第 1章
电机设计基础理论
1.1电机的主要参数之间的关系
1.1.1主要尺寸
由电机学知识可知,电机的电磁过程主要是在气隙中进行的,也就是说其能量形式的转换则是通过气隙主磁通进行的。因此, 主要尺寸就必定与气隙有着密切的关系。实践证明,靠近气隙的电枢直径(D)与铁芯有效长度(lef)是电机的主要尺寸,而气隙可以说是第三个主要尺寸。对于直流电机而言,电枢直径是指转子外径; 对于交流电机而言,电枢直径是指定子内径。从几何角度看,这些尺寸一经确定,其他尺寸就大体上确定了,而且电机的重量、价格、工作性能和运行可靠性等, 也就基本上确定了。 1. 计算功率
电机将电能(机械能)转换成机械能(电能)时,该能量均以电磁能的形式通过定、转子间的气隙进行传递,与之相对应的功率称为电磁功率。在电机设计中, 电磁功率通常用计算功率P′表示。不同类型电机的计算功率, 可由给定的额定功率PN来决定,其方法如下。 (1) 对于异步电机
P′=mE1I×10-3(kV·A)(11)
式中,m——电枢绕组相数;
图11异步电动机的相量图
E1——电枢绕组相电势,V; I——电枢绕组相电流,A。
输入功率为
P1=mUNI1cosφN×10-3(kW)
式中,UN——额定相电压。
额定功率为
PN=P1ηN=mUNIcos φNηN×10-3(kW)
由此可得
P′=E1UN·1ηNcosφNPN=KEηNcosφNPN(12)
式中,ηN,cosφN——额定负载时的效率和功率因数;
KE——满载电势标么值,即额定负载时,感应电势与端电压的比值。 由图11所示的异步电机的相量图可知
KE=E1UN=1-I1PR1+I1QX1σUN=1-(i1PR1+i1QX1σ)=1-εL(1
式中,I1P、I1Q——定子电流的有功分量和无功分量;
i*1P、i*1Q——定子电流有功分量标么值和无功分量标么值; εL——定子绕组阻抗压降的标么值,εL=i1PR1+i1QX1σ。 ◆
电机设计
第1章电机设计基础理论 ◆
(2) 对于同步电动机
3)
P′=KEηNcosφNPN (14)
(3) 对于同步发电机
P′=KEcosφNPN (15)
输出电功率为
PN=mUNI1cosφN×10-3(kW)
(4) 对于同步调相机
P′=KEPN(kV·A)
PN=mUNI×10-3(kV·A) (16)
(5) 对于并励直流发电机
P′=KgPN(kW)(17)
式中,Kg——考虑发电机电枢压降和绕组电流而引入的系数。 (6) 对于并励直流电动机
P′=KmPNηN(18)
式中,Km——考虑电动机电枢压降和绕组电流而引入的系数。
电机设计时,ηN、cosφN可由设计任务书或技术条件查得,KE可先假设得到,然后可通过给定的额定功率PN得到计算功率P′。 2. 电机常数和利用系数