感应电机设计讲解.docx

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感应电机设计讲解

1、型号Y132M—4感应电动机的电磁计算·············3

1.1额定数据及主要尺寸·························3

1.2磁路计算···································5

1.3参数计算···································7

1.4运行性能计算·······························9

2、数据分析······································11

3、参考文献······································14

4、附图··········································15

一、型号Y132M—4感应电动机的电磁计算

1.1额定数据及主要尺寸

1、型号：

Y132M—4

2、输出功率：

3、相数：

m=3

4、接法：

连接

5、相电压：

380V

6、功电流：

7、极对数：

p=2

8、定子槽数：

9、转子槽数：

10、定子每极：

11、定转子冲片尺寸：

（见附图二）

定子外径

定子内径

转子外径

转子内径

定子槽形：

半闭口圆底槽

定子槽尺寸

转子槽形：

梯形槽

转子槽尺寸

12、极距：

13、定子齿距：

14、转子齿距：

15、气隙长度：

16、转子斜槽距：

17、铁心长度：

18、铁心有效长度：

无径向通风道

19、净铁心长：

无径向通道

其中铁心叠压系数为

20、绕组型式：

单层交叉式（见附图一）

21、并联路数

22、节距：

y为1~9、2~10、11~18

23、每槽导线数：

24、导线并绕根数、线径

25、每根导线截面积：

26、槽有效面积：

式中

槽楔厚度h=2mm

槽绝缘厚度Ci=0.03cm

其中

27、槽满率：

式中d——绝缘外径（cm）（d=）

28、每相串联导线数

29、绕组分布系数

式中q1=（对60度相带）

30、绕组短距系数

31、绕组系数：

1.2磁路计算

32、每极主磁通

式中

33、每极下定子齿面积

34、每极下转子齿面积

式中=，=，假设，=1.5T,=1.5T

35、定子轭截面积

式中=1.877cm（圆底槽轭的高处高度）

36、转子轭截面=30.458

式中=2.016cm（平底槽轭的计算高度）

——转子轴向通风孔直径

37、空气隙面积=

38、波幅系数：

先假定

39、定子齿磁密:

，本算例中<5%，符合精度要求

40、转子齿磁密：

，本算例中<5%符合精度要求

41、定子轭磁密：

42、转子轭磁密：

43、气隙磁密：

，本算例中<5%符合精度要求

44、定子齿磁场

45、转子齿磁场

46、定子轭磁场

47、转子轭磁场

48、定子齿磁路计算长度=1.597cm（圆底槽）

49、转子齿磁路计算长度=2.3cm（平底槽）

50、定子轭磁路计算长度

51、转子轭磁路计算长度

52、气隙磁路计算长度

其中=1.308;=1.031

53、定子齿磁位降

54、转子齿磁位降

55、定子轭磁位降

其中C1=0.48——定子轭磁路校正系数，查附图

56、转子轭磁位降

其中C2=0.382——转子轭磁路校正系数，查附图

57、气隙轭磁位降

58、饱和系数=1.346

本算例中<5%符合精度要求

59、总磁位降F

60、励磁电流

61、励磁电流标

62、励磁电抗标幺值==1.901

1.3参数计算

63、线圈平均半匝长度

64、线圈端部平均长度

65、阻抗折算系数=14376.35

66、定子相电阻=1.561

标幺值=0.027

67、转子导条电阻

标幺值

68、转子端环电阻

标幺值=0.0057

69、转子电阻标幺值

70、漏抗系数

71、定子槽漏磁导

其中=1，槽上部节距漏抗系数

=1，槽下部节距漏抗系数

=0.4097，槽上部漏磁导

72、定子槽漏抗

73、定子谐波漏磁导，经查书上的附图，得

74、定子谐波漏抗

75、定子端部漏磁导（对单层交叉式绕组）

76、定子端部漏抗

77、定子漏抗标幺值

78、转子槽漏磁导

79、转子槽漏抗

80、转子谐波漏磁导

81、转子谐波漏抗

82、转子端部漏磁导

83、转子端部漏抗

84、转子斜槽漏抗

85、转子漏抗标幺值

86、运行总漏抗

1.4运行性能计算

87、满载电流有功分量

计算时先按设计要求假定

88、满载电抗电流2]=0.1837

式中

89、满载电流无功分量

90、满载电动势比值=0.9259

此值应与32项假定值相差小于一定精度要求，否则需重新假定值，本例中误差为=0.314%<5%符合精度要求

91、定子电流I*=

I1=I1*Iw=8.8138A

92、转子导条电流I2*=

I2=I2*IwK1=I2*Iw

其中为电流折算系数

93、转子端环电流IR=

94、定子电密J1=/mm2

95、线负荷A1=

96、热负荷AJ1=A1J1=1260.913A/cm

97、转子导条电密JB=A/mm2

98、转子端环电密JR=A/mm2

99、空载电动势比值KEO=1-Im*X1*=0.9679

100、空载定子齿磁密Bt10=Bt1=1.6122T

101、空载定子轭磁密Bj10=Bj1=1.4877T

102、定子齿单位铁损耗pt1由Bt10查硅钢片损耗曲线，

得pt1=45.71*10-3W/cm3

103、定子轭单位铁损耗pj1由Bj10查硅钢片损耗曲线，

得pt1=39.18*10-3W/cm3

104、定子齿体积Vt1=2pAt1ht1’=484.489cm3

105、定子轭体积Vj1=4pAj1lj1’=1703.026cm3

106、铁损耗pF1=k1pt1Vt1+k2pj1Vj1=188.831W

式中k1k2为铁损校正系数，一般对半闭口槽取k1=2.5,k22

标幺值pF1*==0.0252

107、基本铁损耗pFe1*==0.0119

108、定子电阻损耗pcu1*=I1*2R1*=0.0485

pcu1=pcu1**pN*103=363.865W

109、转子电阻损耗pcu2*=I2*2R2*=0.0485

pcu2=pcu2**pN*103=363.758W

110、风摩损耗pfv=pN*103=70W

其中pjv*参考实验值确定:

0.0093

111、杂散损耗ps=ps*pN*103=150W

其中pS*参考实验值确定:

0.02

112、总损耗=pcu1*+pcu2*+pFe*+pjv*+pS*=0.1350

113、输入功率p1*=1+=1.1350

114、满载效率=0.8810

此值应与88项假定值相差小于一定精度要求，否则需重新假定值，本例中误差为=0.119%<5%符合精度要求

115、功率因数

116、满载转差率sN=

式中为气隙电磁功率，=p1*-pcu1*-pFe1*

117、额定转速nN==1455.296r/min

118、最大转矩倍数Tmax*==2.955

二、数据分析：

本算例与书上的算例的计算结果比较，如下表（见下页）所示：

表一

铁芯长度/每槽导线数

满载效率

功率因数cos

额定转速nN（r/min）

最大转矩倍数Tmax

16/35

0.8802

0.861

1452

2.74

15.9/34

0.8810

0.847

1455

2.95

由上表数据可知：

当铁芯长度和槽导线数一起减小时，电机的满载效率增大，功率因数cos减小，额定转矩nN增大，最大转矩倍数Tmax增大。

为了更好的分析铁芯长度（槽导线数）对电机主要性能的影响，我又做了几组数据，来帮自己分析：

a、固定槽导线数Ns1=35不变，改变铁芯长度，观察电机的主要性能变化如下表二所示：

表二

铁芯长度/（cm）

满载效率

功率因数cos

额定转速Nn

nN（r/min）

最大转矩倍数Tmax

15.8

0.88021

0.8567

1452.74

2.781

16

0.88023

0.861

1452.23

2.733

16.2

0.88022

0.8646

1452.17

2.693

16.5

0.88019

0.8696

1450.96

2.622

分析结果得：

在一定范围内，铁芯长度，由于磁通密度不变，导磁面积，导致铁芯磁密B，励磁电流，因此功率因数cos；，漏磁系数Cx所以Cx，电机总漏抗，定子电阻，所以最大转矩倍数Tmax；

由异步电机等效T型电路（见下页）可知：

图一

由于，I1基本不变，I2，故转子铜耗Pcu2，

因为不变，所以，故nN；

电机总铜耗，而铁芯损耗，而在这铁芯长度内，增加的铜耗大于减小的铁芯损耗，故满载效率下降；当减小的铁芯损耗大于增加的铜耗时，满载效率又会上升一点，故满载效率对铁芯长度是一条曲线。

b、固定铁芯长度不变，改变槽导体数Ns1，观察电机的主要性能变化如下表三所示：

表三

槽导体数Ns1

满载效率

功率因数cos

额定转速nN

nN（r/min）

最大转矩倍数Tmax

35

0.88019

0.8696

1450.96

2.622

34

0.8811

0.8587

1453.89

2.811

分析结果得：

由于磁通密度不变，导磁面积不变，磁密B不变，当槽导体数Ns1，励磁电流，所以功率因数cos；

电机总漏抗不变，定子电阻R1，故最大转矩倍数Tmax；

由于，I1基本不变，I2，故转子铜耗Pcu2，所以，nN；

定子电阻R1，定子铜耗Pcu1，转子铜耗Pcu2故满载效率。

综合以上分析：

当铁芯长度，槽导体数Ns1时，由于两者叠加效应电机的功率因数cos减小，额定转矩nN增大，最大转矩倍数Tmax增大，而对于电机满载效率，由于槽导体数Ns1对电机的影响大于铁芯长度对其的作用，故满载效率呈现上升的趋势。

三、参考文献

[1]李郎如、陈乔夫、周理兵.电磁装置设计原理.华中科技大学出版社.2010.3.

[2]辜承林、陈乔夫、熊永前.电机学.华中科技大学出版社.2005.8.

附图一：

单层交叉式绕组展开图

附图二：

定子槽形与转子槽形尺寸图（单位/mm）：