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异步电动机毕业论文电磁设计计算异步电动机毕业论文电磁设计计算 摘摘 要要 本文主要针对 Y2 200L 4 型电机进行了电磁设计和计算 首先基于设计任务书给定 的参数并结合相关的技术条件确定了与 Y2 200L 4 电机的电磁性能有关的主要尺寸 选 择定 转子的槽数及槽配合 用 CAD 绘制出定 转子的槽型和线圈尺寸图 槽型分布图 及绕组分布图 计算出每相串联导体数 串联匝数 槽满率等基本量 然后据此选定有 关的材料 再在 MATLAB 中编程进行该电机的电磁计算 反复调整有关参数 使其技术 指标符合任务书的要求 最终设计出符合任务书规定技术要求的电机 关键词关键词 Y2 200L 4Y2 200L 4 定转子定转子 绕组分布绕组分布 电磁设计计算电磁设计计算 兰州交通大学毕业设计 论文 AbstractAbstract This article mainly about electromagnetic design and calculation of Y2 200L 4 motor First it determined the main dimensions related to the electromagnetic properties of the Y2 200L 4 motor based on the parameters of dsign task and technical conditions Then it selected the number of slots of stator and rotor and right slots I not only used CAD to draw size chart of stator rotor and coil but also draw distribution of groove and winding I calculated some basic amount such as the number of conductors in series per phase and slot fill factor Then I selected the related materials I have completed the electromagnetic calculations of this motor in MATLAB Then I adjusted the parameters repeatedly I did a lot of work to make its technical indicators meet the requirements of the mission statement In the last I designed the motor that meet the requirements of the mission statement Key Words Y2 200L 4 stator and rotor winding distribution electromagnetic 兰州交通大学毕业设计 论文 摘摘 要要 0 ABSTRACT 1 1 绪论绪论 4 1 1 工程背景 4 1 2 设计范围 4 1 3 设计依据 4 1 4 设计目标 4 1 5 本文的主要工作 4 2 三相异步电动机主要参数的确定三相异步电动机主要参数的确定 5 2 1 主要尺寸及气隙长度的确定 5 2 2 定 转子槽形及槽配合的确定 5 2 2 1 定 转子槽形的选择 5 2 2 2 定 转子槽形尺寸的确定 6 2 2 3 槽配合的选取 6 2 3 绕组型式及节距的选择 6 2 3 1 绕组型式的选择 6 2 3 2 绕组节距的选择 7 3 电磁计算电磁计算 7 3 1 额定数据及主要尺寸 7 3 2 磁路计算 9 3 3 参数计算 12 3 4 性能计算 14 3 4 1 工作性能计算 14 3 4 2 起动性能计算 18 3 5 程序流程图 20 结结 论论 22 致致 谢谢 22 兰州交通大学毕业设计 论文 参考文献参考文献 23 附录附录 A 24 源程序 24 运行结果 33 附录附录 B 33 附录附录 C 36 兰州交通大学毕业设计 论文 1 绪论 1 1 工程背景 三相异步电动机具有结构简单 价格低廉 维修方便等优点 在电网的总负载中 异步电动机的容量约占整个动力负载的 85 是目前工农业生产中使用最广泛的一种电 动机 可见其使用的广泛性和重要性 1 此外 异步电动机还派生出了各种防护型式以适 应不同环境条件的需要 也具有较高的效率和较好的工作特性 异步电动机可分为鼠笼 式异步电动机和绕线式异步电动机 两者相比 鼠笼式异步电动机在运行 维护及成本 方面都比绕线式异步电动机更有优势 因此本设计对 Y2 200L 4 型电机进行了电磁设计 计算 1 2 设计范围 包括根据相关技术手册确定与电机的电磁性能有关的主要尺寸 槽形及槽配合 绕 组型式和节距 线规和材料等 用 MATLAB 编程进行电磁计算 用 CAD 画出定 转子冲片 图及绕组分布图 1 3 设计依据 1 类似电机的电磁设计资料 2 国家现行有关设计规程 技术手册 主要包括 实用电机设计计算手册 黄坚 郭中醒主编 Y2 系列三相异步电动机技术条件 JB T8680 1 1998 用户提出的产品规格 功率 电压 转速等 及技术要求 如效率 温升等 1 4 设计目标 设计出电机的主要性能指标 如起动转矩 最大转矩 起动电流倍数 效率和功率 因数等要满足设计任务书的要求 在此基础上 部分性能指标最好有所改善 1 5 本文的主要工作 1 三相鼠笼式异步电动机主要参数的确定 根据设计任务书的要求 结合相关的技术手册 确定出与电机电磁性能有关的主要 尺寸 槽形及槽配合 绕组型式及节距 线规和材料 2 电磁计算 兰州交通大学毕业设计 论文 根据所确定出的主要参数 编程进行电磁计算 计算可分为四个模块 包括额定数 据及主要尺寸计算 磁路计算 参数计算和起动计算 在计算过程中需要反复调整相关 参数 直到计算出的主要性能指标达到设计任务书的要求 3 MATLAB 编程 本设计的电磁计算部分工作量大 采用 MATLAB 编程使得计算量大大减小 同时计算 的精确度也得到提高 4 CAD 画图 本设计中使用 CAD 画出定 转子冲片图 槽形尺寸图和定子绕组分布图 2 三相异步电动机主要参数的确定 三相异步电动机的主要参数是电机电磁计算的数据依据 只有在选择了合适的主要 参数的前提下 才能够正确地进行电磁计算 主要参数的选择是以经验公式计算出的数据为基本依据 结合相关的技术手册进行 选择 2 1 主要尺寸及气隙长度的确定 电机的主要尺寸包括定子内径和铁芯有效长度 只要确定了这两个参数 其 i1 D eff L 他的尺寸 包括定 转子内外径 铁芯长度和气隙长度 就可以以此为根据 参阅相关 的技术手册得到 但在一般情况下 定子内径和铁芯有效长度的计算比较麻烦 通常采用类比 i1 D eff L 法来确定电机的主要尺寸 参照已生产过的同类型相近规格电机的设计和实验数据 直 接初选电机的主要尺寸 在本设计中 以厂家已经生产过的 Y2 系列的相近电机作为参考 结合相关技术手册得到本台电机的主要尺寸 本台电机主要尺寸结合文献 2 中附录 A 进行选取 详见附录 C 和附录 D 2 2 定 转子槽形及槽配合的确定 2 2 1 定 转子槽形的选择 1 定子槽形的选择 小型三相异步电动机的定子槽形 一般采用斜口圆底槽 3 槽口斜角统一规定如下 160 机座及以下为 30 180 280 机座 2 极为 4 极为 6 8 极为 20 30 35 兰州交通大学毕业设计 论文 315 355 机座 2 极为 4 10 极为 20 30 因本台电机机座号为 200 极数为 4 极 所以定子选圆底槽 槽口角度选 详见 30 附录 C 2 转子槽形的选择 转子采用平底槽 圆底槽 梨形槽 凸形槽 对称和不对称 刀形槽等 6 种槽形 槽口斜角对梨形槽和刀形槽为 其他槽形为 采用凸形槽可以在起动转矩和运行性 0 30 能两方面都有所兼顾 所以 Y2 系列电动机在大机座号中采用凸形槽较多 本台电机的机座号较大 因此转子选凸形槽 不对称 槽口斜角为 详见附录 30 D 2 2 2 定 转子槽形尺寸的确定 定子的槽形尺寸不仅影响槽满率 而且还影响定子齿部和轭部的磁密 一般在设计 时要求齿部和轭部有适当的磁密 齿部有足够的机械强度 轭部有足够的刚度 转子的槽形尺寸对电机的各项性能指标 包括起动转矩 起动电流倍数 最大转矩 转差率 效率和功率因数等都有非常大的影响 此外 槽的各部分尺寸对这些性能指标 又有不同程度的影响 在实际设计中 一般采用类比法来确定电机定 转子的槽形尺寸 本台电机定 转子槽形尺寸详见附录 C 和附录 D 2 2 3 槽配合的选取 槽配合就是在电机选取转子槽数时 必须与定子槽数有恰当的配合 选择合理的槽 配合对于降低电磁噪声 进而降低电动机负载噪声具有特殊的意义 4 槽配合对电机的 性能有很大的影响 若选取不当 可能会导致附加损耗 附加转矩 振动与噪声增加 从而使效率降低 起动性能变差 采用定 转子槽数接近的槽配合 可减小附加损耗 4 极电机一般采用 24 22 36 28 48 38 60 50 72 64 本台电机所选取的槽配合是 48 38 2 3 绕组型式及节距的选择 2 3 1 绕组型式的选择 考虑到目前的传统生产工艺和机械化下线的可能性 除 71 机座 6 极和 80 90 机座 8 极采用双层绕组外 对 160 及以下的机座仍采用单层绕组 对 180 及以上机座 为了提 高电机性能和降低电机噪声 在设计时全部采用双层叠绕组 本台电机因机座号为 200 所以选用双层叠绕组 兰州交通大学毕业设计 论文 2 3 2 绕组节距的选择 对双层绕组应从电机具有良好的电气性能和节约导线材料两方面来考虑节距的选择 在正常三相异步电动机中 通常选以便消弱磁势的 5 次和 7 次谐波分量 对于 2 p 5 6 y 极电机 为了便于嵌线和缩短端部长度 除铁芯长度很长的以外 一般取左右 5 p 2 3 y 因本设计是 2 极电机 所以取 p 13 18 y 3 电磁计算 3 1 额定数据及主要尺寸 1 输出功率 30 N PkW 2 相电压 因为该电机为 接法 所以相电压 380 N UV 3 功电流 33 KW 1030 10 26 316 33 380 N N P IA U 4 效率标准值 0 913 5 功率因数标准值 cos0 86 6 极数对数 2p 7 频率 50Hzf 8 定 转子槽数 定子槽数 转子槽数 1 48Z 2 38Z 9 定 转子每极槽数 定子每极槽数 1 1 48 12 24 p Z Z p 转子每极槽数 2 p2 38 19 2 24 Z Z p 10 定 转子冲片尺寸 兰州交通大学毕业设计 论文 定子外径 定子内径 气隙长度 转子外径 1 327Dmm i1 210Dmm 0 7mm 转子内径 2 208 6Dmm i2 75Dmm 定子槽形尺寸 见附录 C 01 0 38bmm 01 1hmm 1 6 3 S bmm 4 5mmR21215 mhm s1 30Z 转子槽形尺寸 见附录 D 02 1 5 mbm 12 3 5bmm 22 4 8bmm 32 2 4bmm 02 0 8 mhm 12 12 2 mhm 22 22 6 mhm s2 30Z 11 极距 1 210 164 85 24 i D mm p 12 定 转子齿距 定子齿距 1 1 1 210 13 74 48 i D tmm Z 转子齿距 2 2 2 208 6 17 24 38 D tmm Z 13 绕组节距 11 110y 14 每相串联导体数 11 1 1 26 48 208 33 2 S NZ N a 其中 每槽导体数每圈匝数 并联支路数 1 2 S N 2 1326 1 2a 15 绕组线规 根据经验 一般按类比法选取线规 本文中选取的线规为 绝缘后直31 108mm 径 d 1 27mm 截面积 2 1 1 108 c Amm 16 槽满率 槽面积 22 62 1 ss 2 2 4 56 34 5 21 52181 10 m 2222 S RbR Ahh 其中 槽楔高度按文献 6 中表 2 7 选取 取 0 2cmh 对于双层叠绕组 槽绝缘所占面积为 62 iiss1 2 20 32 21 54 52 4 56 321 73 10AhRRbm 兰州交通大学毕业设计 论文 其中 槽绝缘厚度按表文献 6 中 2 7 查取 i 槽有效面积 6262 efsi 181 21 73 10159 27 10 mAAAm 槽满率 23 2 11 f 6 ef 3 26 1 27 10 79 159 27 10 iS NNd S A 其中 导体并饶根数 导体绝缘后外径 1 3 t N 1 27 mdm 17 铁芯长 铁芯有效长 219 52 0 7209 m eft Llm 净铁芯长 FeFe 0 95 19 5 185 25mm t LKl 其中 铁芯叠压系数取 Fe 0 95K 18 每相有效串联导体数 1dp1 208 0 9251192N K 其中 绕组系数的计算详见附录 B 中 1 dp1 K 3 2 磁路计算 1 每极磁通 设负载电势系数初值 参考资料得 则每极磁通为 0 931 E K 1 183 S K 1 095 Nm K dp11 353 78 0 01625 44 1 095 0 9577 50 104 EN Nm KU Wb KKf N 2 齿部截面积 定子齿截面积 262 111 0 95 0 195 0 00727 1216161 10 m iFetip AKl bZm 转子齿截面积 262 222 0 95 0 195 0 009282 9 516335 2 10 m iFetiP AKl bZm 262 222 0 95 0 195 0 012039 9 521187 1 10 m iFetiP AKl bZm 其中 为定子齿部计算宽度 为转子齿部计算宽度 一般取靠近齿最狭小的 i1 b 2i b 2i b 处的宽度 1 3 兰州交通大学毕业设计 论文 3 轭部截面积 定子轭部截面积 3262 11 0 95 0 195 33 106113 10 m jFetj AKl hm 转子轭部截面积 3262 22 0 95 0 195 31 2 105780 10 m jFetj AKl hm 其中 定 转子轭部磁路计算高度和的计算详见附录 B 中 2 1 j h j2 h 4 空气隙截面积 262 0 16485 0 20934453 10 m ef Alm 5 波幅系数 从这里开始进行饱和系数计算 一般需要进行多次的循环 这里先假设饱和系数 对应的波幅系数 1 268 S K S 1 427F 6 定子齿磁密 i1S 6 i1 0 01679 1 45981 5167 16161 10 BFT A 7 转子齿磁密 2S 6 2 0 01679 1 45981 5005 21187 1 10 t i BFT A 2S 6 2 0 01679 1 45981 1569 21187 10 t i BFT A 8 定子轭磁密 1 6 1 0 01679 0 51 3734 26113 10 j j BT A 9 转子轭磁密 2 6 2 0 01679 0 51 4525 25789 10 j j BT A 10 空气隙磁密 S 6 2 0 01679 1 45980 7115 16161 10 i BFT A 11 各部分磁路的磁场强度 根据计算出的各部分磁密 按照磁化曲线可查出各部分磁场强度如下 21 9A cm 20 1A cm 5 792A cm 11 42A cm 15 66A cm i1 H 2t H 2t H j1 H j2 H 兰州交通大学毕业设计 论文 12 有效空气隙长度 33 ef 1 2540 7 100 878 10 mK 其中气隙系数计算详见附录 B 中 3 K 13 定 转子齿部磁压降 定子齿部磁压降 23 i1i1i1 14 5 1023 1033 35FHLAA 转子齿部磁压降 i22222 32 86 iiii FHLHLA 其中 定 转子齿部磁路计算高度 和的计算详见附录 B 中 4 1 i L 2i L 2i L 14 定 转子轭部磁压降 定子轭部磁压降 1 j11j1j1 0 523 11 42 115 1068 686 j FCHLAA 转子轭部所需安匝数 1 j22j2j2 0 348 15 66 41 7 1022 7317 j FCHLAA 其中 定 转子轭部磁路计算长度和的计算详见附录 B 中 5 定 转子轭部磁路 j1 L j2 L 长度校正系数 按文献 6 中图 2 15 查取 1 j C 2j C 15 空气隙磁压降 3 6 0 1 254 0 7115 0 7 10 497 0 410 KB FAA u 16 饱和系数 i1i2 49750 3737 6119 1 177 497 S FFF K F 由于上述计算出的饱和系数值与假设值较为接近 即满足 故可以继 0 01 SS S KK K 续计算 否则必须返回重新计算直至满足要求 17 每极磁势 0i1i2j1j2 49750 3737 61268 68622 732676 399FFFFFFA 18 满载磁化电流 0 m dp1 22 2 676 3996 10 415A 0 9110 9 3 104 0 9251 p F IA mNK 19 满载磁化电流标幺值 兰州交通大学毕业设计 论文 m m KW 10 415 0 39578 26 316 I I I 20 励磁电抗标幺值 mS m 11 2 527 0 39578 X I 3 3 参数计算 1 定子槽漏抗标幺值 1 1 22 11 2 12 3 2 0 195 1 0812 0 29468 48 0 92510 209 tS SxxX dpef mp l XCCC ZKl 其中 漏抗系数详见附录 B 中 6 定子槽比漏磁导详见附录 B 中 7 X C s1 2 定子谐波漏抗标幺值 1X 22232 dp1 13 0 16485 0 00592 0 33542 0 878 100 92511 177 xx efS mS XCCC KK 其中 定子谐波单位漏磁导可查文献 6 中表 2 12 得到 0 00592 S 3 定子端部漏抗标幺值 E1X 22 ef1 5 0 57 0 16485 31 0 5731 6 0 3940C 20 209 0 92512 xx dp XCC lK 4 定子漏抗标幺值 1111 0 29470 33540 3940 0 054165 SEx XXXXC 5 转子槽漏抗标幺值 s2 S2X 2 2 12 3 2 0 195 4 3824 1 2912 38 0 209 t xx ef mp l XCCC Zl 其中 为转子铁芯长度 因本台电机无径向通风道 故有 转子槽比漏磁导 2 L 2 LL 的计算详见附录 B 中 8 s2 6 转子谐波漏抗标幺值 2X 223 1 3 0 16485 0 007 0 33942 0 878 101 177 xx efS mR XCCC K 其中 转子谐波单位漏磁导可查文献 6 中表 2 13 得到 0 007R 7 转子端部漏抗标幺值 兰州交通大学毕业设计 论文 E2X ef 0 7570 757 0 160 0 14488 20 209 4 R xx D XCCC lp 其中 转子导条长度 端环直径 B LL R2r 1 518 5 1 5 3 613 1 cm DDh 8 转子斜槽漏抗标幺值 2 2 SK SK2 2 0 0173124 0 50 50 339420 17114 0 01724 xx b XXCC t 其中 斜槽度详见附录 B 中 9 SK b 9 转子漏抗标幺值 2S22E2SK 1 946640 10296 x XXXXXC 10 定 转子总漏抗标幺值 12 0 0541650 102960 1571227XXX 11 定子绕组直流电阻 6 1 6 111 2 10 0217 102 104 0 4278 0 29045 3 324 102 c tc Nl R NAa 其中 导线电阻系数按文献 6 中表 2 9 查取 线圈平均半匝长详见附录 B 中 10 c l 12 定子相电阻标幺值 KW 11 0 29045 26 316 0 0201145 380 N I RR U 13 有效材料用量 定子铜的重量 Cu1111 63 1 05 0 4278 26 48 3 324 108 9 10 16 584kg cSctCu GC lNZAN 其中 为考虑导线和引线质量的系数 漆包圆铜线C 1 05 为C 32 8 9 10 kg m 铜的密度 硅钢片的重量 223 FeFe1 0 95 0 195 0 3277 7 8 10161 19 Fe GKlDkg 14 转子电阻 导条电阻 62 B 6 0 0434 101 04 0 244 3 104 0 9251 0 25524 124 06 1038 R 兰州交通大学毕业设计 论文 端环电阻 62 R 26 0 0434 100 16 4 3 104 0 9251 0 046456 22660 628 10 R 其中 对于铸铝转子 6 0 043 10m B 1 04K 导条电阻标幺值 KW BB 26 316 0 255240 01768 380 N I RR U 端环电阻标幺值 KW RR 26 316 0 0464560 00322 380 N I RR U 转子电阻标幺值 2BR 0 017680 003220 020897RRR 3 4 性能计算 3 4 1 工作性能计算 1 满载电流有功分量标幺值 从这里开始进行效率的计算 一般需要进行多次的循环 这里先假定效率初值 则0 92 1P 11 1 08696 0 92 I 2 满载电抗电流标幺值 22 X11P11P 2 2 1 1 02144 0 15712 1 0869611 02144 0 15712 1 08696 0 19538 IXIXI 其中 1 1 0 054165 111 02144 2 5267 mS X X 3 满载电流无功分量标幺值 1QmX 0 395780 195380 59116III 4 满载电势系数 1P111 111 08696 0 02011450 59116 0 0541650 59116 EQ KIRIX 5 空载电势系数 兰州交通大学毕业设计 论文 0m1 11 0 39578 0 0541650 9786 E KIX 6 空载定子齿磁密 0 10i1 0 9786 1 51671 5687 0 9461 E i E K BBT K 7 空载转子齿磁密 E0 202 0 9786 1 50051 5520 0 9461 ii E K BBT K E0 202 0 9786 1 15691 1966 0 9461 ii E K BBT K 8 空载定子轭磁密 0 j10j1 0 9786 1 37341 4206 0 9461 E E K BBT K 9 空载转子轭磁密 0 j20j2 0 9786 1 45251 5024 0 9461 E E K BBT K 10 空载气隙磁密 0 0 0 9786 0 71150 7359 0 9461 E E K BBT K 根据上述计算出的各部分空载磁密 按照文献 6 中附表 3 的热轧硅钢片 DR510 牌号 磁化曲线 查取各部分磁路所对应的磁场强度 然后继续进行计算 所查得的结果为 A cm A cm A cm A cm i10 30 153H 20 27 06 i H 20 6 444 i H j10 13 636H A cm j20 20 364H 11 空载时定子齿部磁压降 23 i10i101 30 153 1023 1069 35 i FHLA 12 空载时转子齿部磁压降 i202020202202 1 27 06 12 26 44 22 6 1047 5766 iiiiii FHLHLHL A 13 空载时定 转子轭部磁压降 1 j101j10j1 0 43977 13 636 115 1068 9621 j FCHLA 1 j202j20j2 0 3158 20 364 41 7 1020 817 j FCHLA 14 空载气隙磁压降 兰州交通大学毕业设计 论文 3 0 0 6 0 1 254 0 7 100 7359 516 0986 0 410 KB FA u 15 空载时每极磁势 00i10i20j10j200 69 3547 576668 962120 8171 516 0986 722 80 FFFFFB A 16 空载磁化电流 00 m0 dp1 22 2 722 80 11 1299A 0 9 110 9 3 104 0 9251 p F I mNK 17 定子电流 2 222 11P1Q 1 086960 591161 2373III 11KW 1 2373 26 31632 5608AIII 18 定子电流密度 2 1 1 i11 32 5608 4 8978A mm 2 3 324 c I J a NA 19 线负荷 11 1 i1 1 3 208 32 5608 307 97A cm 18 7 mNI A D 20 转子电流 导条电流 2 222 21PX 1 086960 195381 10438III 1dp1 22KW 2 1 3 208 0 9251 1 10438 26 316441 497A 28 mNK III Z 端环电流 2 R2 38 441 4971335 06A 2 2 3 14 2 Z II p 21 转子电流密度 导条电密 2 2 B B 441 497 3 5587 A mm 124 06 I J A 端环电密 兰州交通大学毕业设计 论文 2 R R 1335 0622 1 9498A mm 684 71 B I J A 22 定子铜耗 2 2 cu111 1 23730 02011450 03079PIR 3 cu1cu1 0 03079 30 10923 7W N PPP 23 转子铝耗 2 2 Al222 1 104380 0208970 0254871PIR 3 Al2Al2 0 0254871 30 10764 613W N PPP 24 杂散损耗 杂散损耗的大小与设计参数和工艺情况有关 目前尚难以准确计算 故以推荐值为 主 这里推荐 0 02 s P 3 ss 0 02 30 10600W N PPP 25 机械损耗 根据经验 一般按类比法选取机械损耗 这里参照文献 6 中表 2 15 选取 其取值如 下 2 44 fw1 2 44 3 10 3 0 32710257 26 2 PD p W fw fw 3 257 26 0 0085754 30 10 N P P P 26 铁耗 定子轭部铁耗 Fej2 2 4 3624 43 8669382 7299 hejj PKPGW 定子轭部重量 633 j1j1 44 2 6113 10115 107 8 10 43 8669 j Gp ALFe Kg 定子齿部铁耗 Fei1 2 5 5 9618 11 597172 847W heii PKPG 定子齿部重量 6 11 222 16161 23 7 8 1011 597 iiiFe Gp ALKg 兰州交通大学毕业设计 论文 其中 和可根据和查资料可得 按经验取 2 5 2 hej P hei P 10j B 10i B 1 K 2 K 27 总铁耗 Fe 382 7299 172 847555 5774W FejFei PPP 28 总铁耗标幺值 Fe Fe 3 555 5774 0 01852 30 10 N P P P 29 总损耗标幺值 cu1Al2sfwFe 0 031430 02332380 020 00857540 01852 0 10185 PPPPPP 30 输入功率标幺值 N1 11 0 101851 10185PP 32 效率 1 0 10185 110 91 1 10185 N P P 由于上述计算出的效率值与假设的效率初值相差很小 即满足 故可 0 005 继续计算 否则需要重新假设初值 直到满足要求为止 33 功率因数 1 1 1 0989 cos0 8854 1 24993 p I I 34 转差率 旋转铁耗 3 FejrFeir Fer 0 5 382 730 6 172 85 10 0 009836 30 N PP P P Al2 Al2fwSFer 0 0233238 0 0187 11 0 02332380 0098360 020 0085 N P S PPPP 35 转速 60 501 0 018760 1 1471r min 2 NN f nS p 36 最大转矩倍数 2 222 11 11 0 0187 3 4946 220 02011450 02011450 10296 N m S T RRX 兰州交通大学毕业设计 论文 3 4 2 起动性能计算 1 起动电流假定初值 从这里开始进行电流的循环计算 一般需进行多次的循环 起动电流假定初值为 siKW 2 5 3 5 3 3 912 26 316308 8A m ITI 2 起动时定子槽漏抗标幺值 s1 si s1 si s1 s1 0 89106 0 29470 2429 1 0812 xx XXCC 其中 起动时定子槽比漏磁导详见附录 B 中 11 s1 si 3 起动时定子谐波漏抗标幺值 1 si Z1 0 417 0 33540 13986 xx XKXCC 其中 起动时漏磁路饱和系数取 0 417 Z K 4 定子起动漏抗标幺值 1 si s1 si 1 si E1 0 24290 139860 394 0 776760 04108 xx XXXX CC 5 起动时转子槽漏抗标幺值 s2 si s2 si s2 s2 3 0156 1 29120 8885 4 3824 xx XXCC 其中 起动时转子槽比漏抗详见附录 B 中 12 s2 st 6 起动时转子谐波漏抗标幺值 2 si Z2 0 417 0 33940 1415 xx XKXCC 7 起动时转子斜槽漏抗标幺值 si Zsk 0 417 0 171140 07137 kxx XKXCC 8 转子起动漏抗标幺值 2 si s2 si 2 si sk si E2 0 88850 14150 071370 14488 1 24620 0659 xx XXXXX CC 9 起动时定 转子总漏抗标幺值 si 1 si 2 si 0 041080 06590 10699XXX 10 转子起动电阻标幺值 2 si BR 4 79 0 017680 003220 0879 F RKRR 其中 电阻增加系数取 4 79 F K 兰州交通大学毕业设计 论文 11 起动总电阻标幺值 si12 si 0 02011450 08790 1080RRR 12 起动总阻抗标幺值 2 222 sisi si 0 1080 106990 152ZRX 13 起动电流 KW si si 26 316 185 1A 0 14217 I I z 起动电流倍数 si si 1 185 1 5 63 32 89 I i I 由于上述计算出的起动电流倍数与假设的初值相差很小 即 故可以 0 01 sisi si II I 继续计算 否则需要重新假设起动电流倍数的初值 直至满足要求 14 起动转矩 2 si si 22 si 0 0556 11 0 0222 69 0 14217 N R TS Z 表 3 1 将计算出来的本台电机的主要性能指标与文献 4 中附录 A 给出的主要性能指 标做了比较 结果表明该台电机各项性能指标均符合技术要求 并且最大转矩 起动电 流倍数得到了明显地改善 表 3 1 主要性能指标对比 主要性能指标标准值计算值 效率0 92230 9100 功率因数0 8680 885 最大转矩2 883 49 起动电流倍数6 667 68 起动转矩2 413 67 3 5 程序流程图 因电动机的电磁计算是一个比较复杂的过程 首先 磁路参数是非线性参数 其次 计算程序中有些公式是经验公式 因此计算中有些参数需先依据经验公式假设 然后再 兰州交通大学毕业设计 论文 核算 如计算结果和假设及技术要求不符 需重新调整参数反复计算 因此本文按照 中小型三相感应电动机电磁计算程序 用 MATLAB 语言编写了中小型三相感应电动 机电磁计算程序 程序及运行结果见附录 A 前面所带数据是调整好的数据 程序流程图 如图 3 1 所示 兰州交通大学毕业设计 论文 开始 额定数据和主要尺寸 假设电势系数 和饱和系数 E K S F 0 001 SSS FFF 阻抗计算 假设效率 的值 0 001 EEE KKK 效率计算 0 001 计算 cos NNm SnT 假设起动电流倍数 初值 si I 起动阻抗计算 起动电流计算 0 001 sisisi III 起动转矩计算 结束 磁路计算 是 否 是 是 是 否 否 否 图 3 1 程序流程图 兰州交通大学毕业设计 论文 结 论 三相鼠笼式异步电动机的电磁设计是决定该电机电磁性能好坏的重要因素 也是整 个电机设计中最重要的环节 电机的电磁设计不同于结构设计 首先 需要确定电机的 主要参数 参数的确定对整个电磁设计很重要 决定电机主要性能指标 其次 应该严 格按照电磁计算步骤进行计算 在计算过程中 反复调整相关参数 使性能指标满足要 求 本设计是对 Y2 200L 4 型异步电动机的电磁设计 通过查阅相关技术手册 确定该 电机的主要参数 包括定 转子内外径 气隙和铁心长度 节距和绕组型式 槽形 槽 形尺寸和槽配合 以及所需材料等 设计结果表明 所确定的主要参数和选用的材料均 符合设计要求 由于本设计的计算量大 为了减少人工计算带来的误差 所以计算过程 采用 MATLAB 编程 使计算量大大减小 通过电磁计算得到的该电机的主要性能指标 包括起动转矩 最大转矩 起动电流倍数 效率和功率因数等均符合设计任务书的要求 其中 起动转矩 最大转矩 起动电流倍数和功率因数均得到了改善 为了使定 转子 冲片图和绕组分布图清晰美观 尺寸标注准确 本次设计使用 CAD 画图 致 谢 本设计 论文 的工作是在田莉老师的悉心指导下完成的 田莉老师严谨的治学态 度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响 在此衷心感谢田莉老师对我的关心和指 导 在长达三个月的毕业设计期间 很庆幸能身处于一个团结友善的团队中 正是因为 在本次设计中 大家集思广益 刻苦钻研 才能使毕业设计顺利完成 非常感谢我们组 内同学在设计期间给我的热情帮助和诚挚建议 在即将毕业之际 借此机会也向四年大 学生活中教育 帮助和关心过我的各位领导 任课教师以及同学表示由衷的感谢 谢谢 你们陪我度过了一段充实 美好 难忘的大学生活 这段美好时光将成为我人生中最珍 贵的记忆 同时 也要感谢我的父母 是你们给予了我生命 抚育我成长 谢谢你们多 年来对我的支持与鼓励 在撰写毕业设计 论文 期间 韩登存 杨小荣 杨秋明 马淑倩等同学对我设计 工作给予了热情帮助 在此向他们表达我的感激之情 兰州交通大学毕业设计 论文 参考文献 1 汤藴璆 史乃 电机学 M 北京 机械工业出版社 2007 125 387 2 彭友元 电机绕组手册 M 辽宁 辽宁科学技术出版社 1995 38 56 3 关恩禄 计算机辅助电机设计 M 北京 机械工业出版社 1990 21 48 4 戴文进 张景明 电机设计 M 北京 清华大学出版社 2010 53 160 5 陈世坤 电机设计 M 西安 西安交通大学出版社 1982 1 280 6 7 8 兰州交通大学毕业设计 论文 附录 A 源程序 第一部分 额定数据和主要尺寸 PN 30000 UN 380 UNf UN f 50 cosf1 0 86 eta1 0 913 m1 3 p 2 Z1 48 Z2 38 q1 4 q2 54 6 基本数据 Zp1 12 Zp2 9 5 IKW PN m1 UNf 功电流 D1 0 327 Di1 0 210 D2 0 2086 Di2 0 075 定转子内外径 lt 0 195 drta 0 0007 铁心长度及气隙值 lef lt 2 drta tao pi Di1 2 p 极距 t1 pi Di1 Z1 t2 pi D2 Z2 定转子齿距 bsk 1 26 t1 A 1 30000 Nf1 1 eta1 cosf1 pi Di1 A 1 m1 IKW a1 2 Ns1 1 m1 a1 Nf1 1 Z1 Ns1 26 Ndrta Ns1 2 Nf1 Ns1 Z1 m1 a1 每相串联导体数 N1 Nf1 2 每相串联匝数 I1 1 IKW eta1 cosf1 定子电流初步估计值 J11 5 0 Ni1Ac11 I1 1 a1 J11 导线并绕根数和每根导线截面积的乘积 Bdrta1 0 78 Kfe 0 95 Bj1 1 1 38 h01 0 001 h11 0 0011 h21 0 0215 hs1 0 026 hs2 0 0356 h02 0 0008 h12 0 0012 h22 0 0011 b01 0 0038 b02 0 0015 b11 0 0063 b12 0 0035 b22 0 0035 r21 0 0045 bt11 pi Di1 2 h01 2 h11 2 h21 Z1 2 r21 bt12 pi Di1 2 h01 2 h11 Z1 b11 bt1 bt11 bt12 2 定子齿宽 drtai 0 0003 hs 1 0 0215 h 0 002 兰州交通大学毕业设计 论文 As 2 r21 b11 hs 1 h 2 pi r21 r21 2 定子槽面积 Ai drtai 2 hs 1 pi r21 2 r21 b11 绝缘占的面积 Aef As Ai 槽有效面积 Nt1 3 d 0 00127 Sf Nt1 Ns1 d d Aef 槽满率 Kp1 sin 10 pi m1 q1 2 erfa p 2 pi Z1 bta 10 m1 q1 Kd1 sin q1 erfa 2 q1 sin erfa 2 Kdp1 Kd1 Kp1 绕组系数 N2 Nf1 Kdp1 每相有效串联导体数 Ki 0 91 I2 1 Ki I1 1 3 Nf1 Kdp1 Z2 转子导条电流 JB 1 3 5 AB 0 0048 0 0024 0 0226 2 0 0035 0 012 0 0011547 0 0025 0 0011547 转子槽面积 IR 1 I2 1 Z2 2 pi p 端环电流 JR 1 0 6 JB 1 AR IR 1 JR 1 端环所需面积 Bt2 1 1 525 Bdrta 1 0 7797 bt2 1 t2 Bdrta 1 Kfe Bt2 1 转子上部齿宽 ap 1 0 701 Bj2 1 1 4579 Bt2 2 1 1758 bt2 2 t2 Bdrta 1 Kfe Bt2 2 转子下部齿宽 第二部分 磁路计算 KE 1 0 946 KE 0 931 while KE 1 KE KE 0 001 E1 KE 1 UNf Ks 1 1 149587 Knm 1 0906 W1 10 while W1 1 兰州交通大学毕业设计 论文 fei E1 4 Knm Kdp1 f N1 ap 0 681 Ai1 Kfe lt bt1 Zp1 Ai2 1 Kfe lt bt2 1 Zp2 每极下齿部截面积 Ai2 2 Kfe lt bt2 2 Zp2 hj1 1 D1 Di1 2 hs1 r21 3 定转子轭部计算高度 hj2 1 D2 Di2 2 hs2 Aj1 Kfe lt hj1 1 轭部导磁截面积 Aj2 Kfe lt hj2 1 Adrta tao lef 一极下空气隙截面积 Fs 1 ap 波幅系数 Bdrta Fs fei Adrta 气隙磁密 Bi1 Fs fei Ai1 定子齿磁密 Bi2 1 Fs fei Ai2 1 转子上部磁密 Bi2 2 Fs fei Ai2 2 转子下部磁密 Hi1 1432 654 Hi2 1 2188 04 Hi2 2 597 771 查表可得 Kdrta1 t1 4 4 drta 0 75 b01 t1 4 4 drta 0 75 b01 b01 b01 Kdrta2 t2 4 4 drta 0 75 b02 t2 4 4 drta 0 75 b02 b02 b02 Kdrta Kdrta1 Kdrta2 drtaef Kdrta drta 有效气隙长度 Li1 h11 h21 r21 3 定子齿部磁路计算长度 Li2 1 0 0122 Li2 2 0 0226 转子齿部磁路计算长度 Lj1 1 pi D1 hj1 1 2 2 p Lj2 1 pi Di1 hj2 1 2 2 p 轭部磁路计算长度 u0 0 4 pi 10 6 Fdrta Kdrta Bdrta drta u0 气隙磁压降 Fi1 Hi1 Li1 定子齿部磁压降 Fi2 Hi2 1 Li2 1 Hi2 2 Li2 2 转子齿部磁压降 Bj1 fei 2 Aj1 定子轭部磁密 Bj2 fei 2 Aj2 转子轭部磁密 Hj1 1005 155 Hj2 1617 976 查资料可得 x hj1 1 tao 兰州交通大学毕业设计 论文 Cj1 0 572 由 x 和 Hj1 查表可得 Fj1 Cj1 Hj1 Lj1 1 定子轭部磁压降 y hj2 1 tao Cj2 0 298 由 y 和 Hj2 查表可得 Fj2 Cj2 Hj2 Lj2 1 转子轭部磁压降 F0 Fdrta Fi1 Fi2 Fj1 Fj2 每极磁势 Ks Fdrta Fi1 Fi2 Fdrta 饱和系数 W1 Ks 1 Ks 100 Ks 误差率 Ks 1 Ks Ks Ks 1 3 end Im 2 p F0 0 9 m1 N1 Kdp1 满载磁化电流 Im Im IKW 满载磁化电流标幺值 Xms 4 f u0 m1 pi N1 Kdp1 2 Ks p lef tao drtaef 励磁电抗 Xms Xms IKW UNf 励磁电抗标幺值 第三部分 参数计算 taoy pi Di1 2 h01 h11 h21 r21 bta 2 p 定子线圈节距 d1 0 0225 查资料得 lB lt 2 d1 直线部分长度