日期：2022-06-09 08:25 瀏覽次數：0
一個團隊參觀了企業，問了一個關于一個特別細長的電機的問題：為什么這個電機這么細長?沈女士覺得這個問題特別好，引出了一個很專業的問題。今天沈女士給大家講講電機的主要尺寸比。
在確定電機的磁負載后，可以初步確定電機的D2lef。為了描述方便，我們將D2lef定義為甲胄體積。電機可以設計得細長或短小。為了反映電機的這種幾何關系，通常采用主尺寸比=lef/的概念。的大小與電機性能、經濟性和可制造性等密切相關?；蛘邔λ麄冇幸欢ǖ挠绊憽，F在，將分別解釋不同類型電機的值的選擇。在上面的描述中，相關代碼表示：
Lef——電樞的計算長度，單位為米;
3354電機極距，單位米;
D——電樞直徑，單位米。
電樞常數增大的分析
(1)電機將是細長的，即電機的總長度更長，直徑更小。這樣，繞組端部變短，端部使用的銅(鋁)量相應減少。當仍在正常范圍內時，可以提高繞組中銅(鋁)的利用率。端蓋、軸承、刷握、換向器、繞組支架等結構件體積小，重量輕。因此，單位功率的材料消耗更少，成本更低。
(2)假設電機電樞體積不變，那么鐵質量M不變，相同磁密下基本鐵損也不變。然而，額外的鐵損耗減少，并且由于較小的直徑，機械損耗減少?？紤]到在電流密度不變的情況下，末端的銅(鋁)消耗會減少，所以電機中的總損耗會減少，效率會提高。
(3)由于繞組端部較短，端部漏抗降低。一般來說，這將降低總漏抗。
(4)由于電機細長，當采用氣體作為冷卻介質時，氣路變長，冷卻條件變差，導致軸向溫度分布不均勻性增大。因此，必須采取措施加強冷卻，例如采用更復雜的通風系統。
然而，在主要依靠基座表面散熱的封閉式電機中，熱量主要通過定子鐵芯和基座向外輻射。此時，如果適當地將電機做得細長一些，可以增加鐵芯與底座的接觸面積，有利于散熱(對于沒有徑向通風通道的開放式或防護型電機，為了充分發揮繞組端部的散熱效果，輸入和輸出往往較小)。
(5)由于電機細長，線圈數量往往比粗短電機少，從而減少了線圈的制造時間和絕緣材料的消耗。但隨著電機沖片數量的增加，沖片、剪切、鐵心疊片的工時增加，模具磨損加劇。同時，機座的加工時數增加，由于芯徑較小，下線難度稍大，可能會增加下線時數。此外，為了確保轉子有足夠的剛度，必須使用更厚的轉軸。
(6)由于電機細長，轉子的轉動慣量和圓周速度小，有利于高轉速或機電時間常數小的電機。
選擇值時，主要考慮的通常是;參數和溫升，節省銅(鋁)，轉子的機械強度，轉動慣量的限制或要求等。
不同類型電機的選擇
異步電機
中小型異步電動機中，通常為0.4 ~ 1.5，少數為A=1.5 ~ 4.5對于大型異步電動機，=1 ~ 3.5;次數過多時，取較大值。異步電動機的過載能力和功率因數與漏抗有關，因此與有一定的關系。計算經驗表明，=1~1.3適合這方面。當=1.5 ~ 3時，可獲得銅(鋁)消耗量和銅(鋁)消耗量合適的電機。
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●同步電機
對于凸極同步電機，λ一般隨極數的增加而增大。通常，中小型同步電機的λ=0.6~2.5，其上限屬于多極電機。對于高速或大型同步電機，由于轉子材料機械強度的限制，極距不能太大，因而λ值較大，可達3～4。
內燃機驅動的同步發電機或負載具有脈動轉矩的同步電動機，為了避免因電機的電磁固有振蕩頻率與來自內燃機(或壓縮機)轉矩的強迫振蕩頻率相近而引起共振，以及為限制負載時功率振蕩的幅值，要求電機具有較大的轉動慣量。通常這類同步電機的λ=0.8～1.2。對于一般同步電動機，λ的選擇則應考慮異步起動和過載能力問題。由于其起動性能比異步電機的要差，而且需要牽入同步，故轉動慣量不應太大，即λ一般宜取得大些。
水輪發電機的飛逸轉速較高(1.6~2.6nN)，為了保證飛逸時轉子構件的機械應力不超過允許值，最好選用較大的λ;但另一方面，由于在運行中發電機突然卸去全部負載時，水輪機導水機構不能立即關閉，為了控制機組轉速上升值在一定范圍內，并保證在所有運行情況下轉速變化率不大，從而使電力系統運行的穩定性較高，又需要一定的轉動慣量，也就是要求λ較小。這兩個要求是互相矛盾的，但如根據具體情況正確選擇λ，則矛盾是可以解決的。通常對于額定轉速較高或容量特大的水輪發電機，轉子機械強度問題比較突出;額定轉速較低的水輪發電機，轉子機械應力一般不大，這時轉動慣量對尺寸的要求將起決定作用。
汽輪發電機通常為2極或4極，轉速較高，轉子外徑增大時，其離心力迅速增大。轉子本體及護環材料目前可能達到的機械性能限制了它們外徑的加大。為了使轉子機械應力不超過允許值，功率的增長主要只能在加強冷卻的情況下，通過增加電樞長度來達到，因此汽輪發電機的λ一般隨功率增加而增大。根據分析，從用銅量的觀點來看，λ=1.91(2極電機)或3.82(4極電機)是其最佳數值，大于上述數值時，不會降低損耗和提高效率，小于上述數值，則會引起損耗顯著增加和效率顯著降低。實際上，由于容量、電壓、使用材料和冷卻方式等的不同，的數值范圍仍舊相當大(例如2極電機約為1~4)。
●直流電機
λ越大，則電樞越長，換向器片間電壓和換向元件的電抗電勢均將增大，使換向條件變差。過大的λ還會導致磁極鐵心的截面形狀變得狹長，使勵磁繞組金屬的利用率下降。一般說，小型直流電機的換向問題不大，本來λ可以取大些;但為了在電樞上獲得足夠的槽數，仍常采用較低的λ值。頻繁起動和可逆轉的軋鋼電動機，通常要求轉動慣量較小，以減少起動和運行過程中的能量損耗，縮短過渡過程的時間，提高生產率，因此需選取較大的λ值。
大型電機與高速電機，換向比較困難，而且為了避免因直徑太大而使電樞圓周速度過高，機械應力超過允許值，λ也應取得大些。通常中小型直流電機的λ=0.6~1.2(1.5)，大型直流電機的λ=1.25～2.5。
實際設計時，λ值的選擇往往需要通過若干計算方案的全面比較分析，才能作出正確判斷。
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