电机方向课程设计

1、.题 目 (算例 )： Y132M-4额定数据与性能指标1、电机型号 Y132M -42、额定功率PN=7.5 千瓦3、额定频率 f N =50 赫4、额定电压及接法UN =380 伏5、极数2P=46、绝缘等级B7、力能指标：效率0.8530.878、功率因数 coso.840.859、最大转矩倍数 TM2.210、起动性能：起动电流倍数I st7 ,起动转矩倍数Tst2.2算例（一）额定数据和主要尺寸：1. 额定功率： Pn 7.5KW2.额定电压： U NU N380V （接）3.功电流： I kWPN7.5103A6.58AmU N33804. 效率： ' 0.875. 功率因

2、素： cos ' 0.856. 极对数： p 27. 定转子槽数每相每极槽数取整数q13则 Z12mpq1232336Z232 并采用斜肩平底槽8. 定转子每极槽数;.Z p1Z13692 p4Z p2Z 23282 p49确定电机电机主要尺寸主要尺寸来确定D i l 和 l ef'K E0.0108ln PN0.013p0.9310.927计算功率P'K E''PN'cos7.51030.9270.870.859.4KW初选 a p'0.68 ， K Nm'1.095 ， K dp'0.96 可取 A'25600

3、 A，取 B'0.67T ，1m假定n'1440rmin 。V6.11?p''''? ''n'ap K Nm K dpA B10.686.10.96?10.67? 9.4 1031.0952560014400.00324m3取1.5则 D il' 32p V340.00324 m0.141m1.5;.按定子内外径比求出定子冲片外径D1'D i10.1410.2203mD i 1 / D0.64取 D1 0.22mD i1D1( D i1D )0.22/ 0.640.141m铁心的有效长度： lefV0.00

4、3240.163mD i210.1412取铁心长 li0.160m10气隙的确定0.3(0.47Di1l i )10 30.3(0.470.1410.160)10 3 m0.410 3 m于是铁心有效长度 lefl i2(0.160 2 0.0004) m 0.161m转子外径 D 2Di12(0.141 2 0.0004)m 0.140 m转子内径先按转轴直径： D i 20.048m11极距D i10.1412p40.111m12定子齿距t1D i10.141Z1360.0123m转子齿距t2D 20.140Z2320.0161m13定子绕组采用单层绕组，交叉式，节距1-9 ，2-10 ，

5、11-1214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.t1 ，于是转;.子斜槽宽 bsk0.0130m15. 设计定子绕组并联支路 a11. 每槽导体数 N s13216. 每相串联匝数N s1 Z13236384N 1m1a131每相串联匝数N1 384192N 12217. 绕组线规设计初选定子电密J1'4.0 A mm2 ，计算导线并绕根数和每根导线截面积的乘积。N i 1 Ac'1I 1'8.902.22mm2a1 J1'14.0其中定子电流初步估计值'I KW6.58I 1'cos '0.878.90A0.8

6、5选用截面积相近的铜线：高强度漆包线，并绕根数N i12 ，线径 d1 1.18mm ，绝缘后直径 d1.25mm，截面积 A'1.0936 mm2， NA'2.1872mm2c1i1c118. 设计定子槽形 Di 12(h01hs11 )b1bi1minZ1 0.140 2(0.8 0.924) 10 3 6.7 10 3365.910 3 m;.D i12(h 01h22 ) bi1minZ12r1 0.141 2(0.8 14.5) 10 3 2 4.4 103366.1710 3 m取 bi16.0410 3 m19. 槽在面积2r1bs1'h)r12As2(h

7、s2224.46.7(14.50.5)4.42DMDM复合绝缘，2按槽绝缘采用2138.910 6 m2i 0.3mm ，槽楔为 h 0.5mm，复合板，槽绝缘占面积。Aii ( 2h12 ri )0.0003 (2 0.01450.0044)12.810 6 m2槽满率N i1 N s1d 22 32 1.252Sf79.4%Aef126.120. 绕组系数 K p1 1sin qasin 3 20220.9598K d13sin 20q sin a22其中 a p 22 36020Z136;.K dp1K d 1K p110.95980.9598每相有效串联导体数N 1K dp13840.

8、959836821. 设计转子槽形与转子绕组预计转子导条电流：'' 3N 1kdp13368AI 2k1 I1Z 20.90 8.90A 245.6436其中 k10.90 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'I 2'245.64 mm270.18mm2J B'3.5 D22(hs21hs02 )bi 2 maxZ2bs21 0.142 (1.30 0.5) 10 3 103m5.5327.8910 3 m D22( hs 21hs02hs22 )bs 22bi 2 minZ 20.142 (23

9、0.5)10 33 10 3 m326.1310 3 m;.1bi 2 bi 2 1bi 2 max3(bi 2max bi 2min )36.1310 31 (7.8910 36.13 10 3 )m36.7210 3 m导条截面积（转子槽面积）AB( b02bs12 )hs12( bs12bs 22 )hs2222(1 55)1.30(355 )( 231.30) m22296.4510 6 m2估计端环电流I R'I2' Z2245.6432 A625.5A2p4端环所需面积'I R'625.522ARJ R'mm297.9mm2.1其中 端环电密

10、 J R'0.6JB'2.1 A mm2 得端环所需面积为 AR 250 10 6 m2（二）磁路计算22. 满载电势初设 kE'(1L')0.940E(1'UVV1L )N0.940 380357.223. 每极磁通初设 ks' 1.25由图 3-5 查得 k Nm1.090;.E14kNm kdp1 fN1357.2Wb41.0900.959850 1920.00889Wb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Ai1kFe li bi1Z p10.950.1606.0410 398.2610 3 m2Ai

11、 2kFe li bi 2Z p20.950.1606.7210 388.1710 3 m225. 定子轭部高度h'j1D1Di 2hs2rs1230.220.141(0.814.54.4)10 34.410 3 m2319.310 3 m转子轭部高度hj'2D2 Di 2hs20.1400.048(230.5) 10 322.5 10 3 m22轭部导磁截面积Aj1kFeli hj'10.950.16019.310 3 m22.93410 3 m2Aj 2kFeli hj'20.950.16022.510 3 m23.42103 m226. 一极下空气隙截面积

12、A lef 0.111 0.163m2 0.01809m227. 波幅系数B111.47Fsa p'0.68B av;.28. 气隙磁密计算Fs1.47 0.00889 TTB0.722A 0.0180929. 定子齿部磁密：Fs1.470.00889 TTBi18.2610 31.561Ai130. 转子齿部磁密Fs1.470.00889 TTBi 28.1710 31.578Ai 231. 从 D23磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度：H i 132.6 A cmH i 237.8 A cm32. 有效气隙长度efk1.0250.4 10 3 m0.41 10 3 m其中气隙系数为

13、k 1t1 (4.40.75b01)t1 (4.40.75b01 ) b0120.0123(4.40.410 30.753.510 3)0.0123(4.40.4 10 30.753.510 3)(3.5 10 3)21.023k2t2 (4.40.75b02 )t 2 ( 4.40.75b02 ) b0220.0161 ( 4.4 0.410 30.75 110 3)0.0161(4.40.4 10 30.75110 3)(1 10 3)21.0025k k 1 k 1 1.023 1.0025 1.02533. 齿部磁路计算长度;.L(hh1 r1m15.97 103 mi 11121 )

14、32114.54.43Li 2(h12h22 )1 r2123 10 3 m334. 轭部磁路计算长度( D1'3L'h j1 )1(0.2219.310) m 378.8710 3 m 3j 12 p28'( D1h'j1 ) 1(0.2219.3103 )378.87103m3Lj 12 p28m35. 气隙磁压降Fk B1.025 0.7220.4 103235.57A0.410 6A036. 齿部磁压降Fi 1H i 1Li132.610215.97 10 3 A 52.06AFi 2H i 2 Li 22310 237.8103A86.94A37. 饱

15、和系数ksF Fi 1Fi 2235.5752.0686.941.258F235.57误差 =1.2581.250.63%1% ，合格1.25838. 定子轭部磁密10.00889T1.450TB j1Aj12 2.934 10 3239. 转子轭部磁密10.00889T1.242TB j 2Aj 22 3.42 10 3240. 从 D23磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度：;.H j115.5 A cmH j 273.8 A cm41. 轭部磁压降：其中轭部磁位降校正系数由资料的附图查出hj'119.3 1031.450T 于是 C j1 0.4100.1110.174 , Bj

16、1F j1C j1 H j1L' j10.41015.510278.81 10350.08Ahj'122.5 1031.242T 于是 C j 20.4100.1110.203 ， B j 2F j 2C j 2 H j 2 L' j 2 0.4107.3810227.69 1038.991A42. 每极磁势FFFi1 Fi 2 F j1 F j 2(22.74133.8654.5150.088.99) A374.85A43. 满载磁化电流：I m2 pF4374.85A 3.014 A0.9m1 N1kdp10.9 3192 0.959844. 磁化电流标么值I m*

17、I m3.0140.458I kW6.5845. 励磁电抗X ms4 fm1 ( N1kdp1 )2l ef0ks pef4 50 0.4 10 6 3 (192 0.9598)2 0.167 0.1111.258 2 0.41 10 3146.46;.X ms*X msI kW146.46 6.582.536U N380（三）参数计算46. 线圈平均半匝长单层线圈lcl BK c y =0.195+1.2 ×0.09929=0.314ml Blt2d1 =0.165+2×0.015=0.195my = Di12( h0h11)h21r21 / 2 p= 0.141+2(0

18、.8+0.924)+(14.5-0.924) × 10-3 +4.4 × 10-3 /2 ×2=99.29×10-3 m节距比2/3 1, 取=0.8其中 d1 是线圈直线部分伸出铁心的长度，取1030mm。kc 是经验系数取 1.247单层线圈端部平均长l E2d1 K c y2×0.015+1.2 ×0.0993=0.150m48漏抗系数Cx =4 f 0 ( N21K dp1 ) 2 l ef PN / m1 pU N= 4××50×0.4 × 10-7 （0.9598 ×192

19、） 2×0.163 ×7.5 ×10-3 /3 ×2×3802=0.0378749定子槽比漏磁导s1K u1 u1K L1L1=1×0.410+1 ×0.830;.=1.24h012h11u1b01(b01b11 )= 0.8 2 0.9243.5 3.5 6.7=0.410L 1 = 0.830因 h21(14.50.924) =1.5432r2124.4b116.7=0.762r2124.4其中 Ku1=KL1=150定子槽漏抗* 2m1 plt1 s1CXX s12 lefZ1K dp1= 2 3 2 0.160 1.

20、24 C X36 0.95982 0.163=0.440 Cx51定子谐波漏抗X*m1SCX122K sef K dp13 0.111 0.009CX= 2 0.41 10 3 0.95982 1.368 =0.5877Cx其中S=0.00952定子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(l E 0.64 y )C XX E12l efK dp1= 0.47(0.150 0.64 0.0993)CX0.163 0.95982=0.270 Cx53定子漏抗*X 1X s1X 1X E1=（ 0.440+0.5877+0.27 ）Cx=1.2977Cx=0.0

21、49154转子槽比漏磁导s2u 2L 20.5 1.73 2.23u2h020.50.5b021L 22h12(b02b12 )L=21.30=1.735.5)(11.330h/b 2=7.6 ， b 1/b 2=1.83查表得 L=1.33055转子槽漏抗X s 2*2m1 pl t 2 s1C XZ 2 lef= 230.1602.23CX320.163=0.821 Cx;.56转子谐波漏抗X 2*m12RCXef K s= 3 0.111 0.0150C X2 0.41 10 3=0.9023 Cx查表得R=0.01557转子端部漏抗*l条lt 2DR)C X*X E 20.757(2

22、pl efXE21.13= 0.757 0.132C X0.163 4=0.150 Cx58转子斜槽漏抗X sk*)2*0.5(bskX 2t2=0.5(0.0130.0161) 2 0.9023C X=0.29 Cx59转子漏抗*X 2X s2X 2X E2X sk=(0.821+0.9023+0.15+0.29)Cx=2.1633 Cx=0.081960总漏抗X*X1*X2*=0.13161定子直流电阻;.R 12N 1l c=N t 1 Ac11= 0.021710 621920.31421.093610 61=1.19662定子相电阻标幺值R1* =R1I kwU N= 1.196 6

23、.58380=0.020763有效材料定子导线重量GWCl C N s1Z1N t1 Ac1=1.05 × 0.314 ×32×36×1.0936 × 10-6 ×8.9 ×103=7.393 kg式中 C 为考虑导线绝缘和引线重量的系数，漆包圆铜线取1.05为导线密度硅钢片重量GFe = K fe lt ( Dl ) 2Fe=0.95 ×0.163 ×（ 0.22+0.005 ）2× 7.8 ×10-3=61.897kg式中为冲剪余量，取5×10-3 m64转子电阻导条电阻

24、折算值;.RB=K B LB 4m1 (N1 K dp1 )2AB Z2= 0.043410 61.040.19543(1920.9598) 296.4510632=1.162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 Z2m1 (N1 Kdp1 )2RR=p2ARZ22= 0.043410 6320.13243(1920.9598) 223.14425010 632=0.03716导条电阻标幺值RB* = RB I kw=1.16 6.58 =0.02012U N380端环电阻标幺值*=RRI KW=0.3716 6.58=0.00643RRU N380转子电阻标么值*

25、R2 = RB + RR =0.02655（四）工作性能计算65. 满载时定子电流有功分量标么值I*= 111.12361p0.8966. 满载时转子电流无功分量标么值*= 1 X* I*21+(1X *I*)2I x1p1p;.=1.0216 ×0.1 3944×(1.1 236) 2×1+(1.02 16×0.1 394×1.1 236) 2=0.1811 =1+X 1* = 1 0.04912.536=1.0216X ms67满载时定子电流无功分量标么值I*I*+I*=0.469+0.143=0.651Q=mx68 满载电势标么值KE=1

26、LI*R*I*(+X1 )=11p11Q=1(1.1236 ×0.0 207+0.65×0.0 491)=0.942与 22 项初设值 KE 相符69. 空载时电势标么值*10 =1I mX 1 =10.309 ×0.0 419 =0.97670. 空载时定子齿磁密10) Bt1 =(0.976) 1.58=1.637Tt10B = (0.9421L71. 空载时转子齿磁密Bt20 = (10) Bt 2( 0.976 ) 1.60 =1.658T1L0.94272 空载时定子轭磁密j1010) Bj 1(0.976 ) 1.45=1.502TB= (0.9421

27、L73. 空载时转子轭磁密;.Bj20 = (10) Bj 2( 0.976 ) 1.242 =1.287T1L0.94274. 空载时气隙磁密B 0=( 10)B(0.976) 0.722 =0.748T1L0.94275. 空载时定子齿部磁压降Ft10 = Ht10 Lt1 =46.8 × 102×15.97 ×10-3 =74.74A76. 空载时转子齿部磁压降Ft20 =Ht20 Lt2 =53.4 ×102×23×10-3 =122.82A77. 空载时定子轭部磁压降Fj10 =Cj1 Hj10 Lj1 =0.40 

28、5;20.1 × 102× 78.81 ×10-3 =63.36A78. 空载时转子轭部磁压降Fj20 =Cj2 Hj20 Lj2 =0.43 ×8.90 × 102× 27.69 ×10-3 =10.597A79. 空气隙磁压降F 0K B 01.025 0.7480.4 10 3=244.05A00.410 680. 空载总磁压降F00Ft10 Ft 20 Fj 10 F j 20 F 0=74.74+122.82+63.36+10.597+244.05=504.97A81. 空载磁化电流I m02pF000.9m1N1

29、 K dp1=22504.970.93 1920.9598=4.06A;.（四）工作性能计算82. 定子电流标么值*( I* 2I* 222I 1 =1 p1Q ) = (1.12360.65 ) =1.249定子电流实际值*I 1I 1 I kw1.249 ×6.58=8.51A83. 定子电流密度J1I18.512=a1N t 1 Ac113.89 A mm1.093684. 线负荷A =m1 N 1 I 13320 8.51Am221321Di 13.14 0.14185. 转子电流标么值*= ( I * 21 pI*2X )I 2= (1.12362 0.18432 )=1.

30、139转子电流实际值I 2 = I 2* I kw m1 N 1 K dp1Z 2=1.1396.58=258.96A端环电流实际值33840.959832I RI2Z2258.9632659.4A=2 p2 3.14286. 转子电流密度;.导条电密J BI 2258.962.685 A mm2AB96.45端环电密J RI R659.42.64 A mm2AR25087. 定子电气损耗Pcu1*I 1*2 R1*=1.294 2×0.0207=0.0347Pcu1Pcu1* PN0.0347 × 7.5 ×103=260.25W88. 转子电气损耗PAl 2

31、*I 2* 2 R2* =1.139 2×0.0 2655=0.0344P Al2 = P Al2 * P N=0.0344× 7.5 ×103=258W89. 附加损耗铜条转子*Ps =0.02P s= P s* P N=0.02 ×7.5 ×103=150W90. 机械损耗二级封闭自扇冷式Pf w= (3/p)2(D1 ) 4×104 = (3/2) 2×(0.2 2) 4×104=52.7 W机械损耗标么值Pfw*=Pf w / P N×3=52.7/7.510 =0.0070391. 定子铁耗(1

32、) 定子轭重量tt1 t1-3-33GpA LFe =4×2×2.934 × 10×78.81 ×10 ×7.8 ×10 =14.43=4(2) 定子齿重量;.GjpAj1 Lj1× ××-3 ×15.97×-3×7.8×103=4.116=28.261010Fe =4 2(3) 损耗系数P het =6.8P hej =5.1(4) 定子齿损耗PFet = K1 P het Gt =2× 5.10 ×14.43=147.2 W(5)

33、定子轭损耗PFej = K2Phej Gj =2.5 ×6.80 ×4.116=69.97 W(6) 定子铁耗PFe= P Fet + PFej =147.2+69.97=217.17 W对于半闭口槽按经验取K1=2 K2 =2.5铁耗标么值*PFe/ P N×3PFe=217.17/7.510 =0.02992. 总损耗标么值*=*+*+*+*+*pP cu1PAl2PsPfwPFe=0.0347+0.0344+0.02+0.00703+0.029=0.125193. 输出功率*=1+*=1+0.1251=1.1251PN1p94. 效率*/*=10.1251/

34、1.1251=0.869%=1 pPN1(87%86.9%)/87%=0.115%<0.5%95. 功率因数*/ I 1*=1.1249/1.294=0.87cos =I 1p96. 转差率;.SNPAl *=*Ps*PFer *Pfw*1 PAl 2=0.03441 0.0344 0.02 0.0154 0.007 =0.0319PFer* = PFetrPFeirPN= (1 0.5) 147.2 (1 3 0.4) 69.97 7.5 10=0.015497. 转速nN=(60f/p)(1 SN)=60×50/2 ×(1 0.0319) =1452r/min98

35、. 最大转矩倍数*=1 SNTm* 2X *2)2(R1( R1=10.03192 (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 kw3.1576.58=59.1A=3100. 起动时定转子槽磁势平均值Fst=I st Ns1/a 1Ku1+Kd12Kp1(Z 1/Z 2 )(10)()0.707=59.1×32×0.707 ×1+0.95982×1×(36/32) × 0.976;.=2836.5A10

36、1 空气隙中漏磁场的虚拟磁密BL=0 Fst /2C=0.4 × 10-6 ×2836.5 /2 ×0. 4×10-3 ×0.9 367 =4.757TC=0.64+2.5t1 t 2=0.64+2.50.412.316.1=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=( t 1b01)( 1 Kz )=(12.3-3.5) ×(1 0.44)=4.93 ×10-3 m103. 齿顶漏磁饱和引起的转子齿顶宽度的减少CS2=( t 2b02)(1 Kz )=(16.1

37、 1) ×(1 0.44)=8.456 ×10-3 m104. 起动时定子槽比漏磁导u1(u1L1S1( St) =Ku1 )+ KL1= (0.410-0.185)+ 0.83 =1.055u 1 ( h01 0.58h11 )(C S1)b01C S1 1.5b01;.= ( 0.8 0.58)(4.93 ) 0.924 4.93 1.5 3.5=0.185105. 起动时定子槽漏抗*= (S1( St)*Xs1(st)S1 ) Xs1=(1.055/1.24) ×0. 440CX=0.3743CX106. 起动时定子谐波漏抗*=*X 1(st)KZ X 1=0.44 ×0. 5877 CX=0.2586