单相串励电动机设计

一、 单相串励电动机设计

1.1 基本公式:

1.1.1 反电动势E:

对于直流串励电动机其中: P–––极对数; N–––电枢总的导体数

a–––电枢绕组并联支路对数

Φ–––每极气隙磁通量

n–––电机转速

PN 对于单相串励电动机:

E602akpn108(v)

kp–––电枢绕组短距系数.

1.1.2 电压平衡方程式:

对于直流串励电动机: UEIa(RaRf)Ub

Ra­­­––––电枢绕组电阻

PN8:

E60an108cen10(v)

、

Rf––––激磁绕组电阻

Ub­­­––––电刷与换向器间压降

对单相串励电动机:

2UUxUr2

Ux­­­­–––端电压有功分量

Ur––––端电压无功分量

1.1.3 电磁力矩公式:

PNIa2 a;

对于直流串励电动机:

Tm 对于交流串励电动机:

TmPNKpINcos2a2.(此为平均力矩,非瞬时力矩)

其中: ­­––– 电枢电流超前主磁通的相角.

1.1.4 每极气隙磁通量为:

..L.B

­­ ––– 极弧系数

、

 ––– 极弧长度

L­­ ––– 电枢铁芯计算长

B­­ ––– 气隙磁密

1.1.5 转速:

略去电刷和换向器之间的压降△Ub,则直流串励电动机的转速:

UIa(RaRf)Ce

n

UrUCOSEIa(RaRf)对单相串励电动机,在略去ΔUb和假设θ=0的条件下有:

1Cen2

E则

n2[uCOSIa(RaRf)]Ce.

1.2 电机主要参数之间的关系

1.2.1 电负荷(线负荷)、电密及发热因子之间的关系.

电负荷A定义: 沿电枢圆周单位长度上的安培导体数称为电负荷.

、

NI2a D

公式:

A N ­­ ––– 电枢总导体数

D ­­––– 电枢外径

a ––– 电枢绕组的并联支路对数

电密J:­ 导体单位横载面积上通过电流的大小.

4Id2

J d ­­––– 导体直径

发热因子: 电枢绕组的线负和导体电密J的乘积A·J叫发热因子.它决定了电机温升的高低.

NI4I2NI2AJ22aDda2Dd2

从上可见,在电流一定的条件下,对于整个电机有:

a. 导线的横载越大,则温升越低;

b. 电枢直径越大,则温升越低;

、

c. 电枢匝数越小,则温升越低.

但在实际情况中,为了增大力矩,往往电枢匝数较大,使得电枢温升高于定子线圈部位的温升.电机绝缘等级越高,允许发热因子的数值越大,一般对串激电机,A·J为700~1400安/厘米‧安/毫米2).

1.2.2 电机的体积、转速与功率之间的关系.

对于串励电动机 :

D2Ln61'p'pAB

PN22DLnDLnP'则P'P因串激电动机

'式中: P'------ 计算功率, ------- 效率, P -------- 额定功率, P -------- 计算极弧系数,

D2L------- 类同于电机的体积.

从上可知:

a. 在要求的转速与计算功率比值一定的条件下,改用不同类型的电机芯片(即改变D),则可通过改

变铁芯长度L来保证达到相同的性能;

b. 在电机的芯片与长度一定的条件下,要求的功率越大,则转速越高,如若要保证工作点的转速,则

应提高工作点的效率;

、

c. 在功率一定的条件下,可提高转速以减小电机体积.

1.2.3 利用系数KA与力矩之间的关系.

利用系数KA它反映了产生单位计算转矩所耗用的有效材料.

P'D2Ln

KAP'T'T'KA2DL. 因n,则

可见: 在D2·L(即电机体积)一定的条件下,产生的力矩越大,则利用系数越高.

1.2.4 电负荷与磁负荷之间的关系.

由

D2Ln61'p'pAB可知:

B2a. 若线负荷A不变,气隙磁密Bδ增大,则电机体积减小,用铁量减小;同时因铁损与耗增大,温升也将升高;同时气隙磁层降和磁路饱和程度增加,功率因子下降;

成正比则电机铁

b. 磁负荷Bδ不变,线负荷A增大,则电机体积减小,用铁量减少;因Bδ一定,而铁芯重量减小,则铁耗减少;同时因每极磁通变小,为了产生一定的感应电势,则绕组匝数必须增加,致使用铜量增加,铜耗随之增加,使绕组温升增高.