文档介绍：电机设计
陈世坤主编
第二章电机的主要参数之间的关系
§ 电机的主要参数之间的关系式
§ 电机中的几何相似定律概述
§ 电磁负荷的选择
§ 电机主要尺寸比的选择及确定主要尺寸的一般方法
§ 系列电机及其设计特点
§2-2 电机中的几何相似定律
指两台电机对应的尺寸具有相同的比值。
如:A、B两台电机若是几何相似,则它们对应的尺寸成比例,
即:
几何相似
式中:G---电机的重量
Cef---电机的成本
∑p---电机的损耗
上式表明,在B和J的数值保持不变时,对一系列功率递增、几何形状相似的电机,每单位功率所需有效材料的重量、成本、及产生的损耗,均与功率的1/4次方成反比,即随着单机容量的增加,其有效材料的利用率和电机的效率均提高。因此,电气设备上有采用大功率电机代替总功率相等的数台小功率电机的趋势。
2. 电机中的几何相似定律
几何相似定律的分析
分析: P′∝EI
E∝Nφ=NBAFe 电流 I =JAC
∴ P′∝NBAFe·JAC= BJAFeACu
由于AFeACu 各与长度因次l的平方成正比,即AFeACu∝ l2 l2 = l4
∴ P′∝l4 或 l ∝P′1/4
而G、Cef、∑p均与长度因次 l 的立方成正比。
∴ G∝Cef∝∑p∝P′3/4
得:
结论:
①在B、J不变时,单机容量越大,成本越低。
②通过对比,估算成本、损耗等。
③上述规律受条件限制。
几何相似定律
为什么在可能的情况下尽可能采用大功率电机来代替总功率相等的数台小功率(为什么要提高单机容量)?
为何冷却问题对大功率电机比对小功率电机更显得重要(也就是人们常说的大电机怕温升)?
?问题解析:
几何相似定律示例
1kW电机成本100元,损耗100W,16台成本1600元,损耗1600W。
求:16kW一台电机的成本和损耗是多少?
解:
Cef=×100×16=800元
∑p=×100×16=800W
η16=16/(16+)=%
η1=1/(1+)=%
例如
单机容量越大
单位容量成本越低
效率越高
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§2-3 电磁负荷的选择
电磁负荷的大小决定了电机常数的值,从而决定了电机的尺寸、重量、成本,并对电机的参数、性能、可靠性产生一定的影响。
一、电磁负荷对电机性能和经济性的影响:
,气隙磁密Bδ不变
①电机的尺寸和体积较小,节省钢材。
②由于电机尺寸减小,所以铁心重量减小,铁耗降低。
③绕组用铜(铝)量增加。
④电枢单位表面的铜耗增加,其温升增高。
⑤影响电机参数与特性。
一、电磁负荷对电机性能和经济性的影响
,线负荷A不变
①电机的尺寸和体积较小,节省钢材。
②基本铁耗增加。
③气隙磁动势增加,磁路的饱和程度增加。
④影响电机参数与特性。
二、电磁负荷选择要点:
(1)输出功率一定时,提高电磁负荷的值,电机尺寸和体积减小,节省有效材料,但需要较好的冷却材料和绝缘材料。
(2)选取较高的A,绕组用铜(铝)量将增加,成本增加(铜线是电机内最贵的材料);同时绕组电阻将增加,使绕组温升提高。
(3)选择较高的Bδ,电机基本铁耗增加。