【文章內(nèi)容簡介】 100．殘隙長度101．殘隙處截面102．殘隙磁密103．殘隙安匝數(shù)104．每極空載的磁安匝數(shù)六、參數(shù)計(jì)算105．電樞槽單位漏比磁導(dǎo) 從曲線3查出[的計(jì)算公式見附錄二]106．槽面積107．108．109．互感漏磁導(dǎo)110．.電樞槽漏磁比磁導(dǎo)111．.電樞繞組等效節(jié)距112．電樞繞組端接漏磁比磁導(dǎo)113．曲折比漏磁導(dǎo)114．相帶漏磁比磁導(dǎo)（1）q=整數(shù) （，無阻尼籠）根據(jù)y從曲線5查出，或用公式計(jì)算見附錄三（2）q=分?jǐn)?shù) 115．每相電阻標(biāo)幺值116．每相定子漏抗117．每相漏磁電抗標(biāo)么值118．空載額定電壓時(shí)的氣隙與殘隙磁勢和 119．每相電樞反應(yīng)磁勢120．直軸電構(gòu)反應(yīng)常數(shù) 查曲線4121．橫軸電樞反應(yīng)常數(shù)查曲線4122．直軸電樞反應(yīng)磁勢123．橫軸電樞反應(yīng)磁勢124．直軸電樞反應(yīng)電抗標(biāo)么值 125．橫軸電樞反應(yīng)電抗標(biāo)么值126．直軸同步電抗標(biāo)么值127．橫軸同步電抗標(biāo)么值七、短路比128．電樞電抗壓降磁勢129．短路磁勢130．飽和短路比 131．不飽和短路比132．額定電壓時(shí)感應(yīng)電勢標(biāo)么值 的空載磁勢將 及各部磁密 ， 均乘以C倍，并計(jì)算， 求得各部分的H及F，得對應(yīng)于的空載磁勢（1）（2）（3） 根據(jù)查表1(4) 根據(jù)查表1(5)(6)(7)3064258(8) 根據(jù)查表2(9)15760 根據(jù)查表331(10)134．滿載勵(lì)磁磁勢八、勵(lì)磁繞組135．勵(lì)磁繞組線規(guī)（1）圓線 （2）扁線 （安） 5 10 20線規(guī) 136．勵(lì)磁繞組電密初值 ｐ 2 4 6 450～500；500～600（隱極）470498472137．滿載勵(lì)磁電流初值138．勵(lì)磁繞組每極匝數(shù) 取接近的整數(shù)336330360139．滿載勵(lì)磁電流140．勵(lì)磁繞組電密141．空載時(shí)的勵(lì)磁電流142．空載額定電壓時(shí)的勵(lì)磁電流143．短路額定電流時(shí)的勵(lì)磁電流先按比例作圖，確定層數(shù)及各層匝數(shù)(1) 繞組高度圓線：=沿高度方向?qū)w數(shù)扁線：=沒度度方向?qū)w數(shù)(2) 繞組厚度圓線： =沿高度方向?qū)w數(shù)扁線： =沒度度方向?qū)w數(shù)(3)幾何中心距（其中，）145．勵(lì)磁繞組平均匝長 = =146．勵(lì)磁繞組電阻（1）時(shí) （2）時(shí) （3）時(shí) 147．勵(lì)磁繞組銅凈重（千克）148．勵(lì)磁繞組銅毛重（千克）149．額定勵(lì)磁電壓九、短路電流，過載能力及暫態(tài)電抗150．空載時(shí)穩(wěn)定短路電流倍數(shù)151．額定負(fù)載時(shí)穩(wěn)定短路電流倍數(shù)152．額定負(fù)載時(shí)勵(lì)磁磁勢與氣隙，殘陽磁勢和的比值153．154．考慮磁路飲和時(shí)過載能力修正系數(shù)KK對應(yīng)于 查曲線6155．過載能力標(biāo)么值156．勵(lì)磁繞組漏磁導(dǎo)157．勵(lì)磁繞組漏抗標(biāo)么值158．勵(lì)磁繞組總電抗標(biāo)么值159．瞬變直軸電抗標(biāo)幺值160．瞬變橫軸電抗標(biāo)幺值十、額定負(fù)載時(shí)的損耗及效率161．沖擊短路電流倍數(shù)標(biāo)幺值162．額定負(fù)載時(shí)的電樞磁密163．電樞齒單位鐵耗(瓦/千克) 對硅鋼片（瓦/千克）164．電樞齒鐵重千克165．電樞齒部鐵耗（瓦）當(dāng)100千伏安 取當(dāng)千伏安 取166．額定負(fù)載時(shí)電樞軛部磁密167．電樞軛部單位鐵耗(瓦/千克)168．電樞軛部鐵重千克 其中 169．電樞軛部鐵耗（瓦）當(dāng)100千伏安 取當(dāng)千伏安 取170．電樞槽口氣隙比值171．磁極表面磁密脈動(dòng)系數(shù)，對應(yīng)于查曲線7172．磁極表面氣隙磁密脈動(dòng)幅值173．磁極單位表面鐵耗（瓦/厘米）用1mm鋼片時(shí)，取槽節(jié)距 174．磁極極掌表面鐵耗175．總鐵耗176．電樞繞組銅耗177．勵(lì)磁損耗178．轉(zhuǎn)子圓周速度（米/秒）179．機(jī)械損耗180．附加損耗 以千伏安為單位375375375181．總損耗182．效率93%%%十一、主要材料重量第五章 電磁設(shè)計(jì)結(jié)果分析首先進(jìn)行計(jì)算成果的復(fù)算，以檢測計(jì)算成果的正確性。本次復(fù)算通過對公式的勘誤，額定數(shù)據(jù)的檢查，主要尺寸的比對以及單位的統(tǒng)一進(jìn)行檢查。檢查發(fā)現(xiàn)了很多問題并加以糾正，如公式的錯(cuò)誤，角標(biāo)的錯(cuò)誤等等。在計(jì)算結(jié)果的檢查方面，自制了復(fù)算程序，通過程序驗(yàn)證了結(jié)果的可靠性。表51 材料用量表（1）同步電動(dòng)機(jī)材料用量比較單位（cm、kg）方案一方案二方案三每槽導(dǎo)體數(shù)101110氣隙磁密850085008800勵(lì)磁繞組電密電樞鐵心長電樞繞組銅重電樞齒鐵重電樞軛部鐵重勵(lì)磁繞組銅凈重銅線總重硅鋼片重磁極鋼片重從上方的表格可以看出，方案二與方案一相比，每槽導(dǎo)體數(shù)增加了一個(gè)，氣隙磁密并沒有改變。這樣的變化使得電樞鐵心長變短，從而使得電機(jī)的各項(xiàng)材料用量減少，達(dá)到了節(jié)省材料的目的。方案三與方案一相比，每槽導(dǎo)體數(shù)沒有改變，而氣隙磁密增加了。這樣的變化也使得電樞鐵心長變短，各項(xiàng)材料用量減少，同樣打到了節(jié)省材料的目的。三方案中的勵(lì)磁繞組電密相比，方案一與方案三基本相同，方案二比其他方案要高，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，方案二如果與其他方案勵(lì)磁繞組電密相同，銅線總重會增加。從而可以得出結(jié)論，如果想要節(jié)省材料，可以從三方面入手，第一可以增加每槽導(dǎo)體數(shù)，第二可以增加氣隙磁密，第三可以增加勵(lì)磁繞組電密。當(dāng)然做出這樣的改動(dòng)會影響同步電動(dòng)機(jī)其他的性能指標(biāo)，這將在后面做下一步比較。（2）同步電動(dòng)機(jī)損耗及效率表52 損耗及效率單位：（w/kg）方案一方案二方案三氣隙磁密850085008800每槽導(dǎo)體數(shù)101110電樞齒部鐵耗電樞軛部鐵耗磁極極掌表面鐵耗總鐵耗電樞繞組銅耗勵(lì)磁損耗附加損耗375375375機(jī)械損耗總損耗（kw）效率93%%%從表52可以看出，無論增加每槽導(dǎo)體數(shù)還是增加氣隙磁密都會降低效率。再結(jié)合表51的材料用量可以發(fā)現(xiàn)，若想增加同步電動(dòng)機(jī)的效率，就不要考慮材料的節(jié)省。（3）同步電動(dòng)機(jī)電磁負(fù)荷表53 電磁負(fù)荷方案一方案二方案三電樞齒部磁密電樞軛部磁密145601456015074氣隙磁密850085008800磁極表面氣隙磁密脈動(dòng)幅值線負(fù)荷勵(lì)磁繞組電密從電樞齒部磁密的要求可以看出，電樞齒部磁密是一個(gè)非常重要的參數(shù)，必須滿足15800~16600的范圍，這使得選取氣隙磁密時(shí)的范圍縮小到8500~8800的一個(gè)很小的范圍內(nèi)，從而使得通過調(diào)節(jié)氣隙磁密來改善同步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)指標(biāo)帶來了困難。在同步電動(dòng)機(jī)的計(jì)算過程中遇到了很多問題，在發(fā)現(xiàn)與解決問題的過程中學(xué)習(xí)了很多關(guān)于同步電動(dòng)機(jī)的知識。電樞繞組電密規(guī)定范圍為800~900，而通過其計(jì)算公式可知，當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)和主要尺寸已給出的情況下，電樞繞組電密只與線規(guī)S有關(guān)。經(jīng)過多次選取線規(guī)以及計(jì)算發(fā)現(xiàn)，線規(guī)S只能取一個(gè)值，這也就使得后期選取三方案時(shí)遇到了一定的困難。一般來講，每槽導(dǎo)體數(shù)都是偶數(shù)，而方案二卻選擇了一個(gè)奇數(shù)，這就是因?yàn)榫€規(guī)不能改變的結(jié)果。因?yàn)椋?dāng)每槽導(dǎo)體數(shù)增加為12時(shí)，這是不允許的，當(dāng)然，還是比較幸運(yùn)的。在計(jì)算第一個(gè)方案的時(shí)候，曾經(jīng)遇到過轉(zhuǎn)子磁軛磁密的數(shù)據(jù)超過了16000，大到轉(zhuǎn)子磁場強(qiáng)度連表都查不到的情況。當(dāng)時(shí)心急如焚，反復(fù)查找公式中有關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改，最后在導(dǎo)師的幫助下減小了轉(zhuǎn)子內(nèi)徑才得以通過。通過對三個(gè)方案的選擇與計(jì)算，發(fā)現(xiàn)了幾條規(guī)律：第一條，要想省材料，可以增加每槽導(dǎo)體數(shù)，增加氣隙磁密，增加勵(lì)磁繞組電密；第二條，要想提高效率，請將第一條反過來執(zhí)行。第六章 同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)同步調(diào)速系統(tǒng)有兩種類型：（1）他控變頻調(diào)速系統(tǒng)用獨(dú)立的變頻裝置給同步電動(dòng)機(jī)供電的系統(tǒng)。（2）自控變頻調(diào)速系統(tǒng)用電動(dòng)機(jī)本身軸上所帶轉(zhuǎn)子位置檢測器或電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢波形提供的轉(zhuǎn)子位置信號來控制變頻裝置換相時(shí)刻的系統(tǒng)。同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的原理以及所用的變頻裝置和異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)基本相同，現(xiàn)就異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本控制類型進(jìn)行說明。我們知道，三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢的有效值是，由此可知，只要控制好和，便可以達(dá)到控制磁通的目的，因此，可以考慮基頻以下和基頻以上兩種情況。（1）基頻以下調(diào)速由上式可知，要保持不變，當(dāng)頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時(shí)，必須同時(shí)降低，使得/=常值，即采用電動(dòng)勢頻率比為恒值的控制方式。當(dāng)電動(dòng)勢值較高時(shí)，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，認(rèn)為定子相電壓約等于，則/=常值，即恒壓頻比的控制方式。（2）基頻以上調(diào)速在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率應(yīng)該從向上升高，但定子電壓卻不可能超過額定電壓，最多只能保持=，這將迫使磁通與頻率成反比地降低。圖61 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的控制特性把基頻以下和基頻以上兩種情況的控制特性畫在圖61上。如果電動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速時(shí)所帶的負(fù)載都能使電流達(dá)到額定值，也就是都能在允許溫升下長期運(yùn)行，則轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化。在基頻以下，磁通恒定時(shí)轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”，在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時(shí)轉(zhuǎn)矩降低，屬于“恒功率調(diào)速”。為了獲得高動(dòng)態(tài)性能，同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)可以采用矢量控制，通過坐標(biāo)變換，把同步電動(dòng)機(jī)等效成直流電動(dòng)機(jī)，再模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法進(jìn)行控制。但是由于同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與異步電動(dòng)機(jī)不同，其矢量坐標(biāo)變換有自己的特點(diǎn)，這些主要特點(diǎn)是：定子有三相交流繞組，轉(zhuǎn)子為直流勵(lì)磁或永磁。現(xiàn)忽略次要因素，做出如下假設(shè)：假設(shè)是隱極電機(jī)，或者忽略凸極的磁阻變化。忽略阻尼繞組的效應(yīng)。忽略磁化曲線的飽和非線性因素。暫先忽略定子電阻和漏抗的影響。這樣，二極同步電動(dòng)機(jī)的物理模型就如圖62所示。圖62 二極同步電動(dòng)機(jī)的物理模型圖中，定子三相繞組軸線A、B、C是靜止的，三相電壓、和三相電流、都是平衡的，轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁繞組在勵(lì)磁電壓供電下流過勵(lì)磁電流。沿勵(lì)磁磁極的軸線為d軸，與d軸正交的是q軸，dq坐標(biāo)在空間也以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，d軸與A軸之間的夾角為變量θ。在同步電動(dòng)機(jī)中，除轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁外，定子磁動(dòng)勢還產(chǎn)生電樞反應(yīng)，直流勵(lì)磁與電樞反應(yīng)合成起來產(chǎn)生氣隙磁通，合成磁通在定子中敢于的電動(dòng)勢與外加電壓基本平衡。同步電動(dòng)機(jī)磁動(dòng)勢與磁通的空間矢量圖如圖63所示。圖63 磁動(dòng)勢和磁通的空間矢量圖圖64 電壓、電流和磁鏈的時(shí)間向量圖圖64畫出了定子一相繞組的電壓、電流與磁鏈的時(shí)間相量圖。如果把三相電流空間矢量ib或磁動(dòng)勢矢量Fs和電流時(shí)間相量is重疊在一起，可以把空間矢量圖和時(shí)間矢量圖合而為一，稱作時(shí)空矢量圖，這時(shí)磁通ΦR便與磁鏈ψRs重合。加入了矢量運(yùn)算器，用來控制同步電動(dòng)機(jī)的定子電流和勵(lì)磁電流，即可實(shí)現(xiàn)同步電動(dòng)機(jī)的矢量