电机设计 第一章 电机设计概述 2 §1-1 电机制造工业的近况与发展趋势 2 §1-2 电机设计的任务与过程 3 §1-3 1-4 国家标准 国际标准 4 第二章 电机的主要参数之间的关系 5 §2-1 电机的主要参数之间的关系式 6 §2-2 电机中的几何相似定律概述 11 §2-3 电磁负荷的选择 13 §2-4 电机主要尺寸比的选择及确定主要尺寸的一般方法 16 §2-5 系列电机及其设计特点 19 第三章 磁路计算 20 §3-1 概述 20 §3-2 空气隙磁压降的计算 22 §3-3 齿部磁压降的计算 29 §3-4 轭部磁压降的计算 33 第四章 参数计算 38 §4-1 绕组电阻的计算 39 §4-2 绕组电抗的一般计算方法 42 §4-3 主电抗计算 43 §4-4 漏电抗计算 46 §4-5 漏抗标么值 59 §4-6 集肤效应对电机参数的影响 61 §4-7 饱和对电机参数的影响 62 §4-8 斜槽漏抗计算 64 第五章 损耗与效率 66 §5-1 概述 66 §5-2 基本铁耗 67 §5-3 空载时铁心中的附加损耗 69 §5-4 电气损耗 73 §5-5 负载时的附加损耗 74 §5-6 机械损耗 80 §5-7 效率 82 第六章 电机的冷却 83 §6-1 电机的冷却方式 83 §6-3 风扇 84 §6-4 径向通风系统中转子上其他风压元件参数的近似计算法 85 第七章 发热计算 86 §7-1 电机允许的温升限度 86 §7-2 传热的基本定律 88 §7-3 电机稳定温升的计算 92 第八章 结构设计和机械计算 97 §8-1 电机的基本结构型式 (自学) 97 §8-2 结构设计的基本内容、原则和方法 98 第十章 感应电机的电磁设计 99 §10-1 概述 99 §10-2 主要尺寸与气隙的确定 101 §10-3 定子绕组与铁心的设计 104 §10-4 转子绕组与铁心的设计 108 §10-5 工作性能的计算 111 §10-6 起动性能的计算 113 第十一章 电子计算机在电机设计计算中的应用 118 §11-1 概述 118 §11-2 曲线和图表的数学处理方法之一——插值法 119 §11-3 曲线和图表的数学处理方法之二——公式法 120 §11-4 机辅设计中常用的数值计算方法 121 §11-5 设计分析程序 121 §11-6 设计综合程序 122 第一篇 旋转电机设计 第一章 电机设计概述 §1-1 电机制造工业的近况与发展趋势 单机容量迅速增长 为什么单机容量要增加? 从制造角度看,功率大,材料越省,效率高,电机材料选用率提高; 从运行角度看,功率大,机组数目少,运行人员少,维修费用减小。 国内单机容量 国外单机容量 向多品种发展 我国中小型电机系列有72个系列,531个品种 J、JO 第一次统一设计 基本系列:异步电机 J2、JO2 第二次统一设计 Y、YO 第三次统一设计(性能好,效率高,噪声小) JS2 笼型 JR2 绕线型 T2 同步电机 Z3 直流电机 派生和专用系列: 防爆、船用、潜水 单绕组多速、力矩、起重冶金等 积极采用新技术、新材料、新结构和新工艺 应用电子计算机计算 新技术 异步电机单绕组多速和Y-△混合绕组 直流机的可控硅供电、无槽电枢 双水内冷却技术、直线电机 绝缘材料:主要采用E、B级,向B、F级过渡 玻璃粉支母 无溶剂浸漆 新材料 聚酰亚胺 DMD复合绝缘 玻璃钢 电工材料:向冷轧方面发展 自动化:自动下线、端部开槽 半自动化:总装自动线 新工艺 静电喷漆 中型电机转子导条环氧粉末涂敷 机座射压造型 标准化、系列化、通用化程度不断提高 积极开展电机理论、测试技术和新型发电方式的研究 对电机绕组、附加损耗、附加转矩、电机冷却、大型电机的端部磁场的研究; 磁流体、地热、太阳能、风力和燃气轮机用于发电的研究。 §1-2 电机设计的任务与过程 电机设计的任务 根据用户提出的产品规格(功率、电压、转速)和技术要求(效率、参数、温升、机械可靠性); 结合技术经济方面国家的方针政策和生产实际情况; 运用有关的理论和计算方法; 正确处理设计中遇到的多种矛盾; 设计出性能好,体积小、结构简单、运行可靠、制造和使用、维修方便的先进产品。 设计的依据 给定:额定功率、额定电压、相数、相间连接法、 额定频率、额定转速、额定功率因数 电机设计过程 准备阶段:熟悉国家标准; 收集相近电机样本和技术资料; 听取生产使用单位的意见要求; 编制技术任务或技术建议书。 电磁设计: 根据技术条件或技术任务书的规定,参照生产实践经验,通过计算方案比较来确定与所设计电磁性能有关的一些尺寸和数据,选定有关材料,并核算电磁性能。 结构设计: 机械结构、零部件尺寸、加工要求、材料; 机械计算; 通风计算; 温升计算。 对设计人员的要求 了解国家的技术经济政策; 本厂的工艺要了解; 要了解用户提出的规格要求; 要熟悉前人的经验知识。 §1-3 1-4 国家标准 国际标准 国家标准(代号GB):对电机的一般要求规定和技术要求; GB755-65 电机基本技术要求:各类电机技术要求、铭牌、线端标志; GB760-65 电机安装尺寸和外形尺寸的代号、规定各类电机的安装和外形尺寸代号。 部颁标准(代号JB):对某一类电机的技术要求、额定数据、使用条件; JB742-66 J2、JO2系列三相异步电动机技术条件; JB1104-68 Z2系列小型直流电机技术条件。 各类电机试验方法:GB1032-68 中小型三相异步电动机试验。 国际标准:指国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)所制订的有关标准。 IEC的第二技术委员会(简称TC2)是专门制订旋转电机标准的机构,它目前设有6个分技术委员会,分管汽轮发电机,尺寸和功率等级,电刷、刷握、换向器和集电环,试验方法和程序,外壳防护、冷却方式和安装以及电机绝缘分级等工作。 电机的主要参数之间的关系 什么是主要尺寸? 电机的几何尺寸很多,有铁心尺寸、绕组尺寸、外形尺寸、安装尺寸,其它各种结构部件的尺寸。但是究竟哪些是主要尺寸:电机的电磁过程主要是在气隙中进行的,其能量形式的转换则是通过“气隙主磁通”进
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