日期：2022-06-09 08:25 瀏覽次數(shù)：0
一個團隊參觀了企業(yè)，問了一個關(guān)于一個特別細長的電機的問題：為什么這個電機這么細長?沈女士覺得這個問題特別好，引出了一個很專業(yè)的問題。今天沈女士給大家講講電機的主要尺寸比。
在確定電機的磁負載后，可以初步確定電機的D2lef。為了描述方便，我們將D2lef定義為甲胄體積。電機可以設(shè)計得細長或短小。為了反映電機的這種幾何關(guān)系，通常采用主尺寸比=lef/的概念。的大小與電機性能、經(jīng)濟性和可制造性等密切相關(guān)。或者對他們有一定的影響?，F(xiàn)在，將分別解釋不同類型電機的值的選擇。在上面的描述中，相關(guān)代碼表示：
Lef——電樞的計算長度，單位為米;
3354電機極距，單位米;
D——電樞直徑，單位米。
電樞常數(shù)增大的分析
(1)電機將是細長的，即電機的總長度更長，直徑更小。這樣，繞組端部變短，端部使用的銅(鋁)量相應(yīng)減少。當(dāng)仍在正常范圍內(nèi)時，可以提高繞組中銅(鋁)的利用率。端蓋、軸承、刷握、換向器、繞組支架等結(jié)構(gòu)件體積小，重量輕。因此，單位功率的材料消耗更少，成本更低。
(2)假設(shè)電機電樞體積不變，那么鐵質(zhì)量M不變，相同磁密下基本鐵損也不變。然而，額外的鐵損耗減少，并且由于較小的直徑，機械損耗減少?？紤]到在電流密度不變的情況下，末端的銅(鋁)消耗會減少，所以電機中的總損耗會減少，效率會提高。
(3)由于繞組端部較短，端部漏抗降低。一般來說，這將降低總漏抗。
(4)由于電機細長，當(dāng)采用氣體作為冷卻介質(zhì)時，氣路變長，冷卻條件變差，導(dǎo)致軸向溫度分布不均勻性增大。因此，必須采取措施加強冷卻，例如采用更復(fù)雜的通風(fēng)系統(tǒng)。
然而，在主要依靠基座表面散熱的封閉式電機中，熱量主要通過定子鐵芯和基座向外輻射。此時，如果適當(dāng)?shù)貙㈦姍C做得細長一些，可以增加鐵芯與底座的接觸面積，有利于散熱(對于沒有徑向通風(fēng)通道的開放式或防護型電機，為了充分發(fā)揮繞組端部的散熱效果，輸入和輸出往往較小)。
(5)由于電機細長，線圈數(shù)量往往比粗短電機少，從而減少了線圈的制造時間和絕緣材料的消耗。但隨著電機沖片數(shù)量的增加，沖片、剪切、鐵心疊片的工時增加，模具磨損加劇。同時，機座的加工時數(shù)增加，由于芯徑較小，下線難度稍大，可能會增加下線時數(shù)。此外，為了確保轉(zhuǎn)子有足夠的剛度，必須使用更厚的轉(zhuǎn)軸。
(6)由于電機細長，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量和圓周速度小，有利于高轉(zhuǎn)速或機電時間常數(shù)小的電機。
選擇值時，主要考慮的通常是;參數(shù)和溫升，節(jié)省銅(鋁)，轉(zhuǎn)子的機械強度，轉(zhuǎn)動慣量的限制或要求等。
不同類型電機的選擇
異步電機
中小型異步電動機中，通常為0.4 ~ 1.5，少數(shù)為A=1.5 ~ 4.5對于大型異步電動機，=1 ~ 3.5;次數(shù)過多時，取較大值。異步電動機的過載能力和功率因數(shù)與漏抗有關(guān)，因此與有一定的關(guān)系。計算經(jīng)驗表明，=1~1.3適合這方面。當(dāng)=1.5 ~ 3時，可獲得銅(鋁)消耗量和銅(鋁)消耗量合適的電機。
mg_width="500" img_height="347" alt="主要尺寸比的選擇原則" inline="0">
●同步電機
對于凸極同步電機，λ一般隨極數(shù)的增加而增大。通常，中小型同步電機的λ=0.6~2.5，其上限屬于多極電機。對于高速或大型同步電機，由于轉(zhuǎn)子材料機械強度的限制，極距不能太大，因而λ值較大，可達3～4。
內(nèi)燃機驅(qū)動的同步發(fā)電機或負載具有脈動轉(zhuǎn)矩的同步電動機，為了避免因電機的電磁固有振蕩頻率與來自內(nèi)燃機(或壓縮機)轉(zhuǎn)矩的強迫振蕩頻率相近而引起共振，以及為限制負載時功率振蕩的幅值，要求電機具有較大的轉(zhuǎn)動慣量。通常這類同步電機的λ=0.8～1.2。對于一般同步電動機，λ的選擇則應(yīng)考慮異步起動和過載能力問題。由于其起動性能比異步電機的要差，而且需要牽入同步，故轉(zhuǎn)動慣量不應(yīng)太大，即λ一般宜取得大些。
水輪發(fā)電機的飛逸轉(zhuǎn)速較高(1.6~2.6nN)，為了保證飛逸時轉(zhuǎn)子構(gòu)件的機械應(yīng)力不超過允許值，最好選用較大的λ;但另一方面，由于在運行中發(fā)電機突然卸去全部負載時，水輪機導(dǎo)水機構(gòu)不能立即關(guān)閉，為了控制機組轉(zhuǎn)速上升值在一定范圍內(nèi)，并保證在所有運行情況下轉(zhuǎn)速變化率不大，從而使電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性較高，又需要一定的轉(zhuǎn)動慣量，也就是要求λ較小。這兩個要求是互相矛盾的，但如根據(jù)具體情況正確選擇λ，則矛盾是可以解決的。通常對于額定轉(zhuǎn)速較高或容量特大的水輪發(fā)電機，轉(zhuǎn)子機械強度問題比較突出;額定轉(zhuǎn)速較低的水輪發(fā)電機，轉(zhuǎn)子機械應(yīng)力一般不大，這時轉(zhuǎn)動慣量對尺寸的要求將起決定作用。
汽輪發(fā)電機通常為2極或4極，轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)子外徑增大時，其離心力迅速增大。轉(zhuǎn)子本體及護環(huán)材料目前可能達到的機械性能限制了它們外徑的加大。為了使轉(zhuǎn)子機械應(yīng)力不超過允許值，功率的增長主要只能在加強冷卻的情況下，通過增加電樞長度來達到，因此汽輪發(fā)電機的λ一般隨功率增加而增大。根據(jù)分析，從用銅量的觀點來看，λ=1.91(2極電機)或3.82(4極電機)是其最佳數(shù)值，大于上述數(shù)值時，不會降低損耗和提高效率，小于上述數(shù)值，則會引起損耗顯著增加和效率顯著降低。實際上，由于容量、電壓、使用材料和冷卻方式等的不同，的數(shù)值范圍仍舊相當(dāng)大(例如2極電機約為1~4)。
●直流電機
λ越大，則電樞越長，換向器片間電壓和換向元件的電抗電勢均將增大，使換向條件變差。過大的λ還會導(dǎo)致磁極鐵心的截面形狀變得狹長，使勵磁繞組金屬的利用率下降。一般說，小型直流電機的換向問題不大，本來λ可以取大些;但為了在電樞上獲得足夠的槽數(shù)，仍常采用較低的λ值。頻繁起動和可逆轉(zhuǎn)的軋鋼電動機，通常要求轉(zhuǎn)動慣量較小，以減少起動和運行過程中的能量損耗，縮短過渡過程的時間，提高生產(chǎn)率，因此需選取較大的λ值。
大型電機與高速電機，換向比較困難，而且為了避免因直徑太大而使電樞圓周速度過高，機械應(yīng)力超過允許值，λ也應(yīng)取得大些。通常中小型直流電機的λ=0.6~1.2(1.5)，大型直流電機的λ=1.25～2.5。
實際設(shè)計時，λ值的選擇往往需要通過若干計算方案的全面比較分析，才能作出正確判斷。
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