【正文】 頻率相同、時間相位卻不同的感應(yīng)電動勢。繞組的感應(yīng)電動勢時間相位差和旋轉(zhuǎn)磁場間的空間相位差相等。穩(wěn)態(tài)對稱運行時，無論定子磁場或轉(zhuǎn)子磁場均以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同轉(zhuǎn)子繞組沒有相對運動，也不會在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。（3）相互作用定義：磁極間同性相斥、異性相吸的電磁力。同步電動機的空氣隙間存在兩種不同方式產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，所以，當兩個磁場的空間位置不同時，根據(jù)磁極間同性相斥、異性相吸原理，它們之間會產(chǎn)生相互作用的電磁力。同步電動機定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場間沒有相對運動。但由于負載的影響，兩個磁場間的相對位置卻不同。這個相對位置決定了同步電動機的運行方式。轉(zhuǎn)矩性質(zhì)和運行方式：轉(zhuǎn)子磁場順著旋轉(zhuǎn)方向滯后定子磁場運行：拖動轉(zhuǎn)矩+電動機運行方式轉(zhuǎn)子磁場順著旋轉(zhuǎn)方向滯后定子磁場運行時，轉(zhuǎn)子受到與其轉(zhuǎn)向相同的電磁轉(zhuǎn)矩作用。此時，電樞磁場作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩為拖動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子拖動外部機械負載旋轉(zhuǎn)，此為電動機運行方式。（1）凸極同步電動機雙反應(yīng)原理凸極同步電動機的氣隙延電樞圓周是不均勻的，直軸上氣隙比較小，交軸上氣隙比較大。因此直軸磁阻比交軸磁阻小。同樣大小的電樞磁動勢作用直軸磁路上和作用交軸磁路產(chǎn)生的磁通因此存在很大差別。隨著負載電流性質(zhì)的不同，電樞磁動勢作用在不同地空間位置。因而在不計磁飽和時，可以根據(jù)雙反應(yīng)理論（一般情況下，如果電樞磁動勢既不作用于直軸、也不在交軸而在空間任意位置處，可以把電樞磁動勢分解成直軸與交軸兩個分量、再用對應(yīng)的直軸磁導(dǎo)與交軸磁導(dǎo)分別計算出直軸與交軸電樞磁通、然后把它們的效果疊加起來。這種考慮凸極電機氣隙的不均勻性，把電樞反應(yīng)分成直軸電樞反應(yīng)與交軸電樞反應(yīng)分別處理的方法，就稱雙反應(yīng)理論。實踐證明，在不計磁飽和時，這種方法的效果滿足要求。），把電樞磁動勢分解成直軸與交軸磁動勢、兩個分量，然后根據(jù)對應(yīng)磁導(dǎo)分別計算出其所產(chǎn)生的直軸、交軸電樞磁通。b）a）電樞磁動勢分解成直軸和交軸磁動勢b）直軸和交軸電樞反應(yīng)圖2–1 凸極同步電機的雙反應(yīng)理論（2）電動勢以及電壓平衡方程電動勢：主磁通與電樞磁通，也即直軸、交軸電樞磁通切割定子繞組且在定子繞組內(nèi)感應(yīng)處相應(yīng)地勵磁電動勢以及電樞反應(yīng)電動勢。得一相繞組地合成電動勢 ，或稱氣隙電動勢。上述關(guān)系可表示如下： —— –— –— –——電壓平衡方程：凸極同步電動機定子電樞任一相的電勢方程功率傳遞過程：電網(wǎng)輸入電功率—〉很小部分消耗于定子銅耗—〉大部分通過定、轉(zhuǎn)子磁場相互作用，電功率轉(zhuǎn)換成機械功率—〉轉(zhuǎn)子獲得的總電磁功率—〉扣除定子鐵耗，機械損耗，附加損耗—〉軸上輸出機械功率圖22 同步電動機功率流程圖第三章 電機設(shè)計基本方法（1）準備階段準備階段需要我們準備以下方面：首先熟悉國家標準，收集相近電機產(chǎn)品樣本和技術(shù)資料，并聽取生產(chǎn)以及使用單位地意見和要求；然后在國家標準有關(guān)規(guī)定及分析相應(yīng)資料的基礎(chǔ)上，編制技術(shù)任務(wù)書或者技術(shù)建議書。（2）電磁設(shè)計電磁設(shè)計階段的任務(wù)是根據(jù)技術(shù)條件或者技術(shù)任務(wù)書的規(guī)定，參照生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，通過計算以及方案比較，確定與設(shè)計電機電磁性能有關(guān)尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關(guān)材料，并核算出其電磁性能。通過反復(fù)運算來求得最精確結(jié)果。這個階段要求設(shè)計3個方案：最省材料方案，最有效率方案以及一般方案（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計電磁設(shè)計結(jié)束以后，根據(jù)計算結(jié)果確定電機機械結(jié)構(gòu)、零部件尺寸、加工要求和材料的規(guī)格及及性能要求。通常，首先根據(jù)技術(shù)條件書或技術(shù)任務(wù)書或技術(shù)建議書中規(guī)定的防護型式、安裝方式與冷卻方式，然后考慮電磁計算中所選負荷的高低，來選取合適的通風冷卻系統(tǒng)；然后安排產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)，繪制總裝配草圖。然后分別繪制部件的分裝配圖和零件圖，并對總裝配草圖進行必要的修改。（4）變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計由于同步電動機的轉(zhuǎn)速完全取決于控制電源的頻率，與供電電源的頻率具有嚴格的關(guān)系，因此通過變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計可以使同步電動機速度可調(diào)，應(yīng)用范圍更廣泛。（1）同步電動機主要尺寸確定在同步電動機設(shè)計之初，首先要進行主要尺寸的選擇，這影響到同步電動機很多重要的性能。主要尺寸是指電樞鐵心直徑D和長度。對于直流電機，電樞直徑是指轉(zhuǎn)子外徑；對于一般結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電機與同步電機，則指定子內(nèi)徑。電機基本尺寸D和有如下兩種方式確定：1. 計算法：①根據(jù)電機的額定功率,計算出計算功率P’；②根據(jù)P’,n選擇合適的電磁負荷A和,由公式得到；其中=，取 ；雙 ③根據(jù)P’,n查表（由系列，極數(shù)）得λ=/ , =；④由以上??中方程組可解得D，⑤查表的規(guī)定的D，2. 類比法（幾何相似定律）：取D1=D2得：（導(dǎo)線截面積S,繞線匝數(shù)分別成比例）（2）氣隙對電機性能的影響氣隙是指定子與轉(zhuǎn)子之間的空隙，在凸極同步電動機中，延電樞圓周方向氣隙磁場是不均勻分布的。氣隙選取一般盡可能的小，如果氣隙過大，則會使氣隙處磁壓降增大，這會使得勵磁磁勢增大以及勵磁繞組地銅耗量增大。氣隙偏大則會導(dǎo)致空載電流增大、功率因數(shù)降低。但是氣隙不能過小，否則除了影響機械可靠性以外，還會使諧波磁場以及諧波漏抗增大，這會造成諧波轉(zhuǎn)矩以及附加損耗的增加，進而造成較高溫升與較大噪聲。氣隙的大小需要綜合考慮才可以，對于功率較小的電機一般氣隙要選得較小。（3）槽滿率對電機性能的影響槽滿率指的是導(dǎo)線有規(guī)則的排列所占的面積與槽的有效面積之比，即：。在采用圓導(dǎo)線的半閉口槽中，一般用槽滿率來表示槽內(nèi)導(dǎo)線的填充程度。槽滿率通常不能取得太高，如果槽滿率設(shè)計得太高的話，會使嵌線造成困難，容易引起絕緣損傷。槽滿率也不能過低，過低的話，會造成槽的浪費，而且不利于槽內(nèi)導(dǎo)線的散熱，~。較高的槽滿率可以減小槽的面積，從而減小鐵心尺寸，有利于節(jié)省硅鋼片的耗量，也可以節(jié)省材料。第四章 電磁設(shè)計方案計算電磁設(shè)計方案的計算是根據(jù)設(shè)計要求，即提供的數(shù)據(jù)以及技術(shù)要求來進行同步電動機的電磁方案的計算。提供的額定數(shù)據(jù)： 75KW 3 400V 50Hz 4 25cm 43cm 30cm 48技術(shù)要求： ≥% ~ 800~900 7500~8800如下表：表41 凸極式三相同步電動機電磁計算方案一方案二方案三一、額定數(shù)據(jù)和技術(shù)要求1．額定功率7575752．相數(shù)3333．額定線電壓4004004004．額定相電壓5．額定頻率5050506．極數(shù)4447．額定效率8．額定功率因數(shù)9．額定相電流10．額定轉(zhuǎn)速15001500150011．額定轉(zhuǎn)矩12．機座中心高（cm）25252513．定子槽滿率80~85%%14．定子繞組電密7~15．氣隙磁密~二、定子沖片設(shè)計16．定子外徑43434317．定子內(nèi)徑30303018．定子槽數(shù)48484819．電樞拼片條件（1）每圈扇形片數(shù)666（2）重疊數(shù)222（3）每片槽數(shù)888（4）扇形片高（5）扇形片寬（6）無軸流拼片條件66620．每極每相槽數(shù)44421．極距22．定子槽形(1) (2)(3)(4)(5)(6)R23．每槽有效面積為絕緣層厚度,E級取=,為槽楔厚, =2r（1）直徑位置303030槽節(jié)距槽寬齒 寬（2）直徑位置槽節(jié)距槽寬齒 寬（3）直徑位置333333槽節(jié)距槽寬齒 寬25．定子齒距25．平均齒寬=1/3[bz2,bz3中之大者+2（bz2,bz3之最小者）]27．電樞卡氏系數(shù)其中：槽節(jié)距三、轉(zhuǎn)子沖片設(shè)計28．氣隙長度=29．最大氣隙30．轉(zhuǎn)子外徑31．磁軛外徑17171732．轉(zhuǎn)子(磁軛)內(nèi)徑88833．磁極寬度999磁極尺寸計算（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）35．磁極壓板厚36．磁極壓板寬37．氣隙極距比值38．氣隙比值39．極抱百分值40．磁極抱角41．等效極弧系數(shù)（查曲線1及2）[用公式計算見附錄一]42．波形系數(shù) （查曲線1及2）[或用基波幅值系數(shù)，用公式計算見附錄一]43．磁極偏心距偏心半徑：=四、電樞繞組和鐵心長度計算44．繞組并聯(lián)支路數(shù)22245．估算每槽導(dǎo)體所占面積46．選擇每槽導(dǎo)體數(shù)注意：選偶數(shù)10111047．電樞繞組節(jié)距單層匝數(shù)=101110雙層匝數(shù)= 55548．每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) (q=2,3,4或5)80848049． 線負荷50．估算每根導(dǎo)體的截面積51．每根導(dǎo)線并 繞根數(shù)n33352．電樞線規(guī)裸徑/絕緣徑 /截面積 53．電樞繞組電密 54．每槽導(dǎo)線所 占面積55．槽滿率56．繞組系數(shù)Kdp57．定子斜槽因數(shù)（一般，可不計算）11185008500880058．每極磁通27666612625935276666159．電機鐵芯長度 60．電樞鐵心長61．磁極鐵心長62．磁極鐵心凈長 63．鐵心有效長64．鐵心純長65．電樞繞組尺寸(1) (y以槽數(shù)計)(2)(3)(4)(5) 66．每相電樞繞組長67．電樞繞組每相電阻 （歐）(1)在75℃時 (歐)(2)在20℃時 (歐)68．電樞繞組銅重 (千克)69．電樞繞組銅毛重 (千克)五、磁路計算70．氣隙磁密 85008500880071．氣隙安匝72．電樞齒磁密 158001660073．電樞齒磁場強度， 根據(jù)查表174．電樞齒計算高度75．電樞齒安匝數(shù)76．電樞軛高度77．電樞軛計算高度78．電樞軛磁密 14560145601507479．電樞軛磁路長（拼片定子）80．電樞軛磁通分布系 數(shù) 根據(jù)查表481．電樞軛磁場強度 根據(jù)查表1161682．電樞軛安匝數(shù)83．電樞齒軛及氣隙安 匝和84．極掌漏磁常數(shù)85．極身漏磁常數(shù) 為壓板厚86．磁極漏磁常數(shù)87．每極漏磁通88．磁極磁通28719702727463287717289．漏磁系數(shù) P 2 4 6 時 90．磁極極身截面 = （1m/m鋼片） 91．磁極 極身磁密 14000~1560092．磁極極身磁場強度，根據(jù)查表293．磁極極身安匝94．磁軛高度95．轉(zhuǎn)子磁軛路長96．轉(zhuǎn)子磁軛長度97．轉(zhuǎn)子磁軛磁密 98．轉(zhuǎn)子磁軛磁場強度，根據(jù) 查表399．轉(zhuǎn)子磁軛安匝數(shù)