单相异步电机，把主绕组线径减细，效率反而升高，请各位帮忙分析下

xiangdong1506

我用ansoft中的磁路法建的模型，
表格一中主绕组用的0.75mm的铜线，效率为78.13%，
表格二中主绕组减为0.725mm的铜线，效率为78.44%
(其它的所有参数都一样)

谁能说明下为什么线径减少，效率反而会增加？

不是线径减少，电阻增大，铜损应该加大，所以相同情况下效率会降低啊！（主绕组线径变化应该对气隙磁密影响不大，可在表单中好像有影响，这是为何？？）

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2011-11-9 12:38 上传

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主绕组0.75mm

表格一：

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日期：

2011-11-9

单相感应电机电磁计算单(Ansoft)

主要设计参数

定转子槽形外形

主要性能

COMP型号

额定电压

220

(V)

Bitmap [定子铁芯槽形]

Bitmap [转子铁芯槽形]

输入功率

704.4

(W)

MOTOR型号

工作频率

50

(Hz)

输出功率

550.4

(W)

输出功率

0.55

(KW)

工作温度

20

(℃)

输出转矩

1.835

(N.m)

额定速度

2850

(rpm)

铁芯高度

80

(mm)

马达效率

78.13

(%)

极数

2

极

铁芯材料

B50A700

总电流

3.26

(A)

叠压系数

0.97

(mm)

运转电容

25

(μF)

额定转速

2864

(rpm)

转子类型

Inner

(类)

附加电阻(1)

(Ω)

转差率

0.045

负载形式

Constant Power

启动电阻

(Ω)

功率因素

0.983

工作方式

Capacitor-Run Mode

启动电容

N/A

(μF)

过载特性

调节方式

No Speed-Adjustment

附加电阻(2)

(Ω)

最大转矩

4.411

(N.m)

定子冲片

转子冲片

转子断环

最大转矩倍数

2.40

定子槽数

20

(槽)

定子外径

98.9

(mm)

转子槽数

26

(槽)

转子电阻

6.244

(Ω)

最大转差率

0.260

切边数量

定子内径

50.0

(mm)

槽形类别

1

(类)

转子电阻20℃

(Ω)

堵转特性

槽形类别

2

(类)

定转子间隙

0.475

(mm)

转子内径

10.88

(mm)

端环均高Hr

10.00

(mm)

堵转转矩

0.929

(N.m)

切边尺寸

97

(mm)

槽齿顶宽

3.520

(mm)

转子压铸

Yes

端环均宽Lr

12.00

(mm)

堵转转矩倍数

0.51

槽齿底宽

3.520

(mm)

磁性曲轴

No

导条电阻率

0.0435

(Ω.mm2/m)

堵转线电流

16.02

(A)

转子斜扭

1

端环电阻率

0.0435

(Ω.mm2/m)

堵转电流倍数

4.92

槽形别

大槽 中槽 小槽

转子槽形

转子端环

MC堵转电流

16.75

(A)

槽形别

16 0 4

(个)

Bitmap

AC堵转电流

1.84

(A)

Hs0

0.7

(mm)

Hs01

0.35

(mm)

MC堵转电密

37.92

(A/mm2)

Hs1

0.6

(mm)

Hs0

0.35

(mm)

AC堵转电密

6.50

(A/mm2)

Hs2

8.42 0 6.44

(mm)

Hs2

5.14

(mm)

堵转主副相差

116.9

(°)

Bs0

2

(mm)

Bs0

0.0001

(mm)

空载特性

Bs1

4.76081

(mm)

Bs1

2.88

(mm)

空载线电流

1.55

(A)

Bs2

7.428 0 6.8008

(mm)

Bs2

1.64

(mm)

空载MC电流

3.42

(A)

主副绕组参数

额定电磁参数

空载AC电流

2.71

(A)

绕组区分

Main Aux

MC电阻

5.182

(Ω)

定子齿磁密

1.7075

(T)

主相电流

2.783

(A)

空载主副相差

155.0

(°)

电线线径

0.750

0.600

AC电阻

7.934

(Ω)

定子轭磁密

1.6771

(T)

副相电流

2.461

(A)

空载铁损

16.12

(W)

皮膜厚度

0.080

0.080

MC电阻20℃

N/A

(Ω)

转子齿磁密

1.7885

(T)

MC电流密度

6.30

(A/mm2)

空载输入功率

189.72

(W)

绕组类型

31 31

AC电阻20℃

N/A

(Ω)

转子轭磁密

1.7928

(T)

AC电流密度

8.70

(A/mm2)

空载功率因素

0.56

(%)

绕组位置

Top Bot

MC电阻率

0.022

(Ω.mm2/m)

气隙磁密

0.7428

(T)

主副相差

104.7

(°)

空载转差率

0.002

长度调整

10 -3

AC电阻率

0.022

(Ω.mm2/m)

定子齿磁势

41.64

(A.T)

RT电流

(A)

空载转速

2994

(rpm)

并联支路

1 1

MC半匝长

182.2

(mm)

定子轭磁势

84.53

(A.T)

RT导条电密

(A/mm2)

损耗参数

并绕根数

1 1

AC半匝长

194.0

(mm)

转子齿磁势

48.13

(A.T)

RT端环电密

(A/mm2)

定子铜损

88.19

(W)

Slot # 1

63

0

MC串联数

352

(匝)

转子轭磁势

21.76

(A.T)

电容电压

313.4

(V)

①主绕组铜损

40.13

(W)

Slot # 2

62 0

AC串联数

324

(匝)

气隙磁势

328.91

(A.T)

副绕组电压

(V)

②副绕组铜损

48.06

(W)

Slot # 3

32 35

MC系数

0.8450

激磁电抗

100.81

(Ω)

线负荷

22.63

(A/mm)

转子铝损

28.32

(W)

Slot # 4

19 57

AC系数

0.8931

主相漏抗

3.56

(Ω)

热负荷

166.94

(A2/mm3)

马达铁损

14.73

(W)

Slot # 5

0 70

Nme

297.4

(匝)

副相漏抗

4.86

(Ω)

电势系数

0.929

电容损耗

7.71

(W)

Slot # 6

N/A

Nae

289.3

(匝)

转子漏抗

7.24

(Ω)

饱和系数

1.596

机械风摩损耗

15.08

(W)

MC并联数

1

匝比a

0.973

齿饱和系数

1.273

总损耗

154.02

(W)

各槽槽满率及热负荷

材料消耗

材料成本

Slot No.

槽满率(%) 热负荷(A2/mm3)

MC导体密度

8900

(Kg/m3)

主绕组铜重

0.5043

(Kg)

绕组用铜总重

0.8433

(Kg)

Slot # 1

69.915 140.615

AC导体密度

8900

(Kg/m3)

副绕组铜重

0.3163

(Kg)

硅钢耗用总重

5.5154

(Kg)

Slot # 2

68.805 138.383

RT导条密度

2700

(Kg/m3)

转子导条重

0.0883

(Kg)

转子用铝总重

0.1664

(Kg)

Slot # 3

61.584 166.886

RT端环密度

2700

(Kg/m3)

转子端环重

0.0781

(Kg)

电磁线单价

57.28

(元/Kg)

Slot # 4

63.544 197.876

ST铁心密度

7750

(Kg/m3)

定子硅钢重

3.9065

(Kg)

硅钢片单价

7.35

(元/Kg)

Slot # 5

72.661 190.926

RT铁心密度

7750

(Kg/m3)

转子硅钢重

1.6090

(Kg)

铸铝单价

13.85

(元/Kg)

Slot # 6

N/A

硅钢用量

6.1283

(Kg)

材料成本

91.15

(元)

0725.xls (127 KB, 下载次数: 16)

2011-11-9 12:38 上传

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主绕组0.725mm

表单二：

主要设计参数

定转子槽形外形

主要性能

COMP型号

额定电压

220

(V)

Bitmap [定子铁芯槽形]

Bitmap [转子铁芯槽形]

输入功率

701.3

(W)

MOTOR型号

工作频率

50

(Hz)

输出功率

550.1

(W)

输出功率

0.55

(KW)

工作温度

20

(℃)

输出转矩

1.833

(N.m)

额定速度

2850

(rpm)

铁芯高度

80

(mm)

马达效率

78.44

(%)

极数

2

极

铁芯材料

B50A700

总电流

3.22

(A)

叠压系数

0.97

(mm)

运转电容

25

(μF)

额定转速

2866

(rpm)

转子类型

Inner

(类)

附加电阻(1)

(Ω)

转差率

0.045

负载形式

Constant Power

启动电阻

(Ω)

功率因素

0.991

工作方式

Capacitor-Run Mode

启动电容

N/A

(μF)

过载特性

调节方式

No Speed-Adjustment

附加电阻(2)

(Ω)

最大转矩

4.298

(N.m)

定子冲片

转子冲片

转子断环

最大转矩倍数

2.34

定子槽数

20

(槽)

定子外径

98.9

(mm)

转子槽数

26

(槽)

转子电阻

6.244

(Ω)

最大转差率

0.250

切边数量

定子内径

50.0

(mm)

槽形类别

1

(类)

转子电阻20℃

(Ω)

堵转特性

槽形类别

2

(类)

定转子间隙

0.475

(mm)

转子内径

10.88

(mm)

端环均高Hr

10.00

(mm)

堵转转矩

0.913

(N.m)

切边尺寸

97

(mm)

槽齿顶宽

3.520

(mm)

转子压铸

Yes

端环均宽Lr

12.00

(mm)

堵转转矩倍数

0.50

槽齿底宽

3.520

(mm)

磁性曲轴

No

导条电阻率

0.0435

(Ω.mm2/m)

堵转线电流

15.66

(A)

转子斜扭

1

端环电阻率

0.0435

(Ω.mm2/m)

堵转电流倍数

4.87

槽形别

大槽 中槽 小槽

转子槽形

转子端环

MC堵转电流

16.37

(A)

槽形别

16 0 4

(个)

Bitmap

AC堵转电流

1.84

(A)

Hs0

0.7

(mm)

Hs01

0.35

(mm)

MC堵转电密

39.65

(A/mm2)

Hs1

0.6

(mm)

Hs0

0.35

(mm)

AC堵转电密

6.50

(A/mm2)

Hs2

8.42 0 6.44

(mm)

Hs2

5.14

(mm)

堵转主副相差

116.1

(°)

Bs0

2

(mm)

Bs0

0.0001

(mm)

空载特性

Bs1

4.76081

(mm)

Bs1

2.88

(mm)

空载线电流

1.52

(A)

Bs2

7.428 0 6.8008

(mm)

Bs2

1.64

(mm)

空载MC电流

3.38

(A)

主副绕组参数

额定电磁参数

空载AC电流

2.72

(A)

绕组区分

Main Aux

MC电阻

5.545

(Ω)

定子齿磁密

1.6946

(T)

主相电流

2.625

(A)

空载主副相差

155.1

(°)

电线线径

0.725

0.600

AC电阻

7.934

(Ω)

定子轭磁密

1.6551

(T)

副相电流

2.467

(A)

空载铁损

16.05

(W)

皮膜厚度

0.080

0.080

MC电阻20℃

N/A

(Ω)

转子齿磁密

1.7750

(T)

MC电流密度

6.36

(A/mm2)

空载输入功率

192.76

(W)

绕组类型

31 31

AC电阻20℃

N/A

(Ω)

转子轭磁密

1.7693

(T)

AC电流密度

8.73

(A/mm2)

空载功率因素

0.58

(%)

绕组位置

Top Bot

MC电阻率

0.022

(Ω.mm2/m)

气隙磁密

0.7372

(T)

主副相差

103.0

(°)

空载转差率

0.002

长度调整

10 -3

AC电阻率

0.022

(Ω.mm2/m)

定子齿磁势

37.88

(A.T)

RT电流

(A)

空载转速

2994

(rpm)

并联支路

1 1

MC半匝长

182.2

(mm)

定子轭磁势

69.91

(A.T)

RT导条电密

(A/mm2)

损耗参数

并绕根数

1 1

AC半匝长

194.0

(mm)

转子齿磁势

44.22

(A.T)

RT端环电密

(A/mm2)

定子铜损

86.50

(W)

Slot # 1

63

0

MC串联数

352

(匝)

转子轭磁势

19.01

(A.T)

电容电压

314.1

(V)

①主绕组铜损

38.20

(W)

Slot # 2

62 0

AC串联数

324

(匝)

气隙磁势

326.43

(A.T)

副绕组电压

(V)

②副绕组铜损

48.30

(W)

Slot # 3

32 35

MC系数

0.8450

激磁电抗

105.58

(Ω)

线负荷

21.94

(A/mm)

转子铝损

27.50

(W)

Slot # 4

19 57

AC系数

0.8931

主相漏抗

3.59

(Ω)

热负荷

163.60

(A2/mm3)

马达铁损

14.38

(W)

Slot # 5

0 70

Nme

297.4

(匝)

副相漏抗

4.92

(Ω)

电势系数

0.930

电容损耗

7.75

(W)

Slot # 6

N/A

Nae

289.3

(匝)

转子漏抗

7.46

(Ω)

饱和系数

1.524

机械风摩损耗

15.08

(W)

MC并联数

1

匝比a

0.973

齿饱和系数

1.252

总损耗

151.21

(W)

各槽槽满率及热负荷

材料消耗

材料成本

Slot No.

槽满率(%) 热负荷(A2/mm3)

MC导体密度

8900

(Kg/m3)

主绕组铜重

0.4712

(Kg)

绕组用铜总重

0.8096

(Kg)

Slot # 1

65.767 133.838

AC导体密度

8900

(Kg/m3)

副绕组铜重

0.3163

(Kg)

硅钢耗用总重

5.5154

(Kg)

Slot # 2

64.723 131.714

RT导条密度

2700

(Kg/m3)

转子导条重

0.0883

(Kg)

转子用铝总重

0.1664

(Kg)

Slot # 3

59.477 163.929

RT端环密度

2700

(Kg/m3)

转子端环重

0.0781

(Kg)

电磁线单价

57.28

(元/Kg)

Slot # 4

62.293 196.621

ST铁心密度

7750

(Kg/m3)

定子硅钢重

3.9065

(Kg)

硅钢片单价

7.35

(元/Kg)

Slot # 5

72.661 191.894

RT铁心密度

7750

(Kg/m3)

转子硅钢重

1.6090

(Kg)

铸铝单价

13.85

(元/Kg)

Slot # 6

N/A

硅钢用量

6.1283

(Kg)

材料成本

89.21

(元)

xiangdong1506

页面整理的不是很好，不咋好看！

请下载下附件吧~~~
期待解答

lixaf

我和楼主一样的情况。。。。，功率因数也变了

lixaf

把漆包线粗后，功率因数，发热量也降了，效率反而降低了

lixaf

其他不变的话，是不是功率因数下降导致效率上升？

xiangdong1506

其他不变的话，是不是功率因数下降导致效率上升？
lixaf 发表于 2011-11-9 15:41

                               
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功率因素应该影响不大啊！
再说这里的变化很小啊……

我再仔细看了看两种方案，可能主要是磁密增高的缘故！ 可是线径加粗，磁密变化应该不明显的……
还望和大家多多交流！

我的模型的输出，是恒功率输出。
不过看两个方案的转矩，也很接近……

还是很难解释效率降低。。。。  老五呢？请较版主了！

qiudk2008

关注一下，希望大家都来讨论

twilight1974

看了看两个主副绕组相位差，大线径的是104.7，小线径的是103。 两相电机，理想圆形磁场状态时，主副相位差应该接近90度，越靠近90度的磁场圆度越大，效率也应该高一点。

xiangdong1506

回复 8# twilight1974

有一定道理。

相角变大，应该也是主绕组的磁化电流变大，电流变大的缘故吧！   

可还是不能理解。。百思不得其解。。。  还请大家继续关注，多提意见啊！ 感谢了。。。。

xiangdong1506

希望西莫的各位 能给更多的关注和帮助哈！

flytogod2

看了看两个主副绕组相位差，大线径的是104.7，小线径的是103。 两相电机，理想圆形磁场状态时，主副相位差应 ...
twilight1974 发表于 2011-11-11 11:20

                               
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    有道理，再往下分析，出力一样，相位接近90度，所用产生相同磁势的电流减小，定子铜耗中，虽然电阻变大，但被电流抵消并降低，所以铜耗降低。电机整体效率增加。

大长经

在你的这个案例中，由于没有你提供的硅钢片材料，我用D23-50硅钢片仿真了一下，结果如下：
图1：效率和主线径的关系

图2：效率和主副绕组电流相位差的关系

xiangdong1506

在你的这个案例中，由于没有你提供的硅钢片材料，我用D23-50硅钢片仿真了一下，结果如下：
图1：效率和主线 ...
大长经 发表于 2011-11-20 11:25

                               
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我用的铁芯材料是宝钢700全工艺电磁钢板，牌号为B50A700

你这个效率和线经的关系，用啥软件算出来的啊？望赐教！

xiangdong1506

回复 12# 大长经


为何主副间电流相位接近90°时候，电机效率还低？ 不咋明白。。。。

xiangdong1506

有道理，再往下分析，出力一样，相位接近90度，所用产生相同磁势的电流减小，定子铜耗中，虽然电 ...
flytogod2 发表于 2011-11-18 13:20

                               
登录/注册后可看大图

主、副电流相位从104.7°-------->103°  应该差异几乎可以不计吧？！

lixaf

受教了
线径和效率，功率因数，发热都相关
选线径经常反复改
纠结

xiangdong1506

回复 16# lixaf
是的！

gancel

回复 12# 大长经


    这个东西好，什么时候学学

yk810

实际应用的时候也是这样吧

xiangdong1506

回复 19# yk810

不一定！

    不晓得那位能分析下那各凹点的地方~~~