【正文】 的電感系數(shù)。上式還可寫成式中 從上式可以看出，平均電磁轉(zhuǎn)矩T由兩部分組成：一為勵磁電磁轉(zhuǎn)矩，二為凸極電磁轉(zhuǎn)矩。如果是隱極式同步電動機，則不存在凸極電磁轉(zhuǎn)矩。 勵磁電磁轉(zhuǎn)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(guān)，比直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩表達式要復(fù)雜些。3）整流電壓與電動機轉(zhuǎn)速n的關(guān)系從上式看出，這種電機的調(diào)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(diào)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(zhuǎn)速。例如，隨著負載的增加而加大時，將會導(dǎo)致電動機轉(zhuǎn)速上升，有時候甚至?xí)霈F(xiàn)電機運行不穩(wěn)定的問題。4）功率因數(shù)直流自控式同步電動機調(diào)速系統(tǒng)有兩個功率因數(shù)：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(shù)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(shù)時，由于采用的是三相可控橋式整流電路，其功率因數(shù)，式中，是整流橋的控制角。第五章 同步電動機的電磁方案設(shè)計根據(jù)交流電機原理，交流同步電機轉(zhuǎn)速n與頻率f和電機極對數(shù)關(guān)系式為，其中，為電機極對數(shù)，電機極數(shù)為2。對于電網(wǎng)頻率供電f=50Hz的恒速電機，電機的轉(zhuǎn)速只與極數(shù)有關(guān)。但對于變頻調(diào)速同步電機，f是可以變化的，那么電機極數(shù)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(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩，那么電機的電磁功率為其中，D為電機定子內(nèi)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(zhuǎn)磁勢MMF，由分布在各定子槽中的定子電流產(chǎn)生。同步電機的電流密度可以表示為安培匝數(shù)其中，C為每槽繞組導(dǎo)體數(shù)；為相數(shù)；N為每相串聯(lián)匝數(shù)；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(dǎo)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(zhuǎn)速，同步電機電磁功率正比于電機定子鐵芯體積系數(shù)由于同步電機的輸出功率是電磁轉(zhuǎn)矩與角速度的乘積，可以推出，無論電機轉(zhuǎn)速和功率如何，電磁轉(zhuǎn)矩正比于電機的鐵芯體積系數(shù)對于變頻調(diào)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(zhuǎn)矩。但是對于相同的，電機可以有不同的設(shè)計選擇，電機可以制成直徑小而鐵芯長的細長結(jié)構(gòu)，也可以做成直徑大而鐵芯短的短粗結(jié)構(gòu)。在電機設(shè)計理論中引入了電機主要尺寸比系數(shù)其中，為同步電機的極距。根據(jù)電機的幾何尺寸關(guān)系，可以推出對于變頻調(diào)速同步電機，電機的轉(zhuǎn)速不僅與極數(shù)有關(guān)，還取決與變化的頻率。在一定轉(zhuǎn)速條件下，電機極數(shù)減少必須相應(yīng)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(zhuǎn)速不變情況下，減小電機的極數(shù)，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(shù)多的電機使其運行在較高頻率下是有利的。對于變頻調(diào)速同步電機的轉(zhuǎn)速、極數(shù)、頻率和選擇，要綜合考慮電機的尺寸、重量、成本、效率、轉(zhuǎn)動慣量、機械強度等諸多因素。在相同額定轉(zhuǎn)速情況下，從電機重量和成本角度出發(fā)選擇極數(shù)多、頻率高的同步電機為好，而對電機調(diào)速的動態(tài)性能要求高、重點考慮轉(zhuǎn)動慣量時，則選擇極數(shù)少頻率低的方案有利。 同步電動機設(shè)計方案一，根據(jù)計算程序，首先選擇電樞繞組的規(guī)格和每槽導(dǎo)體數(shù),然后算出定子鐵心長度,最后計算出符合國家有關(guān)標準和技術(shù)要求的電機參數(shù)；方案二：在方案一的基礎(chǔ)上，通過增加每槽導(dǎo)體數(shù)，減小電機的鐵心長度，從而達到在滿足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，節(jié)省材料。方案三：在方案一的基礎(chǔ)上,通過減小每槽導(dǎo)體數(shù),在保持磁密不變的情況下,相應(yīng)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(shè)計方案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2020202．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）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(shè)計16．定子外徑30303017．定子內(nèi)徑18．定子槽數(shù)36363619．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)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(shù)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(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12121232．轉(zhuǎn)子(磁軛)內(nèi)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(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)11145．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)12141047．電樞繞組節(jié)距單層匝數(shù)=121410雙層匝數(shù)= 67548．每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) (q=2,3,4或5)14416812049． 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)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(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）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(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 80508050805071．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 79．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182．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89．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)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)計算105．電樞槽單位漏比磁導(dǎo) 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(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，或用公式計算見附錄三（2）q=分數(shù) 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(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)電抗標么值125．橫軸電樞反應(yīng)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(yīng)電勢標么值133．對應(yīng)于 的空載磁勢（1）15646801351500（2）8372（3）17079