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如何选择电机的电负载和气隙磁密?

发布时间:2021-07-06 08:06
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根据电机的综合技术经济指标,选择最合适的电负载和磁负载值,使制造和运行的总成本最小化,达到良好的性能。除了不要选择过高的电负载和磁负载的值外,还应考虑它们的比值。因为这个合适的比例不仅影响电机的参数和特性,而且与铜(铝)损耗和铁损的分布密切相关,即会影响效率最高出现在电机效率曲线上的位置。

因此,对于经常在轻负载下运行的电机,通常建议选择较大的电负载和较低的磁负载,以便在轻负载下获得较高的效率。

1电机的冷却条件对电磁负荷的选用也有重要影响

比如保护电机的电负载和磁负载,由于冷却条件较好,可以高于同规格的封闭式电机,通常可以比一般的小型异步电机高15~20%左右。

2电机所用的材料与绝缘结构的等级也直接影响

电磁负载的选择。所用绝缘结构的耐热等级越高,电机的允许温升越高;导磁材料越好(包括一些也起磁路作用的结构件),允许的磁密越高。电枢绕组采用铝线时,为了保证足够的空间,避免过大的电气损耗,电磁负载要低于铜线。

3电磁负荷的选择还和电机的功率及转速有关

电磁负载的选择也与电机的功率和速度有关,具体与电枢直径(或极距)和转子的周向速度有关。在周向速度较高的电机的气隙中,转子和冷却介质之间的相对速度较大,因此冷却条件得到改善,并且可以选择较大的电磁负载。电枢直径(或极距)越小,选择的电磁负载就应该越小,这主要是空间充足的问题,可以这样解释:在有内电枢的电机(如DC电机)中,电枢直径越小,齿根就会越窄,以保证与槽壁平行时有一定的槽距;当齿壁平行时,槽的尺寸会受到限制,以保证一定的齿截面积。

因此,当电机功率较小时(通常直径也较小),如果平行于槽壁,由于齿根处的磁密度限制,磁载荷的值不会太高,因为齿部的磁密度最大值通常是有限的。超过这个值后,励磁电流和铁损会迅速增加。同时由于齿根处磁密度的限制,相位不能太深,从而限制了槽距的大小和电负载的值。如果齿壁平行,小直径电机的槽距比大直径电机的槽距小,在齿距、齿宽、相深固定的情况下,电负载应该更小。同样,在内极电机(如凸极同步电机)中,当电枢直径变小时,励磁绕组占用的空间会减小,从而限制了励磁磁势的值,使电枢反应磁势及其密切相关的电负载和磁负载不能过高。而且电枢直径较小的电机通常导线较细(因为电流较小),绝缘比例较大,使得槽的空间利用率较差。此时,为了尽可能增大槽的空间,必须使齿宽变窄,这就要求磁载荷不能做得太高。

电磁负荷选择时要考虑的因素很多,很难单纯从理论上来确定。通常主要参考电机工业长期积累的经验数据,并分析对比所设计电机与已有电机之间在使用材料、结构、技术要求等方面的异同后进行选取。

工业的发展历史表明,随着材料,特别是电气材料、冷却条件和电机结构的不断改进,电机的利用系数以及电负载和磁负载的值逐渐增加,从而降低了电机的体积和质量,同时能量指标仍能得到保证。

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