本科生畢業(yè)設(shè)計論文題目三相異步電動機的設(shè)計計算THREEPHASEASYNCHRONOUSMOTORDESIGNANDCALCULATION教學(xué)單位_姓名_學(xué)號_年級_專業(yè)_電氣工程及其自動化指導(dǎo)教師_職稱_2012年4月26日目錄目錄I摘要IIABSTRACTIII第一章異步電動機的概述111異步電動機的用途及分類112定子的結(jié)構(gòu)組成及工作原理113電機設(shè)計的過程214異步電動機主要性能指標2第二章電機設(shè)計計算準備421電機主要尺寸，繞組構(gòu)成和原理422主磁路523電抗624損耗與效率725通風(fēng)散熱726要求電機設(shè)計的原始數(shù)據(jù)分析8第三章電機設(shè)計計算程序1031額定數(shù)據(jù)和主要尺寸1032磁路的計算1433參數(shù)的計算1834啟動性能的計算2935電機設(shè)計的分析比較33第四章總結(jié)35參考文獻36I摘要三相異步電動機又稱為三相感應(yīng)電動機，感應(yīng)電動機是基于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的一種交流電動機。由于轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，因此稱為感應(yīng)電動機。感應(yīng)電動機與其它電動機相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠及重量輕成本低等優(yōu)點。此外感應(yīng)電動機還還便于派生各防護型式以使用不同環(huán)境條件的需要，也有較高的效率和較好的工作特性。由于感應(yīng)電動機具有上述許多優(yōu)點，它是電動機領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種電動機。例如中小型軋鋼設(shè)備,礦山機械,機床,起重運輸機械,鼓風(fēng)機,水泵,和農(nóng)副產(chǎn)品加工機械等都大部分采用三相異步電動機來拖動。作電動機運行的三相異步電機。三相異步電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場間存在著相對運動而感生電動勢和電流，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)能量變換。與單相異步電動機相比，三相異步電動機運行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動機的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動機的起動性能和調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。2關(guān)鍵詞三相異步電機感應(yīng)電動機電機設(shè)計計算IIABSTRACTTHETHREEPHASEASYNCHRONOUSMOTORISALSOKNOWNASTHETHREEPHASEINDUCTIONMOTOR,INDUCTIONMOTORISBASEDONAIRGAPROTATINGMAGNETICFIELDANDROTORWINDINGINDUCTIONCURRENTRESULTINGFROMTHEINTERACTIONBETWEENELECTROMAGNETICTORQUE,THUSACHIEVINGENERGYCONVERSIONOFANACMOTORDUETOTHEROTORWINDINGCURRENTISGENERATEDBYINDUCTION,ANDISTHEREFORECALLEDTHEINDUCTIONMOTORINDUCTIONMOTORANDOTHERMOTORS,HASTHEADVANTAGESOFSIMPLESTRUCTURE,MANUFACTURE,USEANDCONVENIENTMAINTENANCE,RELIABLEOPERATIONANDLIGHTWEIGHTLOWCOSTTHEADDITIONOFINDUCTIONMOTORISALSOCONVENIENTDERIVEDTHEPROTECTIONTYPETOUSEDIFFERENTENVIRONMENTALCONDITIONS,BUTALSOHASHIGHEREFFICIENCYANDBETTERWORKINGPROPERTIESASARESULTOFINDUCTIONMOTORWITHTHEMANYADVANTAGES,ITISWIDELYUSEDINTHEFIELDOFMOTORFORELECTRICMOTORFOREXAMPLEINTHESMALLSTEELROLLINGEQUIPMENT,MININGMACHINERY,MACHINETOOLS,LIFTINGTHETRANSPORTMACHINERY,PUMPS,BLOWERS,ANDAGRICULTURALANDSIDELINEPRODUCTSPROCESSINGMACHINERY,MOSTOFTHETHREEPHASEASYNCHRONOUSMOTORTODRAGKEYWORDSTHREEPHASEASYNCHRONOUSMOTORINDUCTIONMOTORDESIGN0第一章異步電動機的概述11異步電動機的用途及分類根據(jù)電機的可逆原理，異步電機既可用作電動機，也可用作發(fā)電機。但其作發(fā)電機運行時性能較差，故很少采用。而用作電動機時具有較好的工作特性，故其主要用作電動機。異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，運行可靠，堅固耐用，易于控制，因而是電動機中應(yīng)用得最為廣泛的一種。異步電動機是一種交流電機，主要用作電動機，拖動各種生產(chǎn)機械，廣泛應(yīng)用于交通運輸、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及國防、文教、醫(yī)療和日常生活中。異步電動機具有較高的運行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械的傳動要求。異步電動機還便于派生成各種防護型式，以適應(yīng)不同環(huán)境條件的需要。隨著電力電子器件以及交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，由異步電動機和變頻調(diào)速器組成的交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能以及經(jīng)濟性已可與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，且使用維護簡便，因而應(yīng)用愈來愈廣泛。由于異步電動機在運行過程中必須從電網(wǎng)吸收感性無功功率，因此其功率因素較差，總是小于1，此外，異步電動機空載電流大，起動和調(diào)速性能都不夠理想，是異步電機的主要缺點。異步電動機的種類很多，從不同的角度考慮，有不同的分類方法。按照相數(shù)來分，有單相異步電動機，三相異步電動機。大功率機械拖動時，一般都用三相異步電動機，日常生活和工業(yè)控制裝置則多用單相異步電動機。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分，有鼠籠試異步電動機和繞線式異步電動機兩種，其中，鼠籠式異步電動機，又包括單鼠籠式異步電動機、雙鼠籠式異步電動機和深槽式異步電動機。按機殼的保護方式分，有防護式異步電動機、封閉式異步電動機，以及防爆式異步電動機。312定子的結(jié)構(gòu)組成及工作原理三相異步電動機由兩個基本部分構(gòu)成固定部分定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子按其結(jié)構(gòu)可分為鼠籠型和繞線型兩種。定子由定子鐵心、機座、定子繞組等部分組成，定子鐵心是異步電動機磁路的一部分，一般由05毫米厚的硅鋼片疊壓而成，用壓圈及扣片固緊，各片之間相互絕緣，以減少渦流損耗。1定子繞組是由帶有絕緣的鋁導(dǎo)線或銅導(dǎo)線繞制而成的，小型電機采用散下線圈或稱軟繞組，大中型電機采用成型線圈，又稱為硬繞組。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子支架、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等部分組成，轉(zhuǎn)子鐵心和定子鐵心一樣，也是由05毫米硅鋼片疊壓而成。鼠籠型轉(zhuǎn)子的繞組是由安放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的裸導(dǎo)條和兩端的環(huán)形端環(huán)連接而成，如果去掉轉(zhuǎn)子鐵心，繞組的形狀象一個籠子；繞線型轉(zhuǎn)子的繞組與定子繞組相似，做成三相繞組，在內(nèi)部星型或三角型。當(dāng)定子繞組接至三相對稱電源時，流入定子繞組的三相對稱電流，在氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個以同步轉(zhuǎn)速N1旋轉(zhuǎn)的定子旋轉(zhuǎn)磁場，設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向為逆時針，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體時，將在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E2，電動勢的方向根據(jù)右手定則確定。N極下的電動勢方向用表示，S極下的電動勢用表示，轉(zhuǎn)子電流的有功分量I2A與E2同相位，所以既表示電動勢的方和向，又表示電流有功分量的方向。轉(zhuǎn)子電流有功分量與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力FEM,根據(jù)左手定則，在N極下的所有電流方向為的導(dǎo)體和在S極下所有電流流向為的導(dǎo)體均產(chǎn)生沿著逆時針方向的切向電磁力FEM,在該電磁力作用下，使轉(zhuǎn)子受到了逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩MEM的驅(qū)動作用，轉(zhuǎn)子將沿著旋轉(zhuǎn)磁場相同的方向轉(zhuǎn)動。驅(qū)動轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子軸端拖動的生產(chǎn)機械的制動轉(zhuǎn)矩相平衡，轉(zhuǎn)子將以恒速N拖動生產(chǎn)機械穩(wěn)定運行，從而實現(xiàn)了電能與機械能之間的能量轉(zhuǎn)換，這就是異步電動機的基本工作原理。13電機設(shè)計的過程電機設(shè)計的過程可分為準備階段通常抱過兩方便內(nèi)容首先是熟悉國家標準，收集相近電機的產(chǎn)品樣本和技術(shù)資料，并聽取生產(chǎn)和使用單位的意見與要求；然后在國家標準有關(guān)規(guī)定及分析相應(yīng)資料的基礎(chǔ)上，編制技術(shù)任務(wù)或技術(shù)建議書。電磁設(shè)計本階段的任務(wù)是跟據(jù)技術(shù)任務(wù)書的規(guī)定，參相生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，通過計算和方案比較，來確定與所設(shè)計電機電磁性有關(guān)的尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關(guān)材料，并核算電磁性能。結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是確定電機的機械結(jié)構(gòu)，零部件尺寸，加工要求與材料的規(guī)格及性能要求，包括必要的機械計算及通風(fēng)和升溫計算。214異步電動機主要性能指標異步電動機性能指標有（1）效率電動機輸出機械功率與輸入電功率之比，通常用百分數(shù)表示。（2）功率因素電動機輸入有效功率與視在功率之比（3）起動電流電動機在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子起動時從供電回路輸入的最大穩(wěn)態(tài)方均根電流（4）起動轉(zhuǎn)矩電動機在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子起動時說產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的最小測得值（5）最小轉(zhuǎn)矩電動機在額定電壓、額定頻率下，在零轉(zhuǎn)速與對應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速之間所產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)異步轉(zhuǎn)矩的最小值。（6）最大轉(zhuǎn)矩電動機在額定電壓、額定頻率下說能產(chǎn)生的最大穩(wěn)態(tài)異步轉(zhuǎn)矩。（7）噪聲電動機在空載穩(wěn)態(tài)運行時A計權(quán)聲功率級（DB，以及在額定負載運行是時超過空載運行的噪聲聲功率級增量。（8）振動電動機在空載穩(wěn)態(tài)運行時振動速率有效值。34第二章電機設(shè)計計算準備首先應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品通用標準、技術(shù)條件設(shè)計原始數(shù)據(jù)，然后進行電磁設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。電磁設(shè)計是根據(jù)設(shè)計技術(shù)要求確定電機的電磁負荷，計算轉(zhuǎn)子、定子沖片和鐵心各部分尺寸及繞組數(shù)據(jù)，進而核算電機各項參數(shù)及性能，并對設(shè)計數(shù)據(jù)做必要的調(diào)整，直到達到要求，提出電磁設(shè)計單。結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)設(shè)計技術(shù)要求及電磁設(shè)計確定的有關(guān)數(shù)據(jù)，確定電機總體結(jié)構(gòu)、零部件尺寸、材料及加工要求，繪制總裝圖及零部件圖，進行必要的機械計算及熱計算，提出全套生產(chǎn)圖樣。電機設(shè)計要進行多種方案的分析、比較，或采用優(yōu)化設(shè)計方法，以權(quán)衡電機性能、運行費用、制造成本、運行可靠性等因素，決定最優(yōu)的設(shè)計。中小型電機生產(chǎn)量大，使用面廣，品種規(guī)格繁多，一般都成系列設(shè)計及制造。設(shè)計時，應(yīng)充分考慮到標準化、通用化、系列化的要求。21電機主要尺寸，繞組構(gòu)成和原理主要尺寸指定子鐵心外徑、內(nèi)徑以及鐵心長度。在已知電機的視在功1D1I率及轉(zhuǎn)速情況下，可借助利用系數(shù)的經(jīng)驗值或通過適當(dāng)?shù)剡x擇電磁負荷，由式（11）計算的分別求得主要尺寸與。參照定子內(nèi)外徑比的經(jīng)驗值可EFIL211IEFL估算定子外徑。對應(yīng)于系列電機的每一機座中心高，根據(jù)合理利用機座徑向空間及考慮硅鋼片的合理套裁等要求，確定合理的定子沖片外徑。設(shè)計時按估算值或直1D1接按電機功率及轉(zhuǎn)速，選定某一中心高的機座及與之相適應(yīng)的外徑。電機繞組要求對稱，即各并聯(lián)支路具有相同的電動勢及阻抗。三相交流繞組要求各相相軸在空間互差電角度，并有相同的有效匝數(shù)。以保012正各相電動勢對稱（即大小相等、相位互差電角度）。同時要求繞組感應(yīng)電動勢和產(chǎn)生磁動勢的基波分量盡可能大，而諧波分量盡可能小。交流繞組有多種分類方法，按繞組布置分類，有集中繞組及分布繞組；按相帶分類，有、相帶繞組及混相繞組；按每極每相槽數(shù)Q分類，有整數(shù)槽繞組012603及分數(shù)槽繞組（Q為整數(shù)或分數(shù)）；按槽內(nèi)線圈邊層數(shù)分類，有單層繞組、雙層繞組及單雙層繞組；按線圈形狀和端部連接方式分類，有疊繞組、波繞組以及同心式、鏈式、交叉式繞組。直流電樞繞組一般按繞組元件與換向片之間連接規(guī)律不同而分為疊繞組、波繞組和蛙繞組。繞組由多個按一定規(guī)律連接的線圈構(gòu)成，每一線圈包括置于5于槽中的有效部分及端接部分。若各相帶的某些槽的線圈有規(guī)則地改屬另一相，即為混相繞組。雙層繞組每槽分上下兩層放兩個線圈邊，雙層繞組所有線圈的形狀、幾何尺寸相同，端部排列整齊，可選擇有利節(jié)距以改善電動勢和磁動勢波形。22主磁路空載氣隙磁場在直流電機和同步電機中由磁極繞組的直流勵磁磁動勢建立，而在異步電機中則由定子繞組的交流磁動勢建立。直流電機主極極弧形狀大致有（1）均勻氣隙；（2）偏心氣隙，極弧與電樞外圓不同心，使氣隙從中心至極尖逐漸增大；（3）極尖削角的均勻氣隙，氣隙從極弧兩端約1/6長度處至極尖逐漸增大。后兩種電樞形狀可抑制電樞反應(yīng)所引起的氣隙磁場畸變。凸極同步電機的磁極極弧形狀大致有兩種（1）沿極弧范圍內(nèi)氣隙是變化的，得到接近正弦的磁場分布；（2）氣隙均勻，得到近似矩形的磁場分布。磁路計算是按給定的電機端電壓求得每極磁通，進而求取磁路各部分磁通密度（磁密）和磁位降，計算所需的磁動勢、勵磁電流以及空載特性。磁路計算方法的依據(jù)是全電流定律，即總磁動勢為磁場強度的線積分。實際計算是通過求各段磁路，如氣隙、齒、軛、極身等部分磁位降的總和代替積分求得總磁動勢。氣隙的一邊或兩邊有齒和槽，因此，實際的氣隙磁密分布是不均勻的，氣隙磁位降較假定氣隙光滑時的大，它的影響用氣隙系數(shù)對氣隙長度加以修K正，設(shè)齒寬為T,槽口寬為，則氣隙系數(shù)0BTK式中對開口槽，；0205/B對半閉口或半開口槽，754/020徑向通風(fēng)道使磁通通過氣隙的軸向長度減小，計算氣隙磁密時的實際長度為鐵心的有效長度，式中為鐵心總長，及為通風(fēng)道數(shù)及其寬度，VTEFBNKLTLVNB。/5VVBK如定轉(zhuǎn)子均有通風(fēng)道，兩者交錯時應(yīng)分別考慮；兩者對齊且相等時，式中應(yīng)VK以2代替。VV6沿齒部磁路不同位置的齒寬一般是變化的，不同截面處磁密及磁場強度TB是不同的。計算齒磁位降時，沿齒高分段越多，計算結(jié)果也越準確。實際計算時常加以簡化，取靠近齒部最窄的1/3齒高處的磁場強度為。若齒寬不連續(xù)TH變化，則應(yīng)在不連續(xù)處分段計算。根據(jù)不同電機的磁路結(jié)構(gòu)，由各部分磁位降之和求取所需的勵磁磁動勢。隱極同步電機及異步電機21JTJTFF上式中，為主極補償齒磁位降，為磁極裝配間隙磁位降。對直流勵TCFJ磁的電機，勵磁繞組匝數(shù)為時，空載勵磁電流（A）對異步電動機，F(xiàn)WWFI勵磁電流（A）DPMKFI223電抗與初、次級交鏈的基波互感主磁通在繞組中感應(yīng)電動勢，直接參與能量轉(zhuǎn)換，與基波主磁場相對應(yīng)的電抗稱為主電抗。多相交流繞組的每相主電抗420EFSDPKLWMFX式中電機磁路總磁位降與氣隙磁位降之比；SK氣隙磁導(dǎo)率。0對異步電機，主電抗即為勵磁電抗；對同步電機，主電抗為電樞反應(yīng)電抗。為基準值的主電抗標么值NIU/BAKXEFSDPM02從上式可知，主電抗與成正比，而氣隙長度增大，則主電抗減小。BA漏磁通是繞組產(chǎn)生總磁通的一部分，一般只與初、次級中一側(cè)交鏈，不參與能量轉(zhuǎn)換。它能在繞組中感應(yīng)電動勢，該電動勢頻率與產(chǎn)生該磁通的電流頻率相同，通常用漏抗壓降表示，因而每種漏抗都與某一部分漏磁通相對應(yīng)，相7應(yīng)的有槽漏抗、端部漏抗、齒端漏抗。設(shè)計中常把某種與初、次級都交鏈的互感磁通也歸入漏抗，如諧波漏抗。槽漏抗由橫向穿過槽壁的漏磁通引起；端部漏抗由端部漏磁通引起，與繞組端部結(jié)構(gòu)及尺寸有關(guān)，端部越長，和附近的磁性金屬構(gòu)件越靠近，則端部漏磁導(dǎo)愈大；齒端漏抗是由齒端漏磁通引起，它是從一個齒頂出發(fā)，沿氣隙到相鄰的另一個齒頂?shù)穆┐磐ǎX端漏抗隨槽口寬度與氣隙長度比值的增大而減小。對氣隙較小的電機，如異步電機可忽略齒端漏抗。諧波漏抗由氣隙中高次諧波磁通引起。有時把諧波漏抗劃分為齒諧波漏抗及相帶諧波漏抗。24損耗與效率它是電流流過繞組產(chǎn)生的損耗（銅耗），按我國標準規(guī)定繞組電阻應(yīng)折算到與繞組絕緣等級相對應(yīng)的基準工作溫度。若電流通過電刷與集電環(huán)或換向器，則應(yīng)包括電刷接觸損耗。對直流電機，除電樞繞組的電阻損耗外，還應(yīng)包括與之串聯(lián)的換向極繞組及補償繞組的電阻損耗。對帶勵磁繞組的同步電機或直流電機，應(yīng)計入勵磁繞組的電阻損耗。基本鐵損耗是鐵心中主磁通交變引起磁滯及渦流損耗。計算時應(yīng)分別計算定子或電樞鐵心的齒、軛部鐵損耗，然后相加。正常運行時，同步電機的磁極主磁通不變，異步電機轉(zhuǎn)子的磁通變化頻率也很低，基本鐵耗均可忽略。風(fēng)摩損耗包括風(fēng)扇及通風(fēng)系統(tǒng)的損耗，電機轉(zhuǎn)子表面與冷卻介質(zhì)的摩擦損耗、軸承摩擦損耗、電刷摩擦損耗等。雜散損耗包括表面損耗和脈振損耗。前者是由氣隙諧波磁通相對與齒或磁極鐵心表面移動而在其表面產(chǎn)生的渦流損耗；后者是該諧波磁通相對于齒移動，使進入齒中的諧波磁通脈動，因而在齒中產(chǎn)生的渦流及磁滯損耗。效率由輸出功率及在該功率下各種損耗總和求得2PP21一般考核在額定輸出功率下的額定效率，當(dāng)電機運行在不變損耗和可變損耗N相等的負載時，電機運行效率最高。25通風(fēng)散熱電機冷卻過程是把電機損耗產(chǎn)生的熱量首先傳遞給一次冷卻介質(zhì)，已升高溫度的一次冷卻介質(zhì)，由新的低溫冷卻介質(zhì)不斷替換，或者通過某種形式的冷8卻器由二次冷卻介質(zhì)加以冷卻。常用冷卻方式有表面冷卻、通風(fēng)冷卻、循環(huán)冷卻、管道通風(fēng)冷卻等。風(fēng)扇常作為驅(qū)使冷卻介質(zhì)循環(huán)所需要的動力，它應(yīng)能產(chǎn)生足夠的壓力以克服電機冷卻通道中的壓力降落，并輸送足夠的介質(zhì)流量通過電機。常用的風(fēng)扇有離心式和軸流式兩種。電機絕緣結(jié)構(gòu)按其耐熱性分為A、E、B、F、H五個等級，不同耐熱等級的極限溫度如下表耐熱等級AEBFH極限溫度（）C0105120130155180電機繞組溫升限值基本上取決于其絕緣結(jié)構(gòu)耐熱等級及環(huán)境溫度，同時與溫度測量方法有關(guān)，常用的方法有電阻法、溫度計法及埋置檢溫法。426要求電機設(shè)計的原始數(shù)據(jù)分析4KW，額定電壓380V（D），相數(shù)M3，50HZ，P2，N1460R/MIN，B級絕緣，NP連續(xù)運行，封閉自冷式。性能標準JB307482Y系列三相異步電動機JB307482Y系列電動機為全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，是按照國際電工委員會IEC標準設(shè)計的，具有國際互換性的特點。用于空氣中不含易燃、易炸或腐蝕性氣體的場所。適用于無特殊要求的機械上，如機床、泵、風(fēng)機、運輸機、攪拌機、農(nóng)業(yè)機械等。也用于某些需要高起動轉(zhuǎn)矩的機器上，如壓縮機。表21Y系列電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩電動機型號額定功率KW滿載轉(zhuǎn)速R/MIN額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速1500R/MIN，4極Y8014Y8024Y90S4Y90L4Y100L14Y100L24Y112M4Y132S4Y132M4Y160M4Y160L4Y180M4Y180L4Y200L4Y225S405507511152234557511151852230371390139014001400142014201440144014401460146014701470147014802222222222222222222222202020192222222222222222222222222222229有上表可以看到PN11KW，性能標準JB307482的電機的電機型號是Y160M4，額定轉(zhuǎn)矩倍數(shù)是22。1表22Y系列電動機安裝代號基本安裝型由B3派生安裝型安裝型式B3V5V6B6B7B8示意圖中心高MM8028080160基本安裝型由B5派生安裝型基本安裝型由B35派生安裝型安裝型式B5V1V3B35V15V36示意圖中心高MM8022580280801608028080160基本數(shù)據(jù)額定功率PN4KW額定電壓（線電壓）380VNU相電壓380V額定頻率FN50HZ1U相數(shù)M3輸出功電流（相）351AKWI1320P同步轉(zhuǎn)速N160FN/P1500R/MIN極對數(shù)P2定轉(zhuǎn)子鐵心主要尺寸性能標準JB307482的電機的電機型號是Y160M4表示Y系列的這種三相異步電動機中心高H是160MM。1查表知道定子外徑D1是260MM,內(nèi)徑DIL是170MM。查表知道轉(zhuǎn)子內(nèi)徑DI2是60MM。查表知道氣隙長度是05MM。G查表知道定、轉(zhuǎn)子槽配合Q1/Q2為36/28。繞組形式是單層繞組【1】10第三章電機設(shè)計計算程序31額定數(shù)據(jù)和主要尺寸1額定功率KWPN042額定電壓（接）VU383功電流AMINKW5104效率效率標準值845功率因素功率因素標準值82COS6極對數(shù)2P7定轉(zhuǎn)子槽數(shù)定子槽數(shù)Q136轉(zhuǎn)子槽數(shù)Q2268定轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)182361P2QP9確定電機電機主要尺寸定、轉(zhuǎn)子沖片尺寸定子外徑D1260MM26CM定子內(nèi)徑170MM17CMI轉(zhuǎn)子外徑16CM5021712GI轉(zhuǎn)子內(nèi)徑DI26CM11ZS1R1BS1BS2HS12B01HS0圖31三相異步電動機的常用定子槽型1定子槽尺寸有032CM01BCMHS831ZBS50C72HS91轉(zhuǎn)子槽尺寸有BR2BR1ZS2HR12B02HR0圖32三相異步電動機的轉(zhuǎn)子槽型1CMB10HR52SZCBR7012MHR5112RHSBS1H圖33槽絕緣結(jié)構(gòu)示意圖110氣隙的確定氣隙長度05MM005CMG11極距CMPDI7026112定子齒距QTI4831轉(zhuǎn)子齒距CMDT926213繞組節(jié)距定子繞組采用單層繞組，交叉式，節(jié)距19，210，1811故繞組節(jié)距673/8Y通常，繞組節(jié)距Y的取值根據(jù)繞組的類型（單層或者雙層）確定。對于本題的單層繞組，在計算時繞組短距系數(shù)時去整數(shù)，即101PK1PK14轉(zhuǎn)子斜槽度為了削弱齒諧波磁場的影響，轉(zhuǎn)子采用斜槽，一般斜一個定子齒距，1T轉(zhuǎn)子斜槽度一般以與定子齒距T1的比值來表示，轉(zhuǎn)子斜槽尺寸如下SKBSKBCMTBS07248115定子繞組每槽導(dǎo)體數(shù)并聯(lián)支路對于單層繞組，此題每槽導(dǎo)體數(shù)1A521Z16每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)6435211AMZQ1317繞組線規(guī)設(shè)計根據(jù)經(jīng)驗，一般按照類比法選取線規(guī)。當(dāng)不合適時，應(yīng)進行多次選取，直至所選取的線規(guī)滿足效率，啟動性能和滿槽率的要求等。計算本例所選取的線規(guī)為。0118槽滿率的計算先計算槽面積222128503650936CMRHBRSSS式中，槽楔高度按表選取的，H02CM。對于單層繞組，槽絕緣所占面積21209336505CMRHCSSII式中，槽絕緣厚度按表選取，CMCI025槽滿率9717908521EFSDZN19鐵心長鐵心有效長CMGLEF252凈鐵心長KF419020繞組系數(shù)對于單層繞組，其繞組的短距系數(shù)恒等于1，即1PK1PK9602SIN32SIN11QKD14其中203621QP所以繞組系數(shù)96011PDPK每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)3895038411NKDP21每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)6211DPDPZ32磁路的計算22滿載電勢設(shè)設(shè)負載電勢系數(shù)初值90611LEKWBBZFUKDPE58181079624390通常從這里開始進行負載電勢系數(shù)的循環(huán)計算，一般需要進行多次的循環(huán)。23每極下齒部截面積定子齒截面積1TS2214963470CMPQLBSFET轉(zhuǎn)子齒截面積2220941607CPBSFET24定子、轉(zhuǎn)子軛部磁路計算高度定子軛部計算高度15CMCMRHDHSIC892365071611轉(zhuǎn)子軛部計算高度CMRHDHIC131092632225軛部導(dǎo)磁截面積定子軛部導(dǎo)磁截面積219534182CMLHSFEC轉(zhuǎn)子軛部導(dǎo)磁截面積26826一極下空氣隙截面積220731706CMLSEFPG27波幅系數(shù)從這里開始進行飽和系數(shù)的循環(huán)計算，一般需進行多次的循環(huán)。先假定飽和系數(shù)，則波幅系數(shù)查表為【2】301TF45S28氣隙磁密計算23402340732151GSSSFBGS29定子齒部磁密TSSSTS78903789496151130轉(zhuǎn)子齒部磁密GSSSFBTS83408340917521631定子軛磁密TGSSSBC785307852932107502132轉(zhuǎn)子軛磁密91652233各部分磁路所需單位安匝數(shù)根據(jù)上述計算出的BT1、BT2、BC1、BC2，按所采用硅鋼片DR510牌號的磁化曲線分別查取各部分磁路每厘米單位長度所需的安匝數(shù)ATT1和ATT2即為【3】64271TAT926TAT0C170C34有效氣隙長度定子為半閉口槽，其卡式系數(shù)為61832075042110BGTKC轉(zhuǎn)子為半開口槽，其卡式系數(shù)為01791075430222BGTKC有效空氣氣隙長度0823179680521CEKG35齒部磁路計算長度定子齒部磁路計算長度1THCMRHST413650205321轉(zhuǎn)子齒部磁路計算長度T17CMRHRT7910361403121236軛部磁路計算長度定子軛部磁路計算長度1CLCMPHDLCC1584926211轉(zhuǎn)子軛部磁路計算長度CPHLCIC25441362237齒部所需安匝數(shù)定子齒部所需安匝數(shù)03916711TTHATA轉(zhuǎn)子齒部所需安匝數(shù)2482238定子軛部所需安匝數(shù)71095850411CCLATAT39轉(zhuǎn)子軛部所需安匝數(shù)32322CCT其中定子定軛部磁路校正系數(shù)和轉(zhuǎn)子軛部磁路校正系數(shù)都504138102C是由查得。【4】40空氣隙所需安匝數(shù)01538234080EGGBAT41飽和系數(shù)4928621GTTAF誤差，合格130413T其中，在第27步里比較的0F42總安匝數(shù)1832051387109248392121GCTATA43滿載磁化電流KZPIDM559303144磁化電流標么值405137KWMII45勵磁電抗9204615MIX33參數(shù)的計算46估計線圈平均半匝長線圈直線部分長度BLCMDLB1521線圈實際跨距為21785202365108432101PRHDSSIY式中，按照單層交叉式繞組線圈跨距多的實際情況取平均值，即85096單層線圈平均半匝長ZLCMKLYSBZ35217647單層線圈端部平均長DYSS211948漏抗系數(shù)0791038245652221UPPLKNFCEFDX49定子槽比漏磁導(dǎo)2101SSUBH5380382對于圓底槽，按查得0970【5】1L所以定子槽比漏磁導(dǎo)為111LUSK10382109701352其中11LU50定子槽漏抗EFDPXSSLKQCX2113095806720019251定子諧波漏抗XTDPEDCFKSGX21213079349580276200224其中S00129查表可得。2052定子端部漏抗單層交叉式繞組的端部漏抗與分組的單層同心式繞組相近則XEFDPYSECLKX2116407079958320057053定子漏抗11EDSXX0019200224005700092354轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)82135022LUS式中，、是查表可得【6】102BHRU38L55轉(zhuǎn)子槽漏抗XEFSSCLQPX2079168030033156轉(zhuǎn)子諧波漏抗XTPDCFRGEX32079341608720101021查表得R0016957轉(zhuǎn)子端部漏抗對于鑄鋁轉(zhuǎn)子電機，一般轉(zhuǎn)子導(dǎo)條長度LB端環(huán)平均直徑的取值是RD70813926RRHXRBEFECPDLX13520792802070033958轉(zhuǎn)子斜槽漏抗250DSKSKXTBX109370058159轉(zhuǎn)子漏抗SKEDSXX2200331010100339005810226160定、轉(zhuǎn)子總漏抗26109321X0318461定子直流電阻三相異步電機定子相電阻1R011NSAZLR221078562430603762定子相電阻標幺值11UIRRKW3805760055863有效材料用量定子銅線用量的近似計算510NQZLCGU5198736520148064KG式中C為考慮導(dǎo)線絕緣和引線重量的系數(shù)，漆包圓銅線取105為導(dǎo)線密度硅鋼片用量的近似計算321087DLKGFE695060110KG64轉(zhuǎn)子電阻導(dǎo)條電阻折算值2QSLKRBB670431105934231942端環(huán)電阻折算值2RRSPDK23043217805934233543導(dǎo)條電阻標幺值0022951UIRRKWB38051942端環(huán)電阻標幺值00310IRKWR轉(zhuǎn)子電阻標么值0053950312952RBR65滿載時定子電流有功分量標么值從這里進行效率的循環(huán)計算，一般需進行多次的循環(huán)計算，先假定效率的初值，那么85170174PI66滿載時轉(zhuǎn)子電流無功分量標么值22PMPMXIXKII10133031841174121101330318411741202034其中，110133M1XI0934567滿載時定子電流無功分量標么值014450203403479XMRII68滿載電勢標么值LELK11117410055804994009231XIRRP09060由于上述值與22項初設(shè)值KE較為接近相符，即有24011EK所以可以繼續(xù)進行下面的計算。69空載時電勢系數(shù)101XIKME923450986770空載時定子齒磁密08483T101TETBK78909671空載時轉(zhuǎn)子齒磁密09086T342102TE72空載時定子軛磁密08661T795068101CEBK73空載時轉(zhuǎn)子軛磁密07899T232102CE74空載時氣隙磁密02531T40968710GEGBK75空載時定子齒部所需安匝數(shù)5534141780112TTHATA76空載時轉(zhuǎn)子齒部所需安匝數(shù)541817997022TTT77空載時定子軛部所需安匝數(shù)0471201815102411CCLATA式中，定子軛部磁路長度校正系數(shù)，按查取，。【7】4701C78空載時轉(zhuǎn)子軛部所需安匝數(shù)033101722547622CCLATT式中，轉(zhuǎn)子軛部磁路長度校正系數(shù)，按查取，?！?】3022579空氣隙所需安匝數(shù)01538203480EGGBAT80空載總所需安匝數(shù)GCTAT21217809701024761530438081空載磁化電流1032DPMKZATI964810724A82定子電流標么值1224521RPII34790122定子電流實際值1224535142981AKWII183定子電流密度211475380294MASNAI84線負荷CDIZAI4630171432963185轉(zhuǎn)子電流標么值22XPII0341721192轉(zhuǎn)子電流實際值262123QKZIIDPKW6591928917A端環(huán)電流實際值A(chǔ)PQIR20197436289286轉(zhuǎn)子電流密度導(dǎo)條電密22194708MASIB端環(huán)電密2938042SIR87定子電氣損耗083752121RIPCU003477510326025WW4140388轉(zhuǎn)子電氣損耗07659122RIPALLL831403289雜散損耗雜散損耗的大小與設(shè)計參數(shù)和工藝情況有關(guān)，目前尚難以確定，故以推薦值為主。這里推薦的為058SPWS231045813290機械損耗根據(jù)經(jīng)驗，一般類比法選取，參照機械損耗的取值如下【9】27二級封閉自扇冷式WPFW40機械損耗標么值011332FFW91定子鐵耗1定子齒部體積85271496211TTHSPV2定子軛部體積39311CCL3單位比鐵耗根據(jù)空載磁密、查的DR510損耗曲線，得【10】10TBC31/48CMWPT339C4定子齒部鐵耗0518270411TTVPP5定子軛部鐵耗2933911C6定子總的鐵耗根據(jù)經(jīng)驗，鐵耗修正系數(shù)去、，故01K521879353121CTFEPKP（7）總鐵耗標么值068470332EFE92總損耗標么值2400158067831FWSFEALCUPP2893輸入功率24101P94總損耗比19630241P95效率8570驗證851784/8517137596功率因數(shù)8205172401COSI97轉(zhuǎn)差率FWFESALLNPPS2010145876700423其中，旋轉(zhuǎn)鐵耗為FEPNCTEF13042958270041598轉(zhuǎn)速PSFNN01242351452R/MIN99最大轉(zhuǎn)矩292012XRSTNM3184050822260234啟動性能的計算100起動電流假定初值從這里開始進行啟動電流的循環(huán)計算，一般需進行多次的循環(huán)。先設(shè)定啟動電流倍數(shù)假定初值為倍。835STI那么啟動電流的假定初值為AIIIKWSTT0621241101起動時磁路飽和引起的漏抗變化系數(shù)啟動時產(chǎn)生漏磁的每槽安匝數(shù)986702319607015262111EPDUSTTKQKAZIAT19913氣隙與定轉(zhuǎn)子齒距比值不同時的修正系數(shù)9427093180562402TGB空氣隙中漏磁場的虛擬磁密26918247053CSTLGATB30由BL可查得漏抗飽和系數(shù)【11】4860ZK102齒頂漏磁飽和引起的定子齒頂寬度的減少101ZSBTC148032104860596103齒頂漏磁飽和引起的轉(zhuǎn)子齒頂寬度的減少1022ZSKBTC193010104860941104起動時定子槽比漏磁導(dǎo)1111LUUSTKK97042038121式中，按查取，定子槽漏抗的減少值為【12】51580011BCBHSSU32963201937105起動時定子槽漏抗111SSTSTXX0923500171106起動時定子諧波漏抗11DZSTDXXK024860010931107起動時定子漏抗1111ESTDSTSTXXX00171001090057000849108考慮集膚效應(yīng)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對高度BRBFH198703450612544109轉(zhuǎn)子集膚效應(yīng)系數(shù)按查取集膚效應(yīng)系數(shù)為【13】，120R950X110起動時轉(zhuǎn)子槽比率磁導(dǎo)310328195425022STLUSTLSTSTX式中，按查取，轉(zhuǎn)子槽漏抗的減少值為【14】45201091202BCHSRU111起動時轉(zhuǎn)子槽漏抗32023718122STSTSXX112起動時諧波漏抗22DXZSTDXK04860101000491113起動時轉(zhuǎn)子斜槽漏抗SKXZSTSKX04860058100282114起動時轉(zhuǎn)子漏抗1222ESTSKSTDSTSTXXX002370049100282005700158115起動時總漏抗21STSTSTXX00849015802429116起動時轉(zhuǎn)子總電阻RBBSTRRL211200274003100341117起動時總電阻21STSTR00558003413300899118起動時總阻抗2STSTSTZXR490802589119起動電流STZKWSTI25890131356A誤差0676啟動電流倍數(shù)316倍1IISTT2894563120起動時轉(zhuǎn)矩倍數(shù)2NSTRTSZT0341/025892100423487235電機設(shè)計的分析比較在我們的電機設(shè)計中，電機的一些重要數(shù)據(jù)和尺寸是可以初步確定，但是這些數(shù)據(jù)是不是符合技術(shù)條件的要求，還需要經(jīng)過核算，如果計算結(jié)果不能滿足國家標準或者用戶的特殊要求時，則需要找出原因。調(diào)整設(shè)計，直到各項性能指標都達到技術(shù)條件要求，電磁設(shè)計方案才能確定下來。而在這些方案中，為了達到某種性能指標要求，會得到不同的優(yōu)化設(shè)計方案。14電磁方案的調(diào)整調(diào)整項目調(diào)整措施提高效率（1）降低定子繞組電阻；（2）降低轉(zhuǎn)子繞組電阻；（3）降低定子鐵心磁密；（4）減小機械損耗以及雜散損耗34提高COS（1）降低效率；（2）減小滿載磁化電流；（3）降低滿載電抗電流節(jié)省材料（1）縮短鐵心長；（2）同時修改鐵心長、線規(guī)以及每槽導(dǎo)體數(shù)；下面將本臺電機的主要性能指標與技術(shù)條件中的標準作一比較標準值計算值偏差1效率084085171392功率因數(shù)08208280973最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)22260218274起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)2222481055起動電流倍數(shù)3531697結(jié)果分析改變鐵心長，線規(guī)，轉(zhuǎn)子寬度，轉(zhuǎn)子的高度以及每槽導(dǎo)體數(shù)，槽滿率上升了，定子導(dǎo)線重增加了，而硅鋼片重減小了，效率減低的同時功率因素上升了，起動電流倍數(shù)，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)都相應(yīng)的下降了。35第4章總結(jié)在這次畢業(yè)設(shè)計中，我做的是Y160M4,4KW三相異步電動機設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計沒有做之前，總是認為與以前做的變壓器設(shè)計一樣，會很簡單，可是當(dāng)我們拿到自己的畢業(yè)設(shè)計課題，開始真正做的時候，發(fā)現(xiàn)那時的我確實還是有點天真。剛進行了一部分的時候，發(fā)了，很多數(shù)據(jù)的選取變的模棱兩可，不知道這么樣選取才能達到預(yù)定的效果。關(guān)鍵時刻，還是在我們王玉導(dǎo)老的幫助下，以及查看了相關(guān)的實用電機設(shè)計計算手冊才逐步的完成了三相異步電動機的畢業(yè)論文。異步電機的設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，要想達到理想的設(shè)計要求，需要考慮多方面的的因數(shù)，進行全局的把握。在進行方案的調(diào)整中，常有顧此失彼之感。調(diào)節(jié)一個參數(shù)，使得一個性能指標提高后，另一個性能指標