异步电动机毕业论文电磁设计计算电动机毕业论文

1、异步电动机毕业论文电磁设计计算摘要本文主要针对 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。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。关键词：Y2-200L-4 ;定转子;绕组分布

2、；电磁设计计算兰州交通大学毕业设计（论文）AbstractThis 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 dsig n task and tech nical conditions. Then it selecte

3、d 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 windin g. I calculated some basic amount such as the nu mber of con ductors in series per phase and slot fill factor. Then I selected t

4、he related materials. I have completed the electromag netic calculati ons of this motor in MATLAB. The n I adjusted the parameters repeatedly. I did a lot of work to make its tech ni cal in dicators meet the requirements of the mission statement. In the last I designed the motor that meet the requir

5、eme nts of the missi on statemen聞 創沟燴鐺險爱氇谴净。Key Words: Y2-200L-4, stator and rotor, winding distribution, electromagnetic 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。-3 -1 绪论4謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。0酽锕极額閉镇桧猪訣锥。ABSTRACT1彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。3.1额定数据及主要尺寸7锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。1.1 工程背景4厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.2 设计范围 4茕桢广鳓鯡选块网羈泪。1.3设计依据4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。1.4设计目标 4籟丛妈羥为贍债蛏练淨。1.5本文的主要工作4

6、預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。2 三相异步电动机主要参数的确定 5渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。2.1 主要尺寸及气隙长度的确定 5 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。2.2定、转子槽形及槽配合的确定 5 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。2.2.1 定、转子槽形的选择 5 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。2.2.2 定、转子槽形尺寸的确定 6 坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。2.2.3 槽配合的选取 6蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。2.3绕组型式及节距的选择 6 買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。2.3.1 绕组型式的选择 6綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。2.3.2 绕组节距的选择 7驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。3 电磁计算3.2磁路计算3.3参数计算3.4性能计算3.4.1 工作性

7、能计算3.4.2 起动性能计算3.5程序流程图.9構氽頑黉碩饨荠龈话骛。12輒峄陽檉簖疖網儂號泶。14尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。14 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。18 凍鈹鋨劳臘错痫婦胫籴。20 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。22鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。22硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。参考文献 23附录A24源程序24运行结果37附录B37阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。 氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩。 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。 谚辞調担鈧谄动禪泻類。 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。附录C40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

8、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 。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。因此本设计对丫2-200L-4型电机进行了电磁设计计算。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。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程进行电磁计算，用 CA

9、D画出定、转子冲片图 及绕组分布图。 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。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 )。纣 忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。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。颖刍莖峽饽亿顿裊赔泷。1.5 本文的主要工作(1) 三相鼠笼式异步电动机主要参数

10、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。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。(2) 电磁计算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。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。(3) MATLAB 编程本设计的电磁计算部分工作量大，采用MATLABS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CAC画出定、转子冲片图，槽形尺寸图和定子绕组分布图。

11、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。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。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 Di1和铁芯有效长度Leff，只要确定了这两个参数，其他 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。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。但在一般情况下，定子内径Di1和铁芯有效长度Leff的计算比较麻烦，通常采用类比法 来确定电机的主要尺寸，参照已生产过的同类

12、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。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。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 ;-5 -兰州交通大学毕业设计(论文) 180280机座：2极为20 , 4极为30 , 6、8极为35 ； 315355机座：2极为20 , 410极为30 。因本台电机机座

13、号为200,极数为4极，所以定子选圆底槽，槽口角度选30。详见附 录Co（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0，其他槽形为30。采用凸形槽可以在起动转矩和运行性 能两方面都有所兼顾，所以Y2系列电动机在大机座号中米用凸形槽较多。裊樣祕廬廂颤谚鍘芈蔺。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30，详见附录Do2.2.2 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。仓嫗盤紲嘱珑

14、詁鍬齊驚。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Do绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。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

15、、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。骁 顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。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。瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。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

16、虑节距的选择。在正常三相异步电动机中，通常选 y=5.p以便消弱磁势的5次和7次谐波分量。对于26 p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 y = ?.p左右。3 p13因本设计是2极电机，所以取y p。鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。18 p3电磁计算3.1额定数据及主要尺寸(1)输出功率Pn =30kW相电压因为该电机为接法，所以相电压 Un 380V(3)功电流30 1033 380=26.316(A)IPn 1033U n q? 效率标准值 0.913。 功率因数标准值cos =0.86。(6) 极数对数p =2频率f = 50Hz。(8)定、转子槽数定子槽数乙=48

17、，转子槽数Z2 =38(9) 定、转子每极槽数 定子每极槽数：转子每极槽数：(10) 定、转子冲片尺寸Z p1Zp2互冬122p 4Z22p384-19/2定子外径D1 = 327mm ,定子内径DM = 210mm ,气隙长度：=0.7mm ,转子外径D2 = 208.6mm，转子内径 Di2 =75mm。定子槽形尺寸(见附录C):b01 = 0.38mm， h01 =1mm， bS1 = 6.3mm， R=4.5mm， h21 =215mm， Zs1 = 30 。转子槽形尺寸(见附录D):b02= 1.5mm ,b12= 3.5mm ,b2= 4.8mm , 氐=2.4mm ,h02= 0

18、.8mm ,h|2=12.2mm ,h22 二 22.6mm , Zs2 二 30(11) 极距-Di12PI.； 210164.85mm4(12)定、转子齿距定子齿距：n D t1i1Zi二 21013.74mm48-31 -转子齿距:t2卫Z?: 208.617.24mm38(13) 绕组节距 y =11 -1 =10。(14) 每相串联导体数Ns13a1乙26空=2083 2其中，每槽导体数Ns =2每圈匝数二2 13 = 26 ;并联支路数a2。(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3 -门1.108mm。绝缘后直径2d=1.27mm,截面积 A“ = 1.

19、108(mm)。(16)槽满率槽面积：2R b& , R2 4.5 6.34.526 2As hs-h21.5-2181 10 m2 2 2 2其中，槽楔高度按文献 中表2-7选取，取 0.2cm。对于双层叠绕组，槽绝缘所占面积为：A7 2hs nR 2R 0 =0.3 2 21.5 二 4.5 2 4.5 63=21.73 10m2其中，槽绝缘厚度.:i按表文献6中2-7查取。槽有效面积：代f 二人 _人=(181 21.73) 10m2 =159.27 10Jm2槽满率：S 叫 N“ d23 26 (1.27 10)2 _ 79%f 一Aef-159.27 10-6-%其中，导体并饶根数N

20、t1 =3;导体绝缘后外径d = 1.27mm。(17) 铁芯长铁芯有效长：Lef 珂 2 =19.5 2 0.7 =209mm净铁芯长：LFe=KFe lt=0.95 19.5=185.25mm其中，铁芯叠压系数取KFe =0.95。(18) 每相有效串联导体数N 水如=208 0.9251 =192其中，绕组系数Kdp1的计算详见附录B中(1)。3.2 磁路计算(1)每极磁通设负载电势系数初值Ke =0.931，Ks =1.183,参考资料得KNm =1.095 ,则每极磁通为:4KNm Kdp1 f N1-0.01625Wb353.784 1.095 0.9577 50 104(2)齿部

21、截面积定子齿截面积：A1=KFe lt 0 Zp1 =0.95x0.195x0.007272m2 =1616M10m2转子齿截面积：A2 = KFe lt b2 Zp2 =0.95 汇 0.195 汉 0.009282 汉 9.5m2 =16335.2 汉 10m2A2 = KFe lt b2 ，ZP2 =0.95汉0.195沢0.012039 沃 9.5m2 =21187.1 沃 10 m2其中，bi1为定子齿部计算宽度；b2、b,2为转子齿部计算宽度，一般取靠近齿最狭小的1/ 3 处的宽度。(3)轭部截面积定子轭部截面积：Aj1=KFe lt hj, =0.95汉0.195汉33灯Om2

22、=6113d0*m2转子轭部截面积：Aj2=KFe It hj2 =0.95x0.195x31.2x10m2 =5780x10m2其中，定、转子轭部磁路计算高度 hj1和hj2的计算详见附录B中(2)。(4) 空气隙截面积A = If =0.16485 0.209m2 = 34453 10m2(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Ks =1.268，对应的波幅系数Fs =1.427。(6)定子齿磁密0.01679= FS1.45986 = 1.5167TAi116161 10Bt2 = FsBt 2 = Fs(7)转子齿磁密二=1.45980.0

23、16791.5005TA221187.110二=1.45980.01679 占=1.1569TA22118710(8)定子轭磁密Bj10 01679巾5 601W734T2Aj1(9)转子轭磁密Bj2= 0.5Z“4525t2Aj25789 10(10)空气隙磁密Fs1.45980.016790.7115TA2 16161 10(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，Ht2 =20.1A/cm， Ht2 =5.792A/cm， H j1 =11.42A/cm， Hj2 = 15.66A/cm。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。(12)有

24、效空气隙长度ef -K、一1.254 0.7 10 = 0.878 10“m其中气隙系数K、.计算详见附录B中(3)。(13) 定、转子齿部磁压降 定子齿部磁压降：Fi =Hii Lii =14.5 10- 23 10虫A-33.35A转子齿部磁压降：Fi2 =Hj2 Li2 H； L；2 =32.86A其中，定、转子齿部磁路计算高度 Li1、L；2和L；2的计算详见附录B中。(14) 定、转子轭部磁压降 定子轭部磁压降：Fj1 =5 Hj1 Lj1 =0.523 11.42 115 10A = 68.686A转子轭部所需安匝数：Fj2 二 Cj2 H j2 Lj2 =0.348 15.66

25、41.7 10A = 22.7317A其中，定、转子轭部磁路计算长度 Lj1和Lj2的计算详见附录B中(5);定、转子轭部磁路长 度校正系数Cj1、Cj2按文献6中图2-15查取 。辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。(15)空气隙磁压降A 二 497A1.254 0.7115 0.7 10U004： : 10_6(16)饱和系数KsF- Fi1 Fi2Fd497 50.3737.6119497= 1.177由于上述计算出的饱和系数值与假设值较为接近，即满足Ks - KsKs0.01，故可以继续计算，否则必须返回重新计算直至满足要求。峴扬爛滾澗辐滠兴渙藺。(17)每极磁势F0 = F. Fi1 - Fi2

26、- Fj1 - Fj2 =497 50.37 37.612 68.686 22.732 = 676.399A(18)满载磁化电流2 p F。0.9 m1 N1 Kdp12 2 676.39960.9 3 104 0.9251A=10.415A(19)满载磁化电流标幺值I KW10.4150.3957826.316(20)励磁电抗标幺值3.3参数计算* 1 1Xms*2.527Im 0.39578(1)定子槽漏抗标幺值2m1 p h S1Xsi乙 Kdp1lef2 3 2。号何12 Cx = 0.29468Cx48 0.92510.209其中，漏抗系数CX详见附录定子槽比漏磁导-S1详见附录B

27、中(7)。(2)定子谐波漏抗标幺值X* m1 ISX节二 22-二 5 Kdp1 Ks其中，定子谐波单位漏磁导可查文献3 0.16485 0.00592232二 0.878 100.92511.177Cx =0.33542Cx中表2-12得到：ZS=0.00592定子端部漏抗标幺值XE10.57.31 -1。lef Kdp1 250.57 0.16485 (31)X=r-6Cx=0.3940Cx0.209 0.92512 2定子漏抗标幺值X十 X& X ；? Xe1 转子槽漏抗标幺值* _ 2m1 p h s2XS2= (0.29470.33540.3940) Cx = 0.054165Cx=

28、 2 3 2 05 482438 0.209Z2 lef其中，L2为转子铁芯长度，因本台电机无径向通风道，故有Cx =1.2912CxLL ;转子槽比漏磁导 s2的计算详见附录B中(8)。(6)转子谐波漏抗标幺值* m1，二 RX& =CX2n2 -ef KsXef3 0.16485 0.0072_Q0.878 101.177Cx 二 0.33942Cx其中，转子谐波单位漏磁导可查文献中表2-13得到：、R = 0.007。(7)转子端部漏抗标幺值Y*0.757 DrXE2lef 2pCx757 0.1600.209 4Cx14488：其中，转子导条长度Lb二L ;端环直径Dr=D2 T.5hr =18.5-1.5 3.6 =13.1(cm)。(8)转子斜槽漏抗标幺值XSK - .50.17114Cx=0.07137Cx(8) 转子起动漏抗标幺值* * * * *X ；_2(si)二 X s2(si) X 2(si) X sk(si) XE2= (0.8885 0.1415 0.07137 0.14488)Cx =1.2462Cx = 0.0659(9) 起动时定、转子总漏抗标幺值Xsi)=X*1(si)0.04108 0.0659 = 0.10699(10) 转子起动电阻标幺值R2(si)二 Kf rBRR =4.79 0.01768 0.0032