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文档简介

毕 业 设 计 论 文题 目 YLG90S-2 双值电容单相异步电动机的设计 (院)系 电 气 与 信 息 工 程 系 专业 电机制造与运行 班 级 0211 班 学 号 0201221113 号学生姓名 张 仕 冲 导师姓名 彭 晓 教 授 完成日期 2005 年 6 月 20 日 湖 南 工 程 学 院毕 业 设 计 ( 论 文 ) 任 务 书设计(论文)题目: YLG90S-2 双值电容单相异步电动机的设计 姓名 张 仕 冲 系别 电气与信息工程系 专业 电机制造与运行班级 0211 班 学号 0201221113 号 指导老师 彭 晓 教研室主任 石安乐 一、 一、基本任务及要求:二、 1. YLG90S-2 双值电容单相异步电动机的设计:根据电机体积与容量关系的确定;定、三、 转子主要尺寸及冲片尺确定;定、转槽数确定;主绕组设计计算;参数计算;磁路计四、 算;铁耗和机械损耗计算;副绕组设计;起动点的性能计算;过载能力的性能计算;五、 结构设计(主要零部件设计如:定子冲片、定子线圈展开图形及接线原理图,转子冲片图) ;六、 电机性能满足 JB4270-86 标准。 七、 二、进度安排及完成时间:1、4 月 28 日:布置任务,下达设计任务书。 2、5 月 7 日-5 月 15 日:查阅资料,撰写文献综述 3、5 月 15 日-5 月 26 日:毕业实习,撰写实习报告。 4、5 月 27 日-6 月 8 日:电机磁路设计及特定工作点变频时电机性能计算, 中期检查。 5、6 月 9 日-6 月 14 日:结构设计和变频电路的选用,撰写毕业设计说明书。 6、6 月 15 日-6 月 17 日:修改、装订毕业设计说明书。 7、6 月 18 日-6 月 20 日:毕业设计答辩 湖南工程学院毕业设计论文- 1 前 言单相异步电动机以其结构简单、成本低的优点,在民用和工业上有着十分广泛的应用。近年未,随着人们对生活质量要求的提高,工业中节能降耗。环境保护要求的提高,家用电器和工业控制对单相电动机起动性能及运行性能以提出了越来越高的要求。传统的单相电动机起动性能及运行性能无法满足这种要求。而 YLG90S-2 双值电容单相异步机却满足了人们的这种要求。YLG90S-2 双值电容单相异步电动机作为一种新的电容运转和电容起动的单相异步电动机,就是它的副绕组与两个并联的电容器串联后接到单相电源上,当电机转速达到 75%-80%时,通过起动开关将起动电容切离电源而工作电容与副绕组继续参与运行。双值电容电机以其优异的起动性能及运行性能,受到广泛地重视,成为最具有发展前景的焦点技术。目前,双值电容电机在国内家电产品中己有运用,越来越多的家电企业开始涉足双值电容电机家电领域。 “双值电容电机”与家电产品结缘,己成为目前家电业的一个新亮点,可以说,双值电容电机家电将是新一代家用电器的发展趋势。本次设计的任务就是将电容运转和电容起动技术结合起来,设计一种低耗、节能、低噪音、起动性能及运行性能都比较好.的环保型电机。本设计参考了陈永校,汤宗武编小功率电动机 、 单相异步电动机 、 电机学 、 电机设计 、 微特电机等资料。湖南工程学院毕业设计论文- 1 目 录摘要Abstract第 1 章 单相异步电容运行电动机原理11.1 单相异步电动机的工作原理11.1.1 单相异步电容运转电机的特点11.1.2 单相异步电容运转电机的工作原理11.1.3 脉振磁势的分解和合成31.1.4 椭圆形磁势4第 2 章 双值电容单相异步电动机52.1 双值电容单相异步电动机的工作原理及特点52.2 YLG 系列高起动转矩双值电容单相异步电动机5第 3 章 单相电动机设计思路63.1.1 单相电机尺寸的确定63.1.2 气隙长度的确定63.1.3 定子、转子槽数的选择及配合63.1.4 定转子冲片设计73.1.5 定子绕组设计73.1.6 齿谐波的消除方法83.1.7 有效匝比和外接电容器的选择83.1.8 减少电动机运行时噪音的一系列措施10第 4 章 单相异步电动机电磁计算程序 124.1 数据与技术要求124.2 定、转子尺寸及其冲片设计124.3 主绕组设计 144.4 主相参数计算 15湖南工程学院毕业设计论文- 1 4.5 磁路计算 194.6 铁耗和机械风摩耗计算 224.7 副绕组设计 234.8 起动性能计算 244.9 运行性能的计算254.10 有效材料用量29结束语30参考文献31致谢32附录33湖南工程学院毕业设计论文- 1 摘 要YLG 系列高起动转矩双值电容单相异步电动机YLG 系列高起动转矩双值电容单相异步电动机根据市场需求自行研制开发的新系列产品,符合国际电工委员会(IEC)推荐中的有关规定。本系列电动机采用计算机优化设计,汇集了电容起动异步电动机与电容运行异步电动机的优点,具有起动转矩大、输出功率大、效率和功率因数高、体积小、结构紧凑、外形美观、振动和噪音低、运行安全可靠、使用寿命长等优良性能. 重量轻、维护方便等特点。重量轻、维护方便等特点。广泛应用于空气压缩机、水泵、风机、制冷、医疗器机械及小型机械等。对只有单相电 源的场合尤为适用。关键词:高起动转矩 双值电容 电动机YLG Series High Starting Torque Double-valuecapacitor single-phase Induction MotorsYLG Series High Start Torque Double-value Capacitor Single-phase Induction Motors is a new series of products developed according to the market demand,which is corresponding to the standards of International Electromechanical Commission(IEC).This series motors adopt computer optimizing design and integrate the advantage of capacitor starting induction motors and 湖南工程学院毕业设计论文- 1 capacitor running induction motors,have the advantages of big start torque and output power,high efficiency and output factor,small dimension,compact structure,elegant appearance,low noise and vibration,safe and reliable running and long usage life.第1章 单相异步电容运行电动机的工作原理和设计思路1.1 单相异步电容运行电动机的工作原理单相异步电动机只需单相电源供电,使用方便,广泛应用于工业、农业和人们日常生活的各个领域,如用在洗衣机、电风扇、空调器等日用电器。本章主要介绍单相异步电容运转电动机的特点、工作原理和设计思路。1.1.1 单相异步电容运转电机的特点运转电容单相异步电动机的接线图如图 1-1。这种电动机不仅在起动时,而且在运行时也是一个两相电机,所以运行时能够产生较强的旋转磁场,他提高了运行性能,因而它的功率因素、效率、过载能力都比电阻起动电机和电容起动电动机好。由于副绕组需长期运行,故副绕组电密应与主绕组电密差不多。副绕组串入电容,考虑到长期运行的要求,应选用耐压较高的聚炳乙烯电容器。电容起动运行电动机的不如电容起动的单相电动机,它的起动转矩较低,起动电流也较大。但是由于风扇电机的起动转矩要求不高,而且要求长期运行,所以单相电容运转电机是最佳的选择!湖南工程学院毕业设计论文- 1 图 1-1 单相异步电动机的接线图1.1.2 单相异步电容运转电机的工作原理单相电动机是一种在气隙磁场中通过电磁感应实现机电能量转换的电动机,由于其运行转速与电网频率之比不是恒定值,按国家标准规定,在不致引起误解或混淆的情况下,一般也可以称之为异步电动机。普通单相异步电动机在起动后运行时,定子绕组结构主要有两种形式:一种形式是副绕组在起动后脱离,只有主绕组参与工作;另一种形式是副绕组在起动后不脱离,和主绕组同时参与工作。而单相电容运转电动机的副绕组一直和主绕组并联,不会脱离。当主副绕组同时参与工作时,副绕组串有电容,以实现主副绕组电流的分相。当主副绕组的匝比及电容的选择满足一定的关系时可在电机内部产生圆形旋转磁场,我们知道,电机在工作时,如果其内部合成磁场是圆形旋转的,则此时电机的各项性能都很好。但此圆形旋转磁场只在某一转差率下才会产生,无法满足在一定的调速范围内使电机内部始终是圆形旋转磁场的要求。电容运行电动机由于定子上主、副绕组处于不同空间位置,并流着不同时间相位电流而产生旋转磁场的,由这一旋转磁场的作用而使电机起动运行。定子绕组由两相绕组(主绕组、副绕组)组成,两绕组相轴夹角为 90,副相外接电容。当两绕组并联接入电压时,由于电容接于副绕组,会使副绕组电流滞后主绕组电流 90电角度,两相绕组产生的磁场合成椭圆磁场,转子即在磁场驱动下旋转(见图 1-3) 。单相电动机中定子产生椭圆磁场,其效率明显低于产生圆形磁场的三相异步电机,其气隙中谐波较大,振动和噪音也较大。当单相异步电动机只有主绕组工作时,其在空间产生的是脉振磁势,这个脉振磁势可以分解成两个大小相等、方向相反,幅值为脉振磁势幅值一半的旋转磁势(如图 1-2) 。与转子同向旋转的旋转磁势,称为正序磁势 F+,与转子反向旋转的磁势,称为逆序磁势 F-。在单相异步电动机中,F+ F -,但在正常运行时,由于转子绕组对 F-的阻尼作用较强,使 F-的作用远小于 F+,所以正序磁势 F+产生的正序转矩 T+。要大于逆序磁势 F-产生的逆序转矩 T-,所以电机能够旋转起来。但逆序转矩 T-的存在,使单相异步电动机的效率,功率因数,有效材料利用,温升等性能部变差。湖南工程学院毕业设计论文- 1 F-图 1-2 正序旋转磁势 F+和负序旋转磁势 F-1.1.3 脉振磁势的分解和合成:图 1-3 脉振磁势的分解和合成图一个集中绕组通电后,在空间产生的是随时间脉振的矩形波磁势,分解后将有各高次谐波分量存在,经适当设计绕组,便可消去高次谐波分量,仅余下基波分量。这样便是在空间以绕组轴线为对称成余弦分布,并随电流周期交变而脉振的磁势。当 t=0 时,电流值为最大,则这个余弦分布的脉振磁势可写作:F=Fm cosxcost(式中基波磁势幅值:F m=0.9Kdp1N1 I)这样一个在空间上不动,而幅值是随时间脉振的波就是驻波,一个驻波可以看做是由两个幅值减半,其方向相反的行波合成,即:F=F +F-。就幅值上来看 F+=F-湖南工程学院毕业设计论文- 1 =0.5Fm=0.5(0.9Kdp1N1 I)。随着时间的变化,任一时刻的脉振磁势都可以看着是由两个正序和负序旋转磁势所组成的,见图 1-2。脉振磁势的分解,实际上是反映着时间变量向空间向量的转化,其中每一个旋转磁势都具有磁势幅值恒定,转速是频率所确定的同步转速的性质,即为圆形旋转磁势。它们与转子间的作用关糸将因与转子间有不同的转差率而不同。如以 s 代表正序磁势与转子间的转差率,则有正序磁式的转差率: s =1-v负序磁式的转差率: 2-s=1+v (式中 v=n/n1转子的相对转速)把每个磁势对转子的作用计算出来以后,再予迭加起来,便是一个脉振磁势与转子相作用的结果。这就是相对单绕组电机的脉振磁势,采取双旋转磁势的分析方法。单绕组产生的脉振磁势 F 是一对应于绕组中电流 I 的,同样,分解出来的每一个圆形旋转磁势也要对应于绕组中的一个电流分量。分别叫做等效的正、负序电流分量 I+、I -。则:F+=0.9Kdp1N1 I+F-=0.9Kdp1N1 I-即每个圆形旋转磁势是由绕组中的一半电流所产生,并随时间变化正

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