第一节 电磁负荷的选择与匹配
第一节 电磁负荷的选择与匹配
按照程序完成一个电撤计算，不论是手算还是借助于计算机，均不难完成。但对计箅后 得到的结果进行分析、调整、确认，即所谓电磁设计则要费些心思。
在确认一个方案之前，首先要考虑的就是温升。本节则是在保证温升合格并具有一定裕
度的前提提出輿磁荷的选择与匹配的规格，以供分析、调整、确认时参考。
电机教科书中k线负荷a及气鼠磁通密度执（以下简称为磁密）称为电磁负荷。
本节从温升角度考虑将电流密度j(简称电密）及铁心部分破密一并列为电磁负荷^
一、电磁负荷选择
电磁负荷与防护等级、冷却方式、转子结构、工作制、绝缘等级及.电压有直接关系.决 定电磁负荷时，电机的防护等级通常以IP44 (防护型> 及1?23.(防滴型）为代表fl其他等级，如IP54,在选择电磁负荷时，可视为IP44,防滴型也同理：
附录E列出髙、低压不同防护等级、冷却方式、转子结构的技术数据表，可供选择电碓 负荷时参考•其中,绝缘等级均为F级，其他《生产品及新设计的髙、低压电机一般也是F级。 附录E请表以IPU、笼型转子飾高、低压电机产置为最大，应用范围亦最广。因此,其他变 异品种应将它们取为基准的参考产品;:
附录E表'f l〜E-5.包含了几种典型产品的型谱.只要机座号、极数梠同，’它们的定子内、 外径就相词或相近。据此，可按照周一机座号、相同极数下功率的差异t按正比的关系推出 定子电密，再按本节第二部分所推荐的经验公式求出特子电密*磁密、人及热负荷的选值参见表.
近年来，铸铝转子逐渐取代铜条转子，德国:西门子公司的1LA1系列髙压异步电机即是一 .树；沈爾电机电机r、南阳访爆电机厂均在中、大型高压电机上大董采用铸铝转 子与铜条相比，除因转子导条材质不同而选用不同电密之外，若维持转子损耗基本相周广则其它部分的电磁负荷两者可以柑同:
对于断续工作制,的电机，可参照附录E及第f聿给出的功率比率关系求取电密d 由表2-1可见，各种产品之间磁密的波动范围不大#只是对于断续运行电机或者最光转矩 要求高、功率因数允许略低的产品，磁密可以略高〃但电密及热负荷乂义波动较大。'当猶密 及A初步选定后:，可按本节第C部分电磁负荷匹配的关系求取转子电密及调整定子齿部、轭部的磁密，电磁负荷选得高t消耗材料就少。但它们受到效率、功率因数及温升的约束’不能选得过高.在推荐的波动范围内：4随功率增加而增加，减少乂可提高过载能力；
艮随极数增加而增加，降低可提高C0S灼:心则随功率增加而减小，随散热能力提高而提高的同时，绕线转子的A要比笼型转子的，选低5%〜10%;断续运行的可比连续运行的选得高些.（比率关系兕第一章)。：
产品类型 | 表2-1几种典型产品的磁密^及:从值 磁密 （T) | f i f ：f • a. CA/mm2) | i乂 ' CAV (cm * mm2)) | ||||
Br, | Bt2 | S'- ' bj2 | ? B,： | ||||
、系列低压1P44 //8〇〜132 | 48〜1, 54 | K2-1. 43 | 1, 5 〜1.54 | 1卜 1.4 | V 0-6 — 0. 74 | ’.fA ,i. 古.5〜7.0 | _〜1600 |
Y系列低压IP44 //160〜315 | L 4 〜1.54 | 1.卜 1.45 | ^2 〜1,58 | O’. 6〜1, 54 . | 57 〜0.8 | i 3V2 〜5. 5 | 960〜400 |
Y杗列低压IP23 //160〜315 | 1*S 〜1+ 59 | 1.2 〜1+ 57 | 1. 25〜L 58 | 0+ 6 〜],6 | 0. 73〜0. 8fi | 5» 4〜6, 6 | 1600〜2600 |
Y系列髙压IP44 丑400〜630 | 1-卜 1_5 rj | 1 0〜1, 5 | V卜w | 0* $〜1+45 I r 1 |
0.垆〜0. 6; j | 3*0-r4.0 , \C | . _ + 14〇q 〜2卯〇一 |
Y系列高压1P23 //355〜500 注；1 Y系列离压IP 冷却方式〈铯產 系列离压1F2 | 1.4 〜1.56 44, H400^ #等级均等同 3、耶55〜5 | 1.1 〜1.56 530为1的〜 丨于Y系列产 00为2印〜1 | 1+邙〜1.76 ” ?T—T UDOkW，2乂 品，如ICOlf 400JtW. 4〜 | 12铪，涛钥 I F级> 12极；株楛j | 0.72 二 a s吝 转于中哀 择子1 | 051 Y .-r ：：: J- | 2100^:3400 苌列[被i产品，但 |
二、电班负荷匹配
电磁负麵腿1：接神賴㈣升（料“律騎子麟温机佳城电航在低压 20饭W 2极、高压MOkW 2极电动机上试验，在维持硅锕片、(稱线用重本变的情况下，、将电、 转子各部分电密的比例关系重新分配/使温、升分别降低19. 5〜22+ 、其主要
原因是电密匹配变化后使溫度场的分布趋于合理： 1 V . i、
尽管随着电机类型不同，温度场分布亦不尽相同，但仍有^个共同的规律就敢热途释 而言，转拽M舦，分齡触轩，.再或酿則離務肢齡一起| 给周围介质。除特殊产品外，从散热观点看定子情况要比.转子优越得漆/办v ' 、
以菌的电机设计教科书，在温升计算公式中未纳人转子电密（它关系到:转子绕组产生的 热董>，从嫩h计算緒果上显示不出軒，电密的影剛致使某些设计因转子:电密偏高而造成温 度场分布不合理，其结果是铜线并没少用—但电机温升偏商。
经过对高压、低压、IPM、铸纯铝转子电机的分析、验证t推荐下列的远配关系誓H '
定子电密 > 转子导条电密：转子端环电密W
铜条转子、绕线转子及铝合金转子可在维持与㈣匹配关系相当的转子铜耗的前提下，按 与纯铝之间鲂电阻率之袭难取相应的电密: )磁负荷亦应遵循类似的规则，只是转子部分铁耗很小，1转子部分_7只要在推荐的菹囿 内舰t其损耗可以忽路不评，电机总的铁耗可以认制^由定子齿部賊及定子'衡部铁耗两 部分构成V当铁心尺寸确定后，铁耗随磁密的增加而增加。当齿、.顿嫌密相近时> 在于轭部 体积较大，特别是2、4极电机，其铁耗常常是齿部的好多倍。所以设甘九员常将扼部贿选 得较低；齿部路密选得较高，这从计算结果上看是合适的；但在散热的途径中齿部的散热不如麻部；同时，齿部磁密偏高时，还会使其脉振损耗显著增加，这些从计算结果上很难察觉， 但却往往导致温升增高，因此，齿部磁密不宜偏高。对于外装压V小容量、多极数的电犰，当 采用扣片固紧铁心时，因轭部小，扣片槽对磁路的影响较大，则轭部磁密不宜过食，弁且当 扣片槽与定子槽数匹配不当使磁路不对称及轭部过窄时还要产生电磁嗓声（见第五章）。
对于某些结构特殊的电机t如®里昂冷却或转轴通冷却液的电机，则未必遵循上述的匹配规律。
