三相异步电动机设计(DOC)

1、第二章：二相异步电动机设计已知：发电机输出功率：PN=6.1KW效率为 90.9%,电动机输出功率：PN=6.1/87%=7.01KW根据已经设计的发电机，可选择 Y132M-4 作为它的原动机拖动发电Y132-M 4 异步电动机设计及磁路计算已知数据：输出功率 p-i=7.5kw额定电压 U380V相数m =3频率f =50HZ极数p = 2B 级绝缘，连续运行（一）额定数据和主要尺寸：1. 额定功率：巳=7.5KW2. 额定电压：UN=UN：.：380V（厶接）3. 功电流： 仏 二-二7.5 10A-6.58Amg37804. 效率：=0.875. 功率因素：cos =0.856. 极对

2、数：p=27. 定转子槽数每相每极槽数取整数q=3则乙=2mpqi =2 3 2 3 = 36Z2=32 并采用斜肩平底槽8.定转子每极槽数369 确定电机电机主要尺寸主要尺寸来确定 Dil 和 lefKE=0.0108ln PN-0.013p0.931= 0.01081 n7.5 0.013 20.931-0.927计算功率PNCOS二 9.4 KW初选 ap= 0.68，KNm1.095，心=0.96 可取A = 25600 %，取 = 0.67T，,6. . apKNmKdp1ABn36.1_ .1.9.4X100.68 1.095 0.9625600 0.671440-0.00324m

3、取=1.5PI2p 4P2Z22p32.8二0.9277.5 1030.87 0.85假定n=1440rmin32pV=340.00324m = 0.141mV 1.5 汉兀按定子内外径比求出定子冲片外径则 Dilt1，于是D1D10141=0.2203mDi1/D 0.64DiD1(D.D) =0.22/0.64 = 0.141m13. 定子绕组采用单层绕组，交叉式，节距 1-9 , 2-10 , 11-1214. 为了削弱齿谐波磁场的影响，转子采用斜槽，一般斜一个定子齿距转子斜槽宽 bsk= 0.0130m15. 设计定子绕组并联支路 a1= 1.每槽导体数 Ns1= 32铁心的有效长度：

4、IefV咤“163m0.1412DH取铁心长 li-0.160m10气隙的确定、=0.3(0.47 . Di1Ii) 1073 (0.4 7 .0.141 0.160) 10”m：0.4 10 m于是铁心有效长度 lef=lj2、=(0.160 2 0.0004)m= 0.161m转子外径 D2二 -2、= (0.141-2 0.0004)m = 0.140m转子内径先按转轴直径： Di2= 0.048m11 .极距 Di12p二0.1414=0.111m12.定子齿距“三二 0.14136二0.0123m转子齿距t22D2乙二 0.14032=0.0161m12二 kji16. 每相串联匝数

5、Nr 二叫1勺二迟兰=384mia13每相串联匝数N,二山二384922 217. 绕组线规设计初选定子电密 J； =4.0 A mm2,计算导线并绕根数和每根导线截面积的乘积。NiA 二丄8902.22mm2aj 1 4.0其中定子电流初步估计值I16.580.87 0.85=8.90 A选用截面积相近的铜线：高强度漆包线，并绕根数 山=2，线径 d 1.18mm，绝缘后直18.设计定子槽形bi1min乙二0.140 2 (0.8 0.924) 10；6.7 10 36= 5.9 10mbi1minDi12(h01h22)n-2r1乙n0.141 2 (0.8 14.5) 102 4.4 1

6、036= 6.17 10m取 bi1=6.04 10 ”m19.槽在面积12二 kji每相有效串联导体数N：.： = Kdp1= 384 0.9598 = 36821. 设计转子槽形与转子绕组预计转子导条电流:3Nkdp13 368190&90右A=24564A其中匕=0.90 由资料查出。初步取转子导条电密 Jb=3.5A mm2，2r1bs1(hh)荷2Q- % - h)三22 4.4 6.74.4(14.5 一 0.5)按槽绝缘采用DMDK合绝缘,-138.9 10(m，0.3mm，槽楔为h = 0.5mm,复合板，槽绝缘占面积。A二：i(2hi2ri)= 0.0003 (2 0

7、.0145二0.0044)= 12.8 10m22 2槽满率 S=F=79.4%20.绕组系数 Kp1=1Kd1qa 3 20 sin sin22一 二0.9598Q-203si n2.aqsin2其中a 二PZZ1亠=2036Kdp1-1 0.9598=0.9598于是导条的截面积：AB= 12=245-64mm 70.18mm2JB3.5bD22(hs21hs02) bbi2maxbs21Z2=.14一21.3+.恥1小5“of32= 7.89 10m-D22(hs21+hs02+hs22)兀-bi2minbs22Z20.14 -2 (23 0.5) 10亍j3 10 _m32=6.13

8、10 m1= 6.13 10 -(7.89 10”-6.13 10”)m = 6.72 10”m导条截面积(转子槽面积)AB珂光也)hs12(bs122bs22)hs221 553 552=()1.30 () (23-1.30)m2=96.45 10m2估计端环电流Z32八八IR=丨2=245.64 A - 625.5A2叩4兀端环所需面积人 =企二625.5mm2= 297.9mm2JR2.1其中 端环电密JR=0.6JB=2.1Amm2得端环所需面积为AR= 250 10“m2bi2 -bi213-bi 2 max(bi 2 maxb2min)D2- Di22（二）磁路计算22. 满载电势

9、初设 kE；L） =0.940巳=0 -；L)UNG二 0.940 380V 二 357.2V23. 每极磁通初设 ks=1.25由图 3-5 查得 kNm.090Ei4kNmkdpifNi357.24 1.090 0.9598 50 192= 0.00889Wb为计算磁路各部分磁密，需先计算磁路中各部分的磁导截面24. 每极下齿部截面积几二 kFehb1Zp1=0.95 0.160 6.04 10” 9=8.26 10m2A2=kFehb2Zp2=0.95x0.160 x6.72x10 x8 = 8.17x10m225. 定子轭部高度二0.222.141_(0.8 14.5 4.4) 10

10、10m= 19.3 10“m转子轭部高度轭部导磁截面积Aj1kFeljh =0.950.160 汇 19.3H10 m2=2.93410 m2h；1D1Dj22Wbh；2 hs20.140-0.0482- (23 0.5) 10= 22.5 10mD2- Di22Aj2=kFelihj2=0.95 汉 0.160 汉 22.5 汉 10m2=3.42 汉 10”m2126.极下空气隙截面积A,ef=0.111 0.163m1 2= 0.01809m227.波幅系数=1.47Bavap0.6831. 从 D23 磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度:Hi1=32.6A cmHi2=37.8A cm

11、32. 有效气隙长度、ef=k =1.025 0.4 10m=0.41 10”m其中气隙系数为k_讯44 0.75b1)；1h(44 0.75b1)七10.0123汉(4.4汉0.4汉10 +0.75汉3.5汉10，)3Z3-320.0123 (4.4 0.4 100.75 3.5 10 ) -(3.5 10 )= 1.023k_t2(4.4、0.75b2)2)(440.75bb2)七2_0.0161汉(4.4汉0.4沢10二+0.751 X10)0.0161 (4.4 0.4 10 0.75 1 10)-(1 10冷2=1.002528.气隙磁密计算DFs 1.47汉0.00889丁B10.

12、01809= 0.722T29.定子齿部磁密:Bi1=FsAi18.26 10=1.56130.转子齿部磁密Bi2Fs1.47 0.00889TAi28.17 10= 1.578Tk. =k1kd=1.023 1.0025 = 1.02533. 齿部磁路计算长度= 14.534.4m =15.97 10 m334. 轭部磁路计算长度Bj100 叫 TM450Tj2 Aj12 2.934 1039. 转子轭部磁密Bj20.00889T=1.242Tj2 Aj22 3.42 1040. 从 D23 磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度:Hj1=15.5A cmHj2=73.8AcmLi1小1h21）

13、1r2131Li 2=（02h22） Q3=23 10mLj1帳（D1 01）1-X：22p二（。22一19.310九亠 78.87 10 讨Lj1二（Di-hji） 12p322-19.310冷mS 78.87 10 怖135. 气隙磁压降36. 齿部磁压降=巴丄祁=32.6X102X15.97X10A = 52.06AF2=Hi2Li2=2302汉 37.80A = 86.94A37. 饱和系数F + F +Fi2235.57 +52.06 + 86.941 258235.57误差J.258-仁5=0.63% “，合格1.25838. 定子轭部磁密F 上旦二5片1.025722.410”A

14、 = 235.57A0.4 二 10-6ks二轭部磁压降：其中轭部磁位降校正系数由资料的附图查出19 3 x10 心74,片/仙于是C”410= Cj1Hj1Lj0.410 15.5 10278.81 103=50.08A42. 每极磁势Fi1- Fi2- Fj1- Fj2= (22.74133.86 54.5150.08 8.99)A=374.85A43. 满载磁化电流:44. 磁化电流标么值45. 励磁电抗2mi,(Mkdp1)l kspJ4 50 0.4 二 10“ 3 (192 0.9598)20.167 0.111.1-1.258 2 0.41 10= 146.46 门（三）参数计算

15、46. 线圈平均半匝长Xms二Xms1kWUN：二便心罕2.536380hj1Fj1hj122.5 10 0.111=0.203， Bj2=1.242T 于是 Cj2=0.410Fj2-Cj2Hj2Lj2= 0.410 7.38 10227.69 103=8.991AIm2PF4 374.850.9m-iN1kdp10.9 3 192 0.9598A3.014A*|Im1m一3014=0.4586.58efef=0.830单层线圈lc=IBKe y=0.195+1.2X0.09929=0.314mllt2d,=0.165+2X0.015=0.195mTy=i；. Dii 2(hci hn) h

16、?i Di，,-/ 2 p=n0.141+2(0.8+0.924)+(14.5-0.924)X10-3+4.4X10-3 :/2X2=99.29X10-3m节距比 2/3 - 0.3144汉1.0936汉10疋1=1.196162. 定子相电阻标幺值R*=式中 C 为考虑导线绝缘和引线重量的系数，漆包圆铜线取:为导线密度硅钢片重量Ge =Kfeh(DIJ 氓=0.95X0.163X(0.22+0.005)2X7.8X10-3=61.897 kg式中为冲剪余量，取 5X10-3m64 转子电阻导条电阻折算值，:KBLB4m1(N1Kdp1)2RB=AB乙0.0434 10启1.04 0.195

17、4 3 (192 0.9598)296.45 10“ 32=1.1621式中KB是叠片不整齐造成导条电阻增加的系数 端环电阻折算值，DRZ2g(N1Kdp1)2RR=厂2叩 ARZ2_620.0434 1032 0.132 4 3 (192 0.9598)2汉3.14汇4汉250汽10厘汉32=0.03716 门导条电阻标幺值端环电阻标幺值1.05*RB=RBIkwUN4=1.16況6.58=380=0.02012转子电阻标么值R2= RB+ Rk=0.02655*RR=RRIKW=0.37166.58=380=0.00643（四）工作性能计算65满载时定子电流有功分量标么值66满载时转子电流

18、无功分量标么值* * *2 * * 2Ix=T X 厂1ip1+( G X . IIp)2 2=1.0216X0.1 3944X(1.1 236)X1+(1.02 16X0.1 394X1.1 236)=0.181码=1+xy * =1 +0.049篦536=1.021667 满载时定子电流无功分量标么值I1Q=1m+ Ix=0.469+0.143=0.6568 满载电势标么值IE=1 L=1 - (ijR*+ 11Q*X j)=1-(1.1236X0.0 207+0.65X0.0491)=0.942与 22 项初设值KE相符69.空载时电势标么值1-；0=1Im*X1*=1-0.309X0.

19、0 419 =0.97670.空载时定子齿磁密B10=(=T)Bt1=(97%.加？)“58=1.637T71.空载时转子齿磁密B20=()Bt2珂0976) 1.60=1.658T1 -；L0.94272 空载时定子轭磁密Bj1Q=(L)Bi(-0j976) 1.45=1.502TI1p=10.89.12361 -；L0.94273. 空载时转子轭磁密B2o= (L)Bj2之0976) 1.242=1.287T1 -L0.94274. 空载时气隙磁密75. 空载时定子齿部磁压降23Ft10=H10Lt1=46.8X10X15.97X10-=74.74A76. 空载时转子齿部磁压降Ft2o=H

20、2oLt2=53.4X102X23X10-3=122.82A77. 空载时定子轭部磁压降Fj1o=GH1oLj1=O.4OX20.1X102X78.81X10-3=63.36A78. 空载时转子轭部磁压降Fj20=C2H2Lj2=0.43X8.90X102X27.69X10-3=10.597A79. 空气隙磁压降1.025 0.748 0.4 100.4 二 10=74.74+122.82+63.36+10.597+244.05=504.97A81. 空载磁化电流_2 pF000.9二2汇2汉504.970.9 3 192 0.9598=4.06A（四）工作性能计算82. 定子电流标么值Bo=

21、(1 -；01 -；L0.9760.942)x 0.722=0.748T0邛宀一0Fj20F0=244.05A80.空载总磁压降Fj10I1=. (I*21 pI*21Q)= (1.12362。.652)=1.249定子电流实际值=|乙=1.249X6.58=8.51A83. 定子电流密度84. 线负荷85. 转子电流标么值=.(1.12362一0.18432)=1.139转子电流实际值12= 12Ikw=258.96A端环电流实际值86. 转子电流密度导条电密1la1Nt1Ac18.511 1.0936-3.89A2mm258.9696.45端环电密= 2.685A2mmIR_ 659.4A

22、R250=2.64 Amm2A=Di13 320 8.513.14 0.141= 22132A m.139 6.583 384 0.959832I2Z2258.96 322 3.14 2= 659.4A87. 定子电气损耗* *2 *2pcu1R =1.294x0.0207=0.0347PCuPcu1PN=0.0347x7.5x103=260.25W88. 转子电气损耗* *2 *2PAl2=l2R2=1.139x0.02655=0.0344*3PAI2=PAI2PN=0.0344x7.5x10=258W89. 附加损耗铜条转子Ps*=0.02Ps= PsPN=0.02x7.5x103=150

23、W90. 机械损耗二级封闭自扇冷式Pf w= (3/p)2(D1)4x104= (3/2)2x(0.2 2)4x104=52.7W机械损耗标么值*QPfw= Pf w/ PN=52.7/7.5x10 =0.0070391. 定子铁耗(1)定子轭重量G=4pALt1；e=4x2x2.934x10-3x78.81x10-3x7.8x103=14.43kg(2)定子齿重量G=2pALj1Fe=4x2x8.26x10-x15.97x10-x7.8x10 =4.116kg(3)损耗系数Phet=6.8Phej=5.1(4)定子齿损耗Pret= K1PhetGt=2x5.10 x14.43=147.2 W

24、(5)定子轭损耗PFe= KPhejG=2.5x6.80 x4.116=69.97 W(6)定子铁耗PFe= PFet+ 卩尸列=147.2+69.97=217.17 W对于半闭口槽按经验取Ki=2 K2=2.5铁耗标么值PFe=PFJPN=217.17/7.5X105=0.02992. 总损耗标么值* * * * * * 艺p= Pcu1+ Pl2+PW+ R +PFe=0.0347+0.0344+0.02+0.00703+0.029=0.125193. 输出功率PN；=1+艺=1+0.1251=1.125194. 效率=1-艺p*/PN1*=1- 0.1251/1.1251=0.869%(

25、87% 86.9%)/87%=0.115%0.5%95. 功率因数cos=I J/1；=1.1249/1.294=0.8796. 转差率=_0.03441 +0.0344+0.02+0.0154+0.007=0.031957.5 10=0.015497. 转速nN=(60f/p)(1 S)=60X50/2X(10.0319)=1452r/mi n-1 - PAl2PN=(1 0.5)勺47.2 +(1 0.4)X69.9798. 最大转矩倍数1 -SN* *2 *22(Ri+U(R +X )_1-0.03192 (0.0207, (0.020720.1312)=2.74(五)起动性能计算99.

26、起动电流假设值Ist=(2.53.5) Tm*Ikw=3X3.157X6.58=59.1A100. 起动时定转子槽磁势平均值Fst= 1st ( NWa1)0.707心+心2心(Z1/Z2) . (1 二。)=59.1X32X0.707X1+0.95982X1X(36/32)X. 0.976=2836.5A101 空气隙中漏磁场的虚拟磁密B-=卩0Fst/2C=0.4n X10-6X2836.5/2X0. 4X10-3X0.9 367 =4.757T=0.64+2.50.412.3 十 16.1=0.9367由BL查得漏抗饱和系数 KZ=0.44102 齿顶漏磁饱和引起的定子齿顶宽度的减少CS

27、1=( 11一 bd)( 1 一 &)=(12.3-3.5 )X(1-0.44)-3=4.93X10 m103.齿顶漏磁饱和引起的转子齿顶宽度的减少-C=0.64+2.5CS2=(t2一 bo2)(1 艮)=(16.1-1)X(1-0.44)=8.456X10-3m104.起动时定子槽比漏磁导S1(St)=Ku1(入u1一心丸U1)+KJ丸L1=(0.410-0.185)+ 0.83=1.055=0.44X0. 5877CX=0.2586CX107.起动时定子漏抗* * * *X1(st)=Xsl(st)+ X3l(st)+XEI=(0.3743+0.2586+0.270)CX=0.0

28、342108.考虑集肤效应转子导条相对高度；=1.987 X 10-3hBbBfbs2 B=1.987X10-3X23X10-3V50/0.0434X10-60.58h11L)(CS1CS11.5b010.8 0.580.924)(4.934.93 1.5 3.5=0.185=(1.055/1.24 )X0. 440G=0.3743CX106.起动时定子谐波漏抗1(st)=KZXsi(105.起动时定子槽漏抗=1.551hB转子导条高度hB=23X10-3mbJbS2导条宽和槽宽之比bB/bS2 1109. 转子电阻增加系数和电抗减少系数KF=1.7KX=0.90110. 起动时转子槽比率磁导S2(st)=(u22