定子繞組直流電阻的理論值與測量值的比較

舒鵬+呂清

【摘 要】電機(jī)定子繞組的直流電阻是電機(jī)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的參數(shù)，在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者根據(jù)所設(shè)計(jì)繞組的方案，計(jì)算出繞組的直流電阻，即理論值；待該電機(jī)生產(chǎn)制造完成后，用專業(yè)的測量直流電阻的儀器，測量繞組的直流電阻。通過比較理論值與測量值的大小，分析兩者存在差異的原因，為改善電機(jī)繞組設(shè)計(jì)方案提供了合理依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】電機(jī)設(shè)計(jì)；定子繞組；直流電阻

【Abstract】motor stator winding dc resistance is an important parameter in the design of motor， in the motor design， designers， according to the designed scheme to calculate the winding dc resistance， namely the theoretical value； for the motor manufacturing is completed， use professional measurement of dc resistance instruments， measuring winding dc resistance. By comparing the theoretical value and measured value， the size of the analysis of both the cause of the differences， in order to improve the motor winding design provides a reasonable basis.

【Key words】Motor design；Stator winding；Dc resistance

0 前言

在電機(jī)設(shè)計(jì)中，電機(jī)繞組方案設(shè)計(jì)中就有對定子繞組的直流電阻的計(jì)算的要求，根據(jù)理論計(jì)算的結(jié)果，進(jìn)一步計(jì)算得出電機(jī)的溫升、效率等性能參數(shù)。[1]可見在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，繞組的直流電阻的計(jì)算的準(zhǔn)確性對整個(gè)定子繞組方案的確定有著重要的影響；因此，很有必要進(jìn)行繞組直流電阻理論計(jì)算值與實(shí)際產(chǎn)品測量值的比較分析，找出理論值與測量值的偏差的原因，并對理論值進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚沟糜?jì)算的理論值更加接近測量值，為繞組方案設(shè)計(jì)時(shí)，提供更為準(zhǔn)確的理論數(shù)據(jù)支撐。

1 繞組直流電阻理論值與測量值

1.2 繞組直流電阻的測量

本論文中的測量值均是采用測量電機(jī)繞組直流阻值專用儀器所得，該儀器型號(hào)為SM2512型智能直流低電阻測試儀，該測試儀測量范圍1uΩ～20kΩ，測量精度在0.1%，[3]且通過江西東華計(jì)量測試研究院的校準(zhǔn)檢測。下表1分別記錄了理論計(jì)算值與實(shí)際測量值。

2 理論值與測量值的比較與分析

上述段落中介紹了電機(jī)定子繞組直流電阻的計(jì)算方法，對公司生產(chǎn)的不同功率段的電機(jī)定子繞組直流電阻進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)算和實(shí)際產(chǎn)品的測量；通過表1，可以直觀的看出理論值和測量值存在著明顯的差異。

1）根據(jù)上述表格，各電機(jī)直流電阻理論值與測量值的絕對偏差分別為0.01961、0.00582、0.00272、0.00269、0.00125、0.00018，相對偏差分別為：4.99%、5.39%、3.63%、5.77%、4.55%、5.52%，隨著電機(jī)的功率越大，定子繞組的直流電阻逐漸變小，理論值與測量值間的絕對偏差也呈現(xiàn)出變小趨勢。

2）無論電機(jī)的功率多大，總是呈現(xiàn)出理論值比測量值要小的結(jié)果。根據(jù)繞組直流電阻R的計(jì)算公式，理論計(jì)算時(shí)的電阻率ρ為25℃時(shí)值，由于導(dǎo)線的電阻率是受環(huán)境溫度影響，具體公式為：ρt=ρ20[1+α（t-t20）]，α：導(dǎo)體電阻的溫度系數(shù)；[4]而產(chǎn)品現(xiàn)場實(shí)際測量時(shí)的環(huán)境溫度與理論計(jì)算時(shí)的25℃的室溫存在偏差，這樣易導(dǎo)致理論值與測量值之間存在偏差；通過觀察分析同心式繞組展開圖（見圖1）可知，存在繞組直流電阻理論計(jì)算的長度就要比實(shí)際的長度偏短的情況，那是因?yàn)槔碚撚?jì)算繞組的長度時(shí)，為了計(jì)算的簡單快速，先只計(jì)算一個(gè)線圈長度：L=2*[（b+c1）+（b+c2）+（b+c3）+（b+c4）]，b：為線圈的直線段長；c1、c2、c3、c4：分別為同心線圈的弧長；在整個(gè)繞組的繞制過程中有線圈之間的過橋線、繞組的引出線和繞線疊加一起使得線圈的圓弧變大等因素被忽略不計(jì)；繞組線圈在繞組的過程中，導(dǎo)線是受繞線機(jī)的拉力作用的，不難發(fā)現(xiàn)在線圈的轉(zhuǎn)角處，導(dǎo)線會(huì)因受拉力而發(fā)生細(xì)微的拉長變形，導(dǎo)致此處的導(dǎo)線電阻有略微的增大的趨勢，隨著繞線的匝數(shù)增多，這種略微增大的趨勢得到了累加，從而使得理論計(jì)算值比實(shí)際測量值偏小。

3 總結(jié)

盡管上述各電機(jī)繞組直流電阻的理論值與測量值存在偏差，但通過分析兩者偏差的原因可知理論計(jì)算公式的正確性；考慮到繞組方案設(shè)計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性，必要時(shí)可以將繞組直流電阻的理論值增大5%用于繞組設(shè)計(jì)時(shí)的電機(jī)溫升、效率等的計(jì)算，為方案設(shè)計(jì)提供更為準(zhǔn)確的理論數(shù)據(jù)支撐。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB 755-2008 旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額和性能[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[2]黃國志，傅豐禮.中小旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國電力出版社，2014：199-205.

[3]上海神模電氣有限公司.SM2512智能直流低電阻測試儀使用說明書[Z].上海.

[4]陳世坤.電機(jī)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982：44.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]