YB-40电机电磁计算步骤

1 YBS 40 电机电磁设计计算 一 额定数据与性能指标 1 1额定功率 40kW N P 1 2 额定线电压与接法 1140 V 接 N U 1 3 额定频率 50 N f 1 4 额定转速 1500 N n 1 5 绝缘等级 F 级 1 6 力学性能 效率 0 92 功率因数 cos 0 87 二二 主要尺寸主要尺寸 2 1 相电压V660 3 1140 3 U U 2 2 极对数 2p 2 3 欲计饱和系数28 1 059 0 34 1037 034 1 lg pN ks 685 0 p a 2 4 电机常数主 要尺寸来确定和lDi ef l 945 0 931 0 2013 0 40ln0108 0 931 0 013 0 ln0108 0 pPK NE 计算功率 KW P KP N E 2 47 92 0 87 0 1040 945 0 cos 3 2 交流电枢若采用单层整距绕组 可预取 若为双层绕组 线96 0 dp K 圈节距时 则可预取 6 5 y92 0 dp K 初选 可取 取 685 0 p a05 1 Nm K92 0 1 dp K m A A29400 TB7 0 假定 min 1500 r n 3 3 014 0 1500 102 47 7 029400 1 92 0 05 1 685 0 1 6 11 6 1 m n p BAKKa V dpNmp 取 5 11 则mmV p Dil261 0 228 0014 0 15 1 42 3 3 按定子内外径比求出定子冲片外径 m DD D D i i 389 0 34 0 67 0 261 0228 0 1 1 1 取mD368 0 1 mDDDD ii 24656 0 67 0 368 0 111 取mDi245 0 1 铁心的有效长度 m D V l i ef 233 0 245 0 014 0 22 1 取铁心长mli23 0 3 2 5 气隙的确定 m m lD ii 3 3 3 1 108 0 10 230 0 245 0 94 0 3 0 10 74 0 3 0 于是铁心有效长度mmll ief 2316 0 0008 0 2230 0 2 转子外径mmDD i 2434 0 0008 0 2245 0 2 12 三 定子绕组与槽形尺寸 3 1 定子绕组型式 采用双层叠绕组 3 2 每相每极槽数取整数4 1 q 则4842322 11 mpqZ 3 3 绕组节距 1 11 3 4 绕组系数 1 96 0 2 15 sin4 2 154 sin 2 sin 2 sin 1 1 1 a a K q q d 其中 15 48 36022 1 Z pa 2 0 9659 90sin 1 p K 5 6 1p Q y 4 3 928 0 96 0 9659 0 111 pddp KKK 3 5 极距 m p Di 192 0 4 245 0 2 1 3 6 计算每极磁通 0 7 0 685 0 192 0 2316 0 0213Wb p a B ef l 3 7 每相串联匝数初值 300 928 0 0213 0 50 1 2 660 945 0 1 2 1 1 k k U ap E f W 3 8 每槽导体数 取并联支路 21a 5 37 48 300 3 2 1 111 1 Z Nma Ns 双层绕组 36 1 s N 于是每线圈匝数为 18 3 9 初选定子电密 热负荷200100 1 Aj 电密范围 mm Aj j A A 2 1 1 8 641 3 初选电密 mm j A 2 1 5 3 3 10 定子相电流 A2 25 87 0 92 0 660 3 1000 40 cos 1 2 1 mU P I 3 11 计算导线并绕根数和每根导线截面积的乘积 2 11 1 11 61 3 5 32 2 25 mm Ja AN I ci 选漆包线 并绕根数 线径 截面积总和3 1 i N 06 1 2 12 1 1 2 1 5 3 mmAc 5 3 12 槽口尺寸 mm b 4 01 mm h 1 01 3 13 定子齿距 m Z D t i 016 0 48 245 0 1 1 1 3 14 定子齿宽 mm Blza b TFepp T 9 864 7 3 153 1 2185 0 12 685 0 0213 0 11 1 取mm bT 2 8 1 3 15 槽形尺寸 取 30 1 mm 188 1 6 02 84 48 2245 2 1 2 2 1 1101 1 011 11 tbb z hD h gt i s mm hs 18 1 11 mm b Z hhD b T si t 12 82 8 48 18 1 22245 22 1 1 11011 1 mm bt 1 8 1 取 mm hs 20 12 6 mm t z th b rggs t 36 5 48 20 2 1 8 2 180180 1 12 1 1 取 mm r 35 5 1 3 16 槽面积 26 2 2 1 1211 11 10 3 225 2 35 5 218 120 2 1 835 5 2 2 2 2 m r h br A hh ss t s 槽绝缘占面积 槽楔为mm i 35 0 mmh2 26 1 12 10 7 27 0081 0 00535 0 14 502118 0 200035 0 22 m rhA br ti iii 槽满率 3 74 6 197 15 1 15 1 36 22 136 22 11 ef si f A dNN S 4 转子绕组与槽形尺寸 4 1 转子槽数 38 2 Z 4 2 槽形选择 不对称凸形槽 4 3 转子电流初值 7 886 006 0 cos95 0 2 K A 471 38 928 0 288 3 2 25 886 0 2 111 122 Z KNm IKI dp 4 4 初选转子电密 mm j A 2 2 5 2 4 5 需要转子槽面积 mm j I AZ 2 2 2 4 188 5 2 471 2 4 6 转子齿宽 mm Blza b TFepp t 7 1459 9 154 1 2185 0 4 38 685 0 0213 0 12 2 取mm bt 5 14 2 4 7 转子内径 mmDi80 2 4 8 槽口尺寸 mm b 5 1 02 mm h 8 0 02 4 9 转子外径 mm DDi 4 2438 0 22452 12 4 10 转子齿距 mm Z D t20 38 4 243 2 2 2 4 11 槽形尺寸 取 30 1 mm h 31 23 mm h 46 2 取mm b 3 4 21 有 mm tbbh gt 6 157 0 8 2 1022121 mm gthhhbb 3 5 38 180 212322122 8 mm gthbb 328 23 5 38 180 232223 4 13 端环电流 AA p Z IIR 1424 4 38 471 2 2 2 4 14 端环电密 2 2 2 15 0mmA jjR 4 15 端环所需面积 mm j I R R R 2 1187 2 1 1424 A 4 16 端环尺寸 mm DR 238 1 mmDR138 2 mm DD D RR M 188 2 138238 2 21 mm DD d RR R n 7 23 138238 1187 2 2 21 A 五 磁路计算 5 1 每极磁通 Wb Wb fNkdp EUk 0222 0 28850928 01 2 945 0 660 1 2 11 5 2 气隙截面积 mlef 2 0444 0 2316 0 192 0 A 9 5 3 齿部截面积 233 111 10287 2212102 82185 0mZbA pT Fe il 233 222 1083 22 4 38 10112185 0 mZbA pt Fe il 5 4 轭部磁路计算高度 定子 m m r h DD h s i j 3 33 1 2 11 1 10 8 36 10 3 35 5 10 35 5 2018 1 2 245 0368 0 32 转子 mh DD h s i j 33 2 22 2 10 7 351046 2 08 0 2434 0 2 5 5 轭部导磁截面积 2323 11 1004 8 10 8 362185 0 mmhA j Fe jl 2323 22 108 710 7 352185 0 mmhA j Fe jl 5 6 卡氏系数 039 1 104 10475 0 108 04 4 016 0 10475 0108 04 4 016 0 75 0 4 4 75 04 4 2333 33 2 01011 011 1 bbt bt k 016 1 105 1 105 175 0 108 04 4 02 0 105 175 0 108 04 4 02 0 75 04 4 75 0 4 4 2333 33 2 02022 022 2 bbt bt k 0565 1016 1 039 1 11 kkk 10 5 7 有效气隙长度 mmk ef 33 1084 0 108 00565 1 5 8 齿部磁路计算长度 mrhhLi 3 112111 102335 5 3 1 18 120 3 1 mhhL h i 3 23 22212 1046 5 9 轭部磁路计算长度 333 3 11 1 1006 130 8 108 36368 0 2 1 2 mm p hD L j j 333 3 22 2 104 45 8 107 3508 0 2 1 2 mm p hD L ji j 5 10 波幅系数 46 1 685 0 11 pav s aB B F 5 11 气隙磁密计算 TT A F B s 73 0 0444 0 0222 046 1 5 12 齿部磁密 TT A F B i s i 454 1 10287 22 0222 046 1 3 1 1 TT A F B i s i 42 1 1083 22 0222 0 46 1 3 2 2 5 13 轭部磁密 TT A B j j 38 1 1004 82 0222 0 2 1 3 1 1 TT A B j j 42 1 108 72 0222 0 2 1 3 2 2 5 14 从 D23 磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度 11 cmAHi22 1 cmAHi 9 18 2 cmAH j 2 16 1 cmAH j 9 18 2 5 15 磁路各部磁压降 A 7 4848 0 efBF AALHF iii 6 5010231022 32 111 AALHF iii 871046109 18 32 222 192 0 192 0 10 8 36 3 1 j h TBj29 1 1 58 0 1 j C ALHCF jjjj 2 1221006 130102 1658 0 32 1111 186 0 192 0 107 35 3 2 j h TBj402 1 2 35 0 2 j C ALHCF jjjj 6 29108 44109 1835 0 32 2222 5 16 饱和系数 2838 1 7 484 87 6 507 484 21 F FFF k ii s 1 3 0 2838 1 28 1 2838 1 5 17 每极磁势 A A FFFFFF jjii 1 747 6 29 2 12287 6 50 7 484 2121 5 18 满载磁化电流 AA kNm pF I dp m 27 8 928 0 2883 1 74788 8 44 4 111 5 19 磁化电流标么值 12 409 0 2 20 27 8 kW m m I I I 5 20 励磁电抗 57 374 1084 0 2226 1 192 0 2316 0 928 0 288 3104 0504 4 3 26 2 11 1 0 ef ef s dp ms l pk kN m fX 63 6 1140 2 2057 374 N kW msms U I XX 六 参数计算 6 1 定子节距 mm p rhhhDssi y 5 179 6 5 4 35 5 2098 1 2245 2 2 11211011 6 2 线圈平均半匝长 mmll Cs Bc 4 5202 125 22702 mmdll tB 2702022302 1 其中d1是线圈直线部分伸出铁心的长度 取 10 30mm kc是经验系数取 1 2 696 0 2 81 835 5 2 1 835 5 2 2 2 sin 111 11 bbr br Tt t 717 0 1cos sin 2 mm y sC 2 125 717 0 2 5 179 cos2 6 3 双层线圈端部轴向长 mm C f s d 1329 87696 0 2 125sin 13 6 4 定子电阻 R1 111 1 2 ct c AN lN 049 1 1105 32 5204 0 2882100245 0 6 6 定子相电阻标幺值 R1 N kw U IR1 660 2 20049 1 0 032 6 5 转子电阻 导条电阻折算值 214290 3 11 928 0 288 2 2 1 KNm dp k RB 2 ZA LK k B BB 38108 190 21429023 0 04 1100491 0 6 6 0 347 端环电阻折算值 RR R R Ap D k 2 2 6 6 101187414 3 2 188 0214290100491 0 0 0663 导条电阻标幺值 RB N kwB U IR 0106 0 660 2 20347 0 端环电阻标幺值 14 RR N KWR U I R 00203 0 660 2 200663 0 转子电阻标么值 R2 RB RR 0 0126 6 6 漏抗系数 CX 10 3 2 2 11 2 63 2 NNefdp pUPlKNf 50 2 63 0 928 288 2 0 2316 40 10 3 2 2 6602 0 0499 6 7 定子槽比漏磁导 11111LLuus KK 0 875 0 445 0 906 1 12 1 404 2 1101 11 01 01 1 bb h b h u 445 0 1 84 18 1 2 4 1 1 12 1L 因 869 1 35 5 2 20 2 21 21 r h 757 0 35 5 2 1 8 2 21 11 r b 其中Ku1 0 875 KL1 0 906 6 8 定子槽漏抗 efdp Xst s lKZ C l p m X 2 11 111 1 2 2316 0 928 0 48 404 1 23 0 232 2 X C 0 405CX 6 9 定子谐波漏抗 15 sdpef X KK SCm X 2 1 2 1 1 2838 1 928 0 1083 0 0056 0 192 0 3 232 X C 0 356Cx 其中 S 0 0056 6 10 定子端部漏抗 ef X d E l C X fd 5 0 2 1 1 1 2316 0 0871329 0 5 002 0 2 1 X C 0 1939Cx 6 11 定子漏抗 1 1 11Es XXXX 0 405 0 356 0 1939 CX 0 9549Cx 0 0477 6 12 转子槽比漏磁导 56 503 5 53 0 222 Lus 53 0 5 1 8 0 02 02 2 b h u L L bb h 2 1202 12 2 03 5 15 1 3 75 1 252 h b2 3 42 b1 b2 1 查表得 L 1 15 6 13 转子槽漏抗 16 ef Xst s lZ C l p m X 2 221 2 2 2316 0 38 56 5 23 032 X C 0 787Cx 6 14 转子谐波漏抗 sef X K RCm X 2 1 2 2838 1 1083 0 009 0 192 03 32 X C 0 493CX 查表得R 0 009 6 15 转子端部漏抗 ef XM t E l C p Dll X 213 1 757 0 2 2 条 42316 0 188 0 757 0 X C 0 1536 6 16 转子斜槽漏抗 2 2 2 5 0 X t b X sk sk X C493 0 02 0 016 0 5 0 2 0 1578Cx 6 17 转子漏抗 2 2 2 2skEs XXXXX 0 787 0 493 0 1536 0 1578 CX 1 592CX 0 0794 6 18 总漏抗 2 1 XXX 17 0 127 7 工作性能计算 7 1 满载时定子电流有功分量标么值 I1p 087 1 92 0 11 7 2 满载时转子电流无功分量标么值 Ix I1p 2 1 I1p 2 1 X 1 X 1 02 0 127 1 087 2 1 1 02 0 127 1 087 2 0 156 1 1 02 1 IX m 1 0477 0 409 0 1 7 3 满载时定子电流无功分量标么值 Xm III 1 565 0 156 0409 0 7 4 满载电势标么值 KE 1 L 1 I1p R1 I1Q 1 X 1 1 087 0 032 0 565 0 0477 0 94 与初设值KE相符 7 5 空载时电势标么值 1 1 1 0 409 0 0477 0 98 0 1 XIm 7 6 空载时定子齿磁密 Bt10 1 51T 1 0 1 1 t L B 454 1 94 0 98 0 7 7 空载时转子齿磁密 Bt20 1 475T 42 1 039 1 1 1 2 0 t L B 7 8 空载时定子轭磁密 18 Bj10 1 43T 38 1039 1 1 1 1 0 j L B 7 9 空载时转子轭磁密 Bj20 1 475T 42 1 039 1 1 1 2 0 j L B 7 10 空载时气隙磁密 0 76T 0 B73 0039 1 1 1 0 B L 7 11 定子电流标么值 1 23 1 I 1 2 1 2 QpII 565 0 087 1 22 定子电流实际值 1 23 20 2 24 7A kw III 11 7 12 定子电流密度 J1 mm ct ANa I 2 111 1 53 3 5 32 7 24 A 7 13 线负荷 A1 m D INm i A 27403 245 0 14 3 7 242883 1 111 7 14 转子电流标么值 I2 2 1 2 XpII 156 0 087 1 22 1 0979 转子电流实际值 I2 2 111 2 Z KNm II dp kw 38 928 0 2883 2 200979 1 468A 端环电流实际值 19 IR A A p ZI 1415 214 3 2 38468 2 22 7 15 转子电流密度 导条电密 mm B B A I J 2 2 44 2 192 468 A 端环电密 mm A A I J R R R 2 19 1 1187 1415 7 16 定子电气损耗 1 232 0 032 0 048 1 2 1 1 RIPcu 0 048 40 103 1725W Ncucu PPP 11 7 17 转子电气损耗 1 09792 0 0126 0 0151 2 2 2 2 RIPAl PAl2 PAl2 PN 0 0151 40 103 607 5W 7 18 附加损耗 Ps 0 005 Ps Ps PN 0 005 40 103 60W 7 19 机械损耗 四级封闭自扇冷式 Pf w 3 p 2 D1 4 104 3 2 2 0 368 4 104 412 6W 机械损耗标么值 412 6 40 103 0 0103 N fw fw P P P 7 20 定子铁耗 1 定子轭重体积 4pAt1Lt1 4 2 8 04 10 3 130 06 10 3 8 365 10 3 Vj1 Fe 2 定子齿体积 20 2pAj1Lj1 2 2 22 287 10 3 23 10 3 2 05 10 3 Vt1 Fe 3 损耗系数 m p W t 33 1 10 5 12 m p W j 33 1 10 7 42 4 定子齿损耗 W V p Pt t t 6 25 05 2 5 12 1010 33 1 1 1 5 定子轭损耗 W V p Pj j j 357 365 8 7 42 1010 33 1 1 1 6 定子铁耗 对于半闭口槽按经验取 5 2 1 k 2 2 k W kPkPP jtFe 778357 2 6 25 5 2 2111 铁耗标么值 0194 0 40 778 10 3 P P P N Fe Fe 7 21 总损耗标么值 fwsFeAlCu PPPPPP 21 0 048 0 0151 0 005 0 0103 0 0194 0 091 7 22 输出功率 PN1 1 p 1 0 091 1 091 7 23 效率 1 p PN1 1 0 091 1 091 91 7 92 91 7 92 0 3 1 7 24 功率因数 88 0 7 91 23 1 1 1 1 cos I 21 7 25 旋转铁耗 009835 0 00956 00194 0 11 P PP PP N jt FeFer 7 26 转差率 SN 2 1 fwFersAl Al PPPP P 0103 0 009835 0 005 0 0134 0 1 0134 0 0 0129 7 27 转速 p Sf n N N 160 60 50 2 1 0 0129 1480r min 7 28 最大转矩倍数 Tm 2 1 2 2 1 1 XRR SN 127 0032 0 032 0 2 0129 0 1 22 3 03 8 8 起动性能计算起动性能计算 8 1 起动电流假设值 A 5 188 2 2011 3 3 5 3 5 2 KWMst ITI 8 2 起动时定转子槽磁势平均值 si F 0 2 1 1 2 11 1 1707 0 Z Z KKK a Z I pdpU L st 22 188 5 18 0 707 0 875 0 9282 0 9659 48 38 98 0 4573 1A 8 3 空气隙中漏磁场的虚拟磁密 013 1 2016 8 0 5 264 0 5 264 0 21 tt C 527 3 013 18 06 1 9 4869 6 1 1010 36 C si L F B 由 BL查得漏抗饱和系数575 0 kz 8 4 齿顶漏磁饱和引起的定子齿顶宽度的减少 ZS KbtC 1 0111 16 4 1 0 575 5 1mm 8 5 齿顶漏磁饱和引起的转子齿顶宽度的减少 ZS KbtC 1 0222 20 1 5 1 0 575 7 8625mm 8 6 起动时定子槽比漏磁导 5 1 58 0 011 1 01 1101 1 bC C b hh S Ss u 45 11 5 1 5 4 18 1 58 0 1 0 1934 Ku1 KL1 1 StS 1u 1u 1L 0 875 0 445 0 1934 0 9