電機設計論文

1、12電機設計論文_電動機論文一、選題的依據及意義現(xiàn)在社會中，電能是使用最廣泛的一種能源，在電能的生產、輸送和使用等方面，作為動力設備的電機是不可缺少的一部分。電機在國家經濟建設，節(jié)約能源、環(huán)保和人民生中起著十分重要的作用。發(fā)電機主要用于移動電源、風力發(fā)電、小型發(fā)電設備中；電動機在生產和交通運輸中得到廣泛使用，電動機主要用于驅動水泵、風機、機床、壓縮機、冶金、石化、紡織、食品、造紙、建筑、礦山等機械產品上。隨著科學技術的不斷創(chuàng)新和工農業(yè)的迅猛發(fā)展，電氣化與自動化水平不斷提高，國民經濟各部門對異步電動機的需求量日益增加，對其性能，質量，技術經濟指標也相應地提出了越來越高的要求。因此，對異步電動機品

2、種，必須適時實地做出更新與發(fā)展，以適應各個新興工業(yè)領域不同的特殊要求，特別是對需求量最大的中小型異步電動機，在保證其質量運行，壽命長和能滿足使用要求的同時，進一步節(jié)約銅、鐵等材料，提高效率和功率因數(shù)，以提高其經濟技術指標與降低耗電量，是具有十分重要的意義。由于Y系列異步電動機具有體積小，重量輕，運行可靠，結構堅固耐用，外形美觀等特點，具有較高的效率，有良好的節(jié)能效果，而且噪音低，壽命長，經久耐用。作為普遍用于拖動各種機械的動力設備，其用電量在總的電網的總的負荷中占有重要的一席。Y系列共有兩個基本系列、十六個派生系列、九百多個規(guī)格，能滿足國民經濟各部門的不同需要。所以設計研究三相異步電動機意義重

3、大。 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）1、現(xiàn)狀國外公司注重新產品開發(fā)，在電機的安全、噪聲、電磁兼容等方面很重視。國外的先進水平主要體現(xiàn)在電機的可靠性高，壽命長，通用化程度高，電機效率不斷提高，噪聲低，重量輕，電機外形美觀，絕緣等級采用F級和H級，而且也考慮電機制造成本的降低等國內雖有部分產品已達90年代初的國際水平，但相當部分的產品可靠性差，重量重，體積大和噪聲大，綜合水平只相當于80年代初期國際水平，其主要原因是制造工藝落后，關鍵材料的質量和品種不能滿足要求，科研和設計工作沒有跟上，科研投入少，新產品開發(fā)資金匱乏，企業(yè)技術創(chuàng)新能力較弱 2、電機行業(yè)發(fā)展趨勢1）企業(yè)在改造中求發(fā)展企業(yè)要自

4、己選準位置，立足生求，真抓實干，穩(wěn)步發(fā)展。我國中小電機生產銷售受各種因素的影響，變化幅度比較大，企業(yè)要看準改革市場，并重點地去占領他，發(fā)揮企業(yè)自身的優(yōu)勢，例如，目前的稀土永磁電機，大量用于風機、水泵、1機床、壓縮機、城市交通及工礦電動車輛等變頻調速裝置，預測會有較大的發(fā)展前途。2）發(fā)展派生、專用系列電機我們要開拓多用途、多品種派生和符合國外先進標準的電機產品。隨著社會的不斷前進，科技水平的不斷提高，電機行業(yè)的不斷發(fā)展，市場需求會不斷變化，電機產品的外延和內涵也不斷拓展，電機產品配套面廣，它廣泛地應用于能源、交通、石油、化工、冶金、礦山、建筑等各個領域，并且電機的通用性逐步向專用性方面發(fā)展，打破

5、了過去同一類電機同時用于不性質、不同場合的局面。電機產品正向著專業(yè)性、特殊性、個性化方面發(fā)展，這也是國外企業(yè)發(fā)展的最新觀點與動向。3）電機要高效、節(jié)能我國中小型電機作為各種機械設備的動力源，其耗電總量已占全國發(fā)電量的70%左右。因此，發(fā)展中國高效電機，推廣節(jié)能產品，是響應國家節(jié)能政策、實現(xiàn)節(jié)能降耗的重要舉措。在產品開發(fā)中，以前的科學院所、企業(yè)在產品設計采用了許多辦法，如采用降低起動力矩、電容補償、阻尼槽方法來節(jié)約電能，但這些都是在頻率不變的條件下來實現(xiàn)的。自從有了逆變器后，電源的變頻變壓變的更加容易，從而可以調節(jié)異步電機在最佳工作點上運行，保證出力不變的情況下，可用最大效率和功率因數(shù)代替額定效

6、率和額定功率因數(shù)，減小了電機尺寸，減輕了電機重量，降低了成本，提高了企業(yè)經濟效益和社會效益。4) 機電一體化、智能化隨著科學技術的發(fā)展，機電一體化技術得到長足發(fā)展，同時，各種高新技術也為電機產品注入了新的活力，制造工藝和管理信息化技術通過微電子、計算機、網絡技術的應用，國家政策的鼓勵、各企業(yè)對科技的重視，使新產品開發(fā)的周期逐漸縮短，機電一體化、智能化電機（如交流變頻調速電機是一種無級調速傳動系統(tǒng)）應運而生，調速制造、虛擬制造等先進制造技術推廣應用。我國的電機的技術性能水平與發(fā)達國家的水平相當。2、發(fā)展趨勢隨著國家宏觀經濟的調整以及市場需求的推動，二十世紀中小型電機的品種將得到更大的發(fā)展，尤其是

7、對于發(fā)展高效率電機、高品位的出口電機和機電一體化的交流變頻電機將會給予特別的重視，而一些新穎的電機，如永磁電機、無刷直流電機、開關磁阻電機等，將進一步完善。同時，隨著CAD技術、數(shù)控機床、專用加工設備、冷軋矽鋼片、F級、H級絕緣材料等新技術、新材料的推廣，電2機行業(yè)的生產方式也將出現(xiàn)新的重大的變化。電機的技術發(fā)展動向是向小型化、薄型化、輕量化、無刷化、智能化、靜音化、高效化、節(jié)能化、環(huán)?；?、可靠化、精密化、組合化，電機采用新型磁性、導電、絕緣材料。二、本課題研究內容本課題主要是研究設計Y802-4三相鼠籠式異步電動機-設計計算. 首先根據給定的功率，功率因數(shù)，相數(shù)，頻率及額定相電壓確定異步發(fā)電

8、機的主要規(guī)格。本課題的主要計算過程如下：1.額定數(shù)據及主要尺寸計算2.磁路計算3.參數(shù)計算4.起動計算根據Y802-4三相鼠籠式異步電動機各性能指標：效率?，功率因數(shù)cos?，TSTISTTmax最大轉矩倍數(shù) TN，起動轉矩倍數(shù) TN，起動電流倍數(shù) IN 計算出各個參數(shù)。三、本課題研究方案本課題的研究方案是根據設計任務書并結合所選機型的各參數(shù)指標進行復算，通過方案比較，確定電機電磁性能有關的尺寸和數(shù)據，選定材料，并核算其電磁性能。最終算計出符合國家有關標準和技術要求的電機參數(shù)；利用計算機進行輔助設計，提高功率因數(shù)，提高效率，提高電動機的工作能，節(jié)省制造材料。四、研究目標、主要特色及工作進度1.

9、研究目標：在原復算方案的基礎上既節(jié)省材料，又提高性能；將不同方案進行比較，以求得最佳結果。2、主要特色進行發(fā)電機的電磁設計時，先釆用手算的方法，使各項性能指標都滿足。后釆用計算機編程的方法進行計算，得出最優(yōu)方案。3、工作進度3六、參考文獻 1 陳世坤 電機設計M 機械工業(yè)出版社 20002 李發(fā)海 電機學M 科學出版社 19953 三相異步電動機設計、原理與試驗 沈陽機電學院3 張躍峰 AUTOCAD2004 入門與提高 清華大學出版社4目 錄摘 要 . I ABSTRACT . II前 言 . 1第1章 概 述 . 21.1我國電機制造工業(yè)發(fā)展近況與發(fā)展趨勢 . 21.2 電機的分類 . 2

10、1.3三相異步電動機的結構和用途 . 31.3.1異步電動機結構 . 31.3.2異步電動機用途 . 41.4三相異步電動機的基本工作原理和運行特性 . 51.4.1 基本工作原理 . 51.4.2三相異步電動機的工作特性 . 51.5 三相異步電動機的起動與調速 . 61.5.1三相異步電動機的起動 . 61.5.2三相異步電動機的調速 . 71.6 感應電動機的主要性能指標和額定參數(shù) . 81.7電機節(jié)能 . 8第2章 三相鼠籠式異步電動機的設計方法 . 102.1 電磁負荷的選擇與匹配 . 102.1.1電磁負荷對電機性能和經濟性的影響 . 102.1.2 電磁負荷的選擇 . 102.1

11、.3 電荷負荷的匹配 . 112.2 主要尺寸、氣隙長度的選取及繞組型式的選擇 . 112.2.1主要尺寸的選擇 . 112.2.2 氣隙長度的選取及確定 . 122.2.3鐵心尺寸 . 122.2.4定子繞組形式和節(jié)距的選擇 . 132.3 籠型轉子的尺寸設計 . 142.3.1 轉子槽數(shù)選擇及定轉子槽配合問題 . 1412電機設計論文_電動機論文2.3.2 轉子槽形的選擇和槽形尺寸的確定 . 15第3章 三相鼠籠式電動機電磁設計與方案調整 . 173.1鼠籠式電動機電磁方案的設計 . 173.2電機調整方案 . 373.3 方案結果分析 . 403.4 提高電機工作性能的一些措施 . 41

12、第4章 計算機輔助工具在電機設計的應用 . 43結束語 . 45 致 謝 . 錯誤！未定義書簽。參考文獻 . 45Y802-4 0.75 kW三相鼠籠式異步電動機設計摘 要本文介紹了Y系列三相鼠籠異步電動機的設計方法,文章首先從異步電機的基本理論及工作特性著手，簡單介紹了異步電機的發(fā)展近況、基本特性、類型、結構、用途、技術指標、工作原理及運行特性等，為電機設計的做好必要的理論準備。電機設計是個復雜的過程，因此需要考慮的因素、確定的尺寸和數(shù)據很多。同時本文也詳細闡述了三相鼠籠異步電動機的設計改進調整方案，以及計算機輔助工具的應用，這給電機設計和優(yōu)化帶來了新的契機。關鍵詞 :三相異步電動機；設計；

13、電磁路參數(shù)；工作性能；優(yōu)化方案Y802-4 0.75KW Three-phase Squirrel-cageInduction Motor DesignAbstractIn this paper, Y series three-phase squirrel-cage induction motor design method, the article first of all, from the basic theory of induction motor characteristics and the work to proceed, briefly introduced the late

14、st development of the induction motor, the basic characteristics, type, structure, purpose, technical indicators, the working principle and operation characteristics, designed for the motor to make the necessary preparations for the theory .Electrical design is a complex process and therefore need t

15、o take into consideration to determine a lot of size and data. At the same time, this article also detailed three-phase squirrel-cage induction motor to improve the design of adjustment programs, as well as the application of computer-aided tools, this motor design and optimization to bring a new op

16、portunity.Keyword: Three-phase asynchronous motor; design; electromagnetic parameters; performance; optimization program前 言現(xiàn)在社會中，電能是使用最廣泛的一種能源，在電能的生產、輸送和使用等方面，作為動力設備的電機是不可缺少的一部分。中小型電機行業(yè)是機械工業(yè)的重要組成部分，在國民經濟中起著舉足輕重的作用。發(fā)電機主要用于移動電源、風力發(fā)電、小型發(fā)電設備中；三相異步電動機在生產和交通運輸中得到廣泛使用，例如，在工業(yè)方面，它被廣泛用于拖動各種機床。水泵、壓縮機、攪拌機、起重機械等

17、。在農業(yè)方面，他被廣泛用于拖動排灌機械、脫粒機及各種農產品的加工機械。在家用電器和醫(yī)療器械和國防設施中，異步電動機也應用十分廣泛，作為拖動各種機械的動力設備。隨著科學技術的不斷創(chuàng)新和工農業(yè)的迅猛發(fā)展，電氣化與自動化水平不斷提高，國民經濟各部門對異步三相異步電動機的需求量日益增加，對其性能，質量，技術經濟指標也相應地提出了越來越高的要求。因此，對三相異步電動機性能提出了許多新的更新的要求，必須適時實地做出更新與發(fā)展，以適應各個新興工業(yè)領域不同的特殊要求，特別是對需求量最大的中小型三相異步電動機，在保證其質量運行，壽命長和能滿足使用要求的同時，進一步節(jié)約銅、鐵等材料，提高效率和功率因數(shù)，以提高其經

18、濟技術指標與降低耗電。三相異步電動機已有近20年多年的研制開發(fā)、設計和生產史。尤其近些年來,隨著研制開發(fā)技術的不斷創(chuàng)新、迅速發(fā)展和完善，如集成化技術、智能化技術、網絡化技術、虛擬技術等，設計出 “更快、更精、更凈”的產品。第1章 概 述1.1我國電機制造工業(yè)發(fā)展近況與發(fā)展趨勢電動機制造是我國機械工業(yè)中較大的行業(yè)之一，它既是關系到各行各業(yè)自動化的重要基礎產品，又是與人類生活密切相關的面廣量大、品種繁多的通用產品。電動機是把電能轉變?yōu)闄C械能的主要執(zhí)行部件，國內60%70%的發(fā)電量被電機所消耗。因此，電機產品的品種、數(shù)量和質量各種性能水平的提高和發(fā)展，都會直接影響國民經濟各部門成套設備的發(fā)展水平。2

19、0世紀40年代以前，我國電機制造工業(yè)極端落后。50年代以仿制國外產品為主，60年代起走上自行設計的道路。在此之前只能生產一般中小型電機，而且批量小，品種單一。我國所生產的電動機大多是六十年代發(fā)展的產品, 部分是七、八十年代引進的國外移植產品,與國外同行業(yè)相比, 其技術水平、產品質量、結構工藝、制造能力、自動化程度等均偏低,仍有不小的差距。解放五十多年來，國內的電機制造業(yè)通過廣大工程技術人員的不懈努力，在非常落后的基礎上逐步建立起較為完整的電機制造工業(yè)體系，無論是在發(fā)展品種、提高產品質量方面，還是在數(shù)量方面，都取得了世人矚目的成績，為工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高做出了巨大的貢獻。我國已能獨立自

20、主地生產各種中小型電機，國內產品已經發(fā)展到100 多個系列，500多個品種，年生產能力達到5500萬kW以上 ，基本上滿足了社會各個方面對電機產品的需求。隨著電機理論的不斷完善，高新技術的快速發(fā)展，可以預言：未來的電機產品將朝著高性能化、智能化、微型化和網絡化的方向發(fā)展。1.2 電機的分類電機是以磁場為媒介進行電能與機械能相互轉換的電力機械。電機在國民經濟各個領域得到廣泛應用。需要的電機的種類各不相同，性能各異。電機的分類方法也用很多，故電機的種類也有很多。1）按工作電源分類： 根據電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。2）按結構及工作原理分類： 根據電動機按結構及工作原理的不同

21、，可分為直流電動機，異步電動機和同步電動機。直流電動機按結構及工作原理可分為無刷直流電動機和有刷直流電動機。12電機設計論文_電動機論文3)按轉子的結構分類： 根據電動機按轉子的結構不同，可分為籠型感應電動機和繞線轉子感應電動機。4)按用途分類： 可分為驅動用電動機和控制用電動機。我國目前生產的三相異步電動機月100個系列額，500多個品種，500多個規(guī)格。按電機尺寸分成大、中、小型。大型：中心高H > 0.63m,定子鐵心外徑Di > 1m,功率范圍在400KW以上，電壓為300 V和600 V。中型：中心高H =(0.3550.63)m,定子鐵心外徑Di =（0.51.0）m,

22、功率范圍在（451250）KW以上，電壓為380 V和3000 V和6000 V。小型：中心高H =(0.080.315)m,定子鐵心外徑Di =（0.120.5）m,功率范圍在（0.55132）KW以上，電壓為380 V。Y（IP44）系列的中心高H =(0.080.28)m,定子鐵心外徑Di =（0.120.445）m，共11個機座，功率范圍為（0.5590）KW，電壓380V。1.3三相異步電動機的結構和用途1.3.1異步電動機結構（1）固定部分有定子繞組、定子鐵心、機殼、端蓋、風罩。定子繞組是電動機的電路部分，通入三相交流電產生旋轉磁場的繞組。由三個在空間互隔120°電角度、

23、隊稱排列的結構完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內。定子鐵心是電機磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。通常是用軋成厚0.5或0.35毫米的硅鋼片疊成的（如圖1）。機殼是用來支撐定子鐵心和電動機端蓋。端蓋是用來支撐電動機的轉動部分（一般指轉子）。風罩保護風葉同時又起到通風的風路作用。圖1 定子鐵心（2）轉動部分有轉子鐵心、轉子鼠籠、轉軸、起動開關、軸承、風葉。轉子鐵心是整個電動機磁路的一部分，一般使用硅鋼片DR510-50，DR280-35。 轉子鼠籠起轉子繞組的作用轉子的導條均由鼠籠的端環(huán)所短路，形成一個多相的電路（如圖2）。鼠籠的材料一般采用高純鋁L01L0

24、5。轉軸是作為支撐轉子鐵心和傳遞力矩最不可缺少的結構部分。軸承主要是連接轉動部分與不動部分。風葉主要是冷卻電動機。圖2 鼠籠轉子（3）其他部分有出線盒、銘牌、起動或工作電容器。（4）三相異步電動機的總結構圖圖3 封閉式三相籠型異步電動機結構圖1軸承；2前端蓋；3轉軸；4接線盒；5吊環(huán)；6定子鐵心； 7轉子；8定子繞組；9機座；10后端蓋；11風罩；12風扇1.3.2異步電動機用途對于小型異步電動機來說，用途是十分廣泛的，常作為各類機械中的主要動力元件。Y系列小型異步電動機根據需要，既可以用于正常的工作環(huán)境，又可在潮濕、多塵、濕熱、多霉和日曬雨淋、嚴寒酷暑，沖擊波動，有爆炸危險和腐蝕性環(huán)境中使用

25、，既可恒速傳動，又可變速傳動。這類電機既可連續(xù)工作，有可斷續(xù)工作。因此廣泛用于各種機床，風機，水泵，壓縮機和傳輸機，農業(yè)食品加工等各類機械設備。1.4三相異步電動機的基本工作原理和運行特性1.4.1 基本工作原理電動機的工作原理是建立在電磁感應定律、全電流定律、電路定律和電磁力定律等基礎上的。如右圖4是三相交流異步電動機轉子轉動的原理圖(圖中只示出兩根導條)，當磁極沿順時針方向旋轉，磁極的磁力線切割轉子導條，導條中就感應出電動勢。電動勢的方向由右手定則來確定。因為運動是相對的，假如磁極不動，轉子導 條 沿逆時針方向旋轉，則導條中同樣也能感應出電動勢來。在電動勢的作用下，閉合的導條中就產生電流。

26、該電流與旋轉磁極的磁場相互作用，而使轉子導條受到電磁力F，電磁力的方向可用左手定則確定。由電磁力進而產生電磁轉矩，轉子就轉動起來。異步電動機的工作原理用箭頭式子可以簡單的表示如下：定子繞組通入三相交流電流?產生旋轉磁場?切割轉子繞組? 轉子繞組產生感應電勢?轉子中產生感應電流?轉子電流與磁場作用?產生電磁轉矩?運行。1.4.2三相異步電動機的工作特性異步電動機的工作特性是指在額定電壓及額定頻率下，電動機的主要物理量轉差率，轉矩電流，效率，功率因數(shù)等隨輸出功率變化的關系曲線。1轉差率特性 通常把同步轉速n1和電動機轉子轉速n二者之差與同步轉速n1的比值叫做轉差率，用s表示。關于轉差率的定義如下：

27、當電機的定子繞組接電源時，站在s?定子邊看，如果氣隙旋轉磁通密度與轉子的轉向一致，則轉差率s為：n1?n；n1如果兩者轉向相反，則：s?n1?n。式中的n1、n都理解為轉速的絕對值s是n1一個沒有單位的數(shù)，它的大小能反映電動機轉子的轉速。隨著負載功率的增加，轉子電流增大，故轉差率隨輸出功率增大而增大。2轉矩特性 異步電動機的輸出轉矩：轉速的變換范圍很小，從空載到滿載，轉速略有下降，轉矩曲線為一個上翹的曲線（近似直線）。3電流特性 空載時電流很小，隨著負載電流增大，電機的輸入電流增大。4效率特性 其中銅耗隨著負載的變化而變化（與負載電流的平方正比）；鐵耗和機械損耗近似不變；效率曲線有最大值，可變

28、損耗等于不變損耗時，電機達到最大效率。異步電動機額定效率載74-94%之間；最大效率發(fā)生在(0.7-1.0)倍額定效率處。 5功率因數(shù)特性 空載時，定子電流基本上用來產生主磁通，有功功率很小，功率因數(shù)也很低；隨著負載電流增大，輸入電流中的有功分量也增大，功率因數(shù)逐漸升高；在額定功率附近，功率因數(shù)達到最大值。如果負載繼續(xù)增大，則導致轉子漏電抗增大（漏電抗與頻率正比），從而引起功率因數(shù)下降。1.5 三相異步電動機的起動與調速1.5.1三相異步電動機的起動（1）直接起動直接起動是用閘刀開關或接觸器把電機的定子繞組直接接到具有額定電壓的電源上。是一種最簡單而應用廣泛的起動方法。1）優(yōu)點：無需附加起動設

29、備，操作方便；2)缺點：起動電流大，起動轉矩小，須足夠大的電源；3)適用條件：小容量電動機帶輕載的情況起動。（2）降壓起動用降低電機端電壓的方法限制制動起動電流，待電機轉速接近正常轉速后，再將端電壓升高到額定電壓。 如果電源容量不夠大，可采用降壓起動。即起動時，降低加在電動機定子繞組電壓，起動時電壓小于額定電壓，待電動機轉速上升到一定數(shù)值后，再使電動機承受額定電壓，可限制起動電流。1) Y-降壓起動2) 自耦變壓器降壓起動3) 電阻降壓或電抗降壓起動4) 延邊三角形降壓起動（3）軟起動軟起動就是在電動機(鼠籠式) 定子回路串入有限流作用的電力器件來實現(xiàn)電機的起動。通過這種方法降低起動電流。軟起

30、動是采用軟件控制方式來平滑起動電動機，一方面在控制方式上以軟件控制強電，另一方面在控制結果上將電動機的起動特性由“硬”平滑變?yōu)椤败洝?。軟起動過程中產生高次諧波，對周邊環(huán)境要求比較高，同時起動設備投資非常大；但它起動時無沖擊電流，可保持平滑起動，并且可根據負載情況實現(xiàn)自由無級的起動。軟起動方式：1 液阻式軟起動 2 磁控式軟起動 3 智能式軟起動。1.5.2三相異步電動機的調速三相異步電動機轉速公式為： n?60f1?1?s? p從上式可見，改變供電頻率f、電動機的極對數(shù)p及轉差率s均可太到改變轉速的目的。異步電動機的調速主要有三種方法.1、變極調速 n1?60f1，異步電動機正常運行時，轉子轉

31、速n略低于n1，所以，一旦pp改變，n1改變，n也隨著改變。1）YYY 變極調速 屬于恒轉矩調速方式2）YY變極調速 屬于恒功率調速方式2、變頻調速 異步電動機的轉速：n?60f1?1?s?。當轉差率S變化不大時，n近似正p比于頻率f1，可見改變電源頻率就可改變異步電動機的轉速。常用的異步電動機變頻調速控制方式通常有兩種，即恒轉矩變頻調速和恒功率變頻調速。（1） 恒轉矩變頻調速。電機變頻調速前后額定電磁轉矩相等，即恒轉，T?TTeNTeN矩調速時，有 。（2） 恒功率變頻調速。電機變頻調速前后它的電磁功率相等，即''。 Pem?TTem?1?TTem?112電機設計論文_電動機

32、論文3、轉子回路串電阻調速轉子串入附加電阻，使電動機的轉差率加大，電動機在較低的轉速下運行。串入的電阻越大，電動機的轉速越低。此方法設備簡單，控制方便，但轉差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級調速，機械特性較軟。串電阻前后保持轉子電流不變，則有： R2R2?R? ，cos?2?cos?2N ?SNS電磁轉矩為： Tem?CM?mI2cos?2 ，保持不變，即屬于恒轉矩調速。1.6 感應電動機的主要性能指標和額定參數(shù)感應電動機的主要性能指標、基準值和額定參數(shù)。1.7電機節(jié)能電動機廣泛應用于工業(yè)、商業(yè)、公用設施和家用電器等各個領域，作為風機、水泵、壓縮機、機床等各種設備的動力。中小型三相異步電動

33、機是電力機械的最主要的原動機。目前中國電動機消耗的電量約占全國用電量的60，而中小型電動機占到全國電動機功率的75，若把中小型電動機的效率平均提高一個百分點，一年可節(jié)電20多億kWh。由此可見，電動機的節(jié)能潛力巨大，提高中小型電動機的能源效率是工業(yè)終端設備節(jié)能的一個重要方面。一般采取的節(jié)能措施如下：1、選用節(jié)能電動機Y系列三相異步電動機是全國統(tǒng)一設計的新系列小型鼠籠轉子電動機。Y系列電動機效率較高，全系列加權平均效率為88.27%，比J02系列高0.41%,起動轉矩比J02系列平均提高30%，因此有利于用戶既滿 足對起動轉矩要求高而又可選用容量較小的電動機 。這有利于提高節(jié)電效果。2、合理選擇

34、電動機容一般電動機負載的系數(shù)在0.5-1范圍內為高效區(qū)。電動機容量要根據生產機械需要的功率來決定。但實際中往往會出現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，由于容量選擇不合理，使電動機經常處于輕載狀態(tài)，致使功率因數(shù)降低，增加線路損耗。所以要根據不同負載合理選擇電動機。3、異步電動機采取調速節(jié)電目前，風機與泵類設備常用調節(jié)閥門或擋板開啟度的方法來調節(jié)流量，電能浪費很大。而用電動機調速來調節(jié)流量，可使風機、泵長期在高效率狀態(tài)運行，節(jié)電可達30%-60%a。表1列出異步電動機幾種常用的調速方式及特點。在工農業(yè)生產中可根據電機、場地、調速要求等情況選擇調速方案。對于不同的負載類型選用不同類型的電動機，可以獲得良好的節(jié)電

35、效果。(1)可變轉矩型異步電動機。其最大轉矩和額定轉矩都和轉速成正比，故低速時最大轉矩和額定轉矩都只有高速時的一半(倍極比電動機)，而額定功率只有高速額定功率的1/4。這類電動機適合泵、風機使用，因它的特性基本上與負載特性配合。接線方式是低速時為串聯(lián)Y,高速時為并聯(lián)Y。(2)恒轉矩型異步電動機。其最大轉矩和額定轉矩近似地保持不變，額定功率正比于轉速。這類電動機適合傳送帶、壓縮機和機床進給機構使用接線方式是:低速時為串聯(lián)0,高速時為并聯(lián)Y(3)恒功率型異步電動機。其最大轉矩和額定轉矩反比于轉速。這類電動機適合于金屬切削機床、卷揚機等。接線方式是:低速時為并聯(lián)Y,高速時為串聯(lián)。第2章 三相鼠籠式異

36、步電動機的設計方法2.1 電磁負荷的選擇與匹配2.1.1電磁負荷對電機性能和經濟性的影響/由于正常電機中系數(shù)?p、KNM、與Kdp實際上變化不大，因此在計算功率P/與轉速n一定時，電機的主要尺寸決定于電磁負荷A、B?。電磁負荷越高，電機尺寸將越小，重量越輕，成本也越低。這就是在一般可能情況下，一般希望選取較高電磁負荷和B?的原因。但電磁負荷選取與眾多因素有關，不但影響電機有效材料的耗用量，而且對電機參數(shù)、起動和運行性能、可靠性都有重要影響。（1） 線負荷A較高，氣隙磁密B?不變1 電機體積和尺寸的減小，可節(jié)約鋼鐵材料 2 B?一定時，由于鐵心重量減小，鐵耗隨之減小 3 繞組用銅量增加 4 增大

37、了電樞單位表面上銅耗，繞組溫升增高 5 影響電機參數(shù)和電機特性 （2）氣隙磁密B?高，線負荷A不變1 電機體積和尺寸的減小，可節(jié)約鋼鐵材料 2 電樞基本鐵耗增大 3 氣隙磁位降和磁路飽和程度增大 4 影響電機參數(shù)和電機特性 2.1.2 電磁負荷的選擇電磁負荷與預防護等級、冷卻方式、轉子結構、絕緣等級及電壓有直接關系。決定電磁負荷時。對于小型電機而言，各種產品之間磁密的波動范圍不大。只是對于斷續(xù)運行電機或者最大轉矩要求高、功率數(shù)允許略低的產品，磁密可以略高。但電密及熱負荷AJ1波動較大。當磁密及J1選定后，根據電磁負荷的匹配關系，求取轉子電密及調整定子齒部、軛部的磁密，電磁負荷選得高，就節(jié)省材料

38、，但它受效率?,cos?及溫升約束，不能選得過高。在推薦的范圍內：1 A 隨功率增加而增加，減少A可提高過載能力； 2 B? 隨極數(shù)增加面增加，降低B?可提高cos?； 3 J1 則隨功率增加而減小，隨散熱能力提高而提高。同時繞線轉子的J1要比籠型轉子的J1選低5%10%；斷續(xù)運行的可比連續(xù)的選的高些。2.1.3 電荷負荷的匹配電磁負荷的匹配直接影響電機的溫升（定子繞阻溫升），盡管隨著電機類型不同，溫度場分而亦不同，但仍有一個共同的規(guī)律。就散熱而言，轉子熱量有很大一部分要先傳給定子，再經機座或通風道，與定子熱量匯集在一起傳給周圍介質。對于Y系列電機而言，磁負荷亦應遵循類似的規(guī)則，轉子部分損耗很

39、小，轉子部分磁密只要在推薦范圍內選取，其損耗可忽略不計。電機總的鐵耗可以以為僅由定子齒部鐵耗及定子軛部鐵耗兩部分構成。當鐵心尺寸確定后，鐵耗隨磁密的增加而增加。對于4極電機而言，齒、軛磁密相近時，由于軛部體積較大，其鐵耗常常是齒部好幾倍。所以設計人員常將軛部磁密選項得較低，齒部選得較高，這從計算結果看是合適的，但在散熱途徑中齒部的散熱不如軛部；同時，齒部磁密偏高，這會使其脈振損耗顯著增加，這些從計算結果很難察覺，但卻往往導致溫升增高，因此齒部磁密不宜偏高。2.2 主要尺寸、氣隙長度的選取及繞組型式的選擇2.2.1主要尺寸的選擇設計的主要任務是確定電動機的主要尺寸，選擇定轉子磁路結構，設計定轉子

40、沖片和選擇繞組數(shù)據，然后利用有關公式對初始設計方案進行較核，調整電動機的某些設計參數(shù)，直至電動機的電磁設計方案符合技術經濟指標求。三相鼠籠異步電動機的主要尺寸包括定子內徑Di1和電樞計算長度lef 6.11P'P'決定電機主要尺寸的基本關系式：Dl?' .?CAABnnapKNmKdp1?2i1ef其中感應電動機的計算功率P/為：P'?m1E1I1由于感應電動機額定功率為：PN?m1UN?I1?cos? 比較上兩式，則有P'?E1iPN UN?.cos?在生產實際中，設計感應電機時往往只需參考已經制定的同類型、相近規(guī)格電機的尺寸。一般來說，三相異步電動機

41、的設計可有如下兩種情況：(1)直接利用某特定的定子沖片，以提高電動機定子沖片的通用性和縮短電動機的研制周期。在此情況下，由給定的定子沖片，即可知道定子沖片內徑，再由電動機的功率和電機常數(shù)選取電樞計算長度。(2)在給定電動機的性能指標，而無其他限制。此時根據預估的電磁負荷，有電動機的功率和轉速可選定電動機的Di21Lef，然后憑經驗選取一定的主要尺寸比Lef?1，得出電機的主要尺寸。2.2.2 氣隙長度的選取及確定氣隙?的數(shù)值基本上決定于定子內徑、軸的直徑和軸承間的轉子長度。異步電動機的氣隙長度是影響制造成本和性能的重要設計參數(shù)，它的取值范圍很寬，選得小，可使勵磁電流降低而提高功率因數(shù)，但槽漏抗

42、也隨之增加，使起動轉矩、最大轉矩降低。過小的氣隙也容易招致定、轉子相擦。但若選得大，則情況剛好相反。在異步電動機設計選取氣隙時，需考慮多種影響。從電抗去磁能力考慮，較小的?對提高抗去磁能力有利，但由于制造和裝配工藝的限制，氣隙不能取的太小。與材料有關，較小時，抗去磁能力相對較差?宜取小些。極數(shù)是選取? 值需考慮的重要因數(shù)。2.2.3鐵心尺寸鐵心的尺寸指定子鐵心外徑、內徑、轉子鐵心內徑及鐵心長。鐵芯沖片一般由相互絕緣的0.5mm厚硅鋼片沖成，沖片內圈有均勻分布的槽，用來嵌放定子繞線。當冷卻方式、工作制不同時，可參考下列關系選取鐵心尺寸。自冷式（不帶內、外風扇）電機，當上列其他特征與自扇冷（IC0

43、104）產品的相同時，若維持相同的輸出功率，應選比后者高23個功率等級的電機鐵心尺寸。斷續(xù)運行（以S3、FC=40%工作制為代表）電機，當上列其他特征均與連續(xù)12電機設計論文_電動機論文運行的相同，并維持相同的功率時，可選取比連續(xù)的低約1個功率等級的鐵心尺寸。若為工作制時，F(xiàn)C分別為15%、25%、60%，則應分別在40%的基礎上乘以1.4、1.19及0.845，即為在同一鐵心下分別對應的輸出功率。若維持功率不變，可據此近似地推算出鐵心尺寸。2.2.4定子繞組形式和節(jié)距的選擇繞組的形式，連同其結構參數(shù)對電機的所有電氣性能均產生不同程度的影響。不同的形式的繞組按照各自的特性有不同的適用范圍。 1

44、、單層鏈式繞組優(yōu)點：1 槽內無層間絕緣，槽利用率高，散熱好；2 同一槽內的導線都屬于同一相，在槽內不會發(fā)生相間擊穿。3 線圈總數(shù)比雙層少一半，嵌線比較方便，節(jié)約嵌線工時； 缺點：1 不易做成短距，磁勢波形比雙層繞組差；2 電機導線較粗時，繞組嵌放和端部的整形比較困難；圖 5 24槽 節(jié)距16 單層鏈式通過改善磁動勢波形是使氣隙磁動勢分布接近正弦波，即其諧波含量減少了，由此帶來的效果是附加損耗，電磁噪聲減小了；T-S曲線與的形狀也改善了，即減少了附加轉矩，提高了起動過程的最小轉矩；提高繞阻系數(shù)則意味著使Bg下降，cos? 及效率都得到提高，或者保持Bg不變，適當減少匝數(shù)，或者縮短鐵心，即收到節(jié)銅

45、或硅鋼片的效果。2.3 籠型轉子的尺寸設計 2.3.1 轉子槽數(shù)選擇及定轉子槽配合問題籠型轉子感應電機在選取轉子槽數(shù)時，必須與定子槽數(shù)有恰當?shù)呐浜?。如果配合不當，會使電機性能惡化。下面就槽配合對附加損耗、附加轉矩、振動與噪聲等的影響作扼要的介紹。 （1） 槽配合對附加損耗的影響感應電機的附加損耗主要由氣隙諧波磁通引起。這些諧波磁通在定轉子鐵心中產生高頻損耗（表面損耗和齒部脈振損耗），在籠型轉子中產生高頻電流損耗。其中以定、轉子齒諧波的作用最為顯著。當定、轉子槽數(shù)相等時，定子齒諧波磁通不會在轉子中產生高頻電流損耗。當定、轉子槽數(shù)很接近時，轉子齒中由定子齒諧波磁通引起的脈振較小，脈振損耗也就較小。

46、同理，定子齒中由轉子齒諧波磁通引起的脈振損耗也較小。 （2）槽配合對異步附加轉矩的影響異步附加轉矩是某一極對數(shù)的定子諧波磁場與由它感應于轉子中的電流所建立的同一極對數(shù)的諧波磁場相互作用而產生的。這兩個磁場之間有直接的依賴關系。定子?次諧波磁勢產生的異步附加轉矩最大值與基波磁勢產生的起動轉矩之比：TvmaxTst1Xm?K2vKskv? 。 '?2vR2KK?21sk1?2（3）槽配合對同步附加轉矩的影響如果定子某一個諧波磁場感應于轉子中的電流所建立的某一諧波磁場的極對數(shù)，等于另一個定子諧波磁場的極對數(shù)，則在某一轉速下，這兩個極對數(shù)相等的定轉子磁場可以在空間上同步旋轉而相對靜止，因此它們

47、相互作用而產生一個象同步電機一樣的轉矩，稱為同步附加轉矩。同步附加轉矩迭加在電動機的異步轉矩上，使電機的轉矩特性曲線發(fā)生畸變，影響電機的起動性能。其中，由定子齒諧波磁場和轉子齒諧波磁場所構成的附加同步轉矩最嚴重。 （4）槽配合對振動和噪聲的影響當槽配合符合下列條件時，定、轉子齒諧波磁場將引起電機振動和噪聲：Z1?Z1?i?i?1,2,3.?Z2=Z1?2p?i?同樣，定、轉子相帶諧波磁場與轉子一階齒諧波引起振動和噪聲的條件為：Z1?2pm1k1?k1?0,i?1,2,3.?Z2=2pm1k1?i?（5）感應電機定、轉子槽配合的選擇定、轉子槽配合對感應電機附加損耗、附加轉矩、振動和噪聲等影響很大。通常在選擇槽配合時主要考慮下列原則：1）為了減小附加損耗，應采取少槽近槽配合2）為了避免在起動過程中產生較強的異步附加轉矩，應使 z2?1.25?z1?p?。 3）為了避免在起動過程中，產生較強的同步附加轉矩、振動和噪聲，應避免采用下表1第4項所列的槽配合。 表12.3.2 轉子槽形的選擇和槽形尺寸的確定（1）轉子槽形 感應電動機籠型轉子槽型種