【正文】 頻率相同、時間相位卻不同的感應電動勢。繞組的感應電動勢時間相位差和旋轉磁場間的空間相位差相等。穩(wěn)態(tài)對稱運行時，無論定子磁場或轉子磁場均以同步轉速旋轉，同轉子繞組沒有相對運動，也不會在轉子繞組中產生感應電動勢。（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生的旋轉磁場，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，它們之間會產生相互作用的電磁力。同步電動機定子磁場與轉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。轉矩性質和運行方式：轉子磁場順著旋轉方向滯后定子磁場運行：拖動轉矩+電動機運行方式轉子磁場順著旋轉方向滯后定子磁場運行時，轉子受到與其轉向相同的電磁轉矩作用。此時，電樞磁場作用在轉子上的轉矩為拖動轉矩，轉子拖動外部機械負載旋轉，此為電動機運行方式。（1）凸極同步電動機雙反應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生的磁通因此存在很大差別。隨著負載電流性質的不同，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、再用對應的直軸磁導與交軸磁導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，把電樞反應分成直軸電樞反應與交軸電樞反應分別處理的方法，就稱雙反應理論。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)對應磁導分別計算出其所產生的直軸、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圖2–1 凸極同步電機的雙反應理論（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感應處相應地勵磁電動勢以及電樞反應電動勢。得一相繞組地合成電動勢 ，或稱氣隙電動勢。上述關系可表示如下： —— –— –— –——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：電網輸入電功率—〉很小部分消耗于定子銅耗—〉大部分通過定、轉子磁場相互作用，電功率轉換成機械功率—〉轉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，收集相近電機產品樣本和技術資料，并聽取生產以及使用單位地意見和要求；然后在國家標準有關規(guī)定及分析相應資料的基礎上，編制技術任務書或者技術建議書。（2）電磁設計電磁設計階段的任務是根據(jù)技術條件或者技術任務書的規(guī)定，參照生產實踐經驗，通過計算以及方案比較，確定與設計電機電磁性能有關尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關材料，并核算出其電磁性能。通過反復運算來求得最精確結果。這個階段要求設計3個方案：最省材料方案，最有效率方案以及一般方案（3）結構設計電磁設計結束以后，根據(jù)計算結果確定電機機械結構、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)技術條件書或技術任務書或技術建議書中規(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)；然后安排產品的總體結構，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）變頻調速系統(tǒng)設計由于同步電動機的轉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系，因此通過變頻調速系統(tǒng)的設計可以使同步電動機速度可調，應用范圍更廣泛。（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，電樞直徑是指轉子外徑；對于一般結構的感應電機與同步電機，則指定子內徑。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：。在采用圓導線的半閉口槽中，一般用槽滿率來表示槽內導線的填充程度。槽滿率通常不能取得太高，如果槽滿率設計得太高的話，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，而且不利于槽內導線的散熱，~。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 電磁設計方案計算電磁設計方案的計算是根據(jù)設計要求，即提供的數(shù)據(jù)以及技術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．額定轉速15001500150011．額定轉矩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、定子沖片設計16．定子外徑43434317．定子內徑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、轉子沖片設計28．氣隙長度=29．最大氣隙30．轉子外徑31．磁軛外徑17171732．轉子(磁軛)內徑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．估算每槽導體所占面積46．選擇每槽導體數(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)導體數(shù) (q=2,3,4或5)80848049． 線負荷50．估算每根導體的截面積51．每根導線并 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．轉子磁軛路長96．轉子磁軛長度97．轉子磁軛磁密 98．轉子磁軛磁場強度，根據(jù) 查表399．轉子磁軛安匝數(shù)