三相交流同步发电机的功率密度的计算方法 (1)

　　 读者园地　　　　 三相交流同步发电机的功率密度的计算方法 穆鼎源 1 引　言 电机发展历史悠久, 电机学科是一门保守的传统学科。 在电机经典理论中只有电流密度 J、磁通密度 B 等“局部参 数”的概念,找不到“功率密度 S”这个总纲即“总参数”的物 理概念。而电磁设计的综合,却正是功率密度 S = f ( J , B)这 个极其重要的指标。国内外许多电机专家都正在利用 S 探 索和寻找电机设计的新的考核 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 , 以减轻重量、降低成 本、提高效益。一台电机设计好后,用功率密度进行对比考 核, 就可衡量其先进性和经济性。 电机功率密度的提出是现代电机设计的新发展, 欧美 发达国家已纷纷制造出高功率密度的电机,即充分节约原 材料, 体积小、功率大。由于其技术经济指标先进, 因而占 领了广大市场。 2 功率密度的定义 能全面地有效地描述电机导电、导磁材料的体积称“特 性体积”V M ,它是用来计算功率密度的充分条件。而电机的 结构体积不能代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 特性体积, 是不能用来计算功率密度的。 电机单位特性体积所作的功率 P 定义为功率密度 S , 其基本数字表达式见式( 1)所示。 S = P VM 　( kVA / cm3) ( 1) 　　例: 对于三相同步发电机,其输出功率按式( 2)计算。 P = mUI = 3UI　( kVA ) ( 2) 其特性体积 V m按式( 3)计算: VM = Pr 20l　( cm ) 3 ( 3) 式中: U - 额定相电压,单位: V ; I - 额定相电流, 单位: A ; r 0 - 电枢绕组平均半径, 单位: cm; l - 电枢铁心有效长度, 单位: cm, 不含风道。 推广应用: 所有电力机械(如电机、变压器和电器)均可 按定义, 计算其功率密度,此外不再展开。 3 公式推导 根据电磁感应定律, 发电机的电压按式( 4)计算。 V = 2 N s K d l X p r0 B r ( 4) 式中: N s - 电枢绕组串联总匝数 ; K d - 电枢绕组基波绕组系数; X- 角频率, X= 2Pf ; f - 频率, f = pn 60 ; p - 极对数; n - 发电机同步转速; B r - r 0处的径向磁通密度。 将式( 4)代入式( 2)得发电机的视在功率表达式: P = 3 2 N s K d l X p r 0 B r I = 3 2 2 X p K B r VM ( 5) 式中: K = 2 N sK dIPr 0 ( 6) 按定义, 可得同步发电机功率密度计算公式: S = P VM = 3 2 2 X p K B r = 3 2 2 õPn 30 K B r = 2 P 20 nkB r ( 7) 同步电抗 X d及其标么值 x d 可用式表示: X d = 6L0 P (N sK d) 2 p 2 lX r e e ( 8) x d = X V / I = X I 2 N sK dl X p r 0B r = 3L0r eK 2 ep B r ( 9) 把式( 9)代入式( 5) , 得用同步电抗表示的功率密度值: S = P VM = 3 2 2 X p K B r = X L0 e r e B 2r ( 3L0 2 r e e K pB r ) = X L0 e r e B2r x d = P 30L0 õ e re pn x dB2r ( 10) 式中: L0- 真空导磁率, L0= 4P×10- 7 H/m ; e- 单边气隙长度,单位: cm; re- 电枢铁心内半径, 单位: cm, D= 2r e。 4 功率密度计算实例 今有国内外各一台小型单相同步发电机, 根据电磁设 计及结构数据进行功率密度计算,见下表所示。均为 2极, 3000r / min。意大利NAC518B 型、F 级绝缘 2- 2型、B 级绝 缘的功率密度提高 1. 58 倍,由于省铜线、硅钢片,效益就提 高。 名　　称 代号 单位 T FDX- 2- 2 NAC518B 功　　率 P kVA 2 2. 2 额定电压 V V 230 230 额定频率 f Hz 50 50 定子外径 D 0 mm 167 160 定子内径 D mm 104 96 气隙长度 D mm 0. 35 0. 5 铁心长度 l mm 125 85 定子槽数 z 1 24 30 绕组半径 r0 mm 53. 75 54. 25 特性体积 VM cm3 1134. 53 785. 9 功率密度 S VA/ cm3 1. 7628 2. 7993 绝缘等级 B F 5 结　论 ( 1) 功率密度的计算是现代电机设计的新发展。对同 40 微特电机　1998年第 1期 容量电机而言,功率密度 S 设计得越高就越经济; 电机容 量越大, S 也越大。 ( 2) 用特性体积来计算功率密度是最方便的。电流密 度和磁通密度等局部参数均应满足总体参数 S 的考核指 标, 新设计的电机才能达到体积小重量轻、富有竞争力。目 前发达国家均已把高功率密度设计的电机投入市场,以提 高经济效益。 快速装卸加工小型轴套夹具 沈宏谋 　　在电机生产中, 经常会遇到薄而小的轴套,生产中由于 批量大, 效率低质量又难保证。我们在生产 FTY 系列永磁 同步电机时, 为适应生产需要特地设计了一种能自行锁紧 快速装卸的夹具, 该夹具结构简单(图所示) ,是由一根心轴 和一滚柱所组成。 操作时,只要将轴套装入心轴后稍向反时针方向转一 下即可。加工时也不会松动, 因为工作时受切削力和离心力 作用下, 会越转越紧,卸工件时只要朝顺时针方向转一个角 度, 就能松动,很容易卸下。 此种夹具结构简单, 制造容易,使用又方便, 很适用于 小型电机轴套类零件的加工。 1. 三爪卡盘; 2. 工件; 3. 滚柱; 4. 心轴 细长电机机壳毛胚件加工专用活络顶尖 沈宏谋 　　我厂生产的 FT Y 180 4 永磁电机机壳毛胚是一种 细长铸件, 加工时很不容易找正, 一般顶尖不能使用使用闷 头操作不方便。我们在生产实践中和操作人员共同设计一 种专用活络顶尖。如图所示, 这种结构的顶尖可用调节滑块 来找正偏心。 它的原理是: 它和四爪轧头结构相仿。工作时四个滑块 以四点顶住机壳内孔, 这样可以任意调节滑块来找中心, 使 用时非常方便。这种结构的顶尖同样适用于加工不同孔径 的内孔工件, 制造容易, 结构简单,调节方便, 效率又高, 很 受操作者欢迎。 1.四爪卡盘; 2.机壳工件; 3.滑块; 4.调节螺钉 5.径向止推轴承; 6.滚珠轴承; 7.顶尖座 汽车用直流风扇电机寿命试验微机监控测试设备介绍 柳方明　程发祥 　　汽车用直流风扇电机寿命试验微机监控测试设备主要 用于汽车电机和其它交直流电机的寿命试验, 并对电机寿 命试验全过程的试验参数如:电流、电压、转速及试验环境 的温度和湿度等实施全过程的监控, 同时可将有关的测试 数据即时打印和定时打印或存储在软盘中长期保存。对于 试验过程中所发生的参数变化可直接通过计算机的显示屏 显示出图表和变化的曲线 ,一目了然。这对于全面了解分 析掌握电机的整个寿命试验情况,提高产品质量提供了可 靠的依据。 1 主要功能 ( 1) 该设备能同时对十台电机的运行制式进行全面的 控制。并可根据各类电机的寿命试验的运行制式要求进行 灵活的编程。如: 一个启停循环若为 1 分钟, 其中 45 秒运 行, 15 秒停止或按阶梯波运行等。 ( 2) 对于每台电机的检测数据, 如:电压、电流、转速、 电机试验环境的温度和湿度(高低温试验箱、湿热箱等)进 41三相交流同步发电机的功率密度的计算方法