.........一、設(shè)計任務(wù)的依據(jù)《電機設(shè)計》的課程設(shè)計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（?？疲I(yè)的一個重要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過電機設(shè)計的學(xué)習(xí)及課程設(shè)計的訓(xùn)練，為今后從事電機設(shè)計工作、維護(hù)的人才打下良好的基礎(chǔ)。電機設(shè)計課程設(shè)計的目的：一是讓學(xué)生在學(xué)完該課程后，對電機設(shè)計工作過程有一個全面的、系統(tǒng)的了解。另一個是在設(shè)計過程培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生查閱表格、資料的能力，訓(xùn)練學(xué)生的繪圖閱圖能力，為今后從事電機設(shè)計技術(shù)工作打下堅實的基礎(chǔ)。根據(jù)用戶對產(chǎn)品提出的技術(shù)要求及使用特點，結(jié)合設(shè)計和制造的可能性而編制。1設(shè)計的指導(dǎo)思想設(shè)計一般用途的全封閉自扇冷、籠型三相異步電動機，應(yīng)具有高效節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、性能好、噪聲低、振動小、可靠性高，功率等級和安裝尺寸符合IEC標(biāo)準(zhǔn)及使用維護(hù)方便等優(yōu)點。2產(chǎn)品的用途環(huán)境條件：海拔不超過1000米，環(huán)境空氣溫度隨季節(jié)而變化，但不超過400C。適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場所和無特殊要求的機械上。3.額定數(shù)據(jù)型號Y100L1額定容量1.5KW額定電壓220V額定電流5.03A額定轉(zhuǎn)速1430r/m4.主要性能指標(biāo)效率0.81功率因數(shù)0.82起動電流倍數(shù)7起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)2最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)2.34.工作方式連續(xù)(SI)制5．結(jié)構(gòu)與安裝尺寸外殼防護(hù)等級IP44安裝結(jié)構(gòu)B3絕緣等級B級外型L1*b/h轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)鑄鋁熱套安裝A*B/6.主要標(biāo)準(zhǔn)Y系列三相電動機產(chǎn)品目錄Y系列三相異步電動機技術(shù)條件設(shè)計容：1.在查閱有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，確定電機主要尺寸、槽配合，定、轉(zhuǎn)子槽形及槽形尺寸。2.確定定、轉(zhuǎn)子繞組方案。3.完成電機電磁設(shè)計計算方案。4.用計算機（手畫也可以）畫出定、轉(zhuǎn)子沖片圖，電機結(jié)構(gòu)圖。課程設(shè)計的基本要求1．求每位同學(xué)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、電機總裝圖。2．要求計算準(zhǔn)確，繪出圖形正確、整潔。3．要求學(xué)生在設(shè)計過程中能正確查閱有關(guān)資料、圖表及公式。指導(dǎo)書、參考資料指導(dǎo)書：《電機設(shè)計》世坤主編，機械工業(yè)，2002年出版參考資料：Y系列三相異步電動機技術(shù)設(shè)計小型三相異步電動機技術(shù)手冊五、說明書格式1．課程設(shè)計封面；2．課程設(shè)計任務(wù)書；3．說明書目錄4．前言5．三相感應(yīng)電動機電磁設(shè)計特點及設(shè)計思想（重點寫）。6．三相感應(yīng)電動機定、轉(zhuǎn)子繞組方案。7．電磁設(shè)計設(shè)計單。8．定、轉(zhuǎn)子沖片圖。9．總結(jié)與體會10．參考資料。目錄前言································································1一、三相感應(yīng)電機及設(shè)計特點及設(shè)計思想·································2二、三相感應(yīng)電動機定、轉(zhuǎn)子繞組方案···································2三、定、轉(zhuǎn)子沖片圖··················································12四、總結(jié)與體會····················································14參考文獻(xiàn)··························································14.........前言在自然界各種能源中，電能具有大規(guī)模集中生產(chǎn)、遠(yuǎn)距離經(jīng)濟(jì)傳輸、智能化自動控制的突出特點，而作為電能生產(chǎn)、傳輸、使用和電能特性變化的核心裝備，電機在現(xiàn)代社會所有行業(yè)和部門中也占據(jù)著越來越重要的地位。電機包括變壓器和旋轉(zhuǎn)電機，都用于實現(xiàn)機械能和電能之間的轉(zhuǎn)換。旋轉(zhuǎn)電機分為直流電機和交流電機，交流電機又分為異步電機和同步電機。三相異步電動機隸屬交流電動機，又稱感應(yīng)電機。具有結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，堅固耐用，維修方便，成本低廉等一系列優(yōu)點。因其具有較高的效率及接近于恒速的負(fù)載特性，故能滿足絕大部分工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械的拖動要求。三相異步電動機在國外的生產(chǎn)量、需求量都非常大，我國有許多廠家能生產(chǎn)各類永磁直流電機。對于從事電機設(shè)計、生產(chǎn)的工作者來講，在電機設(shè)計實踐中經(jīng)常會遇到電機仿制、電機按性能要求進(jìn)行改制、電機按技術(shù)參數(shù)全新設(shè)計等問題，因此就需要有一套比較實用的能夠進(jìn)行永磁直流電機設(shè)計的思路和方法，以便有效、簡便、正確地對電機進(jìn)行設(shè)計。電機設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)用戶提出的產(chǎn)品規(guī)格、技術(shù)要求，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面國家的方針政策和生產(chǎn)實際情況，運用有關(guān)的理論和計算方法，正確處理設(shè)計時遇到的各種矛盾，從而設(shè)計出性能好、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、制造和使用維修方便的先進(jìn)產(chǎn)品。電機設(shè)計是個復(fù)雜的過程，需要考慮的因素、確定的尺寸和數(shù)據(jù)很多。設(shè)計要根據(jù)電機用戶對電機各方面性能的要求，能因地制宜，針對具體情況采取不同的解決方法,從而設(shè)計出性能好、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、制造和使用維護(hù)方便的先進(jìn)產(chǎn)品。設(shè)計一臺小型三相異步電動機的意義在于：首先設(shè)計電機是電機原理和實踐電機相結(jié)合的環(huán)節(jié)，是設(shè)計者綜合運用所學(xué)知識解決所學(xué)專業(yè)實際問題能力的檢驗，是學(xué)習(xí)深化知識和提高的重要過程。其次，三相異步電動機是各行各業(yè)生產(chǎn)過程及日常生活中普遍使用的基礎(chǔ)設(shè)備，使用廣泛，值得研究。而本次課程設(shè)計的目的就是通過收集各類書籍，雜志，網(wǎng)絡(luò)相關(guān)資源，了解三相異步電動機在國外的發(fā)展?fàn)顩r；通過電機設(shè)計相關(guān)教材，結(jié)合具體情況設(shè)計一般用途的全封閉自扇冷、籠型三相異步電動機，應(yīng)具有高效節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、性能好、噪聲低、振動小、可靠性高，功率等級和安裝尺寸符合IEC標(biāo)準(zhǔn)及使用維護(hù)方便等優(yōu)點。三相感應(yīng)電動機電磁設(shè)計特點及設(shè)計思想三相感應(yīng)電動機電磁設(shè)計主要的容包括如何確定電機和選擇電機的電磁負(fù)荷及定子兩套繞組的極對數(shù)。由于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。電機設(shè)計是個復(fù)雜的過程，需要考慮的因素、確定的尺寸和數(shù)據(jù)很多。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。籠式轉(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。同時需注意一下三點：調(diào)速圍明確電機轉(zhuǎn)速運行的最大區(qū)間，并應(yīng)指明電機的常用轉(zhuǎn)速區(qū)間，以便選擇合適的電機數(shù)據(jù)，獲得良好的力能指標(biāo)。負(fù)載的性質(zhì)明確負(fù)載需要恒功率調(diào)速或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，或在整個調(diào)速圍部分轉(zhuǎn)速區(qū)為恒功率、部分轉(zhuǎn)速區(qū)為恒轉(zhuǎn)矩。這對選擇自然同步轉(zhuǎn)速（即確定pp、pc之和）及控制繞組電源在調(diào)速圍是否需要改變相序十分重要。通風(fēng)冷卻系統(tǒng)一般交流電機包括同步電機和感應(yīng)電機，轉(zhuǎn)子不計算鐵耗，然而該類電機正常穩(wěn)態(tài)運行時，定子繞組產(chǎn)生的2個旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子本體轉(zhuǎn)速存在較大的轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)子鐵芯損耗不容忽視。不僅電磁設(shè)計時，其電磁負(fù)荷的選擇應(yīng)與常規(guī)電機有所區(qū)別，而且對通風(fēng)冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)予足夠的重視。設(shè)計要根據(jù)電機用戶對電機各方面性能的要求，能因地制宜，針對具體情況采取不同的解決方法,從而設(shè)計出性能好、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、制造和使用維護(hù)方便的先進(jìn)產(chǎn)品。本次設(shè)計共包括四個方案，方案一：復(fù)算。方案二:提高其功率因數(shù).方案三:提高其效率.電磁計算中的幾個主要部分包括：主要尺寸與氣隙的確定；定轉(zhuǎn)子繞組與沖片設(shè)計；工作性能的計算；起動性能的計算等。三相感應(yīng)電動機定、轉(zhuǎn)子繞組方案（一）額定數(shù)據(jù)及主要尺寸1輸出功率PN=2.2kW2額定電壓Un=380VP 3功電流IN =3.33A KW mU1N效率y=0.81功率因數(shù)cosφ’=0.82極對數(shù)p=2定轉(zhuǎn)子槽數(shù)Z1=36Z2=32 Z Z定轉(zhuǎn)子每極槽數(shù)Z1=9Z2=8 p12p p22p定轉(zhuǎn)子沖片尺寸D10極距i1=0.07696m2pD11定子齒距ti1=0.00855m 1 Z1D12轉(zhuǎn)子齒距t2=0.00956m 2 Z213節(jié)距y=314轉(zhuǎn)子斜槽寬b=t=0.0145msk 1每槽導(dǎo)體數(shù)單層線圈N=41s1NZ相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)Ns11=4921ma11I'繞組線規(guī)（估算）N'A'1=1.42mm2t1 c1aJ'11II’1（定子電流初步值）= KW =5.01A'cos'槽滿率（教材圖10-8） 2rb r2⑴槽面積A21 11(h'h)21=0.0081725m2s 2 s 2(2)槽有效面積AAA=0.00589869m2 ef s tNNd2 (3)槽滿率St1s1 100%=0.78 f Aef19鐵心長lt鐵心有效長l=105mm繞組系數(shù)K K=0.959795 dp1 d1 p121每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)NK=4771dp1（二）磁路計算 E E每極磁通 1 1 =0.0068125T 4KKfN 2.22fNK Nm dp1 1 1dp1其中E(1')U=203.38v（假設(shè)K'1'） 1 L N E L極齒部截面積定子AKlbZ=0.004039m2 t1 Fett1p1轉(zhuǎn)子AKlbZ=0.003591m2 t2 Fett2p2軛部截面積AKlh'=0.001683m2 j1 Fetj1 DD r定子軛部計算高度圓底槽h'1 i1h21=0.01687mj1 2 s13轉(zhuǎn)子AKlh'=0.0025805m2 j1 Fetj2 DD r 2轉(zhuǎn)子軛部計算高度圓底槽h'2 i2h22d=0.02587mj2 2 s233v2空氣隙面積Al=0.00808m2 efB波幅系數(shù)F=1.3745（可先假定飽合系數(shù)K’，再從教材圖附1-2sB sav中查出F）sFs定子齒磁密B=1.53326Tt1 At1Fs轉(zhuǎn)子齒磁密B=1.58243Tt2 At21定子軛磁密B=1.45644Tj12Aj11轉(zhuǎn)子軛磁密B=1.42909Tj22Aj2F空氣隙磁密Bs=0.724068TA根據(jù)Bt1、Bt2、Bj1、Bj2、Bδ從磁化曲線（教材附錄5）中查出Ht1、Ht2、Hj1、Hj233齒部磁路計算長度1定子圓底槽Lhhr=0.0127008m t1 11 21321轉(zhuǎn)子平底槽Lhh=0.020m t2 12 22(Dh’)1j1 2p 2(D h’)1j2 2p 2L’ 1 j1 =0.05424m L’ 2 j2 =0.02809mKK =0.000378m ef 1 2t(5b)K 0 =1.3244t(5b)b2 0 0F HL=18.04v t1 t1t1 F HL=17.24v t2 t2t2F CHL’=25.75v j1 j1 j1 j1 F CHL’=9.113v j2 j2 j2 j2KB38 F=391.64V0 F F FK t1 t2=1.4307s F ?K￠￡26?￥?§K’¤'“???fifl?K’?fifl 26–39? s s s￥??·??'“???”?…1%‰F FFF F F=367.95V 0 t1 t2 j1 j22pF? `′I 0 =3.4411Am0.9mNK11dp1I?`′??￠I*m=0.75495mIKW1ˉ`???￠X*=1.1883msI*m?˙‰¨ ?????ˇ—1-4‰llK ?c B cy=0.156432ml2dK? ? E 1 cy=0.067645m? 4f(NK)2lP 0.263(NK)2lPCx01dp1efN1dp1efN103mpU2 pU2 1 N N =0.032178 K Ks1 U1U1 L1L1=1.351882mpl’X*1t1s1Cx=0.024183s1ZK2l1dp1efl’l=0.026813m t1 t1ms50 X* 1 Cx=0.012063s 13 5 1 2K2Kefdp1s 51 ? ￠ ￡ ?(l￥0.64) X*0.67E yCx=0.005667 E1 lK2efdp1X* X*?X*?X*=0.042033 §1 s1 1 E1¤'“??=1.5812??fifl–s2U2L2U2L22mpl’¤ X* 1 t2s2Cx=0.02929 s2 Zl2ef l’l=0.02979m t2 t2mR¤ X* 1 Cx=0.031493 R?fi4-11fl9 2 2Kefs 0.757l￥l D¤ X* (E t2?R)Cx=0.0045301E2 l 1.13 2pefb¤? X*0.5(sk)2X*=0.015132 sk t 22¤ X* X*?X*?X*?X*=0.080445 §2 s2 2 E2 sk? 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(0.07~0.0816)?10fi6?mI ?·R*R’ KW=0.024265 B BUNI ?·R*R’ KW=0.0058367 R RUN?·R*R*?R*=0.030102 2 B R???”?…‰ 1?`′??ˉ?˙?·I*=1.2285?′??¨’?1P¨’?` ?ˉ?˙?·I*?X*I*2[1?(?X*I*)2]=0.19604 X 1?1P 1?1PX*?1??1=1.0789 1 X*ms?`′ ?ˉ?˙?·I* I*?I*=0.951 1Q m X? ??·K 1fiˇ1fi(I*R*?I*X*)=0.9117 E L 1P1 1Q?1 — 22′′K 2267 ￥?0.5%E68??·1fiˇ1fiI*X*=0.7896 0 m?11fiˇ69`′aBt100B=1.4293T1fiˇt1L70 ` a Bt201fiˇ0B=1.6874T1fiˇt2L171空載時定子軛磁密B 0B=1.3803Tj101j1L172空載時轉(zhuǎn)子軛磁密B0B=0.76422Tj201j2L1空載時氣隙磁密B 0B=0.6919T01空載定子齒磁壓降FH=25.978v t10 t10t1空載轉(zhuǎn)子齒磁壓降FHL=151.88v t20 t20t2空載定子軛磁壓降FHL'=24.03v j10 j10j1空載轉(zhuǎn)子軛磁壓降FHL'=3.5977v j20 j20j2KB空載空氣隙磁壓降F0=253.12v00空載總磁壓降FFFFFF=458.6v 000 t10 t20 j10 j202pF空載磁化電流I 00 =4.2889Am00.9mNK11dp1定子電流標(biāo)么值I*I*2I*2=1.5536 1 1P 1Q定子電流實際值II*I=5.173488A 1 1KWI定子電流密度J 1 =6.2968e+0061aNA'1t1c1mNI線負(fù)荷A111=21463A1Di1轉(zhuǎn)子電流標(biāo)么值I*I*2I*2=1.2441 2 1P XmNK 轉(zhuǎn)子電流實際值II*I 11dp1=244.99A 2 2KW Z2Z端環(huán)電流實際值II2=428.9A R 22pI轉(zhuǎn)子電流密度導(dǎo)條電密J2=3.42586e+006BABI端環(huán)電密JR=1.78165e+006RAR定子電氣損耗p*I*2R*=0.094944wpp*P=284.83w cu1 1 1 cu1 cu1N轉(zhuǎn)子電氣損耗P*I*2R*=0.046591wpp*P=.77w Al2 2 2 Al2 Al2N附加損耗鑄鋁轉(zhuǎn)子：p*0.025（2極），0.02（4極），0.015（6極），0.01（8極和10極）銅條轉(zhuǎn)子：p*0.005或參考相近規(guī)格的實測值pp*P=60 s sN機械損耗參考實際試驗值或按下列公式計算3二極防護(hù)式：p5.5()2(D)3103=11.435wfw p 2p機械損耗標(biāo)么值p*fw=0.0064827wfwPN定子鐵損耗定子齒重量G2pAL'=3.4325kg t t1t1Fe定子軛重量G4pAL''=7.2747kg j j1j1 Fe定子齒損耗ppG=121.17損耗系數(shù)p根據(jù)B查表4得到 Fet hett het t10定子齒損耗ppG=62.972損耗系數(shù)p根據(jù)B查表4得到 Fej hejj hej j10定子鐵損耗pkpkp=184.15wFe1Fet2Fej鐵耗校正系數(shù)k2.5（半閉口槽），3.0（開口槽）2.0（半閉口槽）2.5（開口槽）2p定子鐵損耗標(biāo)么值p*Fe=0.061382 Fe PN總損耗標(biāo)么值p*p*p*p*p*p*=0.2294 cu1 Al2 s fw Fe輸入功率P*1p*=1.2294wN1193效率 =0.822005P*此值應(yīng)與64項假定值符，否則重新假定'并計算64～93項，直至誤差小于±0.5%功率因數(shù)cosP=0.802179I*1轉(zhuǎn)差率s l2 =0.044N1p*p*p*p*Al2sfwFerpp p*Fetr Fejr=0.03473 Fer PN60f轉(zhuǎn)速n (1s)=1434.66r/min N p N1s)(22*)(22*2*1*1XRRNm 98 I’(2.5~3.5)T*I=41.461A st mKW99 01)01)FI’s10.707(KK2K1=2454.9TststaU1d1p1Z 1 2“F21tt¤100?￠￡?￥?§21tt¤L2¤'c'0.642.5=0.93301c?B??fifl10-18–￠??·?K=0.512 L z101??￠?·?? ??”???…‰C (tb)(1K)=0.0049248T s1 1 01 z102??￠?·?? ??”???…‰C (tb)(1K)=0.0066965T s2 2 02 z￠? 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