电机总体结构、铁心三圆(主要是受机座号左右的定子冲片外径)确定后,接下来的工作就是怎样设法让电机性能合格、上乘的事。在电机的诸项性能中,最受关注的是电机的温升。
总体结构确定后,与温升相关的通风散热方式也基本确定,剩下直接与温升相关的因素就是电磁负荷。
在传统文献中,构成温升计算公式的主要参数是热负荷AJ1,
A=m1Nφ1Iφ/(πDi1)(A/cm)
式中Nφ1——每相串联导体数。
J1=Iφ/Ac(A/mm2 )
式中Ac——定子绕组导线的截面积。
由以上的分析可以看出:绕组部分的发热,与电流密度J(简称电密)有直接关系;铁心部分的发热,与磁通密度B(简称磁密)有直接关系。
顾名思义,“电磁负荷”即指电机所承载的电的、磁的负荷的大小,它是左右电机所消耗的材料及电气性能的主要因素。代表它的两个主要参数:J与B,按照完成一项设计的先后顺序,则应首先确定下来。表2-1是目前Y系列高低压IP23、IP44在役电机电磁负荷的选择范围。
表2-1 Y系列高低压电机的电磁负荷值
注:1.表2-1所列产品均为铸铝转子,F级绝缘。 2.Y系列高压IP44为185~1400kW,2~12极6kV电机;(www.daowen.com)
Y系列高压IP23为220~1400kW,4~12极6kV电机。
对于电磁负荷的选择,需要补充说明如下:
1)随着设计、工艺及材料上的改进,B、J之值会在上表所列的范围内有所突破,尤其是J值。
2)对于B值。
①B值的波动范围不大,它除因铁耗引起的发热因素外,对cosφ、电磁噪声也产生较大的影响,选择时谨慎从事。
②随硅钢片牌号不断地选优,铁心部分的B值有所突破,则属正常。
③当定、转子槽形为开口槽时,应核算齿部最窄处的Bt1、Bt2的值,此值不宜大于2.0~2.2T。
3)J值随着通风散热方式的不同,会在较大的范围内波动。比如高压电机,J1值会在2~5的范围内变化(参见表2-1);此外,J值还与功率大小、工作制等因素有关,如低压、小功率、断续工作制时,J1可以选至8~9;否则,只能在3~4的范围内。
4)由于转子所产生的热量有很大一部分要先传给定子,再由定子逸散出去,定子电密J1、转子导条电密JB转子端环电密JR,对于铸纯铝的铸铝转子电机来说,宜遵循下列比例关系:
J1:JB:JR≈4:2:1
铜条转子、绕线转子,按照电阻与发热的关系,亦可参照上式确定JB、JR值。
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