《电机设计》课程设计报告三相笼型感应电动机系列电磁设计

1、湖南工程学院课程设计任务书 课程名称：电机设计题 目：三相笼型感应电动机系列电磁设计 专业班级： 电气工程 0783班 学生姓名： 学 号： 200713010303 指导老师：审 批： 任务书下达日期 2010年12月31日设计完成日期 2010年12月31日y132m1-6 kw三相鼠笼式异步电动机设计摘 要本文介绍了y系列三相鼠笼异步电动机的设计方法,文章首先从异步电机的基本理论及工作特性着手，简单介绍了异步电机的发展近况、基本特性、类型、结构、用途、技术指标、工作原理及运行特性等，为电机设计的做好必要的理论准备。电机设计是个复杂的过程，因此需要考虑的因素、确定的尺寸和数据很多。同时本文

2、也详细阐述了三相鼠笼异步电动机的设计改进调整方案，以及计算机辅助工具的应用，这给电机设计和优化带来了新的契机。关键词 :三相异步电动机；设计；电磁路参数；工作性能；优化方案前 言现在社会中，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，作为动力设备的电机是不可缺少的一部分。中小型电机行业是机械工业的重要组成部分，在国民经济中起着举足轻重的作用。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，例如，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

3、。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。三相异步电动机已有近20年多年的研制开发、设计

4、和生产史。尤其近些年来,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。 第1章 概 述1.1我国电机制造工业发展近况与发展趋势电动机制造是我国机械工业中较大的行业之一，它既是关系到各行各业自动化的重要基础产品，又是与人类生活密切相关的面广量大、品种繁多的通用产品。电动机是把电能转变为机械能的主要执行部件，国内60%70%的发电量被电机所消耗。因此，电机产品的品种、数量和质量各种性能水平的提高和发展，都会直接影响国民经济各部门成套设备的发展水平。20世纪40年代以前，我国电机制造工业极端落后。50年代以仿制国外产

5、品为主，60年代起走上自行设计的道路。在此之前只能生产一般中小型电机，而且批量小，品种单一。我国所生产的电动机大多是六十年代发展的产品, 部分是七、八十年代引进的国外移植产品,与国外同行业相比, 其技术水平、产品质量、结构工艺、制造能力、自动化程度等均偏低,仍有不小的差距。解放五十多年来，国内的电机制造业通过广大工程技术人员的不懈努力，在非常落后的基础上逐步建立起较为完整的电机制造工业体系，无论是在发展品种、提高产品质量方面，还是在数量方面，都取得了世人瞩目的成绩，为工业的发展和人民生活水平的提高做出了巨大的贡献。我国已能独立自主地生产各种中小型电机，国内产品已经发展到100 多个系列，500

6、多个品种，年生产能力达到5500万kw以上 ，基本上满足了社会各个方面对电机产品的需求。随着电机理论的不断完善，高新技术的快速发展，可以预言：未来的电机产品将朝着高性能化、智能化、微型化和网络化的方向发展。1.2 电机的分类电机是以磁场为媒介进行电能与机械能相互转换的电力机械。电机在国民经济各个领域得到广泛应用。需要的电机的种类各不相同，性能各异。电机的分类方法也用很多，故电机的种类也有很多。1）按工作电源分类： 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。2）按结构及工作原理分类： 根据电动机按结构及工作原理的不同，可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。直流电动机按结构及工作

7、原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。3)按转子的结构分类： 根据电动机按转子的结构不同，可分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。4)按用途分类： 可分为驱动用电动机和控制用电动机。我国目前生产的三相异步电动机月100个系列额，500多个品种，500多个规格。按电机尺寸分成大、中、小型。大型：中心高h 0.63m,定子铁心外径 1m,功率范围在400kw以上，电压为300 v和600 v。中型：中心高h =(0.3550.63)m,定子铁心外径 =（0.51.0）m,功率范围在（451250）kw以上，电压为380 v和3000 v和6000 v。小型：中心高h =(0.080.315)

8、m,定子铁心外径 =（0.120.5）m,功率范围在（0.55132）kw以上，电压为380 v。y（ip44）系列的中心高h =(0.080.28)m,定子铁心外径 =（0.120.445）m，共11个机座，功率范围为（0.5590）kw，电压380v。1.3三相异步电动机的结构和用途1.3.1异步电动机结构（1）固定部分有定子绕组、定子铁心、机壳、端盖、风罩。定子绕组是电动机的电路部分，通入三相交流电产生旋转磁场的绕组。由三个在空间互隔120电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。定子铁心是电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。通常是

9、用轧成厚0.5或0.35毫米的硅钢片叠成的（如图1）。机壳是用来支撑定子铁心和电动机端盖。端盖是用来支撑电动机的转动部分（一般指转子）。风罩保护风叶同时又起到通风的风路作用。图1 定子铁心（2）转动部分有转子铁心、转子鼠笼、转轴、起动开关、轴承、风叶。转子铁心是整个电动机磁路的一部分，一般使用硅钢片dr510-50，dr280-35。转子鼠笼起转子绕组的作用转子的导条均由鼠笼的端环所短路，形成一个多相的电路（如图2）。鼠笼的材料一般采用高纯铝l01l05。转轴是作为支撑转子铁心和传递力矩最不可缺少的结构部分。轴承主要是连接转动部分与不动部分。风叶主要是冷却电动机。图2 鼠笼转子（3）其他部分有

10、出线盒、铭牌、起动或工作电容器。（4）三相异步电动机的总结构图图3 封闭式三相笼型异步电动机结构图1轴承；2前端盖；3转轴；4接线盒；5吊环；6定子铁心； 7转子；8定子绕组；9机座；10后端盖；11风罩；12风扇1.3.2异步电动机用途对于小型异步电动机来说，用途是十分广泛的，常作为各类机械中的主要动力元件。y系列小型异步电动机根据需要，既可以用于正常的工作环境，又可在潮湿、多尘、湿热、多霉和日晒雨淋、严寒酷暑，冲击波动，有爆炸危险和腐蚀性环境中使用，既可恒速传动，又可变速传动。这类电机既可连续工作，有可断续工作。因此广泛用于各种机床，风机，水泵，压缩机和传输机，农业食品加工等各类机械设备。

11、1.4三相异步电动机的基本工作原理和运行特性1.4.1 基本工作原理电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。如右图4是三相交流异步电动机转子转动的原理图(图4中只示 图4出两根导条)，当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条 沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力f，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。异步电动

12、机的工作原理用箭头式子可以简单的表示如下：定子绕组通入三相交流电流产生旋转磁场切割转子绕组 转子绕组产生感应电势转子中产生感应电流转子电流与磁场作用产生电磁转矩运行。1.4.2三相异步电动机的工作特性异步电动机的工作特性是指在额定电压及额定频率下，电动机的主要物理量转差率，转矩电流，效率，功率因数等随输出功率变化的关系曲线。转差率特性通常把同步转速n1和电动机转子转速n二者之差与同步转速n1的比值叫做转差率，用s表示。关于转差率的定义如下：当电机的定子绕组接电源时，站在定子边看，如果气隙旋转磁通密度与转子的转向一致，则转差率s为：；如果两者转向相反，则：。式中的n1、n都理解为转速的绝对值s是

13、一个没有单位的数，它的大小能反映电动机转子的转速。随着负载功率的增加，转子电流增大，故转差率随输出功率增大而增大。转矩特性异步电动机的输出转矩：转速的变换范围很小，从空载到满载，转速略有下降，转矩曲线为一个上翘的曲线（近似直线）。电流特性 空载时电流很小，随着负载电流增大，电机的输入电流增大。效率特性其中铜耗随着负载的变化而变化（与负载电流的平方正比）；铁耗和机械损耗近似不变；效率曲线有最大值，可变损耗等于不变损耗时，电机达到最大效率。异步电动机额定效率载74-94%之间；最大效率发生在(0.7-1.0)倍额定效率处。功率因数特性空载时，定子电流基本上用来产生主磁通，有功功率很小，功率因数也很

14、低；随着负载电流增大，输入电流中的有功分量也增大，功率因数逐渐升高；在额定功率附近，功率因数达到最大值。如果负载继续增大，则导致转子漏电抗增大（漏电抗与频率正比），从而引起功率因数下降。1.5 三相异步电动机的起动与调速1.5.1三相异步电动机的起动（1）直接起动直接起动是用闸刀开关或接触器把电机的定子绕组直接接到具有额定电压的电源上。是一种最简单而应用广泛的起动方法。1）优点：无需附加起动设备，操作方便；2)缺点：起动电流大，起动转矩小，须足够大的电源；3)适用条件：小容量电动机带轻载的情况起动。（2）降压起动用降低电机端电压的方法限制制动起动电流，待电机转速接近正常转速后，再将端电压升高到

15、额定电压。 如果电源容量不够大，可采用降压起动。即起动时，降低加在电动机定子绕组电压，起动时电压小于额定电压，待电动机转速上升到一定数值后，再使电动机承受额定电压，可限制起动电流。1) y-降压起动2) 自耦变压器降压起动3) 电阻降压或电抗降压起动4) 延边三角形降压起动（3）软起动 软起动就是在电动机(鼠笼式) 定子回路串入有限流作用的电力器件来实现电机的起动。通过这种方法降低起动电流。软起动是采用软件控制方式来平滑起动电动机，一方面在控制方式上以软件控制强电，另一方面在控制结果上将电动机的起动特性由“硬”平滑变为“软”。软起动过程中产生高次谐波，对周边环境要求比较高，同时起动设备投资非常

16、大；但它起动时无冲击电流，可保持平滑起动，并且可根据负载情况实现自由无级的起动。软起动方式： 液阻式软起动 磁控式软起动 智能式软起动。1.5.2三相异步电动机的调速三相异步电动机转速公式为： 从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。异步电动机的调速主要有三种方法.1、变极调速 ，异步电动机正常运行时，转子转速n略低于，所以，一旦p改变，改变，n也随着改变。1）yyy 变极调速 属于恒转矩调速方式2）yy变极调速 属于恒功率调速方式2、变频调速异步电动机的转速：。当转差率s变化不大时，n近似正比于频率，可见改变电源频率就可改变异步电动机的转速。常用的异步电

17、动机变频调速控制方式通常有两种，即恒转矩变频调速和恒功率变频调速。（1） 恒转矩变频调速。电机变频调速前后额定电磁转矩相等，即恒转矩调速时，有 。（2） 恒功率变频调速。电机变频调速前后它的电磁功率相等，即 。3、转子回路串电阻调速 转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。串电阻前后保持转子电流不变，则有： ，电磁转矩为： ，保持不变，即属于恒转矩调速。1.6 感应电动机的主要性能指标和额定参数感应电动机的主要性能指标、基准值和额定参数。性能指标基

18、准值额定参数与标么值额定功率电压基准值：额定相电unf效率额定电压电流基准值：每相功电流ikw功率因数额定频率功率基准值：额定功率pn最大转矩倍数额定转速阻抗基准值：zkw=unf/ikw起动转矩倍数转矩基准值：额定转矩tn起动过程中的最小转矩绕组和铁心温升起动电流倍数第2章 三相鼠笼式异步电动机的设计方法2.1 电磁负荷的选择与匹配2.1.1电磁负荷对电机性能和经济性的影响由于正常电机中系数、与实际上变化不大，因此在计算功率与转速一定时，电机的主要尺寸决定于电磁负荷、。电磁负荷越高，电机尺寸将越小，重量越轻，成本也越低。这就是在一般可能情况下，一般希望选取较高电磁负荷和的原因。但电磁负荷选取

19、与众多因素有关，不但影响电机有效材料的耗用量，而且对电机参数、起动和运行性能、可靠性都有重要影响。（1） 线负荷a较高，气隙磁密不变 电机体积和尺寸的减小，可节约钢铁材料 一定时，由于铁心重量减小，铁耗随之减小 绕组用铜量增加 增大了电枢单位表面上铜耗，绕组温升增高 影响电机参数和电机特性（2）气隙磁密高，线负荷a不变 电机体积和尺寸的减小，可节约钢铁材料 电枢基本铁耗增大 气隙磁位降和磁路饱和程度增大 影响电机参数和电机特性2.1.2 电磁负荷的选择电磁负荷与预防护等级、冷却方式、转子结构、绝缘等级及电压有直接关系。决定电磁负荷时。对于小型电机而言，各种产品之间磁密的波动范围不大。只是对于断

20、续运行电机或者最大转矩要求高、功率数允许略低的产品，磁密可以略高。但电密及热负荷aj1波动较大。当磁密及j1选定后，根据电磁负荷的匹配关系，求取转子电密及调整定子齿部、轭部的磁密，电磁负荷选得高，就节省材料，但它受效率及温升约束，不能选得过高。在推荐的范围内： a 随功率增加而增加，减少a可提高过载能力； 随极数增加面增加，降低可提高； j1 则随功率增加而减小，随散热能力提高而提高。同时绕线转子的j1要比笼型转子的j1选低5%10%；断续运行的可比连续的选的高些。2.1.3 电荷负荷的匹配电磁负荷的匹配直接影响电机的温升（定子绕阻温升），尽管随着电机类型不同，温度场分而亦不同，但仍有一个共同

21、的规律。就散热而言，转子热量有很大一部分要先传给定子，再经机座或通风道，与定子热量汇集在一起传给周围介质。对于y系列电机而言，磁负荷亦应遵循类似的规则，转子部分损耗很小，转子部分磁密只要在推荐范围内选取，其损耗可忽略不计。电机总的铁耗可以以为仅由定子齿部铁耗及定子轭部铁耗两部分构成。当铁心尺寸确定后，铁耗随磁密的增加而增加。对于4极电机而言，齿、轭磁密相近时，由于轭部体积较大，其铁耗常常是齿部好几倍。所以设计人员常将轭部磁密选项得较低，齿部选得较高，这从计算结果看是合适的，但在散热途径中齿部的散热不如轭部；同时，齿部磁密偏高，这会使其脉振损耗显著增加，这些从计算结果很难察觉，但却往往导致温升增

22、高，因此齿部磁密不宜偏高。2.2 主要尺寸、气隙长度的选取及绕组型式的选择2.2.1主要尺寸的选择设计的主要任务是确定电动机的主要尺寸，选择定转子磁路结构，设计定转子冲片和选择绕组数据，然后利用有关公式对初始设计方案进行较核，调整电动机的某些设计参数，直至电动机的电磁设计方案符合技术经济指标求。三相鼠笼异步电动机的主要尺寸包括定子内径和电枢计算长度决定电机主要尺寸的基本关系是其中感应电动机的计算功率为：由于感应电动机额定功率为：比较上两式，则有在生产实际中，设计感应电机时往往只需参考已经制定的同类型、相近规格电机的尺寸。一般来说，三相异步电动机的设计可有如下两种情况：(1)直接利用某特定的定子

23、冲片，以提高电动机定子冲片的通用性和缩短电动机的研制周期。在此情况下，由给定的定子冲片，即可知道定子冲片内径，再由电动机的功率和电机常数选取电枢计算长度。(2)在给定电动机的性能指标，而无其他限制。此时根据预估的电磁负荷，有电动机的功率和转速可选定电动机的，然后凭经验选取一定的主要尺寸比，得出电机的主要尺寸。2.2.2 气隙长度的选取及确定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。异步电动机的气隙长度是影响制造成本和性能的重要设计参数，它的取值范围很宽，选得小，可使励磁电流降低而提高功率因数，但槽漏抗也随之增加，使起动转矩、最大转矩降低。过小的气隙也容易招致定、转子相擦。但若

24、选得大，则情况刚好相反。在异步电动机设计选取气隙时，需考虑多种影响。从电抗去磁能力考虑，较小的对提高抗去磁能力有利，但由于制造和装配工艺的限制，气隙不能取的太小。与材料有关，较小时，抗去磁能力相对较差宜取小些。极数是选取 值需考虑的重要因数。2.2.3铁心尺寸铁心的尺寸指定子铁心外径、内径、转子铁心内径及铁心长。铁芯冲片一般由相互绝缘的0.5mm厚硅钢片冲成，冲片内圈有均匀分布的槽，用来嵌放定子绕线。当冷却方式、工作制不同时，可参考下列关系选取铁心尺寸。自冷式（不带内、外风扇）电机，当上列其他特征与自扇冷（ic0104）产品的相同时，若维持相同的输出功率，应选比后者高23个功率等级的电机铁心尺

25、寸。断续运行（以s3、fc=40%工作制为代表）电机，当上列其他特征均与连续运行的相同，并维持相同的功率时，可选取比连续的低约1个功率等级的铁心尺寸。若为工作制时，fc分别为15%、25%、60%，则应分别在40%的基础上乘以1.4、1.19及0.845，即为在同一铁心下分别对应的输出功率。若维持功率不变，可据此近似地推算出铁心尺寸。2.2.4定子绕组形式和节距的选择绕组的形式，连同其结构参数对电机的所有电气性能均产生不同程度的影响。不同的形式的绕组按照各自的特性有不同的适用范围。1、单层链式绕组优点： 槽内无层间绝缘，槽利用率高，散热好； 同一槽内的导线都属于同一相，在槽内不会发生相间击穿。

26、 线圈总数比双层少一半，嵌线比较方便，节约嵌线工时；缺点： 不易做成短距，磁势波形比双层绕组差； 电机导线较粗时，绕组嵌放和端部的整形比较困难；图 5 24槽 节距16 单层链式通过改善磁动势波形是使气隙磁动势分布接近正弦波，即其谐波含量减少了，由此带来的效果是附加损耗，电磁噪声减小了；t-s曲线与的形状也改善了，即减少了附加转矩，提高了起动过程的最小转矩；提高绕阻系数则意味着使bg下降， 及效率都得到提高，或者保持bg不变，适当减少匝数，或者缩短铁心，即收到节铜或硅钢片的效果。2.3 笼型转子的尺寸设计 2.3.1 转子槽数选择及定转子槽配合问题笼型转子感应电机在选取转子槽数时，必须与定子槽

27、数有恰当的配合。如果配合不当，会使电机性能恶化。下面就槽配合对附加损耗、附加转矩、振动与噪声等的影响作扼要的介绍。（1） 槽配合对附加损耗的影响感应电机的附加损耗主要由气隙谐波磁通引起。这些谐波磁通在定转子铁心中产生高频损耗（表面损耗和齿部脉振损耗），在笼型转子中产生高频电流损耗。其中以定、转子齿谐波的作用最为显著。当定、转子槽数相等时，定子齿谐波磁通不会在转子中产生高频电流损耗。当定、转子槽数很接近时，转子齿中由定子齿谐波磁通引起的脉振较小，脉振损耗也就较小。同理，定子齿中由转子齿谐波磁通引起的脉振损耗也较小。（2）槽配合对异步附加转矩的影响异步附加转矩是某一极对数的定子谐波磁场与由它感应于

28、转子中的电流所建立的同一极对数的谐波磁场相互作用而产生的。这两个磁场之间有直接的依赖关系。定子n次谐波磁势产生的异步附加转矩最大值与基波磁势产生的起动转矩之比： 。 （3）槽配合对同步附加转矩的影响如果定子某一个谐波磁场感应于转子中的电流所建立的某一谐波磁场的极对数，等于另一个定子谐波磁场的极对数，则在某一转速下，这两个极对数相等的定转子磁场可以在空间上同步旋转而相对静止，因此它们相互作用而产生一个象同步电机一样的转矩，称为同步附加转矩。同步附加转矩迭加在电动机的异步转矩上，使电机的转矩特性曲线发生畸变，影响电机的起动性能。其中，由定子齿谐波磁场和转子齿谐波磁场所构成的附加同步转矩最严重。（4

29、）槽配合对振动和噪声的影响当槽配合符合下列条件时，定、转子齿谐波磁场将引起电机振动和噪声： 同样，定、转子相带谐波磁场与转子一阶齿谐波引起振动和噪声的条件为：（5）感应电机定、转子槽配合的选择定、转子槽配合对感应电机附加损耗、附加转矩、振动和噪声等影响很大。通常在选择槽配合时主要考虑下列原则：1）为了减小附加损耗，应采取少槽近槽配合2）为了避免在起动过程中产生较强的异步附加转矩，应使 。3）为了避免在起动过程中，产生较强的同步附加转矩、振动和噪声，应避免采用下表1第4项所列的槽配合。表1产生原因不良后果定转子一阶齿谐波转子一阶齿谐波与定子相带谐波定转子二阶齿谐波1、堵转时产生同步附加转矩2、电

30、动机运行时产生同步附加转矩3、电磁制动运转时产生同步转矩4、可能产生电磁振动和噪声2.3.2 转子槽形的选择和槽形尺寸的确定（1）转子槽形 感应电动机笼型转子槽型种类很多。如下图6图 6 感应电动机笼型转子常用槽型a）、b）平行齿 c）、d）平行槽e）凸形槽f）刀型槽g）、h)闭口槽i）双笼转子槽j）梯形槽（2）转子槽形尺寸的确定转子槽形尺寸对电动机的一系列性能参数如：起动电流、起动转矩、最大转矩、起动过程中的转矩（即t-s曲线的形状）、转差率、转子铜耗、功率因数、效率和温升等有相当打的影响。其中起动转矩、起动电流、最大转矩和转差率与转子槽型尺寸的关系最为密切。此外还要重点考虑起动性能的要求；

31、估算转子导条电流；初步给定导条电流密度；计算导条截面积；由导条截面积、槽形以及转子齿、轭部磁密，确定转子槽具体尺寸，槽口部分主要由工艺确定。（3）端环的设计转子端环的设计与转子槽的设计相类似，在保证是够起动转力的前提下应尽使端环原型小一点，以节约铝材料和提高电动机的品质因数。1）类似槽形尺寸确定2）为利于散热，电流密度低于导条电密 图 7 端环设计尺寸图第3章 三相鼠笼式电动机电磁设计与方案调整本章详细阐述y132m1-6 4kw异步电动机的设计，该电机为一般用途的鼠笼式全封闭自扇冷式三相异步电动机，定子绕组为铜线，绝缘等级为b级，其基本结构防护要求达到国家电工委员会外壳防护等级ip44的要求

32、。满足国内标准，向某些国际表准及某些发达国家标准靠拢，贯彻“三化”标准化、系列化及通用化的要求。3.1鼠笼式电动机电磁方案的设计 一、 额定数据及主要尺寸1输出功率=4 kw=4 kw2外施相电压=380 v=380 v3功电流=a=3.5088a4效率=0.84=0.845功率因数=0.77=0.776极对数=3=37定子槽数=36=36转子槽数=33=338定子每极槽数=6转子每极槽数=5.59定、转子冲片尺寸见右图8，图9单位（mm） 图 8 定子冲片尺寸 图 9 转子尺寸10极距=77.4533 mm=77.4533 mm11定子齿距 mm=12.9089 mm12转子齿距 mm=4.

33、5673 mm13节距=6=614转子斜槽宽=12.9089 mm=12.9089mm15每相串联导体数 =228每相串联匝数=114=11416每槽导体数 =19=19式中： =1=117绕组线规（估算）式中：导线并绕根数截面积（） =1.2=1.2mm定子电流初步估算值 =5.4249a=5.4249a定子电流密度查表得=4.5a/mm=4.5a/mm18槽满率（1）槽面积=88.82mm2=88.82mm2（2）槽绝缘占面积 =0.3（211.5+）=11.04 mm2=11.04mm2（3）槽有效面积 =88.82-11.04=77.78 mm2=77.78 mm2（4）槽满率=0.7

34、5=0.75绝缘厚度= 0.3mm=0.3mm导体绝缘后外=1.24mm=1.24mm槽契厚度h=2mmh=2mm19铁心长铁心有效长无径向通风道 =140+20.35 =140.7 mm=140.7mm净铁心长无径向通风道 =0.95140=133mm=133mm铁心压装系数20绕组系数 =0.96592651=0.965926=0.965926（1）分布系数=0.8366=0.8366式中：=4=30（2）短距系数=1式中：=121每相有效串联导体数 =2280.8366 =190=190二、 磁路计算22每极磁通=0.0065wb=0.0065wb式中：=342 v=342 v23每极下

35、齿部截面积（1）定子= 0.951336.56 = 4927.65（2）转子=6.85.5=4725.49 =4725.4924轭部截面积（1）定子=0.9515.77133=1992.5395式中：定子轭部磁路计算高度圆底槽 =15.77 mm（2）转子 = 0.9528.65133=3619.9275式中：转子轭部磁路计算高度平底槽 =28.65 mm25空气隙面积 =77.4533140.7 =10897.6793 =10897.679326波幅系数=1.471 =1.47127定子齿磁密=1.5404 t=1.5404 t28转子齿磁密1.6234 t=1.6234 t29空气隙磁密=

36、1.471 =0.8774 t=0.8774 t30查附录五 得25.85a/cm43.1a/cm25.85a/cm43.1a/cm31齿部磁路计算长度定子:梨形槽=11.3+=12.97 mm=12.97 mm转子:平底槽= 20 mm=20 mm32轭部磁路计算长定子: mm=25.4118 mm 转子: =20.0568 mm=20.0568 mm33有效气隙长度式中：定、转子卡氏系数、 = 0.351.443 =0.505 =0.505半闭口槽和半开口槽即=1.443式中：齿距为 =1.3=1.3槽口宽1=1.11=1.1134气隙磁压降=352.8 a35齿部磁压降定子=25.851

37、2.97=33.53a33.53a 转子=43.120=86.2a86.2a36. 轭部磁压降定子=0.37546.825.41=44.5a=44.5a转子=0.2353.0620.57=14.8a=14.8a查附录一1-3b=0.375 =0.23537. 每极磁势=+=352.8+33.53+86.2+44.5+14.8=531.83a=531.83a38饱和系数 =1.34=1.3439定子轭磁密=1.63 t=1.63 t40转子轭磁密=0.9 t=0.9t41查附录五 得46.8a/cm 3.06a/cm42满载磁化电流 = =12.39a= 12.39a43满载磁化电流标么值=3.

38、53=3.5344励磁电抗=117.18=117.18励磁电抗标幺值=1.082=1.082三、 参数计算45线圈平均半匝长（估算）单层线圈 =236+1.16174.3=438.2mm 438.2mm式中：=140+248=236=1.16=1.16=101.3=101.3=174.3 mm=174.3 mm式中：d=48 mmd=48 mm46双层线圈端部轴向投影长 =101.30.5 =50.65 mm50.65 mm47单层线圈端部平均长 =248 + 1.16174.3 =299.58 mm=299.58 mm48漏抗系数=0.035=0.03549定子槽单位漏磁导=1 0.423+

39、10.62=1.0431.043式中：11110.4230.4230.620.6250定子槽漏抗标幺值=0.009=0.009式中：无径向通风道时 = 140mm=140 mm51定子谐波漏抗 =0.026 =0.026式中：0.01290.012952定子端部漏抗单层链形绕组=0.021=0.02153定子漏抗 =0.09+0.026+0.021=0.056=0.05653转子槽单位漏磁导=1+1.4=2.4=2.4式中： 111.41.454转子槽漏抗=0.023=0.02355转子谐波漏抗=0.041=0.041式中： 0.0280.02856转子端部漏抗=0.004=0.004 128

40、.5mm128.5 mm57转子斜槽漏抗=0.164=0.16458转子漏抗= 0.023+0.041+0.004+0.035=0.103=0.10359总漏抗=0.056+0.103=0.159=015960定子相电阻=1.8161定子相电阻标么值=1.81=0.017=0.01762有效材料,=1.05438.219360.924828.9=5.18 kg=5.18 kg=45.9 kg=45.9 kg式中：c=1.05c=1.05=8.9kg/=7.8kg/=8.9kg/=0.9248 mm=0.9248 mm式中： = 0.95=0.95 = 0.35 mm= 0.35 mm63转子电

41、阻=1.121.12端环电阻=0.572=0.572式中：=5277.5=5277.5=1.04=1.04转子导条面积=65.87 mm=65.87 mm端环截面积=100 mm=100mm转子导条或端环的电阻系数=0.0434=0.0434=0.0434=0.0434导条电阻标么值=1.12=0.0054=0.0105端环电阻标么值 =0.572=0.0053=0.0053转子电阻标么值=+ =0.0054+0.0053=0.004=0.010764定子电流有功分量=1.19=1.1965转子电流无功分量=1.0520.159 1+=0.246=0.246式中： =1.052=1.05266

42、定子电流无功分量=0.091+0.246=0.337=0.337式中：=0.09167满载电势=0.96=0.9668空载电势1-= 1-=1-0.0910.056=0.99 t=0.99 69空载定子齿磁密磁场强度=1.5404=1.59t t=1.59 t=35.1a/cm70空载转子齿磁密磁场强度=1.6234=1.67 t=1.67 t=60.4 a/cm71空载定子轭磁密 磁场强度=1.63=1.68 t=1.68 t=64 a/cm72空载转子轭磁密磁场强度=0.9=0.93 t=0.93 t=3.26 a/cm73空载气隙磁密磁场强度=0.8774=0.905 t=0.905 t

43、=3.09 a/cm74空载定子齿磁压降 =35.112.97=45.5 a =45.5 a75空载转子齿磁压降 =60.420 =120.8a =120.8a76空载定子轭磁压降 =0.3756425.418=61a=61a77空载转子轭磁压降 =0.2353.2620.0568=1.54a=1.54a78空载空气隙磁压降=124a =124a79空载总磁压降 =124+45.5+120.8+61+1.54=352.84a=352.84a80空载磁化电流=8.22a=8.22a四、工作性能计算81定子电流标么值=1.24=1.24定子电流实际值 =1.243.509=4.35a=4.35a8

44、2定子电流密度(安/毫米)=3.625 =3.625 a/mm83定子线负荷=6403a/m=6403a/m84转子电流标么值=1.22=1.22转子电流实际值=74.23a=74.23 a端环电流实际值=130.02 a=130.02 a85转子电流密度 导条电密 = = 1.13a/mm=1.13 a/mm端环电密 = = 0.65 a/mm=0.65 a/mm86定子铜损耗=1.240.017=0.03=0.03=0.034000=120w=120w87转子铝损耗=1.220.0104=0.0154=0.0154=0.01544000=62w=62w88附加损耗 铸铝转子=0.02=0.

45、0289机械损耗=10=19.4w19.4w机械损耗标么值=0.0050.00590定子铁耗（1） 定子齿重量=234927.6512.977.8=2.99kg =2.99kg（2） 定子轭重量=431992.5425.4187.8 =4.74kg=4.74kg（3）损耗系数=6.26 w/kg =7.41 w/kg （4）定子齿损耗= 46.8 w=46.8w（5）定子轭损耗=70.25 w=70.25w（6）总铁耗 =117.05w=117.05w铁耗校正系数=2.5=2.5=2=2铁耗标么值=0.029=0.02991总损耗标么值= 0.03+0.0154+0.029+0.02+0.00

46、5=0.16=0.1692输入功率=1+0.1=1.16=1.1693 总损耗比=0.138=0.13894效率=0.8620.86295功率因数=0.8010.80196转差率=0.0137=0.013797额定转速= 986 rad/min986 rad/min98最大转矩倍数=2.22.2五、起动计算99起动电流假定值=28.4a28.4a100起动时漏磁路饱和引起漏抗变化的系数=1.31t1.31t= =726a=726a修正系数 =0.9950.995101齿顶漏磁饱和引起定子齿顶宽度的减少=0.18820.1882102齿顶漏磁饱和引起转子齿顶宽度的减少 =0.07140.0714

47、103起动时定子槽单位漏磁导=0.973=0.973式中： = 0.07=0.07104起动时定子槽漏抗=0.009=0.0084 =0.0084105起动时定子谐波漏抗=0.0255=0.0255106定子起动漏抗=+=（0.0084+0.0255+0.004）=0.038=0.038107考虑到挤流效应的转子导条相对高度=1.351.35式中：转子导条高，对于铸铝转子不包括槽口高=20mm转子导条宽对槽宽之比值，对于铸铝转子1导条电阻系数。对a、e、b级绝缘 铝为4.34（浇铸）=4.34108电阻增加系数=1.51=1.51查转子挤流效应系数图得=0.99=0.99109起动时转子槽单位

48、漏磁导= 0.1+ 0.991.47=1.561.56=0.9=0.9=0.99*0.4876=0.48270.4827110起动时转子槽漏抗=0.015=0.015111起动时转子谐波漏抗=0.980.041=0.041=0.041112起动时转子斜槽漏抗=0.980.164=0.16 =0.16113转子起动漏抗=+=0.015+0.041+0.016+0.021 =0.093=0.093114起动总漏抗=+=0.131=0.131115转子起动电阻=0.0287=0.0287116起动总电阻=0.017+ 0.0135=0.0305=0.0305117起动总阻抗 =0.132=0.132

49、118起动电流=26.8a=26.8a起动电流倍数=6.16119起动转矩=1.86=1.86标准值计算值偏差1.效率0.840.862+2.6%2.功率因数cos0.770.801+4.02%3最大转矩倍数2.02.2+10.0%4.起动转矩倍数2.01.86-7.0%5.起动电流倍数6.56.16-5.2%3.2 提高电机工作性能的一些措施1 合理选择进槽配合采用少槽近槽配合，同是适当增加定转子槽数，可以降低电机系数损耗约20%。2 采用较好的导磁材料，可以降低电机的铁耗，同时对冲片进行退火处理，可以减少电机铁耗10%左右。3 合理设计风扇风扇结构与参数对电机性能，特别对温升和效率有效率影

50、响，考虑到在封闭自扇冷式异步电机中，2-4极电机风扇耗损与总损耗比例较大（20%左右），因此，在h80-160，设计单向轴流式风扇，可进一步提高效率。4 采用正弦绕组正弦不仅可减少电机的相带谐波，改善气隙磁势曲线，以接近正弦分布。而且可以提高基波分布系数，从而减少电机导致损耗，提高效率。ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iuxybmtivr97ckrfvqult5fn2t6mpjr6rbzvpsortzvij5nb5ndvvsr4iwr1twlfkglspzuhrjq3cmzu98euouijdlszqpmvrw9zkupxf8wfug9l2g9277g2rtipa1ypczeuqxpkbhtvdcooqozxuz3vjrzmocijym62zchmeootyes8ebmm932tbz2y