1、小型電動機的設計與制作1 設計目的 電機與拖動是一門要求實踐性很強的課程，具有極其廣泛的工程應用價值。若要深入地掌握理論知識，就必須在加強理論學習的基礎上，注重加強工程實踐操作技能的系統(tǒng)訓練。不僅通過實驗論證一些理論問題，而且還要通過工程設計、工程實踐等環(huán)節(jié)，掌握該課程在實踐工程應用、故障分析等方面的綜合實踐技能，使學生樹立工程意識、提高工程實踐能力。本課程設計旨在通過學生獨立完成小型電動機的設計以達到對學生的綜合性訓練。2 設計計算與裝配過程2.1設計題目試設計一臺f=50 Hz的三相異步電動機,額定電壓為380 V，額定輸出功率0.55KW，額定電流1.5A，額定轉速1390轉/分鐘，額定

2、效率73，額定功率因素0.76，Y型接法，極數為4，極對數p2，即2p=4。1)計算功電流；2)計算定子槽數，轉子槽數；3)計算電機主要尺寸（定子鐵心內徑，外徑，鐵心有效長度）；4)計算氣隙，轉子外徑；5)銅線直徑及繞組匝數的計算。2.2 設計參數計算 由題目設計數據,查詢書籍異步電動機設計手冊附表1-9 Y系列（IP44）小型三相異步電動機技術數據（380V、50Hz）可知電機型號應為Y801-4。1)計算功電流三相異步電機功電流計算公式為Ikw=Pn×103 m1UNA根據題目所給數據得Ikw=0.55×103 W3×220V=0.83(A)2)計算定子槽數，

3、轉子槽數根據Y801-4電機數據可知定子槽數Z1，轉子槽數Z2的關系為Z1Z2=2422極距計算：(槽)為了較好地抑制5次與7次諧波，采用短距繞組；節(jié)距(槽)3)計算電機主要尺寸（定子鐵心內徑，外徑，鐵心有效長度）根據Y801-4電機數據可知：定子鐵心內徑：Di1=75mm定子外徑：D1=120mm鐵心有效長度：lef=65mm4)計算氣隙，轉子外徑根據Y801-4電機數據可知：氣隙長度： =0.25mm轉子外徑：D2=D1-2=74.5mm5)銅線直徑及繞組匝數的計算銅線截面積計算公式為Ac=I1a1Nc1j1 其中，I1 ：定子額定電流 a1 ：并聯支路數 Nc1：并繞根數 j1 ：定子電

4、流密度對于小型電機，I1較小，常取a1=1；當Ac較大時，可選用Nc1根導線并繞。一般取Nc1=2；對于j1，定子電流密度一般在13.53.6A/mm2，取j1=3.5。由銅線截面積計算公式可得 Ac=2.1mm2又由 Ac=(d2)2 得d=0.9mm。繞線匝數：根據Y801-4電機數據可知 Nc1=128 ，其具體計算公式為其中，：降壓系數（一般取0.750.95），這里取0.8； ：相電壓，這里 ：極對數 ：定子鐵芯內徑，這里7.5cm ：定子鐵芯長度，這里6.5cm ：定子槽數24槽 ：氣隙磁密，0.400.65，這里取0.6 ：繞組系數，這里取0.966計算得 (根/槽)，實際取12

5、8(根/槽)2.3 電機拆卸 拆卸過程1)斷開電動機電源，保證操作人員的安全；2)拆去接線盒內的電源接線盒接地線，使定子銅線與外部接口斷開，按接線盒上的相序，標注相關銅線的對應相序；3)拆下風扇罩上的螺絲，取下風扇罩；4)拆下風扇，順便清掃一下污垢；5)拆下前軸承外蓋盒后端蓋螺釘；6)敲出轉子聯通后端蓋，觀察轉子結構，為一個已經鑲嵌好的鐵心；7)拆下前端蓋，使定子繞組的兩端都顯露出來，觀察定子繞組，為單層繞組結構，線圈與線圈之間緊密連接，銅線之間有類似于紙質的物質相隔，起到絕緣作用，定子鐵心為硅鋼片壓制而成，明顯看得出每片硅鋼片之間的縫隙，技術不怎么樣；8)將定子線圈從定子鐵心上面小心拆下，拆

6、下繞組，觀察線圈具體繞制方法和鑲嵌方法并記下線圈繞組鑲嵌圖示（手工繪制），如圖1所示。圖1 線圈繞組鑲嵌圖示 拆卸注意事項1)注意要在斷電情況下對電機進行拆卸；2)拆螺絲時要小心旋轉，不要把螺絲帽的凹痕弄掉；3)拆卸風扇時小心風扇葉片，不要弄斷葉片；4)拆卸線圈時要按部就班，不能操之過急；5)線圈拆卸一定要注意輕手，注意不要把絕緣層弄破，否則容易造成事故。2.4 電機裝配 繞組嵌放方法（定子繞組采用單層鏈式繞組，節(jié)矩為16），對照圖1，起始槽選定以后，即可按以下順序進行嵌線：1)假設以第7槽為起始槽，先將U相一線圈的下層邊(由于該線圈邊的端部是被壓在其他線圈下面的，故稱下層邊)嵌入第7槽，上層

7、邊暫時吊起不嵌。2)空一槽(第8槽)，將W相一線圈的下層邊嵌入第9槽，其上層邊暫時也吊起不嵌。3)再空一槽(第10槽)，將V相一線圈的下層邊嵌入第11槽，其上層邊按y（1-6）槽嵌入第6槽。4)再空一槽(第12槽)，將U相第二個線圈的下層邊嵌入第13槽，其上層邊按y= (1-6)槽嵌入第8槽。5)按空一槽、嵌一槽的方法，依次將其余線圈嵌完。6)最后把U相和W相尚未嵌入的上層邊（吊把邊），分別嵌入第2和第4槽，整個繞組即全部嵌好。3 試驗結果與分析3.1繞組對一機殼及其相互間絕緣電阻測定 本實驗采用500伏搖伏表，搖表外有兩個接線柱，分別標有“L”和“E”。將二絕緣導線的一端分別接于二接線柱上，

8、另二端分開，用手搖動搖表（轉速約120轉/分），表的指針指向無窮大。如果把引線的兩端迅速碰一下，表的指針應偏轉至0歐。檢查電動機繞組的相間絕緣電阻時，將搖表“L”和“E”的引線分別接至待測的不同相繞組的端頭，搖動搖表，表的指針指到750M。檢查各相繞組對鐵心的絕緣電阻時，可將“L”引線接該相繞組的一端，“E”的引線與外殼相接，絕緣電阻為500M。結果分析：對于工作在380V的電器，絕緣電阻不應小于0.5兆歐。因此，相間絕緣與繞組對鐵芯絕緣均符合要求。3.2繞組在實際冷態(tài)下直流電阻的測定伏安法測得的數據如表1所示表1繞組繞組繞組I（mA）504030.130.240.150.250.240.13

9、0U(V)0.630.510.380.380.510.640.640.510.38R()12.612.7512.6212.5812.7212.7512.7512.7212.67平均值()12.6612.6812.710250V可調直流電樞電源電機定子一相繞組AVS1S2圖2三相交流繞組電阻測定接線圖 結果分析：根據圖2接線與測定結果，可由公式計算得定子各相的冷態(tài)電阻值，分別為12.66，12.68，12.71。理論上，三相對稱電阻應相等，而實驗計算結果已相當接近，在誤差允許范圍內，完全符合要求。3.3空載電流和空載損耗的測定空載試驗數據如表2所示表2序號UOL(V)IOL(A)PO(W)UAB

10、UBCUCAUOLIAIBICIOLPIPIIPO1367.5375382.53751.11.081.11.09-187.5340.1152.60.222345345352.5347.51.121.11.11.11-133.7255.4121.70.1833153153183160.930.90.950.93-101.7198.696.90.1942852852852850.550.550.580.56-76.0415982.960.3052102102102100.550.530.550.54-31.4890.4758.990.306178.5178.5178.5178.50.450.450

11、.450.45-15.9566.8850.930.367142.5142.5142.5142.50.40.380.40.39-4.3249.5945.270.478939393930.30.30.30.37.1733.0240.190.8396967.56968.50.350.350.350.359.3826.9436.320.87DD01三相調壓交流電源WWAAAM VVVABC圖3空載與短路測定接線圖結果分析：根據圖3接線與測定結果，可根據公式 計算出空載功率，再根據公式計算出空載電壓，再根據公式求出空載電流，最后根據公式 求得功率因數。通過查找資料可知，空載時，定子的功率因數較低，約為0

12、.10.2，與測量計算結果完全吻合，進一步說明電機設計的正確性。此時，轉差率，電機吸收功率主要用于勵磁 ，原等效電路轉子部分相當于開路。由空載實驗數據求激磁回路參數： 空載阻抗：；Y型接法 空載電阻：；Y型接法 空載電抗： 激磁電抗：，其中由短路實驗測得。 激磁電阻： 式中，為額定電壓時的鐵耗，由下圖4確定圖4 鐵耗與機械損耗圖 由實驗數據畫圖，得到，所以結論：空載時，功率因數只有0.10.2，非常低，即利用率很低。因此，應避免大馬拉小車現象出現。盡量讓電機工作在額定負載，此時功率因數最大，利用率最高。3.4短路試驗短路試驗的數據如下表3所示表3序號UKL(V)IKL(A)PK(W)UABUB

13、CUCAUKLIAIBICIKLPIPIIPK182.582.582.582.51.251.251.251.2520.7100.2120.90.68267.567.567.567.5111113.516881.510.693484848480.750.750.750.757.438.1345.530.734333333330.50.50.50.53.317.7721.070.735303030300.450.450.450.452.4114.1216.530.70結果分析：根據圖3接線與測定結果，可根據公式計算出短路功率，再根據公式計算出短路電壓，再根據公式求出短路電流，最后根據公式求得功率因數。 此時，電機堵轉，相當于轉子短路，而主要功率消耗在銅耗上，勵磁部分很少，可以忽略。由空載實驗數據求激磁回路參數：短路阻抗：短路電阻： 短路電抗： 轉子電阻的折合值： 式中，冷態(tài)電阻。 定子，轉子漏抗：