150Hz三相異步電機(jī)設(shè)計與實驗畢業(yè)設(shè)計

1、 . . . 目 錄中文摘要1英文摘要21 緒論32 Ansoft RMxprt簡介62.1 Ansoft RMxprt概述62.2 Ansoft RMxprt使用說明73 異步電機(jī)電磁設(shè)計123.1 概述123.2 電磁計算給定值與性能指標(biāo)133.3 額定數(shù)據(jù)和主要尺寸133.4 磁路計算163.5 參數(shù)計算193.6 工作性能計算233.7 起動性能計算254 電機(jī)仿真結(jié)果284.1電機(jī)總體數(shù)據(jù)284.2 定子相關(guān)數(shù)據(jù)284.3 轉(zhuǎn)子相關(guān)數(shù)據(jù)294.4 材料消耗294.5 額定運(yùn)行數(shù)據(jù)304.6 空載運(yùn)行數(shù)據(jù)314.7 最大轉(zhuǎn)據(jù)點(diǎn)數(shù)據(jù)314.8 堵轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)314.9 額定工況下的電機(jī)參數(shù)31

2、4.10 電機(jī)性能曲線仿真314.11 電機(jī)動態(tài)有限元分析31結(jié)論31致31參考文獻(xiàn)31150Hz三相異步電機(jī)設(shè)計與實驗摘 要： 異步電機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的電機(jī)，其性能的提高具有重要意義.在文章中簡要介紹了異步電機(jī)設(shè)計的基礎(chǔ)知識，闡述中小型電機(jī)的設(shè)計方法與步驟，介紹了電磁設(shè)計的步驟與計算程序，也述與電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計。 電磁設(shè)計是根據(jù)設(shè)計技術(shù)要求確定電機(jī)的電磁負(fù)荷，計算轉(zhuǎn)子、定子沖片和鐵心各部分尺寸與繞組數(shù)據(jù)。繼而核算電機(jī)各項參數(shù)與性能，并對設(shè)計數(shù)據(jù)做必要的調(diào)整，直到達(dá)到設(shè)計要求。 本文也簡單介紹了ANSOFT RMxprt軟件的基礎(chǔ)知識。ANSOFT RMxprt。電機(jī)設(shè)計領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛

3、的軟件之一。學(xué)會使用ANSOFT RMxprt進(jìn)行電機(jī)的設(shè)計與仿真。關(guān)鍵詞：電動機(jī)；設(shè)計；性能優(yōu)化；Ansoft RMxprt。 Abstract:The induction motor is the most widespread electrical machinery in the industry and agriculture production. Its performance enhancement has the vital significance.In this article,the elementary knowledge of the induction motor

4、 designs is briefly introduced.The method and the step of the middle and small scale electrical machinery design is also elaborated.The electromagnetism design step and the design computational procedure is introduced. The optimized design of the electric motor is also mentioned.Ansoft RMxprt is the

5、 computer-aided design domain applies one of most widespread tools.Its brief uses in the motor design and simulation is introduced in this article.Keywords:The electric motor;Design;The performance optimizes;Ansoft RMxprt.1 緒 論1.1 異步電動機(jī)的用途與分類異步電機(jī)是一種交流電機(jī)。根據(jù)電機(jī)的可逆原理，它可作電動機(jī)，也可作發(fā)電機(jī)。但由于做發(fā)電機(jī)工作性能較差，故主要作為電動機(jī)

6、使用。它可以是三相的，也可以是單相的，前者主要用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，后者則廣泛用于各種民用電器和電動工具。    異步電機(jī)與其他各種電機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，價格低兼等優(yōu)點(diǎn)，所以它的用途十分廣泛。在電網(wǎng)的總負(fù)荷中，異步電機(jī)的用量約占60以上。但是，異步電機(jī)也有一些缺點(diǎn)，主要是：不能經(jīng)濟(jì)地在寬廣的圍調(diào)速，必須從電網(wǎng)吸取滯后的電流、使電網(wǎng)的功率因數(shù)降低。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體變流調(diào)速系統(tǒng)的出現(xiàn)，異步電機(jī)的應(yīng)用圍進(jìn)一步擴(kuò)大，一些采用直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)正在被異步電機(jī)所替代。異步電機(jī)運(yùn)行時，氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組之間存在相對運(yùn)動，依靠電磁感應(yīng)作用使轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電

7、流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速之間存在差異，故稱異步電機(jī)。又因轉(zhuǎn)子電流是靠電磁感應(yīng)產(chǎn)生的，因此異步電機(jī)也稱為感應(yīng)電機(jī)。從電磁關(guān)系方面看，異步電機(jī)和變壓器很相似，研究變壓器的許多方法可以用于異步電機(jī)。異步電動機(jī)的種類很多，從不同的角度考慮，有不同的分類方法。按照相數(shù)來分，有單相異步電動機(jī)，三相異步電動機(jī)。大功率機(jī)械拖動時，一般都用三相異步電動機(jī)，又包括單鼠籠式異步電動機(jī)、雙鼠籠式異步電動機(jī)和深槽式異步電動機(jī)。按機(jī)殼的保護(hù)方式分，有防護(hù)式異步電動機(jī)、封閉式異步電動機(jī)，以與防爆式異步電動機(jī)。按定子頻率分，有低頻電動機(jī)，中頻電動機(jī)和高頻電動機(jī)。本文主要討論了中頻異步電

8、動機(jī)的設(shè)計，與普通50Hz電機(jī)相比，具有轉(zhuǎn)速高、體積小、單位輸出功率大、振動小、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、噪聲小并可變頻變速等優(yōu)點(diǎn)。它可用高速鉆孔、精密磨削、氣流紡紗、激光通訊、測距、水下攝影、驅(qū)動分子式真空泵高速葉輪、導(dǎo)航設(shè)備和各種驅(qū)動裝置。1.2異步電動機(jī)設(shè)計的任務(wù)與過程電機(jī)設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)用戶提出的產(chǎn)品規(guī)格、技術(shù)要求、結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面國家的方針政策和生產(chǎn)實際情況，運(yùn)用有關(guān)的理論和計算方法，正確處理設(shè)計時遇到的各種矛盾，從而設(shè)計出性能好、體積小、結(jié)果簡單、運(yùn)行可靠、制造和使用方便的先進(jìn)產(chǎn)品。在設(shè)計前和設(shè)計過程中，設(shè)計人員還應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行調(diào)查研究，聽取有關(guān)人員的意見和建議。注意理論與實際，設(shè)計與工藝相結(jié)合。例如

9、深入現(xiàn)場，訪問用戶和查詢有關(guān)技術(shù)資料等，一邊以便對所設(shè)計電機(jī)的技術(shù)要求、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、生產(chǎn)經(jīng)驗與現(xiàn)有加工條件等有所了解，從而為具體的設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)，減少設(shè)計差錯。電機(jī)設(shè)計是個復(fù)雜的過程，需要考慮的因素和確定的尺寸、數(shù)據(jù)很多，這就難免會遇到錯綜復(fù)雜的矛盾。因此設(shè)計人員必須全面的、綜合的看問題，并能因時因地制宜，針對具體情況采取不同的解決方法。電機(jī)設(shè)計時通常會給定下列數(shù)據(jù)：（1）額定功率；（2）額定電壓；（3）相數(shù)與相間連接方式；（4）額定頻率；（5）額定轉(zhuǎn)速或同步轉(zhuǎn)速；（6）額定功率因數(shù)。對電機(jī)的技術(shù)要求通常在有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件中規(guī)定，其容視具體電機(jī)而異。電機(jī)設(shè)計的過程可分為：（一）

10、準(zhǔn)備階段通常包括兩方面容。首先是熟悉國家標(biāo)準(zhǔn)，收集相近電機(jī)的產(chǎn)品樣本和技術(shù)資料，并聽取生產(chǎn)和使用單位的意見和要求；然后在國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定與分析相應(yīng)資料的基礎(chǔ)上，編制技術(shù)任務(wù)或技術(shù)建議書。如果沒有適當(dāng)?shù)膰覙?biāo)準(zhǔn)，便需編制所設(shè)計產(chǎn)品的技術(shù)條件。技術(shù)條件在一定程度上可以看作是制造廠與用戶間的一種技術(shù)協(xié)議，它是指導(dǎo)全部設(shè)計工作和產(chǎn)品驗收時的技術(shù)依據(jù)。技術(shù)條件可按單個產(chǎn)品制定，也可根據(jù)整個系列或某種型式的電機(jī)來制定。（二）電磁設(shè)計：本階段的任務(wù)是根據(jù)技術(shù)任務(wù)書的規(guī)定，參考生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，通過計算和方案比較，來確定與所設(shè)計電機(jī)電磁性有關(guān)的尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關(guān)材料，并核算電磁性能。（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計：結(jié)構(gòu)設(shè)計的任

11、務(wù)是確定電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、零部件尺寸、加工要求與材料的規(guī)格與性能要求，包括必要的機(jī)械計算與通風(fēng)和溫升計算。通常，首先根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任務(wù)書中規(guī)定的防護(hù)型式，安裝方式與冷卻方式，再考慮電磁計算中所選負(fù)荷的高低，來選取合適的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)；然后安排產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)，繪制總裝配草圖。最后分別繪制部件的分裝配圖和零件圖，并對總裝配草圖進(jìn)行必要的修改。結(jié)構(gòu)設(shè)計通常在電磁設(shè)計后進(jìn)行，但有時也和電磁設(shè)計平行交叉的進(jìn)行，以便相互調(diào)整。對于新產(chǎn)品或重大產(chǎn)品，根據(jù)需要，設(shè)計過程還可再細(xì)分成若干小階段，例如在準(zhǔn)備階段之后，增加初步設(shè)計或擴(kuò)大初步設(shè)計階段。1.3異步電動機(jī)主要性能指標(biāo)異步電動機(jī)性能指標(biāo)有：（1） 效率：電

12、動機(jī)輸出機(jī)械功率與輸入電功率之比，通常用百分?jǐn)?shù)表示。（2） 功率因素：電動機(jī)輸入有效功率與視在功率之比。（3） 起動電流：電動機(jī)在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子起動時從供電回路輸入的最大穩(wěn)態(tài)方均根電流。（4） 起動轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子起動時所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的最小測得值。（5） 最大轉(zhuǎn)矩：電動機(jī)在額定電壓、額定頻率下所能產(chǎn)生的最大穩(wěn)態(tài)異步轉(zhuǎn)矩。（6） 噪聲：電機(jī)在空載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時的A計權(quán)聲功率級（dB），以與在額定負(fù)載運(yùn)行時超過空載運(yùn)行的噪聲聲功率級增量。（7） 振動：電動機(jī)在空載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時振動速率有效值。2 Ansoft RMxprt簡介2.1 Ansoft RMxprt概述RMxprtT

13、M是旋轉(zhuǎn)電機(jī)專業(yè)設(shè)計軟件，能快速計算各種電機(jī)（感應(yīng)電機(jī)、同步電機(jī)、電子或機(jī)械換向電機(jī)等）的性能指標(biāo)。RMxprtTM還能快速地對成百上千種設(shè)計方案進(jìn)行評估，并可對預(yù)選方案進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，優(yōu)化設(shè)計后的方案可根據(jù)模型的對稱性，自動生成合理的二維/三維電磁場有限元分析模型。RMxprtTM為工程人員在產(chǎn)品設(shè)計過程中與時地評估和平衡設(shè)計方案提供了有效工具。隨著電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，工程設(shè)計人員在產(chǎn)品小型化、高效率以與高性能方面面臨越來越多的挑戰(zhàn)。RMxprtTM幫助電機(jī)制造者，在設(shè)計過程的初始階段制定成百上千種方案，同時對其性能進(jìn)行評估，從中優(yōu)選出最佳、合理的設(shè)計方案。RMxprt與Ansoft的Ma

14、xwell集成在同一設(shè)計環(huán)境中，設(shè)計者可單獨(dú)使用RMxprtTM，也可將其優(yōu)選出的設(shè)計方案自動生成二維/三維有限元分析模型，用Maxwell對電機(jī)進(jìn)行更精確的電磁場分析設(shè)計, 實現(xiàn)電機(jī)解析-有限元自動設(shè)計流程。RMxprt具有以下特點(diǎn)：（1）Windows風(fēng)格介面，模版化參數(shù)輸入: 工作條件,幾何尺寸, 材料特性等 （2）基于經(jīng)典的電機(jī)分析理論和等效磁路法的快速解析分析 （3）提供美國、中國材料庫和公制、英制單位 （4）自動排列多種繞組型式或用戶自定義任意繞組連接方式 （5）無刷電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)和永磁同步電動機(jī)的驅(qū)動線路類型、控制方式與開關(guān)管參數(shù)可設(shè)定 （6）直流電機(jī)詳細(xì)的換向器和電刷參數(shù)可

15、設(shè)定 （7）輸入數(shù)據(jù)自動驗證功能 （8）提供豐富的預(yù)設(shè)計電機(jī)模型庫 （9）自動設(shè)計功能: 槽形尺寸、線圈匝數(shù)、線規(guī)、起動電容等 （10）求解時考慮材料非線性特性、三維斜槽和端部效應(yīng) （11）參數(shù)化和優(yōu)化設(shè)計功能：尺寸等參數(shù)無需指定，可用一定變化圍的變量表示 （12）數(shù)據(jù)、圖形、自定義結(jié)果輸出模式 （13）多種負(fù)載種類2.2 Ansoft RMxprt使用說明2.2.1 RMxprt一般流程圖2.1 RMxprt一般流程2.2.2 RMxprt在三相感應(yīng)電機(jī)設(shè)計中的應(yīng)用2.2.2.1 感應(yīng)電機(jī)分析方法三相感應(yīng)電機(jī)的定子繞組通常連接到對稱的三相電源上。定子繞組由 p 對極，在空間成正弦分布。定子電

16、流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子繞組一般為鼠籠型，其極數(shù)自動與定子繞組保持一致。轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中感應(yīng)的電流反過來又產(chǎn)生第二個旋轉(zhuǎn)磁場。這兩個旋轉(zhuǎn)磁場在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生合成磁場。氣隙合成磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按磁場旋轉(zhuǎn)的方向旋轉(zhuǎn)，同時有大小一樣方向相反的轉(zhuǎn)矩作用于定子上。定子繞組分為 p 組線圈，每一組都按三相對稱分布，在電機(jī)中占據(jù)D/2p 空間，此處D為氣隙直徑。因而氣隙磁場有p個周期，定子繞組具有p對極。由于三相對稱，可建立如圖一所示的一相等值電路,對三相感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行性能分析。圖2.2 異步電機(jī)等效電路圖中，R1和R2分別為定子電阻和轉(zhuǎn)子電阻；X1為定子漏電抗包括槽漏抗、端部漏抗和諧波漏

17、抗；X2為轉(zhuǎn)子漏電抗包括槽漏抗、端部漏抗、諧波漏抗和斜槽漏抗。由于漏磁場有飽和現(xiàn)象，X1和X2為非線性參數(shù)。等值電路的各項參數(shù)均與定子電流、轉(zhuǎn)子電流有關(guān)。由于集膚效應(yīng)R2和X2均為由圖2.2所示的分布參數(shù)電路導(dǎo)出的等效值，且隨轉(zhuǎn)差率s變化。所有轉(zhuǎn)子參數(shù)都折算到定子側(cè)。圖2.3 分布參數(shù)等效電路在激磁支路中，Xm為激磁電抗，RFe為鐵心損耗所對應(yīng)的電阻。Xm是經(jīng)過線性化處理的非線性參數(shù)，其數(shù)值隨主磁場的飽和程度而變化。外施相電壓 U1時，可方便地由電路分析得出定子電流I1和折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電流I2。電磁功率（或稱氣隙功率）可由下式確定： = 3*/s電磁轉(zhuǎn)矩為： = /式中為同步轉(zhuǎn)速，單位：r

18、ad/s軸端輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩為：=-式中為風(fēng)阻和摩擦轉(zhuǎn)矩輸出功率為：=* 式中=*（1-s）為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，單位：rad/s輸出功率： =+式中，為風(fēng)摩損耗，為轉(zhuǎn)子銅損耗，為鐵心損耗，為定子銅損耗，為雜散損耗。 功率因素由下式確定：PF =/ (3*) 效率由下式確定：eff =/*100%2.2.2.2 RMxprt設(shè)計感應(yīng)電機(jī)的主要特點(diǎn)（1） 線圈和繞組的排布優(yōu)化設(shè)計當(dāng)設(shè)計者采用全極式單層繞組式 RMxprt將自動對繞組按鏈?zhǔn)?當(dāng)q=2)或交叉式(當(dāng)q3的奇數(shù)) 進(jìn)行排布，以減少繞組端部長度。（2） 支持任何單、雙層繞組設(shè)計的繞組編輯器對于具有交流多相繞組的電機(jī)，除常用的鏈?zhǔn)健B式、同心式和交叉式

19、單、雙層繞組外，RMxprt還提供一種非常靈活的繞組編輯器，使用戶可以根據(jù)自己的需要，設(shè)計出各種特殊繞組，如單雙層混合繞組、大小相待變極多速繞組、三相正弦繞組等。在繞組編輯器中，通過改變每個線圈的相屬Phase、匝數(shù)Turns、入邊槽號Out Slot，可排布出任意所需的單、雙層繞組分布形式。（3） 支持二十多種槽型單、雙層鼠籠轉(zhuǎn)子設(shè)計將鼠籠轉(zhuǎn)子槽分為1圓肩梨形、2斜肩梨形、3斜肩梯形、4圓肩梯形等四種槽型，配以雙層式（上層Top、下層Bottom）和半槽式 (Half Slot) 處理，可設(shè)計出二十多種槽型。（4） 任何運(yùn)行工況下都考慮非線性參數(shù)和分布參數(shù)的影響由于主磁場存在飽和現(xiàn)象，激磁電

20、抗Xm為非線性參數(shù)。漏磁場亦有飽和現(xiàn)象，定、轉(zhuǎn)子漏電抗X1和X2也為非線性參數(shù)。由于集膚效應(yīng)，R2和X2均為由分布參數(shù)電路導(dǎo)出的等效值，且隨轉(zhuǎn)子滑差s變化。RMxprt對電機(jī)的任何運(yùn)行工況都考慮了飽和與集膚效應(yīng)的影響，因而非線性參數(shù)計算和分布參數(shù)計算準(zhǔn)確度高。2.2.2.3 RMxprt設(shè)計輸入（1） 主要性能設(shè)計在相關(guān)窗口中輸入額定輸出功率、額定電壓、極數(shù)、頻率、額定轉(zhuǎn)速、雜散損耗、風(fēng)磨損耗、鐵心長度、鐵心疊壓系數(shù)、硅鋼片牌號與其B-H曲線、電機(jī)工作溫度、繞組聯(lián)結(jié)方式和負(fù)載類型。（2） 設(shè)計定子鐵心和定子繞組在定子選項中輸入定子徑、定子外徑、槽數(shù)、槽型、槽型尺寸、繞組類型、槽絕緣厚度、線圈伸

21、出鐵心直線部分長度、并聯(lián)支路數(shù)、每槽導(dǎo)體數(shù)、線圈跨距、并繞根數(shù)、導(dǎo)線漆膜厚度、導(dǎo)線直徑和線規(guī)代號。（3） 設(shè)計轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子鼠籠繞組在轉(zhuǎn)子選項中輸入徑向氣隙長度、轉(zhuǎn)子徑、轉(zhuǎn)子槽數(shù)、槽型與槽形尺寸、轉(zhuǎn)子材料、槽型的組合變化、通風(fēng)槽形式、斜槽（轉(zhuǎn)子槽距的倍數(shù)）、導(dǎo)條伸出鐵心長度、端環(huán)徑向高度、端環(huán)軸向?qū)挾?、?dǎo)條電阻率和端環(huán)電阻率。2.2.2.5 RMxprt設(shè)計輸出點(diǎn)擊RMxprt的Analyze All選項，觀察仿真結(jié)果。仿真結(jié)果包括：（1）主要性能數(shù)據(jù)（2）定子數(shù)據(jù)（3）轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)（4）額定運(yùn)行數(shù)據(jù)包括定子電阻、定子漏抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子漏抗、鐵損等效電阻、激磁電抗、定子相電流、鐵損電流、激磁電流

22、、轉(zhuǎn)子相電流、定子繞組銅損、轉(zhuǎn)子繞組銅損、鐵心損耗、風(fēng)摩損耗、雜散損耗、輸入功率、輸出功率、輸出轉(zhuǎn)矩、效率、功率因素、額定轉(zhuǎn)差率和額定轉(zhuǎn)速。（5）空載運(yùn)行數(shù)據(jù)包括空載定子電阻、空載定子電抗、空載轉(zhuǎn)子電阻、空載轉(zhuǎn)子漏抗、空載定子電流、空載鐵心損耗、空載輸入功率、空載功率因數(shù)、空載轉(zhuǎn)差率和空載轉(zhuǎn)速。（6）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)數(shù)據(jù)包括最大轉(zhuǎn)差率、最大轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩比和最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)的相電流。（7）堵轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)包括堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)據(jù)、堵轉(zhuǎn)相電流、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩比、堵轉(zhuǎn)電流與額定電流比、堵轉(zhuǎn)定子電阻、堵轉(zhuǎn)定子漏電抗、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電阻和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子漏電抗。（8）額定工況下的電機(jī)參數(shù)包括定子槽漏抗、定子繞組端部漏抗、轉(zhuǎn)子槽漏抗、

23、轉(zhuǎn)子繞組端部漏抗、轉(zhuǎn)子繞組諧波漏抗、斜槽漏抗、槽滿率、定子繞組系數(shù)、定子齒磁通密度、轉(zhuǎn)子齒上部磁通密度、轉(zhuǎn)子齒部磁通密度、轉(zhuǎn)子軛部磁通密度、氣隙磁通密度、定子齒安匝、轉(zhuǎn)子齒部安匝、定子軛部安匝、轉(zhuǎn)子軛部安匝、氣隙安匝、定子軛部磁路長度修正系數(shù)、轉(zhuǎn)子軛部磁路長度修正系數(shù)、齒飽和系數(shù)、感應(yīng)電壓系數(shù)、定子電流密度、定子線負(fù)荷、定子熱負(fù)荷、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流密度、轉(zhuǎn)子端環(huán)電流密度和定子繞組半匝長。（9）性能曲線包括轉(zhuǎn)速-輸入電流曲線、轉(zhuǎn)速-效率曲線、轉(zhuǎn)速-功率因數(shù)曲線、轉(zhuǎn)速-輸出功率曲線、轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩曲線。設(shè)計者可根據(jù)設(shè)計輸出確定電機(jī)的修正或優(yōu)化方案。3 異步電機(jī)電磁設(shè)計3.1 概述本文設(shè)計的電機(jī)額定頻率為1

24、50Hz。為了加工方便，參考頻率為50Hz的Y2系列電機(jī)的相關(guān)尺寸進(jìn)行設(shè)計本文參考的電機(jī)型號為Y2-280M-4。采用的主要尺寸與相關(guān)參數(shù)如下：鐵心長度： 270mm氣隙長度： 0.5mm定子沖片外徑： 445mm定子沖片徑： 300mm轉(zhuǎn)子沖片徑： 100mm并聯(lián)支路數(shù)： 4根，聯(lián)結(jié)繞組型式： 雙層疊繞線圈跨距： 15頂轉(zhuǎn)子槽數(shù)（Z1/Z2）: 60/50為了設(shè)計方便，定子槽型與尺寸參考已有電機(jī)。由于電機(jī)的額定頻率不同，其功率發(fā)生了變化。本文所設(shè)計電機(jī)的功率定為200kW。根據(jù)異步電機(jī)定子端感應(yīng)電動勢公式：在定子電流頻率增加的情況下，要保證電機(jī)部主磁通基本不變，則需減少定子線圈匝數(shù)。為保證一

25、定的槽滿率，需增加定子線徑。由于減少了每條導(dǎo)體數(shù)，起動電流增加。同時由于額定頻率增加，起動轉(zhuǎn)矩會大幅下降。本設(shè)計通過改變轉(zhuǎn)子槽型，達(dá)到改善起動性能的目的。電機(jī)設(shè)計是一個復(fù)雜的過程。除上述問題外，設(shè)計中還牽涉到電機(jī)各部分磁密、電流密度、效率、輸出轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)等諸多方面的限制。要使所設(shè)計的電機(jī)性能更加優(yōu)越，則需要一系列詳細(xì)的計算與設(shè)計者的設(shè)計經(jīng)驗。3.2 電磁計算給定值與性能指標(biāo)電機(jī)設(shè)計時應(yīng)滿足設(shè)計任務(wù)書規(guī)定的各項指標(biāo)要求，而一般的三相感應(yīng)電機(jī)應(yīng)滿足下列性能指標(biāo)：（1）效率（2）功率因數(shù)cos（3）最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（4）起動電流倍數(shù)（5）起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（6）啟動過程的最小轉(zhuǎn)矩同時通常給定感應(yīng)電動機(jī)的下

26、列額定數(shù)據(jù)與標(biāo)幺值：（1）額定功率 電動機(jī)在額定運(yùn)行時轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率（2）額定電壓 電動機(jī)在額定運(yùn)行時所接的電源電壓（3）額定頻率 電動機(jī)在額定運(yùn)行時的電源頻率（4）額定轉(zhuǎn)速 電動機(jī)在額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速，通常為同步轉(zhuǎn)速根據(jù)這些性能指標(biāo)，我們得出了所設(shè)計的150Hz三相感應(yīng)電機(jī)的復(fù)算方案如下：3.3 額定數(shù)據(jù)和主要尺寸1 額定功率=200kW2 額定電壓(接)3 功電流4 效率5 功率因數(shù) cos=90.96 極對數(shù)p=27 定轉(zhuǎn)子槽數(shù)8 定轉(zhuǎn)子每極槽數(shù) =/2p=15=/2p=12.59 確定電機(jī)主要尺寸 取鐵心長=270mm 定子外徑=445mm 定子徑=300mm10 氣隙的確定 氣隙

27、長=0.5mm 轉(zhuǎn)子外徑=299mm 轉(zhuǎn)子徑=100mm11 極距=/2p=0.2356m12 定子齒距=/=0.01571m 轉(zhuǎn)子齒距=/=0.01879m13 定子繞組采用雙層疊繞，節(jié)距11614 為了削弱齒諧波磁場的影響，轉(zhuǎn)子采用斜槽，斜1.2個轉(zhuǎn)子齒距。于是轉(zhuǎn)子斜槽寬=0.02276m15設(shè)計定子繞組每槽導(dǎo)體數(shù)=8每線圈匝數(shù)為4每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)=/=40 每相串聯(lián)匝數(shù)=40/2=2016 繞組線規(guī)設(shè)計 并繞根數(shù)為5導(dǎo)線直徑為2.4mm導(dǎo)線漆膜厚度為0.05mm17 設(shè)計定子槽型 因定子槽型為圓導(dǎo)線散嵌，故采用梨形槽，齒部平行。初步取=1.4T,估計定子齒寬=/= 0.01571*0.67

28、/0.95/1.4=0.007914m初步取=1.25T,估計定子軛部計算高度為=/2 =0.2356*0.68*0.67/2/0.95/1.25=0.04520m按齒寬和定子軛部計算高度的估算值作出定子槽型，槽口尺寸參考類似產(chǎn)品決定，取Bs0=4.0mm，Hs0=1.0mm。圖3.1 定子槽型相關(guān)尺寸為： Hs0: 1mm; Hs1: 1.12mm; Hs2: 25.28mm Bs0: 4mm; Bs1: 7.9mm; Bs2: 10.6mm定子齒寬計算： 定子上部齒寬=0.00803mm定子下部齒寬=0.00798mm齒部基本平行，齒寬=0.00801mm（平均值）18 槽滿率 槽面積=2

29、77.946 因此槽滿率=0.69（符合要求）19 繞組系數(shù) 分布因數(shù)=1 節(jié)距因數(shù)=0.9567 定子繞組系數(shù)=0.9567 每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)=40*0.9567=38.26820 設(shè)計轉(zhuǎn)子槽型與轉(zhuǎn)子繞組相關(guān)尺寸為： Hs0：2mm； Hs01：0mm； Hs1：0.49mm； Hs2：25mm Bs0：0.9mm； Bs1：0.9mm； Bs2：4.2mm； Rs：0mm圖3.2 轉(zhuǎn)子槽型轉(zhuǎn)子齒寬由相關(guān)公式計算得：=0.01005m導(dǎo)條截面積=65.99由工藝與電流密度確定端環(huán)高度: 61.5mm 端環(huán)寬度：25.1mm由此計算出的端環(huán)電流密度為 =1.1A/3.4 磁路計算21 計算滿

30、載電勢初設(shè)=0.9762，得=0.9762*380V=370.956V22 計算每極磁通初設(shè)=1.141，查得=1.0839，得=/4=370.956/4/1.0975/0.9567/150/20=0.02981Wb23 每極下齒部截面積 =0.95*0.27*0.00801*15=0.03082=0.95*0.27*0.01005*12.5=0.0322224 定子軛部計算高度=-+=-（1+1.12+25.28）*+m =（0.0725-0.0284+0.00177）m=0.04587m 轉(zhuǎn)子軛部計算高度=m =（0.0995-0.0275）=0.072m 軛部導(dǎo)磁截面積=0.95*0.2

31、7*0.04587m=0.01177=0.95*0.27*0.072m=0.0184725 一極下空氣隙截面積=0.2356*0.27=0.0636126 找出計算極弧系數(shù)=0.67 由此求得波幅系數(shù)=1.492527 氣隙磁密計算=/=0.6979T28 對應(yīng)于氣隙磁密最大值處得定子齒部磁密=/=1.4413T29 轉(zhuǎn)子齒部磁密=/=0.9819T30 從DR510的磁化曲線上找出對應(yīng)上述磁密的磁場強(qiáng)度=15.041A/cm； =3.69A/cm 圖3.3 DR510磁化曲線31 有效氣隙長度=0.63mm 其中，氣隙系數(shù)由相關(guān)公式計算得=1.26232 齒部磁路計算長度計算得=+1/3（）

32、=(1.12+25.28)+5.3/3mm=0.02817m=+=（2+0.49+25）mm=0.02749m33 軛部磁路計算長度計算得=*1/2=m=0.1567m=*1/2=m=0.06754m34 計算氣隙磁壓降=/=352.466A35 齒部磁壓降=44.502A=9.374A36 飽和系數(shù)計算=（+）/=1.141與初設(shè)值剛好符合，故假設(shè)合格。37 定子軛部磁密計算=/2/=1.381T38 轉(zhuǎn)子軛部磁密計算 =/2/=0.7970T 39 從DR510磁化曲線上找出對應(yīng)上述磁密的磁場強(qiáng)度=11.53A/cm；=2.45A/cm40 計算軛部磁壓降=79.38A=11.77A其中，

33、、為校正系數(shù)，=/。其值可查表求得。=0.49，=0.741 每極磁勢=+=497.492A42 計算滿載磁化電流=39.236A43 磁化電流標(biāo)幺值=/=0.223644 勵磁電抗計算=4=9.454=/=4.365工廠計算時，往往采用近似的計算方法=1/=4.4723.5 參數(shù)計算45 線圈平均半匝長定子線圈節(jié)距=其中節(jié)距比=1。 直線部分長度=+2=0.27+2*0.015其中，是線圈直線部分伸出鐵心的長度，取10-30mm。機(jī)座大，極數(shù)少者取較大值。平均半匝長=+=552.081mm式中是經(jīng)驗系數(shù)，4.6極取1.2。46 端部平均長=2+=2*0.015+1.2*0.2628=0.34

34、54m47 感應(yīng)電機(jī)定子繞組的漏抗為=4除以阻抗基值=,便可得定子漏抗標(biāo)幺值=()式中=+,為漏抗系數(shù)，等于=0.0540048 計算定子槽比漏磁導(dǎo)。因為是整距雙層繞組，節(jié)距漏抗系數(shù)=1。=+=1.6382其中，=+=0.25+0.1882=0.4382=1.2，因=2.385，=0.74549 只在鐵心部分由槽漏抗，因而計算槽漏抗時要乘：=0.363650 考慮到飽和影響，定子諧波漏抗可計算如下：=0.3314其中=0.006可由=5，=1查表得出51 雙層疊繞組的端部漏抗計算如下=1.2（）/=0.178552 定子漏抗標(biāo)幺值=+=0.0471753 轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值的計算與定子漏抗標(biāo)幺值的

35、計算相似，但要將轉(zhuǎn)子漏抗折算到定子邊。則有=2/54 轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)的計算=7.332其中=/=2.49/0.9=2.767=+=0.544+4.021=4.565，=4.021由=0.214，=5.952查曲線得到。55 轉(zhuǎn)子槽漏抗標(biāo)幺值=2.20356 考慮飽和影響，轉(zhuǎn)子諧波漏抗標(biāo)幺值為=0.4550其中=0.0055以=12.5查表得出。57 轉(zhuǎn)子端部漏抗標(biāo)幺值=0.1277其中=0.2285m。58 轉(zhuǎn)子斜槽漏抗計算=0.5（/）2=0.298159 轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值=+=0.167460 定轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值之和=+=0.214661 定子繞組直流電阻計算為：=0.00662其中=0.02

36、17*為B級絕緣平均工作溫度75攝氏度時銅的電阻率。62 定子繞組相電阻標(biāo)幺值=0.00305663 有效材料的計算感應(yīng)電機(jī)的有效材料是指定子繞組導(dǎo)電材料和定轉(zhuǎn)子鐵心導(dǎo)磁材料，電機(jī)的成本主要由有效材料的用量決定。定子銅的重量=42.68kg其中，C是考慮導(dǎo)線絕緣和引線重量的系數(shù)，漆包圓銅線C=1.05；=8.9*kg/是銅的密度。 硅鋼片重量=248.39kg其中，=0.005m是沖剪余量。=7650kg/是硅鋼片密度。64 計算轉(zhuǎn)子電阻并將其折算至定子邊(+)=0.01031其中，是考慮鑄鋁轉(zhuǎn)子因疊片不整齊，造成槽面積減小，導(dǎo)條電阻增加，通常取=1.04。=0.0434*是B級絕緣平均工作溫

37、度75攝氏度時鋁的電阻率。=/=0.00476065 定子電流有功分量標(biāo)幺值計算=1/=1.040166 轉(zhuǎn)子電流無功分量標(biāo)幺值計算=0.2365其中系數(shù)=1+/=1.0110.67 定子電流無功分量標(biāo)幺值計算=+=0.465068 滿載電勢標(biāo)幺值計算=1-=1-()=0.9751與第21項初設(shè)值=0.9762的誤差小于1%，合格。69 計算空載電勢標(biāo)幺值 1-=1-=0.98970 假定飽和系數(shù)不變，波幅系數(shù)不變，于是空載時定子齒部磁密與磁場強(qiáng)度=1.465T；=16.88A/cm 71 空載時轉(zhuǎn)子齒部磁密與磁場強(qiáng)度=0.9981T；=3.81A/cm72空載時定子軛部磁密與磁場強(qiáng)度=1.4

38、01T；=12.61A/cm73 空載時轉(zhuǎn)子軛部磁密與磁場強(qiáng)度=0.8084T；=2.54A/cm74空載氣隙磁密=0.7095T75 空載時定子齒部磁壓降=47.55A76 空載時轉(zhuǎn)子齒部磁壓降=10.47A77 空載時定子軛部磁壓降，此時=0.493=97.40A78 空載時轉(zhuǎn)子軛部磁壓降，此時=0.695=11.92A79 空載時氣隙磁壓降 =357.59A80 空載時每極磁勢=+=525.93A81 空載磁化電流=39.10A感應(yīng)電機(jī)的空載電流可認(rèn)為近似等于空載磁化電流。感應(yīng)電動機(jī)從空再到額定負(fù)載，感應(yīng)電勢變化不大，不必計算整條空載特性曲線，只要計算額定負(fù)載和空載兩種狀態(tài)下的磁化電流即

39、可。3.6 工作性能計算82 計算定子電流標(biāo)幺值 =1.130=198.172A83 定子電流密度=2.74A/84 定子線負(fù)荷=25273A/m85 轉(zhuǎn)子電流標(biāo)幺值=1.0493導(dǎo)條電流實際值=184.341A端環(huán)電流實際值=367.01A86 轉(zhuǎn)子電流密度導(dǎo)條電密 =6.414A/端環(huán)電密 =1.094A/87 定子銅損耗的標(biāo)幺值=,0.00380=780.005W88 轉(zhuǎn)子鋁損耗的標(biāo)幺值=0.00527=1050.98W89 負(fù)載時的附加損耗取=0.01=2000W90 機(jī)械損耗參考同類型相近規(guī)格電機(jī)由空載試驗分析計算得出的數(shù)據(jù)=728.00W=/=0.0036491 鐵損耗此部分由于電

40、機(jī)頻率為150Hz，普通經(jīng)驗公式不適用，此部分由軟件計算為=3480.87W=/=0.017492 計算總損耗標(biāo)幺值=+=0.0401993 輸入功率標(biāo)幺值=1+=1.0401994 可求出效率為=1-/=96.14%誤差0.5%，合格95 功率因數(shù)cos=/=0.91296 額定轉(zhuǎn)差率計算=0.521%97 額定轉(zhuǎn)速=4476r/min98 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)計算=2.7553.7 起動性能計算99 假設(shè)起動電流=3.1=1493A100 起動時產(chǎn)生漏磁的定轉(zhuǎn)子槽磁勢平均值計算=0.707=2.098=4425A由此磁勢產(chǎn)生的虛擬磁密計算如下：=5.906T其中修正系數(shù)=0.64+2.5=0.94

41、10101 起動時漏抗飽和系數(shù)可查表得出=0.36， 1-=0.64102 漏磁路飽和引起定子齒頂寬度的減小=（）（1-）=0.00749m103漏磁路飽和引起轉(zhuǎn)子齒頂寬度的減小=（）（1-）=0.01145m104 起動時定子槽比漏磁導(dǎo)計算=1.4092其中，=0.2290 105 起動時定子槽漏抗=0.3126106 起動時定子諧波漏抗=0.1168107 起動時定子漏抗=+=0.03416108 計算考慮集膚效應(yīng)時的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對高度=3.2112其中=27.49mm=0.02749m是導(dǎo)條高度。109 集膚效應(yīng)引起的電阻增加系數(shù)和漏抗減小系數(shù)可查得=/=5.8 ，=0.55110計算起動

42、時轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)的減小=2.565于是起動時轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo) =（）=2.7128111 起動時轉(zhuǎn)子槽漏抗=0.8155112 起動時轉(zhuǎn)子諧波漏抗計算=0.1638113 起動時轉(zhuǎn)子斜槽漏抗計算=0.1073114 起動時轉(zhuǎn)子漏抗=+=0.08157115 起動時總漏抗= +=0.1158116 計算起動時轉(zhuǎn)子電阻=0.02250117 起動時總電阻=+=0.02555118 起動時總阻抗=0.1186119 起動電流=/=1479.26A 誤差<3%，假設(shè)合格120 起動電流倍數(shù)=7.535121 計算起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)=（1-）=1.558由上述計算可知電機(jī)的一些主要性能指標(biāo)為：（1）效率=

43、96.14%（2）功率因數(shù)cos=0.912（3）最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)=2.755（4）起動電流倍數(shù)=7.535（5）起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)=1.5584 電機(jī)仿真結(jié)果 根據(jù)電磁計算的初步結(jié)果，在RMxprt軟件中輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過軟件的仿真，會得到相應(yīng)的性能參數(shù)，運(yùn)行參數(shù)與一些性能曲線。4.1電機(jī)總體數(shù)據(jù)1 給定輸出功率 200kW2 額定電壓 380V3 繞組聯(lián)結(jié)形式 聯(lián)結(jié)4 給定轉(zhuǎn)速 4450r/min5 電機(jī)極數(shù) 4極6 額定頻率 150Hz7 雜散損耗 2000W8 風(fēng)摩損耗 678.5W9 負(fù)載類型 恒功率負(fù)載10 電機(jī)工作溫度 754.2 定子相關(guān)數(shù)據(jù)11 定子槽數(shù) 6012 定子外徑 445m

44、m13 定子徑 300mm14 定子齒上部寬 8.032mm15 定子齒下部寬 7.982mm16 鐵心長度 270mm17 鐵心疊壓系數(shù) 0.9518 硅鋼片牌號 M19_24G119 每槽導(dǎo)體數(shù) 820 并聯(lián)支路數(shù) 421 并繞根數(shù) 422 繞組型式 雙層全極式繞組23 線圈跨距 1524 線徑 2.4mm25 線圈漆膜厚度 0.05mm4.3 轉(zhuǎn)子相關(guān)數(shù)據(jù)26 轉(zhuǎn)子槽數(shù) 5027 氣隙長度 0.5mm28 轉(zhuǎn)子徑 100mm29 轉(zhuǎn)子形式 鑄鋁非半槽30 轉(zhuǎn)子長度 270mm31 轉(zhuǎn)子鐵心疊壓系數(shù) 0.9532 硅鋼片牌號 DR51033 斜槽倍數(shù) 1.234 端環(huán)高度 61.5mm 3

45、5 端環(huán)寬度 25.1mm36 導(dǎo)條電阻率 0.026337 端環(huán)電阻率 0.02634.4 材料消耗38 電樞銅密度 890039 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條密度 268940 轉(zhuǎn)子端環(huán)密度 268941 電樞鐵心硅鋼片密度 765042 轉(zhuǎn)子鐵心密度 765043 電樞銅重量 42.678kg44 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條重量 2.396kg45 轉(zhuǎn)子端環(huán)重量 6.090kg46 繞組鐵心硅鋼片重量 132.499kg47 轉(zhuǎn)子鐵心硅鋼片重量 115.893kg48 總凈重量 299.556kg49 繞組鐵心硅鋼片消耗 393.826kg50 轉(zhuǎn)子鐵心硅鋼片消耗 178.963kg4.5 額定運(yùn)行數(shù)據(jù)51 定子電阻 0.0

46、066252 定子漏抗 0.102253 轉(zhuǎn)子電阻 0.0103054 轉(zhuǎn)子漏抗 0.0362655 鐵損等效電阻 118.58356 激磁電抗 9.453957 定子相電流 198.172A58 鐵損電流 3.128A59 激磁電流 39.236A60 轉(zhuǎn)子相電流 184.341A61 定子繞組銅損 780.005W62 轉(zhuǎn)子繞組銅損 1050.98W63 鐵心損耗 3480.87W64 風(fēng)摩損耗 927.995W65 雜散損耗 2000W66 總損耗 8039.85W67 輸入功率 208.036W68 輸出功率 199.996W69 輸出轉(zhuǎn)矩 426.62770 效率 96.135%71

47、 功率因數(shù) 0.91272 額定轉(zhuǎn)差率 0.0052173 額定轉(zhuǎn)速 4476.56r/min4.6 空載運(yùn)行數(shù)據(jù)74 空載定子電阻 0.0066275 空載定子漏抗 0.102876 空載轉(zhuǎn)子電阻 0.0103077 空載轉(zhuǎn)子漏抗 0.372578 空載定子相電流 39.9351A79 空載鐵心損耗 3574.59W80 空載輸入功率 6234.05W81 空載功率因數(shù) 0.09382 空載轉(zhuǎn)速 4499.93r/min4.7 最大轉(zhuǎn)據(jù)點(diǎn)數(shù)據(jù)83 最大轉(zhuǎn)差率 0.0384 最大轉(zhuǎn)矩 1175.4485 最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩比 2.75586 最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)相電流 751.756A4.8 堵轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)8

48、7 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)據(jù) 664.89588 堵轉(zhuǎn)相電流 1493.19A89 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩比 1.55890 堵轉(zhuǎn)電流與額定電流比 7.53591 堵轉(zhuǎn)定子電阻 0.0066292 堵轉(zhuǎn)定子漏抗 0.0743693 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電阻 0.0487394 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子漏抗 0.17754.9 額定工況下的電機(jī)參數(shù)95 定子槽漏抗 0.0425296 定子端部漏抗 0.0208897 定子諧波漏抗 0.0387698 轉(zhuǎn)子槽漏抗 0.257799 轉(zhuǎn)子端部漏抗 0.01494100 轉(zhuǎn)子諧波漏抗 0.05438101 斜槽漏抗 0.03561102 槽面積 277.964103 槽滿率 69.1%104 定子

49、繞組因數(shù) 0.9567105 定子齒部磁密 1.4413T106 轉(zhuǎn)子齒部磁密 0.9819T107 定子軛部磁密 1.3818T108 轉(zhuǎn)子軛部磁密 0.7976T109 氣隙磁通密度 0.6979T110 定子齒部磁壓降 44.502A111 轉(zhuǎn)子齒部磁壓降 9.374A 112 定子軛部磁壓降 79.380A113 轉(zhuǎn)子軛部磁壓降 11.771A114 氣隙磁壓降 352.466A115 定子軛部磁路長度修正系數(shù) 0.4949116 轉(zhuǎn)子軛部磁路長度修正系數(shù) 0.7117 齒部飽和系數(shù) 1.152118 齒和軛飽和系數(shù) 1.411119 感應(yīng)電壓系數(shù) 0.9761120 定子電流密度 2

50、.738121 定子線負(fù)荷 25232A/m122 定子熱負(fù)荷 69.082123 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流密度 6.413124 轉(zhuǎn)子端環(huán)電流密度 1.094125 定子繞組半匝長 552.081mm4.10 電機(jī)性能曲線仿真RMxprt在仿真過程中，給出了本電機(jī)的一些性能曲線，包括：（1）功率因素-轉(zhuǎn)速曲線（2）輸出功率-轉(zhuǎn)速曲線（3）效率-轉(zhuǎn)速曲線（4）轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線（5）輸入電流-轉(zhuǎn)速曲線現(xiàn)列出如下：圖4.1 功率因數(shù)-轉(zhuǎn)速曲線圖4.2 輸出功率-轉(zhuǎn)速曲線圖4.3 效率-轉(zhuǎn)速曲線圖4.4 輸出轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速曲線圖4.5 輸入電流-轉(zhuǎn)速曲線4.11 電機(jī)動態(tài)有限元分析由于電機(jī)的運(yùn)行受到諸多未知因素的影響

51、，若想對電機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，通常采用有限元分析方法。如果要用Maxwell 2D繼續(xù)對電機(jī)的動態(tài)性能進(jìn)行二維電磁場有限元分析，可用RMxprt非常方便地創(chuàng)建Maxwell 2D的幾何模型。下面給出起動后0.07s時的定子磁場云圖、轉(zhuǎn)子磁場云圖、定子電密和0.07s的輸入電流和輸出轉(zhuǎn)矩。圖4.6 0.07s時定子磁場云圖圖4.7 0.07s時轉(zhuǎn)子磁場云圖圖4.8 0.07s時定子電密圖4.9 0.07s三相輸入電流圖4.10 0.07s輸出轉(zhuǎn)矩結(jié)論畢業(yè)設(shè)計是教學(xué)計劃的一個重要組成部分，也是一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機(jī)會，通過這次比較完整的給三相感應(yīng)電機(jī)設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，

52、和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)以與電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以與對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力與耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。雖然畢業(yè)設(shè)計容繁多，過程繁瑣，但我的收獲卻更加豐富。我的畢業(yè)設(shè)計是150Hz三相異步電機(jī)的設(shè)計。雖然在大三的課程中學(xué)習(xí)了電機(jī)設(shè)計，并隨后進(jìn)行了關(guān)于50Hz電機(jī)的電磁設(shè)計，但在本次課程設(shè)計中，仍然遇到了諸多問題。例如由于頻率的提高，為了保證磁通大體不變，需要減少定子每槽導(dǎo)體數(shù)，但這樣又造成了起動電流大幅增加。為了減少起動電流并適度增加起動轉(zhuǎn)矩，需要減少轉(zhuǎn)子槽面積或采用深槽。減少槽面