电磁设计VB编程讲解

1、本科毕业设计第 1 页 共 72 页1 引言1.1 电机介绍电机（英文： Electric machinery ，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电 能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母 M（旧标准用 D）表示。它的主要作用 是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前最常用的是，利用热能、水能等推动发电机 转子来发电。电机按结构和工作原理可划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。1）同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。2）异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。 感应电

2、动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。 交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。本次设计的是三相异步电动机。三相异步电动机的结构与单相异步电动机相似，其 定子铁心槽中嵌装三相绕组（有单层链式、单层同心式和单层交叉式三种结构） 。定子 绕组成接入三相交流电源后，绕组电流产生的旋转磁场，在转子导体中产生感应电流， 转子在感应电流和气隙旋转磁场的相互作用下，又产生电磁转柜（即异步转柜） ，使电 动机旋转。1.2 电机在社会中的作用和发展。电机生产技术向集约化、柔性化、自动化、专业化以及生产协作配套网络化发展。“柔性”可以克服以多品种小批量为特点的

3、微电机生产组织上的困难，生产方式集约 化、生产自动化和专业化、生产协作配套网络化则可以使以大批量生产为特点的微电机 实现规模化经济。此外，电机的设计会有效地利用系统软件把设计分析、设计综合、优 化紧密地联系起来，还将信息管理、图形显示、专家系统等有机地联系起来，构成一个 新的集成软件体系，计算越来越精确。电机效率的提高对家电产品用能的减少有决定性作用，因此，在中国“十一五”规 划提出单位国内总产值能源消耗降低左右的目标的大背景下， 如何使电机效率更本科毕业设计第 2 页 共 72 页高更节能，已经成为电机发展最重要的方向。现在社会中，电能是使用最广泛的一种能源，在电能的生产、输送和使用等方面，

4、 作为动力设备的电机是不可缺少的发电机主要用于移动电源、风力发电、小型发电设备 中；三相异步电动机在生产和交通运输中得到广泛使用，电机是把电能转换成机械能或 者机械能转换为电能的设备，它分布于各个用户处。在工业方面，它被广泛用于拖动各种机床。水泵、压缩机、搅拌机、起重机械等。 在农业方面，他被广泛用于拖动排灌机械、脱粒机及各种农产品的加工机械。在家用电 器和医疗器械和国防设施中，异步电动机也应用十分广泛，作为拖动各种机械的动力设 备。随着科学技术的不断创新和工农业的迅猛发展，电气化与自动化水平不断提高，国 民经济各部门对异步三相异步电动机的需求量日益增加，对其性能，质量，技术经济指 标也相应地

5、提出了越来越高的要求。因此，对三相异步电动机性能提出了许多新的更新的要求，必须适时实地做出更新 与发展，以适应各个新兴工业领域不同的特殊要求，特别是对需求量最大的中小型三相 异步电动机，在保证其质量运行，寿命长和能满足使用要求的同时，进一步节约铜、铁 等材料，提高效率和功率因数，以提高其经济技术指标与降低耗电。而在当前，尤其是近些年来 , 随着研制开发技术的不断创新、迅速发展和完善，如 集成化技术、智能化技术、网络化技术、虚拟技术等，设计出 “更快、更精、更净” 的产品。同时节能减排越来越受到国家重视，电机作为用电大户，节能潜力巨大。电机 生产企业应该开发超高效率电机、高效永磁同步电机、中型高

6、低压电机、再生能源配套 发电机等新产品的技术攻关和开发， 以环保指标作为开发新产品的要求， 大力降低噪声， 提高行业技术水平。电机正向着小型、微型化方向发展，很多企业纷纷转型，改进生产 技术，开发新产品，微电机市场规模迅速扩大，微电机市场前景广阔。电动汽车受益于 国家产业政策，发展迅速，带动电动汽车电机行业快速发展。1.2 介绍1.2.2 型号含义YZ系列电机为派生电机， 用于冶金起重的电机。 此电动机具有良好的密封性， 用于 一般场所的电动机防护等级为 IP44，用于冶金场所的电动机防护等级为 IP54.YZR 系列本 科 毕 业 设 计 第 3 页 共 72 页 为绕线转子三相异步电动机，

7、 YZ系列为鼠笼转子三相异步电动机。型号含义：如 YZ-200L-8 ：“YZ”表示电机的型号，为派生电机的一种， “200”表示 中心高，“L”表示机座长短号， “ “8”表示极数，通过这个型号可以了解自己所要设 计电机的基本要求。型号含义：如 Y2-200L2-6E：“Y2”表示异步电动机第二次改型设计， “ 200”表示中 心高，“L”表示机座长短号，“2”表示铁心长度序号，“6”表示极数，“E”表示第二种 设计。1.2.3 结构简介1. YZ系列电动机机座外轮廓呈四方形兼圆形， 散热片呈垂直， 水平平行分布， 全部 采用铸铁结构。另外 H63 112 还兼有铝合金压铸结构。2. 本系列

8、电动机采用浅端盖结构，增加了内部加强筋的数量和尺寸，全部采用铸铁 结构，另外 H63112 还兼有铝合金压铸结构。为方便用户使用和检修， H180及以上增 设了不停机的注油装置。3. 接线盒防护等级为 IP44。为了减轻电机重量， H63 280接线盒用铝合金压铸 （也 可用铸铁件 ） ， H315 355 使用铸铁件。且盒内设有专用的接地装置， H160及以上机座 考虑有热保护装置的安装位置，电源进线孔采用双孔进线，并有两种密封结构：一种为 加密封盖，另一种为锁紧密封。 接线盒一般位于机座顶部， 并可以四面出线， 另外 H80 355铸铁机座的接线盒还可以位于机座侧面2 电机的设计与任务2.

9、1 设计任务与给定数据电机设计的任务：根据用户提出的产品规格（如功率，电压，转速等） ，技术要求 （如效率，参数，温升限度，机械可靠性要求等） ，结合技术经济方面国家的方针政策 和生产实际情况，运用有关的理论和计算方法，正确处理设计时遇到的矛盾，从而设计 出性能好，体积小，结构简单，运行可靠，制造和使用维修方便的先进产品。本设计的 任务是设计符合上述要求的三相异步电动机。电机设计所给定的数据：输出功率 PN =45KW，额定电压 U N =380V，F 级绝缘，连续工作制，封闭式，相数本 科 毕 业 设 计 第 4 页 共 72 页m1 3，频率 fN 50Hz，极对数 P=2，效率 N =9

10、2.8%，功率因数 cos N =0.87 ，起动电流倍数 Is*t 6，起动转矩倍数 Ts*t 2.5 ，最大转矩倍数 Tm* 2.5.2.2 电机设计的过程2.2.1 准备阶段通常包括两方面内容： 首先是熟悉国家标准， 收集相近电机的产品样本和技术资料， 并听取指导老师的意见和要求；然后在国家标准有关规定及分析相应资料的基础上，编 制技术任务书。2.2.2 电磁设计 本阶段的任务是根据任务书的规定，参照生产实践经验，通过计算和方案比较，来 确定与所设计电机电磁性能有关的尺寸和数据，选定有关材料，并核算其电磁性能。本 次设计的电磁计算部分见后。2.2.3 结构设计 结构设计的任务是确定电机的

11、机械结构，零部件尺寸，加工要求与材料的规格及性 能要求，包括必要的机械计算及通风和温升计算。2.3 设计过程中的理论分析 本应用程序的用途即是依据估算的设计参量，求出各项性能参数。因此，三相感应 电动机的电磁计算程序是本设计中最为关键，最为重要的组成部分。2.3.1 额定数据和主要参数尺寸计算过程中的理论分析a）定子冲片设计1）槽形功率在 100KW以下，电压在 500V 以下的感应电动机，常用梨形槽与梯形槽。因为 这些电机通常采用由圆导线饶成的散嵌绕组。 采用半闭口槽可以减少铁心表面损耗和齿 内脉振损耗，并使有效气隙长度减小， 功率因数得到改善。 梨形槽与梯形槽是半闭口槽， 槽的底部比顶部宽

12、，使齿壁基本平行。常用梨形槽与梯形槽相比，前者的槽面积利用率 较高，冲模寿命较长，而且槽绝缘的弯曲程度较小，不易损伤，所以用的较为广泛。本 设计程序所选用的定子槽即为梨形槽。2）槽满率定子槽必须有足够大的截面积，使每槽所有导体能比较容易的嵌进去。在采用圆导本 科 毕 业 设 计 第 5 页 共 72 页 线的半闭口槽中，用槽满率来表示槽内导线的填充程度。槽满率是导线有规则排列所占 的面积与槽的有效面积之比，即：sfNi1Ns1d2Aef100%较高的槽满率不仅可以缩小槽面积（铁心尺寸也可以相应缩小） ，而且有利于槽内导线 的散热；但是却给嵌线带来了困难并增加嵌线工时。槽满率太高了在嵌线时极易引

13、起绝 缘损坏。所以槽满率不能太高，一般控制在 75% 80%左右。3）槽形尺寸的确定 确定槽形尺寸时除了考虑上述槽满率外，还要求齿部和轭部磁密要适当；齿部有足 够的机械强度，轭部有足够的刚度。槽口尺寸主要由电气性能，冲模制造，冲压和下线 等因素决定。一般去槽口宽 b01=2.5 3.0mm,为了嵌线方便， b01应比线径大 1.2 1.6mm。 在机械化嵌线时，槽口还需适当放宽。槽口高度 h01=0.52.0mm。1角一般采用 30 度 左右。b）转子槽形的选择和槽形尺寸的确定1）转子槽形常用的转子槽形有平行齿、平行槽、梯形槽、刀形槽和凸形槽。平行槽的集肤效应 对改善起动性能有利，结合电动机的

14、具体特性，本次设计选用平行槽作为转子槽形。 2）转子槽形尺寸确定转子槽形尺寸对于电动机的一系列性能参数如：起动电流，启动转矩，最大转矩， 起动过程中的转矩，转差率，转子铜耗，功率因数，效率，温升等都有相当大的影响； 此外，槽的各部分尺寸对这些技术参数又有程度不同， 性质不同的影响。 其中起动转矩， 起动电流，最大转矩和转差率与转子槽形尺寸的关系最密切，由于起动电流和最大转矩 之间存在一定的比例关系， 因此笼型转子尺寸的确定除与定子槽形尺寸的确定有一些相 似的原则之外，还必须着重考虑起动性能的要求。c）铁心长度的确定参考同类型电机，通过暂设铁心长度为 175mmd）气隙的确定通常气隙选取得尽可能

15、小，以降低空载电流，因为感应电动机的功率因数 cos 主 要决定于空载电流。但是气隙不能过小，否则除影响机械可靠性外，还会使谐波磁场及 本 科 毕 业 设 计 第 6 页 共 72 页谐波磁抗增大，导致起动转矩和最大转矩减小，谐波转矩和附加损耗的增加，进而造成 较高温升和较大噪声。气隙的数值基本上决定于定子内径，轴的直径和轴承间的转子长 度。且取 =0.55mm。e）端环的确定端环外径通常比转子外径小 3mm8mm，本设计取端环外径比转子外径小 5mm参考同 类型电机，取端环面积 AR=300m2f ）定转子槽数的选择 选择定子槽数应考虑：为减少谐波磁动势，每极每相槽数一般取整数，异步电机一般

16、取为 25。为降低杂散损耗和提高功率因数，应选用较多的槽数。选择转子槽数应考虑： 要与定子槽数配合确定， 应使电机起动正常、 运行性能良好， 起动运转时无显著振动、电磁噪声。根据电机设计中定转子槽配合的理论知识，为减小附加损耗，采取少槽近槽配合， 取每极每相槽数 q=3，则定子槽数 Z1=48，转子槽数 Z2=38。g）电流密度的选择电流密度 J1 的选择对电机的性能和成本影响极大， 所以必须全面考虑电机的具体情况。选用较大的 J1 值，导体截面减小，可节省材料降低成本，但同时却导致损耗增大， 效率降低同时电机的温升增高，寿命和可靠性都降低。故初选J1 =4.5 10 6 A/m2h）导线线规

17、一般来说，小型电机的支路数应该少些，以免极间连线太多。因此取并联支路数a1 =2，并选择直径为 0.8mm的铜导线。i ）定子绕组型式的选择 三相感应电动机绕组的型式很多，常用的有单层同心式，单层链式，单层交叉式，双层叠绕组等。双层叠绕组常用于功率较大的感应电动机。其主要优点是1）可以选择有利的节距以改善磁势与电势波形，使电机的电气性能较好； 2）端部排列方便； 3）线 圈尺寸相同，便于制造。缺点是多用了绝缘材料，嵌线也比较麻烦。对于中小容量的交 流电机，为了实现线圈制作和线圈嵌线的自动化，常采用单层整节距绕组。所以综合还 是选择双层叠绕组。本科毕业设计第 7 页 共 72 页j ）选择节距根

18、据电机设计中节距选取的知识，结合电机的特性，对于中心高在 180 以上的电机 设计，为改善电动势和磁动势的波形，本次设计选用双层叠绕组。k）确定定子内外经根据电机的额定功率求出计算功率，利用计算功率和同步转速求出体积，选取适当 的主要尺寸比计算出定子内径初算值， 利用定子内径初算值和定子内外径比计算出定子 外径，而后根据标准直径最终确定定子外径，进而确定定子内径。上述的各个参量是进行电磁计算所必须确定的， 要根据相关理论知识和初步计算结 果，结合设计题目的具体特性和要求做出初步选取，而后在计算中验证其准确性和合理 性。初步确定以上设计参量的数值后，按照相应的电磁计算公式，逐步进行电机的额定 数

19、据和主要尺寸计算、磁路计算、参数计算、工作性能计算和起动性能计算。计算过程 中要做到计算准确，查阅图表和读取曲线准确，选用公式正确，参量计算值与标准值之 间的误差在允许范围内， 某些影响计算顺利进行的关键参量的计算结果要合适等以确保 电磁计算顺利完成。如读取图线可以采用两点间求平均值的方法读取数据，从而使读数 更准确；在因并绕根数和并联支路数不同而计算公式不同时，要选取设计具体适用的计 算公式来求取数据；满载电势、饱和系数、效率和起动电流等性能指标要多次迭代计算 直至误差在允许范围之内；槽形尺寸、各部位磁通密度等关键参量要计算准确且数据合 理合适以确保电磁计算的顺利进行。在电磁计算的计算准确、

20、公式正确选用和读图查表准确等方面，设计过程中作的比 较好，但也出现了问题，主要是槽满率过大，由于在初算的过程中线经取得太长而导致 槽满率过大，后来就降低线经，从而是槽满率达到了要求。为此设计时可根据实际情况选取适合的调整措施，使电机的性能指标合格、合理、 良好。3 电磁计算已知数据：PN =11KWU N =380V f N =50HZ 2P=8 N=86% cos N =0.75 Is*t 6 Ts*t 2.5 Tm* 2.5本科毕业设计第 8 页 共 72 页3.1 额定数据和主要尺寸额定功率 PN =15KW额定电压 UN =380V UN =UN =380V供电流 Ikw = PN =

21、15 10 =13.1579Am1U N 3 380效率 按照任务书规定取 =89%功率因数 cos 按照任务书规定取 cos =0.81极对数 p=3定转子槽数每极每相槽数取整数。 q1 =3,则Z1 =2m1 p q1=2333=54.再按电机设计表 108取Z2 =44，并采用转子斜槽定转子每极槽数Zp1=Z1 =54=92p 6Zp2=Z22p44 226=3确定电机主要尺寸 满载电势标幺值为：KE1 0.0108ln PN 0.013p 0.931 0.0108ln11 0.013 4 0.931 0.905由式（ 10-7）则计算功率为PKE PcNo s= 0.905311 10

22、30.85 0.75=15.434 103VA本 科 毕 业 设 计 第 9 页 共 72 页初选的 P =0.68、 KN m=1.10、 Kdp1 =0.92（双层），由图 10-2取A 27000A / m6.1PKdp1KNm；气隙磁密 B =0.677 T，假定 n =750r min1 P 3 =0.0097 m AB n由表 10-2 取 =2 得按定子内外径比求出定子冲片外径 0.234D1 = Di1 /(Di1 /D) =0.339m0.69根据参考类似电机资料，最后确定直径 D1 =0.34 mDi1则Di1= D1 ( i1) =0.34 0.69m=0.235m 0.

23、24mi1 D铁心的有效长度 lef= V2 = 0.0972 =0.171ef Di21 0.242取铁心长度 li =0.175m 。（按生产要求，铁心通常采用 5mm 进位）。* 气隙的确定 参考类似产品或经验公式，得 =0.3（ 0.4+7 Di1lt ）10 3 =0.3 （ 0.4+7 0.24 0.175） 10 3 =0.538 10 3 0.550 10 3 m于是铁心有效长度 lef =lt +2 =( 0.175+2 0.0005)=0.176m转子外径 D2 Di120.240.00110.239mDi2 0.08m，实际用 0.14m。转子内径先按转轴直径决定 （以后

24、在校验转子轭部磁密）极距= Di1 0.205 0.1073377m2p 6定子齿距 t1=Di1Z10.205 0.01192641m54本科毕业设计第 10 页 共 72 页D20.2041转子齿距 t2= 2 =0.0145727m2 Z244定子绕组采用双层叠绕组，同心式节距 19 为了消弱齿谐波磁场的影响，转子采用斜槽，一般斜一个定子齿距，于是转子斜槽宽 bsk =0.01192641m* 设计定子绕组 每相串联导体数N = cos Di1A =0.86 0.75 0.24 27000=453.56 4541m1I kw3 9.65其中由电机设计图 102 取 A=27000A/m取

25、支路数 a1=2，可得每槽导体数 m1a1N 1 3 2 454Ns1=Z172=37.8取 Ns1=38,于是每线圈匝数为 19每相串联导体数 N1=Ns1Z1 =54 34 =306 m1a13 2绕组线规设计初选定子电密 J1 =4.5A/mm2，计算导线并绕根数和每根导线截面积的乘积。Ni1 Ac1= I1 = 14.96 mm2=1.66mm2 i1 c1 a1J1 2 4.5其中电子电流初步估计值 kw1= cos 9.650.85 0.75A=14.96A在电机设计附录二中选用截面积相近的铜线：高强度漆包线，并绕跟数Nt1 =2 线径d1=1.12mm，绝缘后直径 d =1.20

26、mm，截面积 Ac1 =0.9852 mm2 , Ni1 Ac1 =1.9704 mm2 设计定子槽形本科毕业设计第 11 页 共 72 页m=0.005368mbt1=初步设 Bt1=1.4T，估计定子宽由电机设计表10-1 取 B =0.68T。初步取 Bj1 =1.25T，估计定子轭部计算高度 ap B hj1 = p j1 2KFeBj10.094 0.68 0.68= m=0.0183m2 0.95 1.25t1BKFeBt10.0105 0.680.95 1.4按齿宽和定子轭 部计算高 度的估算 值做出定 子槽形。 由表三可知 b01 =3.2mm，h01 =1.0mm。b11 =

27、5.0mm,h11 =1.0mm,r 21 =3.3 mm, h21=27mm =30 齿宽计算如下：Di1 2h01 h21(0.24 0.002 0.002+0.054)bt1 =i1 01 21 -2r21=-2 0.0033=0.00634mt1Z172Di1 2h01 h11(0.24+0.004 )bt1=i1 01 11 -b11=-0.005=0.00565mZ1 72齿部基本平行，齿宽 bt1=(0.00634+0.00565)/2=0.00599m* 槽满率槽面积 As= 2r21 b11 hs hr2122槽满率si =绕组系数本科毕业设计第 12 页 共 72 页32N

28、 N d2 2 38 1.2 103Ni1Ns1d =6 =0.755 （符合要求）Aef145.7 10 6qa 4 20sin sinK d1=2 = 2 =0.9598d1 a 20qsin 3sin22其中a=pZ14 360 =2072Kdp1=Kd1 K p1 =0.956 0.9848=0.945每相有效串联导体数N 1 Kdp1 =3060.945=289.17*21. 设计转子槽形与转子绕组预计转子导条电流：I2 =KII13N 1Kdp1 =0.8214.92 3 436 A=276A2 I 1 Z2 58其中 K I由电机设计表 10-10 查出。初步取转子导条密度 JB

29、 =3.5A/ mm2 ，于是导条截面积AB =I2 =276 =78.9 mm2B JB 3.5初步取 Bt2 =1.3T，估算转子齿宽bt2= t2B = 0.0129 0.68 =0.0071m t2 K FeBt20.95 1.3初步取 Bj 2=1.25T，估算转子轭部计算高度2 0.95 1.25hj2=2KaFpeBBj2=0.094 0.68 0.68=0.0183m为获得较好的起动性能，采用平行槽，槽形图如下附图所示，取槽口尺寸b02 =1mm，本科毕业设计第 13 页 共 72 页h02 =0.8mm, h12 =1.4mm, h22 =28mm, b12 =3.5mm,

30、r=2.3mm齿壁不平行的槽形尺宽计算如下：bt213D2 2 3 h02 h12 h22Z2(0.2394 0.0302)0.003558=0.00726m 导条截面积（转子槽面积）2 b02 b22 h12 b12 h22 r22 AB +B 2 2 2(0.001 0.0035) 0.0014 + 0.0035 0.0028 + 0.002322 + 2 +=109.46 10 6m2估计端环电流IR =I2 Z2 =276 58 A=637A2 p 8端环所需面积AR = IR =637 m m2 =303 m m2 R J R 2.1其中端环电密JR =0.6 JB =2.1A/ m

31、m2 。按照工艺要求有所需面积确定端环内半径及厚度如附图，得端环面积 AR 300 10 6m2 。3.2 磁路计算22计算满载电势初设 K E =（1- L ）=0.935，E1 =(1- L )UN =0.935380V=355.3V*23计算每极磁通初设 Ks =1.20，由电机设计图 3-5 查得 K Nm =1.095 ，E1本科毕业设计第 14 页 共 72 页352.3 =1 = Wb=0.00753Wb4K Nm K dp1 fN1 4 1.095 0.9598 50 228为计算磁路各部分磁密，需先计算磁路中各部分的导磁截面：*24每极下齿部截面积6 2 2At1=KFeli

32、bt1Zp1=6.58169 184 9 10 6 m2=m2At2=KFeltbt2Zp2=0.950.01750.0072629/4 m2 =875110 6m225定子轭部计算高度h = D1 Di1 h r21 = hj1= 1 2 i1 hs1 321 =0.34 0.24 0.0317 3.3 10 33hj226=19.4 10 3m转子轭部计算高度D2 2Di2 hs1+r3220.2392 0.14 0.0301+0.03033=19.8 10 3m轭部导条截面积Aj1=KFe lt hj 1 =0.95 0.175 19.4 10 3 m=3225 10 6mAj2 =KF

33、e lt hj2 =0.95 0.175 19.8 10 3 m=3291 10 6 m一极下空气隙截面积27A = lef =0.094 0.175=1645010 6 m2 磁路计算所选的回路是通过磁极中心线的闭合回路，该回路上的气隙磁密是最大值B 。为此，先由电机设计图 3-5 ，找出计算极弧系数 ap =0.68 ，由此求的波幅 系数Fs = B = 1 = 1 =1.47 s B av ap 0.6828气隙磁密B = A 16450 10 6Fs 1.47 0.00735 T=0.6568T本科毕业设计29气隙磁密最大处的定子齿部磁密第 15 页 共 72 页Bt1=KBFelle

34、tfbt1t1Zp1FsZp2At11.47 0.007358032 10 61.3452T30转子齿部磁密Bt2=FsAt 21.47 0.007358751 10 6T=1.2347T31从电机设计附录五的 D23磁化曲线上找出对应上述的磁密的磁场强度H t1 =10.4A/cm； Ht2 =7.27A/cm32有效气隙长度ef K =1.286 0.55 10 35气隙磁压降 m=0.707 10 3m其中气隙系数K1K2t1(4.4 0.75b01)1.05 4.4 0.055 0.75 0.322 = 2 =1.254 t1 (4.40.75b01) b0 2 81 1.05 4.4

35、 0.055 0.75 0.32 0.322t2(4.4 0.75b02)1.29 4.4 0.055 0.75 0.12 = 2 =1.025 t2 (4.4 0.75b02 ) b022 1.29 4.4 0.055 0.75 0.1 0.12KK 1K 2=1.254 1.025=1.28633. 齿部磁路计算长度1Lt1 (h11 h21) 3r2128 33.310 3 m=29.1 10 3mLt2 (h12+h22)+ r32229.4 2.3310 3 =30.2 10 3m34轭部磁路计算长度Lj1D1hj11 =2=2p0.34 0.0194 =68.8610 3m28Lj

36、22p本科毕业设计第 16 页 共 72 页F K B =1.3 0.6568 0.55 10 3 0.8 106 A=358.5A 036齿部磁压降23Ft1 Ht1Lt1 =10.4 102 29.1 10 3 A=30.26AFt2 Ht2Lt2=7.27 102 30.2 10 3 A=21.96A37饱和系数计算KsF Ft1 Ft2 =358.5 30.26 21.96 =1.146F 358.51.2 1.146与初设值 Ks =1.20 相比较，误差 1.2 1.146 =4.74% 1%，较大1.146计算出的 Ks =1.146, 比原假设值 Ks =1.20 小，说明原假

37、设的 Ks偏高，在此基础上计算出的气隙磁密最大值 B 齿部磁密 Bt1， Bt2 都偏低，致使计算出的 K s低于实际值。再 次假设时取 Ks Ks 。再次假设 K s =1.14 重新计算第 23-37 项中有关各项：23. Ks =1.14 ，由图 3-5 查得 KNm=1.098；=0.0073427. ap =0.675 ； Fs =1.4828. B =0.6604T29. Bt1 =1.352T30. Bt2 =1.241T31. H t1 =10.6A/cm； H t2 =7.41A/cm35. F =375.7A36. Ft1 Ht1Lt1 =29.39AFt2 Ht2Lt 2

38、 =22.38A1.14 1.13837. Ks =1.138 ，误差 1.14 1.138 =0.02%1%，合格s 1.138本科毕业设计第 17 页 共 72 页38定子轭部磁密计算Bj1= 0.00735Aj1 =2 3225 106=1.14T39转子轭部磁密计算Bj21 0.00735=62 Aj 2 2 3291 106=1.12T40从电机设计附录五的 D23磁化曲线上找出对应上述的磁密的磁场强度H j1 =5.52/cm ； Hj2 =5.51A/cm41计算轭部磁压降，其中轭部磁压降校正系数见电机设计图附1-3chj1=00.0.019943=0.205，Bj1=1.14T

39、，于是Cj1=0.68Fj1 Cj1H j1Lj1=0.685.52 102 68.86 10 3 A=28.85Ahj2 = 0.0198 =0.211， Bj2 =1.12T，于是 Cj2 =0.690.094 j2 j2Fj2 C j 2H j 2Lj 2 =0.69 5.4 102 31.38 10 3A=11.28A42每极磁势F0 F Ft1 Ft2 Fj1 Fj 2 =358.5+30.26+21.96+28.85+11.28=450.85A43满载磁化电流2pF0 = 2 4 450.850.9m1 N1K dp1 =0.9 3 0.9598 2286.104A44计算满载磁化

40、电流Im*Im6.104 =0.6326I KW9.6545励磁电抗计算2Xms4f 0 m1 (N1KKsdPp1)2lef ef本科毕业设计第 18 页 共 72 页58.64 3.346Xms Xms IKW = 58.64 9.65 1.489UN380工厂设计计算时，X X I KW ms msUN近似计算方法E1 I KWU N I KWIKW11 1.581 Im UNIm U NI mI m 0.6326参数计算线圈平均半匝长=4 50 4 10 7 3 228 0.9598 2 0.175 0.0941.14 4 0.707 10 3定子线圈节距0.24 2 2.0 103

41、(27 3.3) 10 30.8520.09178m其中节矩比 2 8 1 7 0.85239直线部分长度lB lt 2d1 0.175 2 0.015 0.205 m其中 d1 是线圈直线部分伸出铁心的长度，取 0.015m平均半匝长sinb11+2 r21 = 5+6.6 =0.479b11 +2 r21 +2bi1 5+6.6+2 6.3cos = 1 sin2 = 1 0.4792 =0.878CB2cos0.09178=0.05232 0.878lc l B 2CB 0.205 2 0.0523 0.31m47端部平均长：轴向投影长fd CB sin 0.0523 0.479 0.0

42、251m48感应电机定子绕组漏抗为X 1 4 f 0 N1 lefpq1本科毕业设计第 19 页 共 72 页除以阻抗基址 ZKWU Nm1U NIKWpN，便可得定子漏抗标么值X 1 Cx(Z2mK12p1)21K p1式中 1 s1 1 E1 ，Cx 为漏抗系数，等于Cx24 f 0(N1Kdp1)2lefPNm1 pU N2 * *7234 50 4 10 7 228 0.9598 0.175 11 10 323 4 3802=0.0420149定子槽比漏磁导。因为是双层绕组，整距，节距漏抗系数ku1 3 +1=0.889kL1 9 7 0.9174 16s1 KU1 U1 KL1 L1

43、 =0.889 0.5564+0.917 1.88=2.219其中 U1h012h11 =0.5564b01 b01 b11L11.88 ，因2r2127 4.05， b112 3.32r21 2 3.30.76ltlef50只在铁心部分有槽漏抗，因而计算槽漏抗时要乘上Xs12m12p li s1Cx= 6 4 0.175 2.219Z1Kd2p1 l s1 xef2 Cx =0.8029 Cx72 0.95982 0.175 x x51考虑到饱和的影响，定子谐波漏抗计算：2m1 p2m1p m1q1X 1 2 s1CxZ1Kd2p1Z1Kd2p12 ef K sCxm1S2 ef K d2p

44、1K s C3 0.094 0.0129Cx=0.4964 Cx本科毕业设计第 20 页 共 72 页X E1=1.2(d1+0.5fd) Clef1.2 (0.015+0.5 0.0251)Cx0.1750.189Cx53定子漏抗标幺值X 1 Xs1 X 1 XE1=0.8029+0.4964+0.189=1.4883 Cx =0.059854转子漏抗标幺值与定子漏抗标幺值的计算相近，但要将转子漏抗折算到定子边。将转子数据 N2 1,pq22Z1Z2 1 代入电机设 计式 4-38 ， 乘以阻抗系数2m2 224m1 N1K dp1K 1 1 dp1 和除以阻抗基值，便有Z2X 2 zm1p

45、2CxZ255转子槽比漏磁导的计算见电机设计附录四s2 U 2 L2 =0.8+3.33=4.13其中 U 2 02 =0.8 b02L22h12L= 2 1.4 +2.71 =3.33b02 b121+3.5h 28 b 3.5L 2.71 由 h22 28 6.087 12 3.50.761查曲线得到L2r22 2 2.32r22 2 2.356转子槽漏抗标么值X*2m1p ltC =2 3 4Xs2s2Cx =s2Z2 lef s2 x 584.13Cx=1.709 Cx57转子谐波漏抗标幺值R 2m1 pCX 2 2p 2 ef KsZ2m1RC = 3 0.094 0.0157 C2

46、x2 -3 x2 ef K s x2 1.14 0.0707 10-3 x=0.5566 Cx本科毕业设计第 21 页 共 72 页其中 R=0.0157 由电机设计图 4-11以 z2 58 =7.25 查出。 2p 858转子绕组端部漏抗标幺值XE*2 (0.22p5l23Z22DpR)(2mZ1p)Cx=0.l757 2DpR CE22plef 2pZ2xlef2p0.757 0.0707Cx=0.108 Cx8 0.175 x x59转子斜槽漏抗Xs*k 0.5( bsk )2 X*2=0.5 0.014 skt22 0.012920.5566Cx 0.3278Cx60转子漏抗标幺值X

47、 2 Xs2 X 2 XE2 Xsk= 0.5566 0.3278 1.709 0.108 Cx =0.113561定转子漏抗标幺值之和X* X*1 X* 2=0.0598+0.1135=0.173362定子绕组直流电阻-6R1w N2i1NA1cl1ca1=0.0221701.908-6522222180-60.31=0.7784其中 0.0217 10 6 m为 B级绝缘平均工作温度 75 C 时铜的电阻率63. 定子绕组相电阻标幺值R1* R1kwUN0.7784 9.653800.0197764. 有效材料的计算 感应电动机的有效材料是指定子绕组导电材料和定转子铁心导磁材料， 电机的成

48、本 主要由有效材料的用量决定。定子铜的重量 6 3Ccu=ClcN 1Z1Ac1Ni1 cu =1.05 0.31 38 72 2 10 6 0.9852 8.9 103kg=15.62kg其中 C是考虑导线绝缘和引线重量的系数， 漆包圆铜线 C=1.05； Cu =8.9 103 kg / m3是铜的密度。2硅钢片重量 GFe K Felt D12 Fe本科毕业设计第 22 页 共 72 页23= 0.95 0.175 0.34 0.0055 7.8 103 kg=9.84kg其中 =0.005m是冲剪余量； Fe 7.8 103kg / m3是硅钢片密度65. 折算至定子边计算转子电阻的折

49、算值2R2w(KABBlB 2Z2pD2RAR)4m1(N1Kdp1)2 RB RRZ2 DRZ2其中 KB 是考虑铸铝转子因叠片不整齐，造成槽面积减小，导条电阻增加，常=0.8375=0.1687取KB =1.04。RBRB I kwUN0.8375 9.65 0.0213380RB =-6 20.0434 10-6 1.04 0.205 4 3 (228 0.9598) 2 -6109.46 10-658RR620.0434 10 6 0.207 4 3 380(228 0.9558) 22 42 300 10 6本科毕业设计第 23 页 共 72 页I1*Q I *m Ix* =0.63

50、26+0.2544=0.88769满载电势标幺值KE 1 L 1 (I1PR1 I1Q X 1)1 1.1628 0.01977 0.887 0.0598 0.9240.927 0.924与初设值 KE 0.927 比较，误差 0.927 0.924 0.3%0.5%，合格。E 0.92470空载电势标幺值1 0 1 Im* X*1 =1 0.6326 0.0598 0.962271假定饱和系数不变，波幅系数不变，于是空载时定子齿部磁密及磁场强度Bt10 1 0 Bt1 = 0.9622 1.3452 1.401T ； Ht10 =12.62A/cmt10 1 L t1 0.924 t1072

51、空载时转子齿部磁密及磁场强度100.9622Bt200 Bt2 =1.2347 1.285T ； Ht20 =8.49A/cmt 201Lt20.924t2073空载时定子轭部磁密及磁场强度100.9622Bj100 Bj1=1.17 1.187T ； H j10 =5.255A/cm1L0.92474空载时转子轭部磁密及磁场强度100.9622Bj200 Bj2=1.12 1.166T ； H j 20 =5.93A/cmj201Lj 20.924j2075空气气隙磁密B0101LB = 0.96220.9240.66040.6876T76空载时定子齿部磁压降32Ft10 Ht10Lt1=12.62 29.1 10 3 102 36.72 A77空载时转子齿部磁压降Ft20 Ht20Lt2=8.49 30.2 10 3 102 25.64 A第 24 页 共 72 页本科毕业设计空载时定子轭部磁压降，此时 Cj1 0.655Fj10 Cj1Hj10Lj1=0.655 6.255 102 68.86 10 3 A=28.21A空载时转子轭部磁压降，此时 Cj2 0.665Fj20 Cj2H j20Lj2=0.665 5.93 31.38 10 3 10