小型电动机的设计与制作

1、小型电动机的设计与制作1 设计目的电机与拖动是一门要求实践性很强的课程，具有极其广泛的工程应用价值。 若要深入地掌握理论知识， 就必须在加强理论学习的基础上， 注重加强工程实践 操作技能的系统训练。 不仅通过实验论证一些理论问题， 而且还要通过工程设计、 工程实践等环节， 掌握该课程在实践工程应用、 故障分析等方面的综合实践技能， 使学生树立工程意识、 提高工程实践能力。 本课程设计旨在通过学生独立完成小 型电动机的设计以达到对学生的综合性训练。2 设计计算与装配过程2.1 设计题目试设计一台 f=50 Hz 的三相异步电动机 ,额定电压为 380 V ，额定输出功率0.55KW，额定电流1.

2、5A，额定转速1390转/分钟，额定效率73%，额定功率因 素0.76, 丫型接法，极数为4,极对数p= 2,即2p=4。1）计算功电流；2）计算定子槽数，转子槽数；3）计算电机主要尺寸（定子铁心内径，外径，铁心有效长度）；4）计算气隙，转子外径；5）铜线直径及绕组匝数的计算。2.2 设计参数计算由题目设计数据，查询书籍异步电动机设计手册附表 1-9 丫系列（IP44）小型三相异步电动机技术数据（380V、50Hz）可知电机型号应为 丫801-4。1）计算功电流二相异步电机功电流计算公式为IkY=-根据题目所给数据得0,55 X 103W3 X 220V=0.83(A)2）计算定子槽数，转子槽

3、数根据丫801-4电机数据可知定子槽数 爲，转子槽数二的关系为IJZ2 = 24/22极距计算：乙=6（槽）2 P为了较好地抑制5次与7次谐波，采用短距绕组；节距y = 2= 5 （槽）63）计算电机主要尺寸（定子铁心内径，外径，铁心有效长度） 根据Y801-4电机数据可知：定子铁心内径： % 二 75mm定子外径：顷吋铁心有效长度：4）计算气隙，转子外径根据Y801-4电机数据可知：气隙长度：:二:上二二转子外径：_ _5）铜线直径及绕组匝数的计算铜线截面积计算公式为其中，一：定子额定电流:并联支路数代讨1：并绕根数L ：定子电流密度对于小型电机，h较小，常取总1二丄；当：_较大时，可选用|

4、.根导线并绕般取同臥口；对于_，定子电流密度一般在，取ih-賞由铜线截面积计算公式可得 一 -丄:;一；！又由得 d=0.9mm。绕线匝数：根据丫801-4电机数据可知：丄止，其具体计算公式为Nsc2.54（1 - ；L）U p 100Dil LZ1 B Kdp其中，1 - L :降压系数（一般取0.750.95）,这里取0.8;U ：相电压，这里 u . = U N =220V V3p :极对数Dil :定子铁芯内径，这里7.5cmL :定子铁芯长度，这里6.5cm乙：定子槽数24槽B :气隙磁密，0.400.65,这里取0.6Kdp :绕组系数，这里取0.966计算得"31（根/

5、槽），实际取128（根/槽）2.3电机拆卸2.3.1拆卸过程1）断开电动机电源，保证操作人员的安全；2）拆去接线盒内的电源接线盒接地线，使定子铜线与外部接口断开，按接线盒上 的相序，标注相关铜线的对应相序；3）拆下风扇罩上的螺丝，取下风扇罩；4）拆下风扇，顺便清扫一下污垢；5）拆下前轴承外盖盒后端盖螺钉；6）敲出转子联通后端盖，观察转子结构，为一个已经镶嵌好的铁心；7）拆下前端盖，使定子绕组的两端都显露出来，观察定子绕组，为单层绕组结构, 线圈与线圈之间紧密连接，铜线之间有类似于纸质的物质相隔，起到绝缘作用，定子铁心为硅钢片压制而成，明显看得出每片硅钢片之间的缝隙，技术不怎么样;8）将定子线圈

6、从定子铁心上面小心拆下，拆下绕组，观察线圈具体绕制方法和镶嵌方法并记下线圈绕组镶嵌图示（手工绘制），如图 1所示51-2.3.2拆卸注意事项1）注意要在断电情况下对电机进行拆卸；2）拆螺丝时要小心旋转，不要把螺丝帽的凹痕弄掉;3）拆卸风扇时小心风扇叶片，不要弄断叶片；4）拆卸线圈时要按部就班，不能操之过急；5）线圈拆卸一定要注意轻手，注意不要把绝缘层弄破，否则容易造成事故。2.4 电机装配绕组嵌放方法（定子绕组采用单层链式绕组，节矩为16）,对照图1,起始槽选定以后，即可按以下顺序进行嵌线：1）假设以第 7 槽为起始槽，先将 U 相一线圈的下层边 （由于该线圈边的端部是被 压在其他线圈下面的，

7、故称下层边 ）嵌入第 7 槽，上层边暂时吊起不嵌。2）空一槽（第8槽），将W相一线圈的下层边嵌入第9槽，其上层边暂时也吊起不 嵌。3）再空一槽（第10槽），将V相一线圈的下层边嵌入第11槽，其上层边按y=（ 1-6） 槽嵌入第 6 槽。4）再空一槽（第12槽），将U相第二个线圈的下层边嵌入第13槽，其上层边按y= （1-6）槽嵌入第 8 槽。5）按空一槽、嵌一槽的方法，依次将其余线圈嵌完。6）最后把 U 相和 W 相尚未嵌入的上层边（吊把边），分别嵌入第2和第 4槽，整个绕组即全部嵌好。3 试验结果与分析3.1 绕组对一机壳及其相互间绝缘电阻测定本实验采用500伏摇伏表，摇表外有两个接线柱，分

8、别标有“ L”和“E”。将 二绝缘导线的一端分别接于二接线柱上，另二端分开，用手摇动摇表（转速约 120 转/ 分），表的指针指向无穷大。如果把引线的两端迅速碰一下，表的指针 应偏转至 0 欧。检查电动机绕组的相间绝缘电阻时，将摇表“ L”和“E”的引线分别接至待测 的不同相绕组的端头，摇动摇表，表的指针指到 750MQ。检查各相绕组对铁心的绝缘电阻时，可将“ L”引线接该相绕组的一端，“ E”的引线与外壳相接，绝缘电阻为 500MQ。结果分析：对于工作在380V的电器，绝缘电阻不应小于 0.5兆欧。因此，相 间绝缘与绕组对铁芯绝缘均符合要求。3.2绕组在实际冷态下直流电阻的测定伏安法测得的数

9、据如表1所示表1绕组I绕组U绕组川I (mA504030.130.240.150.250.240.130u(v)0.630.510.380.380.510.640.640.510.38R(Q)12.612.7512.6212.5812.7212.7512.7512.7212.67平均值(Q)12.6612.6812.71结果分析：根据图2接线与测定结果，可由公式R = U计算得定子各相的冷I态电阻值，分别为12.66Q, 12.68 Q，12.71 Q。理论上，三相对称电阻应相等，而实验计算结果已相当接近，在误差允许范围内，完全符合要求。3.3空载电流和空载损耗的测定空载试验数据如表2所示表2

10、序号Uol(V)I ol(A)P(W)COS0OUAbUbcUsaUdlIaI BI CI OLPPiPo1367.5375382.53751.1 :1.081.11.09-187.5 1340.1152.60.222345345352.5347.51.121.11.11.11-133.7255.4121.70.1833153153183160.930.90.950.93-101.7198.696.90.1942852852852850.550.550.580.56-76.04 115982.960.3052102102102100.55 10.530.550.54-31.48 :90.475

11、8.990.306178.5178.5178.5178.50.450.450.450.45-15.9566.8850.930.367142.5142.5142.5142.50.40.380.40.39-4.32 149.5945.270.478939393930.30.30.30.37.1733.0240.190.8396967.56968.50.350.350.350.359.3826.9436.320.87空载与短路测定接线图结果分析：根据图3接线与测定结果，可根据公式 PQ=P1 P计算出空载.uAb+ ubc u ca功率，再根据公式Uol计算出空载电压，再根据公式| IAB 1 BC

12、 1J3-C a求出空载电流，最后根据公式p =IolCOS求得功率因数。通过查找资料可知，空载时，定子的功率因数较低，约为0.10.2,与测量计算结果完全吻合，进一步说明电机设计的正确性。此时，转差率s、0，电机吸收功率主要用于励磁 ，原等效电路转子部分相当于开路。由空载实验数据求激磁回路参数:空载阻抗：Z -空载电阻：1萨31空载电抗：X 二激磁电抗：Xm = X激磁电阻：T98.69 ； 丫 型接法Iol告=42.8竹；y型接法0LZ2-訂193加X|,. =207.99' ,其中X|二14.03由短路实验测得。号=33.610L式中，PFe为额定电压时的铁耗，由下图4确定图4铁

13、耗与机械损耗图由实验数据画图，得到Pmec=328W，所以PFe二P - PmecT19.8W结论：空载时，功率因数只有0.10.2,非常低，即利用率很低。因此，应避免大马拉小车现象出现。尽量让电机工作在额定负载，此时功率因数最大，利 用率最高。3.4短路试验短路试验的数据如下表3所示表3序号UKl(V)I kl(A)R<(W)cos就UAbUBcUCaUkLI aI BI CI KLPRiRk182.582.582.582.51.251.251.251.2520.7100.2120.90.68267.567.567.567.5111113.516881.510.693484848480

14、.750.750.750.757.438.1345.530.734333333330.50.50.50.53.317.7721.070.735303030300.450.450.450.452.4114.1216.530.70结果分析：根据图3接线与测定结果，可根据公式&二P + P计算出短路功再根据公式UKL =UAB Ubc Uca3计算出短路电压，再根据公式IIA IBC ICAIIL -Ukl求出短路电流，最后根据公式E = m誘I klcos求得功率 因数。此时，电机堵转，S = 1,相当于转子短路，而主要功率消耗在铜耗上，励磁 部分很少，可以忽略。由空载实验数据求激磁回路参数：短路阻抗：Z =Uk- = 38.111IKL短路电阻：k叮2=25.79"3I KL短路电抗：Xk- ZK【rR28.06转子电阻的折合值：2汀K -心=13.11式中，r1C T