第二章电机主要参数课件

第二章电机的主要参数之间的关系第二章电机的主要参数之间的关系1 1、什么是主要尺寸？、什么是主要尺寸？电机的几何尺寸很多，有铁心尺寸、绕组尺寸、外形尺电机的几何尺寸很多，有铁心尺寸、绕组尺寸、外形尺寸、安装尺寸，其它各种结构部件的尺寸。但是究竟哪些寸、安装尺寸，其它各种结构部件的尺寸。但是究竟哪些是主要尺寸：电机的电磁过程主要是在气隙中进行的，其是主要尺寸：电机的电磁过程主要是在气隙中进行的，其能量形式的转换则是通过能量形式的转换则是通过“气隙主磁通气隙主磁通”进行的。进行的。因此主要尺寸就必定与气隙有密切关系。因此主要尺寸就必定与气隙有密切关系。实践证明，靠实践证明，靠近气隙的电枢直径（近气隙的电枢直径（D）与铁心有效长度（）与铁心有效长度（lef）是电机的主）是电机的主要尺寸，要尺寸，而气隙可以说是第三个尺寸而气隙可以说是第三个尺寸。从几何角度看，这。从几何角度看，这些尺寸一经确定了，其它尺寸就大体上确定了，而且不少些尺寸一经确定了，其它尺寸就大体上确定了，而且不少电磁性能也就基本上为它们左右或稍许变动。电磁性能也就基本上为它们左右或稍许变动。铁心尺寸铁心尺寸 绕组尺寸绕组尺寸 其它尺寸大体确定其它尺寸大体确定电机的几何尺寸电机的几何尺寸 外形尺寸外形尺寸 主要尺寸主要尺寸 不少电磁性能变化不大不少电磁性能变化不大 安装尺寸安装尺寸 （D D、lef、）电机矢量确定电机矢量确定 结构部件尺寸结构部件尺寸 电枢直径电枢直径D D：交流电机：交流电机（定子内径）（定子内径）直流电机直流电机（转子外径）（转子外径）二、二、本章研究内容本章研究内容1确定主要尺寸依据的基本关系式确定主要尺寸依据的基本关系式 选择电磁负荷选择电磁负荷 确定主要尺寸；确定主要尺寸；2电磁负荷的选择；电磁负荷的选择；3确定主要尺寸的一般方法确定主要尺寸的一般方法电机常数：单位计算转矩所耗用的有效材料的体积。电枢绕组的相电势为：电机常数推导过程（直流电机）KA表示单位体积有效材料所能产生的计算转矩。它的大小反应了电机材料的利用率，通常称之为利用系数。电机计算功率的计算电机常数主要结论2.2 电机中的几何相似定律案例：有二台电机，容量均为1.1Kw，转速为1450r/min，对比另一台电机容量为2.2Kw，转速也为1450r/min，问从经济因素考虑，应选择二台容量较小的电机还是选择总容量相同的一台电机？该式表明，随着单机容量增大，其有效材料的利用率均将提高。结论：对于几何形状相似的电机，单位功率所需的有效材料与功率的1/4次方正反比。即随着单机容量的增大，有效材料的利用率将提高。2.3 电磁负荷的选择电磁负荷对电机性能和经济性的影响(一）线负荷A较高，气隙磁密B不变1、电机尺寸和体积减小，可节省硅钢片材料；2、由于B一定，以及铁心重量减轻，铁耗也随之减小；3、绕组的用铜量增加；4.增大了电枢单位表面上的铜（铝）耗，使绕组温升增增大了电枢单位表面上的铜（铝）耗，使绕组温升增大大 绕组有效部分（即槽内部分）的铜耗为：绕组有效部分（即槽内部分）的铜耗为：电枢表面的铜（铝）耗为：电枢表面的铜（铝）耗为：电机温升电机温升 AJ AJ 热负荷的大小热负荷的大小 温升不超过一定限温升不超过一定限度度 AJ AJ 不能超过一定限度不能超过一定限度 A A，J J 铜量铜量 （）5.改变了电机参数和电机特性。改变了电机参数和电机特性。由后面由后面4-3可知交流绕组的电抗（互感电抗或漏电抗）的可知交流绕组的电抗（互感电抗或漏电抗）的标么值标么值1）异步电机：启动转矩异步电机：启动转矩，最大转矩，最大转矩，启动电流，启动电流；2）同步电机：电压变化率同步电机：电压变化率，短路电流，短路电流，短路比，短路比，稳定，稳定度度；3）直流电机：换向恶化，换向时电抗电势和电枢反应电直流电机：换向恶化，换向时电抗电势和电枢反应电势影响换向电流的变化。势影响换向电流的变化。（二）气隙磁密B较高，线负荷A不变1、电机尺寸和体积减小，可节省硅钢片材料；2、使电枢基本铁耗增大；3、气隙磁位降和磁路的饱和度增加；4、影响电气参数与电机性能。基本铁耗基本铁耗=铁心质量铁心质量 比损耗比损耗（单位质量铁心中损耗）（单位质量铁心中损耗）a)b)线负荷A和气隙磁密B的选择1、电机所选用的绝缘材料的等级越高，电机允许的温升也就越高。电磁负荷A、B可选高些。2、电机所选用的导磁材料（硅钢片）及导电材料性能好，则电磁负荷可选高些。3、电机的通风冷却条件好，则电磁负荷可选高些。2.4 电机主要尺寸比的选择1、选择了A和B2、初步确定电机的D2lef3、引入一个尺寸比的系数：1）参数与温升；2）节约用铜量；3）转子机械强度；4）转动惯量；2.1 电机的身材14 七月七月 2024三围：三围：定子外径定子外径D1定子内径定子内径D2转子外径转子外径d1电机的身材电机的身材身高身高:铁铁心心的的轴轴向向长长度度 L电机的身材1、电机将较细长。好处是绕组的端部变得较短，端部用铜量相应减少，可提高绕组的铜的利用率。因此单位功率材料消耗较少，成本较低。2、电机体积未变，因而铁的重量不变，在同一磁密下的基本铁耗不变。但是附加铁耗有所下降，机械损耗也因直径的变小而减小。因此电机总损耗下降，效率提高。3、绕组端部较短，因此端部漏抗减小。4、由于电机细长，通风散热条件变差，从而导致轴向温度分布不均匀度加大。5、电机细长，则铁心冲片数目增多，冲片加工与铁心叠压工时增加；因铁心直径较小，嵌线难度增大，嵌线工时增多。6、电机细长，则转子转动惯量减小，对于要求频繁起动运行的电机是有利的。电机值的范围1）感应电机即异步电机通常=0.41.5，对大型感应电机则为=13.5，2）同步电机 对于凸极同步电机，通常，中小型同步电机的=0.62.5，其上限为多极电机。对于高速或大型同步电机，由于转子材料机械强度的限制，值选得较高，达34。3）直流电机通常，中小型直流电机的=0.61.2，大型直流电机的=1.252.5确定主要尺寸的一般方法2.5 系列电机及其设计特点系列电机及其设计特点1系列电机系列电机就是指技术要求、应用范围、结构型式、就是指技术要求、应用范围、结构型式、冷却方式、生产工艺基本上相同，功率及安装尺寸按一定冷却方式、生产工艺基本上相同，功率及安装尺寸按一定规律递增，零部件通用性很高的一系列电机。规律递增，零部件通用性很高的一系列电机。2系列电机的优点系列电机的优点由此减少材料与工设计时，消耗、降低成本：由于它由此减少材料与工设计时，消耗、降低成本：由于它们的生产工艺过程与另部件型式相同，可以充分利用冲模、们的生产工艺过程与另部件型式相同，可以充分利用冲模、模具、量具、卡具等工艺装配；模具、量具、卡具等工艺装配；缩短生产周期：由于充分利用了原有的工模具等工艺缩短生产周期：由于充分利用了原有的工模具等工艺装配图纸等条件；装配图纸等条件；可以减少设计、制造、使用、维修方面的许多工作；可以减少设计、制造、使用、维修方面的许多工作；可以腾出手来提高产品的质量。可以腾出手来提高产品的质量。3系列电机的分类系列电机的分类基本系列基本系列：使用面广，生产量大的一般用途的系列：使用面广，生产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：适按使用的不同要求进行部分改动而由：适按使用的不同要求进行部分改动而由基本系列派生出来的系列，它与基本基本系列派生出来的系列，它与基本 系列有较多的通系列有较多的通用性用性如如YD 三相多速异步电动机，三相多速异步电动机，KFT系列电梯电机系列电梯电机；专用系列专用系列：适用某种特殊条件但使用面很窄的系列：适用某种特殊条件但使用面很窄的系列如如JG2 辊道电动机。辊道电动机。Frame size eg.:MMG 100LB3Dont forget ityou will hear it again100mmdistance between holes4系列电机设计的特点系列电机设计的特点 功率等级的确定要根据用户的要求、选用的方便、经济性功率等级的确定要根据用户的要求、选用的方便、经济性等多方面全面综合分析来确定。（功率按一定规律递增）等多方面全面综合分析来确定。（功率按一定规律递增）同一系列中相邻两功率等级之比（大功率比小功率），同一系列中相邻两功率等级之比（大功率比小功率），称功率递增系数或容量递增系数称功率递增系数或容量递增系数 ，其数值直接影响，其数值直接影响到整个功率等级数目的确定，而且对系列电机的经济性到整个功率等级数目的确定，而且对系列电机的经济性有很重要的影响。有很重要的影响。安装尺寸的确定及功率等级与安装尺寸的对应关安装尺寸的确定及功率等级与安装尺寸的对应关系。系。电机的安装尺寸是指电机与配套机械进行安装时的有关电机的安装尺寸是指电机与配套机械进行安装时的有关尺寸，系列电机的安装尺寸一般按轴中心高分级，它的尺寸，系列电机的安装尺寸一般按轴中心高分级，它的确定必须综合考虑配套机械和电机本身的具体情况，原确定必须综合考虑配套机械和电机本身的具体情况，原则上是按优先数系递增。则上是按优先数系递增。安装尺寸是轴中心高，对端盖式轴承的电机，确定功安装尺寸是轴中心高，对端盖式轴承的电机，确定功率等级与安装尺寸的对应关系时，主要是确定功率等率等级与安装尺寸的对应关系时，主要是确定功率等级与轴中心高的对应关系。功率等级确定后，选取轴级与轴中心高的对应关系。功率等级确定后，选取轴中心高等级，必须全面考虑（工艺装备、用户要求、中心高等级，必须全面考虑（工艺装备、用户要求、电磁设计、材料利用）。电磁设计、材料利用）。交流电机系列定子冲片外径的确定交流电机系列定子冲片外径的确定1）与规定的轴中心高数值的一致性；与规定的轴中心高数值的一致性；2）硅钢片利用的经济合理性；硅钢片利用的经济合理性；3）整个系列外形的均称性，并在条件允许的情况下，整个系列外形的均称性，并在条件允许的情况下，能充分利用已有的工艺装备。能充分利用已有的工艺装备。零部件的标准化、系列化和通用化；零部件的标准化、系列化和通用化；派生的可能性派生的可能性