電機(jī)設(shè)計(jì)第3部分

1、 3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì) 3.2 三相感應(yīng)電動機(jī)電磁設(shè)計(jì)例題 3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法（簡介）第3部分 異步或感應(yīng)電機(jī)設(shè)計(jì)異步電機(jī)也稱感應(yīng)電機(jī)主要作為電動機(jī)運(yùn)行，按使用電源的相數(shù)分為三相異步電機(jī)和單相異步電機(jī)，其中三相異步電機(jī)應(yīng)用最多，主要介紹三相異步電機(jī)。變頻異步電機(jī)是在適應(yīng)于變頻電源性能要求，對三相異步電機(jī)的局部設(shè)計(jì)參數(shù)微調(diào)的情況下應(yīng)運(yùn)而生的。這部分重點(diǎn)介紹三相異步電機(jī)的設(shè)計(jì)，最后簡單介紹變頻異步電機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。 3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)主要介紹中小型三相異步電動機(jī)的主要尺寸與氣隙的確定，定、轉(zhuǎn)子繞組與沖片的設(shè)計(jì)，工作性能和起動性能的計(jì)算等。 3.1.1概

2、述1、我國異步電機(jī)的主要系列：我國目前生產(chǎn)的三相異步電動機(jī)約有100個系列，按電機(jī)尺寸分為大、中、小型。0.63Hm11Dm400kW30006000VV和大型：中心高 ，定子鐵心外徑；功率范圍在以上，電壓為。 中型：中心高 0.3550.63Hm，定子鐵心外徑 10.51Dm；功率范圍為 451250 kW，電壓有 380V30006000VV和、。小型：中心高 0.080.315Hm，定子鐵心外徑 10.120.5Dm；功率 范圍為 0.55132 kW，電壓為 380V?；鞠盗校?44Y IP-3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)小型三相感應(yīng)或異步電動機(jī)， 0.5590 kW； 22JJO、

3、三相感應(yīng)電動機(jī)， 小型0.6125 kW機(jī)（中型） 451250 kW；派生和專用系列： 三相籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動JS；YQ高起動轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電動機(jī)（小型）； 變極多速感應(yīng)電動機(jī)； YDYQS感應(yīng)電動機(jī)。 潛水電機(jī)的系列及主要技術(shù)數(shù)據(jù)可查找有關(guān)電機(jī)設(shè)計(jì)手冊。2、感應(yīng)電動機(jī)的主要性能指標(biāo)和額定數(shù)據(jù) 1）感應(yīng)電動機(jī)的主要性能指標(biāo) 電機(jī)設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求。三相感應(yīng)電動機(jī)的各項(xiàng)主要性能要達(dá)到一定指標(biāo)-主要性能指標(biāo)， 有效率 ； 功率因數(shù) cos；最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) mmNTTT；3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) ststNTTT；起動電流倍數(shù) ststNIII和鐵心溫升 ；繞組CuF

4、e、；對籠型轉(zhuǎn)子電動機(jī)還有起動過程中的最小轉(zhuǎn)矩minT。2）感應(yīng)電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)和標(biāo)幺值 設(shè)計(jì)任務(wù)書中常常給定下列額定數(shù)據(jù)：額定功率 NP額定運(yùn)行時轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率；額定電壓 電動機(jī)在 電動機(jī)在NU額定運(yùn)行時所接的電源電壓；額定頻率 電動機(jī)在額定運(yùn)行時的電源頻率；額定轉(zhuǎn)速 電動機(jī)在額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速。 NfNn電機(jī)設(shè)計(jì)時，廣泛地采用標(biāo)幺值。三相感應(yīng)電動機(jī)電磁設(shè)計(jì)時，選用的基（準(zhǔn)）值為： 電壓的基值為電動機(jī)的額定相電壓 NU功率的基值為電動機(jī)的額定功率 ；電流的基值為每相的 NP3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)KWI1NKWNPImU功電流 。 ；阻抗的基值為 轉(zhuǎn)矩的基值為電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩 NK

5、WbKWUZZI；NT260NNNPTn。；注意 標(biāo)幺值是在物理量相應(yīng)符號的右上角加 表示，如 11KWIII。3.1.2 主要尺寸與氣隙的確定 1、主要尺寸和計(jì)算功率 感應(yīng)電動機(jī)的主要尺寸為定子鐵心內(nèi)徑 及鐵心有效長度 。 1 iDefl其主要尺寸關(guān)系式： 2116.11iefApNmdpPPD lCa KKABnn。感應(yīng)電動機(jī)的計(jì)算功率 111 11cosNNEPm E IPU。3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)由電機(jī)學(xué)知感應(yīng)電動機(jī)定子電壓方程式為： 111111111NpQUEIRjXEIIRjX 對應(yīng)的相量圖如右圖。其中 NNUU，-分別為定子相電流 11XX11pQII、1I的有功分量和

6、無功分量；一般認(rèn)為 1NUE與兩相量間的夾角 0a ，得定子繞組滿載 電勢 11111NpQEUI RIX。111111111111EpQpQNNEKI RIXI RIXUU 1L 。EK-電勢系數(shù)； 1111LpQI RIX。3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)。由于電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算之前， 1111coscosNLNNEPPPU都未知，即電勢系數(shù) 不能確定，電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算前按經(jīng)驗(yàn)11RX、EK公式先估算一個電勢系數(shù) ：EK2極小型電機(jī) 0.920.00866lnENKP非2極小型電機(jī) 0.9310.0108ln0.013ENKPp；中型電機(jī)0.8920.0109ln0.01ENKPp單位用 。NPkW-

7、極對數(shù)； p。2、電磁負(fù)荷的選擇 電磁負(fù)荷 的大小對電機(jī)的性能和經(jīng)濟(jì)性都有影響，其值是依據(jù)制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)所積累的數(shù)據(jù)來選取的。對于中小型感應(yīng)電動機(jī)：線負(fù)載 、氣隙磁密 AB，3315 1050 10/AA m0.50.8BT范圍；對于大型感應(yīng)電動機(jī)，電磁負(fù)荷可略高些。 3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)3、主要尺寸比 的選擇 efl國產(chǎn)的感應(yīng)電動機(jī)的主要尺寸比 值范圍可從手冊查出： 44Y IP系列， 22,0.550.66p24,0.600.74p；。國產(chǎn)感應(yīng)電動機(jī)定子鐵心外徑 已規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)外徑，見前面第1D2部分。當(dāng) 時，定子鐵心采用扇型沖片。國產(chǎn)感應(yīng)電動機(jī)給定了 的值及和極對數(shù)的關(guān)系。比值

8、的變動范圍一般在 左右。 系列， 10.99Dm11iDD11iDD5%44Y IP22p ，110.56iDD；24p ，110.64iDD；26p ，110.69iDD。3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)4、主要尺寸的確定 2116.11iefpNmdpPD lVa KKABnABP、及，前面已求出或估算 出。 Nnn，氣隙波形系數(shù) efNmavBKBefavBB、的有效值、平均值；氣隙磁場正弦分布時， -氣隙磁密21.112efNmavBBKBB磁路飽和時，氣隙磁場波形不再是正弦分布，有扁平的趨勢，磁場的平均值增加的較快，波形系數(shù)是微微下降的。一般工廠設(shè)計(jì)時不考慮波形系數(shù)減少，仍用1.11處

9、理。計(jì)算極弧系數(shù) avpBaB，氣隙磁密正弦分布時 20.637avpBaB。一般磁路略有飽和，0.660.71pa 。繞組系數(shù) 1dpK可根據(jù)繞組型式計(jì)算出。 3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)這樣 2116.11iefpNmdpPD lVa KKABn 常數(shù)。再從有關(guān)手冊選擇適當(dāng)?shù)闹饕叽绫?efl，推導(dǎo)得 22211112iiefiiDD lDDVp，得 312ipVD，再從給定的 11iDD值求出定子鐵心外徑 1D。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的外徑值，最后確定取接近外徑計(jì)算值的標(biāo)準(zhǔn)值 1D再由給定的 ，11iDD值求出 1 iD21efiVlD。主要尺寸就確定了。 5、空氣隙的確定 氣隙 的大小要取的合適；

10、氣隙 取小了，可降低空載電流，提高電機(jī)的功率因數(shù)，但影響機(jī)械可靠性，不利于裝配。并且會增強(qiáng)諧波磁場，增加附加損耗等。氣隙的大小已根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和所設(shè)計(jì)的電機(jī)給定的范圍了。 系列：1號機(jī)座號， 2JO22p ,3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)0.3mm24p 0.25mm；，。3.1.3 定子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 1、定子槽數(shù)的選擇 定子槽數(shù) 112Zmpq。對一般感應(yīng)電動機(jī)，定子每極每相槽數(shù) 在 范圍內(nèi)選取，且盡量選取整數(shù)。對于極數(shù)少，功率大的電機(jī)， 可取大些；對于極數(shù)多的電機(jī)， 取小些。 261q1q1q2、定子繞組型式和節(jié)距的選擇 1）定子繞組型式 定子繞組主要分為單層繞組和雙層繞組。單層繞組 按

11、線圈連接方式又分為鏈?zhǔn)嚼@組（ ）、 交叉式繞組（ ）及同心式繞組（ ）。單層繞組主要用在10kW以下的電機(jī)中，其優(yōu)點(diǎn)是槽內(nèi)只有一個線圈邊，無層 12q 13q 14q 3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)間絕緣，槽的利用率高；槽中的組成線圈邊的串聯(lián)導(dǎo)線都屬于同一相，在槽內(nèi)不會發(fā)生相間擊穿；嵌線比較簡單。缺點(diǎn)是繞組不能做成短距削弱諧波磁場，從而電磁性能比雙層繞組的差。雙層繞組 分為雙層疊繞組和雙層波繞組，用在10kW以上的電機(jī)中。它可利用短距改善氣隙磁場，使電機(jī)的電氣性能較好。 除了感應(yīng)電動機(jī)采用單、雙層繞組外，在一些中大型高效節(jié)能感應(yīng)電動機(jī)還采用 混合連接繞組，主要Y Y 為串聯(lián)方式。 就是把每相

12、相帶所占060槽的繞組分為兩部分，一部分組成該相連接繞組，另一部分組成該相 連接繞組YY連接繞組和 連接繞組在空間上相距電角，在串聯(lián)起來，如圖。該類繞組 0303.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)繞組系數(shù)高，諧波含量少，電磁性能好，其缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜。 2）繞組節(jié)距的選擇 對雙層繞組，主要削弱五次諧波和七次諧波磁場，節(jié)距（跨距） 。其繞組系數(shù) 56y111dpdpKK K，1sin2pefK111sin2sin2dq aKaq，。雙層繞組 111 112efpyyyZZm qp對單層繞組 。1ef，11pK。3、每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)，每槽導(dǎo)體數(shù)的計(jì)算 設(shè)定子繞組每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) ，每相電流 ，支路數(shù) 。則每相

13、每條支路電流即線圈電流或每相串聯(lián)導(dǎo)體電流為 ，每相總導(dǎo)體電流為 1N1Ia1Ia111 1IaNN Ia，線負(fù)荷 11 11 im N IAD?？紤]到 1cosKWII，得 111cosiKWD ANm I。感應(yīng)電機(jī)設(shè)計(jì)時常常通過 3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)改動 來取得若干不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行選優(yōu)。每槽導(dǎo)體數(shù) 1N1sN，1111sm aNNZ。對單層繞組， 應(yīng)圓整為整數(shù)，而每線圈匝數(shù)：對雙層繞組， 應(yīng)為偶數(shù)，每線圈匝數(shù) 。1sN1csNN；1sN12scNN 再得到 。1N4、電流密度的選擇及線規(guī)、并繞根數(shù)和并聯(lián)支路數(shù)的確定 一般對銅線感應(yīng)電機(jī)，定子電密 1J在 6624 106.5 10

14、/A m范 圍。工廠一般用熱負(fù)荷 控制電機(jī)的溫升， 級絕緣 系列小型1AJBY感應(yīng)電動機(jī) 在1AJ88231000 101400 10/Am范圍。故電流密度 通常根據(jù)選定的熱負(fù)荷及線負(fù)荷確定。確定好電流密度 后， 1J1J估算出導(dǎo)線的截面積 11111ctIAa N J。-定子并聯(lián)支路數(shù)； 1a-導(dǎo)線并繞根數(shù)。 1tN采用圓形導(dǎo)線的小型感應(yīng)電動機(jī)，其單根圓 3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)導(dǎo)線的線徑不要超過 ，即較粗的單根圓導(dǎo)線用 根較細(xì)的圓導(dǎo)線并繞組成。這 根圓導(dǎo)線截面積可以不相等，但截面積要求相差不大。功率較大的電機(jī)，采用扁導(dǎo)線。 注意，算出導(dǎo)線截面積后，查標(biāo)準(zhǔn)線規(guī)表，選用截面積相近的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)

15、線，得到圓導(dǎo)線的直徑或扁導(dǎo)線的寬和厚 1.68mm1tN1tN。5、定子沖片的設(shè)計(jì) 1）槽形 感應(yīng)電動機(jī)的定子槽形常用的有四種，如圖。梨形槽和梯形槽繞成的散嵌繞組。 是半閉口槽，齒壁基本上平行。用在功率在100kW以下，電壓在500V以下的感應(yīng)電動機(jī)中，定子繞組為圓導(dǎo)線3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)低壓中型感應(yīng)電動機(jī)采用半開口槽，定子繞組為分爿（pan）式成型繞組，為分爿（pan）式成型繞組的線圈的線圈邊分為兩半。中型高壓（3000V、6000V）感應(yīng)電動機(jī)采用開口槽。 2）槽滿率 為了反映導(dǎo)體嵌入槽中的合理程度，用槽滿率 fS來表示。槽滿率是導(dǎo)線有規(guī)律排列所占的面積與槽的有效面積之比。 21

16、1100%stfefN N dSA。 -絕緣導(dǎo)線的直徑，采用絕緣聚酯漆包圓線，d線規(guī)表示 21.0621.14QZ，12,1.14tNdmm； 21.18 31.25,21.26 31.34QZ11112tttNNN，11122,3ttNN，121.26,1.34dd，此時導(dǎo)線所占面積為 221111122sttNNdNd。-槽有效面積。 efAefsiAAA-槽面積。 ，sA3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)對梨形槽如圖。 2211121222ssrbrAhh-槽絕緣所占面積。 iA對于雙層繞組 21211122iisAhrrb 對于單層繞組 212iisAhr 。；-槽絕緣厚度， i-槽楔高度

17、。 h一般槽滿率 在 范圍。 fS7580 %3）槽形尺寸的確定半閉口槽 和軛部的磁密要適當(dāng)；齒部有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，軛部有足夠的剛度。具體確定方法：定子齒寬 ， -定子確定槽形尺寸時，要求齒部111tFett BbK B1t3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)齒距， 111iDtZ， -鐵心疊壓系數(shù)，對厚 的硅鋼片 ，F(xiàn)eK0.5mm0.92FeK涂漆， 0.95FeK不涂漆（ 及以下的電機(jī)鐵心，靠160Y氧化膜絕緣），定子齒磁密 11.41.6tBT一般在范圍； 定子軛部計(jì)算高度 112pjFeja BhK B，定子軛部磁密 11.11.5jBT一般在范圍，計(jì)算 極弧系數(shù) 在0.68左右取值； p

18、a槽口尺寸 從電氣性能和工藝制造考慮，槽口寬 012.54.0bmm槽口高度 010.52.0hmm3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)斜角 取 。平行槽 1a003035或平行槽槽形中導(dǎo)線截面積為矩形。定子槽寬 110.450.62sbt，槽高 113.55.5sshb。3.1.4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計(jì) 1、籠型轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇及定轉(zhuǎn)子槽配合問題 籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子槽數(shù)和定子槽數(shù)的配合，稱槽配合,用 12ZZ表示。 槽配合對附加損耗的影響 時，附加損耗最少，但對21ZZ起動性能造成極不利的影響。為此，槽配合采用少槽-近槽配合，即定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)相近，轉(zhuǎn)子槽數(shù)略小于定子槽數(shù)； 3.1

19、 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)槽配合對異步附加轉(zhuǎn)矩的影響 三相感應(yīng)電機(jī)定子繞組 產(chǎn)生的磁場中有一系列諧波，它們分別在轉(zhuǎn)子繞組中感生電流，相互作用產(chǎn)生一系列諧波轉(zhuǎn)矩，稱異步附加轉(zhuǎn)矩。定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)接近時，產(chǎn)生的異步附加轉(zhuǎn)矩小些。為限制一階齒諧波產(chǎn)生的異步附加轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子槽數(shù) 211.25ZZp。槽配合對同步附加轉(zhuǎn)矩的影響 同步附加轉(zhuǎn)矩是由獨(dú)立 來源的的極對數(shù)相同的定、轉(zhuǎn)子兩個諧波磁場在某一特定的轉(zhuǎn)速下，此兩個諧波磁場相對靜止，從而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩（詳細(xì)見電機(jī)學(xué)教材）。同步附加轉(zhuǎn)矩會使電機(jī)的在那一特定的轉(zhuǎn)速附近的轉(zhuǎn)矩急劇下降，影響電機(jī)起動性能。為避免產(chǎn)生同步附加轉(zhuǎn)矩， 122121,2 ,ZZZZp ZZp；3.

20、1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)感應(yīng)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子槽配合的選擇 損耗及產(chǎn)生對電機(jī)起動不利的影響。根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)及實(shí)踐驗(yàn)證，工程上已做出了感應(yīng)電動機(jī)的槽配合數(shù)值的推薦表格，以供設(shè)計(jì)時查選（見電機(jī)工程手冊（第二版）電機(jī)卷）。 為了避免產(chǎn)生過大的附加2）轉(zhuǎn)子槽形的選擇和槽形尺寸的確定 轉(zhuǎn)子槽形 中小型感應(yīng)電動機(jī)籠型鑄鋁轉(zhuǎn)子常用的槽形 如圖，見后一頁。圖a、b是平行齒的槽形；圖c、d是平行槽；圖e、 f是利用集膚效應(yīng)來改善起動性能的刀型槽及凸形槽；還有也是改善起動性能的雙籠轉(zhuǎn)子槽形。對于功率較大采用銅條轉(zhuǎn)子的大中型電動機(jī)，采用半閉口槽。 轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定 鑄鋁轉(zhuǎn)子 槽面積的確定：認(rèn)為轉(zhuǎn)子 槽面積和鋁條的截面

21、積相等，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流 11121222dpdpm N KIK Im N K，3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)-考慮定轉(zhuǎn)子電流相位不同而引入的系數(shù)，它和電機(jī)的功率 K3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)因數(shù)有關(guān)，見表。cosK0.650.700.750.800.850.900.950.740.770.820.860.900.950.985cosK與 的關(guān)系-定子每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)； 1N22mZ221,1dpNK導(dǎo)體截面積 ；2BBIAJ；轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的電流密度： 6622.0 104.5 10/BJA m轉(zhuǎn)子槽的具體尺寸的確定方法與定子槽形的確定方法一樣，不再介紹，只是轉(zhuǎn)子齒磁密范圍 。21.251.6tBT

22、，轉(zhuǎn)子軛部磁密 在 左右。 2jB1T3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)端環(huán)的設(shè)計(jì) 端環(huán)如圖。 端環(huán)電流 2222222sin2sinBRIIZIIpppZZ端環(huán)截面積 。RRRIAJ-端環(huán)電流密度， ，BJ0.450.8RBJJ；端環(huán)的外徑 1RD比轉(zhuǎn)子外徑 小 通常2D38 mm，端環(huán)內(nèi)徑 1RiD一般略小于轉(zhuǎn)子槽底所在園的直徑。 2、繞線轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇 2222Zpm q，213mm211qq，且2q盡量為整數(shù)。 3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)2）轉(zhuǎn)子繞組的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法 功率較小的電機(jī) 組采用單層繞組，轉(zhuǎn)子槽形為平行齒的半閉口槽。轉(zhuǎn)子繞組開路時，感應(yīng)電機(jī)相當(dāng)一變壓器運(yùn)行

23、，轉(zhuǎn)子每相繞組串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) 轉(zhuǎn)子繞11202102dpdpN KENEK，-轉(zhuǎn)子基波繞組系數(shù)； 2dpK -轉(zhuǎn)子靜止時開路相電勢；20E-空載時定子相電勢， 10E100011,NmEUI X功率較大的電機(jī) 轉(zhuǎn)子繞組采用雙層整距波繞組，轉(zhuǎn)子槽形為半閉口的平行槽。轉(zhuǎn)子三相繞組一般為 接法，每相并聯(lián)支路 一般不大于2，Y以免極間連線過多。在大型電機(jī)中，為了避免集電環(huán)上過高的電壓，轉(zhuǎn)子繞組也可接成 。轉(zhuǎn)子繞組每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) 2a22222sZ NNm a3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子繞組相電流 11121222dpdpm N KIK Im N K，轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體截面積 2222cIAa J，轉(zhuǎn)子繞組

24、電密 66224.5 106.5 10/JA m。由標(biāo)準(zhǔn)線規(guī)表選用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線。 3.1.5 工作性能的計(jì)算 圖a異步電動機(jī)較準(zhǔn)確等效電路圖 感應(yīng)電機(jī)的主要尺寸、氣隙以及定轉(zhuǎn)子繞組和鐵心設(shè)計(jì)好以后，參數(shù)也可計(jì)算得到。接著就對電機(jī)的工作性能和起動性能進(jìn)行計(jì)算，以確定設(shè)計(jì)方案是否要進(jìn)行調(diào)整。圖 是感應(yīng)電機(jī)較準(zhǔn)確的a3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)等效電路圖，校正系數(shù) 111mXX 。為便于分析，將圖 a勵磁支路中勵磁電阻 及定子漏阻抗 忽略不計(jì)， mR11RX和且認(rèn)為 221II，得簡化等效電路圖b 及對應(yīng)的電流相量圖圖c， 圖b用標(biāo)幺值表示。 圖b 圖c感應(yīng)電機(jī)電流相量圖 3.1 三相異步電機(jī)的電磁

25、設(shè)計(jì)12mIII，從圖b可以看到， 0190mIU滯后。勵磁電流 mI和定子電流的無功分量 同相位。圖b、圖c是進(jìn)行工作特性f分析計(jì)算所用的等效電路圖及相量圖。 1QI1、定子電流 的計(jì)算 1I定子電流 22111pQIII。從圖c可知，定轉(zhuǎn)子電流的有功分量相等。定子無功分量1QXmIII。 -額定負(fù)載時轉(zhuǎn)子電流無功分量的標(biāo)幺值，又稱滿載電抗電流標(biāo)幺值； XI -額定負(fù)載時磁化電流的標(biāo)幺值，由磁路計(jì)算得到。 mI定子電流有功分量的標(biāo)幺值 11111111cos1pNNpKWNNKWNImUmUIPIImUmUIP額定負(fù)載時的效率 是需要計(jì)算的一個性能指標(biāo)。 開始計(jì)算時， 3.1 三相異步電機(jī)的

26、電磁設(shè)計(jì)先預(yù)設(shè)一個效率值 ，從而求出 。 1pI轉(zhuǎn)子電流無功分量標(biāo)幺值 2211111XppIX IX I12XXX，。最后得定子電流 11KWII I。2、功率因數(shù) 的計(jì)算 cos1122111cospppQIIIII任務(wù)書上的 cos。3、效率 的計(jì)算 11100%1100%1NppPp-電動機(jī)所有損耗標(biāo)幺值之和。 。p12CuCusfwFepppppp負(fù)載附加損耗的標(biāo)幺值 sp取經(jīng)驗(yàn)值。因?yàn)殍F耗 是通過空載 Fep3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)試驗(yàn)分析計(jì)算出來的，故 -稱空載時定子鐵耗的標(biāo)幺值，用空載時定子齒部和軛部的磁密來計(jì)算。注意，計(jì)算出的效率Fep要和預(yù)設(shè)的效率 進(jìn)行比較，若0.5

27、%，且 任務(wù)書給定的效率 ，合格。 0.5%，則再重設(shè)效率值5（注意效率是離散發(fā)散的，即 重設(shè)的 ，； ，）直 到滿足條件為止。若 任務(wù)書給定的效率 ，則要調(diào)整電機(jī)的有關(guān)參數(shù)。 4、額定轉(zhuǎn)差率 的計(jì)算 NS理論上 2221CuCuNemCufwsppSPppp工程上 。221CuNCufwsFerpSpppp3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)鐵耗 FerFeFetFejpppp-定子齒部，軛部的基本鐵耗。 ,FetFejpp5、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) mT最大轉(zhuǎn)矩 2122114Nmm pUTf RRX160221NKWNNNNmUIpPTnfS221112mNmNTSTTRRX。工程上常通過調(diào)整 使

28、滿足任務(wù)書上的要求。XmT3.1.6 起動性能的計(jì)算 三相感應(yīng)電動機(jī)的起動性能主要是指起動轉(zhuǎn)矩和起動電流對相應(yīng)額定值的倍數(shù)。國家標(biāo)準(zhǔn)對各類感應(yīng)電動機(jī)的起動性能都有3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)具體的規(guī)定。由于繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)的起動性能隨轉(zhuǎn)子回路中串接的外電阻的大小不同而不同。本節(jié)討論籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)的起動性能的計(jì)算。感應(yīng)電動機(jī)起動時起動電流很大，定轉(zhuǎn)子漏磁路高度飽和；轉(zhuǎn)子電流頻率等于電源頻率，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流產(chǎn)生集膚現(xiàn)象。這兩點(diǎn)對電機(jī)起動時的參數(shù)都有影響。 1、感應(yīng)電機(jī)起動漏磁路飽和效應(yīng)及其對漏抗的影響 起動瞬間，定轉(zhuǎn)子電流可達(dá)到額定電流值的 倍，定轉(zhuǎn)子繞組的磁勢隨電流成正比而大為增加，漏

29、磁路的鐵心部分出現(xiàn)高度飽和現(xiàn)象。漏磁路的飽和主要引起定轉(zhuǎn)子漏抗的減少。電流增加，使磁勢成正比增加，但由于飽和，磁通增加不多，導(dǎo)致單位電流產(chǎn)生的磁鏈實(shí)際上減少了，故漏電抗隨電流的增加而是減少了。由于磁場分布復(fù)雜，準(zhǔn)確地計(jì)算飽和對漏抗的 473.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)影響是很難的。工廠采用近似計(jì)算方法：1）預(yù)定起動電流值 2.53.5stmKWIT I；2）定轉(zhuǎn)子每槽磁勢幅值： 11112stssUIFN Ka-定子繞組槽口部分節(jié)距漏抗系數(shù)。 ，1UK1111222dpdsstm N KKFIZ-定子繞組分布系數(shù)。 ，1dK起動時產(chǎn)生 漏磁的定轉(zhuǎn)子槽磁勢平均值 120011, 112stssF

30、FF。3） 全部在漏磁路的氣隙部分建立一 stF個虛擬磁密 02stLcFB，系數(shù) 120.64ctt-定轉(zhuǎn)子齒距。 ，12,t t實(shí)際上， stF不是全部 消耗在氣隙上，還有一部分消耗在鐵心中，即氣隙中實(shí)際磁密比虛擬磁密要小，用 表示氣隙磁勢與總磁勢之比，即實(shí)際磁zK3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)密與虛擬磁密之比。 -起動時漏磁飽和系數(shù)。工程上給定了 zKzK和 LB的關(guān)系曲線，p157 圖2B-17。 虛擬磁密越大，漏磁路越飽和， 氣隙磁勢所占的比例越小，漏磁飽和系數(shù) zK漏抗減少的越厲害。 越小， 4）起動時定轉(zhuǎn)子漏抗： 諧波漏抗 1212,zzststXK XXK X；斜槽漏抗 zsk

31、sk stXK X；槽漏抗的減少，通常等效地看成是定轉(zhuǎn)子槽口加寬引起的。這樣起動時槽口部分比漏磁導(dǎo)分別減少 U， 對不同的槽形， 的計(jì)算工程上已給定，見p145-147。 U故起動時定子槽比漏磁導(dǎo) 111111UUULLsstKK；起動時轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo) 2222UUxLsstK-集膚效應(yīng)時轉(zhuǎn)子導(dǎo)條槽比漏磁導(dǎo)減少系數(shù)。，xK起動時定轉(zhuǎn)子槽漏抗 1111sstssstsXX 2222sstssstsXX，3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)5）起動時定轉(zhuǎn)子漏抗和總漏抗 定子 1111EstsststXXXX定子的斜槽漏抗已折算到轉(zhuǎn)子邊。 轉(zhuǎn)子： 2222Estsststsk stXXXXX?？偮┛篂?1

32、2stststXXX這是因?yàn)槠饎訒r，起動電流很大，而磁化電流很小可忽略不計(jì)即勵磁支路在起動時可看出開路，定子支路和折算到定子邊的轉(zhuǎn)子支路串接起來。 2、集膚效應(yīng)及其對轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響 前面已分析了集膚效應(yīng)，在此不再介紹?；\型感應(yīng)電動機(jī)起動時，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條產(chǎn)生集膚效應(yīng)，使電阻增加，槽漏抗減少。集膚效應(yīng)引起的電阻增加系數(shù) 和槽漏抗減少系數(shù) 與轉(zhuǎn)子槽形尺寸等有關(guān)。 FKxK3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)起動時，考慮集膚效應(yīng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對高度： 321.987 10BBsBbfhb。-轉(zhuǎn)子導(dǎo)條實(shí)際高度，對鑄鋁轉(zhuǎn)子，Bh02h； 不包括槽口高 -轉(zhuǎn)子導(dǎo)條寬度； Bb-轉(zhuǎn)子槽寬， 2sb對于鑄鋁 轉(zhuǎn)子 21Bs

33、bb，對于窄長銅導(dǎo)條 20.9Bsbb；-導(dǎo)條電阻率； B起動時轉(zhuǎn)子電流頻率 211fsff。由轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對高度 和轉(zhuǎn)子槽形尺寸從p157-158圖2B-18,19查出系數(shù) 00,FxRXKKRX-考慮集膚效應(yīng)時導(dǎo)條的交流電阻； 。R-導(dǎo)條的直流電阻； 0R-考慮集膚效應(yīng)時的槽漏抗； X-不考慮集膚效應(yīng)時的槽漏抗。 0X所以起動時轉(zhuǎn)子電阻和槽漏抗： 222tBtFBRstBBlllRKRRll3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)-轉(zhuǎn)子鐵心及導(dǎo)條長度； 2tBll、-轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及端環(huán)電阻標(biāo)幺值。 ,BRRR起動時總電阻 12ststRRR。轉(zhuǎn)子槽漏抗： 起動時轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo) 2222UUxLsstK 2

34、222sstssstsXX，。3、起動電流和起動轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 起動時定子電流很大， 定子繞組 的阻抗壓降比運(yùn)行時的大得多， 這時定子電勢 較小，磁化電1E流也很小可忽略不計(jì)即此時勵磁支路相當(dāng)開路，等效電路如圖。有： 12stIII。22II。3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)起動電流： 221212NststststUIRRXX 22NNstststUUZRX= 2222KWstststststNIRXZRXU,NKWKWststKWstUIIIZIZ。起動電流倍數(shù) 。1stststIiII3%stststIII若 ；且 ；sti小于任務(wù)書的規(guī)定值，合格。否則，再重新假設(shè)一個stI值，計(jì)算 stI及

35、 ，直到合格為止。 sti3.1 三相異步電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)起動轉(zhuǎn)矩 22121222122NststststmIRm pURTfZfp 21222211212NststNststNNstNKWstm pURRSfTTSTfZm pUIZ，。3.2 三相感應(yīng)電動機(jī)電磁設(shè)計(jì)例題 單層繞組-西交大p264-280 主要性能指標(biāo)在p280。 雙層繞組-沈陽機(jī)電學(xué)院 例題最好用Word文檔。3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 3.3.1 概述 在對交流無級調(diào)速系統(tǒng)中，采用SPWM-正弦脈寬調(diào)制技術(shù)來調(diào)節(jié)感應(yīng)電動機(jī)的電源的電壓及頻率。感應(yīng)電動機(jī)-變頻調(diào)速感應(yīng)電動機(jī)或交流變頻電動機(jī)。 1、變頻電動機(jī)

36、所面臨的問題 提供給變頻電動機(jī)的電源，其電壓及頻率按一定規(guī)律變化的，且電源波形不是正弦波，含有一些諧波。這樣，變頻電動機(jī)和工頻正弦波供電的電動機(jī)相比較：損耗增加，效率降低。這是變頻電源的輸出中含有大量的高次諧波產(chǎn)生損耗造成的。一般效率要下降 ，故變頻電動機(jī)的諧波損耗是一個較大的問題；電磁振動和噪聲增大。高次諧波會產(chǎn)生電磁振動和噪音；低速時出現(xiàn)低頻脈動轉(zhuǎn)矩， 1%3%，功率因數(shù)下降 4%7%3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 影響低速穩(wěn)定運(yùn)行。變頻電源的輸出中也含一定程度的低次諧波，在電動機(jī)低速運(yùn)行時產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩，影響電機(jī)低速穩(wěn)定運(yùn)行；出現(xiàn)浪涌電壓和電暈現(xiàn)象，損耗電動機(jī)絕緣。電動機(jī)運(yùn)行

37、時，外加的電壓與變頻裝置中元器件換流時產(chǎn)生的浪涌電壓相疊加，疊加值過高時，會使線圈絕緣加速老化。還會產(chǎn)生電暈現(xiàn)象，使線圈對地絕緣損害（電暈的產(chǎn)生是因?yàn)椴黄交膶?dǎo)體產(chǎn)生不均勻的電場，在不均勻的電場周圍曲率半徑小的電極附近當(dāng)電壓升高到一定值時，由于空氣游離就會發(fā)生放電，形成電暈。） 產(chǎn)生軸電壓和軸電流，縮短軸承壽命。軸電壓的產(chǎn)生主要是磁路不平衡和靜電感應(yīng)現(xiàn)象的存在，這在變頻電源供電的電動機(jī)中較為突出。低速運(yùn)行時散熱效果降低。變頻電動機(jī)低頻時轉(zhuǎn)速很低，若采用自扇冷卻方式，則提供的通風(fēng)量很小， ；3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 散熱效果很差。變頻電動機(jī)采用強(qiáng)迫冷卻方式。容易產(chǎn)生共振干擾。

38、組成電動機(jī)的機(jī)械部件都有各自的固有頻率，變頻電動機(jī)運(yùn)行時頻率變化范圍廣，使其容易發(fā)生共振。 2、變頻感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 1）設(shè)計(jì)時，要考慮變頻電源輸出中的波形非正弦，頻率從低頻到高頻的寬頻及轉(zhuǎn)速也是寬轉(zhuǎn)速范圍變化的運(yùn)行情況。 2）在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，感應(yīng)電動機(jī)、變頻電源及控制單元是密切相關(guān)的，構(gòu)成了一個相對獨(dú)立系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時，從感應(yīng)電動機(jī)和變頻電源的最佳匹配來設(shè)計(jì)感應(yīng)電動機(jī)的參數(shù)，不能僅僅只從電動機(jī)本身的要求考慮。3）變頻電動機(jī)采用降頻降壓的軟起動方式，設(shè)計(jì)時，不需要考慮工頻時對起動性能指標(biāo)設(shè)計(jì)的約束。 3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 3、小型變頻變壓調(diào)速電動機(jī)設(shè)計(jì)的專用技術(shù)術(shù)語及

39、技術(shù)條件 1）變頻變壓調(diào)速電動機(jī)： 在變頻裝置供電下，在額定頻率及以下的響應(yīng)頻率范圍內(nèi)，能輸出由該電動機(jī)標(biāo)稱功率的額定轉(zhuǎn)矩，在額定頻率以上的響應(yīng)頻率范圍內(nèi)，能輸出標(biāo)稱功率的電動機(jī)。（從電機(jī)學(xué)也知，在額定頻率（基頻）及以下的響應(yīng)頻率范圍內(nèi)，變頻電動機(jī)適合恒轉(zhuǎn)矩特性。在額定頻率以上的響應(yīng)頻率范圍內(nèi)，變頻電動機(jī)適合恒功率特性。）2）額定頻率：是調(diào)速系統(tǒng)（由變頻電壓調(diào)速電動機(jī)與電源等組成）輸出恒轉(zhuǎn)矩和恒功率特性之間的轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對應(yīng)的電動機(jī)工作頻率值。 3）額定轉(zhuǎn)矩：調(diào)速系統(tǒng)在額定功率下，電動機(jī)能以(不是羅馬數(shù)輸出由標(biāo)稱功率電動機(jī)工作制S1、S2、S3決定的轉(zhuǎn)矩。1S，S10)工作制3.3 變頻調(diào)速專用三

40、相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 4）標(biāo)稱功率：額定轉(zhuǎn)矩乘以電動機(jī)同步角速度（工頻）獲得的功率（單位為kW）即為標(biāo)稱功率。 1NmW1260nNmW 標(biāo)稱功率=額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩= 15009549NmkW額定轉(zhuǎn)矩 。；注：小型調(diào)頻、調(diào)壓、調(diào)速電動機(jī)的技術(shù)條件中規(guī)定， 該類電動機(jī)均設(shè)計(jì)為 4極，同步轉(zhuǎn)速 11500 /minnr。統(tǒng)一設(shè)計(jì)的小型調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速電動機(jī)的標(biāo)稱功率 （kW）值為： 0.55、0.75、1.1、1.5、2.2、4.0、5.5、7.5、11、15、18.5、22、30、37、45、55、75、90。 5）效率：在額定功率值下，電動機(jī)輸出（有功）功率對裝置輸出（有功）功率之比。裝置輸出（

41、有功）功率是指變頻器（變頻電源）的輸出（有功）功率，即變頻電動機(jī)的輸入功率。3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 7）技術(shù)條件 電動機(jī)的防護(hù)條件為IP44 ；電動機(jī)的冷卻電動機(jī)標(biāo)稱功率在 條件為空氣冷卻；3kW（工頻供電的Y系列電動機(jī)功率為4 kW，見p420）及以下為Y聯(lián)接， 其他功率時為 聯(lián)接； 電動機(jī)的極數(shù)為4極；電動機(jī)的機(jī)座號與額定轉(zhuǎn)矩、標(biāo)稱功率、調(diào)速范圍的對應(yīng)關(guān)系應(yīng)符合下表之規(guī)定： 3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 80-1中的1表示鐵心長度代號。3.3.2 主要尺寸及電磁負(fù)荷的選擇 和其它電機(jī)一樣，變頻電動機(jī)主要尺寸

42、關(guān)系式也為： 26.1efpNmdpD l nPa KK AB2efCTD lAB-設(shè)計(jì)常數(shù)； C，-輸出轉(zhuǎn)矩。 T規(guī)定了統(tǒng)一的機(jī)座號及中心高，其主要的尺寸已確定。對其它中、大型的或一些特殊要求的小型變頻電動機(jī)，當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩一定時，主要尺寸 2efD l對于小型變頻變壓調(diào)速異步電動機(jī)，國家標(biāo)準(zhǔn)由BA及 值決定。 決定。 1、選取BA和值的決定因素 變頻電動機(jī)選取 BA和值的大小，主要考慮以下因素： 3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 1）效率和溫升 使得變頻電動機(jī)的鐵耗、銅耗及其他損耗比工頻供電的感應(yīng)電動機(jī)的這些損耗增加不少。 由于變頻電源（逆變器）的輸出有時間諧波，鐵耗 若正弦基波磁

43、通的鐵耗為 Fep，則電源諧波使得鐵耗的增加量1.80.2vFeFeappv-高次諧波次數(shù)； ，v-第 vav諧波 次的含有率。 若正弦基波磁通時的轉(zhuǎn)子鐵心表面損耗為 sp，則電源諧波使得轉(zhuǎn)子鐵心表面損耗的增加量 sp20.5vssappv，。上述兩部分的鐵耗增加的結(jié)果，使得變頻電動機(jī)的鐵耗比比工頻供電的感應(yīng)電動機(jī)的鐵耗增大了 10%20%。銅耗 高次諧波電流的集膚效應(yīng)，使得電阻增加，銅耗增大。 3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 高次諧波引起的定子電流 221212vvvvvvUIrrxx。-第 次高次諧波電壓； vUv11vvrx、- 次計(jì)及集膚效應(yīng)后 v的定子電阻及電抗。諧波產(chǎn)

44、生的高頻銅耗 21212()CuvCuvCuvvvvpppmIrr動機(jī)設(shè)計(jì)手冊第2版傅豐禮p917機(jī)工社）。 （參閱異步電12CuvCuvpp、- 次定轉(zhuǎn)子高頻銅耗。 v一般來說，定子高頻銅耗為工頻定子銅耗1Cup的 15%，轉(zhuǎn)子高頻銅耗已接近于工頻轉(zhuǎn)子銅耗2Cup。諧波繞組端部漏磁損耗 高次諧波在定、轉(zhuǎn)子端部引起端部漏3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 磁損耗為：2.221.5711vvsvsIfppIf。-基波漏磁損耗； sp-諧波電流及頻率； vvIf、-基波電流及頻率。 11If、總之，由于電源諧波的影響，總損耗增加約 30%，溫升增加，效率降低1%3%。在和工頻供電的感應(yīng)電

45、動機(jī)具有相同的絕緣結(jié)構(gòu)及冷卻條件下，變頻電動機(jī)應(yīng)選用較低的 BA和值。 2）變頻電源的類型 用在變頻電動機(jī)的變頻電源或逆變器主要采用交-直-交逆變。按直流環(huán)節(jié)的基本功能及濾波方式，逆變器分為電壓型和電流型兩種。電壓型逆變器 對于由電壓型逆變器供電的電動機(jī)，脈動轉(zhuǎn)矩及諧波電流取決于電動機(jī)的漏抗 值。出于限制脈動轉(zhuǎn)矩及諧波電流的考慮，希望定、轉(zhuǎn)子漏抗大一些。 X因?yàn)?AXB，3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 為保持一定的漏抗 值，應(yīng)選較大的 XAB普通電動機(jī)承受更大的轉(zhuǎn)矩沖擊和振動，變頻電動機(jī)所選的氣隙比同容量普通異步電動機(jī)的稍大一些。 。由于變頻電動機(jī)比 電流型逆變器 減少最大的換流

46、時間，限制換流時逆變器和電動機(jī)中出現(xiàn)的過電壓，要求換流電路中的總電感越小越好。由于電動機(jī)的漏電感是換流電路電感的一部分，故要求電動機(jī)的漏電感越小越好。并且，電動機(jī)的漏抗越小，電流型逆變器輸出一定量電流諧波所產(chǎn)生的電壓諧波也就越小。故由電流型逆變器供電的變頻電動機(jī)應(yīng)選取較小的 對于由電流型逆變器供電的電動機(jī)，為了AB值（和電壓型逆變器供電時情況相反）。3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 efDl與2、 之比的確定 一般 /efD l值的范圍： 極對數(shù) 2p 時， /0.40.6efD l；極對數(shù) 3p 時， /0.50.8efD l。對變頻電動機(jī)，宜選較小的直徑 D。這是因?yàn)橹睆?小，

47、 D使變頻電動機(jī)運(yùn)行在高頻高速時所受的離心力隨之較??； 直徑對于常常處于調(diào)速狀態(tài)的變頻電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量隨之較小，也減少了電動機(jī)的機(jī)械過渡過程的時間常數(shù)。 3.3.3 額定電壓及極對數(shù)的確定 1、額定電壓的確定 僅僅從電動機(jī)本身考慮，電動機(jī)容量一定時，電壓越高越好。電壓高，電機(jī)的用銅量也少，電機(jī)單位容量耗材料也低。但變頻電動機(jī)的電壓受逆變器的輸出電壓及電動機(jī)控制方式等因素的制約。逆變器的輸出電壓受直流環(huán)節(jié)的限制，直流環(huán)節(jié)電壓3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 受工頻電網(wǎng)電壓的限制。電動機(jī)額定電壓為： 22122211tan611tanNNmfNSUUKKS。 -供給整流器的三相工頻交流

48、電源電壓； U-系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩過載倍數(shù)；mK-額定運(yùn)行時轉(zhuǎn)差率； NS-最大負(fù)載與額定負(fù)載時定子頻率比；fK121211tan1mmXXXXrX-電動機(jī)勵磁電抗。 mX電壓型逆變器供電的電動機(jī)要求有較大的漏抗值，當(dāng)電動機(jī)額定功率一定時，電壓高則電流就小，跟電壓平衡的電勢，其對應(yīng)的繞組匝數(shù)就多，繞組漏抗值也就大。故電壓型逆變器供電3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 的電動機(jī)應(yīng)取較高的額定電壓；而電流型逆變器供電的電動機(jī)則正好相反，應(yīng)取較小的額定電壓。 異步電動機(jī)一般采用電壓型逆變器供電，其額定電壓不會超過工頻電網(wǎng)電壓。如工頻電網(wǎng)電壓為 ，考慮到變頻器內(nèi)器件的壓降，故一般設(shè)計(jì)變頻感應(yīng)電動機(jī)在

49、輸出標(biāo)稱功率時的額定電壓為 。 中小型變頻變壓調(diào)速380V50Hz360370V2、極對數(shù)的確定 通常變頻調(diào)速電動機(jī)極對數(shù)選2或3。中小型變頻變壓調(diào)速異步電動機(jī)在部級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中統(tǒng)一定為 2p 。 當(dāng)然，在實(shí)際使用的3p ，如用在地鐵作牽引的 80kW電流型變頻異步牽引電動機(jī)， 其極對數(shù) 3p 。這是因?yàn)閷﹄娏餍湍孀兤鞴╇姷淖冾l電動機(jī)，應(yīng)取較大的極對數(shù)。3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 3.3.4 電動機(jī)參數(shù)的選取電動機(jī)參數(shù)是決定電動機(jī)的主要因素，也是決定變頻電源技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能的重要參數(shù)。 1、減少諧波電流的技術(shù)措施 在變頻調(diào)速異步電動機(jī)中，諧波電流主要是由諧波電壓的含量和定、轉(zhuǎn)子漏抗

50、決定的。諧波電流的存在對變頻電源和電動機(jī)都不利。減少高次諧波電流從逆變器和電動機(jī)設(shè)計(jì)兩方面采取措施。在逆變器方面，可采用較高的調(diào)制頻率以提高諧波的次數(shù)，從而減少諧波的幅值；在異步電動機(jī)方面，主要是增大漏電抗，使其在合理的范圍。 2、確定電動機(jī)短路阻抗的方法 1）最大脈動電流幅值較小時短路電抗的確定 這時確定電動機(jī)漏抗總量的最小允許值： 3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 222100201121cos11121cosmjjjmjvjjvammXmva-諧波次數(shù)； v-第 次切換時的角度； jja-一定范圍內(nèi)的切換點(diǎn)數(shù)； m-額定運(yùn)行時定子電流的諧波含量與定子電流（有效值）之比，0m2

51、225702222157vvIIImIIII-第 次諧波電流。 vvI， 2）最大脈動電流幅值較大時短路電抗的確定 在SPWM逆變器輸出的基波電流小于脈動電流時，當(dāng)脈沖電流 3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 峰值 的允許值給定時，電動機(jī)的短路電抗 pI12.1dkpUtXfI。-電源頻率； 1f-逆變器輸入側(cè)直流電壓； dU-電壓脈沖的時間寬度。 t3）定、轉(zhuǎn)子電阻的確定 轉(zhuǎn)子電阻的要求和工頻異步電動機(jī)設(shè)計(jì)時的要求一樣，設(shè)計(jì)取較小的定、轉(zhuǎn)子電阻值。 變頻調(diào)速異步電動機(jī)設(shè)計(jì)時，其定、3、集膚效應(yīng)對定、轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響 由于各次諧波頻率較高，因此集膚效應(yīng)更為顯著。 1）v次諧波的定子電阻計(jì)算 次諧波的定子電阻 v1vr：11 1vvrr-未計(jì)及集膚效應(yīng)時定子的每相電阻； 。1r- 次諧波頻率下計(jì)及集膚效應(yīng)對定子影響的計(jì)算系數(shù)， v1v3.3 變頻調(diào)速專用三相感應(yīng)電動機(jī)的設(shè)計(jì)方法 1110.19872vvvh-定子導(dǎo)體等效高度； 1h。-折算溫度 1下定子繞組導(dǎo)體的電阻系數(shù)； 次諧波的角頻率。 - vv2）v次諧波的轉(zhuǎn)子電阻計(jì)算 和定子的一樣。 3）v次諧波的定、轉(zhuǎn)子漏抗計(jì)算 次諧波的定子漏抗 v1111.5vvXX； 次諧波的轉(zhuǎn)子漏抗 v2221.5vvXX-未計(jì)及集膚效應(yīng)時