【正文】 電磁設(shè)計參考《中小型同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的分析與設(shè)計》一書的無刷勵磁電磁設(shè)計程序。，為此，齒部磁通密度應(yīng)為飽和時的50％，電流密度應(yīng)為正常時的50％。 電機的電抗和漏抗對換向角的影響很大，所以，在設(shè)計計算時，要選擇—個合適的電抗和漏抗值，以得到最佳的換弧角，使旋轉(zhuǎn)整流盤處于最佳工作狀態(tài)。提高電壓增長速度，可從勵磁機方面考慮，也可從勵磁系統(tǒng)勵磁調(diào)節(jié)器方面來考慮。從勵磁機方面考慮，要求磁場電感小，時間常數(shù)小。本次設(shè)計為無刷同步發(fā)電機交流勵磁機，極數(shù)為8極，下面對電磁計算作簡要說明： 技術(shù)參數(shù)的確定按設(shè)計任務(wù)書的要求，在性能指標(biāo)方面要求：有良好的動態(tài)性能，短路比要求較小。頻率約為主機頻率的3～4倍。 勵磁機容量的確定先假設(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)合勵磁機的設(shè)計特點，選取電磁負荷A、帶入電機主要尺寸關(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)計本設(shè)計采用的是△接法，繞組系數(shù)為，其中分布系數(shù) ()短距系數(shù)。電流密度的選擇對電機的性能及成本影響很大，所以必須全面考慮電機的具體情況。工廠中常用控制A和J1的乘積來控制電機的溫升。 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計轉(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，槽配合的選用對電機參數(shù)的影響《電機設(shè)計》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值的大小對電機的參數(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，并使有效氣隙長度減小，功率因數(shù)得到改善。故本設(shè)計采用半閉口梨形槽：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。定子軛部計算高度　　 ()式中　Bj1為定子軛部磁密，為計算極弧系數(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《電機設(shè)計》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 磁路計算　磁路計算包括空氣隙、定子齒、轉(zhuǎn)子齒、定子軛、轉(zhuǎn)子軛的計算，按電磁程序逐步進行計算。 穩(wěn)態(tài)參數(shù)（漏磁）的確定通過電機主極極身的磁通包括穿過空氣隙的主磁通和不穿過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)。可先求出漏磁通，再用正式近似求出后，即可計算。 ()式中為產(chǎn)生漏磁通的磁勢。因為電流波形為非正弦,先要計算出基波有效值,才能計算電樞反應(yīng)磁勢,并假定在負載時維持不變以簡化計算。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 。 主機滿（空）載時勵磁電流的計算主機空載時交流勵磁機勵磁電流　 ()主機負載時交流勵磁機勵磁電流 ( ) 瞬態(tài)參數(shù) ()　 換相角　 ()電機的損耗有空載和負載損耗，其中又可以分為好幾種。按《電機設(shè)計》書中所述，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 ()勵磁損耗： ()機械損耗　 ()附加損耗：　 ()總損耗： ()效率： () 在電機的溫升計算中，最主要的是繞組和鐵心的溫升。其計算按電磁程序進行。 無刷交流勵磁機的設(shè)計程序 主要數(shù)據(jù) 1﹑主發(fā)電機的勵磁電壓 2﹑主發(fā)電機的勵磁電流 3﹑額定轉(zhuǎn)速 4﹑相數(shù) m=3 5﹑極對數(shù) 6﹑頻率 交流勵磁機容量先假設(shè)一換相角 ，對三相整流可設(shè)≈40176。交流勵磁機相電勢有效值u為整流器正向壓降，交流勵磁機相電流有效值滿載：式中　交流勵磁機視在功率 主要尺寸及電樞繞組轉(zhuǎn)子鐵心外徑 初選（電機設(shè)計圖102）　　（電機設(shè)計表104） 取，則得轉(zhuǎn)子鐵心外徑（轉(zhuǎn)樞式），重取1鐵心的有效長度 1轉(zhuǎn)子內(nèi)徑 1氣隙 1定子內(nèi)徑 根據(jù)標(biāo)準直徑最后確定定子外徑D2= 1極距 1定子鐵心凈長 1鐵心等效長 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 初選轉(zhuǎn)子電密，計算導(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)計轉(zhuǎn)子槽形 轉(zhuǎn)子采用梨形槽，初步取，估計定子齒寬 初步取，估計定子軛部計算高度槽形尺寸參考類似產(chǎn)品，尺寸如下： 槽滿率的計算 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 轉(zhuǎn)子繞組電阻： 3極弧系數(shù) 3每極磁通（滿載時） 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)子齒部磁路計算長度 轉(zhuǎn)子軛部磁路計算長度 4查表得轉(zhuǎn)子齒部磁場強度：轉(zhuǎn)子軛部磁場強度： 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．定子軛部磁路計算長度 60．定子軛部磁壓降 61．空載每極磁壓降 62．按以上方法計算空載特性：電壓標(biāo)幺值時，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 因為電流波行為非正弦,先要計算出基波有效值,才能計算電樞反應(yīng)磁勢,并假定角在負載時維持不變以簡化計算。6每相電流的交軸分量 主機空載時： 主機滿載時： 主極滿載時： 主極空載時： 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）額定滿載時的電勢 空載時的電勢 查空載特性得滿載和空載時的勵磁電流（2）從空載特性上查出勵磁磁勢滿載：　空載：　滿載：空載：：79．勵磁繞組平均半匝長 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．勵磁損耗103。機械損耗104．附加損耗105．總損耗106．勵磁發(fā)電機的負載有功功率 107．效率108．勵磁繞組時間常數(shù)109．瞬變電流時間常數(shù)110．負序電抗111．直流分量時間常數(shù)112．空載勵磁持續(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．定子繞組有效長度的銅耗(瓦) 式中：為定子繞組銅耗。對A級絕緣取100℃時的銅耗。對E級絕緣取115℃時的銅耗、對B級絕緣取120℃時的銅耗。116．定子槽周邊長半閉口平底槽 　　　　　　　　 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．勵磁繞組外表面的散熱高度　　　　　　　　　㎜（厘米2） 　瓦　　　　　 式中：對B級絕緣127．勵磁繞組熱流密度 =℃