三相鼠笼式异步电动机设计毕业设计

三相鼠笼式异步电动机设计毕业设计三相鼠笼式异步电动机设计毕业设计三相鼠笼式异步电动机设计毕业设计本文简介：三相鼠笼式异步电动机设计毕业设计本文内容：本科生毕业设计任务书（工科及部分理科专业适用）题目：Y100L-23kW三相鼠笼异步电动机的设计题目来源：省部级以上市厅级横向自选题目性质：理论研究应用与理论研究实际应用研究学院：信息工程系：电气工程及其自动化专业班级：电机与电器班学生姓名：学号起讫日期：2011.03.072011.06.09指导教师：职称：副教授指导教师所在单位：XX大学学院审核（签名）：审核日期：二0一一年制说明1.毕业设计任务书由指导教师填写，并经专业学科组审定，下达到学生。2.进度表由学生填写，至少每两周交指导教师签署审查意见，并作为毕业设计工作检查的主要依据。进度表中的周次是指实际的毕业设计进程中的周次。3.学生根据指导教师下达的任务书独立完成开题报告，于3周内提交给指导教师批阅。4.本任务书在毕业设计完成后，与论文一起交指导教师，作为论文评阅和毕业设计答辩的主要档案资料，是学士学位论文成册的主要内容之一。一、毕业设计的主要内容和基本要求a)原始数据型号：Y200L1-6额定功率：PN=18.5kW额定电压：额定转速：额定频率：b)主要性能指标效率：=89%功率因数：cos=0.83最大转矩倍数：倍起动转矩倍数：倍起动电流倍数：倍c)设计中选用的基值电压基准值：为电动机额定相电压功率基准值：PN=18.5kW为电动机额定功率电流基准值：，为电动机每相的功电流阻抗基准值：转矩基准值：为电动机额定转矩d)设计指标要求效率：计算值，修改值饱和系数：FT修改值，F计算值，满载电势标么值：（1-l）修改值，（1-L）计算值起动电流倍数：Ist修改值，Ist计算值e)电磁设计中若干参数的选择及经验数据f)槽满率：sf=75%80%槽绝缘厚：采用聚脂薄膜和聚脂无纺布复合材料（DMD，DMD+M和DMDM）H80H112Ci=0.25(mm)H132H160Ci=0.3（mm）H180H280Ci=0.35（mm）槽楔厚h：槽楔采用新型软槽楔和3240环氧玻璃布压板，计算时厚度h=2mm：叠压系数：H80-H160定子冲片不涂漆时=0.95H180-H280定子冲片涂漆时=0.92冲剪余量：=0.5cm转子斜槽：为一个定子齿距定子绕组型式：H160及以下全部采用单层软绕组；H180及以上采用双层迭绕组硅钢片材料：采用D23硅钢片，导电材料：定子绕组采用QZ-2型高强度聚脂漆包圆铜线；转子铸铝，采用AL-1；线径为0.63-1.0(mm)时，漆膜双面厚度计算时取0.06mm;线径为1.0-1.6(mm)时，漆膜双面厚度计算时取0.08mm;设计时杂散损耗假定值：g)设计要求复算原设计方案；上机设计三个方案：在原复算方案的基础上节省材料；在原复算方案的基础上提高性能；在原复算方案的基础上既节省材料，又提高性能；将最好的一个方案的全部设计步骤、计算过程写出来（要有文档、电子版本及幻灯片）；将三个方案进行比较，并用已学过的理论进行分析。二、毕业设计图纸内容及张数1、三相异步电动机总装备图1张2、定子冲片图1张3、绕组联接图（只画一相）1张三、毕业设计应完成的软硬件的名称、内容及主要技术指标（例如：软件、电路板、机电装置、新材料、新制剂、结构模型或其他）（1）三相异步电动机手算设计程序，主要是根据电机的额定数据及主要尺寸进行电机基本的磁路计算和参数计算及起动性能计算，要求计算结果误差在允许范围内。（2）编制程序进行调试并在此基础上综合设计。（3）提出电动机的效率优化设计方案，采用程序进行优化。（4）绘制电机定子冲片图，定子绕组图，电机总装配图纸。四、毕业设计进度计划序号各阶段工作内容起讫日期实施地点1选择课题，查阅资料，撰写开题报告2复算原设计方案，反复检查设计中存在的问题3设计调试三个新方案1.省材料2.提高性能3.最优化4AutoCAD绘图5整理资料，完成毕业论文6毕业答辩五、主要参考资料（备注：供参考，可根据自己的实际情况填写）：电机设计清华大学出版社戴文进等编著：中小型三相异步电动机电磁计算程序第一机械工业部上海电器科学研究所：三相异步电动机设计原理与实验沈阳工业大学电机系：电机学航空工业出版社戴文进等编著：电机设计机械工业出版社陈世坤主编：电机设计与计算龙门联合书局程福秀译：中小型三相异步电动机电磁设计手算程序南昌大学电气自动化系电机教研室：电机绕组手册辽宁科学技术出版社彭友元主编：中小型电机设计手册机械工业出版社上海电器科学研究所编著(10)小型三相异步电动机技术手册机械工业出版社季杏法主编六、毕业设计进度表（本表至少每两周由学生填写一次，交指导教师签署审查意见）第一、二周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日第三、四周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日第五、六周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日第七、八周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日第九、十周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日第十一周至毕业设计工作结束（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名：年月日七、其他（学生提交）1开题报告1份2外文资料译文1份（2000字以上，并附资料原文）3论文1份（8000字以上）指导教师：学科组负责人：学生开始执行任务书日期：学生姓名：送交毕业设计日期：本科生毕业设计（论文）开题报告题目：Y100L-23kW三相鼠笼异步电动机的设计学院：信息工程学院系电气工程及其自动化专业：电机电器班级：电机电器学号：姓名：指导教师：填表日期：2011年3月日一、选题的依据及意义现在社会中，电已经和空气一样，融入到我们的日常生活中。在日常生活中，我们不仅使用电灯照明，还使用如空调、冰箱、洗衣机等众多家用电器。最近，随着生活中自动化技术应用的发展，越来越多的产品和设备作用使用了电机。电机在国家经济建设，节约能源、环保和人民生中起着十分重要的作用。发电机主要用于移动电源、风力发电、小型发电设备中；电动机在生产和交通运输中得到广泛使用，电动机主要用于驱动水泵、风机、机床、压缩机、冶金、石化、纺织、食品、造纸、建筑、矿山等机械产品上。随着科学技术的不断创新和工农业的迅猛发展，电气化与自动化水平不断提高，国民经济各部门对异步电动机的需求量日益增加，对其性能，质量，技术经济指标也相应地提出了越来越高的要求。因此，对异步电动机品种，必须适时实地做出更新与发展，以适应各个新兴工业领域不同的特殊要求，特别是对需求量最大的中小型异步电动机，在保证其质量运行，寿命长和能满足使用要求的同时，进一步节约铜、铁等材料，提高效率和功率因数，以提高其经济技术指标与降低耗电量，是具有十分重要的意义。由于Y系列异步电动机具有体积小，重量轻，运行可靠，结构坚固耐用，外形美观等特点，具有较高的效率，有良好的节能效果，而且噪音低，寿命长，经久耐用。作为普遍用于拖动各种机械的动力设备，其用电量在总的电网的总的负荷中占有重要的一席。Y系列共有两个基本系列、十六个派生系列、九百多个规格，能满足国民经济各部门的不同需要。所以设计研究三相异步电动机意义重大。二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）电机研究现状电动机是作为使用电能的动力源进步和发展起来的，在今天，电动机技术仍然是支撑人们日常生活的关键技术。电动技术机械设备的关键组成部分。随着使用领域的发展和进步，对电动机的要求越来越搞高，电动机作为许多机器的内部动力源，电机的性能越来越受到重视。对电动机的恒速特性、调速特性、控制特性、振动、噪音、电气噪音、寿命、可靠性、多功能化、精密控制、节能、维护方便等指标。稳定并且高可靠性地满足用户的需求。这都是电动机现在技术的评价基准。同时，设计、评价技术、测量技术，半导体、半导体控制技术，轴承、绝缘材料技术，制造、加工技术等所有技术都等到了提高和进步。与这些提高相关联的电机小型轻量化、高效率化，大转矩、低价格、低噪音等技术的进步，使电机向高效率、精密控制、高性能的发展及利用可再生材料等技术成为社会的需求。电机发展趋势纵观世界电机产品的发展历程，它始终跟随着工业技术的发展，在相互竞争、相互促进中完善着自身，发生着变革。电机产品的发展过程大约可以划分为四个发展阶段。从19世纪30年代到80年代为直流电机时代，19世纪末叶，出现了交流电，随之交流电动传动在工业中逐步得到了广泛应用，20世纪50年代以后，随着电力电子学理论、微电子技术和现代控制理论的发展，使电机产品进入快速发展时期，先进的制造技术使传统的电机产业焕发出了勃勃生机，交流电机代替直流电机也成为必然的趋势。随着电机理论的不断完善，高新技术的快速发展，可以预言：未来的电机产品将朝着高性能化、智能化、微型化和网络化的方向发展。高性能化社会的高速发展要求未来的电机产品不仅要具备宽调速范围、高稳速精度和快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，而且要具备优良的动、静态品质。智能化随着模糊控制技术、专家系统技术、神经网络技术和智能工程技术的发展，电机产品智能必将取得重大的突破，未来的电机产品必将能够自行进行自我诊断、参数识别和自动设置，其功能更高，适应性更强。微型化现代的机电一体化产品发展的趋势向着微型机器和微观领域发展，其最小体积正在向着纳米、微米的范畴进发，作为其传动部件的电机，也必然向着微型化的方向发展。现在已有超小型静电电机产生，其直径仅14m，轴颈10m，长约l0m，转速达lOOrrain；转速可达240000rmr的70ram3v：d-静电电机已经投入使用，微型电机已在许多科学领域发挥着巨大作用。网络化计算机网络技术的推广和应用，必将把所有的单个电机与计算机网络相连接，并通过网、络进行远程控制，使电机资源得到更加合理的有效利用。三、本课题研究内容本课题主要是研究设计Y200L1-6三相鼠笼式异步电动机-设计计算.首先根据给定的功率，功率因数，相数，频率及额定相电压确定异步发电机的主要规格。本课题的主要计算过程如下：1.额定数据及主要尺寸计算2.磁路计算3.参数计算4.起动计算根据Y200L1-6三相鼠笼式异步电动机各性能指标：效率，功率因数，最大转矩倍数，起动转矩倍数，起动电流倍数计算出各个参数。四、本课题研究方案（1）核算原设计方案；（2）上机调整以上两种方案：u节省材料u提高效率五、研究目标、主要特色及工作进度研究目标：应用中小型三相鼠笼式感应电动机电磁计算程序来设计三相异步电动机的，以求得更优方案。.主要特色：在各项性能指标都满足的前提下，利用计算机进行辅助设计和绘图.第1周：收集有关的参考文献，了解各方面的有关资料，完成开题报告。根据你们学校的安排填写时间安排第24周：经过初步计算，确定完成初始设计数值。第59周：进行优化方案的设计，节省材料和提高性能。第1011周：用绘图工具绘制各部件图。第12周：总结设计过程，完成实习报告。第12周（约在6月20日）：写出毕业论文并答辩。六、参考文献1杜志俊机电产品市场20002海老原大树电动机技术20063陈世坤电机设计20004李发海电机学?1995目录摘要IABSTRACTII前言1第1章概述21.1我国电机制造工业发展近况与发展趋势21.2异步电机在国外的发展状况31.3电机的分类41.4三相异步电动机的结构和原理51.4.1.定子的结构组成51.4.2.转子的结构组成51.4.3工作原理61.5异步电动机存在的缺点61.5.2.绕线型感应电动机71.6三相异步电动机的工作特性81.7三相异步电动机的起动与调速91.8感应电动机的主要性能指标和额定参数10第2章三相异步电机的基本结构与工作原理122.1电机的分类122.2三相异步电动机的结构和用途122.3三相异步电动机的基本工作原理和运行特性132.4三相异步电动机的起动与调速15第3章三相鼠笼式电动机电磁设计与方案调整173.1鼠笼式电动机电磁方案的设计173.2电机调整方案373.3方案结果分析393.4提高电机工作性能的其他措施41总结42致谢43参考文献43Y100L-23kW三相鼠笼式异步电动机设计专业：电机电器071学号：6100307111学生姓名：陈巍指导教师：杨莉摘要本文介绍了Y系列三相鼠笼异步电动机的一些基本情况及其设计方法和优化方案。文章首先从异步电机的基本理论及工作特性着手，简单介绍了异步电机的发展近况、基本特性、分类、结构、用途、技术指标、工作原理及运行特性等，为电机设计的做好必要的理论准备。并着重阐述了三相异步电动机的设计计算过程及其优化依据和方案，并通过优化设计的结果和理论分析提出了今后研究的方向。关键词:三相异步电动机；设计；电磁路参数；工作性能；优化方案Y100L-23KWThree-phaseSquirrel-cageAbstractInthispaper,Yseriesthree-phasesquirrel-cageinductionmotordesignmethodand.Thearticlefirstofall,fromthebasictheoryofinductionmotorcharacteristicsandtheworktoproceed,brieflyintroducedthelatestdevelopmentoftheinductionmotor,thebasiccharacteristics,type,structure,purpose,technicalindicators,theworkingprincipleandoperationcharacteristics,designedforthemotortomakethenecessarypreparationsforthetheory.Itputforwardtheendoftheoptimizeddesign,andgivesthetheoreticalanalysiswhichisaboutthedirectionofresearch.Keyword:Three-phaseasynchronousmotor;design;electromagneticparameters;performance;optimizationprogram前言电动机是作为使用电能的动力源进步和发展起来的，在今天，电动机技术仍然是支撑人们日常生活的关键技术。电动技术机械设备的关键组成部分。三相异步电动机又称为三相感应电动机，感应电动机是基于气隙旋转磁场与转子绕组中感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现能量转换的一种交流电动机。由于转子绕组电流是感应产生的，因此称为感应电动机。感应电动机与其它电动机相比，具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠及重量轻成本低等优点。此外感应电动机还还便于派生各防护型式以使用不同环境条件的需要，也有较高的效率和较好的工作特性。由于感应电动机具有上述许多优点，它是电动机领域中应用最广泛的一种电动机。例如:中小型轧钢设备,矿山机械,机床,起重运输机械,鼓风机,水泵,和农副产品加工机械等都大部分采用三相异步电动机来拖动。第1章概述1.1我国电机制造工业发展近况与发展趋势随着我国改革开放的进一步深入以及WTO的加入，我国小功率电机又迎来了一个全新的发展阶段，这一阶段大量的外资企业进入我国，在为我们带来先进的管理经验的同时也带来了先进的技术和生产设备。国内企业借机吸收引进国外先进的技术，投入大量资金进行技术改造，引进不少先进制造设备和测试设备，大大提升了国内小功率电机行业的技术水平。随着CAD/CAM等软件进行计算机辅助设计、辅助制造技术的大量应用以及以计算机控制的柔性制造系统、主体仓库、机器人进行装配等的组合，由计算机控制材料、部件的供应管理达到全厂高效率、高质量的全自动化均衡生产的实现，产品研发和生产周期大大缩短，制造成本显著降低；电子计算机和电力电子技术的发展使小功率电机产品进入了一个新时期，交流变频调速已经逐步取代直流电机调速，逆变器与异步电机结合一体，有标准的电机安装尺寸、调速比101的逆变器电动机已经工业化生产，有程序控制功能的智能电动机、开关磁阻电动机等已经应用于各个领域，显示出显著的技术优势，无刷直流电动机、盘式永磁直流电动机、薄型稳速电动机等产品也以较高速度发展；再加上新型稀土磁钢的使用，使小功率电机本机制作体积越来越小；再则电机与整体结构一体化技术的引入进一步缩小了体积，简化了结构，提高了系统精度和可靠性，集电子技术、微电子技术、传感器技术于一体的小功率电机不仅可实现多功能，而且可借助计算机记忆、运算、处理功能提高电机控制精度和灵敏度，成为智能化产品。所有这些新材料、新技术的应用都不断促使小功率电机日益朝着薄型化、智能化和机电一体化方向发展。据统计，我国电机耗电占全国耗电量的60%以上，其中小型三相异步电机耗电约占35%，中国各类电动机的装机容量已超过4亿kW，其中异步电动机约占90%，中小型电动机约占80%，拖动风机水泵及压缩机类机械的电动机约1.3亿kW。所以在我国开发推广高效电机是提高能源利用率的重要措施之一，也符合国际发展趋势。?我国目前已具备了生产高效电机的技术条件，但由于市场条件不够成熟，产量和市场容量都较小。1999年高效电机国内市场占有率仅2%，2000年为4.7%；2001年也只有6.5%，其中70%以上为出口。异步电机的种类：(1)Y(IP44)系列异步电动机电动机容量从0.55200kW，B级绝缘，防护等级IP44，达到国际电工委员会(IEC)标准，产品达到20世纪70年代末国际水平，全系列加权平均效率比JO2系列提高0.43%，年产量约2000万kW。(2)Yx系列高效电动该类电机由上海电器科学研究所组织电机行业研制成功，容量1.590kW，有2，4，6等3种极数。全系列电动机效率平均比Y(IP44)系列高3%左右，接近国际先进水平。适用于单方向运行，年工作时间在3000h以上。负载率大于50%的场合，节电效果显著。该系列电动机产量不高，年产量约1万kW。近十多年来，国家致力于推广电动机调速技术，各行各业都在一定程度上采用了电动机调速。据石油、电力、建材、钢铁、有色、煤炭、化工、造纸、纺织等部门最近对企业抽样调查结果，石油、建材、化工行业电动机调速应用较好。在目前4亿kW的电机负载中，约有50%是负载变动的，其中的30%可以通过电机调速解决其负载变动问题。因此仅就目前的市场容量考虑，约有6000万kW的调速电机市场。国家已明令不再生产JO2系列异步电机，“九五”期间将生产Y系列、Yx系列及其它通用或专用高效节能电动机约1.5亿kW(未包括更换现有JO2型用的新型电动机)。估计2000年和2010年Y和Yx系列电机的市场占有率将分别达到50%，90%和10%，30%左右。由高效电机替代JO2电机所形成的节电量将分别为，114亿kWh和366亿kWh。1.2异步电机在国外的发展状况?欧洲市场的中国电机销售主要以小型电机为主，功率最大是100多千瓦，最小功率甚至还不到1千瓦，而大型电机还是一个空缺。欧洲市场对电机效率的标准要求高于西亚，东南亚而低于美国，不但适合于我国企业生产和出口，而且在合理和有序开发的前提下还能保证出口企业获得适当的利润，同时该市场多以欧元结算，在目前欧元坚挺的情况下应该是出口企业首选的开发目标。取得了一定的成效。这些节能产品主要分成两大类：一类是提高电动机效率的高效电动机，另一类是调速电动机。调速电动机的代表产品根据其调速方式可以划分为：(1)变极调速电机主要产品有已批量生产的YD(90.45160kW)，YDT(0.17160kW)，YDB(0.3582kW)，YD(0.224kW)，YDFW(6304000kW)等8个系列产品，达到国际平均应用水平。(2)电磁滑差调速电机国外已批量生产YCT(0.5590kW)，YCT2(15250kW)，YCTD(0.5590kW)，YCTE(5.5630kW)，YCTJ(0.5515kW)等8个系列产品，达到国际平均应用水平，其中YCTE系列的技术水平最高，最有发展前途。(3)变频调速电机主要用于风机、水泵、压缩机等负载变化较大场合和精密机械等需要过程控制的场合。高效电机以Y系列交流异步电动机替代JO2型电机基本不受机型限制，因此，所有应用交流异步电动机的场合都可以用Y系列电机取代JO2系列电机。Yx系列电机的市场潜力受到其容量的制约。原则上，90kW以下的交流异步电动机可以由Yx系列的高效电机取代。90kW以下的交流异步电动机装机容量约占交流异步电动机总量的30%左右。1.3电机的分类电机是以磁场为媒介进行电能与机械能相互转换的电力机械。电机在国民经济各个领域得到广泛应用。需要的电机的种类各不相同，性能各异。电机的分类方法也用很多，故电机的种类也有很多。1）按工作电源分类：根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。2）按结构及工作原理分类：根据电动机按结构及工作原理的不同，可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。3)按转子的结构分类：根据电动机按转子的结构不同，可分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。4)按用途分类：可分为驱动用电动机和控制用电动机。我国目前生产的三相异步电动机月100个系列额，500多个品种，500多个规格。按电机尺寸分成大、中、小型。大型：中心高H0.63m,定子铁心外径1m,功率范围在400KW以上，电压为300V和600V。中型：中心高H=(0.3550.63)m,定子铁心外径=（0.51.0）m,功率范围在（451250）KW以上，电压为380V和3000V和6000V。小型：中心高H=(0.080.315)m,定子铁心外径=（0.120.5）m,功率范围在（0.55132）KW以上，电压为380V。Y（IP44）系列的中心高H=(0.080.28)m,定子铁心外径=（0.120.445）m，共11个机座，功率范围为（0.5590）KW，电压380V。1.4三相异步电动机的结构和原理三相异步电动机由两个基本部分构成：固定部分定子和转子，转子按其结构可分为鼠笼型和绕线型两种。1.4.1.定子的结构组成定子由定子铁心、机座、定子绕组等部分组成，定子铁心是异步电动机磁路的一部分，一般由0.5毫米厚的硅钢片叠压而成，用压圈及扣片固紧，各片之间相互绝缘，以减少涡流损耗。定子绕组是由带有绝缘的铝导线或铜导线绕制而成的，小型电机采用散下线圈或称软绕组，大中型电机采用成型线圈，又称为硬绕组。图1定子铁心1.4.2.转子的结构组成转子由转子铁心、转子绕组、转子支架、转轴和风扇等部分组成，转子铁心和定子铁心一样，也是由0.5毫米硅钢片叠压而成。鼠笼型转子的绕组是由安放在转子铁心槽内的裸导条和两端的环形端环连接而成，如果去掉转子铁心，绕组的形状象一个笼子；绕线型转子的绕组与定子绕组相似，做成三相绕组，在内部星型或三角型。图2鼠笼转子1.4.3工作原理当定子绕组接至三相对称电源时，流入定子绕组的三相对称电流，在气隙内产生一个以同步转速n1旋转的定子旋转磁场，设旋转磁场的转向为逆时针，当旋转磁场的磁力线切割转子导体时，将在导体内产生感应电动势e2，电动势的方向根据右手定则确定。N极下的电动势方向用表示，S极下的电动势用表示，转子电流的有功分量i2a与e2同相位，所以既表示电动势的方向，又表示电流有功分量的方向。转子电流有功分量与气隙旋转磁场相互作用产生电磁力fem,根据左手定则，在N极下的所有电流方向为的导体和在S极下所有电流流向为的导体均产生沿着逆时针方向的切向电磁力fem,在该电磁力作用下，使转子受到了逆时针方向的电磁转矩Mem的驱动作用，转子将沿着旋转磁场相同的方向转动。驱动转子的电磁转矩与转子轴端拖动的生产机械的制动转矩相平衡，转子将以恒速n拖动生产机械稳定运行，从而实现了电能与机械能之间的能量转换，这就是异步电动机的基本工作原理。1.5异步电动机存在的缺点1.5.1.笼型感应电动机存在下列三个主要缺点（1）起动转矩不大，难以满足带负载起动的需要。当前社会上解决该问题的多数办法是提高电动机的功率容量（即增容）来提高其起动转矩，这就造成严重的“大马拉小车”，既增加购买设备的投资，又在长期的应用中因处于低负荷运行而浪费大量电量，很不经济。第二种办法是增购液力偶合器，先让电动机空载起动，在由液力偶合器驱动负载。这种办法同样要增加添购设备的投资，并因液力偶合器的效率低于97%，因此至少浪费3%的电能，因而整个驱动装置的效率很低，同样浪费电量，更何况添加液力偶合器之后，机组的运行可靠性大大下降，显著增加维护困难，因此不是一个好办法。（2）大转矩不大，用于驱动经常出现短时过负荷的负载，如矿山所用破碎机等时，往往停转而烧坏电动机。以致只能在轻载状况下运行，既降低了产量又浪费电能。（3）起动电流很大，增加了所需供电变压器的容量，从而增加大量投资。另一办法是采用降压起动来降低起动电流，同样要增加添购降压装置的投资，并且使本来就不好的起动特性进一步恶化。1.5.2.绕线型感应电动机绕线性感应电动机正常运行时，三相绕组通过集电环短路。起动时，为减小起动电流，转子中可以串入起动电阻，转子串入适当的电阻，不仅可以减小起动电流，而且由于转子功率因数和转子电流有功分量增大，起动转矩也可增大。这种电动机还可通过改变外串电阻调速。绕线型电动机虽起动特性和运行特性兼优，但仍存在下列缺点：（1）由于转子上有集电环和电刷，不仅增加制造成本，并且降低了起动和运行的可靠性，集电环和电刷之间的滑动接触，是这种电动机发生故障的主要原因。特别是集电环与电刷之间会产生火花，使传统绕线型电动机在矿山、井下、石油、华工等防爆要求的场所，对于灰土、粉尘浓度很高的地方，也不敢使用，这就限制了其应用范围。（2）当前的传统绕线型电动机为了提高可靠性，多数不提刷，因此运行时存在下列电能浪费：集电环和电刷间的摩擦损耗和接触电阻上的电损耗，电刷至控制柜短路开关间三根电缆的电损耗，若电动机与控制柜之间距离很长，则该损耗将非常严重。并且由于集电环与电刷产生碳粉、电火花和噪声，长期污染周围环境，损害管理人员和周围居民健康。（3）传统绕线型电动机的起动转矩比笼型电动机的有所提高，但仍往往不能满足满载起动的需要，以至仍然需要增容而形成“大马拉小车”。上述传统感应电动机存在的严重缺点的根本原因在于“起动”、“运行”和“可靠性”三者之间存在难以调和的矛盾，因此势必顾此失彼，不可兼优。1.6三相异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性是指在额定电压及额定频率下，电动机的主要物理量转差率，转矩电流，效率，功率因数等随输出功率变化的关系曲线。转差率特性通常把同步转速n1和电动机转子转速n二者之差与同步转速n1的比值叫做转差率，用s表示。关于转差率的定义如下：当电机的定子绕组接电源时，站在定子边看，如果气隙旋转磁通密度与转子的转向一致，则转差率s为：；如果两者转向相反，则：。式中的n1、n都理解为转速的绝对值s是一个没有单位的数，它的大小能反映电动机转子的转速。随着负载功率的增加，转子电流增大，故转差率随输出功率增大而增大。转矩特性异步电动机的输出转矩：转速的变换范围很小，从空载到满载，转速略有下降，转矩曲线为一个上翘的曲线（近似直线）。电流特性空载时电流很小，随着负载电流增大，电机的输入电流增大。效率特性其中铜耗随着负载的变化而变化（与负载电流的平方正比）；铁耗和机械损耗近似不变；效率曲线有最大值，可变损耗等于不变损耗时，电机达到最大效率。异步电动机额定效率载74-94%之间；最大效率发生在(0.7-1.0)倍额定效率处。功率因数特性空载时，定子电流基本上用来产生主磁通，有功功率很小，功率因数也很低；随着负载电流增大，输入电流中的有功分量也增大，功率因数逐渐升高；在额定功率附近，功率因数达到最大值。如果负载继续增大，则导致转子漏电抗增大（漏电抗与频率正比），从而引起功率因数下降。1.7三相异步电动机的起动与调速1.7.1三相异步电动机的起动（1）直接起动直接起动是用闸刀开关或接触器把电机的定子绕组直接接到具有额定电压的电源上。是一种最简单而应用广泛的起动方法。1）优点：无需附加起动设备，操作方便；2)缺点：起动电流大，起动转矩小，须足够大的电源；3)适用条件：小容量电动机带轻载的情况起动。（2）降压起动用降低电机端电压的方法限制制动起动电流，待电机转速接近正常转速后，再将端电压升高到额定电压。如果电源容量不够大，可采用降压起动。即起动时，降低加在电动机定子绕组电压，起动时电压小于额定电压，待电动机转速上升到一定数值后，再使电动机承受额定电压，可限制起动电流。1)Y-降压起动2)自耦变压器降压起动3)电阻降压或电抗降压起动4)延边三角形降压起动（3）软起动软起动就是在电动机(鼠笼式)定子回路串入有限流作用的电力器件来实现电机的起动。通过这种方法降低起动电流。软起动是采用软件控制方式来平滑起动电动机，一方面在控制方式上以软件控制强电，另一方面在控制结果上将电动机的起动特性由“硬”平滑变为“软”。软起动过程中产生高次谐波，对周边环境要求比较高，同时起动设备投资非常大；但它起动时无冲击电流，可保持平滑起动，并且可根据负载情况实现自由无级的起动。软起动方式：液阻式软起动磁控式软起动智能式软起动。1.7.2三相异步电动机的调速三相异步电动机转速公式为：从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。异步电动机的调速主要有三种方法.1、变极调速，异步电动机正常运行时，转子转速n略低于，所以，一旦p改变，改变，n也随着改变。1）YYY变极调速属于恒转矩调速方式2）YY变极调速属于恒功率调速方式2、变频调速异步电动机的转速：。当转差率S变化不大时，n近似正比于频率，可见改变电源频率就可改变异步电动机的转速。常用的异步电动机变频调速控制方式通常有两种，即恒转矩变频调速和恒功率变频调速。（1）?恒转矩变频调速。电机变频调速前后额定电磁转矩相等，即恒转矩调速时，有。（2）恒功率变频调速。电机变频调速前后它的电磁功率相等，即。3、转子回路串电阻调速转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。串电阻前后保持转子电流不变，则有：，电磁转矩为：，保持不变，即属于恒转矩调速。1.8感应电动机的主要性能指标和额定参数感应电动机的主要性能指标、基准值和额定参数。性能指标基准值额定参数与标么值额定功率电压基准值：额定相电UNF效率额定电压电流基准值：每相功电流IKW功率因数额定频率功率基准值：额定功率PN最大转矩倍数额定转速阻抗基准值：ZKW=UNF/IKW起动转矩倍数转矩基准值：额定转矩TN起动过程中的最小转矩绕组和铁心温升起动电流倍数第2章三相异步电机的基本结构与工作原理2.1电机的分类电机是指电磁感应作用而运行的电气设备，用于机械能和电能之间的转换、不同形式电能之间的变换，或者信号的传递与转换。电机的用途广泛，种类很多，按照电机在应用中的能量转换功能来分，可分为发电机、电动机、变换器以及控制电机等。按所应用的电流种类，又可分为直流电机和交流电机。按照运动方式来分，可分为静止设备和旋转设备，前者为变压器，后者包括直流电机、异步电机和同步电机。2.2三相异步电动机的结构和用途异步电动机也称感应电机，与其他电动机相比，异步电动机具有结构简单、坚固耐用、使用方便、运行可靠、易于制造和维修、价格低廉并有适用于多种机械负载的工作特性。其缺点是调速性能差，功率因数低。下面介绍下三相异步电动机的基本结构、工作原理和运行特性等。2.2.1异步电动机结构（1）固定部分有定子绕组、定子铁心、机壳、端盖、风罩。定子绕组是电动机的电路部分，由若干线圈按照一定规律嵌放在定子铁心槽中并联结起来构成。定子绕组在交变4的磁场中感应电动势、流过电流，从电网吸收或向电网发出功率。定子铁心是电机磁路的一部分，通常是用轧成厚0.5或0.35毫米的硅钢片叠成的。机壳是用来支撑定子铁心和电动机端盖。端盖是用来支撑电动机的转动部分（一般指转子）。（2）转动部分有转子铁心、转子鼠笼、转轴、起动开关、轴承、风叶。转子铁心是整个电动机磁路的一部分，通常也用厚度为0.5mm的硅钢片叠压而成。转子绕组是转子的电路部分，在交变的磁场中感应电动势、流过电流并产生电磁转矩。转子绕组分为笼型绕组和绕线型绕组两种。转轴是作为支撑转子铁心和传递力矩最不可缺少的结构部分。轴承主要是连接转动部分与不动部分。风叶主要是冷却电动机。图2-1鼠笼转子（3）其他部分有出线盒、铭牌、起动或工作电容器。（4）三相异步电动机的总结构图图2-2封闭式三相笼型异步电动机结构图1轴承；2前端盖；3转轴；4接线盒；5吊环；6定子铁心；7转子；8定子绕组；9机座；10后端盖；11风罩；12风扇2.2.2异步电动机用途异步电机主要作用作电动机，其功率范围从几瓦到上万千瓦，是国民经济各行业和人们日常生活中应用最广泛的电动机，为多种机械设备和家用电器提供动力。例如机床、中小型轧钢设备、风机、水泵、轻工机械，冶金和矿山机械等，大都采用三相异步电动机拖动；电风扇、洗衣机、电冰箱、空调器等家用电器中则广泛使用单相异步电动机。异步电动机也可以作为发电机，用于风力发电场和小型水电站等。2.3三相异步电动机的基本工作原理和运行特性2.3.1基本工作原理三相异步电动机运行时的基本点此过程主要分为以下三个阶段：定子绕组通入对称的三相交流电，便在其中形成圆形旋转磁动势，从而产生基波旋转磁场。若转子不转，该气息磁场与转子绕组有相对运动，便切割转子绕组，转自绕组产生电动势。由于转子电路是闭合的，在转子绕组中产生相应的电流。转子带电导体在变化磁场中会受电磁力的作用，因此产生电磁转矩，这样转子便旋转起来，转数为n，只要n小于同步转速，转子导条与磁场仍有相对运动，产生与转子不转时相同方向的电动势、电流和电磁转矩，转子继续旋转，直至电磁转矩与负载转矩平衡，才进入稳定运行状态。2.3.2三相异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性是指在额定电压及额定频率下，电动机的主要物理量转差率，转矩电流，效率，功率因数等随输出功率变化的关系曲线。图2-4异步电动机的工作特性曲线（1）转差率特性通常把同步转速n1和电动机转子转速n二者之差与同步转速n1的比值叫做转差率，用s表示，即它在用上式计算时，若令0，则当与方向相同时，0；否则，0。它的大小能反映电动机转子的转速。随着负载功率的增加，转子电流增大，因此转差率随输出功率增大而增大，因此它是一条上翘的曲线。（2）转矩特性异步电动机的输出转矩：转速的变换范围很小，从空载到满载，转速略有下降，转矩曲线为一个上翘的曲线（近似直线）。当用标幺值时，=1,=1,曲线通过此点。（3）电流特性空载时电流很小，随着负载电流增大，电机的输入电流增大。（4）效率特性根据效率的定义可得其中，为电动机的总损耗，=。空载时，输出功率为0，故效率也为0。随着负载增加，总损耗增加较慢，则上升较快，当负载增大到可变损耗与不变损耗相等时，达到最高。随着负载继续增大，也将下降。（5）功率因数特性三相异步电动机运行时，必须从交流电网吸收滞后性无功功率来满足励磁和漏电抗的需要，因此永远小于1.空载运行时，提高，一般在额定负载附近达到最大值。若负载继续增加，则转差率较大，转子回路阻抗角变大，开始下降。2.4三相异步电动机的起动与调速2.4.1三相异步电动机的起动三相异步电动机的启动方式有全压启动和降压启动。（1）全压起动将额定电压直接加到定子绕组上，称为直接起动。直接启动时，启动瞬间的转数为0，转差率为1，短路阻抗很小，因而起动电流很大，容易引起电机发热影响其寿命。（2）降压起动降压启动是指在启动时，降低定子电压，这就是降压起动。下面介绍三种常用的降压起动方法。1)电抗器起动2)Y-降压起动3)自耦变压器降压起动2.4.2三相异步电动机的调速三相异步电动机转速公式为：可知，可以从以下三个方面来调节异步电动机的转速：1）改变转差率调速；2）改变极对数调速，称为变极调速；3）改变电动机供电电源频率调速，称为变频调速。第3章三相鼠笼式电动机电磁设计与方案调整本章详细阐述Y200L1618.5kW异步电动机的设计，该电机为一般用途的鼠笼式全封闭自扇冷式三相异步电动机，定子绕组为铜线，绝缘等级为B级，其基本结构防护要求达到国家电工委员会外壳防护等级IP44的要求。满足国内标准，向某些国际表准及某些发达国家标准靠拢，贯彻“三化”标准化、系列化及通用化的要求。3.1鼠笼式电动机电磁方案的设计一、额定数据及主要尺寸1输出功率=3kW=3kW2外施相电压=220V=220V3功电流=4.5454A=4.5454A4效率=0.8394=0.83945功率因数=0.885=0.8856极数=2=27定子槽数=24=24转子槽数=20=208定子每极槽数=12=12转子每极槽数=10=109定、转子冲片尺寸见右图8，图9单位（mm）图8定子冲片尺寸图9转子尺寸10极距=13.1943=13.1943cm11定子齿距=1.099525=1.099525cm12转子齿距=1.306864=1.306864cm13节距=12=1214转子斜槽宽=1.099525=1099525cm15每槽导体数=40=4016每相串联导体数=320=320式中：=1=117绕组线规（估算）式中：导线并绕根数截面积（