【正文】 寫成式中 從上式可以看出，平均電磁轉矩T由兩部分組成：一為勵磁電磁轉矩，二為凸極電磁轉矩。如果是隱極式同步電動機，則不存在凸極電磁轉矩。 勵磁電磁轉矩的大小，除了與負載電流及氣隙主磁通乘積成正比外，還與換流超前角、換流重疊角有關，比直流電機的電磁轉矩表達式要復雜些。3）整流電壓與電動機轉速n的關系從上式看出，這種電機的調速特性與直流電動機的基本相同，即改變整流橋輸出電壓及電動機的勵磁大小就可以進行調速。對自控式同步電動機，如果采用隨負載變化而自動控制角的大小，那么從式中可以看出，它會影響電動機的轉速。例如，隨著負載的增加而加大時，將會導致電動機轉速上升，有時候甚至會出現電機運行不穩(wěn)定的問題。4）功率因數直流自控式同步電動機調速系統(tǒng)有兩個功率因數：一個是電動機本身的，一個是整個系統(tǒng)的。電動機本身的功率因數可以近似地用下式計算：如果從電流電源看整個變頻裝置的功率因數時，由于采用的是三相可控橋式整流電路，其功率因數，式中，是整流橋的控制角。第五章 同步電動機的電磁方案設計根據交流電機原理，交流同步電機轉速n與頻率f和電機極對數關系式為，其中，為電機極對數，電機極數為2。對于電網頻率供電f=50Hz的恒速電機，電機的轉速只與極數有關。但對于變頻調速同步電機，f是可以變化的，那么電機極數的選擇是具有更大的靈活性。由電機原理可知，同步電機的電磁功率為電機電磁轉矩與旋轉角頻率之積，其中。我們用電機氣隙中的電磁力F、電機氣隙的半徑來表示電磁轉矩，那么電機的電磁功率為其中，D為電機定子內徑。 同步電機氣隙磁通表示為其中，為氣隙磁通；B為平均氣隙磁通密度；L為定子鐵芯長度。同步電機定子旋轉磁勢MMF，由分布在各定子槽中的定子電流產生。同步電機的電流密度可以表示為安培匝數其中，C為每槽繞組導體數；為相數；N為每相串聯匝數；I為相電流的有效值。那么同步電機的電磁功率可以進一步推導為從式中可以看出，同步電機的功率由速度n、定子鐵芯長度L、定子鐵芯直徑D、磁通密度J來決定。當電機的磁通密度B和電流密度J一定時，對于一定的轉速，同步電機電磁功率正比于電機定子鐵芯體積系數由于同步電機的輸出功率是電磁轉矩與角速度的乘積，可以推出，無論電機轉速和功率如何，電磁轉矩正比于電機的鐵芯體積系數對于變頻調速同步電機，在相同的磁密和電密條件下，電機重量和體積的大小取決于電機的輸出轉矩。但是對于相同的，電機可以有不同的設計選擇，電機可以制成直徑小而鐵芯長的細長結構，也可以做成直徑大而鐵芯短的短粗結構。在電機設計理論中引入了電機主要尺寸比系數其中，為同步電機的極距。根據電機的幾何尺寸關系，可以推出對于變頻調速同步電機，電機的轉速不僅與極數有關，還取決與變化的頻率。在一定轉速條件下，電機極數減少必須相應增加電機磁通。當磁通密度不變時，電機磁通的增加必須加大磁軛的面積，這意味著要增加電機的鐵磁材料。由此可見，在轉速不變情況下，減小電機的極數，即減少電機的頻率，實際上增加了電機的重量，也增加了電機的成本。因此，從減少電機重量和成本的角度出發(fā)，選擇技術多的電機使其運行在較高頻率下是有利的。對于變頻調速同步電機的轉速、極數、頻率和選擇，要綜合考慮電機的尺寸、重量、成本、效率、轉動慣量、機械強度等諸多因素。在相同額定轉速情況下，從電機重量和成本角度出發(fā)選擇極數多、頻率高的同步電機為好，而對電機調速的動態(tài)性能要求高、重點考慮轉動慣量時，則選擇極數少頻率低的方案有利。 同步電動機設計方案一，根據計算程序，首先選擇電樞繞組的規(guī)格和每槽導體數,然后算出定子鐵心長度,最后計算出符合國家有關標準和技術要求的電機參數；方案二：在方案一的基礎上，通過增加每槽導體數，減小電機的鐵心長度，從而達到在滿足技術要求的基礎上，節(jié)省材料。方案三：在方案一的基礎上,通過減小每槽導體數,在保持磁密不變的情況下,相應的增加電機鐵心的長度,從而達到減小銅耗,最終達到提高效率的目的。 三個設計方案方案一方案二方案三一、額定數據和技術要求1． 額定功率2020202．相數3333．額定線電壓4004004004．額定相電壓5．額定頻率5050506．極數4447．額定效率%%%8．額定功率因數9．額定相電流10．額定轉速15001500150011．額定轉矩12．機座中心高（cm）18181813．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30303017．定子內徑18．定子槽數36363619．電樞拼片條件（1）每圈扇形片數666（2）重疊數222（3）每片槽數666（4）扇形片高（5）扇形片寬151515（6）無軸流拼片條件66620．每極每相槽數33321．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12121232．轉子(磁軛)內徑33．磁極寬度34．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0．00520．00520．005238．氣隙比值39．極抱百分值40．磁極抱角41．等效極弧系數（查曲線1及2）[用公式計算見附錄一]42．波形系數 （查曲線1及2）[或用基波幅值系數，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．繞組并聯支路數11145．估算每槽導體所占面積46．選擇每槽導體數注意：選偶數12141047．電樞繞組節(jié)距單層匝數=121410雙層匝數= 67548．每相串聯導體數 (q=2,3,4或5)14416812049． 線負荷50．估算每根導體的截面積51．每根導線并 繞根數n32352．電樞線規(guī)裸徑/絕緣徑 /截面積 53．電樞繞組電密 80054．每槽導線所 占面積55．槽滿率56．繞組系數Kdp57．定子斜槽因數（一般，可不計算）11120202058．每極磁通15045001289600180541459．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 80508050805071．氣隙安匝72．電樞齒磁密 158001660073．電樞齒磁場強度， 根據查表174．電樞齒計算高度75．電樞齒安匝數76．電樞軛高度77．電樞軛計算高度78．電樞軛磁密 79．電樞軛磁路長（拼片定子）80．電樞軛磁通分布系 數 根據查表481．電樞軛磁場強度 根據查表182．電樞軛安匝數83．電樞齒軛及氣隙安 匝和84．極掌漏磁常數85．極身漏磁常數 為壓板厚86．磁極漏磁常數87．每極漏磁通88．磁極磁通89．漏磁系數 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 查表399．轉子磁軛安匝數100．殘隙長度101．殘隙處截面102．殘隙磁密103．殘隙安匝數104．每極空載的磁安匝數六、參數計算105．電樞槽單位漏比磁導 從曲線3查出[的計算公式見附錄二]106．槽面積107．108．109．互感漏磁導110．.電樞槽漏磁比磁導111．.電樞繞組等效節(jié)距112．電樞繞組端接漏磁比磁導113．曲折比漏磁導114．相帶漏磁比磁導（1）q=整數 （，無阻尼籠）根據y從曲線5查出，或用公式計算見附錄三（2）q=分數 115．每相電阻標幺值116．每相定子漏抗117．每相漏磁電抗標么值118．空載額定電壓時的氣隙與殘隙磁勢和119．每相電樞反應磁勢120．直軸電構反應常數 查曲線4121．橫軸電樞反應常數查曲線4122．直軸電樞反應磁勢123．橫軸電樞反應磁勢124．直軸電樞反應電抗標么值125．橫軸電樞反應電抗標么值126．直軸同步電抗標么值127．橫軸同步電抗標么值七、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．額定電壓時感應電勢標么值133．對應于 的空載磁勢（1）15646801351500（2）8372（3）17079 根據查表1