三相异步电动机设计.docx

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三相异步电动机设计

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-M4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U^380V

相数m=3

频率f=50HZ

极数p=2

B级绝缘，连续运行

（一）额定数据和主要尺寸：

1.额定功率：

巳=7.5KW

2.额定电压：

Un=Un：

.：

—380V（厶接）

3.功电流：

仏二-二7.510A-6.58A

mg①3780

4.效率：

’=0.87

5.功率因素：

cos'=0.85

6.极对数：

p=2

7.定转子槽数

每相每极槽数取整数q=3则乙=2mpqi=2323=36

Z2=32并采用斜肩平底槽

定转子每极槽数

2p4

9•确定电机电机主要尺寸

主要尺寸来确定Dil和lef

Ke=0.0108lnPN-0.013p0.931

=0.01081n7.5—0.01320.931

-0.927

计算功率

COS

二9.4KW

初选a'p=0.68，KNm1.095，心=0.96可取A=25600%，取=0.67T，

假定n

6.\.\<

apKNmKdp1AB]n

6.1.1.9.4X10

0.681.0950.96256000.671440

-0.00324m

取’=1.5

则Di'l

32pV=3—40.00324m=0.141m

V\1.5汉兀

按定子内外径比求出定子冲片外径

D1'D10141=0.2203m

Di1/D0.64

Di^D1（D^.D）=0.22/0.64=0.141m

V咤“163m

0.1412

取铁心长li-0.160m

10•气隙的确定

、=0.3（0.47..Di1Ii）10

73（0.47.0.1410.160）10”m

：

0.410"m

于是铁心有效长度lef=lj2、=（0.16020.0004）m=0.161m

转子外径D2二-2、=（0.141-20.0004）m=0.140m

转子内径先按转轴直径：

Di2=0.048m

13.定子绕组采用单层绕组，交叉式，节距1-9,2-10,11-12

14.为了削弱齿谐波磁场的影响，转子采用斜槽，一般斜一个定子齿距

转子斜槽宽bsk=0.0130m

15.设计定子绕组

并联支路a1=1.每槽导体数Ns1=32

16.每相串联匝数Nr二叫1勺二迟兰=384

mia13"

每相串联匝数N,二山二384"92

17.绕组线规设计

初选定子电密J；=4.0Amm2,计算导线并绕根数和每根导线截面积的乘积。

NiA二丄8902.22mm2

aj14.0

其中定子电流初步估计值

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，

绝缘后直径d=1.25mm,截面积人广1.0936mm2,叫AC广2.1872mm2

18.设计定子槽形

乙

二[0.1402（0.80.924）10；]’

6.71036

=5.910‘m

=6.1710^m

19.槽在面积

-138.910（m，

A二：

i（2hi2ri）

=0.0003（20.0145二0.0044）

=12.810』m2

槽满率S^^=^^F=79.4%

20.绕组系数Kp1=1

每相有效串联导体数

N：

.：

［=Kdp1=3840.9598=368

21.设计转子槽形与转子绕组

预计转子导条电流:

'3N^kdp13368

1»"90&90右A=245・64A

其中匕=0.90由资料查出。

初步取转子导条电密Jb=3.5Amm2，

于是导条的截面积：

Ab=12=245-64mm^70.18mm2

Jb3.5

b[D22（hs21hs02）]b

bi2maxbs21

=[°.14一2"1.3°+°.恥1°「小5“of

=7.8910‘m

-[D2—2（hs21+hs02+hs22）]兀-

bi2minbs22

[0.14-2（230.5）10亍j

310_m

=6.1310"m

bi2-bi21

-bi2max

（bi2max

—b2min）

=6.1310^-（7.8910”-6.1310”）m=6.7210”m

导条截面积（转子槽面积）

Ab珂光也）hs12（bs122bs22）hs22

1553552

=（）1.30（）（23-1.30）m2

=96.4510^m2

估计端环电流

Z32八八

Ir=丨2=245.64A-625.5A

2叩4兀

端环所需面积

人=企二625.5mm2=297.9mm2

Jr2.1

其中端环电密Jr=0.6Jb=2.1amm2得端环所需面积为Ar=25010“m2

（二）磁路计算

22.满载电势

初设kE—；L）=0.940

巳=0-；L）Ung二0.940380V二357.2V

23.每极磁通

初设ks=1.25

由图3-5查得kNm".090

4kNmkdpifNi

357.2

41.0900.959850192

=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=0.950.1606.0410”9=8.2610‘m2

A2=kFehb2Zp2=0.95x0.160x6.72x10」x8=8.17x10‘m2

25.定子轭部高度

h；1

D1Dj2

二0.222°.141_（0.814.54.4）10"¥10^m

=19.310“m

转子轭部高度

轭部导磁截面积

Aj1^kFeljh^=0.95^0.160汇19.3H10m2=2.934^10m2

Aj2=kFelihj2=0.95汉0.160汉22.5汉10"m2=3.42汉10”m2

26.—极下空气隙截面积

A,」ef=0.1110.163m=0.01809m2

27.波幅系数

28.

—=1.47

Bavap0.68

28.

气隙磁密计算

转子齿部磁密

31.从D23磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度:

Hi1=32.6AcmHi2=37.8Acm

32.有效气隙长度

、ef=k=1.0250.410‘m=0.4110”m

其中气隙系数为

k_讯440.75b°1）

；1h（440.75b°1）七1

0.0123汉（4.4汉0.4汉10°+0.75汉3.5汉10，）

k.=k1kd=1.0231.0025=1.025

33.齿部磁路计算长度

34.

Li1小1h21）1r21

Li2=（02h22）—Q

=14.54.4m=15.9710^m

35.轭部磁路计算长度

36.气隙磁压降

37.齿部磁压降

=巴丄祁=32.6x102x15.97x10」A=52.06A

F2=Hi2Li2=23"02汉37.8"0」A=86.94A

38.饱和系数

ks二

F^+F^+Fi2235.57+52.06+86.941258

235.57

误差J.258-仁5=0.63%“％，合格

1.258

39.定子轭部磁密

hj1

Fj1

41.轭部磁压降：

其中轭部磁位降校正系数由资料的附图查出

193x10'

■^心74,片/仙于是C”"410

=Cj1Hj1L'j^0.41015.510278.81103=50.08A

42.每极磁势

Fi1-Fi2-Fj1-Fj2

=（22.74133.8654.5150.088.99）A

=374.85A

43.满载磁化电流:

44.

磁化电流标么值

45.励磁电抗

mi,（Mkdp1）lkspJ

4500.4二10“3（1920.9598）20.1670.111.1

-1.25820.4110"

=146.46门

Xms二Xms

1kW

Un：

』

二便心罕2.536

380

（三）参数计算

46.线圈平均半匝长

单层线圈

lc=IbKey=0.195+1.2X0.09929=0.314m

l^lt2d,=0.165+2X0.015=0.195m

ty=i'；.[Dii■2（hci■hn）■h?

i■Di]，,-'/2p

=n[0.141+2（0.8+0.924）+（14.5-0.924）X10-3+4.4X10-3]■:

/2X2

=99.29X10-3m

节距比2/3<-<1,取]=0.8

其中d1是线圈直线部分伸出铁心的长度，取10~30mm

kc是经验系数取1.2

47.单层线圈端部平均长

lE=24Key=2X0.015+1.2X0.0993=0.150m

48.漏抗系数

^=4和0（口心1）鴛卩"/耳卩2"2

=4X二X50X0.4二X10-7（0.9598X192）2X0.163X7.5X10-3/3X2X3802

=0.03787

49.定子槽比漏磁导

's^=Ku1'u1'KL1'L1

=1X0.410+1X0.830

=1.24

ah01丄2h11

'u1:

b01（bo1+bn）

0.820.924

3.53.56.7

=0.410

因虹』45-°.924）*543

2r2124.4

bii

2r21

6.7

=0.76

24.4

其中Kii=K_i=1

50.定子槽漏抗

=2汉3汉2汽O.iGO^iNA汉CX

=360.95982O.i63

=0.440CX

5i.定子谐波漏抗

=3><0.111x0.009Cx

2_32

-0.41100.95981.368

=0.5877CX

其中'S=0.009

52.定子端部漏抗

单层交叉式绕组的端部漏抗与分组的单层同心式绕组相近贝

*0.47（Ie-0.6仁心

XE12

Kdp11ef

=0.47（0.150-0.64江0.0993）Cx

0.163汉0.95982

=0.270C

53.定子漏抗

X十Xsi*X、1*Xei*

=（0.440+0.5877+0.27）CX

=0.0491

54.转子槽比漏磁导

s2二’u2_'”L2=°.51.73=2.23

h020.5

2h12

（b02bi2）…l

21.30

（15.5）1.330

=1.73

h/b2=7.6,b〃b2=1.83

查表得入l=1.330

55.转子槽漏抗

Xs2

2miplt2's1CX

乙lef

=2><3x0.160x2.23Cx

320.163

=0.821CX

56.转子谐波漏抗

二RCx

_30.1110.0150Cx

2-3

■:

0.4110

=0.9023CX

查表得vR=0.015

57.转子端部漏抗

*l举—lt2DRCX、，*

Xe2=0.757（条R）xXe2

1.132plef

=0.757P132Cx

0.163汉4

=0.150CX

58.转子斜槽漏抗

Xsk*=0.5（bsk^）X2*

=O.5（°.°1%.o161）299O23Cx

=0.29G

59•转子漏抗

*****

X「2=Xs2X,Xe2Xsk

=（0.821+0.9023+0.15+0.29）CX

=2.1633C

=0.0819

60.总漏抗

***

X十X匚2

=0.131

61.定子直流电阻

R='2N1lc

Nt1AcV'1

=0.0217汶10疋2疋192><0.314

1.05

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

=61.897kg

式中「•为冲剪余量，取5X10-3m

64•转子电阻

导条电阻折算值

，:

■KBLB4m1（N1Kdp1）2

RB=—

Ab乙

0.043410启1.040.19543（1920.9598）2

96.4510“32

=1.162'1

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）2

RR=厂

2叩ARZ2

_62

0.043410320.13243（1920.9598）

2汉3.14汇4汉250汽10厘汉32

=0.03716门

导条电阻标幺值

Rb=

端环电阻标幺值

RR=

RrI

=0.3716^6.58

=380

=0.00643

转子电阻标么值

R2=RB+Rk=0.02655

（四）工作性能计算

65•满载时定子电流有功分量标么值

66•满载时转子电流无功分量标么值

***2**2

Ix=TX厂1ip[1+（GX.IIp）[

=1.0216X0.13944X（1.1236）X[1+（1.0216X0.1394X1.1236）]

=0.181

码=1+xy*=1+0.049篦536=1.0216

67•满载时定子电流无功分量标么值

I1Q=1m+Ix=0.469+0.143=0.65

68满载电势标么值

I^E=1—^l

=1-（ijR*+11Q*Xj）

=1-（1.1236X0.0207+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=1—Im*X1*=1-0.309X0.0419=0.976

70.空载时定子齿磁密

B10=（=T）Bt1=（°97%.加？

）“58=1.637T

71.空载时转子齿磁密

B20=（—^）Bt2珂0976）1.60=1.658T

1-；L0.942

72空载时定子轭磁密

Bj1Q=（^L）Bi^（-0j976）1.45=1.502T

1-；l0.942

73.空载时转子轭磁密

B2o=（L」）Bj2之0976）1.242=1.287T

1-®L0.942

74.空载时气隙磁密

Bo=（

1-；0

1-；L

0.976

0.942）

x0.722=0.748T

・0邛宀

•一0

80.空载总磁压降

'Fj10

Fj20F0

75.空载时定子齿部磁压降

Ft10=H10Lt1=46.8X10X15.97X10-=74.74A

76.空载时转子齿部磁压降

Ft2o=H2oLt2=53.4X102X23X10-3=122.82A

77.空载时定子轭部磁压降

Fj1o=GH1oLj1=O.4OX20.1X102X78.81X10-3=63.36A

78.空载时转子轭部磁压降

Fj20=C2H2°Lj2=0.43X8.90X102X27.69X10-3=10.597A

79.空气隙磁压降

=244.05A

1.0250.7480.410’

0.4二10^

=74.74+122.82+63.36+10.597+244.05

=504.97A

81.空载磁化电流

_2pF00

0.9

二2汇2汉504.97

0.931920.9598

=4.06A

（四）工作性能计算

82.定子电流标么值

i1=.（I*21p—I*21Q）=•（1.12362—。

.652）=1.249

定子电流实际值

=|乙=1.249X6.58=8.51A

83.定子电流密度

a1Nt1Ac1

8.51

11.0936

-3.89A

2mm

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

.1396.58

33840.9598

=258.96A

端环电流实际值

I2Z2

258.9632

23.142

=659.4A

86.转子电流密度

导条电密

258.96

96.45

端环电密

=2.685A

2mm

Ir_659.4

Ar250

=2.64A

mm2

87.定子电气损耗

**2*2

pcu1R=1.294x0.0207=0.0347

PCu^Pcu1Pn=0.0347x7.5x103=260.25W

88.转子电气损耗

**2*2

PAl2=l2R2=1.139x0.02655=0.0344

Pai2=Pai2Pn=0.0344x7.5x10=258W

89.附加损耗

铜条转子

Ps*=0.02

Ps=PsPn=0.02x7.5x103=150W

90.机械损耗

二级封闭自扇冷式

Pfw=（3/p）2（D1）4x104=（3/2）2x（0.22）4x104=52.7W

机械损耗标么值

Pfw=Pfw/Pn=52.7/7.5x10=0.00703

91.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=2pALj1'「Fe=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=2x5.10x14.43=147.2W

（5）定子轭损耗

PFe=KPhejG=2.5x6.80x4.116=69.97W

（6）定子铁耗

PFe=PFet+卩尸列=147.2+69.97=217.17W

对于半闭口槽按经验取

Ki=2K2=2.5

铁耗标么值

PFe=PfJPn=217.17/7.5X10=0.029

92.总损耗标么值

******艺p=Pcu1+P\l2+Pw+R+PFe

=0.0347+0.0344+0.02+0.00703+0.029

=0.1251

93.输出功率

Pn；=1+艺「=1+0.1251=1.1251

94.效率

=1-艺p*/Pn1*=1-0.1251/1.1251=0.869%

（87%—86.9%）/87%=0.115%<0.5%

95.功率因数

cos=IJ/1；=1.1249/1.294=0.87

96.转差率

1-PAl2

=0.0344

1+0.0344+0.02+0.0154+0.007

=0.0319

=（1—0.5）勺47.2+（1—0.4）X69.97

98.最大转矩倍数

1-Sn

*■'*2*2

2（Ri+U（R+X§））

1-0.0319

2（0.0207,（0.020720.1312））

=2.74

（5）起动性能计算

99.起动电流假设值

Ist'=（2.5~3.5）Tm*Ikw=3X3.157X6.58=59.1A

100.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。

）

=59.1X32X0.707X[1+0.95982X1X（36/32）]X.0.976

=2836.5A

101空气隙中漏磁场的虚拟磁密

B-=卩0Fst/2C

=0.4nX10-6X2836.5/2X0.4X10-3X0.9367=4.757T

■-C=0.64+2.5

=0.64+2.5—0.4

\'12.3十16.1

=0.9367

由Bl查得漏抗饱和系数KZ=0.44

102齿顶漏磁饱和引起的定子齿顶宽度的减少

CS1=（11一bd）（1一&）

=（12.3-3.5）X（1-0.44）

-3

=4.93X10m

103.齿顶漏磁饱和引起的转子齿顶宽度的减少

Cs2=（t2一bo2）（1—艮）

=（16.1-1）X（1-0.44）

=8.456X10-3m

104.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

（

0.58h11

L）（

CS1

Cs11.5b01

0.80.58

0.924

）（

4.93

4.931.53.5

=0.185

=（1.055/1.24）X0.440G

=0.3743CX

106.起动时定子谐波漏抗

=0.44X0.5877Cx

=0.2586CX

107.起动时定子漏抗

****

X1（st）=Xsl（st）+X3l（st）+Xei

=（0.3743

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