三相鼠笼式异步电动机毕业设计.doc

驻马店职业技术学院驻马店职业技术学院 毕业 设计 论文毕业 设计 论文 题 目 Y802 4 0 75 kW 三相鼠笼式异步电动机设 计 专 业 机电一体化 班 级 10 机电三班 学 号 106293010124 姓 名 田瑞娟 指导教师 王海彦 2013 年 4 月 目录目录 行间距字体大小 页码要与文中照应 行间距字体大小 页码要与文中照应 摘要不要放在目录里 放在目录前面一页 摘 要 4 前 言 5 第一章 概 述 6 1 1 我国电机制造工业发展近况与发展趋势 6 1 2 电机的分类 6 第二章 三相异步电动机的简介 8 2 1 三相异步电动机的结构和用途 8 2 1 1 异步电动机结构 8 2 1 2 异步电动机用途 9 2 2 三相异步电动机的基本工作原理和运行特性 9 2 2 1 基本工作原理 9 2 2 2 三相异步电动机的工作特性 10 2 3 三相异步电动机的起动与调速 11 2 3 1 三相异步电动机的起动 11 2 3 2 三相异步电动机的调速 11 2 4 感应电动机的主要性能指标和额定参数 13 2 5 电机节能 13 第三章 三相鼠笼式异步电动机的设计方法 15 3 1 电磁负荷的选择与匹配 15 3 1 1 电磁负荷对电机性能和经济性的影响 15 3 1 2 电磁负荷的选择 15 3 1 3 电荷负荷的匹配 16 3 2 主要尺寸 气隙长度的选取及绕组型式的选择 16 3 2 1 主要尺寸的选择 16 3 2 2 气隙长度的选取及确定 17 3 2 3 铁心尺寸 17 3 2 4 定子绕组形式和节距的选择 18 3 3 笼型转子的尺寸设计 19 3 3 1 转子槽数选择及定转子槽配合问题 19 3 3 2 转子槽形的选择和槽形尺寸的确定 20 总结 22 致 谢 23 Y802 4Y802 4 0 750 75 kWkW 三相鼠笼式异步电动机设计三相鼠笼式异步电动机设计 摘摘 要要 本文介绍了 Y 系列三相鼠笼异步电动机的设计方法 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 类型 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 电机设计是个复杂的过 程 因此需要考虑的因素 确定的尺寸和数据很多 同时本文也详细阐述了三相鼠笼异步 电动机的设计改进调整方案 以及计算机辅助工具的应用 这给电机设计和优化带来了新 的契机 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 前前 言言 不需要写前言 把内容放到第一章里 不需要写前言 把内容放到第一章里 化技术 虚拟技术等 设计出 更快 更精 更净 的产品 现在社会中 电能是使用最广泛的一种能源 在电能的生产 输送和使用等方面 作为动力 设备的电机是不可缺少的一部分 中小型电机行业是机械工业的重要组成部分 在国民经济中起着举足轻重的作用 发电机主要用于移动电源 风力发电 小 型发电设备中 三相异步电动机在生产和交通运输中得到广泛使用 例如 在 工业方面 它被广泛用于拖动各种机床 水泵 压缩机 搅拌机 起重机械等 在农业方面 他被广泛用于拖动排灌机械 脱粒机及各种农产品的加工机械 在家用电器和医疗器械和国防设施中 异步电动机也应用十分广泛 作为拖动 各种机械的动力设备 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三相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 对三相异步电动机性能提出了许多新的更新的要求 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 型三相异步电动机 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 三相异步电动机已有近20年多年的研制开发 设计和生产史 尤其近些 年来 随着研制开发技术的不断创新 迅速发展和完善 如集成化技术 智能化 技术 网络 第一章第一章 概概 述述 页码从这章标第一页页码从这章标第一页 1 11 1我国电机制造工业发展近况与发展趋势我国电机制造工业发展近况与发展趋势 电动机制造是我国机械工业中较大的行业之一 它既是关系到各行各业自 动化的重要基础产品 又是与人类生活密切相关的面广量大 品种繁多的通用 产品 电动机是把电能转变为机械能的主要执行部件 国内60 70 的发电量 被电机所消耗 因此 电机产品的品种 数量和质量各种性能水平的提高和发 展 都会直接影响国民经济各部门成套设备的发展水平 20世纪40年代以前 我国电机制造工业极端落后 50年代以仿制国外产品 为主 60年代起走上自行设计的道路 在此之前只能生产一般中小型电机 而 且批量小 品种单一 我国所生产的电动机大多是六十年代发展的产品 部分是七 八十年代引 进的国外移植产品 与国外同行业相比 其技术水平 产品质量 结构工艺 制 造能力 自动化程度等均偏低 仍有不小的差距 解放五十多年来 国内的电机制造业通过广大工程技术人员的不懈努力 在非常落后的基础上逐步建立起较为完整的电机制造工业体系 无论是在发展 品种 提高产品质量方面 还是在数量方面 都取得了世人瞩目的成绩 为工 业的发展和人民生活水平的提高做出了巨大的贡献 我国已能独立自主地生产 各种中小型电机 国内产品已经发展到100 多个系列 500多个品种 年生产能 力达到5500万kW以上 基本上满足了社会各个方面对电机产品的需求 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 1 21 2 电机的分类电机的分类 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 H 0 63m 定子铁心外径 1m 功率范围在 400KW 以上 i D 电压为 300 V 和 600 V 中型 中心高 H 0 355 0 63 m 定子铁心外径 0 5 1 0 m i D 功率范围在 45 1250 KW 以上 电压为 380 V 和 3000 V 和 6000 V 小型 中心高 H 0 08 0 315 m 定子铁心外径 0 12 0 5 m 功 i D 率范围在 0 55 132 KW 以上 电压为 380 V Y IP44 系列的中心高 H 0 08 0 28 m 定子铁心外径 0 12 0 445 m 共 11 个机座 功 i D 率范围为 0 55 90 KW 电压 380V 第二章第二章 三相异步电动机的简介三相异步电动机的简介 2 12 1 三相异步电动机的结构和用途三相异步电动机的结构和用途 2 1 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 通入三相交流电产生旋转磁场的绕组 由 三个在空间互隔 120 电角度 队称排列的结构完全相同绕组连接而成 这些 绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内 定子铁心是电机磁路的一 部分 并在其上放置定子绕组 通常是用轧成厚 0 5 或 0 35 毫米的硅钢片叠成 的 如图 1 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 风罩保护风叶同时又起到通风的风路作用 图 1 定子铁心 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 一般使用硅钢片 DR510 50 DR280 35 转子鼠笼起转子绕组的作用转子的导条均由鼠笼的端环所短路 形成一个多 相的电路 如图 2 鼠笼的材料一般采用高纯铝 L01 L05 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 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 3 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 1 2 异步电动机用途 对于小型异步电动机来说 用途是十分广泛的 常作为各类机械中的主要 动力元件 Y 系列小型异步电动机根据需要 既可以用于正常的工作环境 又 可在潮湿 多尘 湿热 多霉和日晒雨淋 严寒酷暑 冲击波动 有爆炸危险 和腐蚀性环境中使用 既可恒速传动 又可变速传动 这类电机既可连续工作 有可断续工作 因此广泛用于各种机床 风机 水泵 压缩机和传输机 农业 食品加工等各类机械设备 2 22 2 三相异步电动机的基本工作原理和运行特性三相异步电动机的基本工作原理和运行特性 2 2 1 基本工作原理 电动机的工作原理是建立在电磁感应定律 全电流定律 电路定律和电磁力定律等基础上的 如右图 4 是三相交流异步电动机转子转动的原理 图 图中只示出两根导条 当磁极沿顺时针方向 旋转 磁极的磁力线切割转子导条 导条中就感 应出电动势 电动势的方向由右手定则来确定 因为运动是相对的 假如磁极不动 转子导 条 沿逆时针方向旋转 则导条中同样也能感应出电 图 4 动势来 在电动势的作用下 闭合的导条中就产生电流 该电流与旋转磁极的 磁场相互作用 而使转子导条受到电磁力 F 电磁力的方向可用左手定则确定 由电磁力进而产生电磁转矩 转子就转动起来 异步电动机的工作原理用箭头 式子可以简单的表示如下 定子绕组通入三相交流电流产生旋转磁场切割转子绕组 转子绕组 产生感应电势转子中产生感应电流转子电流与磁场作用产生电磁转矩 运行 2 2 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 转差率特性 1 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 1 1 n nn s 1 1 n nn s 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 2 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 3 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 4 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 5 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 空这干嘛 2 32 3 三相异步电动机的起动与调速三相异步电动机的起动与调速 2 3 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 1 阻式软起动 磁控式软起动 智能式软起动 2 3 2 3 2 三相异步电动机的调速 三相异步电动机转速公式为 s p f n 1 60 1 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 1 1 60 f n p 1 n 旦 p 改变 改变 n 也随着改变 1 n 1 Y YY 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 s p f n 1 60 1 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 1 f 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 TeNTeN TT 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 1 1 TemTemem TTP 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 22 N RRR SS 22 coscos N 电磁转矩为 保持不变 即属于恒转矩调速 22 cos emMm TCI 2 42 4 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 UN 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 UN 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 2 52 5 电机节能电机节能 电动机广泛应用于工业 商业 公用设施和家用电器等各个领域 作为风 机 水泵 压缩机 机床等各种设备的动力 中小型三相异步电动机是电力机 械的最主要的原动机 目前中国电动机消耗的电量约占全国用电量的 60 而 中小型电动机占到全国电动机功率的 75 若把中小型电动机的效率平均提高 一个百分点 一年可节电 20 多亿 kWh 由此可见 电动机的节能潜力巨大 提 高中小型电动机的能源效率是工业终端设备节能的一个重要方面 一般采取的 节能措施如下 1 选用节能电动机 Y 系列三相异步电动机是全国统一设计的新系列小型鼠笼转子电动机 Y 系 列电动机效率较高 全系列加权平均效率为 88 27 比 J02 系列高 0 41 起动 转矩比 J02 系列平均提高 30 因此有利于用户既满 足对起动转矩要求高而又 可选用容量较小的电动机 这有利于提高节电效果 2 合理选择电动机容 一般电动机负载的系数在 0 5 1 范围内为高效区 电动机容量要根据生产 机械需要的功率来决定 但实际中往往会出现 大马拉小车 的现象 由于容 量选择不合理 使电动机经常处于轻载状态 致使功率因数降低 增加线路损 耗 所以要根据不同负载合理选择电动机 3 异步电动机采取调速节电 目前 风机与泵类设备常用调节阀门或挡板开启度的方法来调节流量 电 能浪费很大 而用电动机调速来调节流量 可使风机 泵长期在高效率状态运 行 节电可达30 60 a 表1列出异步电动机几种常用的调速方式及特点 在工 农业生产中可根据电机 场地 调速要求等情况选择调速方案 对于不同的负 载类型选用不同类型的电动机 可以获得良好的节电效果 1 可变转矩型异步电动机 其最大转矩和额定转矩都和转速成正比 故低 速时最大转矩和额定转矩都只有高速时的一半 倍极比电动机 而额定功率只 有高速额定功率的1 4 这类电动机适合泵 风机使用 因它的特性基本上与负 载特性配合 接线方式是低速时为串联Y 高速时为并联Y 2 恒转矩型异步电动机 其最大转矩和额定转矩近似地保持不变 额定功 率正比于转速 这类电动机适合传送带 压缩机和机床进给机构使用接线方式 是 低速时为串联0 高速时为并联Y 3 恒功率型异步电动机 其最大转矩和额定转矩反比于转速 这类电动机 适合于金属切削机床 卷扬机等 接线方式是 低速时为并联Y 高速时为串联 第三章第三章 三相鼠笼式异步电动机的设计方法三相鼠笼式异步电动机的设计方法 3 13 1 电磁负荷的选择与匹配电磁负荷的选择与匹配 3 1 1 电磁负荷对电机性能和经济性的影响 由于正常电机中系数 与实际上变化不大 因此在计算功率 p NM K dp K 与转速一定时 电机的主要尺寸决定于电磁负荷 电磁负荷越高 PnA B 电机尺寸将越小 重量越轻 成本也越低 这就是在一般可能情况下 一般希 望选取较高电磁负荷和的原因 但电磁负荷选取与众多因素有关 不但影响 B 电机有效材料的耗用量 而且对电机参数 起动和运行性能 可靠性都有重要 影响 1 线负荷 A 较高 气隙磁密不变B 电机体积和尺寸的减小 可节约钢铁材料 1 一定时 由于铁心重量减小 铁耗随之减小 2 B 绕组用铜量增加 3 增大了电枢单位表面上铜耗 绕组温升增高 4 影响电机参数和电机特性 5 2 气隙磁密高 线负荷 A 不变B 电机体积和尺寸的减小 可节约钢铁材料 1 电枢基本铁耗增大 2 气隙磁位降和磁路饱和程度增大 3 影响电机参数和电机特性 4 3 1 2 电磁负荷的选择 电磁负荷与预防护等级 冷却方式 转子结构 绝缘等级及电压有直接关 系 决定电磁负荷时 对于小型电机而言 各种产品之间磁密的波动范围不大 只是对于断续运行电机或者最大转矩要求高 功率数允许略低的产品 磁密可 以略高 但电密及热负荷 AJ1 波动较大 当磁密及 J1 选定后 根据电磁负荷的 匹配关系 求取转子电密及调整定子齿部 轭部的磁密 电磁负荷选得高 就 节省材料 但它受效率及温升约束 不能选得过高 在推荐的范围内 cos A 随功率增加而增加 减少 A 可提高过载能力 1 随极数增加面增加 降低可提高 2 B B cos J1 则随功率增加而减小 随散热能力提高而提高 同时绕线转子的 J1 要比 3 笼型转子的 J1 选低 5 10 断续运行的可比连续的选的高些 3 1 3 电荷负荷的匹配 电磁负荷的匹配直接影响电机的温升 定子绕阻温升 尽管随着电机类型 不同 温度场分而亦不同 但仍有一个共同的规律 就散热而言 转子热量有 很大一部分要先传给定子 再经机座或通风道 与定子热量汇集在一起传给周 围介质 对于 Y 系列电机而言 磁负荷亦应遵循类似的规则 转子部分损耗很小 转子部分磁密只要在推荐范围内选取 其损耗可忽略不计 电机总的铁耗可以 以为仅由定子齿部铁耗及定子轭部铁耗两部分构成 当铁心尺寸确定后 铁耗 随磁密的增加而增加 对于 4 极电机而言 齿 轭磁密相近时 由于轭部体积 较大 其铁耗常常是齿部好几倍 所以设计人员常将轭部磁密选项得较低 齿 部选得较高 这从计算结果看是合适的 但在散热途径中齿部的散热不如轭部 同时 齿部磁密偏高 这会使其脉振损耗显著增加 这些从计算结果很难察觉 但却往往导致温升增高 因此齿部磁密不宜偏高 3 23 2 主要尺寸 气隙长度的选取及绕组型式的选择主要尺寸 气隙长度的选取及绕组型式的选择 3 2 1 主要尺寸的选择 设计的主要任务是确定电动机的主要尺寸 选择定转子磁路结构 设计定 转子冲片和选择绕组数据 然后利用有关公式对初始设计方案进行较核 调整 电动机的某些设计参数 直至电动机的电磁设计方案符合技术经济指标求 三相鼠笼异步电动机的主要尺寸包括定子内径和电枢计算长度 1 i D ef l 决定电机主要尺寸的基本关系式 n P C n P ABKKa lD A dpNmp efi 1 2 1 1 1 6 其中感应电动机的计算功率为 P 111 IEmP 由于感应电动机额定功率为 cos 11 IUmP NN 比较上两式 则有 N N P i U E P cos 1 在生产实际中 设计感应电机时往往只需参考已经制定的同类型 相近规 格电机的尺寸 一般来说 三相异步电动机的设计可有如下两种情况 1 直接利用某特定的定子冲片 以提高电动机定子冲片的通用性和缩短电 动机的研制周期 在此情况下 由给定的定子冲片 即可知道定子冲片内径 再由电动机的功率和电机常数选取电枢计算长度 2 在给定电动机的性能指标 而无其他限制 此时根据预估的电磁负荷 有电动机的功率和转速可选定电动机的 然后凭经验选取一定的主要尺 efi LD2 1 寸比 得出电机的主要尺寸 1 ef L 3 2 2 气隙长度的选取及确定 气隙的数值基本上决定于定子内径 轴的直径和轴承间的转子长度 异 步电动机的气隙长度是影响制造成本和性能的重要设计参数 它的取值范围很 宽 选得小 可使励磁电流降低而提高功率因数 但槽漏抗也随之增加 使起 动转矩 最大转矩降低 过小的气隙也容易招致定 转子相擦 但若选得大 则情况刚好相反 在异步电动机设计选取气隙时 需考虑多种影响 从电抗去磁能力考虑 较小的对提高抗去磁能力有利 但由于制造和装 配工艺的限制 气隙不能取的太小 与材料有关 较小时 抗去磁能力相对较 差宜取小些 极数是选取 值需考虑的重要因数 3 2 3 铁心尺寸 铁心的尺寸指定子铁心外径 内径 转子铁心内径及铁心长 铁芯冲片一 般由相互绝缘的 0 5mm 厚硅钢片冲成 冲片内圈有均匀分布的槽 用来嵌放定 子绕线 当冷却方式 工作制不同时 可参考下列关系选取铁心尺寸 自冷式 不带内 外风扇 电机 当上列其他特征与自扇冷 IC0104 产 品的相同时 若维持相同的输出功率 应选比后者高 2 3 个功率等级的电机 铁心尺寸 断续运行 以 S3 FC 40 工作制为代表 电机 当上列其他特征均与连续 运行的相同 并维持相同的功率时 可选取比连续的低约 1 个功率等级的铁心 尺寸 若为工作制时 FC 分别为 15 25 60 则应分别在 40 的基础上乘 以 1 4 1 19 及 0 845 即为在同一铁心下分别对应的输出功率 若维持功率 不变 可据此近似地推算出铁心尺寸 3 2 4 定子绕组形式和节距的选择 绕组的形式 连同其结构参数对电机的所有电气性能均产生不同程度的影 响 不同的形式的绕组按照各自的特性有不同的适用范围 1 单层链式绕组 优点 槽内无层间绝缘 槽利用率高 散热好 1 同一槽内的导线都属于同一相 在槽内不会发生相间击穿 2 线圈总数比双层少一半 嵌线比较方便 节约嵌线工时 3 缺点 不易做成短距 磁势波形比双层绕组差 1 电机导线较粗时 绕组嵌放和端部的整形比较困难 2 图 5 24 槽 节距 1 6 单层链式 通过改善磁动势波形是使气隙磁动势分布接近正弦波 即其谐波含量减少 了 由此带来的效果是附加损耗 电磁噪声减小了 T S 曲线与的形状也改善 了 即减少了附加转矩 提高了起动过程的最小转矩 提高绕阻系数则意味着 使 Bg 下降 及效率都得到提高 或者保持 Bg 不变 适当减少匝数 或 cos 者缩短铁心 即收到节铜或硅钢片的效果 3 33 3 笼型转子的尺寸设计笼型转子的尺寸设计 3 3 1 转子槽数选择及定转子槽配合问题 笼型转子感应电机在选取转子槽数时 必须与定子槽数有恰当的配合 如 果配合不当 会使电机性能恶化 下面就槽配合对附加损耗 附加转矩 振动 与噪声等的影响作扼要的介绍 1 槽配合对附加损耗的影响 感应电机的附加损耗主要由气隙谐波磁通引起 这些谐波磁通在定转子铁 心中产生高频损耗 表面损耗和齿部脉振损耗 在笼型转子中产生高频电流损 耗 其中以定 转子齿谐波的作用最为显著 当定 转子槽数相等时 定子齿谐波磁通不会在转子中产生高频电流损耗 当定 转子槽数很接近时 转子齿中由定子齿谐波磁通引起的脉振较小 脉振 损耗也就较小 同理 定子齿中由转子齿谐波磁通引起的脉振损耗也较小 2 槽配合对异步附加转矩的影响 异步附加转矩是某一极对数的定子谐波磁场与由它感应于转子中的电流所 建立的同一极对数的谐波磁场相互作用而产生的 这两个磁场之间有直接的依 赖关系 定子 次谐波磁势产生的异步附加转矩最大值与基波磁势产生的起动 转矩之比 2 max2 2211 1 2 vmvskv stsk TXK K Tv RK K 3 槽配合对同步附加转矩的影响 如果定子某一个谐波磁场感应于转子中的电流所建立的某一谐波磁场的极 对数 等于另一个定子谐波磁场的极对数 则在某一转速下 这两个极对数相 等的定转子磁场可以在空间上同步旋转而相对静止 因此它们相互作用而产生 一个象同步电机一样的转矩 称为同步附加转矩 同步附加转矩迭加在电动机 的异步转矩上 使电机的转矩特性曲线发生畸变 影响电机的起动性能 其中 由定子齿谐波磁场和转子齿谐波磁场所构成的附加同步转矩最严重 4 槽配合对振动和噪声的影响 当槽配合符合下列条件时 定 转子齿谐波磁场将引起电机振动和噪声 11 21 ZZ 1 2 3 Z2 i i Zpi 同样 定 转子相带谐波磁场与转子一阶齿谐波引起振动和噪声的条件为 11 1 1 21 1 Z2pm 0 1 2 3 2pm k ki Zki 5 感应电机定 转子槽配合的选择 定 转子槽配合对感应电机附加损耗 附加转矩 振动和噪声等影响很大 通常在选择槽配合时主要考虑下列原则 1 为了减小附加损耗 应采取少槽近槽配合 2 为了避免在起动过程中产生较强的异步附加转矩 应使 21 1 25zzp 3 为了避免在起动过程中 产生较强的同步附加转矩 振动和噪声 应避 免采用下表 1 第 4 项所列的槽配合 表 1 产生原因 不良后果 定转子一阶齿谐波转子一阶齿谐波与定子相 带谐波 定转子二阶齿谐波 1 堵转时产生同步 附加转矩 21 zz 21 2zpm k 2 电动机运行时产 生同步附加转矩 21 2zzp 21 22zpm kp 21 zzp 3 电磁制动运转时 产生同步转矩 21 2zzp 21 22zpm kp 21 zzp 4 可能产生电磁振 动和噪声 21 zzi 21 2zzpi 21 2zpm ki 21 22zpm kpi 21 zzpi 3 3 2 转子槽形的选择和槽形尺寸的确定 1 转子槽形 感应电动机笼型转子槽型种类很多 如下图 6 图 6 感应电动机笼型转子常用槽型 a b 平行齿 c d 平行槽 e 凸形槽 f 刀型槽 g h 闭口槽 i 双笼转子槽 j 梯形槽 2 转子槽形尺寸的确定 转子槽形尺寸对电动机的一系列性能参数如 起动电流 起动转矩 最大 转矩 起动过程中的转矩 即 T s 曲线的形状 转差率 转子铜耗 功率因数 效率和温升等有相当打的影响 其中起动转矩 起动电流 最大转矩和转差率 与转子槽型尺寸的关系最为密切 此外还要重点考虑起动性能的要求 估算转 子导条电流 初步给定导条电流密度 计算导条截面积 由导条截面积 槽形 以及转子齿 轭部磁密 确定转子槽具体尺寸 槽口部分主要由工艺确定 3 端环的设计 转子端环的设计与转子槽的设计相类似 在保证是够起动转力的前提下应尽使端环原型 小一点 以节约铝材料和提高电动机的品质因 数 1 类似槽形尺寸确定 2 为利于散热 电流密度低于导条电密 图 7 端环设计尺寸图 总结总结 这学期已是我大学生活的尾声 虽然不用上课 但也没闲着 实习回来写 完实习报告就紧锣密鼓的准备着毕业设计 这段时间以来虽然很忙碌很疲惫 但收获也是很大的 可以说是对这三年所学知识的大总结 将所学的理论知识 应用到了实际的设计中 本设计对三相异步电动机做了简明扼要的介绍 是设计 Y802 4 0 75 kW 三相鼠笼式异步电动机设计的依据 是深入理解认知 Y802 4 0 75 kW 三相鼠 笼式异步电动机的输出 整个设计 首先对三相异步电动机做了简单的阐述 起到了开篇点题的作用 根据已有的知识 着重进行了设计所需的电磁符合的 选择与匹配 主要尺寸的确定 以及气隙长度的选取和绕组型式的选择 最后 确定笼型转子的尺寸 本设计还对三相异步电动机做了详细的介绍 三相异步电动机具有体积小 重量轻 运行可靠 结构坚固耐用 外表美观等特点 重量轻 运行可靠 结 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 三相异步电动机共有两个基本系列 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 为了使整个设计的精确 我查阅了很多参考书 通过我自己的努力 老师 的认真指导 同