电机第四章《电机设计(第2版)――高等学校教材》陈世坤 主编

第四章参数计算绕组电阻的计算绕组电抗的一般计算方法主电抗计算漏电抗计算漏抗标幺值集肤效应对电机参数的影响饱和对电机参数的影响斜槽漏抗计算第四章参数计算参数电阻电抗直流电阻交流电阻主电抗漏电抗异步机：励磁电抗同步机：电枢反应电抗槽漏抗谐波漏抗端部漏抗齿顶漏抗4.1绕组电阻的计算直流电阻：导体材料电阻率导体截面积绕组导体长度ccAlAlRGB755-81规定：要换算到相应绝缘等级的基准工作温度。)(11515tttA、E、B：75tF、H：115t4.1绕组电阻的计算交流电阻：绕组通以交流时，由于集肤效应，电阻值较通直流时增大。(1)cFFFRKRKKR电阻增加系数电流电阻4.1绕组电阻的计算一、直流电机2(2)2acawacccNlRNAalAa导体总数线圈或元件平均半匝长导体截面积并联支路数适用于：电枢电阻、励磁绕组、换向极绕组、补偿绕组4.1绕组电阻的计算二、感应电机1、感应电机定子绕组每相电阻1111112cwFcNlRKNAaa定子每相串联匝数相绕组并联支路数4.1绕组电阻的计算二、感应电机2、感应电机转子绕组每相电阻（1）绕线式转子：22221222,1cwFFcNlRKfsfKAa很低222222aAlNRccw1121222122221212:(),,,dpdpdpdpNKmRkRRmmmNKNNKK折合到定子边定转子相数每相串联匝数基波绕组系数4.1绕组电阻的计算二、感应电机2、感应电机转子绕组每相电阻（2）鼠笼绕组特点：ⅰ）是多相绕组，相数等于转子槽数；22Zm2222111211124()dpdpKNZmNKKZii)鼠笼转子的电阻包括两部分：导条电阻和端环电阻。由于导条中电流与端环电流是不一样的，因此这两部分不能简单相加，而须将端环电阻折合到导条边，再由导条边折合到定子边。折合折合端环电阻导条定子4.1绕组电阻的计算二、感应电机2、感应电机转子绕组每相电阻（2）鼠笼绕组ⅰ）端环电阻→导条端环电阻：2RwRRRDRDZA端环平均直径端环面积每槽距周长RRRRwRAZDAZDR224.1绕组电阻的计算二、感应电机2、感应电机转子绕组每相电阻（2）鼠笼绕组ⅰ）端环电阻→导条导条电阻：BBwBAlR端环折合到导条中的折合原则：折合前后电损耗不变。RBRRRRRBRIIRRIRI222)(4.1绕组电阻的计算二、感应电机2、感应电机转子绕组每相电阻（2）鼠笼绕组ⅰ）端环电阻→导条如何求的关系：BRII每相邻导条电流之间相位差等于槽距电角22Zp相邻两段端环的电流相位差也等于∴导条电流等于相邻两端环电流之差（∵很小）22222222sin2sin22()()2BBBRRBRRRRBZIIIIIppIpZZZIRRRIpRIRIBI4.1绕组电阻的计算二、感应电机2、感应电机转子绕组每相电阻（1）鼠笼绕组ⅰi）鼠笼式转子电阻2222222222()2RBwBRBBBRBRwwRBRRZRlRRRRRApZDlDRRAZApAⅲ）转子电阻折合到定子边2222111111222224()4()()2dpdpBRwBRmNKmNKlZDRKRRZZApA同步电机与异步机定子绕组计算方法一样。4.2绕组电抗的一般计算方法电抗主电抗漏电抗槽漏抗齿顶漏抗端部漏抗谐波漏抗NmNmUXIX*NNUXIX*在分析交流电机的运行原理时，常用等效电路来计算其运行性能。等效电路中除包含有上述的电阻参数外，还有电抗参数。4.2绕组电抗的一般计算方法3、电抗的一般计算方法（磁链法、能量法）磁链法：LXILNFlSlSNIFI,磁路4.3主电抗计算一、主电抗多相交流电机电枢电流产生的气隙磁场中，相应于基波磁场对应的电抗叫主电抗。在异步机中称励磁电抗，同步机中为电枢反应电抗。4.3主电抗计算二、异步电机励磁电抗的计算方法1、假设：（1）电枢槽部导体中电流集中在槽中心线上；（2）铁磁物质磁导率；（3）槽开口的影响以气隙系数计及。4.3主电抗计算二、异步电机励磁电抗的计算方法2、计算mX步骤：I21FB2LIfLX2（1）——电枢相电流的幅值I2（2）极电枢基波磁势幅值22111mmFNKINKIdpdppp（3）由定子额定电流建立的气隙基波径向磁密幅值1011efBF4.3主电抗计算二、异步电机励磁电抗的计算方法2、计算mX（4）正弦211lBef2lSppef（5）有效匝数1111dpmKN11dpKN221()10111222()01mlNKINKmefdpdppefmNKIldpefpef4.3主电抗计算二、异步电机励磁电抗的计算方法2、计算mX210242mmmefNXfflpqI210221()4dpefefmefdpNKflpqmK主磁路的比磁导（6）4.3主电抗计算二、异步电机励磁电抗的计算方法2、计算mX（7）*11111mmNNNNmNNNNNNIXEFXXUUUFI111,,NNNEF—由定子额定电流产生的基波磁势、基波磁通及所感生电势01IIN（假想）mmmmNmNxIxrIZIE)(101NNNFU,,—额定电压、在定子绕组中感应电势时所需基波磁通、相应的气隙磁势。NEU111111102222()2NNNdpdpdpefNmNImDFINKKAKpDpBF4.3主电抗计算二、异步电机励磁电抗的计算方法2、计算mX001111122mdpdpNmmNefefAKKFAXkkFBB4.3主电抗计算二、异步电机励磁电抗的计算方法2、计算mX说明：在一定时，与成正比ef*mXAB12NmNINADD而：112242NNmdpefefefEBDKKfNNDlllpeflNBA2大，说明绕组匝数多；A小，小，感应一定电势所需匝数多。B因此在设计电机时，电磁负荷的比值应当选择恰当，以避免得出不合理的或不符合技术要求的与主电抗有关的某些参数。不同条件下，随的变化曲线aqadkk,pmax1a)b)c)max1.5max2.04.3主电抗计算4.3主电抗计算三、同步电机电枢反应电抗1、凸极同步电机的电枢反应电抗采用双反应理论，把主电抗分成直轴电枢反应电抗与交轴电枢反应电抗。12011max4(),,,,dpmefefadmadddadaqaqqmqaqqpdNKmXflpBXkXkBBXkXkBkk查曲线由决定4.3主电抗计算三、同步电机电枢反应电抗2、直、交轴电枢反应电抗的标么值sin*sinsinIdXXIXIXEadadNaddadadXadUUUUUNNNNNIN*11sinsinaadaddaadadNNNNffEFkFFXkUkFkFF4.3主电抗计算三、同步电机电枢反应电抗2、直、交轴电枢反应电抗的标么值01*1:dNNadfqaqffaaqaqaNkFEUkkkBkkBkFXkFF时所需气隙磁势直轴电枢反应系数交轴电枢反应系数同理电枢反应基波磁势根据前面推导：**11maqaqmadadAAXkkXkkBB4.3主电抗计算三、同步电机电枢反应电抗3、隐极同步电机电枢反应电抗)(1maqadmaqdXXXXXkk4.4漏电抗计算漏电抗：槽漏抗、谐波漏抗、齿顶漏抗、端部漏抗I2FB2LIfLX2mmmFlFRRAeflpqNfX204Ets4.4漏电抗计算一、槽漏抗的计算1、单层整距绕组的槽漏抗（1）、假设：（a）电流在导体截面上均匀分布；（b）铁磁物质磁导率；（c）槽内磁力线与槽底平行。4.4漏电抗计算4.4漏电抗计算一、槽漏抗的计算1、单层整距绕组的槽漏抗（2）矩形开口槽单层整距绕组的槽漏抗01112222()ssssssssNINIhLxh槽内有根导体串联导体中通以随时间正弦变化的电流最大值通过高度上漏磁通通过高度上漏磁通4.4漏电抗计算一、槽漏抗的计算1、单层整距绕组的槽漏抗（2）矩形开口槽单层整距绕组的槽漏抗单层整距绕组槽漏电抗：矩形槽：槽宽：槽口高：槽底高：每槽导体数：sb0h1hsN1110011200222sssssefssssefsIINFFbhlNhlNIb槽口部分0h4.4漏电抗计算一、槽漏抗的计算1、单层整距绕组的槽漏抗（2）矩形开口槽单层整距绕组的槽漏抗槽高部分（）1h222120121120203SxIINFshFsdxbsdxlefxddNxxshhhdlNIxssefbs4.4漏电抗计算一、槽漏抗的计算1、单层整距绕组的槽漏抗（2）矩形开口槽单层整距绕组的槽漏抗一个槽总的磁链：201120()23ssssefsshhlNIbb一个槽漏电感系数：22001100()332ssssssefefsssshhhhLlNlNbbbbI4.4漏电抗计算一、槽漏抗的计算1、单层整距绕组的槽漏抗（2）矩形开口槽单层整距绕组的槽漏抗槽漏抗：ssefssNlffLX2022一相槽漏抗：sefssefslpqNfNlfapqaXapq20202422124.4漏电抗计算单层和单笼绕组及其槽形尺寸4.4漏电抗计算一、槽漏抗的计算2、双层整距绕组的槽漏抗双层整距，各槽中上、下层属于同一相的，电流大小相位完全一样。从建立槽漏磁场情况看，它和单层没有什么区别。从前面的推导可看出，只要把不同部分的比漏磁导求出，则它的抗即可求出了。——上层线圈边的自感比漏磁导——下层线圈边的自感比漏磁导——上下层线圈边的互感比漏磁导abab4.4漏电抗计算一、槽漏抗的计算2、双层整距绕组的槽漏抗每相：2022224ssssefpqNXfLfLflpqa一个槽：2sabLLLM20()2saaefNLl20()2sbefbNLl20()2sefabNMl关键就是求、、abab1(2)4sabab4.4漏电抗计算一、槽漏抗的计算2、双层整距绕组的槽漏抗①a对比前面推导可看出，在槽口是上层导体中电流产生的漏磁通，且与上层的全部导体相链，这部分比磁导为。0h0shb层导体处它只是由上层导体中一部分电流产生的漏磁通且只与上层一部分导体相交链，这部分比磁导为。1h13hbs013asshhbb4.4漏电抗计算一、槽漏抗的计算2、双层整距绕组的槽漏抗②b根据同样道理：ssbbhhhbh210334.4漏电抗计算一、槽漏抗的计算2、双层整距绕组的槽漏抗③ab这磁通只与上层线圈边的导体数为交链xd12sNxh12sxxNxddh∴在范围内所有磁通对上层边的磁链为：1102100012()22222hhefsssxababefssldxhNNNxdIIlhbbⅰ）由下层电流在上层处产生的磁通：022efsxsldxNdIb1h4.4漏电抗计算一、槽漏抗的计算2、双层整距绕组的槽漏抗关键就是求、、abab1(2)4sabab③ab002002()22222efsssabefsslhhNNNIIl