4.4.3电磁设计特点
4.4.3电磁设计特点
1.电磁负荷
通用潜水电动机一般为潜入水下使用的电动机，由于这种电动机具有各种不同的结构，又需适应于各种不同的使用条件，因此，其电磁负荷的选择既不同于一般用途的中小型三相异步电动机，又不同于细长型的井用潜水三相异步电动机。
(1)干式潜水电动机这种电动机内部为干式结构，转子采用滚动轴承支承，其定转子气隙值与同规格的一般用途陆用电动机接近，气隙磁密仏和定转子齿磁密及轭磁密取值也较接近。但其定 子电密、转子电密和热负荷取值却与陆用电动机存在一定的差别： 对电动机机壳长期浸在水中的干式潜水电动机，如中小型轴流潜水 电泵中的电动机，其定子电密、转子电密和热负荷取值相对较高； 而对电动机机壳要露出水面短期运行甚至长时间运行的干式电动 机，如下泵式清水型潜水电泵或污水污物型潜水电泵中的电动机，由于电动机机壳露出水面运行时，其散热条件大大恶化，因此设计 时选取的定子电密、转子电密和热负荷值均比陆用电动机更低些。
对频率50Hz、功率250kW以下、电压380V的干式潜水三相异步电动机，能使其达到规定的性能指标，并能在规定的使用条件下稳定运行的磁通密度和电流密度取值范围见表4-20。对不同类型、 不同运行状况、不同规格的电动机，应按其规定的性能要求和运行 要求，选取适当的电磁负荷值，以确保其使用可靠性和一定的运行寿命。
表 4«20 | 干式潜水电动机电磁负荷取值范围 | ||
参数 | 冷却情况 | 电动机潜没水中 | 电动机露出水面 |
气隙磁通密度心/r | 0.55- | -0.71 | |
定子齿部磁通密度^ | 1.43- | -1.57 | |
定子轭部磁通密度％/T | 1.29« | -1.45 | |
转子齿部磁通密度 | 1.44 | -1.59 | |
转？轭部磁通密度fip/T | 0.90-1.54 | ||
定子电流密度JiAA/mm2) | 2.5 ~ 7.5 | 2.0-6.0 | |
转子电流密度人/(A/mmH | 2.1 -4.5 | 2.0-4.3 | |
(2)充油式潜水电动机这种电动机内部为充油密封结构，转子釆用滚动轴承支承，其定转子气隙值也与同规格的一般用途陆用
电动机接近。由于这种电动机机壳内部油冷、外部水冷的良好冷却条件和电动机内部损耗分配的特殊性.转子在油中高速运转，所产生的转子油摩擦损耗数值很大，使机械损耗值占了电动机总损耗很 大的比例。为了减小机械损耗，提高电动机的效率，电动机气隙中与铁心各部分的磁密值以及定转子电密和热负荷取值均与一般用途 的陆用电动机存在较大的差别。充油式潜水电动机电磁负荷取值一般均比同规格的陆用电动机高。
对频率为50Hz、电压380V、中小功率的充油式潜水三相异步电动机的磁通密度与电流密度的常用取值范围见表4-21。对不同类型、不同使用条件、不同规格的充油式电动机，可在表列范围内选 取适当数值，以满足该电动机的主要性能要求和使用要求。
(3)充水式潜水电动机电动机内部为充水密封结构或充水循环结构，转子支承有二种不同的方式，一种是釆用滚动轴承支承， 另一种是采用水润滑滑动导轴承和止推滑动轴承支承。
对于采用滚动轴承支承的充水式电动机，由于电动机的定转子均直接浸在水中，定子内孔和转子外表面的防锈处理要求较高，表面的防锈涂层一般较厚，其定转子气隙值与同规格的一般用途陆用电动机相比要稍大些。另一方面，充水式电动机的转子在水中高速旋转，所产生的转子水摩耗数值较大，使电动机的机械损耗在总损耗中占有较大的比例；加上这种电动机机内外均为水冷，定子绕组绝缘导线和转子表面直接浸在水中，冷却条件极好，因此设计这种类型电动机时，其定转子电密值、热负荷值和各部分磁密值一般都
表4^21充油式和充水式潜水电动机电磁负荷取值范围 | ||
参 数 | 充油式 | 充水式 |
气隙磁密h/T | 0.50 ~ 0.75 | 0.50 〜0.75 |
定子齿磁密fiu/T | 1.50-1.68 | 1.50 〜1.70 |
定子轭磁密〜/T | 1.30-1.55 | 1.30〜1.55 |
转子齿磁密fie/T | 1,42-1.70 | 1.40-1.70 |
转子轭磁密^2/T | 1.10- 1.55 | 1.0- 1.50 |
定子电密A/(A/rW) | 5.0-10.0 | 5.0-11.0 |
转"f电密 | 2.1 -7.4 | 2.1^7.5 |
比冋规格的陆用电动机要卨些。
对于采用水润滑滑动轴承支承的充水式电动机，除定转子内外 表面防锈涂层较厚外，更由于滑动轴承存在初始间隙、定转子存在较大的初始偏心，随着电动机的运行，滑动轴承会逐渐磨损，轴承 间隙逐步增大，定转子偏心增大，转了受到的单边磁拉力增大，转轴挠度比陆用电动机大。因此，采用水润滑滑动轴承支承的充水式电动机的定转子气隙值相对较一般用途的陆用电动机大。其各部分磁密、定转子电密和热负荷取值则与以滚动轴承支承的充水式电动机基本接近。对频率为50Hz、电压380V、中小功率的充水式潜水三相异步电动机的磁通密度和电流密度的常用取值范围见表4^21。
2.气隙长度
不同结构的通用潜水电动机定转子气隙长度取值的影响因素已如前述，表4-22和表4-23分别列出了干式及充油式与充水式通用
表本22干式潜水电动机气隙长度 | (mm) | ||||||
冲片外径 | 极 | 数 | |||||
2 | 4 | 6 | 8 | ||||
130及以下 | 0.30^0.40 | 0.25 | 〜0.30 | 一 | 一 | ||
145 ~ 155 | 0.40-0.50 | 0.30-0.35 | 0.25 〜0.30 | ||||
175 ~ 210 | 0.55 〜0.70 | 0.40 | -0.50 | 0.35^0.45 | 0.35 ~ 0.40 | ||
250 〜300 | 0.80 〜1‘0 | 0.55 | -0.70 | 0.45-0.50 | 0.45-0.50 | ||
327 〜370 | 1.10 〜1.30 | 0.70 | -0.85 | 0.50-0.60 | 0.50 〜0.60 | ||
400及以上 | 1,50 〜1.80 | 0.90 | 〜1.30 | 0.65-1. | 0 | 0.65-1.0 | |
表423充油式与充水式潜水电动机气隙长度 | (mm) | ||||||
冲片外径 | 充油式 | 充水式 | |||||
滚动轴承 | 滑动轴承 | ||||||
130及以下 | 0.25 〜0.40 | 0.35-0.50 | 0.50 〜0.70 | ||||
145 〜155 | 0.30-0.50 | 0.40-0.60 | 0.60-0.80 | ||||
175 〜210 | 0.40 〜0.70 | 0.50-0.80 | 0.70- 1.10 | ||||
250 〜300 | 0.60 〜1‘10 | 0 70 〜1.15 | 0.90-1.30 | ||||
327 ~ 370 | 0.70 〜1.30 | 0.8C | 卜 1.40 | 1.0-1.60 | |||
400及以上 | 0.90-1.80 | 1.0 | -1.90 | 1.20-2.10 | |||
1.定子槽形
不管是对干式还是对充油式或充水式通用潜水三相异步电动机，常用的定子槽形为梨形槽，而且一般均为半闭口槽。其齿部常设计为平行齿，以使齿部磁密分布比较均勻。
2.转子槽形
干式、充油式或充水式通用潜水三相异步电动机常用的转子槽形有梨形或梯形闭口槽或半闭口槽，圆形闭口槽，对功率较大的电动机铸铝转子可采用凸形槽或刀形槽，以增加槽部导体的挤流效应，抑制起动电流，改善电动机的起动性能。
3.定子槽口尺寸和转子槽口尺寸
定子槽口尺寸参见图123。对干式和充油式电动机，可按相同规格的一般中小型三相异步电动机的相同要求来确定。对充水式电动机则应按所用耐水绝缘导线的性能和嵌线工艺来决定。一般情况下，定子槽口尺寸应比所安放的耐水绝缘导线单线最大外径大1mm
以上。
表本24充水式灌水电动机常用權配合 | ||
极 数 | 定子槽数 | 转子槽数 |
18 | 16③ | |
24 | 20① | |
7 | 30 | 22,26 ① |
36 | 28 | |
42 | 34 | |
48 | 40 | |
24 | 22 | |
A | 36 | 26,28①，32 ③,34② |
48 | 38,44® | |
60 | 38,47,50 | |
36 | 26,28,33,42 | |
6 | 54 | 44,58 |
72 | 56①,58,86 | |
AS | 44 | |
8 | 54 | 50,58,64 |
72 | 56①，58,86 | |
60 | 64 | |
10 | 90 | 72,80③,106,114 |
①电动机运转时，转子一阶齿谐波与定子相带谐波作用产生同步转矩。 | ||
②可能产生电磁振动。 | ||
③电磁制动时，定、转子一阶齿谐波作用产生同步转矩，堵转可能产生转矩脉动。 | ||
定子绕组与联结
干式和充油式通用潜水电动机定子绕组采用的型式和联结方式 与一般中小型电动机基本相同。对功率较小的电动机常选用单层绕 组，包括单层链式、单层交叉式和单层同心式；对功率较大的电动 机则可选用双层叠绕组。绕组联结一般有丫联结和△联接。充水式 电动机定子绕组一般采用单层绕组，绕组联结一般有丫联结、△联结和2丫联结。考虑到线圈接头和密封包扎的困难，尽可能少釆用2△联结。线圈导线一般也不并绕，对大功率电动机，如有必要，导线并绕根数也不应超过两根。
槽满率
干式和充油式电动机的槽满率可参照一般中小型异步电动机的槽满率加以确定，一般以控制在75%左右为宜。充水式电动机的槽满率宜控制在不超过70%,过高的槽满率会影响嵌线工艺性，造成导线塑料绝缘的损坏，从而影响潜水电动机运行的可靠性。
9.转子导条
通用潜水电动机一般采用铸铝转子，以简化转子加工工艺，降低制造成本。在某些特殊场合，如有特殊防腐蚀要求的场合等，可采用铜条转子。
