Y160M2-8电机设计(题目6)

1、XXXX大学电机设计任务书三相笼型感应电动机电磁设计及其运行性能的计算班级 ： 姓名 ： 学号 ： 指导教师：20XX 年 X 月题目 6：Y160M 2-8 额定数据与性能指标1、电机型号 Y160M 2 -82、额定功率 PN=5.5千瓦3、额定频率 fN =50 赫4、额定电压及接法 UN=380 伏 1-5、极数 2P=86、绝缘等级 B7、力能指标：效率0.858、功率因数 cos 0.749、最大转矩倍数 TM 2.0起动性能：起动电流倍数 Ist 6.0 ,起动转矩倍数 Tst 2.0 主要尺寸D1 0.26mDi1 0.18m l 0.145m 0.4mm Di2 d 0.06

2、m ；1 Z2 4844定子槽形采用斜肩园底梨形槽：ob013.2mmh010.8mmbs15.3mm 1 30rs13.85mmhs11hs1218.6 mm转子采用斜肩平底槽：b02 1mm h02 0.5mm bs21 5.2mm bs22 2.2mm 2 300 hs21 hs22 19mm电机设计的具体方案：一） 额定数据和主要尺寸：1、 额定功率： PN 5.5kW2、 额定电压及接法： UN U 380V 接3、 功电流： I KWPNm1U N5.5 1033 3804.82A4、 效率：0.855、 功率因数： cos 0.746、 极数： 2p 87、定转子槽数： Z148

3、；Z2448、定转子每极槽数：Z p1Z1482p89、确定电机主要尺寸：6；0.013 pK E 0.931 0.0108ln PNZ p2 2p 5.50.9310.0108ln 5.50.0134 0.897求出计算功率：PNcos(1L ) cosPN1035.50.897 5.50.85 0.7437.843 10 kW初选 a'p0.67 ， K Nm1.095 ，Kdp1 0.96可取 A 28000Am，取B' 0.68T ，假定 n '730 r min 。6.1V ' ' ' ap K Nm K dp1'1 '

4、 ? p' A' B' n'3? 7.843 1030.67 1.095 0.96 28000 0.68 ? 7300.00489 m36.1取 2.2则 D i'10.00489 m0.178 m按定子内外径比求出定子冲片外径D1Di1Di1 / D0.1780.640.2781m取 D1 0.270mDi1 D1 (Di1 D ) 0.27 0.64 0.1728m 铁心的有效长度：efVDi210.004890.172820.1638m取铁心长 li 0.165 m10、气隙确定：0.3 (0.4 7 Di1li ) 1030.3 (0.4 7 0

5、.1728 0.165) 10 3 m30.4 10 3 m 取 =0.4mm 于是铁心有效长度：lef li 2 (0.165 2 0.0004) m 0.1658m 转子外径：D2 Di1 2 (0.1728 2 0.0004) m 0.172m 转子内径先按转轴直径：D i 2 0.06 m11、极距：Di10.1728 0.0679m2 p 812、定子齿距： t1Di1Z10.1728m480.0113m转子齿距： t2D20.1720 m 0.0123m2 Z 24413、定子绕组采用单层叠绕，线圈节距 =6，即 1-7。14、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

6、齿距，于是转子斜槽宽 bsk 0.0120 m15、设计定子绕组：每相串联导体数：N1cosDi1 Am1I KW0.85 0.74 0.1728 280003 4.82660取并联支路 a1 1 ，则每槽导体数NS1m1a1N 13 1 6604841.25取 NS1 40 ，于是每线圈匝数为 40 16、每相串联导体数： N 1 N S1Z1 40 48 640m1 a13 1每相串联匝数： N1 N 1 640 3201 2 217、绕组线规设计：初选定子电密 J1 5.5A/ mm2，由下式计算得导线并绕根数和每根导线截面Ni1Ac1I1a1 J1积的乘积：7.66 2 2 mm2 1

7、.3927 mm21 5.5其中定子电流初步估计值I1I KWcos4.820.85 0.747.66A查附录 A表 A1 选用截面积相近的铜线：高强度漆包线，并绕根数 Ni1 3， 线径 d1 0.77mm ，漆膜厚度 0.04 0.08mm，取 0.06mm ，故绝缘后直径 22d 0.83mm, 截面积 Ac1 0.4657mm , Ni1 Ac1 1.3971mm 。18、设计定子槽型：估计定子轭部计算高度：hj1pB 0.0679 0.67 0.68 m 0.013mj1 2K FeB j12 0.95 1.25式中， Bj1 定子轭部磁密；因轭部磁路较长，体积较大，因此一般Bj1取

8、得比 Bi1略低，以保证合理的铁心损耗和空载电流。一般在1.11.5T 之间。本设计中初选 B j1 1.25T 。一般取槽口宽 b01 2.5 4.0mm。为了嵌线方便， b01应比线径大 1.2 1.6mm。 槽口高度 h01 0.5 2.0mm。按齿宽和定子轭部计算高度的估算值作出定子槽形如图 3.1 ，槽形尺寸参考类似产品决定，取 b01 3.2mm ， h01 0.8mm b013.2mmb115.3mmb217.3mmh010.8mmh111.3 mmh2122.6mm图 3.1 定子槽型图齿宽计算如下：bi 1max(Di1 2h01 2h11 2 h12)Z1b212槽绝缘采用

9、 DMDM复合绝缘 ,i0.3mm ,槽楔为 h=5mm层压板, 槽绝缘占面(0.1728 2 0.0008 2 0.0013 2 0.0226) 0.0073 m480.007242mbi 1min(Di1 2h01 2h11) b11Z148(0.1728 2 0.0008 2 0.0013) 0.0053 m0.006285m齿部基本平行，齿宽 bi10.007242 0.0062850.006764m （平均值）。19、计算槽满率：h s h11 h21 23.9mm槽面积：Ab21 2b11(hs h) 22 b21 20.0073 2积:6217.78 10 6 m2Aii (2h

10、sb21) 0.0003 (2 0.02390.0073) m222槽有效面积6 2 6 2Aef A Ai (140 17.78) 10 6 m2 122.22 10 6m22 3 2槽满率 Sf Ni1NS1d 2 3 40 (0.83 160 3)2 0.68 符合要求 fAef122.22 10 620、绕组系数：y16K p1 sin( 1 90 )=sin( 90 )=16 qa 2 30 sin sinKd1220.9659d1a30qsin 2sin 222 4 360 其中 a p 30Z148Kdp1 K d1K p1 1 0.9659 0.9659每相有效串联导体数N 1

11、Kdp1 640 0.9659 58321、设计转子槽型与转子绕组： 转子采用斜肩平底槽： b021mmb125.2mmb222.5mmh020.5mmh121.1mmh2222.3mm初步取 Bj2 1.21T , 估算转子轭部计算高度pB0.0679 0.68 0.67hj2p 0.0135mj2 2K FeBj 22 0.95 1.21槽形的齿宽计算如下 :bD2 2(h02 h12)bbi 2maxb1230.172 2 (0.5 1.1) 10 3 35.2 10 m4436.85 10 3mbi 2min D2 2(h02 h12 h22)Z2b220.172 2 (0.5+1.1

12、+22.130) 34436.37103m32.5 103mbi2 bi21 bi2max(bi 2max bi 2min)333 1 3 36.85 103 (6.85 103 6.37 103)m 37.01 10 3m导条截面积(转子槽面积)1)hs12bs12 bs222)hs2225.2) 1.1(5.22.522) 22.3m289.265 10 6m 2其中 k1 0.90由资料查出。估计端环电流：' ' Z244I R' I2' 2 246.30 A 431.2 A2 p8端环所需面积' I R' 431.2 2 2AR'

13、 R' mm2 205.3mm2R JR' 2.1其中 端环电密 JR' 0.6JB' 2.1A mm2得端环所需面积为 AR 205 10 6m2 (二)磁路计算1、计算满载电势：K E 1 L0.931 0.0108ln PN 0.013p0.931 0.0108ln 5.5 0.013 40.8974初设 K E (1 E1 (1 L)U NL) 0.90, 由下式,得0.90 380V 342V2、计算每极磁通：初设,Ks=1.10由图 3.3 查得 KNm 1.12 ,由下式得Nmp1.120.841.100.801.080.761.060.721.0

14、40.681.020.641.000.60pKNm1.02.03.0感应电机的 p f(Ks)及 KNmKs3.3f (Ks )曲线E14K NmK dp1 fN13421.12 0.9659 504.9432010-3Wb3、每极下齿部截面积：Ai1 K Felibi1Zp1 0.950.165 0.0067646 0.006362m2Ai2 K Felibi2Zp2 0.950.165 0.0070125.5 0.006043m24、定转子轭部计算高度：定子：hj1D1Di12hs1b21230.27 0.1728 24.7 10 3 7.3 10 3 m 0.02512m23转子：D2D

15、i 2hj22 2 i2hs20.1720.06 23.9 10 3 m 0.0321m轭部导磁面积Aj1K Feli hj10.950.1650.02592 4.063010-3 m2Aj2KFeli hj20.950.1650.0326 5.110110-3 m25、一极下空气隙截面积：Adlef0.0679 0.1658-3 211.26 10-3 m26、磁路计算所选的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 。由此计算极弧系数 p 0.68 , 此求得波幅系数：FsBB1av p1 1.47 。0.68Li2 (h12 h22) 3 rs2 23.4 103m7、计

16、算气隙磁密：B Fs1.47 4.94 -130 T 0.6449TAd11.26 10-38、对应气隙磁密最大值处的定子齿部磁密B l ef t 1Z p1Bi1K lefb1Zp1K Fel i bi1Z p1FAi11.47 0.00494T 1.1414T0.0063629、转子齿部磁密B Fs 1.47Bi2Asi20.00494 T 1.2017T0.00604310、对应上述磁密的磁场强度Hi1 5.54 A / cm ; Hi2 6.55A / cm11、有效气隙长度33ef K 1.989 0.4 10 3 m 0.796 10 3m 其中气隙系数按下式计算kt1(4.4 0

17、.75b01)k 1 t1(4.4 0.75b01) b0210.0113(4.4 0.4 103 0.75 3.2 103)0.0113(4.4 0.4 103 0.75 3.2 103) (3.2 10 3)21.318kt2(4.4 0.75b02)k 2 t2(4.4 0.75b02) b022330.0123 (4.4 0.4 103 0.751 103)0.0123 (4.4 0.4 103 0.751 103) (11.509103)2kk 1 k 1 1.318 1.509 1.98912、齿部磁路计算长度按下式计算：1b21 1.32 3 211Li1 (h11 h21 )2

18、2.6 10 31 3 37.3 10 3 m 25.12 10 3 m 2313、按下式计算轭部磁路计算长度L'j1( D1 hj1 ) 12 p 2(0.27 0.02592) m 47.92 10 3 m16Lj2(Di2 hj2 )14、15、16、17、18、19、20、2p(0.06 0.0326) m 5.38 10 3m16计算气隙磁压降：1.9890.6449 0.4 10-3 A 408.30A-7410-7齿部磁压降：Fi1 H i1 Li1Fi2 H i2Li 2饱和系数：Ks F FFi1与初设值 K s5.546.55Fi22 -310 2 25.12 10

19、-32 -3102 23.4 10-3408.30 13.92408.3013.92 A15.33 A15.33 1.0721.08 相比较,误差 1.08 1.072 0.75% 1% ，合格。1.072定子轭部磁密：Bj1 12 Aj1转子轭部磁密：Bj212 Aj20.0049434.0630 10 30.004945.1101 10 30.6079T0.4834T对应上述磁密强度： H j1 1.834 A / cm; H j2 1.547 A / cm计算轭部磁压降, 其中轭部磁位降校正系数如图 3.4 所示。hj10.025120.06790.3700 ，Bj10.6079T ，于

20、是 C j1 0.968Fj1C j1H j1L j10.968 1.834102 47.92 10-3 8.51Ahj20.0321 0.4728， Bj20.06790.4834T ，于是 Cj 2 1.669Fj2 Cj2H j2Lj2 1.66921.547 10235.38 10 3 A 1.39A18每极磁势：Fc F Fi1 Fi 2Fj1Fj 2408.3013.92 15.33 8.51 1.39447.45A22、计算满载磁化电流：Im2pFc8 447.450.9m1N1K dp14.289 A0.9 3 320 0.965923、磁化电流标幺值：I *I m4.289I

21、mI KW 4.820.889834、励磁电抗按下式计算：Xm4 f c2m1 (N1Kdp1)2lefefKp4 50 4 10 723 (320 0.9569) 2 0.1658 0.06791.264 4 0.796 10 362.63I KWUN62.63 4.82 0.7944380三）参数计算1、线圈平均半匝长：定子线圈节距Di1 2( h012p3330.1728 2(0.8 1.3) 10 3 22.6 10 3 3.65 10 30.0798m定子线圈图其中节距比：y 6 1Z p1 6直线部分长度：l B li 2d1 0.165 2 0.02 0.205m其中， d1 是

22、线圈直线部分伸出铁心的长度，取 1030mm，本设计中 0.02m。平均半匝长： lc l BK c y 0.205 1.25 0.0798 0.305m其中 Kc 是经验系数，2极取 1.16 ，4、6极取 1.2 ，8极取 1.25。2、端部平均长：lE Kc y 2d1 (20.02 1.25 0.0798) m 0.140m3、漏抗系数：20(N1Kdp1)2lefPNm1 pUN24 50 4 10 7 (320 0.9659) 2 0.1658 5.5 1034 Cx23 4 38020.03974、定子槽比漏磁导：Ks1 u1 u1K L1 L1=1 0.25+1 0.367=0

23、.617其中：u1h01b010.8 =0.253.2h121.1 =0.367L1 3b02 3 1Ku1 K L1 15、定子槽漏抗Xs12m1pZ1Kd2p1lilefs1Cx2 3 4 0.1265 0.617 Cx 0.3291Cx0.96592 0.1658 x x486、定子谐波漏抗：*2m1 pX1Z1Kd2p11Cxm12efKd2p1KZ Cx3 0.06790.0752 0.796 10 3 0.96592 1.0721.9447CxCx7、8、9、其中由 q1 2 ，定子端部漏抗：XE11可查表得 s0.075。0.47(lE 0.64 y )CX 0.47K dp1

24、l ef定子漏抗标幺值：X 1 Xs1 X 1 X E10.140-0.64 0.0798 CX 0.2702CX0.96592 0.1658(0.3291 1.9447 0.2702)Cx 2.544Cx2.544 0.0397 0.1010转子槽比漏磁导：s2u 2L2 0.5 0.2742 0.7742其中：h020.5u20.5L22h12(b02 b12)L2 1.1 =0.27421+5.2+1.8231.823由 h22b2222.32.58.92 、 b12b225.25.2 2.08 得。2.5Xs22m1 p liZ2lef s2Cx2 3 4 0.16544 0.1658

25、0.7742 Cx 0.4203Cx10、转子漏抗标幺值：11、转子谐波漏抗标幺值：*m1RX 2 2 K C x ef K s2 3 0.0679 03 .068 Cx 1.6447Cx2 0.796 10 3 1.072 x x其中： R 0.068。12、转子绕组端部漏抗标幺值：2m1 p 0.2523Z2 DRX*E2 ( Z12 )( 2plef 22pR)Cx0.757 DRCx2 p xlef0.757 0.172Cx0.1658 8 x0.0892Cx13、转子斜槽漏抗：*bsk 2 *Xs*k 0.5( sk)2 X*2t20.5 (00.00112230)21.6447Cx

26、 0.7827 Cx38018、有效材料的计算：1.05 0.305 40 48 1.3971 10 6 8.9 10314、转子漏抗标幺值X* 2 Xs*2 X*2 XE* 2 X*sk(0.4203 1.6447 0.0892 0.7827)Cx2.9414Cx 0.116815、定转子漏抗标幺值之和：X X 1 X 2 0.1010 0.1168 0.217816、定子绕组直流电阻：R12N1lcNi 1Ac1a160.0217 10 6 2 320 0.305 3.03191.3971 10 6 117、其中0.021710 6 m为 B 级绝缘平均工作温度 75°定子绕组相

27、电阻标幺值：时铜的电阻率R1*R1 I KW 3.0319 4.82 0.0385UN定子铜的重量GCuCl c Ns1 Z1 Ac1Ni1 Cu7.6455Kg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，Cu8.9 103kg / m3是铜的密度。硅钢片重量2 2 3GFe KFeli (D1 )2 Fe 0.95 0.165 (0.27 0.005)2 7.8 103 92.46kg其中 0.005m是冲剪余量 ; Fe 7.8 103 kg / m3 是硅钢片密度19、转子电阻：导条电阻折算值RB2K BlB 4m1(N1K dp1)ABZ2 620

28、.0434 10 6 1.04 0.205 4 3 320 0.9659696.45 10 6 442.50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2DRZ2m1(N1K dp1) RR=2 p2 ARZ2620.0434 10 6 0.172 44 3 320 0.96592 16 250 10 6 440.0856导条电阻标幺值RBRBIKWUN2.50 4.823800.0317端环电阻标幺值RRUN0.0856 4.823800.001086转子电阻标么值R2 RB RR 0.0328（四）、工作性能计算1、 满载时定子电流有功分量标么值12I1p10.85=1.1

29、7641 L 0.85642、满载时转子电流无功分量标么值* * *2 * * 2Ix*1X *I1p*21 ( 1X *I1p* )221.17641.0802 0.2178 1.1764 1 1.0802 0.21780.3851=1+X1Xms0.101010.79441.083、满载时定子电流无功分量标么值I1Q* I m* I x* 0.6168 0.3568 0.9736 4、满载电势标么值KE 1 L 1 (I1p*R1* I1Q* X 1* ) 1 1.1764 0.0385 0.9736 0.1010 0.8564与 22 项初设值 KE 相符5、空载时电势标么值1 0 1

30、Im* X 1* 1 0.309 0.0419? 0.93776、空载时定子齿磁密1 0 0.9377Bt10 0 Bt1 1.1414 1.2497T t10 1 L t1 0.85647、空载时转子齿磁密1 0.9377Bt20= (1 0 )Bt2 ( 0.9377 ) 1.2017 =1.3157T1 L t2 0.85648、空载时定子轭磁密1 0.9377Bj10= (0 )Bj1 ( ) 0.6079 =0.6656T9、空载时转子轭磁密1 0.9377Bj20= (0 )Bj2 ( ) 0.4834 =0.5293T1 L 0.856410、空载时气隙磁密1 0.9377B 0

31、=(11 L0 )B (00.89357647) 0.6499=0.7061T11、空载时定子齿部磁压降Ft10 =Ht10Lt1=46.8×102×15.97 ×10-3=74.74A12、空载时转子齿部磁压降Ft20=Ht20Lt2=53.4 ×102×23×10-3=122.82A×10-3=63.36A13、空载时定子轭部磁压降Fj10=Cj1Hj10Lj1=0.40 2×0.1 ×102×78.8114、空载时转子轭部磁压降Fj20=Cj2Hj20Lj2=0.43 8×.90

32、 ×102×27.69×10-3=10.597A15、空气隙磁压降F K B 0F01.025 0.748 0.4 100.4 10 63=244.05A16、空载总磁压降F00 Ft10 Ft20Fj10 Fj20 F 0=74.74+122.82+63.36+10.597+244.05=504.97A17、空载磁化电流I2pF00I m0m0 0.9 m1N1K dp1= 2 2 504.97=0.9 3 192 0.9598=4.06A(五) 工作性能计算1、 定子电流标么值I1* = (I*21p I *21Q) = (1.17642 0.97362 )

33、=1.527定子电流实际值I1 I1*Ikw 1.527 ×4.82=7.36A2、定子电流密度J1=I1 7.36 6.73A mm2a1Nt1Ac1 1 1.09363、线负荷A1=m1N 1I1Di13 640 7.363.14 0.172826043A m4、转子电流标么值*2 Pcu1 Pcu1*PN 0.0898 ×5.5 ×103=493.9W2I2* = (I *21p I *2X )= (1.1764 2 0.35682)=1.2293转子电流实际值I2 =I 2 I kwm1N 1K dp1Z2=1.2293 4.823 640 0.96594

34、4=249.74A端环电流实际值IR=I2Z22p249.74 442 3.14 4437.44 A5、转子电流密度导条电密JBI2AB249.7489.2652.798 A mm2端环电密IRAR437.442052.13A mm26、定子电气损耗* *2 *Pcu1* I 1*2R1* =1.5272×0.0385=0.08987、转子电气损耗* *2 *PAl2* I2*2R2* =1.22932×0.0328=0.0496*3PAl2 = PAl2* PN=0.0496 ×5.5 ×103=272.6W8、附加损耗 铜条转子 Ps*=0.02 P

35、s= Ps* PN=0.02 ×5.5 ×103=110W9、机械损耗 二级封闭自扇冷式Pf w= (3/p)2(D1)4×104= (3/4)2×(0.27)4×104=29.89W机械损耗标么值Pfw*= Pf w/ PN=29.89/5.5 1×03=0.005439、 定子铁耗(1) 定子轭重量Gt=4pAt1Lt1 Fe =4×2×0.006362 ×25×10-3×7.8 ×103=19.85 (2) 定子齿重量Gj=2pAj1Lj1Fe=4×2

36、5;4.063 ×10-3×47.92 ×10-3×7.8 ×103=24.30 (3) 损耗系数Phet=6.8Phej=5.1(4) 定子齿损耗PFet= K1 Phet Gt=2×5.10 ×19.85=202.47W(5) 定子轭损耗PFej= K2Phej Gj =2.5 ×6.80 ×24.30=413.1W(6) 定子铁耗PFe= PFet+ PFej=202.47+413.1=615.57W 对于半闭口槽按经验取K1=2 K2=2.5铁耗标么值PFe*= PFe/ PN=615.57/5.

37、5 1×03=0.11210、总损耗标么值p*= Pcu1* +PAl2* +Pfw* +Ps* +PFe*=0.0898+0.0496+0.02+0.00543+0.112=0.1648311、输出功率PN1* =1+p* =1+0.16483=1.1648312、效率=1p*/ PN1*=10.16483/1.16483=0.8585(85%85.85%)/85%=-1%<0.5%13、功率因数cos =I1p*/I1*=1.1764/1.527=0.7714、转差率= 0.04961 0.0496 0.02 0.0154 0.00543=0.0455PFer*= PFet

38、r PFeirPN=(1 0.5) 147.2 (1 0.4) 69.9737.5 103 =0.015415、转速nN=(60f/p)(1SN)=60×50/4 ×(10.04545)=715r/min16、最大转矩倍数Tm*=2(R1*1 0.04552 （0.0385（0.03852 0.21782 ）=1.8516（六）起动性能计算1、起动电流假设值Ist=（2.53.5T）m * Ikw=3×1.8516 ×4.82=26.77A2、起动时定转子槽磁势平均值Fst= IstN（s1/a1）0.707Ku1+Kd12Kp1（Z1/Z2） （1 0

39、）=26.77 ×（40/0.69）×0.707 ×1+0.96592×1×（48/44） ×0.9377 =2144.03A3、空气隙中漏磁场的虚拟磁密BL=0 Fst/2 C=0.4 ×-61×02144.03/2 0×.4 ×10-3×0.6824 =3.9542TC =0.64+2.5Ct1 t2=0.64+2.5 0.411.3 12.3=0.6824由 BL 查得漏抗饱和系数 Kz=0.444、齿顶漏磁饱和引起的定子齿顶宽度的减少CS1=（t1b01）（1Kz）=（11.3-3.2） （1×0.44） =4.536 ×10-3m5、齿顶漏磁饱和引起的转子齿顶宽度的减少CS2=（t2b02）（1Kz）=（12.31） ×（10.44）=6.102 ×10-3m6、起动时定子槽比漏磁导S1(St) =Ku1( u1u1)+KL1 L1= (0.25-0.2359)+0.367=0.3811u10.58h11b01CS1CS1 1.5b010.8 0.58 1.3 4.536=()( )3.2 4.536 1.5 3.2 =0.23597、起动时定子槽漏抗=(0.3811/0.617) 0.3×