從電機的綜合技術(shù)經(jīng)濟指標中選擇最合適的電負載和磁負載值,使制造和運行的總成本最小化,達到良好的性能。除了不要選擇過高的電負載和磁負載值外,還應(yīng)考慮它們的比值。因為這個合適的比值不僅影響電機的參數(shù)和特性,還與銅(鋁)耗和鐵耗的分布密切相關(guān),即會影響效率高的位置出現(xiàn)在電機效率曲線上。
正因如此,對于經(jīng)常輕載運行的電機,通常宜選擇較大的電負載值和較低的磁負載值,以在輕載下獲得較高的效率。
1電機的冷卻條件對電磁負荷的選用也有重要影響
比如保護電機的電負載和磁負載,由于冷卻條件較好,可以高于同規(guī)格的封閉式電機,一般小型異步電機通常要高出15~20%左右。
2電機所用的材料與絕緣結(jié)構(gòu)的等級也直接影響
電磁負載的選擇。所用絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱等級越高,電機的允許溫升越高;導(dǎo)磁材料的材料性能越好(包括一些同樣起磁路作用的結(jié)構(gòu)部件),允許的磁密越高。當電樞由鋁線制成時,由于其電阻率較高,為了保證足夠的空間避免過大的電損耗,電磁負載往往低于銅線。
3電磁負荷的選擇還和電機的功率及轉(zhuǎn)速有關(guān)
電磁負載的選擇也與電機的功率和速度有關(guān),特別是與電樞直徑(或極距)和轉(zhuǎn)子的圓周速度有關(guān)。對于周長較高的電機,轉(zhuǎn)子與氣隙內(nèi)冷卻介質(zhì)的相對速度較高,因此冷卻條件得到改善,電磁負載可選擇較大。電樞直徑(或極距)越小,選擇的電磁負載就應(yīng)該越小,這主要是空間是否足夠的問題,可以這樣解釋:在有內(nèi)電樞的電機(如DC電機)中,電樞直徑越小,齒根在平行于槽壁時保證一定的槽距就越窄;當齒壁平行時,槽的尺寸將受到限制,以確保一定的齒橫截面積。
因此,當電機功率較小時(通常直徑較小),如果與槽壁平行,由于齒根磁密的限制,磁負載的數(shù)值不會太高,因為通常齒根磁密的最大值有一定的局限性,之后勵磁電流和鐵損會迅速增大,由于齒根磁密的限制,相位不能太深,從而限制了槽距的大小和電負載的數(shù)值。如果平行于齒壁,小直徑電機的槽距比大直徑電機小,在齒距、齒寬、相深不變的情況下,電負載應(yīng)選擇較小。同樣,在內(nèi)極式電機(如凸極同步電機)中,當電樞直徑變小時,勵磁繞組所占空間也會變小,限制了勵磁磁勢的取值,使電樞反應(yīng)磁勢和與其密切相關(guān)的電負載、磁負載不能過高。不僅如此,對于電樞直徑較小的電機,導(dǎo)線通常較細(因為電流較小),絕緣所占比例較大,使得槽位的利用率較差。此時,為了盡可能增大槽距,必須將齒寬做得更窄,這就要求磁負載不能做得太高。
電磁負荷選擇時要考慮的因素很多,很難單純從理論上來確定。通常主要參考電機工業(yè)長期積累的經(jīng)驗數(shù)據(jù),并分析對比所設(shè)計電機與已有電機之間在使用材料、結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求等方面的異同后進行選取。
工業(yè)發(fā)展歷史表明,隨著材料,特別是電工材料性能、冷卻條件和電機結(jié)構(gòu)的不斷提高,電機的利用系數(shù)以及電負載和磁負載的值一直在逐漸增加,從而使電機的體積和質(zhì)量不斷降低,能量指標仍能得到保證。
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