三相4、6极混相变极电动机设计

三相4/6极混相变极电动机设计

2Dill??a2D12??D1?a2?D13?KD1?3K （4.15）

a2?算得D1后，根据标准直径进行调整，然后根据Dil?aD1确定Dil，再以下式求得l? l??K （4.16） 2Dil以上是我们研究了确定主要尺寸所考虑的有关因素及对电机性能和经济性的影响，为设计选择尺寸及分析调整方案提供理论依据。但在生产实际中，由于中小型异步电动机已经积累了丰富的实践经验，一般不这样计算，通常采用比较的方法，即根据所设计电机的具体条件，参照已生产的同类型相近规格电机的尺寸，直接初选定子铁心内径、外径和长度。

在混相变极多速电机的设计中，正确选择空气隙的大小是非常重要的，它对电机的性能影响很大。为了减少磁化电流以改善功率因数，应该使气隙尽量少些，但是气隙不能太小，气隙过小使电机的制造和运行都增加了困难，而且使某些电气性能变坏。

4.5 磁路的计算

异步电机的电磁性能通常从等效电路出发，直接计算求得；有时也可用矢量图、圆图分析图解。无论用哪种方法，首先都要求出电机的空载电流或其主要组成部分磁化电流、各种参数和损耗。磁路计算的目的主要是为了求出磁化电流；同时要校核电机磁路系统的尺寸。电机一个极所需磁势F等于各段所需磁势之和，即

F?F??FT1?FT2?FC1?FC2 （4.17）

式中 F?—空气隙所需磁势 FT1—定子齿所需磁势 FT2—转子轭所需磁势 FC1—定子轭所需磁势 FC2—转子轭所需磁势

混相变极异步电动与单速电机的磁路计算基本相同，其中应注意：

（1）满载电动势比值KE的假定值。在一般情况下，变极绕组的绕组系数较低，因

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三相4/6极混相变极电动机设计 此多速电机的假定值比单速电机的为小。

（2）双速电机的轭部磁密，双速电机高速运行时轭部磁密允许比单速电机时高，以便获得各种速度下合理的气隙磁密比和功率输出。

（3）由于兼顾几种极对数下的运行性能，磁路中常出现磁密过高现象，对此要做修改。

当齿部磁密Bt﹥1.8T时，按通常的校正曲线修正。

当定子轭部磁密Bj1﹥1.8T时，部分磁通可能从机壳中通过，使轭部实际磁密较按轭部的面积计算出的理论值低，轭部磁路所需要安匝数应乘以高饱和下的轭部磁路校正系数C11，C11值见表4-1。

表4-1 高饱和下轭部磁路校正系数C11

4.6 工作性能的计算

在主要尺寸、气隙以及定转子绕组和铁心设计好以后，就要进行工作性能的计算和起动性能的计算，以便与设计任务书或技术任务书或技术条件中规定的性能指标相比较，在此基础上对前面的设计进行必要的调整。

多速绕组大多具有不规则的绕组排列，因此产生远较普通单绕组为多的谐波，从而影响电机的起动、振动、噪声、温声等性能，绕组的设计需兼顾几个速度下的性能要求，并根据电机的工作状态，是接近恒功率还是恒转矩来决定各个转矩下的输出，因此，工作性能的计算和起动性能的计算尤为重要。

4.6.1定子电流的计算

I1*?I1*p?I1*Q （4.18）

由于作了前面的简化，定转子电流的有功分量相等，定转子电流无功分量的关系如

***下：I1Q?Im?Ix

*式中：Ix——额定负载时转子电流无功分量的标么值，又称满载电抗电流标么值；

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三相4/6极混相变极电动机设计 *——额定负载时磁化电流的标么值，根据磁路计算的结果求出。 Im*****??1X?I1p1???1X?I1p? 定子电流有功分量的标么值：Ix22??这样在假设了电机的效率??以后，便可求出I1*，于是：I1?I1*IKW

4.6.2功率因数的计算

cos??I1*pI*1?II1*p*21p?I*21Q (4.19)

从上式可见，功率因数高低与定子电流无功分量I1Q的大小直接有关。若功率因数太低，不能满足技术条件中规定的指标，应设法降低Im（缩小定转子槽面积，降低各部分磁密；减小气隙；增加每槽导体数Ns1；增大Di1，放长li）或IX（增大定转子槽宽、减小槽主以降低），使它们的和I1Q降低。

4.6.3效率的计算

感应电动机的效率计算，写成标么值便是：

??P*???P*???*?*?1???100%???1?P1?P?N1?????????100% (4.20) ?式中：?P*——电动机所有的损耗标么值之和：

?P******?PCu1?PAl2?Ps?Pf??PFe (4.21)

***式中：PCu1、PAl2、Ps——分别是额定负载下定子绕组铜损耗、转子绕组铜（铝）

损耗和附加损耗的标么值；

Pf*?——通风和磨擦损耗的标么值；

*——空载时定子铁损耗的标么值； PFe负载功时附加损耗计算比较困难，我国有关生产和科研部门对大量不同型号和规格的感应电机进行了负载附加损耗的测定，得到统计的结果，规定在无实测值作参考时，对铸铝转子Ps?0.01（8级）

按式计算得到的效率?很可能与计算定子电流有功分量I1*p时假定的 ??不符，若

*计算出的?大于??，说明原来假设的??偏低，在此基础上计算出的I1*p和Ix偏大，致使I1****以及I2与它们直接有关PCu1和PCu2都偏高，最后算出的?则偏低，下一步假设时可取

* 22

三相4/6极混相变极电动机设计 ??????????5，显然???略大。反之，若计算了的????，第二次假设时则取???略小于?，

直到误差小于?0.5%为止。

4.6.4额定转差率的计算

感应电机的转差率是转子铜（铝）耗与电磁功率之比，写成标么值便有

*PCu2 SN? (4.22) ***1?PCu2?PS?Pf?从上式中的分析可见，脉振损耗和表面损耗在定子和转上都会产生，这里假定输入的有功功率扣除定子铜损耗和基本铁耗以后，其余的全传递给了转子。

4.6.5最大转矩倍数

根据电机学中对感应电机转矩——转差率特性的分析，当?1?1，感应电机的最大转矩：

Tm?2m1pUN?22?4?f?R?R?X?11???? (4.23)

根据额定功率可求出额定转矩：

TN?于是最大转矩倍数：

TT?m?TN*m2m1pUN?24?f?R?R?11?m1pUN?IKw2?f?1?SN? (4.24)

2?f?1?SN?1?SN (4.25) ?2?22m1pUN?IKw***??X??2??R1?R1?X??????*

就一般中小型感应电机而言，X?比R1*大得多，而?1?SN?的变化不大，因而影响最

*

大转矩倍数的主要因素是漏抗X?，设计中常对电磁负荷A以及B?以及槽形作适当的调

整以符合设计任务书中提出的最大转矩倍数指标。

4.7 起动性能的计算

三相感应电动机的起动性能主要是指起动转矩和起动电流对相应额定值的倍数。 与正常运行时比较，感应电动机起动时有两个显著特点：一是起动电流很大，这使定转子的漏磁路高度饱和；二是转子电流频率等于电源频率，比正常运行时高很多；使转子屠要中的电流产生集肤现象。

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