Ansoft 感应电机设计算例

1、11kW、380V、3相感应电机（未标注长度单位：mm）1、电机数据1.1 额定数据额定功率PN=11kW；额定电压UN=380V；相数m=3相；频率f=50Hz；极对数p=2；额定转速：1460r/min定子绕组接法：D接；B级绝缘；封闭型自扇冷却，主要技术指标按技术条件JB3074-82的规定1.2 主要尺寸定子外径D1=260；定子内径Di1=170；转子外径D2=169；转子内径Di2=60；铁心长度lt=155；定子槽数Z1=36；转子槽数Z2=26。1.3 定子数据定子槽数数据：见图1图1 定子槽型数据槽绝缘厚度：0.3定子绕组数据：单层交叉时，节距：19、210、1118每线圈匝

2、数：29；线规：2´1.3，漆层厚度：0.08（双边）并联支路数：1每相串联匝数：174绕组端部直线部分长度：1575°C时铜线电阻率：0.0217´10-6W.m硅钢片密度：7.8´103kg/m3铜材密度：8.9 ´103kg/m31.4 转子数据转子槽型及端环数据：见图2转子内径：60 a) b)图2 转子槽型及端环数据 75°C时铝材电阻率：0.0434´10-6W.m1.5 其他数据杂耗系数：0.02机械损耗：102.8W铁心材料：D232、RmxPrt计算（Ansoft12）2.1 计算过程注意槽形尺寸标注同课本

3、不同： 图3 绕组排列（可以得到端部连接）铝材的编辑结果需要看最后的计算结果（Solution Data），在Solution Data中给出的是铝材75°C时的电阻率（单位：W.mm2/m）,但铝材输入编辑时给定的是75°C时的电导率（单位：Siemens/m）:1Siemens/m=1/Wm。正常铝在75°C时的电阻率为0.0434W.mm2/m=0.0434´10-6Wm，化为电导率为23041475 Siemens/m，因此在编辑铝材时需要赋23041475 Siemens/m时的电阻率。2.2 计算结果2.2.1 Performance 2.2

4、.2 Design Sheet2.2.3 Curve2.2.4课本计算与RmxPrt计算结果比较课本手算结果RmxPrtMaxwell一般计算定子线圈平均半匝长340322.7槽满率（%）7674.16基波绕组系数0.95980.9598铜消耗(kg)8.807.96铁消耗（kg）80.6679.64铝消耗（kg）2.44参数计算定子电阻（75°C, W）0.96740.918转子电阻（75°C, W）0.861952定子漏抗（W）2.63482.285转子漏抗（W）4.499空载计算气隙磁密（T）0.7218定子齿磁密（T）1.524定子轭磁密（T）1.337转子齿磁密（

5、T）1.384转子轭磁密（T）1.296定子电流（A）4.394.372负载计算气隙磁密（T）0.68840.71定子齿磁密（T）1.4531.486定子轭磁密（T）1.2751.29转子齿磁密（T）1.3201.283转子轭磁密（T）1.2361.251额定转速（r/min）14601460定子电流（A）12.6312.2612.12电机转矩(Nm)71.9171.9171.77=72.45(电磁转矩)-0.673(机械转矩，根据RmxPrt)效率（%）89.0789.7功率因数0.8580.862定子铜耗（W）463414 转子铜耗（W）323299 铁耗（W）233227.0机械耗（W）

6、102.8102.8杂耗（W）220220定子电流密度(A/mm2)4.764.618线负荷(A/mm)24.6923.96热负荷(A/mm3)117.52110.67转子导条电流密度(A/mm2)3.263.135转子端环电流密度(A/mm2)2.222.03起动性能计算起动电流倍数5.876.18 起动转矩倍数2.071.829 最大转矩倍数2.2752.8532D-FEM计算（由RmxPrt导入）3.1 计算过程运行完RmxPrt项目后，执行RMxprt/Analysis Setup/Create Maxwell Design Ansoft12版本可以采用一键式将RmxPrt模型直接导入

7、到2D截面中，自动完成几何模型的绘制、材料定义、激励源添加、边界条件给定、网络剖分和求解参数设置等前处理项，用户只需进行简单进行求解和后处理即可。注意这一一键式导入方式仅限于2D的瞬态场，若进行其他场分析需要用户自己设置。这一软件自动生成的瞬态计算模型，对应的计算为转子在额定转速（1460r/min）时的恒速运行，所模拟的是额定速度下三相绕组电流和转子上的电磁转矩。 经过较长的时间得到结果：3.2 输出结果3.2.1 电流波形和转矩波形和大小双击Results中的Winding Currents 和Torque，得到图4和图5所示的三相电流和转矩波形。注意：软件自动给的工况是转子在0时刻已经被拖至额定转速，然后在0时刻突然加电，因此电流和转矩在开始时都有一个明显的冲击，所以只观察电流转矩稳定时的值即可。，图