1、第十章第十章感应电机的电磁设计感应电机的电磁设计第十章第十章 感应电机的电磁设计感应电机的电磁设计10.10.1 1、概述、概述10.10.2 2、主要尺寸与气隙的确定、主要尺寸与气隙的确定10.10.3 3、定子绕组与铁心的设计、定子绕组与铁心的设计10.10.4 4、转子绕组与铁心的设计、转子绕组与铁心的设计10.10.5 5、工作性能的计算、工作性能的计算10.10.6 6、起动性能的计算、起动性能的计算10.1 概概 述述一、我国感应电机主要系列一、我国感应电机主要系列 100 100个系列，个系列，500500多个品种，多个品种，50005000多个规格。按照电机尺寸分成大多个规格。
2、按照电机尺寸分成大（H0.63,DH0.63,D1 11m,P400Kw,U=3000V1m,P400Kw,U=3000V或或6000V6000V）、中（）、中（H0.355-0.63,DH0.355-0.63,D1 10.5m-0.5m-1m,P45-132kW,U=380V1m,P45-132kW,U=380V、3000V3000V或或6000V6000V） 、小型（、小型（H0.08-H0.08-0.315,D0.315,D1 10.12m-0.5m,P0.55-90kW,U=380V0.12m-0.5m,P0.55-90kW,U=380V。Y（IP44） 小型三相感应电动机小型三相感应
3、电动机J2，JO2 小型三相感应感应电动机小型三相感应感应电动机JS 三相笼型转子感应电动机（中型）三相笼型转子感应电动机（中型）JR 三相绕线转子感应电动机（中型）三相绕线转子感应电动机（中型）JS2，JSL2 三相感应电动机（中型、低压）三相感应电动机（中型、低压）JR2，JRL2 三相感应电动机（中型、低压）三相感应电动机（中型、低压）Y 三相笼型转子感应电动机（大型）三相笼型转子感应电动机（大型） YR 三相绕线转子感应电动机（大型）三相绕线转子感应电动机（大型）YK 大型高速感应电动机大型高速感应电动机概概 述述一、我国感应电机主要系列一、我国感应电机主要系列 派生、专用系列：派生、
4、专用系列： YQ 高起动转矩感应电动机（小型）高起动转矩感应电动机（小型） YH 高转差率感应电动机（小型）高转差率感应电动机（小型） YD 变极多速感应电动机变极多速感应电动机 YZ 起重及冶金用感应电动机起重及冶金用感应电动机 YQS 潜水感应电机潜水感应电机 YLB 立式深井泵用感应电动机立式深井泵用感应电动机概概 述述二、二、感应电动机的主要性能指标和额定数据感应电动机的主要性能指标和额定数据 效率效率 起动电流倍数起动电流倍数 功率因数功率因数 绕组、铁心温升绕组、铁心温升 最大转矩倍数最大转矩倍数 起动过程中最小转矩起动过程中最小转矩 起动转矩倍数起动转矩倍数 （1 1）主要性能指
5、标）主要性能指标 cosNMTTNstTTNstIIFecu,minT概概 述述二、二、感应电动机的主要性能指标和额定数据感应电动机的主要性能指标和额定数据 （2 2）额定数据）额定数据 额定功率额定功率 额定电压额定电压 额定频率额定频率 额定转速额定转速 NPNUNfNn基值推导：基值推导： 电压：电压： NU功率：功率： NP 相相电流：电流： NNKWUmPI1 阻抗：阻抗： 21NNKWKWNUm UZIP转矩：转矩： NNNnPT955010.2 主要尺寸与气隙的确定主要尺寸与气隙的确定 一、主要尺寸和计算功率一、主要尺寸和计算功率 nPCnPABKKlDAdpNmpef11 .
6、62计算功率：计算功率： 111IEmP 额定功率：额定功率： cos11IUmPNNNNPUEPcos11由前推导由前推导(P228(P228页，相量图）：页，相量图）： 0),(1NUE引入电势系数引入电势系数 LLQPNEXIRIUEK1)(1*1*1*1*11NLPPcos1)1 (10. 2 主要尺寸与气隙的确定主要尺寸与气隙的确定 设计方法：设计方法： cos,已知，已知， *1*1,XR未知，需先假定一个未知，需先假定一个 )1 (L预估预估 95. 085. 0)1 (L完成磁路参数计算后，偏差完成磁路参数计算后，偏差 %5 . 0)1 ()1 (LL2极小型：极小型： 经验公
7、式估算经验公式估算： )1 (LNLPln0866.092.01非非2极小型：极小型： pPNL013. 0ln0108. 0931. 01中型：中型： pPNL01. 0ln0109. 0892. 0110. 2 主要尺寸与气隙的确定主要尺寸与气隙的确定 额定功率的单位为：额定功率的单位为：kW二、电磁负荷的选择二、电磁负荷的选择 磁化电流：磁化电流： 11109 . 02dpmKNmpFI（1 1）每极磁势）每极磁势 主要用来克服主要用来克服 ， 决定于决定于 ，0FFmIBABIIKWmcos,*mIABBAUXIXNKW*（2）ststITTXAB,max*选取方法：选取方法： 中小型
8、：中小型： TBmAA)8 . 05 . 0(/)10501015(33大大 型型： 可略高可略高 BA,10. 2 主要尺寸与气隙的确定主要尺寸与气隙的确定 10. 2 主要尺寸与气隙的确定主要尺寸与气隙的确定 三、主要尺寸比的选择三、主要尺寸比的选择 对不同内型电机主要尺寸比选择见表对不同内型电机主要尺寸比选择见表10-210-2。 对于一定的极数，定子铁心外径与内径存在一定比例（表对于一定的极数，定子铁心外径与内径存在一定比例（表10-3） 11 iDD变动范围在变动范围在5%左右。左右。 10.2 主要尺寸与气隙的确定主要尺寸与气隙的确定 四、主要尺寸的确定四、主要尺寸的确定 2111
9、0 2,10 1(1)cos,LNiefPPD lA Bn参考图表选择VnPABKKlDdpNmpefi11 . 621（1）饱和正弦不饱和)71. 066. 0(637. 02BBavp10.2 主要尺寸与气隙的确定主要尺寸与气隙的确定 2、参考表、参考表10-2选择值，选择值， 12iefDlpVDpDlDiiefi3131212312pVDi初步计算初步计算 13111211210 3iiiefiDpVVDDDlDD参考表达式按标准外径调整五、空气隙的确定五、空气隙的确定 1 1、影响：、影响： cosmI温升损耗影响机械可靠性过小,maxTTXst2、气隙基本上决定于定子内径、轴直径、
10、轴承间的转子长度。气隙基本上决定于定子内径、轴直径、轴承间的转子长度。 经验公式：经验公式： 小功率电机：小功率电机： 310.3(0.47) 10:ittD lml铁心长度大、中型电机：大、中型电机： mpDi3110)291 (10.2 主要尺寸与气隙的确定主要尺寸与气隙的确定 10.10.3 3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 一、定子槽数的选择一、定子槽数的选择 二、定子绕组型式和节距的选择二、定子绕组型式和节距的选择 三、每相串联导体数、每槽导体数计算三、每相串联导体数、每槽导体数计算 四、电流密度的选择及线规、并绕根数和并联支路数的确定四、电流密度的选择及线规、并绕根数和
11、并联支路数的确定 五、定子冲片的设计五、定子冲片的设计 3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 一、定子槽数的选择一、定子槽数的选择 pmZq211值大小对电机的参数、附加损耗、温升、绝缘材料耗量等有影响（值大小对电机的参数、附加损耗、温升、绝缘材料耗量等有影响（P231P231页）页） 1q 定子谐波磁场减小，定子谐波磁场减小， ， 每槽导体数减少，每槽导体数减少， 槽中线圈边总散热面积槽中线圈边总散热面积，利于散热，利于散热 绝缘材料用量、工时绝缘材料用量、工时，槽利用率，槽利用率 adpX1,sXZ1q大大 一般感应电动机：一般感应电动机： =（26） 取整数取整数 极数少，功率大
12、电机：极数少，功率大电机： 取大些取大些 （2极取极取 =（69） 极数多电机：极数多电机： 取小些取小些 1q1q1q1q二、定子绕组型式和节距的选择二、定子绕组型式和节距的选择 （一）（一）单层绕组单层绕组 优点：优点： 槽内无层间绝缘，槽利用率高；槽内无层间绝缘，槽利用率高； 同槽内导线同相，不会发生相间击穿；同槽内导线同相，不会发生相间击穿； 线圈总数比双层少一半，嵌线方便。线圈总数比双层少一半，嵌线方便。缺点：缺点： 不易做成短距，磁势波形较双层为差；不易做成短距，磁势波形较双层为差； 电机导线粗时，绕组嵌放和端部整形较困难。电机导线粗时，绕组嵌放和端部整形较困难。 3 定子绕组与铁
13、心的设计定子绕组与铁心的设计 3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 链式绕组：链式绕组： 各线圈大小相同，嵌线困难，各线圈大小相同，嵌线困难， =2 的的4，6，8极电机极电机；同心式绕组：同心式绕组： 嵌线容易，易实现机械化，嵌线容易，易实现机械化， =4，6，8二极电机；端二极电机；端部用铜多，一部用铜多，一极相组中各线圈尺寸不同，制作复杂；极相组中各线圈尺寸不同，制作复杂； 交叉式绕组：交叉式绕组： 可以节省端部接线，可以节省端部接线， 为奇数电机。为奇数电机。 1q1q1q单层单层绕组绕组3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 ( (二）双层绕组二）双层绕组 适用于功率较
14、大的感应电动机适用于功率较大的感应电动机 优点：优点： 可选择有利的节距以改善磁势、电势波形，使电机电气性能好；可选择有利的节距以改善磁势、电势波形，使电机电气性能好； 端部排列方便；端部排列方便； 线圈尺寸相同，便于制造。线圈尺寸相同，便于制造。缺点：绝缘材料多，嵌线麻烦缺点：绝缘材料多，嵌线麻烦 3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 ( (三）单双层绕组和三）单双层绕组和Y-混合绕组（混合绕组（P233P233页）页） 1、单双层绕组、单双层绕组（ 具备单双层绕组的优点）具备单双层绕组的优点） 短距时，某些槽内上下层导体属于同一相，而某些槽内上下层属短距时，某些槽内上下层导体属于同
15、一相，而某些槽内上下层属于不同相。把属于同相上下层导体合起来，用单层绕组代替，而不同于不同相。把属于同相上下层导体合起来，用单层绕组代替，而不同相的仍保持原来的双层，按同心式绕组端部形状将端部连接起来。相的仍保持原来的双层，按同心式绕组端部形状将端部连接起来。 2、Y-混合绕组：混合绕组： 把普通把普通60相带三相绕组分成两套三相绕组；其空间相位互差相带三相绕组分成两套三相绕组；其空间相位互差30电角度，一套电角度，一套Y，一套一套；电流在时间相位上互差电流在时间相位上互差30。 3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 （四）绕组节距的选择（四）绕组节距的选择 双层绕组双层绕组 正常电机
16、：正常电机： 削弱削弱5、7次谐波次谐波56y32y两极电机：两极电机： 便于嵌线，缩短端部长度便于嵌线，缩短端部长度 单层绕组：单层绕组： 一般用整距一般用整距 分布系数：分布系数： 1111sin()22sin2dqpKZq槽距电角短距系数：短距系数： 111 1sin2pyKm q基波绕组系数：基波绕组系数： 111pddpKKK3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 三、每相串联导体数、每槽导体数计算三、每相串联导体数、每槽导体数计算 11 111111coscosiiKWKWm NIADD ANm III线负荷 大小影响大小影响 、
17、 数值。数值。 ， ， ， ， ， ， 。 1NAB1NABcosmaxTstTstI设计时常通过改动设计时常通过改动 来取得若干不同设计方案进行优化。来取得若干不同设计方案进行优化。 1N3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 四、电流密度的选择及线规、并绕根数和并联支路数的确定四、电流密度的选择及线规、并绕根数和并联支路数的确定 1 1、电密：、电密： 寿命和可靠性降低降低成本节省材料pAJc,1大、中、小型铜线电机：大、中、小型铜线电机： 2661/)105 .6104(mAJ对大型电机：参考极距对大型电机：参考极距 的大小来选择的大小来选择 （热负荷）。（热负荷）。1AJ 极距大
18、，意味着转子圆周速度较高，通风冷却效果较好，因而可极距大，意味着转子圆周速度较高，通风冷却效果较好，因而可选择较大的热负荷。选择较大的热负荷。2 2、线规：、线规： 并联支路数导线并绕根数定子额定相电流11111111aNIJNaIAttc3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 3 3、并联支路数：、并联支路数： 双层：双层： 条件条件 =整数整数， 12appa2max1paqpaqmax11max112奇数偶数单层：单层：小型电机：线径小型电机：线径 根，极数少电机取较大根，极数少电机取较大 ；8,68. 11tNmmD 大型电机：扁导线大型电机：扁导线 导线宽厚比导线宽厚比 ，槽口
19、、槽宽、槽高尺寸适当；，槽口、槽宽、槽高尺寸适当； )0 . 45 . 1 (ab 每根导线截面积每根导线截面积 15 。 2mm3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 步骤：步骤： 计算导线截面计算导线截面 查标准线规表查标准线规表 选标准选标准导线导线 圆线直径、扁线宽厚圆线直径、扁线宽厚 1111 1ctIAa N J3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 五、定子冲片的设计五、定子冲片的设计 （一）槽形：）槽形： 半闭口槽（梨形槽、梯形槽）半闭口槽（梨形槽、梯形槽） 半开口槽半开口槽 开口槽开口槽 （二）槽满率：（二）槽满率：
20、导线有规则排列所占的面积与槽有效面积之比。导线有规则排列所占的面积与槽有效面积之比。 211(7580)%100%fsiefsitsfefSdAAAAAN NdSA绝缘导线直径槽有效面积槽面积槽绝缘所占面积2211121212111212()22()(22)()(2)sssisirbrAhhAihrrbAihr双层单层3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 （三）槽形尺寸的确定（三）槽形尺寸的确定 考虑因素：考虑因素： 槽满率；槽满率； 齿部和轭部磁密要适当；齿部和轭部磁密要适当； 齿部有足够机械强度，轭部有足够刚度；齿部有足够机械强度，轭部有足够刚度； 槽形尺寸深宽比对电机参数的影响。
21、槽形尺寸深宽比对电机参数的影响。 （1 1）半闭口槽）半闭口槽 3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 假定一个齿距内的气隙磁通全部进入齿内，则定子齿宽假定一个齿距内的气隙磁通全部进入齿内，则定子齿宽 111110.92(),0.95()(1.4 1.6)iFetDttZKBT定子齿距铁心叠压系数涂漆不涂漆定子齿磁密111tFett BbKB如何确定半闭口槽尺寸？3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 每极磁通经齿部后分两部分进入轭部，定子轭部计算高度每极磁通经齿部后分两部分进入轭部，定子轭部计算高度 11()(1.11.5)(0.68)jtppBBT定子轭部磁密计算极弧系数112
22、pjFejBhKB3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 槽口宽度：槽口宽度： =2.5-4.0mm，比线径大比线径大1.2-1.6mm；机械嵌线时，机械嵌线时，槽口还需适当放宽。槽口还需适当放宽。 01b 槽口高度：槽口高度： =0.52.0 mm 01b 角：角：3030左右左右 根据估算和选用数据，作图确定尺寸，核算槽满率，必要调整。根据估算和选用数据，作图确定尺寸，核算槽满率，必要调整。 2 2、平行槽、平行槽 3 定子绕组与铁心的设计定子绕组与铁心的设计 槽形尺寸和扁线尺寸及绝缘结构尺寸结合考虑，不须核算槽满率。槽形尺寸和扁线尺寸及绝缘结构尺寸结合考虑，不须核算槽满率。 111
23、1)5 . 55 . 3()62. 045. 0(sssbhtb最后需核验齿部最大磁密最后需核验齿部最大磁密 。 TBt0 . 2max4 转子绕组与铁心的设计转子绕组与铁心的设计一、笼型转子的设计计算一、笼型转子的设计计算 （一）转子槽数的选择及定转子槽配合问题（一）转子槽数的选择及定转子槽配合问题 1、槽配合对附加损耗的影响（少槽、槽配合对附加损耗的影响（少槽近槽配合）近槽配合） 当定、转子槽数很接近时，转子齿顶的宽度将十分接近定子齿当定、转子槽数很接近时，转子齿顶的宽度将十分接近定子齿谐波的波长，因此转子齿中由定子齿谐波磁通引起的脉振较小谐波的波长，因此转子齿中由定子齿谐波磁通引起的脉振
24、较小2、槽配合对异步附加转矩的影响（近槽）、槽配合对异步附加转矩的影响（近槽） 定子绕组产生的磁场中含有的不同极数的谐波以不同速度和转向在旋转。定子绕组产生的磁场中含有的不同极数的谐波以不同速度和转向在旋转。并在鼠笼中感生电流，产生一个与其次数相同、转速和转向相同的谐波磁场，并在鼠笼中感生电流，产生一个与其次数相同、转速和转向相同的谐波磁场，这两个磁场相互作用产生的转矩称为异步附加转矩。（图这两个磁场相互作用产生的转矩称为异步附加转矩。（图10-11）3、槽配合对同步附加转矩的影响（不讲）、槽配合对同步附加转矩的影响（不讲）4、槽配合对振动和噪声的影响（不讲）、槽配合对振动和噪声的影响（不讲）
25、5、感应电机定、转子槽配合的选择、感应电机定、转子槽配合的选择4 转子绕组与铁心的设计转子绕组与铁心的设计原则：原则： 为减小附加损耗，应采用少槽近槽配合；为减小附加损耗，应采用少槽近槽配合； 为避免起动过程中较强的异步附加损耗，使为避免起动过程中较强的异步附加损耗，使 ； 为避免起动过程中较强的同步附加损耗、振动和噪声，为避免起动过程中较强的同步附加损耗、振动和噪声， 应避免（表应避免（表10-710-7）中的槽配合。）中的槽配合。 12ZZ4 转子绕组与铁心的设计转子绕组与铁心的设计（二）转子槽形的选择和槽形尺寸的确定（二）转子槽形的选择和槽形尺寸的确定 1 1、转子槽形、转子槽形 (P2
26、47页比较页比较)铸铝转子：铸铝转子： 平行齿平行齿 平行槽平行槽 凸形槽凸形槽 刀形槽刀形槽 闭口槽闭口槽 双笼转子槽双笼转子槽 梯形槽梯形槽 铜条转子：铜条转子： 半闭口平行槽半闭口平行槽 2 2、转子槽形尺寸的确定、转子槽形尺寸的确定 影响影响：（：（P247P247页）页） 其中对其中对 关系最密切关系最密切 笼型转子尺寸的确定另须着重考虑起动性能的要求。笼型转子尺寸的确定另须着重考虑起动性能的要求。 ,cos,2maxCuststpSSTTTI曲线形状STTIstst,max4 转子绕组与铁心的设计转子绕组与铁心的设计对于铸铝转子，槽面积和铝条面积认为相等，先估算转子导条电流。对于铸
27、铝转子，槽面积和铝条面积认为相等，先估算转子导条电流。 11121222,cosdpIIdpm NKIK IKm NK考虑转子电流相位不同引入的系数 与有关222211212213:dpdpIBBm NZKNKIK IZIAJ导条截面积 对于中小型铸铝转子：对于中小型铸铝转子： 266/)105 . 4100 . 2(mAJB22,stBBBCuTRJJJSp为了足够不能太小,不能太小太大 则4 转子绕组与铁心的设计转子绕组与铁心的设计4 转子绕组与铁心的设计转子绕组与铁心的设计槽形：槽面积初定后，进一步确定尺寸槽形：槽面积初定后，进一步确定尺寸 TBTBjt0 . 160. 125. 122
28、槽口部分尺寸可参考相近规格的电机来决定。槽口部分尺寸可参考相近规格的电机来决定。 4 转子绕组与铁心的设计转子绕组与铁心的设计3 3、端环的设计、端环的设计 端环电流：端环电流： pZIZpIIR2sin212222端环面积：端环面积： BRRRRJJJIA)8 . 045. 0(端环电密端环外径：端环外径： 比转子外径小（比转子外径小（38）mm （以便铸铝模定位）以便铸铝模定位）端环内径：端环内径： 略小于转子槽底所在圆直径略小于转子槽底所在圆直径 端环厚度：端环厚度： 按所需截面积按所需截面积 并考虑加工工艺要求决定并考虑加工工艺要求决定4 转子绕组与铁心的设计转子绕组与铁心的设计二、绕
29、线转子的设计计算二、绕线转子的设计计算 （一）转子槽数的选择（一）转子槽数的选择 为了减少噪声和振动，一般采用整数槽绕组。为了减少噪声和振动，一般采用整数槽绕组。 为了减少附加损耗，考虑转子开路电压的控制数字，槽数不宜太多。为了减少附加损耗，考虑转子开路电压的控制数字，槽数不宜太多。当采用分数槽当采用分数槽 时，宜选取时，宜选取 的分数槽。的分数槽。 )(2dcbq2d4 转子绕组与铁心的设计转子绕组与铁心的设计（二）转子绕组的特点及设计方法（二）转子绕组的特点及设计方法（不讲）（不讲） 1 1、功率较小的电机、功率较小的电机 一般用圆导线一根或数根做成单层多匝绕组；一般用圆导线一根或数根做成
30、单层多匝绕组； 转子槽形：平行齿的半闭口槽转子槽形：平行齿的半闭口槽 每相串联导体数：每相串联导体数： 11202102dpdpNKENEK1002*012010(1)NdpmEUKIXEE转子基波绕组系数转子静止时开路相电势空载定子相电势4 转子绕组与铁心的设计转子绕组与铁心的设计2 2、功率较大电机和中型电机、功率较大电机和中型电机 采用双层整距波绕组采用双层整距波绕组 （省去极间边线，使转子易达平衡）（省去极间边线，使转子易达平衡） 转子槽形：半闭口的平行槽转子槽形：半闭口的平行槽 结构：每个线圈做成一匝，绕组系由半绕组元件组成，元件采用扁线结构：每个线圈做成一匝，绕组系由半绕组元件组成
31、，元件采用扁线弯制，仅一端预先成型；除末端外，导线全长预先绝缘，嵌线由槽一端穿弯制，仅一端预先成型；除末端外，导线全长预先绝缘，嵌线由槽一端穿入，再弯形端接，最后用头套将半绕组元件入，再弯形端接，最后用头套将半绕组元件“端接端接”部分联接，再经焊接部分联接，再经焊接便便成。成。 转子绕组：转子绕组： Y或或 22a则：则： 22222 2ssZ NNNm a转子每槽导体数2222011dpNdpNKNEUNK核算空载转子相电势或集电环开路电压核算空载转子相电势或集电环开路电压 估算 12221222dpIdpm NKIK Im NKx导体截面积导体截面积 222 26622(4.5 10 6.
32、5 10 ) /cIAa JJA m选线规选线规 22,jtBB校验校验 4 转子绕组与铁心的设计转子绕组与铁心的设计5 工作性能的计算工作性能的计算（略去（略去 ） 较准确较准确型等效电路型等效电路 简化电路简化电路 *21121,mIRXRI校正系数：校正系数： *1*1111mmXXZZ工作性能计算：工作性能计算： NINcosNNSmaxT一、定子电流的计算一、定子电流的计算 5 工作性能的计算工作性能的计算2*12*1*1QPIII由简化可知：定转子有功分量相等由简化可知：定转子有功分量相等 定转子电流无功分量：定转子电流无功分量： *1mXQIII*XmII额定负载转子电流无功分量
33、标么值额定负载磁化电流标么值定子电流有功分量：定子电流有功分量： *111111()NPPKWNNImUPIImUP先假定一个5 工作性能的计算工作性能的计算*1121*2()1XXXXXZZI负载支路总电抗负载支路总阻抗转子电流无功分量：转子电流无功分量： *2*2*2*222211*sin()XPQXIIIIXIIXZ2*211*11 ()XXPPIIXII整理得：整理得： 求解此二次代数方程，采用近似计算法求解此二次代数方程，采用近似计算法迭代法，忽略高次项迭代法，忽略高次项 2*1*12*1*1*)(1PPXIXIXI在假定效率在假定效率 *1111NKWKWNPIII IImU5 工
34、作性能的计算工作性能的计算二、二、功率因数的计算功率因数的计算 *11*2*2111cosPPPQIIIII5 工作性能的计算工作性能的计算三、效率三、效率 的计算的计算 *1*12(1) 100%(1) 100%1NsFeCuCufwppPppppppp%55 误差不符与 提高效率、减小损耗的主要措施：提高效率、减小损耗的主要措施： 选用合适槽配合，设计新型绕组以降低谐波引起的附加损耗；选用合适槽配合，设计新型绕组以降低谐波引起的附加损耗； 改进加工工艺，设计高效风扇。改进加工工艺，设计高效风扇。 5 工作性能的计算工作性能的计算4 4、额定转差率的计算、额定转差率的计算 *22*21CuC
35、uNemsCufwppSpppp生产实践中，分母加上铁心中附加损耗一项，大小等于生产实践中，分母加上铁心中附加损耗一项，大小等于 )(*FejFetFeppp5 工作性能的计算工作性能的计算5 5、最大转矩倍数、最大转矩倍数 211221112*122*2*21111114()2(1)2(1)14()2()NmNKWNNNmNNmNNKWm pUTf RRXm pUITfSm pUfSSTTTm pUIf RRXRRX时影响最大的主要因素是：影响最大的主要因素是： 调整调整 及槽形。及槽形。 *AXXBBA,6 起动性能的计算起动性能的计算 感应电动机起动时的两个显著特点：感应电动机起动时的两
36、个显著特点：起动电流起动电流 大，使定转子漏磁路高度饱和；大，使定转子漏磁路高度饱和； 转子电流频率等于电源频率（转子电流频率等于电源频率（ ），比运行时高很多，使导条），比运行时高很多，使导条电流产生集肤效应。电流产生集肤效应。 stI12ff 一、感应电动机起动时漏磁路饱和效应对漏抗的影响一、感应电动机起动时漏磁路饱和效应对漏抗的影响 6 起动性能的计算起动性能的计算 1 1、漏磁路饱和效应：、漏磁路饱和效应： 起动瞬间，电机处于短路状态，定、转子电流大大增加。由于起动瞬间，电机处于短路状态，定、转子电流大大增加。由于定转子绕组磁势正比于电流，所以磁势大为增加，以致漏磁路铁心定转子绕组磁势
37、正比于电流，所以磁势大为增加，以致漏磁路铁心高度饱和。高度饱和。 2 2、漏磁路饱和的影响：漏磁路饱和的影响： 转子漏抗减小转子漏抗减小 （只在槽漏抗（只在槽漏抗 、谐波漏抗、谐波漏抗 和斜槽漏抗和斜槽漏抗 中考虑）中考虑） sXXskX一、感应电动机起动时漏磁路饱和效应对漏抗的影响一、感应电动机起动时漏磁路饱和效应对漏抗的影响 6 起动性能的计算起动性能的计算 3 3、计算：、计算： 起动电流假定值：起动电流假定值： *(2.5 3.5)(2.53.5)(1.6 2.2)mstKWmIT IT与定子槽形有关最大转矩倍数 定子每槽磁势幅值：定子每槽磁势幅值： 111112stssUUIFN K
38、Ka考虑槽口节距漏抗系数一、感应电动机起动时漏磁路饱和效应对漏抗的影响一、感应电动机起动时漏磁路饱和效应对漏抗的影响 6 起动性能的计算起动性能的计算 转子每槽磁势幅值：转子每槽磁势幅值： 1:2222222sstsstsNINIF笼型转子根据绕组计算，忽略磁化电流，取根据绕组计算，忽略磁化电流，取 ，则，则 ststII22111122ZKKNmIFddpsts 起动时产生漏磁的定转子槽磁势平均值起动时产生漏磁的定转子槽磁势平均值 1202111101121() 120.707 () 1stsssstUpdFFFNZIKKKaZ式中，式中， 近似修正前面假定近似修正前面假定 所带来的误差。所
39、带来的误差。 0121II 6 起动性能的计算起动性能的计算 该漏磁通经过齿顶铁心和两个气隙。忽略铁心部分磁阻，则全部该漏磁通经过齿顶铁心和两个气隙。忽略铁心部分磁阻，则全部落在气隙部分，则落在气隙部分，则 有虚拟磁密有虚拟磁密 LstLFB20引入起动时漏磁饱和系数引入起动时漏磁饱和系数 1ZK 气隙磁势实际磁密总磁势虚拟磁密 （ ， 越饱和，越饱和， 比例越小，比例越小， ） LBFX起动时定转子谐波漏抗：起动时定转子谐波漏抗： *1*1)(XKstXZ*2*2)(XKstXZ 起动时斜槽漏抗：起动时斜槽漏抗： *)(skZskXKstX6 起动性能的计算起动性能的计算 对于漏抗的减小，等
40、效看作是定转子槽口宽度加大计算。对于漏抗的减小，等效看作是定转子槽口宽度加大计算。 槽口宽度：槽口宽度： sCbb00齿顶宽度：齿顶宽度： )()(00sCbtbt)(1)(00齿顶宽度之比btCbtCbtKssZ 漏磁路饱和引起的定转子齿顶宽度减少为：漏磁路饱和引起的定转子齿顶宽度减少为： )1)()1)(02220111ZsZsKbtCKbtC6 起动性能的计算起动性能的计算 对于漏抗的减小，等效看作是定转子槽口宽度加大计算。对于漏抗的减小，等效看作是定转子槽口宽度加大计算。 由于齿顶宽度减小，起动时槽口比漏磁导分别减少由于齿顶宽度减小，起动时槽口比漏磁导分别减少 U 如：开口槽如：开口槽
41、 )(0000000sssUCbCbhCbhbh半闭口槽半闭口槽 )5 . 1(58. 00010ssUCbCbhh起动时定子槽比漏磁导：起动时定子槽比漏磁导： 111111)()(LLUUUsKKst11,LUKK定子绕组节距漏抗系数定子绕组节距漏抗系数 6 起动性能的计算起动性能的计算 起动时转子槽比漏磁导：起动时转子槽比漏磁导： 2222)()(LXUUsKst考虑集肤对比漏磁导减小系数考虑集肤对比漏磁导减小系数XK起动时定转子槽漏抗：起动时定转子槽漏抗： 1*111*)()(ssssXststX2*222*)()(ssssXststX6 起动性能的计算起动性能的计算 )()()()(*
42、2*2*2*2*stXXstXstXstXskEs起动时定转子漏抗和总漏抗：起动时定转子漏抗和总漏抗： 1*1*1*1*)()()(EsXstXstXstX)()()(2*1*stXstXstX二、集肤效应及其对转子参数的影响二、集肤效应及其对转子参数的影响 6 起动性能的计算起动性能的计算 1 1、集肤效应：、集肤效应： 槽内导体有效高度槽内导体有效高度 ststsITXR,导条材料电阻率有关与转子槽形尺寸槽漏抗减小系数电阻增加系数,2fKKXF2、起动时考虑集肤效应的转子导条相对高度起动时考虑集肤效应的转子导条相对高度 转子电流频率导条电阻率转子槽宽转子导条宽度转子导条实际高度fbbhfb
43、bhBsBBBsBB2*2310987. 16 起动性能的计算起动性能的计算 以梯形槽为例：以梯形槽为例： 令转子导条高度令转子导条高度 ，导条电阻等效长度，导条电阻等效长度 ，槽漏抗等效高度，槽漏抗等效高度 00001BFprprsXBhRRKRRAhRhXXAKXXhX电磁集肤时导条交流电阻导条直流电阻集肤时导条槽漏抗槽漏抗6 起动性能的计算起动性能的计算 *2222*( )()BttFBRtBBBBRlllR stKRRllllRR转子铁心长度转子导条长度电流均匀分布导条电阻转子端环电阻6 起动性能的计算起动性能的计算 若有径向通风道：若有径向通风道： *22*2)()(RBBtBBtF
44、RRlbNlllbNlKstR起动时总电阻：起动时总电阻： )(*2*1*stRRRst充分利用集肤效应改善起动性能：双笼槽、凸形槽、刀形槽充分利用集肤效应改善起动性能：双笼槽、凸形槽、刀形槽 三、起动电流和起动转矩的计算三、起动电流和起动转矩的计算 6 起动性能的计算起动性能的计算 1 1、起动时，、起动时， 可忽略不计。从等效电路看可忽略不计。从等效电路看 mIEZII,1111122222121222*2*2*( )( )( )( )( )( )()stNNNststststststNKWNKWstNststKWIIIUUUIZRXstRR stXstXstRXstZRXstUIUIIU
45、ZZI三、起动电流和起动转矩的计算三、起动电流和起动转矩的计算 6 起动性能的计算起动性能的计算 起动电流倍数：起动电流倍数： 1IIistst 若若 （假定值），则假定（假定值），则假定 偏小，偏小， ，低估了饱和的，低估了饱和的影响，影响， 。再次假设时，取。再次假设时，取 ，重新计算，误差，重新计算，误差不超过不超过 。 ststIIstIZKstIstX,)(ststII%3) 1(2)(12/ )()(22212221sfZstRpUmpfsstRImTstNst三、起动电流和起动转矩的计算三、起动电流和起动转矩的计算 6 起动性能的计算起动性能的计算 起动转矩倍数：起动转矩倍数：
46、)1 ()(2)1 (2)(2*212221*NstKWNNstNNststSZstRIpUmfSfZstRpUmTTT三、起动电流和起动转矩的计算三、起动电流和起动转矩的计算 6 起动性能的计算起动性能的计算 算例中：低于标准值，算例中：低于标准值，进一步调整的方法进一步调整的方法 （1）减少每槽导体数，使漏抗减小，起动总阻抗减小，可达到提高起动）减少每槽导体数，使漏抗减小，起动总阻抗减小，可达到提高起动转矩的目的；但起动电流有所增加，功率因数略有降低；转矩的目的；但起动电流有所增加，功率因数略有降低；（2） 缩小转子槽面积，使转子电阻增加，但效率有些下降；缩小转子槽面积，使转子电阻增加，但效率有些下降；（3）采用较深的槽形或凸形槽等，利用集肤效应使起动时转子电阻增）采用较深的槽形或凸形槽等，利用集肤效应使起动时转子电阻增加，但功率因数降低。加，但功率因数降低。
