第十章異步電機電磁設計

1、第十章第十章感應電機的電磁設計感應電機的電磁設計第十章第十章 感應電機的電磁設計感應電機的電磁設計10.10.1 1、概述、概述10.10.2 2、主要尺寸與氣隙的確定、主要尺寸與氣隙的確定10.10.3 3、定子繞組與鐵心的設計、定子繞組與鐵心的設計10.10.4 4、轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計、轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計10.10.5 5、工作性能的計算、工作性能的計算10.10.6 6、起動性能的計算、起動性能的計算10.1 概概 述述一、我國感應電機主要系列一、我國感應電機主要系列 100 100個系列，個系列，500500多個品種，多個品種，50005000多個規(guī)格。按照電機尺寸分成大多個規(guī)格。

2、按照電機尺寸分成大（H0.63,DH0.63,D1 11m,P400Kw,U=3000V1m,P400Kw,U=3000V或或6000V6000V）、中（）、中（H0.355-0.63,DH0.355-0.63,D1 10.5m-0.5m-1m,P45-132kW,U=380V1m,P45-132kW,U=380V、3000V3000V或或6000V6000V） 、小型（、小型（H0.08-H0.08-0.315,D0.315,D1 10.12m-0.5m,P0.55-90kW,U=380V0.12m-0.5m,P0.55-90kW,U=380V。Y（IP44） 小型三相感應電動機小型三相感應

3、電動機J2，JO2 小型三相感應感應電動機小型三相感應感應電動機JS 三相籠型轉(zhuǎn)子感應電動機（中型）三相籠型轉(zhuǎn)子感應電動機（中型）JR 三相繞線轉(zhuǎn)子感應電動機（中型）三相繞線轉(zhuǎn)子感應電動機（中型）JS2，JSL2 三相感應電動機（中型、低壓）三相感應電動機（中型、低壓）JR2，JRL2 三相感應電動機（中型、低壓）三相感應電動機（中型、低壓）Y 三相籠型轉(zhuǎn)子感應電動機（大型）三相籠型轉(zhuǎn)子感應電動機（大型） YR 三相繞線轉(zhuǎn)子感應電動機（大型）三相繞線轉(zhuǎn)子感應電動機（大型）YK 大型高速感應電動機大型高速感應電動機概概 述述一、我國感應電機主要系列一、我國感應電機主要系列 派生、專用系列：派生、

4、專用系列： YQ 高起動轉(zhuǎn)矩感應電動機（小型）高起動轉(zhuǎn)矩感應電動機（小型） YH 高轉(zhuǎn)差率感應電動機（小型）高轉(zhuǎn)差率感應電動機（小型） YD 變極多速感應電動機變極多速感應電動機 YZ 起重及冶金用感應電動機起重及冶金用感應電動機 YQS 潛水感應電機潛水感應電機 YLB 立式深井泵用感應電動機立式深井泵用感應電動機概概 述述二、二、感應電動機的主要性能指標和額定數(shù)據(jù)感應電動機的主要性能指標和額定數(shù)據(jù) 效率效率 起動電流倍數(shù)起動電流倍數(shù) 功率因數(shù)功率因數(shù) 繞組、鐵心溫升繞組、鐵心溫升 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 起動過程中最小轉(zhuǎn)矩起動過程中最小轉(zhuǎn)矩 起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) （1 1）主要性能指

5、標）主要性能指標 cosNMTTNstTTNstIIFecu,minT概概 述述二、二、感應電動機的主要性能指標和額定數(shù)據(jù)感應電動機的主要性能指標和額定數(shù)據(jù) （2 2）額定數(shù)據(jù)）額定數(shù)據(jù) 額定功率額定功率 額定電壓額定電壓 額定頻率額定頻率 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 NPNUNfNn基值推導：基值推導： 電壓：電壓： NU功率：功率： NP 相相電流：電流： NNKWUmPI1 阻抗：阻抗： 21NNKWKWNUm UZIP轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩： NNNnPT955010.2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 一、主要尺寸和計算功率一、主要尺寸和計算功率 nPCnPABKKlDAdpNmpef11 .

6、62計算功率：計算功率： 111IEmP 額定功率：額定功率： cos11IUmPNNNNPUEPcos11由前推導由前推導(P228(P228頁，相量圖）：頁，相量圖）： 0),(1NUE引入電勢系數(shù)引入電勢系數(shù) LLQPNEXIRIUEK1)(1*1*1*1*11NLPPcos1)1 (10. 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 設計方法：設計方法： cos,已知，已知， *1*1,XR未知，需先假定一個未知，需先假定一個 )1 (L預估預估 95. 085. 0)1 (L完成磁路參數(shù)計算后，偏差完成磁路參數(shù)計算后，偏差 %5 . 0)1 ()1 (LL2極小型：極小型： 經(jīng)驗公

7、式估算經(jīng)驗公式估算： )1 (LNLPln0866.092.01非非2極小型：極小型： pPNL013. 0ln0108. 0931. 01中型：中型： pPNL01. 0ln0109. 0892. 0110. 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 額定功率的單位為：額定功率的單位為：kW二、電磁負荷的選擇二、電磁負荷的選擇 磁化電流：磁化電流： 11109 . 02dpmKNmpFI（1 1）每極磁勢）每極磁勢 主要用來克服主要用來克服 ， 決定于決定于 ，0FFmIBABIIKWmcos,*mIABBAUXIXNKW*（2）ststITTXAB,max*選取方法：選取方法： 中小型

8、：中小型： TBmAA)8 . 05 . 0(/)10501015(33大大 型型： 可略高可略高 BA,10. 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 10. 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 三、主要尺寸比的選擇三、主要尺寸比的選擇 對不同內(nèi)型電機主要尺寸比選擇見表對不同內(nèi)型電機主要尺寸比選擇見表10-210-2。 對于一定的極數(shù)，定子鐵心外徑與內(nèi)徑存在一定比例（表對于一定的極數(shù)，定子鐵心外徑與內(nèi)徑存在一定比例（表10-3） 11 iDD變動范圍在變動范圍在5%左右。左右。 10.2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 四、主要尺寸的確定四、主要尺寸的確定 2111

9、0 2,10 1(1)cos,LNiefPPD lA Bn參考圖表選擇VnPABKKlDdpNmpefi11 . 621（1）飽和正弦不飽和)71. 066. 0(637. 02BBavp10.2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 2、參考表、參考表10-2選擇值，選擇值， 12iefDlpVDpDlDiiefi3131212312pVDi初步計算初步計算 131112112103iiiefiDpVVDDDlDD參考表達式按標準外徑調(diào)整五、空氣隙的確定五、空氣隙的確定 1 1、影響：、影響： cosmI溫升損耗影響機械可靠性過小,maxTTXst2、氣隙基本上決定于定子內(nèi)徑、軸直徑、軸

10、承間的轉(zhuǎn)子長度。氣隙基本上決定于定子內(nèi)徑、軸直徑、軸承間的轉(zhuǎn)子長度。 經(jīng)驗公式：經(jīng)驗公式： 小功率電機：小功率電機： 310.3(0.47) 10:ittD lml鐵心長度大、中型電機：大、中型電機： mpDi3110)291 (10.2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 10.10.3 3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 一、定子槽數(shù)的選擇一、定子槽數(shù)的選擇 二、定子繞組型式和節(jié)距的選擇二、定子繞組型式和節(jié)距的選擇 三、每相串聯(lián)導體數(shù)、每槽導體數(shù)計算三、每相串聯(lián)導體數(shù)、每槽導體數(shù)計算 四、電流密度的選擇及線規(guī)、并繞根數(shù)和并聯(lián)支路數(shù)的確定四、電流密度的選擇及線規(guī)、并繞根數(shù)和并

11、聯(lián)支路數(shù)的確定 五、定子沖片的設計五、定子沖片的設計 3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 一、定子槽數(shù)的選擇一、定子槽數(shù)的選擇 pmZq211值大小對電機的參數(shù)、附加損耗、溫升、絕緣材料耗量等有影響（值大小對電機的參數(shù)、附加損耗、溫升、絕緣材料耗量等有影響（P231P231頁）頁） 1q 定子諧波磁場減小，定子諧波磁場減小， ， 每槽導體數(shù)減少，每槽導體數(shù)減少， 槽中線圈邊總散熱面積槽中線圈邊總散熱面積，利于散熱，利于散熱 絕緣材料用量、工時絕緣材料用量、工時，槽利用率，槽利用率 adpX1,sXZ1q大大 一般感應電動機：一般感應電動機： =（26） 取整數(shù)取整數(shù) 極數(shù)少，功率大電

12、機：極數(shù)少，功率大電機： 取大些取大些 （2極取極取 =（69） 極數(shù)多電機：極數(shù)多電機： 取小些取小些 1q1q1q1q二、定子繞組型式和節(jié)距的選擇二、定子繞組型式和節(jié)距的選擇 （一）（一）單層繞組單層繞組 優(yōu)點：優(yōu)點： 槽內(nèi)無層間絕緣，槽利用率高；槽內(nèi)無層間絕緣，槽利用率高； 同槽內(nèi)導線同相，不會發(fā)生相間擊穿；同槽內(nèi)導線同相，不會發(fā)生相間擊穿； 線圈總數(shù)比雙層少一半，嵌線方便。線圈總數(shù)比雙層少一半，嵌線方便。缺點：缺點： 不易做成短距，磁勢波形較雙層為差；不易做成短距，磁勢波形較雙層為差； 電機導線粗時，繞組嵌放和端部整形較困難。電機導線粗時，繞組嵌放和端部整形較困難。 3 定子繞組與鐵心

13、的設計定子繞組與鐵心的設計 3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 鏈式繞組：鏈式繞組： 各線圈大小相同，嵌線困難，各線圈大小相同，嵌線困難， =2 的的4，6，8極電機極電機；同心式繞組：同心式繞組： 嵌線容易，易實現(xiàn)機械化，嵌線容易，易實現(xiàn)機械化， =4，6，8二極電機；端二極電機；端部用銅多，一部用銅多，一極相組中各線圈尺寸不同，制作復雜；極相組中各線圈尺寸不同，制作復雜； 交叉式繞組：交叉式繞組： 可以節(jié)省端部接線，可以節(jié)省端部接線， 為奇數(shù)電機。為奇數(shù)電機。 1q1q1q單層單層繞組繞組3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 ( (二）雙層繞組二）雙層繞組 適用于功率較大

14、的感應電動機適用于功率較大的感應電動機 優(yōu)點：優(yōu)點： 可選擇有利的節(jié)距以改善磁勢、電勢波形，使電機電氣性能好；可選擇有利的節(jié)距以改善磁勢、電勢波形，使電機電氣性能好； 端部排列方便；端部排列方便； 線圈尺寸相同，便于制造。線圈尺寸相同，便于制造。缺點：絕緣材料多，嵌線麻煩缺點：絕緣材料多，嵌線麻煩 3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 ( (三）單雙層繞組和三）單雙層繞組和Y-混合繞組（混合繞組（P233P233頁）頁） 1、單雙層繞組、單雙層繞組（ 具備單雙層繞組的優(yōu)點）具備單雙層繞組的優(yōu)點） 短距時，某些槽內(nèi)上下層導體屬于同一相，而某些槽內(nèi)上下層屬短距時，某些槽內(nèi)上下層導體屬于同一

15、相，而某些槽內(nèi)上下層屬于不同相。把屬于同相上下層導體合起來，用單層繞組代替，而不同于不同相。把屬于同相上下層導體合起來，用單層繞組代替，而不同相的仍保持原來的雙層，按同心式繞組端部形狀將端部連接起來。相的仍保持原來的雙層，按同心式繞組端部形狀將端部連接起來。 2、Y-混合繞組：混合繞組： 把普通把普通60相帶三相繞組分成兩套三相繞組；其空間相位互差相帶三相繞組分成兩套三相繞組；其空間相位互差30電角度，一套電角度，一套Y，一套一套；電流在時間相位上互差電流在時間相位上互差30。 3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 （四）繞組節(jié)距的選擇（四）繞組節(jié)距的選擇 雙層繞組雙層繞組 正常電機：

16、正常電機： 削弱削弱5、7次諧波次諧波56y32y兩極電機：兩極電機： 便于嵌線，縮短端部長度便于嵌線，縮短端部長度 單層繞組：單層繞組： 一般用整距一般用整距 分布系數(shù)：分布系數(shù)： 1111sin()22sin2dqpKZq槽距電角短距系數(shù)：短距系數(shù)： 111 1sin2pyKm q基波繞組系數(shù)：基波繞組系數(shù)： 111pddpKKK3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 三、每相串聯(lián)導體數(shù)、每槽導體數(shù)計算三、每相串聯(lián)導體數(shù)、每槽導體數(shù)計算 11 111111coscosiiKWKWm NIADD ANm III線負荷 大小影響大小影響 、

17、數(shù)值。數(shù)值。 ， ， ， ， ， ， 。 1NAB1NABcosmaxTstTstI設計時常通過改動設計時常通過改動 來取得若干不同設計方案進行優(yōu)化。來取得若干不同設計方案進行優(yōu)化。 1N3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 四、電流密度的選擇及線規(guī)、并繞根數(shù)和并聯(lián)支路數(shù)的確定四、電流密度的選擇及線規(guī)、并繞根數(shù)和并聯(lián)支路數(shù)的確定 1 1、電密：、電密： 壽命和可靠性降低降低成本節(jié)省材料pAJc,1大、中、小型銅線電機：大、中、小型銅線電機： 2661/)105 .6104(mAJ對大型電機：參考極距對大型電機：參考極距 的大小來選擇的大小來選擇 （熱負荷）。（熱負荷）。1AJ 極距大，

18、意味著轉(zhuǎn)子圓周速度較高，通風冷卻效果較好，因而可極距大，意味著轉(zhuǎn)子圓周速度較高，通風冷卻效果較好，因而可選擇較大的熱負荷。選擇較大的熱負荷。2 2、線規(guī)：、線規(guī)： 并聯(lián)支路數(shù)導線并繞根數(shù)定子額定相電流11111111aNIJNaIAttc3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 3 3、并聯(lián)支路數(shù)：、并聯(lián)支路數(shù)： 雙層：雙層： 條件條件 =整數(shù)整數(shù)， 12appa2max1paqpaqmax11max112奇數(shù)偶數(shù)單層：單層：小型電機：線徑小型電機：線徑 根，極數(shù)少電機取較大根，極數(shù)少電機取較大 ；8,68. 11tNmmD 大型電機：扁導線大型電機：扁導線 導線寬厚比導線寬厚比 ，槽口、

19、槽寬、槽高尺寸適當；，槽口、槽寬、槽高尺寸適當； )0 . 45 . 1 (ab 每根導線截面積每根導線截面積 15 。 2mm3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 步驟：步驟： 計算導線截面計算導線截面 查標準線規(guī)表查標準線規(guī)表 選標準選標準導線導線 圓線直徑、扁線寬厚圓線直徑、扁線寬厚 1111 1ctIAa N J3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 五、定子沖片的設計五、定子沖片的設計 （一）槽形：）槽形： 半閉口槽（梨形槽、梯形槽）半閉口槽（梨形槽、梯形槽） 半開口槽半開口槽 開口槽開口槽 （二）槽滿率：（二）槽滿率： 導

20、線有規(guī)則排列所占的面積與槽有效面積之比。導線有規(guī)則排列所占的面積與槽有效面積之比。 211(7580)%100%fsiefsitsfefSdAAAAAN NdSA絕緣導線直徑槽有效面積槽面積槽絕緣所占面積2211121212111212()22()(22)()(2)sssisirbrAhhAihrrbAihr雙層單層3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 （三）槽形尺寸的確定（三）槽形尺寸的確定 考慮因素：考慮因素： 槽滿率；槽滿率； 齒部和軛部磁密要適當；齒部和軛部磁密要適當； 齒部有足夠機械強度，軛部有足夠剛度；齒部有足夠機械強度，軛部有足夠剛度； 槽形尺寸深寬比對電機參數(shù)的影響。槽

21、形尺寸深寬比對電機參數(shù)的影響。 （1 1）半閉口槽）半閉口槽 3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 假定一個齒距內(nèi)的氣隙磁通全部進入齒內(nèi)，則定子齒寬假定一個齒距內(nèi)的氣隙磁通全部進入齒內(nèi)，則定子齒寬 111110.92(),0.95()(1.4 1.6)iFetDttZKBT定子齒距鐵心疊壓系數(shù)涂漆不涂漆定子齒磁密111tFett BbKB如何確定半閉口槽尺寸？3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 每極磁通經(jīng)齒部后分兩部分進入軛部，定子軛部計算高度每極磁通經(jīng)齒部后分兩部分進入軛部，定子軛部計算高度 11()(1.11.5)(0.68)jtppBBT定子軛部磁密計算極弧系數(shù)112p

22、jFejBhKB3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 槽口寬度：槽口寬度： =2.5-4.0mm，比線徑大比線徑大1.2-1.6mm；機械嵌線時，機械嵌線時，槽口還需適當放寬。槽口還需適當放寬。 01b 槽口高度：槽口高度： =0.52.0 mm 01b 角：角：3030左右左右 根據(jù)估算和選用數(shù)據(jù)，作圖確定尺寸，核算槽滿率，必要調(diào)整。根據(jù)估算和選用數(shù)據(jù)，作圖確定尺寸，核算槽滿率，必要調(diào)整。 2 2、平行槽、平行槽 3 定子繞組與鐵心的設計定子繞組與鐵心的設計 槽形尺寸和扁線尺寸及絕緣結(jié)構尺寸結(jié)合考慮，不須核算槽滿率。槽形尺寸和扁線尺寸及絕緣結(jié)構尺寸結(jié)合考慮，不須核算槽滿率。 1111

23、)5 . 55 . 3()62. 045. 0(sssbhtb最后需核驗齒部最大磁密最后需核驗齒部最大磁密 。 TBt0 . 2max4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計一、籠型轉(zhuǎn)子的設計計算一、籠型轉(zhuǎn)子的設計計算 （一）轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇及定轉(zhuǎn)子槽配合問題（一）轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇及定轉(zhuǎn)子槽配合問題 1、槽配合對附加損耗的影響（少槽、槽配合對附加損耗的影響（少槽近槽配合）近槽配合） 當定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)很接近時，轉(zhuǎn)子齒頂?shù)膶挾葘⑹纸咏ㄗ育X當定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)很接近時，轉(zhuǎn)子齒頂?shù)膶挾葘⑹纸咏ㄗ育X諧波的波長，因此轉(zhuǎn)子齒中由定子齒諧波磁通引起的脈振較小諧波的波長，因此轉(zhuǎn)子齒中由定子齒諧波磁通引起的脈振較

24、小2、槽配合對異步附加轉(zhuǎn)矩的影響（近槽）、槽配合對異步附加轉(zhuǎn)矩的影響（近槽） 定子繞組產(chǎn)生的磁場中含有的不同極數(shù)的諧波以不同速度和轉(zhuǎn)向在旋轉(zhuǎn)。定子繞組產(chǎn)生的磁場中含有的不同極數(shù)的諧波以不同速度和轉(zhuǎn)向在旋轉(zhuǎn)。并在鼠籠中感生電流，產(chǎn)生一個與其次數(shù)相同、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向相同的諧波磁場，并在鼠籠中感生電流，產(chǎn)生一個與其次數(shù)相同、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向相同的諧波磁場，這兩個磁場相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為異步附加轉(zhuǎn)矩。（圖這兩個磁場相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為異步附加轉(zhuǎn)矩。（圖10-11）3、槽配合對同步附加轉(zhuǎn)矩的影響（不講）、槽配合對同步附加轉(zhuǎn)矩的影響（不講）4、槽配合對振動和噪聲的影響（不講）、槽配合對振動和噪聲的影響（不講）5

25、、感應電機定、轉(zhuǎn)子槽配合的選擇、感應電機定、轉(zhuǎn)子槽配合的選擇4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計原則：原則： 為減小附加損耗，應采用少槽近槽配合；為減小附加損耗，應采用少槽近槽配合； 為避免起動過程中較強的異步附加損耗，使為避免起動過程中較強的異步附加損耗，使 ； 為避免起動過程中較強的同步附加損耗、振動和噪聲，為避免起動過程中較強的同步附加損耗、振動和噪聲， 應避免（表應避免（表10-710-7）中的槽配合。）中的槽配合。 12ZZ4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計（二）轉(zhuǎn)子槽形的選擇和槽形尺寸的確定（二）轉(zhuǎn)子槽形的選擇和槽形尺寸的確定 1 1、轉(zhuǎn)子槽形、轉(zhuǎn)子槽形 (P24

26、7頁比較頁比較)鑄鋁轉(zhuǎn)子：鑄鋁轉(zhuǎn)子： 平行齒平行齒 平行槽平行槽 凸形槽凸形槽 刀形槽刀形槽 閉口槽閉口槽 雙籠轉(zhuǎn)子槽雙籠轉(zhuǎn)子槽 梯形槽梯形槽 銅條轉(zhuǎn)子：銅條轉(zhuǎn)子： 半閉口平行槽半閉口平行槽 2 2、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定 影響影響：（：（P247P247頁）頁） 其中對其中對 關系最密切關系最密切 籠型轉(zhuǎn)子尺寸的確定另須著重考慮起動性能的要求?；\型轉(zhuǎn)子尺寸的確定另須著重考慮起動性能的要求。 ,cos,2maxCuststpSSTTTI曲線形狀STTIstst,max4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計對于鑄鋁轉(zhuǎn)子，槽面積和鋁條面積認為相等，先估算轉(zhuǎn)子導條電流。對于鑄鋁

27、轉(zhuǎn)子，槽面積和鋁條面積認為相等，先估算轉(zhuǎn)子導條電流。 11121222,cosdpIIdpm NKIK IKm NK考慮轉(zhuǎn)子電流相位不同引入的系數(shù) 與有關222211212213:dpdpIBBm NZKNKIK IZIAJ導條截面積 對于中小型鑄鋁轉(zhuǎn)子：對于中小型鑄鋁轉(zhuǎn)子： 266/)105 . 4100 . 2(mAJB22,stBBBCuTRJJJSp為了足夠不能太小,不能太小太大 則4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計槽形：槽面積初定后，進一步確定尺寸槽形：槽面積初定后，進一步確定尺寸 TBTBjt0 . 160. 125. 122槽

28、口部分尺寸可參考相近規(guī)格的電機來決定。槽口部分尺寸可參考相近規(guī)格的電機來決定。 4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計3 3、端環(huán)的設計、端環(huán)的設計 端環(huán)電流：端環(huán)電流： pZIZpIIR2sin212222端環(huán)面積：端環(huán)面積： BRRRRJJJIA)8 . 045. 0(端環(huán)電密端環(huán)外徑：端環(huán)外徑： 比轉(zhuǎn)子外徑?。ū绒D(zhuǎn)子外徑?。?8）mm （以便鑄鋁模定位）以便鑄鋁模定位）端環(huán)內(nèi)徑：端環(huán)內(nèi)徑： 略小于轉(zhuǎn)子槽底所在圓直徑略小于轉(zhuǎn)子槽底所在圓直徑 端環(huán)厚度：端環(huán)厚度： 按所需截面積按所需截面積 并考慮加工工藝要求決定并考慮加工工藝要求決定4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計二、繞線

29、轉(zhuǎn)子的設計計算二、繞線轉(zhuǎn)子的設計計算 （一）轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇（一）轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇 為了減少噪聲和振動，一般采用整數(shù)槽繞組。為了減少噪聲和振動，一般采用整數(shù)槽繞組。 為了減少附加損耗，考慮轉(zhuǎn)子開路電壓的控制數(shù)字，槽數(shù)不宜太多。為了減少附加損耗，考慮轉(zhuǎn)子開路電壓的控制數(shù)字，槽數(shù)不宜太多。當采用分數(shù)槽當采用分數(shù)槽 時，宜選取時，宜選取 的分數(shù)槽。的分數(shù)槽。 )(2dcbq2d4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計（二）轉(zhuǎn)子繞組的特點及設計方法（二）轉(zhuǎn)子繞組的特點及設計方法（不講）（不講） 1 1、功率較小的電機、功率較小的電機 一般用圓導線一根或數(shù)根做成單層多匝繞組；一般用圓導線一根或數(shù)根做成單

30、層多匝繞組； 轉(zhuǎn)子槽形：平行齒的半閉口槽轉(zhuǎn)子槽形：平行齒的半閉口槽 每相串聯(lián)導體數(shù)：每相串聯(lián)導體數(shù)： 11202102dpdpNKENEK1002*012010(1)NdpmEUKIXEE轉(zhuǎn)子基波繞組系數(shù)轉(zhuǎn)子靜止時開路相電勢空載定子相電勢4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計2 2、功率較大電機和中型電機、功率較大電機和中型電機 采用雙層整距波繞組采用雙層整距波繞組 （省去極間邊線，使轉(zhuǎn)子易達平衡）（省去極間邊線，使轉(zhuǎn)子易達平衡） 轉(zhuǎn)子槽形：半閉口的平行槽轉(zhuǎn)子槽形：半閉口的平行槽 結(jié)構：每個線圈做成一匝，繞組系由半繞組元件組成，元件采用扁線結(jié)構：每個線圈做成一匝，繞組系由半繞組元件組成，

31、元件采用扁線彎制，僅一端預先成型；除末端外，導線全長預先絕緣，嵌線由槽一端穿彎制，僅一端預先成型；除末端外，導線全長預先絕緣，嵌線由槽一端穿入，再彎形端接，最后用頭套將半繞組元件入，再彎形端接，最后用頭套將半繞組元件“端接端接”部分聯(lián)接，再經(jīng)焊接部分聯(lián)接，再經(jīng)焊接便便成。成。 轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子繞組： Y或或 22a則：則： 22222 2ssZ NNNm a轉(zhuǎn)子每槽導體數(shù)2222011dpNdpNKNEUNK核算空載轉(zhuǎn)子相電勢或集電環(huán)開路電壓核算空載轉(zhuǎn)子相電勢或集電環(huán)開路電壓 估算 12221222dpIdpm NKIK Im NKx導體截面積導體截面積 222 26622(4.5 10 6.5

32、 10 ) /cIAa JJA m選線規(guī)選線規(guī) 22,jtBB校驗校驗 4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設計5 工作性能的計算工作性能的計算（略去（略去 ） 較準確較準確型等效電路型等效電路 簡化電路簡化電路 *21121,mIRXRI校正系數(shù)：校正系數(shù)： *1*1111mmXXZZ工作性能計算：工作性能計算： NINcosNNSmaxT一、定子電流的計算一、定子電流的計算 5 工作性能的計算工作性能的計算2*12*1*1QPIII由簡化可知：定轉(zhuǎn)子有功分量相等由簡化可知：定轉(zhuǎn)子有功分量相等 定轉(zhuǎn)子電流無功分量：定轉(zhuǎn)子電流無功分量： *1mXQIII*XmII額定負載轉(zhuǎn)子電流無功分量標

33、么值額定負載磁化電流標么值定子電流有功分量：定子電流有功分量： *111111()NPPKWNNImUPIImUP先假定一個5 工作性能的計算工作性能的計算*1121*2()1XXXXXZZI負載支路總電抗負載支路總阻抗轉(zhuǎn)子電流無功分量：轉(zhuǎn)子電流無功分量： *2*2*2*222211*sin()XPQXIIIIXIIXZ2*211*11 ()XXPPIIXII整理得：整理得： 求解此二次代數(shù)方程，采用近似計算法求解此二次代數(shù)方程，采用近似計算法迭代法，忽略高次項迭代法，忽略高次項 2*1*12*1*1*)(1PPXIXIXI在假定效率在假定效率 *1111NKWKWNPIII IImU5 工作

34、性能的計算工作性能的計算二、二、功率因數(shù)的計算功率因數(shù)的計算 *11*2*2111cosPPPQIIIII5 工作性能的計算工作性能的計算三、效率三、效率 的計算的計算 *1*12(1) 100%(1) 100%1NsFeCuCufwppPppppppp%55 誤差不符與 提高效率、減小損耗的主要措施：提高效率、減小損耗的主要措施： 選用合適槽配合，設計新型繞組以降低諧波引起的附加損耗；選用合適槽配合，設計新型繞組以降低諧波引起的附加損耗； 改進加工工藝，設計高效風扇。改進加工工藝，設計高效風扇。 5 工作性能的計算工作性能的計算4 4、額定轉(zhuǎn)差率的計算、額定轉(zhuǎn)差率的計算 *22*21CuCu

35、NemsCufwppSpppp生產(chǎn)實踐中，分母加上鐵心中附加損耗一項，大小等于生產(chǎn)實踐中，分母加上鐵心中附加損耗一項，大小等于 )(*FejFetFeppp5 工作性能的計算工作性能的計算5 5、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 211221112*122*2*21111114()2(1)2(1)14()2()NmNKWNNNmNNmNNKWm pUTf RRXm pUITfSm pUfSSTTTm pUIf RRXRRX時影響最大的主要因素是：影響最大的主要因素是： 調(diào)整調(diào)整 及槽形。及槽形。 *AXXBBA,6 起動性能的計算起動性能的計算 感應電動機起動時的兩個顯著特點：感應電動機起動時的兩個

36、顯著特點：起動電流起動電流 大，使定轉(zhuǎn)子漏磁路高度飽和；大，使定轉(zhuǎn)子漏磁路高度飽和； 轉(zhuǎn)子電流頻率等于電源頻率（轉(zhuǎn)子電流頻率等于電源頻率（ ），比運行時高很多，使導條），比運行時高很多，使導條電流產(chǎn)生集膚效應。電流產(chǎn)生集膚效應。 stI12ff 一、感應電動機起動時漏磁路飽和效應對漏抗的影響一、感應電動機起動時漏磁路飽和效應對漏抗的影響 6 起動性能的計算起動性能的計算 1 1、漏磁路飽和效應：、漏磁路飽和效應： 起動瞬間，電機處于短路狀態(tài)，定、轉(zhuǎn)子電流大大增加。由于起動瞬間，電機處于短路狀態(tài)，定、轉(zhuǎn)子電流大大增加。由于定轉(zhuǎn)子繞組磁勢正比于電流，所以磁勢大為增加，以致漏磁路鐵心定轉(zhuǎn)子繞組磁勢正

37、比于電流，所以磁勢大為增加，以致漏磁路鐵心高度飽和。高度飽和。 2 2、漏磁路飽和的影響：漏磁路飽和的影響： 轉(zhuǎn)子漏抗減小轉(zhuǎn)子漏抗減小 （只在槽漏抗（只在槽漏抗 、諧波漏抗、諧波漏抗 和斜槽漏抗和斜槽漏抗 中考慮）中考慮） sXXskX一、感應電動機起動時漏磁路飽和效應對漏抗的影響一、感應電動機起動時漏磁路飽和效應對漏抗的影響 6 起動性能的計算起動性能的計算 3 3、計算：、計算： 起動電流假定值：起動電流假定值： *(2.5 3.5)(2.53.5)(1.62.2)mstKWmIT IT與定子槽形有關最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 定子每槽磁勢幅值：定子每槽磁勢幅值： 111112stssUUIFN KKa

38、考慮槽口節(jié)距漏抗系數(shù)一、感應電動機起動時漏磁路飽和效應對漏抗的影響一、感應電動機起動時漏磁路飽和效應對漏抗的影響 6 起動性能的計算起動性能的計算 轉(zhuǎn)子每槽磁勢幅值：轉(zhuǎn)子每槽磁勢幅值： 1:2222222sstsstsNINIF籠型轉(zhuǎn)子根據(jù)繞組計算，忽略磁化電流，取根據(jù)繞組計算，忽略磁化電流，取 ，則，則 ststII22111122ZKKNmIFddpsts 起動時產(chǎn)生漏磁的定轉(zhuǎn)子槽磁勢平均值起動時產(chǎn)生漏磁的定轉(zhuǎn)子槽磁勢平均值 1202111101121() 120.707 () 1stsssstUpdFFFNZIKKKaZ式中，式中， 近似修正前面假定近似修正前面假定 所帶來的誤差。所帶來

39、的誤差。 0121II 6 起動性能的計算起動性能的計算 該漏磁通經(jīng)過齒頂鐵心和兩個氣隙。忽略鐵心部分磁阻，則全部該漏磁通經(jīng)過齒頂鐵心和兩個氣隙。忽略鐵心部分磁阻，則全部落在氣隙部分，則落在氣隙部分，則 有虛擬磁密有虛擬磁密 LstLFB20引入起動時漏磁飽和系數(shù)引入起動時漏磁飽和系數(shù) 1ZK 氣隙磁勢實際磁密總磁勢虛擬磁密 （ ， 越飽和，越飽和， 比例越小，比例越小， ） LBFX起動時定轉(zhuǎn)子諧波漏抗：起動時定轉(zhuǎn)子諧波漏抗： *1*1)(XKstXZ*2*2)(XKstXZ 起動時斜槽漏抗：起動時斜槽漏抗： *)(skZskXKstX6 起動性能的計算起動性能的計算 對于漏抗的減小，等效看

40、作是定轉(zhuǎn)子槽口寬度加大計算。對于漏抗的減小，等效看作是定轉(zhuǎn)子槽口寬度加大計算。 槽口寬度：槽口寬度： sCbb00齒頂寬度：齒頂寬度： )()(00sCbtbt)(1)(00齒頂寬度之比btCbtCbtKssZ 漏磁路飽和引起的定轉(zhuǎn)子齒頂寬度減少為：漏磁路飽和引起的定轉(zhuǎn)子齒頂寬度減少為： )1)()1)(02220111ZsZsKbtCKbtC6 起動性能的計算起動性能的計算 對于漏抗的減小，等效看作是定轉(zhuǎn)子槽口寬度加大計算。對于漏抗的減小，等效看作是定轉(zhuǎn)子槽口寬度加大計算。 由于齒頂寬度減小，起動時槽口比漏磁導分別減少由于齒頂寬度減小，起動時槽口比漏磁導分別減少 U 如：開口槽如：開口槽 )

41、(0000000sssUCbCbhCbhbh半閉口槽半閉口槽 )5 . 1(58. 00010ssUCbCbhh起動時定子槽比漏磁導：起動時定子槽比漏磁導： 111111)()(LLUUUsKKst11,LUKK定子繞組節(jié)距漏抗系數(shù)定子繞組節(jié)距漏抗系數(shù) 6 起動性能的計算起動性能的計算 起動時轉(zhuǎn)子槽比漏磁導：起動時轉(zhuǎn)子槽比漏磁導： 2222)()(LXUUsKst考慮集膚對比漏磁導減小系數(shù)考慮集膚對比漏磁導減小系數(shù)XK起動時定轉(zhuǎn)子槽漏抗：起動時定轉(zhuǎn)子槽漏抗： 1*111*)()(ssssXststX2*222*)()(ssssXststX6 起動性能的計算起動性能的計算 )()()()(*2*2*2*2*stXXstXstXstXskEs起動時定轉(zhuǎn)子漏抗和總漏抗：起動時定轉(zhuǎn)子漏抗和總漏抗： 1*1*1*1*)()()(EsXstXstXstX)()()(2*1*stXstXstX二、集膚效應及其對轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響二、集膚效應及其對轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響 6 起動性能的計算起動性能的計算 1 1、集膚效應：、集膚效應： 槽內(nèi)導體有效高度槽內(nèi)導體有效高度 ststsITXR,導條材料電阻率有關