Y132S-4电机设计(题目4)

1、XXXX大学电机设计任务书三相笼型感应电动机电磁设计及其运行性能的计算班级 ：姓名 ：学号 ：指导教师：精品20XX年X月一、课程设计的性质与目的电机课程设计的是电气工程及其自动化专业电机电器尺其控制方向（本 科）、电机制造（专科）专业的一个重要实践性教学环节，通过电机设计的学习 及课程设计的训练，为今后从事电机设计工作、维护的人才打下良好的基础。电 机设计课程设计的目的：一是让学生在学完该课程后，对电机设计工作过程有一 个全面的、系统的了解。另一个是在设计过程培养学生分析问题、解决问题的能 力，培养学生査阅表格、资料的能力，训练学生的绘图和阅图能力，为今后从事 电机设计技术工作打下坚实的基础

2、。二、设计内容1. 在査阅有关资料的基础上，确定电机主要尺寸、槽配合，定、转于槽形及 槽形尺寸。2. 确定定、转于绕组方案。3. 完成电机电磁设计计算方案。4. 画出定、转于冲片图。5. 完成说明书（16开，计算机打印或课程设计纸手写，计算机打印需提供纸 质计算原稿）6对已经完成的电磁设计方案建立有限元模型,利用ANSoFT软件迸行运行性 能的仿真计算，给出性能分析图表等。三、课程设计的基本要求1. 求每位同学独立完成一种型号规格电机的全部电磁方案计算过程，并根据所算结杲绘出定、转于冲片图。2. 要求计算准确，绘岀图形正确、整洁。3. 要求学生在设计过程中能正确査阅有关资料、图表及公式。题目4

3、: Y132S-4额定数据与性能指标1、电机型号Yl 32S -42、额定功率 PN=5.5千瓦3、额定频率h=50赫 4、额定电压及接法UN=380伏I-5、极数2P=46、绝缘等级B7、力能指标：效率7 = 0.853功率因数ms0 = o.849、最大转矩倍数T；I = 2.2起动性能：起动电流倍数/；=7,起动转矩倍数7； =2.2主要尺寸D = 0.2 Inl DiI = 0.136/n/ = 0.115n = OAnlmDi2 = d = 0.048/?/ ;% =3%?定于槽形采用斜肩园底梨形槽：1 = 3.5mm hQl = 0.8mm l = 6.7mm ax = 30

4、76; /;I = 4.4mm vl + Ajl2 = 14.5mm转于采用斜肩平底槽：2 = mm h02 = 0.5mm bs2 = 5.5mm bs22 = 3mm a2 = 30° hs2i + hs22 = 25mm四、计算部分（一）额定数据和主要尺寸:1. 额定功率：Pn = 5.5&F2. 额定电压：UN=UN=3S0V （接）3功电流：IlCr =-4-加.vt>4. 效率： = 0.8535. 功率因素：COS =0.84 6.极对数：P = 27. 定转于槽数每相每板槽教取整数如=3则 Zl =2npql =2×3×2×

5、3 = 36Z2 =32并采用斜肩平底槽8. 定转于每极槽数ZI _362pTZ, 32=9. 确定电机电机主要尺寸主要尺寸来确定2和心KE = 0. 0108 In PX - 0. 013Q + 0. 931=0. 0108 In 5. 5 - 0. 013 × 2 + 0. 931=0. 923计算功率 cos= 0.923×5.5×1O3O.853×O.84=7.085KW初选 ap = 0.68 , KNm 1.095 , KdPl = 0.96 可取 = 25600%?,取 Bj= 0.67T ,假定 T440久 ino16.17.085 &#

6、215; IO30.68x1.095x0.96 # 25600×0.67 °1440=0.00245/取 = 1.5× 0.00245 m = 0.127?1.5×r按定于内外径比求出定于冲片外径DJD0.1270.64= 0.198/W取 D1 =0.20/?Dn= DIX(Dfl/0) = 0.20/0.64= 0.128 也的八站亠T a &, V 0.00245 八(必、铁心的有效氏度：Ief=-T = -O PS- = ° 149 m取铁心长厶=0.150也10.气隙的确定 = 03(0.4 +× IO"3

7、=0.3 × (0.4 + 70.128×0.150) X 10"3 In 0.4 Ix 103 m于是铁心有效长度 Ief = Ii + 25 = (050+2× 0.00041 )m = 0.15Im转于外径D2 = DfI -2J = (0.128-2×0.00041)Jn = 0.127m转于内径先按转轴直径：Dr2 =0.04811极距莖空怛mIP 412.定于齿距DZl/F X 0.12836= 0.011/?转于齿距D1Z2r× 0.12732=0.0125m13.定子绕组采用单层绕组,交叉式，节距19, 2-10, 1

8、1-12 14为了削弱齿谐波磁场的影响，转于采用斜槽，一般斜一个定于齿距人，于是转子斜槽宽=0.01n15 设计定于绕组 每相串联导体数:._ cosDlA _ 0.853x0.84龙0J28x25600 _ 勺。)3x4.82Pl=忒='取并联支路5=1,则每槽导体数并联支路5 = 1 每槽导体数Nd= 4216.每相串联匝数 Nl = = 4- = 504 Wl 3x1每相串联匝数 N,=字= = 25217.绕组线规设计初选定于电密Jl =AImmI ,计算导线并绕根数和每根导线截面积的乘积。Nn A、= A , = 67- .6837irz2ClAJX l×4.0其中

9、定于电流初步估计值KW± = 6.73 A cos 0.853 ×0.84选用截面积相近的铜线：高强度漆包线，并绕根数/Vn =2,线径4=106皿，绝缘后直径d = 3mm ,截面积Ad=O.8825 ?,NnAd=L765讪丄18.设计定于槽形因定于绕组为圆导线散嵌，故采用梨形槽，齿部平行。初步取=1.4,按式（Io-18）估计定于齿宽bt,KJ=O.Ol 1x0.67 _o oo554mO.95×1.4初步取BIl=I.25T,按式（10J9）估计定于觇部计算髙度h-叱=J 2心冲=O.lx0.68×0.67 _0 0i92m2 × 0.

10、95 × 1.25按齿宽和定于觇部计算高度的估算值作出定于槽形二刃q+2（心+/+/加）SllninZ0.128+2×(0.8+14.5)×10"3 OQ n.o.o× 10 36= 5.04x10%_刃D门+ 2(如+人】)_ h1 _Zl11_ 刃0.128 + 2X(0.8 + 0.924)×103J 67iq.3=36一 X= 4.77xl OTmll =z'll1 =0.924×1032×3取 =4.9×1019.槽满率槽面积=135.6 X10" F按槽绝缘采用MM复合绝缘，

11、4=035川，槽楔为II = OJmmy复合板, 槽绝缘占面积。A =d(2½ +“)=0.00035 ×(2×0.0145 + r× 0.0044)= 14.9 × IO"6/H220.绕组系数KPi = 1Sin沁- = 0.95983sinT其中a = p-Zl2×360036=20KdPl=KdlKM=IXo .9598 = 0.9598每相有效串联导体数Ns = K 如心=5O4× 0.9598 = 48421.设计转于槽形与转于绕组预计转于导条电流：/, = kJ、= o.9Ox6.73X 竺例 A =

12、 274.84A Z232其中kx = 0.90由资料査出。初步取转子导条电密Jh/mm2 ,于是导条的截面积：4=-=JB274.843.5Innr = 78.52wh2仏=172(ZZyz 22+z7°jk-21-5.5×10z?027 2x(25 + 0.5)xl('T32= 1.96xl OfI昱二2(化2】+如+人22 )次人Z2也0.127-2x(25+ 0.5) X10-3 W AIo3加32_ X “= 4.46 × IO'3/?/2 = ill 2max + 亍 2max 切2min)=4.46 X10+ 丄(4.46 X10一

13、1.96 X1 Of3= 5.3×103n导条截面积(转于槽面积)每=(处尹血2+(也尹)也1 + 5.53 + 5.5->=()× 14.5 + () × (25 一 1.30)7；?'2 2= 147.85x10"/估计端环电流732IR = 1；亠 = 274.84×-A = 699.87 A 2p4兀端环所需面积Hmr = 333.27ImJr其中 端环电密JK=O.6Jli=2Amm2得端环所需面积为=330xl（6肿（二）磁路计算22 满载电势 初设 = (l-) = O.94OEI=(I- WL)UNe = 0.94

14、0 ×380V = 357.2V 23.每极磁通初设=l37由图35査得=I.08E%点、Wb357.24x1.08x0.9598x50x252=0.00683Wb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41 =kFellbiXZlA = 0.95 × 0.150 × 4.9 × 105 × 9 = 6.284 × 10' w2 人2 = Mz7,2z.2 =0.95x0. 15O×5.3×1O3×8 = 6.O4×1O'3 725. 定于辘部

15、高度D -Dlr 1h八=一 -力门+丄八 23=0'2° 0,128 - (0.8 +14.5 + 4.4) X10"3 +X103Zn= 17.8×10'3h转于馳部高度lt 6 5 I 0.127-0.048 cd。-s lo 1n-3 hi-t = -t, =-(25 + 0.5 + 1.5)x10 = 12.5×10 HIj 2 2觇部导磁截面积Aji =VAl =O95×O.15O×17.8×1O'3z2 = 2.537×10"3 z2Aj2 = k Felihjl =

16、0.95×0.150×12.5×10"3m2=1.78×103m226. 一极下空气隙截面积A = lef =0.1×0.15 nf =0.015 Iw227. 波幅系数C=理=丄=丄= 1.37r 你 0.7328. 气隙磁密计算1.37×0.6830.0151T = 0.62T29. 定于齿部磁密:1.37x0.006836.284 XIO"3T = 1.49T30. 转于齿部磁密FTT1.37x0.006836.04x10“T = .55T精品31. 从023磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度:Hl=I9.1

17、 AICnlHi2 = 26.7 AlCnI32. 有效气隙长度et =k= .373x0.4x= O.55×1O"3其中气隙系数为厶 _1(4.4J + 0.751)*jl r1(4.4J + 0.751)-_0.01 Ix (4.4 ×0.41×l 03 + 0.75 × 3.5×10-3)"o.O11×(4.4×O.41×1O3+O.75×3.5×1O)-(3.5×1O"3)2= 1.3362(4.4J + 0.75)4(4.45 + 0.7 5/?

18、(P)?(P_0.0145 × (4.4 ×0.41×10-3+0.75×l×l OT)=0.0145×(4.4×0.41 × IO-5+O.75×l ×10-3)-(l×10-3)2= 1.028k = kkl = 1.336x1.028 = 1.37333. 齿部磁路计算长度Ln = (A11 + Zi21) + j1 = 14.5 + × 4.4m = 15.97 X103nLi2 =(12 +2) + -z2i =26.47 Xl(TS234. 觇部磁路计算长度35.

19、 气隙磁压降遊=l373x()62x()41xl(尸 A = ?77 74A J /00.4rxl0"36. 齿部磁压降I=HfI11 =19.1×1O2×15.97×1O3A = 3O.5AFi2 = Hi2Li2 = 26.7 × IO2 × 26.47 × IOe3A = 70.67A37. 饱和系数心 + 竝 + 存2 _ 277.74 + 30.5 + 70.67JF277.74'1 37-1 364误差二=0.309% <1%,合格1.36438.定于觇部磁密0.00683 r = I 35712

20、An 2×2.537 × IO-339.转于辄部磁密1 0.00683BJl =7 2你2x3.49xlOJ " 140.从D23磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度：HJl = 10.5 A/cm HjI = 3.65 AlCinh八 _ 17.8x10-3V" -OJ41馳部磁压降：其中馳部磁位降校正系数由资料的附图査出 = 0.178, Byl=I.35 于是CZI=O.55024.5×103OJFil = CUHjILjI =0.550 × 10.5 XIO2 × 71.55 × IO-3 =41.32 A

21、=0.245 , B)I = 0.98T 于是 Cj2 = 0.660F,? =CilHjILiI =O.66O×3.65×IO2×2&48xl CT =6.86 A42.每极磁势Fa=F+FiX +Fi2+FJ+pj2=(277.74 + 30.5 + 70.67+41.32 + 6.86)= 427.09A43 满载磁化电流:2叽4x427.09A = 2 62A0.9Wl Nik 0.9×3× 252 × 0.959844.磁化电流标么值45.励磁电抗2旳中畔矯4×50×0.4×106

22、15;3x(252×0.9598)2×0. 151x0.1©龙 X1.37 X 2 X 0.55 ×103= 148.26 =X 厶W = 148.26x4.82 = J gg心一""瓦7一380 一 (三)参数计算46.线圈平均半匝长单层线圈IC = IB + KCry =0.19+1.2 × 0.0938=0.302mIIi = /,+2/=()5+2×0.02=0.19m_ DiI + 2(0 + 11) + 21 + y _ 0.128+2(0.8+0.924)? IO 3+(14.5-0.924)? 10

23、3+4.4? 1O3×O.84= 93.8 ×103节距比 23W0 Wl,取0=0.8其中d是线圈直线部分伸出铁心的长度，取Io-30mm,本设计中取0.02mO氏-是经验系数取1-247. 单层线圈端部平均长IE = 2dx + KCTV = 2 X 0.02+1.2 X 0.0938=0.153m48. 漏抗系数C4好“)(MK如)%凡CY =mpUN=4龙 X 50 X 4 X10一7 X (0.9598?252)? x 0.149 x 55003×2×3802=0.043749. 定于槽比漏磁导Al= KM“I + KMLl二 1 ×

24、 0.410+1 × 0.83=1.24九=如+2岛I (+l)0.82x0.924二+3.53.5 + 6.7=0.410AL=(14.5-0.924) =I 542r2l 2x4.4的=仝二= 0.76査图附1-6得4.=0,832r2l 2x4.4其中 KUl=KU=I50定于槽漏抗ZIK如匕2×3×2×0.15× 1.24Cx36×O.95982×O.151=0.446 C51.定于谐波漏抗2efKiJKS_3×O. l×0.009Cx 2 X 0.55 × 103 × 0.9

25、5982 × 1.36=0.397 G其中由图4_1()査对应的qi =3, p=().8可查表得工S = 0.009。52.定于端部漏抗单层交叉式绕组的端部漏抗与分组的单层同心式绕组相近则：# _ 0.47(/E -0.64ry)Cx0.47(0.1143-0.64 × 0.0938)CY0.15I×0.95982=0.1836；53定于漏抗标幺值二(0.446+0.397+0.183) CX二 1.026 G =0.044854转于槽比漏磁导sl = Alll + l 7 =0.5 + 1.8 = 2.3=fc=T=0542(÷,)+2乂13 + 4

26、二1.8(1+5.5)由 Aay0F&33, bfbj=.S3 査表得 l=1.455.转于槽漏抗X _ 2叫儿入452 Z岛2× 3×2×0.15×2.3C.32x0.151二().857G56.转于谐波漏抗3×0. Ix 0.015Cv×0.55×103x1.36=0.6 Ic査表得工 后0.015,由Z22p=8得出57转于端部漏抗V* _2523z2_°757 DR 厂AE 2 " V八 Z C 丿 5 一 / O C .vZ2 2plef×2pIef IP0.757 072 厂

27、CV0.1514= 0.216CY58.转于斜槽漏抗XJ=O5(%)g= O.5x(OO%025)2O.6iq=().195 G59.转于漏抗X<2 =X$2 +X<52 +Xe2 +X.S =(0.857+0.61 ÷0.216+0.195) C = 1.886；=0.0826().总漏抗XG =XE +X<2=0.12761.定于直流电阻R厂 P*2NJ<=0.0217x1(T6x2x252x03142×0.8825×10'6×l二 1.945 G时铜的电阻率。其中岛=0.0217 X1 OrQM为E级绝缘平均工作温度

28、75°62.定于相电阻标幺值1.945x4.82380=0.02563. 有效材料宦二导钱重量Gy =ClCNHZINiIA：、PCU=1.05×0.314×42×36×2×0.8825× 106X8.9× IO5=7.83 kg式中Q为誇虑导线绝缘和引线重量的系数，漆包圆铜线取l05PCtl为导线密度硅钢片重量GFe - KFZ (Dl + )2 PFt=0.95X0.15× (0.2+0.005) 2X 7.8XlO3=46.7处其中 = 0.005/7?是冲剪余量；PAv. =7.8×10

29、/?-是硅钢片密度。64. 转于电阻导条电阻折算值.PKiiIB 4/7?I (NlKdPi) A-二_ 0.0434 X106 X1.04 X 0.195 X 4 X 3 X (252 X 0.9598)? 147.85 xl (6x 32=1.306 G式中心是叠片不整齐造成导条电阻增加的系数端环电阻折算值-_ pD fiZ 01N NIK 如)-氐=亦ARZl0.0434 ×10-6×32×0.172×3x(252× 0.9598)22××22×330×10"6×32二 0.15

30、8 C导条电阻标幺值1.306x4.82% 一 380=0.0166RR =0158x4.82380端环电阻标幺值=0.002转于电阻标么值=+=0.018665. 满载时定子电流有功分量标么值-%, = %.888 = 1-12666. 满载时转于电流无功分量标么值1；=6 X7l+(1 X/Q勺=1.0216X0.13944 ×(1.126)2 ×1+(1.0216×0.1394× 1.126)勺=0.185 1 =1 + X% * =l+0044%88 =1-02467. 满载时定于电流无功分量标么值IIQ=C+ Tr=O.543+0.185=0.

31、72868满载电势标么值KR - Sl1 (切人/ + Ztq XC)=1-(1.13X 0.025+0.725 × 0.0448)=0.939与22项初设值传相符69. 空载时电势标么值I-O = I-V XJr=I -0.543X0.0448 =0.97670. 空载时定于齿磁密HiIQ = 26.7 AlCmBllO= (ML)E 严(°97% 940)X149 =1547T71. 空载时转于齿磁密=W×155=16°9THilQ = 31.SA/Cm72空载时定子觇磁密HHO = 12.6 A/CwH 八0 = 3.S3ACmI-%0.976B府

32、 C )Bil=(-)×.35=A()1 一勺0.94CjIo = 0.5073. 空载时转于觇磁密坊沪(戶L)为 2 =(磐)x°98=1.017T1 lU.94CPn = 0.65074. 空载时气隙磁密=心=(船)X 0.62 =0.644TI- l0.9475. 空载时定于齿部磁压降FrIO =HdM,=26.1 ×102×l 5.97 × 1 ()-42.64A76. 空载时转于齿部磁压降化尸U4=37.8X l()226.47X l()-10()06A77. 空载时定于觇部磁压降Pfi-CfJHfHtLiJ=O.50 ×

33、12.6× 102×71.55× 1(3=45.O8A78. 空载时转于觇部磁压降F斫CCHaLm2> × 3.83 ×102× 28.48 X Kr=7.09A79. 空气隙磁压降F -JOZA)=I.373x0.644x0.4IXIo-_28M9A0.4rxl0"80.空载总磁压降=10 + 2() +Fjio + 耳 20 +FjO=4264+10006+45.08+7.09+28&49二483.36A81. 空载磁化电流I _ 2讥,w°0.9 X" MK如2×2×

34、;483.36 0.9×3×252×0.9598二 2.96A(四)工作性能计算82. 定于电流标么值= y(p +q = (1.1262 + 0.7282) =1.34定于电流实际值Il = 17jbt. = 1.34 × 4.82=6.46A83. 定于电流密度Jl= 一L = 646 = 3.84A / mm2 axNtxA9ex 1x1.683 84.线负荷85. 转于电流标么值厂二 J(3"+宀)=(1.1262+0.1852) = 1.141转子电流实际值Z2321.141x4.82x3×504×q9598=24

35、9.4A端环电流实际值LzL= 249.4x32 =635J A 2p 2××286. 转子电流密度导条电密厂&眾T聞A / 加端环电密= = 1 = 1925Zw87. 定于电气损耗PJ=1.342 × 0.025=0.045PCld= PCl PN =0.045 × 5.5 × 103=248W88. 转于电气损耗PAII =I2 -R2 =1.1412× 0.0186=0.0242PASZ 二 PAj ZV= ().0242 × 5.5 × Io-133.2 W89. 附加损耗铜条转于,=0.02P=

36、 P： Rf0.02 × 5.5 XlO3=Il0 W90. 机械损耗二级封闭自扇冷式P= (3pf(Dl)4 ×= (3/2)2 X (0.2)4 X 1()仁36 M机械损耗标么值ZV= 7%R=365.5X 1(P=().()065491. 定于铁耗(1)定于辘重量G=4pAe,LdPfre =4×2×2.537× W3X71.55× 1 (尸×7.8XlO3=Il.33kg定于齿重量G=2PAilLitZ PFe =2 × 2 X 6.284 × W3 X 15.97 × W3 

37、5; 7.8 × 103=3.13kg损耗系数沿 5.7Ph=4.2 (4)定于齿损耗PF = Kl Phet G=2×5.7×11.33=129.2W定于觇损耗PF- K2PheiG=2.5 X4.2× 3.13=32.865W(6)定于铁耗PF= PFe六 PFer129.2+32.865= 162.065 W'对于半闭口槽按经验取K1=2 A>2.5铁耗标么值PFe= /¼R=162.O655.5 X 100.()29492. 总损耗标么值;= PJ + PAd + 阳 +, 5；=0.045+0.0242+0.00654+

38、0.02+0.0294=().12593. 输出功率Pv=l +;= 1 +0.125=1.12594. 效率 = 一 p7 Pv/-1 0.125/1.125二().889%(88.9%-88.8 %)88.9%=0.112%<0.5%95. 功率因数CoS0=切7厂二 1 126/1.34=0.8496. 转差率Pj *1 +心2 + + Fer + 匕二0.02421 + 0.0242 + 0.02 + 0.0294 + 0.00654=0.0224PFHr + Feir(I- 0.5) X129.2 + (1-0.4) × 32.8655.5x10'=0.015

39、397. 转速g=(6FP)(I _ S-Q=60X50/2X(1-0.0224)= 466Armin98. 最大转矩倍数T ='-Sn"'2(&+J(R+ X)=1_ 0.02242 × (0.025 + (0.0252+0.1392)=2.94(五)起动性能计算99. 起动电流假设值I、： =(2.53.5) 7；Thr=3 X 2.94 X 4.82=42.51 A100. 起动时定转于槽磁势平均值FF I： (NM沁 MW+Kd：KW(ZZJ J(IYO)=42.51 ×42×0.707× 1 +0.95982× 1 × (36/32) × 0.976=2539.46A101空气隙中漏磁场的虚拟磁密L=<> FJ 2 c=0.4 × 106 × 2539.46/(2 × 0.41 × 1(5 X 0.97)=4.0IT=0.97由EL査得漏抗饱和系数A>0.5102齿顶漏磁饱和引起的定