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楼主: forlink

[讨论] 特殊负载下的电机设计相关问题

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[LV.4]偶尔看看III

 楼主| 发表于 2010-9-25 21:29 | 显示全部楼层


龙版主,我这台电机在空载特性曲线上,工作点应该是不变的,因为负载在变化的时候,电压保持恒定。
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发表于 2010-9-26 19:20 | 显示全部楼层
本帖最后由 天涯浪子 于 2010-9-26 19:23 编辑

不知道楼主做方案了没有?
我估算了一个方案,铁心冲片是用50W470来算的,铁耗值很少,主要是因为磁密非常的低,这样看来可以使用50W310或是50w400来做了。方案的额定功率按70kw,定子铁心外径740mm,铁心长250mm,采用多风道的径向通风,风道数8  风道宽6mm,这样可以增加定子的散热面积。磁密及损耗值如下:
             磁 密 T      磁路长mm      场 强A/cm     磁 势A
c1            0.2353        109.2            0.37           2.7
t13          0.5882                             0.73
t12          0.6287         46.0             0.77           3.5
t11          0.6752                             0.81
δ             0.2948          5.0                                1546.0
t21          0.7282                             0.87
t22          0.7209        110.9            0.86           9.6
t23          0.7137                             0.86
c2           0.2533         66.7              0.39           1.7
pfe=  1.63  pcu1=  1.42 pcu2=  2.29

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发表于 2010-9-26 19:33 | 显示全部楼层
定转子的计算温升很低,稳定温升计算值都低于20K。上述方案定子铜重33.3kg,那么135kw,运行5分钟短时过载温升计算如下:绝热状态时1.93×1.93×1.42×1000×5×60÷380÷33.3=125.4K,由于电机转速很高,且铁心比较段,风道多,开启式自通风,散热会非常的好,这样5分钟的短时过载的温升可保守的取绝热时的70%,则温升为88K,最高温度为40+88+20=148°,低于F级绝缘的最高允许温度155°。根据我的经验,135KW,运行5分钟时的温度不会高于135°的。
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[LV.6]常住居民II

发表于 2010-9-26 19:51 | 显示全部楼层
磁密好低啊,这样是不是体积太大了?
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[LV.4]偶尔看看III

 楼主| 发表于 2010-9-26 20:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 forlink 于 2010-9-26 20:18 编辑
磁密好低啊,这样是不是体积太大了?
张老五 发表于 2010-9-26 19:51



    肯定大了,我们接受不了这个外径尺寸,最好在400mm左右,不能超过500mm。
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发表于 2010-9-26 20:39 | 显示全部楼层
20极  做凸极的话  要是能做到740mm的定子外径难度会相当的大  磁密是比较低了  做20极 我最小也就能做到700mm的外径了  除非能做3000rpm  16极  这样估计650mm能做下来
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[LV.7]常住居民III

发表于 2010-9-28 09:40 | 显示全部楼层
forlink的这一问题比较难弄; 我觉得,(1)在要求定子外径不超过500毫米的情况下,用通常的凸极结构是否能达到要求;如果无法达到所要的技术要求而只是纸上谈谈而已,那就不别考虑那些细节的东西。(2)请各位考虑一下,同步发电机的过载能力究竟是多少?按楼上各位按发热的方案考虑得结果来看,输出功率好像不超过70千瓦就可;(3)依我的看法,在考虑发热和电机的过载能力的条件下,保守的功率105千瓦,胆大的设计可以将电机的功率缩小到90千瓦,同时认真的考虑电机结构和绝缘等级;以上的考虑不一定成熟,仅供参考而已。

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 楼主| 发表于 2010-9-28 11:14 | 显示全部楼层
本帖最后由 forlink 于 2010-9-28 16:10 编辑
forlink的这一问题比较难弄; 我觉得,(1)在要求定子外径不超过500毫米的情况下,用通常的凸极结构是否能 ...
欧阳庆 发表于 2010-9-28 09:40


哦,欧阳大师认为电机应该按照105kw设计,那也就是认同水轮发电机过载能力与过载时间的关系了。那么现在纠结的问题就是我这个中频发电机的工作过程,与水轮机的过载运行,是否是一回事?
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[LV.7]常住居民III

发表于 2010-9-28 11:41 | 显示全部楼层
很显然,相对而言,同容量的同步电机的过载能力远要小于异步电机的过载能力; 过载能力的大小表现为某类型的电机,例如,串励类, 开关磁阻类电机的过载能力就大,可以达到额定的3倍或更高; 从本质上讲,中频同步发电机与工频的同步发电机没有区别。forlink先生也许比我更明白,何参数影响同步电机的过载能力。

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发表于 2010-9-28 13:01 | 显示全部楼层
的确同步电机有个过载能力的问题,前面讨论的焦点主要集中在了发热问题上,对过载能力考虑不足,建议楼主在做电磁计算时充分考虑这一点,校核一下过载能力是否满足要求。

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发表于 2010-9-28 20:22 | 显示全部楼层
同步电机的静过载能力是受限于电磁设计的固有特性,一般都比较小。
大的过载能力可以通过强励来实现。
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发表于 2010-9-28 20:25 | 显示全部楼层
看了以上的讨论很受启发,做成同步电机体积要减小很困难的,如果作成绕线式异步化同步电机体积应该能缩小。非要作成同步电机吗?
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 楼主| 发表于 2010-9-28 20:31 | 显示全部楼层
看了以上的讨论很受启发,做成同步电机体积要减小很困难的,如果作成绕线式异步化同步电机体积应该能缩小。 ...
jingli169 发表于 2010-9-28 20:25


可以不是凸极式的,但是转速和频率是要保持固定不变的,这个只能是同步电机才能实现的吧。
    你的绕线式异步化同步电机,有什么特点呢,为什么体积可以小?
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[LV.6]常住居民II

发表于 2010-9-28 20:39 | 显示全部楼层
同步机过载能力小吗?说反了吧,同步机可以强励,异步呢?
即便不考虑发热,只看转矩。这么大小 的异步机不会超过2倍,再考虑一下稳定运行区域的限制,最多也就1.6倍罢了。同步机呢?加1.1倍的励磁,不算机械强度和发热,差不多也有1.6倍了吧。再说同步机的励磁可不止1.1倍

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发表于 2010-9-28 21:00 | 显示全部楼层
结构和绕线式异步电机一样,只是绕组的接法稍微有点不同,通直流励磁电流就可以。
    凸极的受限于强度的问题,磁极极身不能过小,当然也可以做成实心磁极的,但由于转速很高,磁极线圈的侧应力也比较大,极间可能需要撑块,这样的话就需要更大的极间空间了,加上极数很多,所需空间就要很大,这样体积也就大了。

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发表于 2010-9-28 21:41 | 显示全部楼层
恰恰 相反,在极数相同的条件下,凸极是有可能做到更小的。
隐极是分布绕组,有绕组系数,还有齿槽效应。凸极是集中绕组,绕组系数大。
隐极有齿,所以槽不可能开得很深。凸极只有一个大齿,槽有多深,只受几何尺寸的限制。也就是说,隐极的励磁绕组的可占的面积是不如凸极的。
再从工艺上说,隐极必需下线,槽满率受限制,匝数也不能太多。凸极可以一个极一个极地绕线,匝数可以很多。

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 楼主| 发表于 2010-9-28 22:08 | 显示全部楼层
很显然,相对而言,同容量的同步电机的过载能力远要小于异步电机的过载能力; 过载能力的大小表现为某类型的 ...
欧阳庆 发表于 2010-9-28 11:41


多谢欧阳大师的质疑,您指的是同步电机里面的静态过载倍数吗?我觉得是这样的,发电机只要能够实现强励,是可以提高过载能力的。2-3倍的过载是不成问题的,如果我设计到额定功率为70kw,最大峰值功率有135kw,完全可以满足要求。
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[LV.7]常住居民III

发表于 2010-9-29 09:37 | 显示全部楼层
不错,大家都觉得同步发电机可以用强励对其励磁, 但强励是正常的运行状态吗? 又能长时间励磁吗? 在强励条件下转子能否承受如此长的运行时间? 转子的热容量够吗? 希望大家去看看强励是在何种条件下使用的, 不要将非正常态的东西用到常态下, 那是要付出代价的.

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发表于 2010-9-29 16:27 | 显示全部楼层
强励只是相对于额定值而言,并非不正常状态。现在矛盾在定子上,不再转子上
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发表于 2010-9-29 18:18 | 显示全部楼层
回复 36# 张老五


  做凸极极间空间是比较大,从道理上说可以绕很多匝,但是对于极数多,转速高的电机,由于离心力大,磁极只能做实心的,加工难度也大,不然强度过不去,再者,线圈的离心力大,侧应力也就很大,线圈会变形甚至被拉断,这就需要极间加撑块,这样极间就需要很大的空间,这样一来电机就要做大了,这样容量的电机匝数越多越线越细加上转速高,是很容易出问题的,这是一种矛盾。 小容量多极高转速的中频电机做凸极体积小不下了,至少目前见到过都比较大。
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