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如何選擇電機的電負載和氣隙磁密?

發(fā)布時間:2021-07-06 08:06
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根據(jù)電機的綜合技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo),選擇合適的電負載和磁負載值,使制造和運行的總成本小化,達到良好的性能。除了不要選擇過高的電負載和磁負載的值外,還應(yīng)考慮它們的比值。因為這個合適的比例不僅影響電機的參數(shù)和特性,而且與銅(鋁)損耗和鐵損的分布密切相關(guān),即會影響效率高出現(xiàn)在電機效率曲線上的位置。

因此,對于經(jīng)常在輕負載下運行的電機,通常建議選擇較大的電負載和較低的磁負載,以便在輕負載下獲得較高的效率。

1電機的冷卻條件對電磁負荷的選用也有重要影響

比如保護電機的電負載和磁負載,由于冷卻條件較好,可以高于同規(guī)格的封閉式電機,通常可以比一般的小型異步電機高15~20%左右。

2電機所用的材料與絕緣結(jié)構(gòu)的等級也直接影響

電磁負載的選擇。所用絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱等級越高,電機的允許溫升越高;導(dǎo)磁材料越好(包括一些也起磁路作用的結(jié)構(gòu)件),允許的磁密越高。電樞繞組采用鋁線時,為了保證足夠的空間,避免過大的電氣損耗,電磁負載要低于銅線。

3電磁負荷的選擇還和電機的功率及轉(zhuǎn)速有關(guān)

電磁負載的選擇也與電機的功率和速度有關(guān),具體與電樞直徑(或極距)和轉(zhuǎn)子的周向速度有關(guān)。在周向速度較高的電機的氣隙中,轉(zhuǎn)子和冷卻介質(zhì)之間的相對速度較大,因此冷卻條件得到改善,并且可以選擇較大的電磁負載。電樞直徑(或極距)越小,選擇的電磁負載就應(yīng)該越小,這主要是空間充足的問題,可以這樣解釋:在有內(nèi)電樞的電機(如DC電機)中,電樞直徑越小,齒根就會越窄,以保證與槽壁平行時有一定的槽距;當(dāng)齒壁平行時,槽的尺寸會受到限制,以保證一定的齒截面積。

因此,當(dāng)電機功率較小時(通常直徑也較小),如果平行于槽壁,由于齒根處的磁密度限制,磁載荷的值不會太高,因為齒部的磁密度值通常是有限的。超過這個值后,勵磁電流和鐵損會迅速增加。同時由于齒根處磁密度的限制,相位不能太深,從而限制了槽距的大小和電負載的值。如果齒壁平行,小直徑電機的槽距比大直徑電機的槽距小,在齒距、齒寬、相深固定的情況下,電負載應(yīng)該更小。同樣,在內(nèi)極電機(如凸極同步電機)中,當(dāng)電樞直徑變小時,勵磁繞組占用的空間會減小,從而限制了勵磁磁勢的值,使電樞反應(yīng)磁勢及其密切相關(guān)的電負載和磁負載不能過高。而且電樞直徑較小的電機通常導(dǎo)線較細(因為電流較小),絕緣比例較大,使得槽的空間利用率較差。此時,為了盡可能增大槽的空間,必須使齒寬變窄,這就要求磁載荷不能做得太高。

電磁負荷選擇時要考慮的因素很多,很難單純從理論上來確定。通常主要參考電機工業(yè)長期積累的經(jīng)驗數(shù)據(jù),并分析對比所設(shè)計電機與已有電機之間在使用材料、結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求等方面的異同后進行選取。

工業(yè)的發(fā)展歷史表明,隨著材料,特別是電氣材料、冷卻條件和電機結(jié)構(gòu)的不斷改進,電機的利用系數(shù)以及電負載和磁負載的值逐漸增加,從而降低了電機的體積和質(zhì)量,同時能量指標(biāo)仍能得到保證。

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