【正文】 電磁設(shè)計(jì)參考《中小型同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)》一書(shū)的無(wú)刷勵(lì)磁電磁設(shè)計(jì)程序。，為此，齒部磁通密度應(yīng)為飽和時(shí)的50％，電流密度應(yīng)為正常時(shí)的50％。 電機(jī)的電抗和漏抗對(duì)換向角的影響很大，所以，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，要選擇—個(gè)合適的電抗和漏抗值，以得到最佳的換弧角，使旋轉(zhuǎn)整流盤(pán)處于最佳工作狀態(tài)。提高電壓增長(zhǎng)速度，可從勵(lì)磁機(jī)方面考慮，也可從勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器方面來(lái)考慮。從勵(lì)磁機(jī)方面考慮，要求磁場(chǎng)電感小，時(shí)間常數(shù)小。本次設(shè)計(jì)為無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)，極數(shù)為8極，下面對(duì)電磁計(jì)算作簡(jiǎn)要說(shuō)明： 技術(shù)參數(shù)的確定按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在性能指標(biāo)方面要求：有良好的動(dòng)態(tài)性能，短路比要求較小。頻率約為主機(jī)頻率的3～4倍。 勵(lì)磁機(jī)容量的確定先假設(shè)換向角為40176。，求出相電壓和相電流的有效值，再求出視在功率。 主要尺寸的確定根據(jù)P與N，結(jié)合勵(lì)磁機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，選取電磁負(fù)荷A、帶入電機(jī)主要尺寸關(guān)系式求出，再選用適當(dāng)?shù)那蟪鯠和。 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用的是△接法，繞組系數(shù)為，其中分布系數(shù) ()短距系數(shù)。電流密度的選擇對(duì)電機(jī)的性能及成本影響很大，所以必須全面考慮電機(jī)的具體情況。工廠中常用控制A和J1的乘積來(lái)控制電機(jī)的溫升。 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子與定子之間有明確的配合稱為槽配合，只要滿足要求就行，槽配合的選用對(duì)電機(jī)參數(shù)的影響《電機(jī)設(shè)計(jì)》中有講解。 定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定1）定子： 在極數(shù)、相數(shù)既定的情況下，定子的槽數(shù)決定于每極每相槽數(shù)Q1。Q1值的大小對(duì)電機(jī)的參數(shù)、附加損耗、溫升及絕緣材料消耗量等都有影響。由于半閉口槽可以減少鐵心表面損耗和齒內(nèi)脈振損耗，并使有效氣隙長(zhǎng)度減小，功率因數(shù)得到改善。故本設(shè)計(jì)采用半閉口梨形槽：定子齒寬 ()t1為定子齒距，KFe為鐵心疊壓系數(shù)，㎜的硅鋼片，（涂漆），Bi1為定子齒磁密。定子軛部計(jì)算高度　　 ()式中　Bj1為定子軛部磁密，為計(jì)算極弧系數(shù)。槽口尺寸主要由電氣性能、沖模制造、沖壓和下線工藝等因數(shù)決定。2）轉(zhuǎn)子：　轉(zhuǎn)子槽形選用半閉口的平行槽，轉(zhuǎn)子電流為 　　　 ()為導(dǎo)條的截面積。槽形和槽面積確定后，可進(jìn)一步確定轉(zhuǎn)子槽的具體尺寸，其方法與確定定子槽形的方法相似。 槽絕緣的確定按《電機(jī)設(shè)計(jì)》附錄三，槽絕緣采用DMD復(fù)合絕緣，槽絕緣厚，槽契厚，層間絕緣 磁路計(jì)算　磁路計(jì)算包括空氣隙、定子齒、轉(zhuǎn)子齒、定子軛、轉(zhuǎn)子軛的計(jì)算，按電磁程序逐步進(jìn)行計(jì)算。 穩(wěn)態(tài)參數(shù)（漏磁）的確定通過(guò)電機(jī)主極極身的磁通包括穿過(guò)空氣隙的主磁通和不穿過(guò)空氣隙而在極間空間閉合的漏磁通兩部分。為磁極漏磁系數(shù)?？上惹蟪雎┐磐ǎ儆谜浇魄蟪龊?，即可計(jì)算。 ()式中為產(chǎn)生漏磁通的磁勢(shì)。因?yàn)殡娏鞑ㄐ螢榉钦?先要計(jì)算出基波有效值,才能計(jì)算電樞反應(yīng)磁勢(shì),并假定在負(fù)載時(shí)維持不變以簡(jiǎn)化計(jì)算。每相電流的交軸分量 ()每相電流的直軸分量 ()功率因數(shù)角 ()電樞電流的有效值 ()直軸電樞反應(yīng)磁勢(shì) 。 主機(jī)滿（空）載時(shí)勵(lì)磁電流的計(jì)算主機(jī)空載時(shí)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流　 ()主機(jī)負(fù)載時(shí)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流 ( ) 瞬態(tài)參數(shù) ()　 換相角　 ()電機(jī)的損耗有空載和負(fù)載損耗，其中又可以分為好幾種。按《電機(jī)設(shè)計(jì)》書(shū)中所述，轉(zhuǎn)子軛中的損耗系數(shù)： ()轉(zhuǎn)子齒部的損耗系數(shù) ()轉(zhuǎn)子鐵耗 ()轉(zhuǎn)子繞組銅耗 ()勵(lì)磁損耗： ()機(jī)械損耗　 ()附加損耗：　 ()總損耗： ()效率： () 在電機(jī)的溫升計(jì)算中，最主要的是繞組和鐵心的溫升。其計(jì)算按電磁程序進(jìn)行。 無(wú)刷交流勵(lì)磁機(jī)的設(shè)計(jì)程序 主要數(shù)據(jù) 1﹑主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓 2﹑主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流 3﹑額定轉(zhuǎn)速 4﹑相數(shù) m=3 5﹑極對(duì)數(shù) 6﹑頻率 交流勵(lì)磁機(jī)容量先假設(shè)一換相角 ，對(duì)三相整流可設(shè)≈40176。交流勵(lì)磁機(jī)相電勢(shì)有效值u為整流器正向壓降，交流勵(lì)磁機(jī)相電流有效值滿載：式中　交流勵(lì)磁機(jī)視在功率 主要尺寸及電樞繞組轉(zhuǎn)子鐵心外徑 初選（電機(jī)設(shè)計(jì)圖102）　?。姍C(jī)設(shè)計(jì)表104） 取，則得轉(zhuǎn)子鐵心外徑（轉(zhuǎn)樞式），重取1鐵心的有效長(zhǎng)度 1轉(zhuǎn)子內(nèi)徑 1氣隙 1定子內(nèi)徑 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)直徑最后確定定子外徑D2= 1極距 1定子鐵心凈長(zhǎng) 1鐵心等效長(zhǎng) 1每極每相槽數(shù) 1總槽數(shù) 槽節(jié)距 2繞組分布系數(shù) 繞組短距系數(shù) 2繞組系數(shù) 2氣隙極距比 2并聯(lián)支路數(shù) 2每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) 2每槽導(dǎo)體數(shù) 2每根導(dǎo)體并繞根數(shù) 2每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) 2繞組線規(guī)設(shè)計(jì) 初選轉(zhuǎn)子電密，計(jì)算導(dǎo)線并繞根數(shù)和每根導(dǎo)體截面積的乘積 ，線徑，絕緣后直徑，截面積，2設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子槽形 轉(zhuǎn)子采用梨形槽，初步取，估計(jì)定子齒寬 初步取，估計(jì)定子軛部計(jì)算高度槽形尺寸參考類似產(chǎn)品，尺寸如下： 槽滿率的計(jì)算 槽面積：槽絕緣厚，槽契厚，層間絕緣，槽有效面積：槽滿率 其中：Ai為槽絕緣面積， Aj為層間絕緣面積，3電樞繞組尺寸 電樞繞組半匝長(zhǎng) 轉(zhuǎn)子繞組電阻： 3極弧系數(shù) 3每極磁通（滿載時(shí)） 3氣隙磁通3齒距 3氣隙磁密最大值的轉(zhuǎn)子齒部磁密 3轉(zhuǎn)子軛部磁密3氣隙系數(shù) 3轉(zhuǎn)子齒部磁路計(jì)算長(zhǎng)度 轉(zhuǎn)子軛部磁路計(jì)算長(zhǎng)度 4查表得轉(zhuǎn)子齒部磁場(chǎng)強(qiáng)度：轉(zhuǎn)子軛部磁場(chǎng)強(qiáng)度： 4氣隙磁壓降 4轉(zhuǎn)子齒部磁壓降 4轉(zhuǎn)子軛部磁壓降 4磁勢(shì)和4磁極鐵心尺寸的確定 （每邊2mm膠木板）47．極靴漏磁導(dǎo) 51．漏磁系數(shù) 53．磁極極身截面積 54．極身磁密 查磁化曲線得 55．極身磁壓降 56．定子軛部高度 57．定子軛部截面積 58．定子軛部磁密 查磁化曲線得 59．定子軛部磁路計(jì)算長(zhǎng)度 60．定子軛部磁壓降 61．空載每極磁壓降 62．按以上方法計(jì)算空載特性：電壓標(biāo)幺值時(shí)，即空載特性如下表所示：電壓標(biāo)幺值相電壓（V）（Wb）（Wb）（Wb）（Wb）（安匝） 穩(wěn)態(tài)參數(shù)（漏磁）63．轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo) 查表得 64．轉(zhuǎn)子繞組端部比漏磁導(dǎo)6諧波比漏磁導(dǎo)6每相槽漏抗6漏抗標(biāo)幺值 6相電抗標(biāo)幺值 因?yàn)殡娏鞑ㄐ袨榉钦?先要計(jì)算出基波有效值,才能計(jì)算電樞反應(yīng)磁勢(shì),并假定角在負(fù)載時(shí)維持不變以簡(jiǎn)化計(jì)算。6每相電流的交軸分量 主機(jī)空載時(shí)： 主機(jī)滿載時(shí)： 主極滿載時(shí)： 主極空載時(shí)： 直軸電樞反應(yīng)常數(shù) 交軸電樞反應(yīng)常數(shù) 滿載： 空載：76.（1）額定滿載時(shí)的電勢(shì) 空載時(shí)的電勢(shì) 查空載特性得滿載和空載時(shí)的勵(lì)磁電流（2）從空載特性上查出勵(lì)磁磁勢(shì)滿載：　空載：　滿載：空載：：79．勵(lì)磁繞組平均半匝長(zhǎng) 滿載：空載： 滿載：空載： 92．短路比 93．換相電抗 94．換相角 誤差在允許的范圍內(nèi)95．轉(zhuǎn)子齒鋼96．轉(zhuǎn)子軛鋼片重97．材料單位損耗98．轉(zhuǎn)子軛中的損耗系數(shù)99．轉(zhuǎn)子齒部的損耗系數(shù)100．轉(zhuǎn)子鐵耗 式中 101．轉(zhuǎn)子繞組銅耗102．勵(lì)磁損耗103。機(jī)械損耗104．附加損耗105．總損耗106．勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的負(fù)載有功功率 107．效率108．勵(lì)磁繞組時(shí)間常數(shù)109．瞬變電流時(shí)間常數(shù)110．負(fù)序電抗111．直流分量時(shí)間常數(shù)112．空載勵(lì)磁持續(xù)短路電流倍數(shù) 113．沖擊短路電流倍數(shù)(一) 定子繞組溫升114．單位表面絕緣熱阻和式中：λ1為槽絕緣導(dǎo)熱率，(瓦/℃厘米)；λ2為導(dǎo)線絕緣導(dǎo)熱率，(瓦/℃厘米)。為槽的平均寬=㎜115．定子繞組有效長(zhǎng)度的銅耗(瓦) 式中：為定子繞組銅耗。對(duì)A級(jí)絕緣取100℃時(shí)的銅耗。對(duì)E級(jí)絕緣取115℃時(shí)的銅耗、對(duì)B級(jí)絕緣取120℃時(shí)的銅耗。116．定子槽周邊長(zhǎng)半閉口平底槽 　　　　　　　　 117．定子繞組有效部分絕緣溫升　 　 = (℃)118．定子繞組有效部分熱流密度(瓦/℃厘米2) =　　　　式中：、為通風(fēng)孔數(shù)及通風(fēng)孔直徑。119．定子繞組有效部分銅溫升 =℃　　　　 = =℃厘米2　　　　 = ℃　　　　 = ℃（二）轉(zhuǎn)樞式磁極繞組溫升124．勵(lì)磁繞組外表面的散熱高度　　　　　　　　　㎜（厘米2） 　瓦　　　　　 式中：對(duì)B級(jí)絕緣127．勵(lì)磁繞組熱流密度 =℃