乂血大學電機設計任務書三相籠型感應電動機電磁設計

及其運行性能的計算班級：姓名：學號：指導教師:20XX年X月一、課程設計的性質(zhì)與目的《電機課程設計》的是電氣工程及其自動化專業(yè)電機電器及其控制方向（本科）、電機制造（專科）專業(yè)的一個重要實踐性教學環(huán)節(jié)，通過電機設計的學習及課程設計的訓練，為今后從事電機設計工作、維護的人才打下良好的基礎。電機設計課程設計的目的：一是讓學生在學完該課程后，對電機設計工作過程有一個全面的、系統(tǒng)的了解。另一個是在設計過程培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學生查閱表格、資料的能力，訓練學生的繪圖和閱圖能力，為今后從事電機設計技術(shù)工作打下堅實的基礎。二、設計內(nèi)容在查閱有關(guān)資料的基礎上，確定電機主要尺寸、槽配合，定、轉(zhuǎn)子槽形及槽形尺寸。確定定、轉(zhuǎn)子繞組方案。完成電機電磁設計計算方案。畫出定、轉(zhuǎn)子沖片圖。完成說明書（16開，計算機打印或課程設計紙手寫，計算機打印需提供紙質(zhì)計算原稿）對已經(jīng)完成的電磁設計方案建立有限元模型，利用ANSOFT軟件進行運行性能的仿真計算，給出性能分析圖表等。三、課程設計的基本要求求每位同學獨立完成一種型號規(guī)格電機的全部電磁方案計算過程，并根據(jù)所算結(jié)果繪出定、轉(zhuǎn)子沖片圖。要求計算準確，繪出圖形正確、整潔。要求學生在設計過程中能正確查閱有關(guān)資料、圖表及公式。

題目4：Y132S-4額定數(shù)據(jù)與性能指標1、電機型號Y132S-42、額定功率PN=千瓦3、額定頻率fN=50赫4、額定電壓及接法Un=380伏1-A5、極數(shù)2P=46、絕緣等級B7、力能指標：效率門=0.8538、功率因數(shù)cos9=o.849、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)T*=2.2M起動性能：起動電流倍數(shù)匕=7,起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)T*=2.2主要尺寸9、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)T*=2.2M起動性能：起動電流倍數(shù)匕=7,起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)T*=2.2主要尺寸D=0.21m1D=0.136mi1l=0.115m6=0.4mmD2=d=0.048m；定子槽形采用斜肩園底梨形槽:b=3.5mmh=0.8mmb=6.7mma=30。r=4.4mmh+h=14.5mm轉(zhuǎn)子采用斜肩平底槽:b=1mmh=0.5mmb=5.5mmb=3mma=300s21s222h+h=25mm

s21s22四、計算部分（一）額定數(shù)據(jù)和主要尺寸：1.額定功率：Pn=5.5KW2.額定電壓：Un=U時=380V（A接）3.功電流：I=]=5.5婦*入=4.82AkWmU31.額定功率：Pn=5.5KW2.額定電壓：Un=U時=380V（A接）3.功電流：I=]=5.5婦*入=4.82AkWmU3x380NO4.效率：門,=0.8535.功率因素：cos^'=0.84極對數(shù)：p=2定轉(zhuǎn)子槽數(shù)每相每極槽數(shù)取整數(shù)q1=3貝VZ1=2mpq1=2x3x2x3=36Z=32并采用斜肩平底槽2定轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)ZpiZP2確定電機電機主要尺寸主要尺寸來確定Da和七K；=0.0108lnPn-0.013p+0.931=0.0108ln5.5-0.013x2+0.931=0.923計算功率P=K'一^N—E門'cos甲0.923x5.5x1030.853x0.84=7.085KW=0.68,K'1.095,NmKp1=0.96可取A=25600Am，取B定n'=1440TOC\o"1-5"\h\za'K'K'A'B'n'pNmdp166.117.085x103??0.68x1.095x0.9625600x0.671440=0.00245m3取入=1.5則D=3:2^V=3：―-—x0.00245m=0.127mH，人兀A'1.5x兀按定子內(nèi)外徑比求出定子沖片外徑D'=Dii=0.127=0.198miDJD0.64取D=0.20m1D]=七x(DJD)=0.20/0.64=0.128m鐵心的有效長度：l=V=°.00245=0.149mefD20.1282取鐵心長％=0.150m氣隙的確定6=0.3(0.4+7JDT)x10-3=0.3x(0.4+7\，'0.128x0.150)x10-3m牝0.41x10-3m于是鐵心有效長度lf=l.+26=(0.150+2x0.00041)m=0.151m轉(zhuǎn)子外徑D2=D.]—26=(0.128—2x0.00041)m=0.127m轉(zhuǎn)子內(nèi)徑先按轉(zhuǎn)軸直徑：D=0.048m211.極距kD兀x0.128at=—1==0.111.極距2p412.定子齒距t=4=Kx0.128=0.011m1Z361轉(zhuǎn)子齒距t=欄2=Kx0.127=0.0125m2Z32213.定子繞組采用單層繞組，交叉式，節(jié)距1-9,2-10,11-1214.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\,于是轉(zhuǎn)子斜槽寬b=0.01msk

15.設計定子繞組每相串聯(lián)導體數(shù):N,=空些￡=Q853x0.84蘭0.128x25600=5101淄3x4.823x4.82取并聯(lián)支路。廣1，則每槽導體數(shù)N‘s1maN^=3x1x510=425zN‘s11并聯(lián)支路a=1.每槽導體數(shù)N=421S116.每相串聯(lián)匝數(shù)nz=q=504ma并聯(lián)支路a=1.每槽導體數(shù)N=421S116.每相串聯(lián)匝數(shù)nz=q=504ma113x1每相串聯(lián)匝數(shù)504=252217.繞組線規(guī)設計初選定子電密J1=4.0Amm2，計算導線并繞根數(shù)和每根導線截面積的乘積。N1A]——1—=6.乃=1.683mm2a1J1'1x4.0其中定子電流初步估計值4.82I'=——^—kw==6.73A1門'cos甲'0.853x0.84選用截面積相近的銅線：高強度漆包線，并繞根數(shù)N=2，線徑d1=1.06mm，i1絕緣后直徑d=1.13mm截面積A廣0.8825mm2，N、A\=1.765mm218.設計定子槽形因定子繞組為圓導線散嵌故米用梨形槽，齒部平行。初步取B，］=1.4T，按式（10-18）估計定子齒寬因定子繞組為圓導線散嵌0.011x0.67=0.00554m0.95x1.4初步取氣二1.25］，按式（10-19）估計定子軛部計算高度

0.1x0.68x0.67_0.0192m2x0.95x1.25ta'B，ji—2K^B，.]按齒寬和定子軛部計算高度的估算值作出定子槽形b_n[D+2(h+h+h)]2r0.1x0.68x0.67_0.0192m2x0.95x1.251_兀[0.128+2x(O.8+14.5)x1g]_88x103—36—.X_5.04x10-3mb_兀[D1+2(h01+h11)]-bi1maxZ11兀[0.128；2x(0.8+0.924)x10-3]_6.7x10-336_4.77x10-3mh_b11-b01_0.924x10-3112xv'3取b_4.9x103mi119.槽滿率槽面積A_2-+b1(h-h)+結(jié)

s2s22,2x4.4+6.7兀x4.42_(x(14.5—0.924)+)x10-6_135.6x10-6m2按槽絕緣采用DMDM復合絕緣，氣_0.35mm，槽楔為h_0.7mm，復合板，槽絕緣占面積。A._A.(2h2'+丸r1)_0.00035x(2x0.0145+丸x0.0044)_14.9x10-6m2

槽滿率NNd=2X42xL132=86.1%A^120.720.繞組系數(shù)Kp1.qasin—-Kd1?aqsin>2.3x20sin丁苛=0-95983sin-2、廣Kd1K=1x0.9598=0.9598槽滿率20.繞組系數(shù)Kp1.qasin—-Kd1?aqsin>2.3x20sin丁苛=0-95983sin-2I'=kI''NEkpp1=0.90x6.73x3X484A=274.84A211Z322其中匕=0.90由資料查出。初步取轉(zhuǎn)子導條電密J'=3.5A：mm2，b于是導條的截面積：A=K=27484mm2=78.52mm2bJb3.5b=［氣—2(h2廣h狀+匕')］兀_bi2minZs212［0.127—2x(25+0.5)x10-3］兀=一5.5x10—3m32=1.96x10-3mb=［D2一2(hs21+hS02+hs22巾—bi2maxZs222［0.127—2x(25+0.5)x10-3］兀o“=—3x10—3m32=4.46x10-3m

b尸bf+3(g-b5)13=4.46x10-3+3(4.46x10-3-1.96x10-3)m=5.3x10-3m導條截面積（轉(zhuǎn)子槽面積）b+bb+bA=(022$12)h+(s122s22)h=(i^55)x14.5+(3±^)x(25-1.30)m222=147.85x10-6m2估計端環(huán)電流I、=I、4=274.84x蘭A=699.87AR22兀p4兀端環(huán)所需面積4IA=—RRJ'R699.872.1mm2=333.27mm2其中端環(huán)電密J'=0.6J'=2.1Amm2得端環(huán)所需面積為A=330x10-6m2（二）磁路計算滿載電勢初設、=(1-￡p=0.940E=(1-￡'JUN?=0.940x380V=357.2V每極磁通初設k'=1.37

4IA=—RRJ'R699.872.1mm2=333.27mm2由圖3-5查得kNm=1.08

Wb357.2Wb4x1.08x0.9598x50x252=0.00683Wb為計算磁路各部分磁密，需先計算磁路中各部分的磁導截面每極下齒部截面積A=klbZ=0.95x0.150x4.9x10-3x9=6.284x10-3m2Feii1p1A=klbZ=0.95x0.150x5.3x10-3x8=6.04x10-3m2Feii2p2定子軛部高度h=d-h+二TOC\o"1-5"\h\zj12s230.20—0.1284.4=2(0.8+14.5+4.4)x10—3+——x10—3m=17.8x10-3m轉(zhuǎn)子軛部高度h=D2—Di2—h=0.127—0.048—(25+0.5+1.5)x10-3=12.5x10—3mj22s22軛部導磁截面積A.]=k^lh'^=0.95x0.150x17.8x10—3m2=2.537x10—3m2A。=k*，2=0.95x0.150x12.5x10—3m2=1.78x10—3m2一極下空氣隙截面積Ag=tl寸=0.1x0.151m2=0.0151m227.波幅系數(shù)―§-BSav0.73=1.3728.氣隙磁密計算F中

—sF中

—s—A1.37x0.006830.0151T=0.62T—s—Ai1B=蒙=技"0.00683頃49『iiA6.284x10-3轉(zhuǎn)子齒部磁密—s—Ai2B=里=技"0.00683T=1.55Ti2A6.04x10-3—s—Ai1—s—Ai2H]=19.1A：cmH2=26.7A]cm有效氣隙長度5=kQ=1.373x0.4x10-3m=0.55x10-3m其中氣隙系數(shù)為k=七(4.45+0.75氣)—t(4.45+0.75b)0-b_0.011x(4.4x0.41x10-3+0.75x3.5x10-3)=0.011x(4.4x0.41x10-3+0.75x3.5x10-3)-(3.5x10-3)2=1.336k=七(4.45+0.75氣)=t(4.45+0.75b)0-b0.0145x(4.4x0.41x10-3+0.75x1x10-3)L'勺婦x1亳（°.°48+24.5小-3）小頃.48x10-3gJ22p28氣隙磁壓降F=3L373x0.62x0.41x10-3人f7.74A8旦0.4兀X10-60齒部磁壓降F1=H1L1=19.1x102x15.97x10-3A=30.5AF.2=H2L2=26.7x102x26.47x10-3A=70.67A37.飽和系數(shù)277.74k=/+F]+F,=277.74+30.5+70.67=136s—F——.277.745誤差=1.37-1.364=0.309%<1%，合格1.364定子軛部磁密B=1上=0.00683T=1.35TJ12A.12x2.537x10-3轉(zhuǎn)子軛部磁密B=1里=0.00683T=0.98Tj22A.?2x3.49x10-3從D23磁化曲線找出對應上述磁密的磁場強度:H=10.5A]cmH.=3.65A}cm軛部磁壓降：其中軛部磁位降校正系數(shù)由資料的附圖查出L=17節(jié)1°"=0.178，B廣1.35T于是C1=0.550F1=CHL.1=0.550x10.5x102x71.55x10-3=41.32Ah'245x10一3-J2=—01—=0.245，B2=0.98T于是C2=0.660F2=C2H2L.2=0.660x3.65x102x28.48x10-3=6.86A

F=F+F+F+F+Fa8i1i2j1j2=(277.74+30.5+70.67+41.32+6.86)A=427.09A43.滿載磁化電流:I=2PF°=4X427.094=2.62Am0.9m1Nkp10.9x3x252x0.959844.磁化電流標么值I*=4=262=0.543mIkw4.8245.勵磁電抗msX=4f日%(N1匕1)21二0冗kpef8ms4x50x0.4兀x10-6x3x(252x0.9598)2x0.151x0.1兀X1.37X2X0.55X10-3=148.260X*ms=X-kw-UN中ms148.26x4.82380=1.88（三）參數(shù)計算線圈平均半匝長單層線圈X*ms=X-kw-UN中ms148.26x4.82380=1.88l=l+Kt=+x=l=l+2P=+2x=—兀[D+2(h+h)+h+r]。y2p_t[0.128+2(0.8+0.924)?10-3+(14.5-0.924)?10-3+4.4710-3]x0.8=4=93.8X10-3

節(jié)距比2/3<P<1,取P=其中d1是線圈直線部分伸出鐵心的長度，取10?30mm，本設計中取。kc是經(jīng)驗系數(shù)取單層線圈端部平均長=2d+Kt=2x+x=漏抗系數(shù)4兀f旦(NK)21PC=-_01dpiefNxmpU2_4兀x50x4兀x10-7x(0.9598?252)2x0.149x55003x2x3802=0.0437定子槽比漏磁導X=K人+K人siululLiLi=1x+1x=x=y+2hnu1b(b+b)0.82x0.924=+3.53.5+6.7由虹=(心-爵24)=1.542r2x4.421+=264￡=0-76查圖附1-6得、=0.8321其中Ku1=KL1=1定子槽漏抗X*=2m1P入s1CXS1Z1Kdp12efx3x2x0.15x1.24-C36x0.95982x36x0.95982x0.151丫—m產(chǎn)SC^&兀25K2kx0.1x0.009C=X兀2X0.55x10-3x0.95982x1.36其中由圖4-10查對應的q1=3,俳可查表得ZS=0.009。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：_0.47(l-0.64)Cx/'0.47(0.1143—0.64x0.0938)C=X-0.151x0.95982定子漏抗標幺值X1=X1*+Xg1*+Xj=(++)Cx轉(zhuǎn)子槽比漏磁導人=X+人=0.5+1.8=2.3人=婦=竺=0.5ux1.31/x1.31/+1.4=(1+5.5)由h22/b2=,b1/b2=查表得4=轉(zhuǎn)子槽漏抗a2h人=12—+人L2(b+b)LX*=2mP匕s￡s2Z2lf2x3x2x0.15x2.3C=X32x0.15156.轉(zhuǎn)子諧波漏抗m.ZRC82兀28K3x0.1x0.015C=X——兀2x0.55x10-3x1.36查表得ZR=，由Z2/2p=8得出57.轉(zhuǎn)子端部漏抗2mp0.2523ZDX*=(——1—)(2—R)CE2Z2plx2px=0.漓1半C0892Cx=0.216Cx0.757D八—Cl2pxef58.轉(zhuǎn)子斜槽漏抗Xj=0.5(b/)2X8f^■2=0.5x(0.010…Si0.0125)2x0.61Cx59.轉(zhuǎn)子漏抗X2*=X2*+X82*+XE2*+X「=+++Cx60.總漏抗0.0217x10-6x2x252x0.3142x0.8825x10-6x1其中P^=0.0217x10一6Q.m為B級絕緣平均工作溫度75°時銅的電阻率。其中定子相電阻標幺值cRIR「=—1—kw沖_1.945x4.82=380有效材料定子導線重量G=ClNZNApWCs11i1c1cu=xx42x36x2xx10-6xx103式中C為考慮導線絕緣和引線重量的系數(shù)，漆包圓銅線取硅鋼片重量=XX(+)2XX103其中8=0.005m是沖剪余量；pf=7.8x103kg/m3是硅鋼片密度。轉(zhuǎn)子電阻導條電阻折算值PKl4m(NK)2RB=——口——1——L^p_B2

0.0434x10-6x1.04x0.195x4x3x(252x0.9598)2147.85x10-6x32=O式中kb是疊片不整齊造成導條電阻增加的系數(shù)端環(huán)電阻折算值pDZm(NK)2R=R_2_11__dp1R2np2ArZ2Rb*=_0.0434x10-6x32x0.172x3x(252x0.9598)Rb*=T一(/如*R]*+%*x°「)=1—x+x與22項初設值K尸相符69.空載時電勢標么值￡=1—I*X*=1—X=0m5170.空載時定子齒磁密Bk(呂)％=(°.97%.940)xL49=LH=26.1A/cmno71.空載時轉(zhuǎn)子齒磁密/I—￡.0.976B疔()B=()x1.55=t20l-e以0.94LH=31.SA/cmi2072空載時定子輒磁密,I—￡x0.976B.=()B=()x1.35=J1°1-8,/i0.94LH=12.6A/cmjio73.C=0.50Jio空載時轉(zhuǎn)子軸磁密H=3.83A/cmj20C=0.650>2074.空載時氣隙磁密74.空載時氣隙磁密B3o=(h^)B3=(W)X°-62=L75.空載時定子齒部磁壓降76.77.76.77.Ftio=Htl0L.=x102xx10-3=空載時轉(zhuǎn)子齒部磁壓降Ft20=Ht2(^i2=X1°2XX1。-3=空載時定子軸部磁壓降

Fjio=CjiHjic^ji=xxl02xxl0-3=空載時轉(zhuǎn)子軸部磁壓降弓20=弓2%2上2=XX102XX10-3=空氣隙磁壓降廠K8B1.373x0.644x0.41x10-3r=—§§-?-=80|Ll0.471x10-60空載總磁壓降F=F+F+F+F+F00110r20J10J206o=++++空載磁化電流,2pFI-90m00.9xmNK11dpi_2x2x483.36~0.9x3x252x0.9598工作性能計算定子電流標么值I*=+/*2)=^(1.1262+0.7282)=1Ie定子電流實際值*/=x=11kw定子電流密度J=1——1aNA,1flcl$46=3.84A/mm21x1.683線負荷mNIAifpii1tiDil3x504x6.46J=1——1aNA,1flcl$46=3.84A/mm21x1.683線負荷mNIAifpii1tiDil3x504x6.46_.=24290A/m7ix0.128轉(zhuǎn)子電流標么值?71*21p+1*2X)=<(1.1262+0.1852)轉(zhuǎn)子電流實際值i=i*im&Kp22kwZ2=1.141x4.82x3x504x0.959832R2兀p2x兀x2轉(zhuǎn)子電流密度導條電密J=y=249.4=1.687A/mm2bA147.85B端環(huán)電密J=^r二''"=1.925A/mm2RA330R定子電氣損耗P*=I*2R*=x=cu111P1=P1*Pn=xx103=248W轉(zhuǎn)子電氣損耗P*=I*2R*=x=Al222PAl2=PAl2*Pn=XX103=89.附加損耗銅條轉(zhuǎn)子Ps*=Ps=Ps*Pn=XX103=110w90.機械損耗二級封閉自扇冷式Pfw=(3^)2(0^4X104=(3/2)2x4x104=36W機械損耗標么值尸*=Pf/4戶36/x103=fwfwN定子鐵耗定子貌重量G=4pAtJLtlp'=4x2xx10-3xx10-3xx103=Fe定子齒重量Gj=2pAj]Lj]'p'=2x2xxl0-3xxl0-3xxl03=損耗系數(shù)Phet=Phej=定子齒損耗尸=K7PhG=2xx=Fet1hett定子軸損耗.=.G.=xx=Fej2hejj定子鐵耗p=p+p=+=Fe1FetFej對于半閉口槽按經(jīng)驗取K=2K=鐵耗標么值Pf戶PFe/PN=X1Q3=總損耗標么值可=4庭*+5/2*+%*+4*+4/=++++輸出功率%戶1+$=1+=效率門=1—￡；/PN1*=1—=%%—%)/%=%<%95.功率因數(shù)cos中=1折葉=轉(zhuǎn)差率SN=匕N1+P*+P*+P*+P*Al2sFerfw0.02421+0.0242+0.02+0.0294+0.00654PFerPFetr+PFePFerPN(1-0.5)x129.2+(1-0.4)x32.8655.5x103轉(zhuǎn)速nN=(60f/p)(1-Sn)=60x50/2x(1-=min最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Tm*=.2(R*+J(R*2+X8*2))1-0.0224

2x(0.025+偵(0.0252+0.1392))（五）起動性能計算起動電流假設值Is：=?Tm*Ikw=3xx=起動時定轉(zhuǎn)子槽磁勢平均值Fs戶項虬1/。1）［郊1+邕12匕1億1佐）1.'070）

=x42xx[1+x1x(36/32)]x、0.976101空氣隙中漏磁場的虛擬磁密5。F/25PC=nx10-6x(2xx10-3x11+12.5由Bl查得漏抗飽和系數(shù)K尸102齒頂漏磁飽和引起的定子齒頂寬度的減少Csi=(ti~boi)(1~Kz)=x(1—=x10-3m103.齒頂漏磁飽和引起的轉(zhuǎn)子齒頂寬度的減少CS2=(t2~b02)(1~Kz)=—1)x(1一=x10-3m104.起動時定子槽比漏磁導人=K｛人——AX)+Kl1人S1(St)u1U1u1L1L1A-("01+：58"11)(廠CSJ)

u1bC+1.5b0.8+0.58x0.9243.75、3.5=()()3.75+1.5x3.5105.起動時定子槽漏抗Xsi(stf'=(氣E''七電*=x.起動時定子諧波漏抗*扁=K