三相异步电动机设计讲诉

1、第二章：二相异步电动机设计已知：发电机输出功率：Pn=6.1KW 效率为90.9%,电动机输出功率：Pn=6.1/87%=7.01KW根据已经设计的发电机，可选择 Y132M-4作为它的原动机拖动发电Y132-M 4异步电动机设计及磁路计算已知数据：输出功率 p, =7.5kw额定电压 U, =380V相数m = 3频率 f =50HZ极数p = 2B级绝缘，连续运行（一）额定数据和主要尺寸：1. 额定功率：Pn =7.5KW2. 额定电压：Un =Un：.：380V（厶接）3. 功电流： 仏二 7.5 10 A-6.58Amg 37804. 效率：=0.875. 功率因素：cos =0.85

2、6. 极对数：p = 27. 定转子槽数每相每极槽数取整数q3 贝U Zi - 2mpqi - 2 3 2 3 = 36Z2 =32并采用斜肩平底槽8. 定转子每极槽数Zpi2p 4Zp2Z22p32.89 确定电机电机主要尺寸主要尺寸来确定Djl和lefKe =0.01081 n PN -0.013p 0.931= 0.01081 n 7.5 -0.013 2 0.931-0.927计算功率P 二 keC0二 0.9277.5 1030.87 0.85= 9.4KW初选 ap =0.68，臨1.095, 心=0.96 可取 A=25600%，取 B = 0.67T，假定n= 1440rmin

3、V 二 raP6.1IIK Nm Kdp11 P;rAB nDiiDi1 /D0.1410.64= 0.2203m取 D1 = 0.22mDi1=D1 (Di1 D) =0.22/0.64 =0.14im铁心的有效长度：lef 爲二0.00324 = 0.163m D：0.1412取铁心长h = 0.160m10气隙的确定:=0.3(0.4 r Di1li) 10= 0.3 (0.4 7 0.141 0.160) 10”m0.4 10m于是铁心有效长度 lef =li 2、=(0.1602 0.0004)m = 0.161m转子外径 D2 二一2、=(0.141 -2 0.0004)m = 0

4、.140m转子内径先按转轴直径：Di2 = 0.048m11 .极距 Di12p二 0.1414= 0.111m12.定子齿距t1i1二 0.14136二 0.0123m兀d2兀汉0.140t220.0161m乙32Z1转子齿距13. 定子绕组采用单层绕组，交叉式，节距 1-9 , 2-10 , 11-12t1，于是14. 为了削弱齿谐波磁场的影响，转子采用斜槽，一般斜一个定子齿距转子斜槽宽bSk = 0.0130m15. 设计定子绕组并联支路a1 =1 .每槽导体数Ns1 =3216. 每相串联匝数N：，i二叫勺二竺兰=3843每相串联匝数N,=山二384 =1922 217. 绕组线规设计

5、初选定子电密Ji =4.0 A mm2 ,计算导线并绕根数和每根导线截面积的乘积。NiA 二丄8902.22mm2a1J11 4.0其中定子电流初步估计值I1_ I KW口 COS6.580.87 0.85=8.90 A选用截面积相近的铜线：高强度漆包线，并绕根数Ni1 = 2，线径d1.18mm ,绝缘后直径 d -1.25mm，截面积 A -1.0936 mm2 , N i1AC； 2.1872mm218. 设计定子槽形bi 1 min5 穿hs11) 71-0.140 2 (0.8 0.924) 10；3_ 6.7 过 1036bi1min= 5.9 10mDi1 2(h01 h22)

6、n- 2r1乙3n .14什(.8+14.5)D_2汇4.4心0= 6.17 10 3m取bi1 =6.04 10 m19.槽在面积2rih)2二 ri22 4.46.72(14.5-0.5)2二 4.42按槽绝缘采用DMDK合绝缘,=138.9 10m冷=0.3mm ,槽楔为h = 0.5mm，复合板，槽绝缘占面积。A = ：i (2hi2 二ri )= 0.0003 (2 0.0145 二 0.0044)= 12.8 10m2槽满率Sf2o“门比山 2 32 1.252Aw一 126.1=79.4%20.绕组系数Kp1 =1qa 3 20sin sin Kd = =2 - = 0.9598

7、1. a20qsi n3si n2 2其中p 乙2 36036=20Kdp1 =Kd1Kp1 =1 0.9598 =0.9598每相有效串联导体数N：=Kdp1 = 384 0.9598 =36821. 设计转子槽形与转子绕组预计转子导条电流：12=k1I13N ;.：1kdp1-0.90 8.90 3 368A=245.64A36其中k1 =0.90由资料查出。初步取转子导条电密Jb =3.5 A mm2，于是导条的截面积：Ab = 12 = 245.64 mm2 =70.伽m2JB3.5bi 2 maxD2 _2(hs21hs02)二 bbi2minW2 ZO 0.5) 10亍一5.5=

8、7.89 10m32D2 2(hs21hs02hs22)Z2-bs22”2 (23 0.5) 10 叩 _3 10 怖32= 6.13 10 Jm1bi2 bi2q bi2max + 了 (b 2max bi 2min)31= 6.13 103 -(7.89 10”-6.13 10”)m= 6.72 10”m导条截面积（转子槽面积）Ab .(bs)hs12(3竺帕2- 2=（中）1.3。（宁）（23 -1.30点_6 2= 96.45 10 m估计端环电流Ir=I； Z2245.64 32 625.5A2叩端环所需面积民亡二讐mm2=297.9mm2其中 端环电密Jr =0.6Jb =2.1A

9、 mm2得端环所需面积为Ar = 250 10m2bs21（二）磁路计算22. 满载电势初设 kE =（- ；L）=0.940Ei- 丄）Un：.：严 0.940 380V =357.2V23. 每极磁通初设 ks =1.25由图3-5查得kNm =1.090Ei4kzmkdpi fNi357.2”=Wb4 1.090 0.9598 50 192=0.00889Wb为计算磁路各部分磁密，需先计算磁路中各部分的磁导截面24. 每极下齿部截面积A1 二 kFehbi1Zp1 =0.95 0.160 6.04 109 = 8.26 10 m2A2 =kFehb2Zp2 =0.95x0.160x6.7

10、2x10x8=8.17x10，m225. 定子轭部高度Ih j1D1 - Di22-hs2rsi30220 141：44,- （0.8 14.54.4） 1044 10 m23= 19.3 10“m转子轭部高度h；2D2 - Di22 hs20.140-0.0482-（23 0.5） 10= 22.5 10 m轭部导磁截面积每=kFelihj1 =0.95 0.160 19.3 10 m2 =2.934 10 m2Aj2 =kFelihj2 =0.95 汉 0.160 汉 22.5 汉 10m2 =3.42 汉 10”m226. 极下空气隙截面积A =ef =0.111 0.163m2 = 0

11、.01809m227. 波幅系数Fs一里一丄IB剃 a p10.68= 1.4728. 气隙磁密计算FsA1.47 0.00889 T0.01809= 0.722T29. 定子齿部磁密:虫 J.47 0.008389t=1.561TA18.26 1030. 转子齿部磁密Bi2Ai21.47 0.00889t8.17 10= 1.578T31. 从D23磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度:Hi1 =32.6 A cmH i2 =37.8 A cm32. 有效气隙长度、ef=k、=1.025 0.4 10；m = 0.41 10；m其中气隙系数为t1 (4.46 +O.75b01):17以4.46

12、 +O.75b01)-b010.0123 汉(4.4 汉 0.4 汉 10 +0.75 汉 3.5 汉 10)_ 0.0123 (4.4 0.4 10； 0.75 3.5 10冷-(3.5 10“)2二 1.023t2(4.4、. 0.75b02)t2(4.4、0.75b02) -b020.0161X(4.4X0.4X10+0.75X1X10，)33320.0161 (4.4 0.4 100.75 1 10 )(1 10 )=1.0025k . = k k i = 1.023 1.0025 = 1.02533. 齿部磁路计算长度, _ 1匚1 = (01h21) r2131Li2 = (h12

13、 h22) r213= 14.5 1 4.4m =15.97 10；m3=23 10mLj1帳(D1 h jj1X：22p二(.22 一 19.3 10九亠 78.87 10fLj1二(Di-hjj12p二(.22-19.3 山 m78.87 仃m，35. 气隙磁压降F上旦二5卩0倔5 0722 .4 A = 235.57A0.4 二 10-636. 齿部磁压降FiHi1Lh 32.6 102 15.97 10A=52.06A23Fi2 =比2匚2 =23 1037.8 10 A=86.94A37. 饱和系数ks 二F + F +Fi2 235.57 +52.06+86.941 258235.

14、57误差=1.258 -1.25 =063% ： 1%，合格1.25838. 定子轭部磁密Bj1 二0.008892 Aj1 2 2.934 10 T _ 1.450T34. 轭部磁路计算长度39. 转子轭部磁密Bj2 =T=1.242T2 Aj2 2 3.42 1040. 从D23磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度:H j1 =15.5 A cm Hj2=73.8Acm41. 轭部磁压降：其中轭部磁位降校正系数由资料的附图查出hj119.3 10；0.111亠74,叭十泗于是Cj1.410Fj1hj122.5 10 0.111= 0.203，Bj2 =1.242T 于是 Cj2 =0.410

15、Fj2-C j2 H j2Lj2= 0.410 7.38 102 27.69 103 =8.991A= Cj1H j1Lj0.410 15.5 102 78.81 10 (192 0.9598)0.167 0.111= 146.46.1 =50.08A42. 每极磁势F；丁 = F： Fi1 Fi2 Fj1 Fj 2二(22.741 33.86 54.51 50.08 8.99)A= 374.85A43. 满载磁化电流:Im2pF匚4 374.850.9m1 N1kdp1A = 3.014A0.9 3 192 0.959844. 磁化电流标么值ImIm 3.014= 0.458I kW6.58

16、45. 励磁电抗Xms =4Pl02m1 ksP4 500.4二 10:1.258 2 0.41 10_62X：s 二 XmsUn：.：14646 字 2.536380（三）参数计算46. 线圈平均半匝长单层线圈lc =IB Kc y=o.195+1.2 X0.09929=0.314mlB =lt 2d,=0.165+2 X 0.015=0.195mT y hjDi! 2(h hn) h2i r2if- / 2 p=n 0.141+2(0.8+0.924)+(14.5-0.924) X 10-3+4.4 X 10-3 : /2 X2=99.29 X 10-3m节距比 2/3 - 0.314 1

17、.093101=1.196?62. 定子相电阻标幺值R*=Un= 1.196X6.58=380=0.020763. 有效材料定子导线重量Gw二。1。心忆12小/=1.05 x 0.314 x 32x 36x 1.0936 X 10-6 x 8.9 x 103=7.393 kg1.05式中C为考虑导线绝缘和引线重量的系数，漆包圆铜线取:为导线密度硅钢片重量Ge =Kfeh(DI 、J2 论=0.95 X 0.163 X( 0.22+0.005 ) 2X 7.8 X 10-3=61.897 kg式中为冲剪余量，取5X 10-3m64 转子电阻导条电阻折算值，:KBLB4m1(N1Kdp1)2RB

18、=Ab乙0.0434 10 启 1.04 0.195 4 3 (192 0.9598)296.45 10“ 32=1.1621式中Kb是叠片不整齐造成导条电阻增加的系数 端环电阻折算值，Dr Z2g(N1Kdp1)2RR =厂2 叩 ARZ2_620.0434 1032 0.132 4 3 (192 0.9598)2汉3.14汇4汉250汽10厘汉32=0.03716 门导条电阻标幺值*Rs =RB 丨 kwU n 41.16 6.58380=0.02012端环电阻标幺值*RR =RrIKWUn= 0.3716958=380=0.00643转子电阻标么值R2 = RB + Rk=0.02655

19、（四）工作性能计算65满载时定子电流有功分量标么值.89 236I ip66满载时转子电流无功分量标么值* * *2 * * 2I x X 厂 1 ip 1+( ；) X . I ip)2 2=1.0216 X 0.1 3944X (1.1 236) X 1+(1.02 16X 0.1 394X 1.1 236)=0.181=1.021667 满载时定子电流无功分量标么值I 1Q =1 m+ I x =0.469+0.143=0.6568满载电势标么值=1 (ijR *+ I1Q XJ)=1 - (1.1236 X 0.0 207+0.65 X 0.0491)=0.942与22项初设值Ke相符

20、69. 空载时电势标么值1 ；o=1 I m X J =1 0.309 X 0.0 419 =0.97670. 空载时定子齿磁密1_ T-Bt10=( )Bt1=(.976) 1.58=1.637T1-zL/ 0.94271. 空载时转子齿磁密B20=()Bt2 珂0976) 1.60=1.658T1 - ；L0.94272空载时定子轭磁密Ej1Q = (L)Bi(-0j976) 1.45=1.502T1 - ；l0.94273. 空载时转子轭磁密Bj20 = ()Bj2 珂0976) 1.242 =1.287T1 -L0.94274. 空载时气隙磁密*=()(05 0.722=0748T75

21、. 空载时定子齿部磁压降23Fti0 =Hi0Lti=46.8 X 10 X 15.97 X 10- =74.74A76. 空载时转子齿部磁压降Ft2=H2Lt2=53.4 X 102X 23X 10-3=122.82A77. 空载时定子轭部磁压降Fj1o=GH1oLj1=O.4O X 20.1 X 102X 78.81 X 10-3=63.36A78. 空载时转子轭部磁压降Fj20=C2H2Lj2=0.43 X 8.90 X 102X 27.69 X 10-3=10.597A79. 空气隙磁压降=244.05A1.025 0.748 0.4 10”J00.4冗x1080. 空载总磁压降00F

22、t10Ft20Fj10Fj20=74.74+122.82+63.36+10.597+244.05=504.97A81. 空载磁化电流_2 PF 000.9 gN1Kdp1二 2 汇2 汉 504.970.9 3 192 0.9598=4.06A（四）工作性能计算82. 定子电流标么值叮=.(|*2ip|*21Q)= . (1.123620.652) =1.249定子电流实际值h 已 lkw =1.249 X6.58=8.51A83.定子电流密度IiJ i=ai Nti A)1也 3.89A mm2i i.093684.线负荷Ai=miN JiDii3 320 &51 = 22132A m3.I

23、4 0.I4I85.转子电流标么值I 2 = . (| 21p | 2X )*2= J(1.12362 十0.18432)=1.139转子电流实际值2 = 1 2 1 kw=1.139 6.583 384 0.959832=258.96A端环电流实际值I R=I2Z2258.96 322 3.14 2=659.4 A86. 转子电流密度导条电密258.9696.45端环电密= 2.685 A2 mmI r _ 659.4Ar 250= 2.64 Amm287. 定子电气损耗* *2 * 2pcu1R =1.294 x 0.0207=0.0347PCuPcu1 PN -0.0347 x 7.5

24、x 103=260.25W88. 转子电气损耗* *2 * 2PAl2 =l2 R2 =1.139 x 0.0 2655=0.0344*3Pai2 = Pai2 Pn=0.0344 x 7.5 x 10=258W89. 附加损耗铜条转子Ps*=0.02Ps= Ps Pn=0.02 x 7.5 x 103=150W90. 机械损耗二级封闭自扇冷式Pf w = (3/p) 2(D1)4x 104= (3/2) 2x (0.2 2) 4x 104=52.7W机械损耗标么值*qPfw = Pf w/ P n=52.7/7.5 x 10 =0.0070391. 定子铁耗(1) 定子轭重量G=4pALt1

25、 Fe =4x 2x 2.934 x 10-3 x 78.81 x 10-3 x 7.8 x 103=14.43 kg(2) 定子齿重量G=2pALj1 Fe=4x 2x 8.26 x 10- x 15.97 x 10- x 7.8 x 10 =4.116 kg(3) 损耗系数Phet =6.8Phej=5.1(4) 定子齿损耗Pret= K1 Phet Gt =2x 5.10 x 14.43=147.2 W(5) 定子轭损耗PFe= KPhejG=2.5 x 6.80 x 4.116=69.97 W(6) 定子铁耗PFe= PFet+ 卩尸列=147.2+69.97=217.17 W对于半闭

26、口槽按经验取Ki=2 K2=2.5铁耗标么值PFe= PfJ P n=217.17/7.5 X 103=0.02992. 总损耗标么值* * * * * * 艺 p = P cu1 + Pl2 +Pw + R +PFe=0.0347+0.0344+0.02+0.00703+0.029=0.125193. 输出功率Pn；=1+艺=1+0.1251=1.125194. 效率=1-艺 p*/ Pn1*=1 - 0.1251/1.1251=0.869%(87% 86.9%)/87%=0.115%0.5%95. 功率因数cos =I J/1 ；=1.1249/1.294=0.8796. 转差率*、=5a

27、1 - PAI2Ps PFer Pfw=0.03441 0.0344 0.02 0.0154 0.007 =0.0319p *=PFetrPFer =Pn= (10.5)汇 147.2+(1 0.4)汇 69.977.5 103=0.015497. 转速n N=(60f/p)(1 S)=60X 50/2 X (1 0.0319)=1452r/mi n98. 最大转矩倍数T*=仁 Snm 一* *2 *22(Ri,(R X .)=1-0.0319(0.0207(0.02072 0.1312)=2.74(五) 起动性能计算99. 起动电流假设值I st =(2.53.5)Tm*I kw=3X 3.

28、157 X 6.58=59.1A100. 起动时定转子槽磁势平均值Fst= 1st (NWa1)0.707心+心2心(Z1/Z2) . (1 二。)=59.1 X 32 X 0.707 X1+0.95982X 1X(36/32) X 0.976=2836.5A101空气隙中漏磁场的虚拟磁密Bl=卩 0 Fst/2=0.4 n X 10-6 X 2836.5/2 X 0. 4X 10-3 X 0.9 367=4.757T-C =0.64+2.5.tt2=0.64+2.50.4.12.3 16.1=0.9367由Bl查得漏抗饱和系数KZ=0.44102齿顶漏磁饱和引起的定子齿顶宽度的减少Cs1=(

29、 11 一 bd)( 1 一 &)=(12.3-3.5 ) X (1 - 0.44)-3=4.93 X 10 m103. 齿顶漏磁饱和引起的转子齿顶宽度的减少Cs2=( t 2 一 bo2)(1 艮)=(16.1 - 1) X (1 - 0.44)=8.456 X 10-3m104. 起动时定子槽比漏磁导;,is1(st)=Ku1( u1 一 u1)+Km 冷“=(0.410-0.185)+ 0.83=1.055CS1b1u(h01 0.58h11)(-廿)0.8 0.580.924)(4.93)4.93 1.5 3.5)=0.185105.起动时定子槽漏抗=(1.055/1.24 ) X 0. 440G=0.3743CX106. 起动时定子谐波漏抗1(st)=Kz Xs 1Cs1 +1.5b1=0.44 X 0. 5877 Cx=0.2586CX107. 起动时定子漏抗* * * *X 1(st) =Xs1(st) + X 3 1(st) +XE1=(0.3743+0.2586+0.270)CX=0.0342108. 考虑集肤效应转子导条相对高度；=1.987 X 10-3hB bB fbs2 B=1.987 X 10-3 X 23X 10-3 V50/0.0434 X 10-6=1.551bJb S2导条宽和槽宽之比bB/b S2 1109. 转子电