通風(fēng)道時(shí)要確定相應(yīng)的結(jié)構(gòu)外， 其它與定子鐵心情況相似；轉(zhuǎn)軸：設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)軸各檔局部尺寸，加工精度，形位公差，外表光潔度； 核算轉(zhuǎn)軸的機(jī)械強(qiáng)度。轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸組合：套軸式、支架式。決定轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)國(guó)的徑向尺寸的關(guān)系；作出轉(zhuǎn)子草圖。 端蓋結(jié)構(gòu)和尺寸主要根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)、 繞組對(duì)地絕緣距離軸承套結(jié)構(gòu)及端蓋的剛度與強(qiáng)度等方面的要求確定。 作出總裝草圖，同時(shí)布置風(fēng)扇校核各部件的相對(duì)位置， 必要間隙是否適當(dāng)， 安裝、外形尺寸是否符合要求； 制造裝配拆卸維修是否方便，進(jìn)行必要的修改，逐步給出零件圖，詳細(xì)準(zhǔn)確的總裝配圖，校核總裝尺寸。（二）直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直流電機(jī)與交流電機(jī)大體相似，只是電樞在轉(zhuǎn)子上磁極在定

60、子上，且有換向極。第十章感應(yīng)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)10-1概述主要內(nèi)容：主要尺寸與氣隙確實(shí)定； 定轉(zhuǎn)子繞組與沖片設(shè)計(jì)； 工作性能的計(jì)算； 起動(dòng)性能的計(jì)算； 深槽式、雙籠轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。一、我國(guó)感應(yīng)電機(jī)主要系列100個(gè)系列， 500 多個(gè)品種， 5000 多個(gè)規(guī)格大型：H630mmD11mP400kWU3000.6000V中型：H(355630)mmD1(0.51.0) mP( 451250)kWU380,3000.6000V小型：H(80315)mmD1(0.120.5)mP(0.55132)kWU380V根本系列：YIP44 小型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)J2，JO2小型三相感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)JS三相籠型轉(zhuǎn)