电机设计课件之三参数计算

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机的电气参数,一、直流电机电气参数：,励磁绕组电阻R,f,、励磁绕组电感L,f,；,电枢绕组电阻R,a,、电枢绕组电感L,a,；,二、交流同步电机电气参数：,励磁绕组电阻R,f,、励磁绕组电感L,f,；,电枢绕组电阻Ra、直轴电枢反响电抗xd,交轴电枢反响电抗xq、电枢漏抗x1,三、交流异步感应电机,电气参数：,定子绕组电阻R,1,、定子励磁电抗x,m,定子漏抗x,1,转子绕组电阻R,2,、转子漏抗x,2,第四章 参数计算,4-1绕组电阻的计算,直流电阻可按下式计算：,按国家标准GB755-81的规定，各绝缘等级的基准工作温度为：,对于A级、E级、B级绝缘的基准工作温度为75；,对于F级、H级绝缘的基准工作温度为：115。,由于集肤效应，使交流电阻较直流电阻值大。交流电阻值按下式计算：,一、直流电机,直流电机电枢绕组的电阻可按下式计算：,二、感应电机,1、定子绕组每相电阻可按下式计算：,2、绕线式转子电阻计算,计算公式同上，但系数K,F,取1，因为在正常运行时，转子,电流的频率很低集肤效应忽略不计。,3、笼型转子电阻的计算,指折算到定子方面的转子每相电阻。折算系数如下：,把笼型转子绕组当作一个对称多相绕组，其相数等于槽数即,导条数，每相的导条数为1。于是：,各导条电流的有效值是相等的，相邻导条之间的相位差为相邻,两槽间的电角度。,同理，转子端环各段中的电流有效值也相等，相邻两段中的,电流相位差也等于。,导条电流与端环电流之间的关系：,如下图，导条电流IB等于相邻两端电流IR之差。由相量图可得：,计算每相电阻时，可用接成星形的电阻来替代接成多边形的端,环电阻。如下图。等效的相电阻R2的电损耗应等于原来笼型转子,绕组的电损耗即：,折算到定子方面的每相转子电阻为：,三、同步电机,同步电机电枢绕组的每相电阻的计算和感应电机的算式一样。,4-2绕组电抗的一般计算方法,绕组电抗分为两类：1、主电抗；2、漏电抗。通常把它们表示,成标么值的形式。例如，标么值表示的绕组漏抗等于：,电抗的计算方法有两种：,1磁链法,对任何一个电路的电抗可以写成：,因此，在一定频率之下，电抗的计算归结为对电路的电感L的计算。,那么电感的计算又可归结为对磁链的计算。,2、能量法,4-3 主电抗的计算,主电抗即为相应于基波磁场或相应于同时交链定、转子绕组,的主磁场的电抗，属于主电抗。,在感应电机中，又将主电抗称为励磁电抗；在同步电机中，,那么称为电枢反响电抗。,计算主电抗时假定：1电枢槽部导体中的电流集中在槽中心,线上；2=；3槽开口的影响用气隙系数来计及。,A,X,上式也可写成如下形式：,从公式可以看出，感应电机的主电抗或励磁电抗X,m,，主要与,绕组的每相匝数N、电枢的轴向长度l,ef,及极距与气隙之比/有关。,因此，选用较大的A和较小的B,将使电机的主电抗变大。,对于凸极式同步电机，显然，由于气隙不均匀，那么对应于不,同气隙尺寸下的主电抗值是不同的。根据双反响理论，把主电抗,分为直轴的电枢反响电抗和交轴的电枢反响电抗。,式中，系数K,d,与K,q,由曲线图查得。,对于隐极式同步电机，由于电机气隙根本上均匀，因此电枢,反响电抗不分成直轴与交轴，即：,4-4漏电抗的计算,漏电抗即为漏磁场对应的电抗。绕组的漏电抗分为：1槽漏抗；,2谐波漏抗；3齿顶漏抗；4端部漏抗等四个局部。,上述四个局部的漏抗全部相加即得总的漏抗值。,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,p,0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,k,d, k,q,0.05,0.03,1.0,1.5,2.0,k,d,k,q,图4-2系数k,d,及k,q,因此，漏抗的计算归结为相应的比漏磁导的计算,一、槽漏抗的计算,一单层整距绕组的槽漏抗,计算时假定：1电流在导体截面上均匀分布；2不计铁心磁阻；,3槽内漏磁力线与槽底平行。,槽漏磁分为两局部计算：1,通过h0高度上的漏磁通和槽内全,部导体匝链；2通过h1高度上的,漏磁通和局部导体匝链。,对于h1高度上的磁通那么有：,每相槽漏抗：,每相绕组共有2pq个槽，如果并联支路数为a，每一支路中有,2pq/a个槽中的导体相串联，故每一支路的槽漏抗为：,由式可见，每相槽漏抗与每相串联匝数N成平方关系，因此每,相串联匝数N的多少对于每相的槽漏抗数值影响最大。,对于其它槽形，亦可采用类似方法来获得有关槽比漏磁导的计算,公式。,二双层整距绕组的槽漏抗,仍以矩形开口槽为例，槽中有两层线圈边，如下图：,求槽漏抗的根本思想是分别求出上层、下层线圈边的自感及互感，然后相加得出总自感。假设上、下层串联导线数为Ns/2，那么：,由于是整距绕组，所以上下层线圈边属于同一相，其电流也,属同一相，不存在时间上的相位差，故每槽漏感：,每相槽漏抗：,比照单层整距绕组的槽比漏磁导的计算化式，不难看出：,三双层短矩绕组的槽漏抗,由于采用短矩绕组，因此在有些槽中的上下层线圈边中的电,流不属于同一相，如下图。,具体有多少个槽的上下层线圈电流不属于同一相，那么要看线圈的,节距比=y/的值。,于是在一个极距范围内，一相绕组例如A相的总磁链,用符号法表示的复振幅为：,二、谐波漏抗计算,电机定子电枢多相绕组通多相电流，在气隙中产生旋转磁,场，除了基波磁场外，还有一系列的旋转谐波磁场，虽然转速与转,向不同，但是它们切割电枢绕组感应电势频率均为基率电势频率f1。,因此，谐波电势应反映在定子回路的电势平衡方程中。,但是由于它们不产生有用的转矩。所以一般把,谐波磁场,所感应,的基频电势看作漏抗压降，相应的电抗称之为,谐波漏抗,。,计算谐波漏抗时假定：1各槽线圈边中的电流集中在槽中心线上；,2铁心磁导率无穷大；3气隙是均匀的，开口槽对各次谐波的影响以气隙系数来计及；4忽略各次谐波磁场在对方绕组中所感应的电流对本身的削弱作用。,谐波磁场对绕组的磁链：,相对于次谐波的谐波漏抗：,总的谐波漏抗所有各次谐波漏抗之和：,对谐波比漏磁导,的计算也可以采用查曲线的方法。,1、定子绕组谐波漏抗的计算,以上谐波漏抗的计算式子适用于,气隙均匀,的电机如感应,电机、隐极式同步电机等。,对于凸极式同步电机的谐波漏抗可以近似地应用上式，,但要乘以一个系数K,d,，即：,2、感应电机笼型转子绕组的谐波漏抗计算,三、齿顶漏抗计算,在同步电机里，气隙比较大，于是磁场不是完全沿着径向穿,越气隙，其局部磁力线经由一个齿顶进入另一个齿顶形成闭合回路，如下图。这些漏磁称之为齿顶漏磁。与之相应的漏抗为齿顶漏抗，如以下图所示。,b,0,当槽口面对极间区域时，齿顶比漏磁导的计算式为：,齿顶总的比漏磁导为：,齿顶漏抗为：,对于隐极式同步电机，由于气隙是均匀的，那么有：,四、端部漏抗计算,绕组端部漏抗是相应于绕组端部匝链的漏磁场的电抗。,对于不分组的单层同心式绕组那么有：,为了便于计算，将上式化为与槽漏抗公式相同的形式：,对于分组的单层同心式绕组，其端部比漏磁导为：,对于单层链式绕组，其端部比漏磁导为：,对于双层叠绕组，其端部比漏磁导为：,对于笼型转子绕组，其端环比漏磁导为：,4-5漏抗标么值,漏抗标么值的计算式可表示如下：,4-8斜槽漏抗计算(专指笼型异步电机),直槽转子,斜槽转子,t,2,b,sk,扭斜度,在感应电机里，为了消弱由齿谐波磁场引起的附加转矩及噪声，一般在笼型转子常采用斜槽，即把转子槽相对定子槽沿着轴向扭斜一个角度。由此而减小了定、转子间的互感电抗，增加了定、转子的漏抗。即：,