具备以上数据后,可以利用计算机程序进行电磁计算。因以上数据大部分是粗略的,需要依赖在计算机上靠人—机的多次对话,才能获得被认可的电磁方案。
(一)怎样给定输入数据
1.认识输入数据
输入数据标识符用英文字母或字母组合显示在屏幕上。每个标识符均有中文注释,用鼠标单击,注释即可显示。开始计算之前,每个标识符的含义必须悟透。
2.输入数据分类
为了获得较理想的电磁设计方案,调整输入数据是必不可少的。以原上海电器科学研究所编的三相异步电机计算机用设计程序为例,输入数据按三个数组——AA、BB、CC由设计者将选定的数据输入计算机中。
在三个数组,总共七十余个输入数据中,当电机的电压、功率、极数、频率、防护等级、转子结构形式及冲片三圆等显示电机设计方案的基本参数确定下来之后,按照其可调与否可分为4类。
(1)不可调的数据
电压、频率、功率、极数及技术指标——效率、功率因数、堵转电流倍数、堵转转矩倍数、最大转矩倍数的标准值;选定后的定子冲片外径、电阻率、选定后的绝缘厚度、铁耗系数、槽楔磁导率、硅钢片叠压系数、导条与槽的间隙。
(2)基本上不可调的数据
硅钢片叠压系数、槽楔厚度、定、转子风道宽度、定、转子轴向通风孔直径及杂散损耗、机械损耗(也称“风磨耗”)的设定值;成型绕组线圈端部间隙、定、转子绕组伸出铁心长的直线部分长度、转子槽斜度。
(3)不宜大调的数据
定、转子内径、气隙长度、定、转子槽数、绕组跨距、端环截面积及高度。
(4)可以随意调整的数据
定、转子槽形及尺寸、定、转子绕组线规及匝数(显示在CC数组上的Z值)、并联路数、铁心长度、径向通风道数。
3.输入数据单位制
1)长度为mm;
2)电压为每相值;
3)性能指标及损耗均为标幺值(实际值与基准值之比)。
4.输入数据提示
1)若F级绝缘,温升按B级限度考核,铜条转子及绕线转子铜排的电阻率应为0.0278;纯铜端环及定子绕组(含扁铜线)电阻率为0.0217;纯铝转子导条及端环电阻率均为0.0434;黄铜棒的电阻率可取为0.0804;铝合金,按生产厂家给定的数据。
若电机为F、H级绝缘,则上述电阻率分别是:铜导线为0.0245;纯铜杆为0.0314;纯铝为0.0491;黄铜为0.0908;铝合金仍按生产厂家给定的数据。
2)转子槽形。
图2-13列出9种转子槽形,每种槽形的尺寸代号不完全相同,特别是hr12,输入时依据ZC=0~7分别对待。
闭口槽的b02,按0.5输入。
3)杂散损耗,不同产品、不同极数及功率的大小,彼此之间差别较大,可查阅有关资料。一般情况下,2极电机较大,可达1.5%~2.0%P1;8、10极按0.5%P1误差较小。
机械损耗(也称“风磨耗”),尽量参照类似产品的试验值给定。
4)定子外径D1、转子内径Di2,通常为企业的标准值,不宜随意选取。
5)硅钢片叠压系数Kfe,按硅钢片绝缘层处理工艺不同,分别为:0.97(冷轧片自带漆膜)、0.95(氧化处理)、0.92(涂漆处理)。
6)硅钢片选择系数Hp,上海程序给出1、2、3三种选择:“1”为冷轧片h18;“2”、“3”为热轧片d23、d32。若所选的硅钢片,其性能与此差别较大,可自编子程序,将给定的磁化、损耗曲线输入计算机中。
7)槽楔磁导率Mu,程序按非磁性槽楔,输入“1”,若用磁性槽楔,应按不同材质的磁导率重新设定Mu的数值,一般Mu可按0.7输入。
8)导线排法Sd,用于扁铜线.
Sd=1,为单根线;
Sd=2,为上、下两根并绕;
Sd=3,为左右两根双排串或左右两根并绕。
9)转子槽斜度Sk,转子扭斜时,一般扭斜一个定子齿距,输入1即可。对于气隙较大的产品,可使Sk>1;以保证转子外圈车加工后,仍能使Sk=1。
四套程序—高低压成型绕组、低压散嵌线绕组、低压散嵌线双鼠笼绕组,高低压绕线转子的输入数据——AA、BB、CC三个数组的结构、标识符定义见表2-6~表2-9。
表2-6 高低压成型绕组笼型设计程序输入数据
(www.daowen.com)
(续)
表2-7 低压(含1140V)散嵌线绕组笼型设计程序输入数据
表2-8 低压散嵌线绕组双鼠笼设计程序输入设计
表2-9 高低压绕线转子设计程序输入数据
(续)
(二)怎样认定输出数据
输出数据是否满意、放心,应从以下三个方面认定。
1.性能指标
(1)有标准约束的指标
如效率、功率因数、最大转矩、堵转转矩、堵转电流等。
因为性能指标是否合格是以试验值为准。设计者在认定计算值时,应顾及到能否经得住试验值的考验。否则,应适当留有裕度。比如,对于效率,它由5项损耗决定,其中两项(杂耗(含在铁耗中)、机械耗)是作为输入数据输入计算机中。若输入的数值偏小,则效率的计算值就要含点“水分”,计算值就应适当地提高一点。再如,若T—s曲线的Tmin接近临界状态,对于拖动中、重、苛性质负荷的电机(见表1-5),就要采取点改善T—s曲线的措施,如适当增大气隙以及使β值接近4/5等。
(2)使用部门关注的指标
如转子电压、转子电流,应视使用部门配电设备容量的约束条件而定;再如,堵转电流,若用户电网容量很小,如农村排灌点,则应使Ist尽量小。
2.判定温升能否合格
与温升直接相关的参数是电密J及热负荷AJ。AJ波动范围较大,不如J直观、明显、易调。因此,设计者只要将J值限定在合适的范围内,基本上可以保证温升在限度之内。
定、转子J值(J1、JB、JR)的认定见本节之二“电磁负荷的确定”。
3.判定磁负荷是否合适
判定依据仍参照本节之二。
(三)怎样调整电磁数据
算得的数据不理想时,要进行调整,这是在使用人—机对话程序时必不可少的。调整的办法是改动输入数据。本节七之(一)将输入数据按可不可调分为4类。调整时主要在第3类(不宜大调)和第4类(可随意调),特别是在第4类上做文章。
1.五项指标的调整措施
五项指标的调整措施见表2-10。
表2-10 五项指标的调整措施
(续)
2.电磁数据调整时的注意事项
1)有的电磁参数之间是互相制约、互相补偿的。如:调低堵转电流时,堵转转矩也要随之降低,调整时要“全面关照”。
2)有的输入数据,如气隙,在最佳值左右不宜大调;有的不宜偏离最佳值,如双层绕组的短距比β,其最佳值为4/5、5/6(见本节之三)。
3)为便于制造,铁心长的尾数宜为“0”,小电机可取“5”为尾数。
4)不要给电机性能、质量带来隐患性因素。
除跨距、气隙要慎重对待外,电磁负荷的匹配要力求合理(见本节之二);槽形不宜有过窄之处(见本节之四);2、4极电机线圈伸出铁心长度应适当放大,成型绕组线圈端部间间距不宜过小,等等。
5)应顾及本企业产品的设计值与试验值之间比较有规律的误差。比如,由于槽转子扭斜,使铸铝转子的实际槽形比设计值略小;杂耗、机械耗的输入值与实际值的偏差。它们对起动性能、效率的试验值分别产生不同的影响,调整设计数据时要适当地考虑这一因素。
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