电机电机设计第2版-高等学校教材陈世坤主编课件.pptx

1、第四章第四章 参数计算参数计算 n绕组电阻的计算n绕组电抗的一般计算方法n主电抗计算n漏电抗计算n漏抗标幺值n集肤效应对电机参数的影响n饱和对电机参数的影响n斜槽漏抗计算第四章第四章 参数计算参数计算 参数参数电电 阻阻 电电 抗抗 直流电阻直流电阻 交流电阻交流电阻 主电抗主电抗 漏电抗漏电抗 异步机：励磁电抗异步机：励磁电抗 同步机：电枢反应电抗同步机：电枢反应电抗 槽漏抗槽漏抗 谐波漏抗谐波漏抗 端部漏抗端部漏抗 齿顶漏抗齿顶漏抗 4.1 绕组电阻的计算绕组电阻的计算 直流电阻：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

2、工作温度。规定：要换算到相应绝缘等级的基准工作温度。 )(11515tttA、E、B： 75tF、H： 115t4.1 绕组电阻的计算绕组电阻的计算 交流电阻：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。绕组通以交流时，由于集肤效应，电阻值较通直流时增大。 (1)cFFFRK RKKR电阻增加系数电流电阻4.1 绕组电阻的计算绕组电阻的计算 一、直流电机一、直流电机 2(2 )2a cawacccN lRNAalAa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

3、的计算绕组电阻的计算 二、感应电机二、感应电机 1 1、感应电机定子绕组每相电阻、感应电机定子绕组每相电阻 1111 112cwFcN lRKNA aa定子每相串联匝数相绕组并联支路数4.1 绕组电阻的计算绕组电阻的计算 二、感应电机二、感应电机 2 2、感应电机转子绕组每相电阻、感应电机转子绕组每相电阻 （1 1）绕线式转子：）绕线式转子： 22221222,1cwFFcN lRKfsfKA a很低222222aAlNRccw1121222122221212:(),dpdpdpdpN KmRkRRm mmN KN NKK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 绕组电阻的计算绕组

4、电阻的计算 二、感应电机二、感应电机 2 2、感应电机转子绕组每相电阻、感应电机转子绕组每相电阻 （2 2）鼠笼绕组鼠笼绕组 特点：特点： ） 是多相绕组，相数等于转子槽数；是多相绕组，相数等于转子槽数；22Zm 2222111211124()dpdpKNZm N KKZ ii)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。阻折合到导条边，再由导条边折合到定

5、子边。 折合折合 折合折合 端环电阻端环电阻 导条导条 定子定子 4.1 绕组电阻的计算绕组电阻的计算 二、感应电机二、感应电机 2 2、感应电机转子绕组每相电阻、感应电机转子绕组每相电阻 （2 2）鼠笼绕组鼠笼绕组 ）端环电阻）端环电阻 导条导条 端环电阻：端环电阻： 2RwRRRDRDZ A端环平均直径端环面积每槽距周长RRRRwRAZDAZDR224.1 绕组电阻的计算绕组电阻的计算 二、感应电机二、感应电机 2 2、感应电机转子绕组每相电阻、感应电机转子绕组每相电阻 （2 2）鼠笼绕组鼠笼绕组 ）端环电阻）端环电阻 导条导条 导条电阻：导条电阻： BBwBAlR端环折合到导条中的折合原

6、则：折合前后电损耗不变。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 绕组电阻的计算绕组电阻的计算 二、感应电机二、感应电机 2 2、感应电机转子绕组每相电阻、感应电机转子绕组每相电阻 （2 2）鼠笼绕组鼠笼绕组 ）端环电阻）端环电阻 导条导条 如何求如何求 的关系：的关系： BRII 每相邻导条电流之间相位差等于槽距电角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（导条电流等于相邻两端环电流之差（ 很小）很小） 22222222sin2sin22(

7、)()2BBBRRBRRRRBZIIIIIppIpZZZIRRRIpRIRIBI4.1 绕组电阻的计算绕组电阻的计算 二、感应电机二、感应电机 2 2、感应电机转子绕组每相电阻、感应电机转子绕组每相电阻 （1 1）鼠笼绕组鼠笼绕组 i）鼠笼式转子电阻鼠笼式转子电阻 2222222222()2RBwBRBBBRBRwwRBRRZ RlRRRRRApZ DlDRRAZ Ap A）转子电阻折合到定子边）转子电阻折合到定子边 2222111111222224()4()()2dpdpBRwBRm N Km N KlZ DRKRRZZAp A同步电机同步电机与异步机定子绕组计算方法一样。与异步机定子绕组计

8、算方法一样。 4.2 绕组电抗的一般计算方法绕组电抗的一般计算方法 电电 抗抗 主电抗主电抗漏电抗漏电抗 槽漏抗槽漏抗 齿顶漏抗齿顶漏抗 端部漏抗端部漏抗 谐波漏抗谐波漏抗 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。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。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）、电抗的一般计算方法（磁链法、能量法） 磁链法：磁链法：LXILNFlSlSNIF

9、I,磁路4.3 主电抗计算主电抗计算 一、主电抗一、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，相应于基波磁场基波磁场对应的电抗对应的电抗叫主电抗。在异步机中称励磁电抗，同步机中为叫主电抗。在异步机中称励磁电抗，同步机中为电枢反应电抗。电枢反应电抗。4.3 主电抗计算主电抗计算 二、异步电机励磁电抗的计算方法二、异步电机励磁电抗的计算方法 1 1、假设：、假设： （1 1）电枢槽部导体中电流集中在槽中心线上；）电枢槽部导体中电流集中在槽中心线上； （2 2）铁磁物质磁导率）铁磁物质磁导率 ； （3 3）槽开口的影响以气隙系数计及。）槽开口的影响以气

10、隙系数计及。 4.3 主电抗计算主电抗计算 二、异步电机励磁电抗的计算方法二、异步电机励磁电抗的计算方法 2 2、计算、计算 mX步骤：步骤： I21FB2LIfLX2 （1） 电枢相电流的幅值电枢相电流的幅值 I2 （2） 极电枢基波磁势幅值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由定子额定电流建立的气隙基波径向磁密幅值 1011efBF4.3 主电抗计算主电抗计算 二、异步电机励磁电抗的计算方法二、异步电机励磁电抗的计算方法 2 2、计算、计算 mX（4 4） 正弦正弦 211lBef 2lSppef（5 5） 有效匝数有

11、效匝数 1111dpmKN11dpKN221()10111222()01mlNKIN KmefdpdppefmNKIldpefpef4.3 主电抗计算主电抗计算 二、异步电机励磁电抗的计算方法二、异步电机励磁电抗的计算方法 2 2、计算、计算 mX210242mmmefNXfflpqI210221()4dpefefmefdpNKflpqmK主磁路的比磁导（6）4.3 主电抗计算主电抗计算 二、异步电机励磁电抗的计算方法二、异步电机励磁电抗的计算方法 2 2、计算、计算 mX（7）*11111mmNNNNmNNNNNNIXEFXXUUUFI111,NNNEF由定子额定电流产生的基波磁势、基波磁通

12、及所感生电势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。时所需基波磁通、相应的气隙磁势。NEU111111102222()2NNNdpdpdpefNmNImDFINKKA KpDpBF4.3 主电抗计算主电抗计算 二、异步电机励磁电抗的计算方法二、异步电机励磁电抗的计算方法 2 2、计算、计算 mX001111122mdpdpNmmNefefA KKFAXkkFBB4.3 主电抗计算主电抗计算 二、异步电机励磁电抗的计

13、算方法二、异步电机励磁电抗的计算方法 2 2、计算、计算 mX说明：在说明：在 一定时，一定时， 与与 成正比成正比 ef*mXAB12NmNINADD而：而：112242NNmdpefefefEBDKKfNNDlllpeflNBA2大，说明绕组匝数多；大，说明绕组匝数多； A小，小， 小，感应一定电势所需匝数多。小，感应一定电势所需匝数多。B 因此在设计电机时，因此在设计电机时，电磁负荷的比值应当选择恰当电磁负荷的比值应当选择恰当，以避免得出不，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。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，不同条件下， 随随 的变化曲

14、线的变化曲线 aqadkk ,pmax1a)b)c)max1.5max2.04.3 主电抗计算主电抗计算 4.3 主电抗计算主电抗计算 三、同步电机电枢反应电抗三、同步电机电枢反应电抗 1 1、凸极同步电机的电枢反应电抗、凸极同步电机的电枢反应电抗 采用双反应理论，把主电抗分成采用双反应理论，把主电抗分成直轴电枢反应电抗直轴电枢反应电抗与与交轴电枢反交轴电枢反应电抗。应电抗。 12011max4(),dpmefefadmadddadaqaqqmqaqqpdNKmXflpBXk XkBBXk XkBkk查曲线由决定4.3 主电抗计算主电抗计算 三、同步电机电枢反应电抗三、同步电机电枢反应电抗 2

15、 2、直、交轴电枢反应电抗的标么值、直、交轴电枢反应电抗的标么值 sin*sinsinIdXXIXIXEadadNaddadadXadUUUUUNNNNNIN*11sinsinaadaddaadadNNNNffEFk FFXkUk Fk FF4.3 主电抗计算主电抗计算 三、同步电机电枢反应电抗三、同步电机电枢反应电抗 2 2、直、交轴电枢反应电抗的标么值、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：根据前面推导： *11maqaq madadAAX

16、k kXk kBB4.3 主电抗计算主电抗计算 三、同步电机电枢反应电抗三、同步电机电枢反应电抗 3 3、隐极同步电机电枢反应电抗、隐极同步电机电枢反应电抗 )(1maqadmaqdXXXXXkk4.4 漏电抗计算漏电抗计算 漏电抗：漏电抗：槽漏抗、谐波漏抗、齿顶漏抗、端部漏抗槽漏抗、谐波漏抗、齿顶漏抗、端部漏抗 I2FB2LIfLX2mmmFlFRRA eflpqNfX204Ets4.4 漏电抗计算漏电抗计算 一、槽漏抗的计算一、槽漏抗的计算 1 1、单层整距绕组的槽漏抗、单层整距绕组的槽漏抗 （1 1）、假设：）、假设： （a）电流在导体截面上均匀分布；电流在导体截面上均匀分布； （b）铁

17、磁物质磁导率铁磁物质磁导率 ； （c）槽内磁力线与槽底平行。槽内磁力线与槽底平行。 4.4 漏电抗计算漏电抗计算 4.4 漏电抗计算漏电抗计算 一、槽漏抗的计算一、槽漏抗的计算 1 1、单层整距绕组的槽漏抗、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）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 漏电抗计算漏电抗计算 一、槽漏抗的计算一、槽漏抗的计算 1 1、单层整距绕组的槽漏抗、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）矩

18、形开口槽单层整距绕组的槽漏抗 单层整距绕组单层整距绕组槽漏电抗：槽漏电抗：矩形槽：矩形槽：槽宽：槽宽：槽口高：槽口高：槽底高：槽底高：每槽导体数：每槽导体数：sb0h1hsN1110 011200222sssssefssssefsIINFFbh lNhl NIb 槽口部分槽口部分0h4.4 漏电抗计算漏电抗计算 一、槽漏抗的计算一、槽漏抗的计算 1 1、单层整距绕组的槽漏抗、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）矩形开口槽单层整距绕组的槽漏抗 槽高部分（槽高部分（ ） 1h222120121120203SxIINFshFsdxbsdxlefxddNxxshhhdlNIxs

19、sefbs 4.4 漏电抗计算漏电抗计算 一、槽漏抗的计算一、槽漏抗的计算 1 1、单层整距绕组的槽漏抗、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）矩形开口槽单层整距绕组的槽漏抗 一个槽总的磁链：一个槽总的磁链： 201120()23ssssefsshhl NIbb 一个槽漏电感系数：一个槽漏电感系数： 22001100()332ssssssefefsssshhhhLl Nl NbbbbI4.4 漏电抗计算漏电抗计算 一、槽漏抗的计算一、槽漏抗的计算 1 1、单层整距绕组的槽漏抗、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）矩形开口槽单层整距绕组的槽漏抗 槽漏

20、抗：槽漏抗： ssefssNlffLX2022一相槽漏抗：一相槽漏抗： sefssefslpqNfNlfapqaXapq20202422124.4 漏电抗计算漏电抗计算 单层和单笼绕组及其槽形尺寸单层和单笼绕组及其槽形尺寸 4.4 漏电抗计算漏电抗计算 一、槽漏抗的计算一、槽漏抗的计算 2 2、双层整距绕组的槽漏抗、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

21、导求出，则它的抗即可求出了。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上层线圈边的自感比漏磁导 下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上下层线圈边的互感比漏磁导 abab4.4 漏电抗计算漏电抗计算 一、槽漏抗的计算一、槽漏抗的计算 2 2、双层整距绕组的槽漏抗、双层整距绕组的槽漏抗 每相：每相： 2022224ssssefpqNXfLfLflpqa一个槽：一个槽： 2sabLLLM20()2saaefNLl20()2sbefbNLl20()2sefabNMl关键就是求关键就是求 、 、 abab1(2)4saba

22、b4.4 漏电抗计算漏电抗计算 一、槽漏抗的计算一、槽漏抗的计算 2 2、双层整距绕组的槽漏抗、双层整距绕组的槽漏抗 a 对比前面推导可看出，在槽口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，这部分比磁导为上层的全部导体相链，这部分比磁导为 。0h0shb 层导体层导体 处它只是由上层导体中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，这部分比磁导为分导体相交链，这部分比磁导为 。1h13hbs013asshhbb4.4 漏电抗计算漏电抗计算 一、槽漏抗的计算一、

23、槽漏抗的计算 2 2、双层整距绕组的槽漏抗、双层整距绕组的槽漏抗 b根据同样道理：根据同样道理： ssbbhhhbh210334.4 漏电抗计算漏电抗计算 一、槽漏抗的计算一、槽漏抗的计算 2 2、双层整距绕组的槽漏抗、双层整距绕组的槽漏抗 ab这这 磁通只与上层线圈边的导体数为磁通只与上层线圈边的导体数为 交链交链 xd12sNxh12sxxNxddh 在范围内所有磁通对上层边的磁链为：在范围内所有磁通对上层边的磁链为： 1102100012()22222hhefsssxababefssl dxhNNNxdIIlhbb ）由下层电流在上层）由下层电流在上层 处产生的磁通：处产生的磁通： 02

24、2efsxsl dxNdIb 1h4.4 漏电抗计算漏电抗计算 一、槽漏抗的计算一、槽漏抗的计算 2 2、双层整距绕组的槽漏抗、双层整距绕组的槽漏抗 关键就是求关键就是求 、 、 abab1(2)4sabab ab002002()22222efsssabefssl hhNNNIIlbbssabbhbh0122010()2()222sabababefsshhNIlbb ）下层线圈边的电流在）下层线圈边的电流在 范围内产生的磁通对上层边的磁链为：范围内产生的磁通对上层边的磁链为： 0h4.4 漏电抗计算漏电抗计算 一、槽漏抗的计算一、槽漏抗的计算 2 2、双层整距绕组的槽漏抗、双层整距绕组的槽漏抗

25、 关键就是求关键就是求 、 、 abab1(2)4sabab ab )2(2)3()3()2(4101210301ssssssabbasbhbhbhhhbhbhbh一般：一般： 31hh 00121232()343sssssshhhhhhhhhbbbbbsefspqNlfX204 由此可知：对于双层整距绕组，由于其各槽上、下线圈边中的电流属由此可知：对于双层整距绕组，由于其各槽上、下线圈边中的电流属于同一相，槽比漏磁导仍可用单层绕组的算式，只要将于同一相，槽比漏磁导仍可用单层绕组的算式，只要将 中的用上下层线圈边（包括层间绝缘）在槽中总高度中的用上下层线圈边（包括层间绝缘）在槽中总高度 代替即

26、可。代替即可。013hhsbbssh4.4 漏电抗计算漏电抗计算 二、谐波漏抗计算二、谐波漏抗计算 1 1、谐波漏抗：、谐波漏抗： 12111211) 1)(:)(:)(:)(:fEfEsfEfE谐波转谐波定谐波磁场谐波磁势基波转基波定基波磁场基波磁势旋转磁势阶梯形通以多相对称电流多相对称交流电机绕组4.4 漏电抗计算漏电抗计算 二、谐波漏抗计算二、谐波漏抗计算 1 1、谐波漏抗：、谐波漏抗： 简单说：谐波磁场所感应的基波电势看作漏抗压降，相应的电抗称谐简单说：谐波磁场所感应的基波电势看作漏抗压降，相应的电抗称谐波电抗。由于这些谐波磁场等于电枢电流所产生的气隙总磁场与基波磁场波电抗。由于这些谐

27、波磁场等于电枢电流所产生的气隙总磁场与基波磁场之差，故把谐波磁场称之为差漏抗。之差，故把谐波磁场称之为差漏抗。 4.4 漏电抗计算漏电抗计算 二、谐波漏抗计算二、谐波漏抗计算 2 2、为什么要将这部分抗归为漏抗呢？、为什么要将这部分抗归为漏抗呢？ 对于异步机转子而言，这些定子谐波磁场虽大部分也与转子相链，但对于异步机转子而言，这些定子谐波磁场虽大部分也与转子相链，但是它在转子绕组感应频率近似是它在转子绕组感应频率近似 ，但异步机转子电流频，但异步机转子电流频率为率为 频率电流并不影响它。不会产生有用的转矩。谐波频率电流并不影响它。不会产生有用的转矩。谐波磁场在定子绕组中感应电势频率是磁场在定子

28、绕组中感应电势频率是 ，与主电势，与主电势 同频率，它对同频率，它对 的端电压必定发生影响，起到漏抗压降的作用。所以把它视为漏电抗的端电压必定发生影响，起到漏抗压降的作用。所以把它视为漏电抗处理。处理。ff 1) 1( 1sff1f1f1E4.4 漏电抗计算漏电抗计算 二、谐波漏抗计算二、谐波漏抗计算 3 3、假设、假设 （1 1）多槽线圈边中的电流集中在槽中心线上；）多槽线圈边中的电流集中在槽中心线上； （2）铁磁物质磁导铁磁物质磁导 ，忽略铁中磁压降；，忽略铁中磁压降； （3）气隙均匀且较小；气隙均匀且较小； （4 4）忽略各次谐波磁场在对方绕组中所感应电流对本身的削弱作用。）忽略各次谐波

29、磁场在对方绕组中所感应电流对本身的削弱作用。 4.4 漏电抗计算漏电抗计算 二、谐波漏抗计算二、谐波漏抗计算 4 4、谐波漏抗、谐波漏抗 谐波磁势幅值谐波磁势幅值2dpmFNKIp（1）（2）FFHlk（3）100BHFk（4）Blef24.4 漏电抗计算漏电抗计算 二、谐波漏抗计算二、谐波漏抗计算 4 4、谐波漏抗、谐波漏抗 020221()22()dpefdpdpdpefefmNKlNKINKpkNKmIlp （5）202222()2dpefefNKmXfLfflpI（6）4.4 漏电抗计算漏电抗计算 二、谐波漏抗计算二、谐波漏抗计算 （7 7）谐波电抗：）谐波电抗： 202202204(

30、)4()4dpefefdpefNKmXxflpNKqNmfpqNfpq4.4 漏电抗计算漏电抗计算 二、谐波漏抗计算二、谐波漏抗计算 （7 7）谐波电抗：）谐波电抗： 谐波比漏磁导：谐波比漏磁导： 2()22NKqdpqmmsefef 如考虑饱和影响：如考虑饱和影响： 1221ttssefFFFqmskFk 谐波比漏磁导系数：谐波比漏磁导系数： 2)(dpNKs4.4 漏电抗计算漏电抗计算 二、谐波漏抗计算二、谐波漏抗计算 5 5、各种不同电机的计算方法、各种不同电机的计算方法 凸极同步电机定子谐波漏抗凸极同步电机定子谐波漏抗 210(4)defNXKflpqdK 轴气隙大，忽略不计。轴气隙大

31、，忽略不计。 是由于凸极同步电机气隙不均匀，是由于凸极同步电机气隙不均匀，而近似地乘上一个直轴磁场的基波振幅对其最大值之比。而近似地乘上一个直轴磁场的基波振幅对其最大值之比。 ，可从图可从图4-24-2查取。查取。q1BadKdBad4.4 漏电抗计算漏电抗计算 二、谐波漏抗计算二、谐波漏抗计算 5 5、各种不同电机的计算方法、各种不同电机的计算方法 异步机鼠笼绕组的谐波漏抗异步机鼠笼绕组的谐波漏抗 22222221(1,2,3)111222dpZkkpZKNpqppZ2022220244efeflflpqNfX4.4 漏电抗计算漏电抗计算 二、谐波漏抗计算二、谐波漏抗计算 5 5、各种不同电

32、机的计算方法、各种不同电机的计算方法 异步机鼠笼绕组的谐波漏抗异步机鼠笼绕组的谐波漏抗 （pq=1/2)22222222222221()21()2efdpefefZZZpZkpNKqmZRp2221()1RZkp是是转子谐波比漏磁导系数转子谐波比漏磁导系数，可从曲线查出，也可，可从曲线查出，也可直接求出直接求出4.4 漏电抗计算漏电抗计算 二、谐波漏抗计算二、谐波漏抗计算 5 5、各种不同电机的计算方法、各种不同电机的计算方法 异步机鼠笼绕组的谐波漏抗异步机鼠笼绕组的谐波漏抗 222222222222221111 211(122325 2()()126ZZZppppRZZkpppZZ （）（）

33、 近似计算公式：近似计算公式： 222(1)211.9tZpef条件4.4 漏电抗计算漏电抗计算 三、齿顶漏抗计算三、齿顶漏抗计算 1 1、齿顶漏抗、齿顶漏抗 在同步电机中，由于气隙比较大，气隙磁场不是完全沿径向方在同步电机中，由于气隙比较大，气隙磁场不是完全沿径向方向穿越气隙，其中一部分磁力线由一个齿顶进入另一个齿顶而形成向穿越气隙，其中一部分磁力线由一个齿顶进入另一个齿顶而形成闭合回路，这些磁通称为闭合回路，这些磁通称为齿顶漏磁通齿顶漏磁通，与之相应的即，与之相应的即齿顶漏抗齿顶漏抗。 4.4 漏电抗计算漏电抗计算 三、齿顶漏抗计算三、齿顶漏抗计算 2 2、所包括的其它因素、所包括的其它因

34、素 （1 1）有一部分谐波磁场也非沿径向穿过气隙，由齿顶之间闭合也考）有一部分谐波磁场也非沿径向穿过气隙，由齿顶之间闭合也考虑在内；虑在内； （2 2）前面推导槽漏抗假设磁力线与槽底平行，实际上不平行。因此）前面推导槽漏抗假设磁力线与槽底平行，实际上不平行。因此磁路比实际短了，比实际小，公式抗值偏大，也考虑在齿顶漏抗中加以磁路比实际短了，比实际小，公式抗值偏大，也考虑在齿顶漏抗中加以修正。修正。 齿顶漏抗齿顶漏抗 基波气隙磁场在齿顶形成闭合回路的漏磁通对应电抗；基波气隙磁场在齿顶形成闭合回路的漏磁通对应电抗； 谐波气隙磁场在齿顶形成闭合回路的漏磁通对应电抗；谐波气隙磁场在齿顶形成闭合回路的漏磁

35、通对应电抗； 磁力线不与槽底平行在前面假设算大后的一部分电抗磁力线不与槽底平行在前面假设算大后的一部分电抗在此修正。在此修正。 4.4 漏电抗计算漏电抗计算 三、齿顶漏抗计算三、齿顶漏抗计算 3 3、计算、计算 利用许瓦兹变换利用许瓦兹变换 (1)ppttqtd 其中：其中： 是槽口是槽口面对极靴时面对极靴时对应的齿顶漏磁场的比漏磁导对应的齿顶漏磁场的比漏磁导td200210000.22840.07960.25(1)2ln(1)24tdbbbbtgb也可查曲线，由图也可查曲线，由图4-134-13求得。求得。 4.4 漏电抗计算漏电抗计算 三、齿顶漏抗计算三、齿顶漏抗计算 3 3、计算、计算

36、2 2） 是当槽口是当槽口面对极间面对极间区域时齿顶比漏磁导区域时齿顶比漏磁导 tq.500.2164 0.3184()ttqbb 为齿顶宽为齿顶宽 tb对隐极同步电机：对隐极同步电机： tdt（气隙均匀）（气隙均匀） 当使用短距绕组时：当使用短距绕组时： Utk异步机气隙小时：异步机气隙小时： 0t4.4 漏电抗计算漏电抗计算 三、端部漏抗计算三、端部漏抗计算 1 1、端部漏抗：相应于绕组端部匝链的漏磁场的电抗、端部漏抗：相应于绕组端部匝链的漏磁场的电抗。 2 2、端部漏抗的计算、端部漏抗的计算 由于电机端部形状十分复杂，且绕组型式不同而有较大差异，由于电机端部形状十分复杂，且绕组型式不同而

37、有较大差异，其邻近金属构件时，漏磁场的分布影响颇大。下面介绍一些计算方法。其邻近金属构件时，漏磁场的分布影响颇大。下面介绍一些计算方法。EefElpqNfX204)(两端导条伸出铁心长度半匝线圈的端部长度llE4.4 漏电抗计算漏电抗计算 三、端部漏抗计算三、端部漏抗计算 不分组单层同心式：不分组单层同心式： )64. 0(67. 0EefEllq 分组单层同心式：分组单层同心式： )64. 0(47. 0EefEllq单层链式：单层链式： EefEllq2 . 0双层叠绕组：双层叠绕组： )213(57. 0EefEllq 双层波绕组：双层波绕组： EefEllq57. 0鼠笼式：鼠笼式：

38、0.757()21.13REefDqllp4.5 漏抗标么值漏抗标么值 一、总漏抗一、总漏抗 eflpqNfX204漏抗漏抗 槽漏抗：槽漏抗： 谐波漏抗：谐波漏抗： 齿顶漏抗：齿顶漏抗： 端部漏抗：端部漏抗： 204ssefNXflpq204efNXflpq204ttefNXflpq204EEefNXflpq4.5 漏抗标么值漏抗标么值 二、阻抗的基值二、阻抗的基值 1111112111112222 ()2NdpNNNNNNdpNNdpdpNdpNNfNKUZIIpIFmNKfNKm NKfZmNKFpFp4.5 漏抗标么值漏抗标么值 三、漏抗标么值三、漏抗标么值 2001*221111111

39、*011422 ()222efNefNNNdpdpNNdpNefdpNflF lpqXXZmqm NKfKFpFA KBlAXKmqB mqKkBAkXdp101*2:或4.5 漏抗标么值漏抗标么值 四、说明四、说明111,;.ABAXqBqAqB与成正比与有关如设计值与预设值相差较大 采用调相差较小采用调和4.6 集肤效应对电机参数的影响集肤效应对电机参数的影响 一、挤流效应一、挤流效应 导体中电流挤导体中电流挤向表面向表面 槽中整块导体槽中整块导体 通以交流电通以交流电 槽漏磁通槽漏磁通 槽口部分磁通少槽口部分磁通少 槽底部分磁通多槽底部分磁通多 主磁通在导体中感应相同电势下主磁通在导体中

40、感应相同电势下 槽口部分导体中电密大槽口部分导体中电密大 槽底部分导体中电密小槽底部分导体中电密小 漏抗小漏抗小 漏抗大漏抗大 这种现象称这种现象称挤流效应（集肤效应）挤流效应（集肤效应） 4.6 集肤效应对电机参数的影响集肤效应对电机参数的影响 一、挤流效应一、挤流效应 a) 槽内导体槽内导体 b) 电流密度的分布电流密度的分布 c) 计算交流电阻的等效导体计算交流电阻的等效导体 4.6 集肤效应对电机参数的影响集肤效应对电机参数的影响 二、挤流效应的主要影响二、挤流效应的主要影响 1 1、使导体中交流电阻增大、使导体中交流电阻增大 倍。倍。 FKFlRK RRS直直交2 2、使导体的槽漏抗

41、变小、使导体的槽漏抗变小 倍。倍。 XKssXXXK XLKL 挤流作用使下部几乎没有电流，使槽中挤流作用使下部几乎没有电流，使槽中导体的等效高度减小。导体的等效高度减小。 0113sssshhhbb4.7 饱和对电机参数的影响饱和对电机参数的影响 一、为什么要考虑饱和的影响：一、为什么要考虑饱和的影响： 前面推导公式电抗计算公式中，假设前面推导公式电抗计算公式中，假设 ，实际上，电机的主磁路或漏磁路某些部分处于饱和状态。饱和导实际上，电机的主磁路或漏磁路某些部分处于饱和状态。饱和导致致 。为了精确计算电机相应的运行性能，则必须考。为了精确计算电机相应的运行性能，则必须考虑磁路铁心饱和对参数的

42、影响。虑磁路铁心饱和对参数的影响。,0,0mFeFelRFA,0mBRH4.7 饱和对电机参数的影响饱和对电机参数的影响 二、饱和对参数的影响二、饱和对参数的影响 由于饱和，由于饱和， 1,BRXXmmmmHRm 在运行时，异步电机的励磁电抗、同步电机电枢反应电抗将会减少。在运行时，异步电机的励磁电抗、同步电机电枢反应电抗将会减少。 1 1、对异步电机励磁电抗的影响、对异步电机励磁电抗的影响 不考虑饱和时：不考虑饱和时： 20124mmmefdpefqNmXflKpq4.7 饱和对电机参数的影响饱和对电机参数的影响 二、饱和对参数的影响二、饱和对参数的影响 考虑饱和时：考虑饱和时： 0121m

43、ttmsssFFFFXXkkFF 饱和系数110011:msmmmmmmmmsmEXEI ZIIZXrIEI XEI或是额定运行时定子绕组中相电势是额定运行时定子磁化电流4.7 饱和对电机参数的影响饱和对电机参数的影响 二、饱和对参数的影响二、饱和对参数的影响 2 2、对凸极同步电机的影响、对凸极同步电机的影响 交轴电枢反应电抗：交轴电枢反应电抗： q q轴磁路：齿轴磁路：齿轭轭气隙气隙 只需考虑轭和齿的饱和影响。只需考虑轭和齿的饱和影响。 不同的不同的 磁路计算磁路计算 tjFFF,1)(1tjFFFf1qtjaqssaqsNNaqFFFXEkXFX 由由4.7 饱和对电机参数的影响饱和对电

44、机参数的影响 二、饱和对参数的影响二、饱和对参数的影响 a) a) ：由矢量图可知，忽略由矢量图可知，忽略 NENE22(cos )(sin )NNNNEUI XU2 2、对凸极同步电机的影响、对凸极同步电机的影响 交轴电枢反应电抗：交轴电枢反应电抗： 4.7 饱和对电机参数的影响饱和对电机参数的影响 二、饱和对参数的影响二、饱和对参数的影响 b) b) 14dpNmNNfNKKEc) c) 由磁化曲线由磁化曲线 1()tjf FFF tjFFFF1,1tjsFFFkF交轴电枢反应磁路经过气隙、齿、轭交轴电枢反应磁路经过气隙、齿、轭2 2、对凸极同步电机的影响、对凸极同步电机的影响 交轴电枢反

45、应电抗：交轴电枢反应电抗： 4.7 饱和对电机参数的影响饱和对电机参数的影响 二、饱和对参数的影响二、饱和对参数的影响 2 2、对凸极同步电机的影响、对凸极同步电机的影响 交轴电枢反应电抗：交轴电枢反应电抗： d)d) 查曲线求出，查曲线求出， （图（图4-25） skaqsqaqXXaqsX4.7 饱和对电机参数的影响饱和对电机参数的影响 二、饱和对参数的影响二、饱和对参数的影响 2 2、对凸极同步电机的影响、对凸极同步电机的影响 直轴电枢反应电抗直轴电枢反应电抗 d d轴磁路：气隙轴磁路：气隙齿齿轭轭极身极身 只需考虑齿、轭和极身的饱和影响。只需考虑齿、轭和极身的饱和影响。 dadXads

46、X1mtjsFFFFkF1()mtjf FFFF 1,mtjF FFFFNE4.7 饱和对电机参数的影响饱和对电机参数的影响 二、饱和对参数的影响二、饱和对参数的影响 2 2、对凸极同步电机的影响、对凸极同步电机的影响 直轴电枢反应电抗直轴电枢反应电抗 a)a)： 由矢量图可知由矢量图可知 NE22)sin()cos(NNNNUXIUE4.7 饱和对电机参数的影响饱和对电机参数的影响 二、饱和对参数的影响二、饱和对参数的影响 2 2、对凸极同步电机的影响、对凸极同步电机的影响 直轴电枢反应电抗直轴电枢反应电抗 b) b) 14dpNmNNfNKKEd)d) c)c) mtjFFFFF1,1mt

47、jsFFFFkF425sdK查曲线图dadXadsX4.8 斜槽漏抗计算斜槽漏抗计算 一、斜槽漏抗一、斜槽漏抗 在异步电机中，为了削弱由齿谐波磁场引起的附加转矩及噪声，在异步电机中，为了削弱由齿谐波磁场引起的附加转矩及噪声，一般笼型转子常采用斜槽，即把转子槽相对定子槽沿轴向一般笼型转子常采用斜槽，即把转子槽相对定子槽沿轴向扭斜一个角扭斜一个角度度。这样，定、转子绕组间耦合系数减小了，即定子电流产生的基波。这样，定、转子绕组间耦合系数减小了，即定子电流产生的基波磁场有一部分不与转子导条耦合（反之也时）。磁场有一部分不与转子导条耦合（反之也时）。相当于定、转子间相当于定、转子间互感电抗减小，定转子

48、互感电抗减小，定转子漏抗增加漏抗增加。这种由斜槽引起的这种由斜槽引起的附加漏抗称斜槽附加漏抗称斜槽漏抗漏抗。 4.8 斜槽漏抗计算斜槽漏抗计算 一、斜槽漏抗一、斜槽漏抗 1)sin(2222ZptbZptbKsksksk感应电机互感电抗（主电抗）感应电机互感电抗（主电抗） mskmXKX定、转子漏抗中分别增加一斜槽漏抗：定、转子漏抗中分别增加一斜槽漏抗： skmskXXK)1 (但实际计算斜槽漏抗不是这样计算（定、转子漏抗的增加）但实际计算斜槽漏抗不是这样计算（定、转子漏抗的增加） 4.8 斜槽漏抗计算斜槽漏抗计算 二、斜槽漏抗的计算二、斜槽漏抗的计算 而是将定、转子斜槽漏抗都归入转子回路内，

49、如图。而是将定、转子斜槽漏抗都归入转子回路内，如图。 感应电机考虑斜槽影响的等效电路感应电机考虑斜槽影响的等效电路 把定子斜槽漏抗归入转子回路时的等效电路把定子斜槽漏抗归入转子回路时的等效电路 4.8 斜槽漏抗计算斜槽漏抗计算 二、斜槽漏抗的计算二、斜槽漏抗的计算 这样变换励磁回路电抗乘以系数：这样变换励磁回路电抗乘以系数： skmskmskKXKXK1)1 (112 与不考虑斜槽的励磁支路电抗相同。与不考虑斜槽的励磁支路电抗相同。 mmskXXK12转子回路内所有参数须乘以转子回路内所有参数须乘以2124.8 斜槽漏抗计算斜槽漏抗计算 二、斜槽漏抗的计算二、斜槽漏抗的计算 定转子总斜槽漏抗：

50、定转子总斜槽漏抗： 2(1)(1)1212XKXKXmmsksksk 定子边定子边 转子边转子边 mskXK) 11(2找出斜槽漏抗找出斜槽漏抗 谐波漏抗谐波漏抗 关系：关系： 222skskbXXtskX2X4.8 斜槽漏抗计算斜槽漏抗计算 二、斜槽漏抗的计算二、斜槽漏抗的计算 由于斜槽后，基波漏磁场沿轴向分布不均匀，两端大中间小，由于斜槽后，基波漏磁场沿轴向分布不均匀，两端大中间小，两端的磁路较饱和，使有所减小；另外由于转子导条与铁心间没有两端的磁路较饱和，使有所减小；另外由于转子导条与铁心间没有很好绝缘，斜槽后相邻导条间产生横向电流也会使漏抗减小，实际很好绝缘，斜槽后相邻导条间产生横向电