异步电机ansoft课程设计报告

1、基于ANSOFT的三相异步电机 电磁设计（Y280M-4 ）课 程设计 学生姓名： 学号： 专业班级：电气工程及其自动化 指导教师: 2019年11月16日 1 -课 程设计目的 3 2. 课 程设计题目描述和报告内容 3 3. 课 程设计报告内容 4 1. 课程设计目的 (1) 尝试进行电机设计，将所学知识进行实践 (2) 深入了解异步电机内部的结构 (3) 学习使用Ansoft，并掌握基本的用法 2. 课程设计题目描述和报告内容 2.1题目描述 (1 )课程设计题目：基于ANSOFT的三相异步电机电磁设计Y280M-4 ) (2)型号：Y280M-4 (3)使用使用软件：Ansoft、Au

2、toCAD等 2.2主要步骤 1) 决定额定数据及主要尺寸 2) 将基本参数和主要尺寸导入Ansoft软件进行仿真 3) 从Ansoft软件输出结果 5)对输出结果进行处理，比对设计要求 5)总结报告 3 课程设计报告内容 3.1基本参数 型号：丫280M-4额定功率：PN=90kW 额定电压：Un=380V绕组连接方式：三角 极数：P = 4 额定转速：n = 1500r / min 频率：f = 50Hz 杂散损耗：ps= 1800W 风摩损耗：ptw= 1050W 运行温度：75摄氏度运行方式：电动机负载类型：恒定负载 3.2决定额定数据及主要尺寸并运算 1 ）型号：Y280M-4 2）

3、输出功率：P2=90kW 3）外施相电压：U匸380V 3 4）功电流：P2x1 3 90000 = 78.947A mJ h zman 5）效率：店0.93 6）功率因数:cos* = 0.89 9 7）极数：P = 4 8）定、转子槽 qi=60,Q =50 来tr 是字每极槽 9）数: qpi= Qi = 60 =15 =p= 4 转子每极槽 50 魏： =Q2 = = 12.5 UP2P 4 10）定子、转子冲片尺寸如下图3.2-1 、3.2-2 : 图3.2-1定子冲片尺寸 单位：mm比例：1 ： 1 图转子冲片尺寸 单位：mm比例：1 ： 1 7lDii 3.1415 X30 11

4、 )极距：=23.56 (1 cm) Pp4 兀Dii3.1415 x30 12)定子齿距：ti = i1 = 1.57 (1 cm) 1 Qi60 13)转子齿距：t2 = 2 = 2 Ch 兀D23.1415 X29.82 =1.87 (4 cm ) 50 14)节距：y= 14 15 )转子斜槽宽:bsk =1.25ti =1.25x1.571 =1.96 (4cm) 16)每槽导体数：Zi = 20 17)每相串联导体数：Z91 = Qm11Za11 = 603Xx12 = 400 式中，ai=1 (18)绕组线规：导线并绕根数与截面积之积 1*1 N*i A*i = 1 11 aiJ

5、i 95.381 1x3.56 =26.792 zC 、 式中，山一一定子电流初步估算值，且 r= ikw= 78.947 I!1 = = r)*cos* o 7983-x9o4789 = 95.381 ( A ) J*i定子电流密度，按经验选用，选取Ji=3.56A/mm2 根据MiA，i值，查表得，选取五根直径为1.3mm导线并绕。 (19)槽满率 槽尺寸示意如下图3.2-3 : bdi 图3.2-3槽尺寸示意图 槽面积 2R+bsi (hs 2x5.5+8.3 7(25 ttR- h)+2 3)+ 2 71X5.52 2 22 =259.817(mm2 )= 2.598( cm2 ) 槽

6、绝缘占面积: Ai Ci (2h,s R) 0.3(2 25 2 o2 5.5)20.(2 mm2) 0.202(cm2) 槽有效面积 Ae As Ai 2.598 0.202 2.396(cm2) 槽满率 NZd2 Sf 式中，绝缘厚度取Ci 0.3mm ； +=疾旳瓣02 =0.795 导体绝缘后外径d = 1.38mm ； 槽楔厚度取h = 0.3cm (20)铁芯长度I = 32.5cm 铁芯有效长度 let= I +28= 32.5+2x0.09 = 32.68( cm ) 净铁芯长 lFe= KFel = 0.95x32.5= 30.875( cm ) 式中，铁芯压装系数KFe=0

7、.95 (21 )绕组系数 KdPi = KdiKpi = 0.9567 x1 = 0.9567 分布系数 12 项(2 迪 sin(2x5)=12 Kdi I =0.9567 a sir)2 5xsin 2 式中， Qi 50 rrup = 3x4 p7i 4x180 a=Qi =60=12 短距系数 Kpi =sin( p?90 )=1 22)每相有效串联导体数 Z K dpi = 400 X0.9567 = 382.68 3.3软件仿真将以上结果及基本参数导入Ansoft软件进行仿真如下: 图3.3-1主设计图 图3.3-2基本数据 4极三相感应电机，风摩损耗1000W，杂散损耗1800

8、W 13 ZoE = -：p v凹 6 i AE E d 2 、 U g-s*z3 WTT%iflA IIIO L 1 m ee Siptdi-7Wn!M5HT H%l L 昔 II d!iiwriuein | rt%v L o o III n -吾- % 1 o mm L ropwtwK cee2 V29CM-4 Mddhine 图3.3-5定子绕组 双层绕组，4条并联支路，跨距为14， 每根导体由5根直径1.3mm，绝缘厚度0.08mm的导线绞合而成。 槽楔厚度为2，槽满率上限选取0.8 o绝缘厚度3mm 图3.3-7转子数据 转子外径为298.2mm，内径100mm 、槽数50 长度32

9、5mm。 图3.3-8转子绕组 运行方式为电动机，接恒定负载，温度75摄氏度。 图3.3-10接线方式 接线方式为Delta，即三角接线，频率为工频50Hz 31 额定功率： 额定电压： N 绕组连接方 式： 极数：P = 4 额定转速： n= 频率： 3.4软件输出报告 得出以下结果基本 参数 PN=90kW U = 380V 1500r / min f = 50Hz 三角 杂散损耗： Ps = 1800W 摩擦损耗： Pt = 813.793W 风阻损耗： Pw=210.524W 运行方式： 电动机 负载类型： 恒定负载 运行温度： 0= 75 C 定子参数 定子槽数： Qi =60 定子

10、外径： Di = 445mm 定子内径： Dii= 300mm 槽型：2 定子冲片如图3.2-1所示 hso= 1mm hsi = 1.2413mm hs2= 23.7587 bso= 4mm bsi = 8.3mm bs2= 11mm 顶部齿距：tn = 7.64537mm底部齿距：ti2 = 7.43594mm定子铁芯长度：lFe = 325mm定子铁芯压装系数：Kf0.95铁芯材料：D23_50分层扇区数1 压板厚度：0 磁压板无 并联支路数：a =4线圈类型：21线圈节距：y= 14每槽导体数：乙=20 每导体导线数：5导线直径：Ai = 1.3mm导线绝缘厚度：c = 0.08mm槽

11、楔 厚度：h= 2mm槽衬厚度：0层间绝缘厚度：Ci = 3mm槽面积：As = 288.422mm2 净槽面积：Ae = 241.508mm2 槽满率：St = 78.8546% 槽满率上 限：SP= 80% 线电阻率：pi = 0.0217ohm.mm2/m 导线长度调整：0端 长度校正因数： 端漏抗校正因数： 转子参数 转子槽数：02=50 气隙宽度：5=0.9转子内径：Du = 100mm转子冲片如图332所示 铸造转子：是 半槽：是 转子铁芯长度：I = 325mm转子铁芯压装系数：Kfo= 0.95 铁芯材料：D23_50 斜槽度：Sk= 1.25 杆端长度：0端环高度：Dh =

12、60 端环宽度：Dr = 22.57mm 75摄氏度下转子铁芯电阻率：pB= 0.0434783 ohm.mm2 /m 2 75摄氏度下转子环电阻率：pR= 0.0434783ohm.mm2/m磁力轴：无 材料消耗 电枢铜密度：pcu = 8900kg/m2 转子棒料密度: 转子环材料密 度： 电枢铁芯钢密 度： 转子芯钢密度: pB= 2700kg/m3 3 pR= 2700kg/m3 pFei = 7820 kg/m pFe2 =7820kg/m3 电枢铜重：mcui= 44.2393kg 转子棒料重量：mB = 11.719kg 转子环材料重mR= 5.47228kg 旦 电枢铁芯重量：

13、163.064kg 一 mFe1 = 定子芯钢重量：117.416 kg mFe2 = 净总重量：nit = 341.911kg 电枢铁芯用钢 量：mFe3 = 313.919kg 转子芯钢消耗, 皇.mFe4 = 170.666 kg 额定负载运行参数 定子电阻：Ri = 0.0510203Q 20摄氏度下定子电阻：Ri_2o= 0.0419683 Q 定子漏抗：Xi = 0.17797 0 转子电阻：R2 = 0.0388406Q 20摄氏度下转子电阻：R2_2o = 0.0319495 Q 转子漏抗：X2 = 0.745993Q 电阻对应 铁芯损耗：Ri_Fe=285.2Q 磁化电抗：X

14、m=14.179lQ 定子相电流：hp= 93.6538 A 电流对应 铁芯损耗：h_Fe= 1.29129 A 磁化电流：Im =25.9731 A 转子相电流：环=84.4375 A 定子绕组铜耗：Pcui = 1342.5W 转子绕组铜耗：Pcu2 = 830.764W 铁芯损 十工 风摩损 PFe= 1426.25W 失： prw= 1035.57W 杂散损 耗： ps= 1800W 总损耗： P=6435.48W 输入功 率： pi = 96.4832kW 输出功 率： p2= 90.0477kW 机械转 矩： Ti =578.49 N ?m 效率：T|= 93.3299% 功率因

15、数： cos(p= 0.886835 额定转差率：N = 0.009038 额定转 扌击 nNl486.44rpm 空载参数 空载定子电阻：r_ 0.0510203 Q xi= 0.178253 Q r2= 0.0388256 Q x2= 0.747006 Q h = 26.5567 A pFe = 1480.55W pi = 4444.43W cos(p*= 0.0873481 空载定子漏抗： 空载转子电阻： 空载转子漏抗： 空载定子相电 流： 空载铁芯损耗： 空载输入功率： 空载功率因 数： 空载转差率：=9.70931 X10 空载额定转速:n*= 1499.85rpm 分解操作 最大转

16、差率：nm =0.045最大转 矩：Tm= 1392.75N ?m 最大转矩比：T* = 2.40756 最大相电流：356.767 转子锁操作 起动转矩：Tst=559.503N?m起动电流：lst = 510.241A 起动转矩比：Ts*t= 0.967178 起动电流比：1*31= 5.44816 锁定转子后的定子 电阻：Rsti = 0.0510203 Q 漏抗：Xsti = 0.162243 Q锁定转子电阻：Rsti = 0.123285 Q锁定转子漏抗：Xst2= 0.586629Q额定 运行详细数据 定子槽漏抗：XS1 = 0.0967574Q定子端部绕组漏 抗：Xei = 0.

17、0350809Q定子差动漏抗：Xdi = 00461317Q 转子槽漏抗：Xs2 = 0.404672Q 转子 端部绕组漏抗：Xe2= 0.0290265Q转子差动漏 抗：Xd2= 0.0849948 Q 斜槽漏抗：Xsk= 0.227298Q定子绕组系数：KdPi =0.951436定子齿磁通密度:Bti = 1.51335T转 子齿磁通密度：Bt2= 1.38875T定子磁轨磁通密 度：Bji= 1.34586T转子磁觇磁通密度：Bj2 = 1.29627T气隙磁通密度：Ba = 0.69012T定子齿安 匝：ATti = 57.3817 A?T 转子齿安匝：ATt2 = 66.0681

18、A ?T 定子磁觇安匝：ATyi = 85.3247 A?T 转子磁觇安匝：ATy2 = 20.2841 A ?T气隙安匝： ATd= 585.962 A ?T定子磁觇的电路长度磁校正系 数： & = 0.521118转子磁觇的电路长度磁校正系 数： $ = 0.406072 齿饱和系数:Ks= 1.21068 齿 和磁觇的饱和系数：Kty= 1.39091诱导电压系 数：0.969146 定子电密：Ji = 3.52792 A/mm2 比 电负载：Ai = 29.8109 A/mm定子热负荷：AJi = 105.171 A2 /mm3转子条电流密度：Jb= 1.80465 A/mm 2转子环

19、电流密度：Jr = 1 .42 A/mm 2定子 绕组半匝长度：Lz= 624.152mm 绕线布置 三相两层绕组可以布置在15个槽中，如下所 示： AAAAAZZZZZ BBBBB 每槽角度：X=12 A相轴线：a=108第一槽中心：0 暂态FEA输入数据对于定子绕组的一个 相位：圈数：N = 200并联支路数：a=4端电 阻：Re= 0,0510203Q 端漏电感：Xe= 0.000111666 Q侧两杆之间 的转子端环： 等效环电Rr，= 4.80519 X1O-Q 等效环电_8 感：Ur= 4.5903x1 0 8H 二维等价值： 等效模型深度：Ld= 325mm 等效定子叠加系数:

20、K*i= 0.95 等效转子叠加系数: K2= 0.95估计转子惯性 矩:T2 = 1.96792 kg m2 3.5描述电机性能的图 表 图3.5-1相电流与转 速 图3.5-2效率与转 速 图3.5-3输出机械功率与转 速 图3.5-4功率因数与转 速 图3.5-5转矩与转速 图3.56相电流与输出功 图3.57效率与输出功 图3.5-8功率因数与输出功率 揖田詹冲料撷毀60CO 料制毀山提宦膜二16.C012 勵糊毀m按坎CMTg.co 3 s) 图3.5-13输入电流弱磁控 制 图3.514频率弱磁控 制 33 图3.5-15输出功率弱磁控制 图3.5-16转差率弱磁控 图 图3.5-

21、18相电压弱磁控制 3.6部分参数对比 参数 标准 实际 是否符合 额定功率Pn 90kW 90kW 符合 额定电压U N 380V 380V 符合 满载电流1 N 163.7A 162.2A 符合 定子齿磁密Bn 15207GS 15134Gs 符合 定子觇磁密Bn 13750GS 13459Gs 符合 转子齿磁密Bt2 13605GS 13888Gs 符合 转子觇磁密Bj2 13265GS 12963Gs 符合 定子电密Ji 3.56 A/mm2 2 3.53 A/mm2 符合 转子电密Jb 2 1.81 A/mm2 2 1.80A/mm2 符合 端环电密J R c2 1.2A/ mm2

22、1.42A / mm 不符合 热负载AJi 107.15 A2/mm3 105.17 A2/mm3 符合 定子电阻Ri 0.0531 ohm/相 0.051 Oohm/相 符合 定子铜耗Pcu1 1423.9W 1342.5W 符合 转子铝耗Pm 2 775.6W 830.76W 符合 铁耗PFe 1514.2kW 1426.3kW 符合 杂散损耗Ps 1800W 1800W 符合 风摩损耗Pfw 1000W 1035.6W 符合 总损耗Ep 6513.7W 6435.5W 符合 定子铜里Gem 48.36kg/台 44.24kg /台 符合 0.537 kg / kW 0.492kg/kW 符合 硅铜片重Gcu 468