三相鼠籠式異步電動機(jī)設(shè)計(jì)_學(xué)士學(xué)位論文

1、NANCHANG UNIVERSITY學(xué) 士 學(xué) 位 論 文THESIS OF BACHELOR（20072011年）題 目: Y250M-4 55KW三相鼠籠式異步電動機(jī)設(shè)計(jì) 英文題目: Y250M-4 55KW Three-phase asynchronous motor design a rat trap type 學(xué) 院: 共青學(xué)院 系 別: 工程技術(shù)系 專 業(yè): 電氣工程及其自動化 起訖日期: 2010年12月24日2011年5月4日 說明畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，并經(jīng)專業(yè)學(xué)科組審定，下達(dá)到學(xué)生。進(jìn)度表由學(xué)生填寫，每兩周交指導(dǎo)教師簽署審查意見，并作為畢業(yè)設(shè)計(jì)工作 檢查的主要依據(jù)。

2、學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師下達(dá)的任務(wù)書獨(dú)立完成開題報(bào)告，3周內(nèi)提交給指導(dǎo)教師 批閱。本任務(wù)書在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成后，與論文一起交指導(dǎo)教師，作為論文評閱和畢業(yè) 設(shè)計(jì)答辯的主要檔案資料，是學(xué)士學(xué)位論文成冊的主要內(nèi)容之一。一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求）原始數(shù)據(jù) 型號： Y 額定功率： 額定電壓： 額定轉(zhuǎn)速： 額定頻率：主要性能指標(biāo) 效率： 功率因數(shù)： 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)： 起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)： 起動電流倍數(shù)：設(shè)計(jì)中選用的基值 電壓基準(zhǔn)值：V 為電動機(jī)額定相電壓 功率基準(zhǔn)值：=55KW 為電動機(jī)額定功率 電流基準(zhǔn)值： 為電動機(jī)每相的功電流 阻抗基準(zhǔn)值： 轉(zhuǎn)矩基準(zhǔn)值： 為電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 設(shè)計(jì)指標(biāo)要求

3、效率： 計(jì)算值，修改值 飽和系數(shù)： FT修改值， F計(jì)算值，滿載電勢標(biāo)么值： （1-l）修改值，（1-L）計(jì)算值起動電流倍數(shù)： IST修改值，IST計(jì)算值電磁設(shè)計(jì)中若干參數(shù)的選擇及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 槽滿率： sf=75% -80% 槽絕緣厚：采用聚脂薄膜和聚脂無紡布復(fù)合材料（DMD，DMD+M和DMDM） H80H112 Ci=0.25(mm) H132H160 Ci=0.3（mm） H180H280 Ci=0.35（mm） 槽楔厚h： 槽楔采用新型軟槽楔和3240環(huán)氧玻璃布壓板，計(jì)算時(shí)厚度h=2mm： 疊壓系數(shù)：H80-H160 定子沖片不涂漆時(shí) =0.95 H180-H280 定子沖片涂漆時(shí) =0

4、.92 沖剪余量：=0.5cm 轉(zhuǎn)子斜槽：為一個(gè)定子齒距 定子繞組型式：H160及以下全部采用單層軟繞組；H180及以上采用雙層迭繞組 硅鋼片材料：采用D23硅鋼片， 導(dǎo)電材料：定子繞組采用QZ-2型高強(qiáng)度聚脂漆包圓銅線；轉(zhuǎn)子鑄鋁，采用AL-1；線徑為0.63-1.0(mm)時(shí)，漆膜雙面厚度計(jì)算時(shí)取0.06mm;線徑為1.0-1.6(mm)時(shí)，漆膜雙面厚度計(jì)算時(shí)取0.08mm; 設(shè)計(jì)時(shí)雜散損耗假定值：設(shè)計(jì)要求 復(fù)算原設(shè)計(jì)方案； 上機(jī)設(shè)計(jì)三個(gè)方案： 在原復(fù)算方案的基礎(chǔ)上節(jié)省材料；在原復(fù)算方案的基礎(chǔ)上提高性能；在原復(fù)算方案的基礎(chǔ)上既節(jié)省材料，又提高性能； 將最好的一個(gè)方案的全部設(shè)計(jì)步驟、計(jì)算過程寫

5、出來（要有文檔、電子版本及幻燈片）； 將三個(gè)方案進(jìn)行比較，并用已學(xué)過的理論進(jìn)行分析。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容及張數(shù)1、三相異步電動機(jī)總裝備圖 1張2、定子沖片圖 1張3、轉(zhuǎn)子裝備圖 1張4、繞組聯(lián)接圖（只畫一相） 1張三、畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)物內(nèi)容及要求（1） 三相異步電動機(jī)手算設(shè)計(jì)程序，主要是根據(jù)電機(jī)的額定數(shù)據(jù)及主要尺寸進(jìn)行電機(jī)基本的磁路計(jì)算和參數(shù)計(jì)算及起動性能計(jì)算，要求計(jì)算結(jié)果誤差在允許范圍內(nèi)。（2） 編制程序進(jìn)行調(diào)試并在此基礎(chǔ)上綜合設(shè)計(jì)。（3） 提出電動機(jī)的效率優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，采用程序進(jìn)行優(yōu)化。（4） 繪制電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子沖片圖，定子繞組圖，轉(zhuǎn)子裝配圖，電機(jī)總裝配圖紙。 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃序號各階段工作

6、內(nèi)容起訖日期備注1選擇課題，查閱資料，撰寫開題報(bào)告3.24 4.42復(fù)算原設(shè)計(jì)方案，反復(fù)檢查設(shè)計(jì)中存在的問題4.7 4.253設(shè)計(jì)調(diào)試三個(gè)新方案4.28 5.91.省材料2.提高性能3.最優(yōu)化4AutoCAD繪圖5.12 5.165整理資料，完成畢業(yè)論文5.19 6.66畢業(yè)答辯6.9 6.13五、主要參考資料1 陳世坤，電機(jī)設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社2 戴文進(jìn)，電機(jī)學(xué)航空工業(yè)出版社 3 王沖權(quán)，電機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與優(yōu)化技術(shù)上海交通大學(xué)出版社4 程福秀，電機(jī)的設(shè)計(jì)與計(jì)算龍門聯(lián)合書局5 彭友元，電機(jī)繞組手冊遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 6 季杏法，小型三相異步電動機(jī)技術(shù)手冊機(jī)械工業(yè)出版社7 劉寶友，三相異步電動

7、機(jī)可靠性和經(jīng)濟(jì)分析中小型電機(jī) 8 倪文乞、傅豐禮，中小型電機(jī)“十五”發(fā)展戰(zhàn)略中小型電機(jī)9 張建華、楊鵬，三相異步電動機(jī)參數(shù)的確定中小型電機(jī)10 李景燦，高效率三相異步電動機(jī)研究與應(yīng)用情況綜述中小型電機(jī)11 沈陽工業(yè)大學(xué)教研組，三相異步電動機(jī)設(shè)計(jì)原理與實(shí)驗(yàn)沈陽工業(yè)大學(xué)電機(jī)系12 上海電氣科學(xué)研究所，中小型電機(jī)設(shè)計(jì)手冊機(jī)械工業(yè)出版社13 南昌大學(xué)電氣自動化系電機(jī)教研室，中小型三相異步電動機(jī)電磁設(shè)計(jì)手算程序南昌大學(xué) 六、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度表（本表每兩周由學(xué)生填寫一次，交指導(dǎo)教師簽署審查意見）第一、二周（ 月 日至 月 日）學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審查意見： 年 月 日第三、四周（ 月 日至 月 日）學(xué)生主

8、要工作： 指導(dǎo)教師審查意見：年 月 日第五、六周（ 月 日至 月 日）學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審查意見：年 月 日 第七、八周（ 月 日至 月 日）學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審查意見：年 月 日第九、十周（ 月 日至 月 日）學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審查意見：年 月 日第十一、十二周（ 月 日至 月 日）學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審查意見：年 月 日第十三、十四周（ 月 日至 月 日）學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審查意見：年 月 日第十五、十六周（ 月 日至 月 日）學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審查意見：年 月 日第十七、十八周（ 月 日至 月 日）學(xué)生主要工作： 指導(dǎo)教師審查意見：年 月 日七、其他（學(xué)

9、生提交）1、開題報(bào)告1份 2、外文資料譯文1份（2000字以上，并附資料原文） 3、論文1份（8000字以上） 指 導(dǎo) 教 師： 學(xué)科組負(fù)責(zé)人： 學(xué)生開始執(zhí)行 任務(wù)書日期 2008.03.24 學(xué)生姓名 送交畢業(yè)設(shè)計(jì)日期 2008.06.07 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目: Y250M-4 55KW三相鼠籠式異步電動機(jī)設(shè)計(jì) 英文題目: Y250M-4 55KW Three-phase asynchronous motor design a rat trap type 學(xué) 院: 共青學(xué)院 系 別: 工程技術(shù)系 專 業(yè): 電氣工程及其自動化 班 級: 07級電氣本 學(xué)生姓名: 晏 悠 學(xué) 號:

10、8051207037 指導(dǎo)老師: 楊 莉 起訖日期: 2010年12月24日2011年5月4日 一、選題的依據(jù)及意義： 隨著社會的不斷發(fā)展，如今在各行各業(yè)對工業(yè)技術(shù)要求的不斷提高，電機(jī)無論是交通運(yùn)輸、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)商務(wù)與辦公設(shè)備，還是日常生活中的家用電器都大量地使用各式各樣的電機(jī)現(xiàn)有90%以上的動力來源于電動機(jī)，電動機(jī)已與人們的日常生活密不可分。據(jù)相關(guān)資料介紹，現(xiàn)有90%以上的動力源來自于電動機(jī)，我國生產(chǎn)的電能大約有b0%消耗于電動機(jī)。而動力與運(yùn)動是可以互相轉(zhuǎn)換的，從這個(gè)意義上講，電動機(jī)也是最常見的運(yùn)動源，對運(yùn)動控制的最有效方式是對運(yùn)動源的控制，因此，常常通過對電動機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)

11、運(yùn)動控制。比較簡單的電動機(jī)控制，如在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻讓電機(jī)啟動、制動和正反轉(zhuǎn)，這類控制可以通過繼電器和電子開關(guān)元件使電路開通或關(guān)斷就可以了。在各種機(jī)床設(shè)備及生產(chǎn)流水線中，現(xiàn)己普遍采用帶微機(jī)的可編程控制器，按一定的規(guī)律控制各類電動機(jī)的動作。對于復(fù)雜的電動機(jī)控制，主要指對電動機(jī)的速度、轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩、電壓、電流等物理量進(jìn)行控制，而且往往需要非常精確的控制。 三相鼠籠式異步電動機(jī)是目前工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛的一種電動機(jī)，在電網(wǎng)的總負(fù)載中，異步電動機(jī)的容量約占整個(gè)動力負(fù)載的85%，可見其使用的廣泛性和重要性，在供水泵站中亦廣泛使用。傳統(tǒng)的直流電機(jī)和交流電機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)，直流電動機(jī)的調(diào)速性能很好，但帶有機(jī)械換向器，

12、有機(jī)械磨損和換向火花等問題:交流電動機(jī)，無論是異步電動機(jī)還是同步電動機(jī)，結(jié)構(gòu)都比直流電動機(jī)簡單，工作也比直流電動機(jī)可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，它們的速度不能方便而又經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)。交流電機(jī)采用正弦脈寬調(diào)制方式進(jìn)行變頻調(diào)速是比較理想的，目前，三相鼠籠式異步電動機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、堅(jiān)固耐用等一系列優(yōu)點(diǎn)獲得了廣泛的應(yīng)用。 因此，我們在通過電機(jī)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)已基本掌握電機(jī)學(xué)、電機(jī)設(shè)計(jì)和電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)等課程的知識，對電機(jī)理論有較好的理解的前提下，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中選擇三相異步電機(jī)設(shè)計(jì)的課程既是對所學(xué)專業(yè)知識的鞏固和檢驗(yàn)，也是未來實(shí)踐的必然要求。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢：20世紀(jì)40年代以前，我國電機(jī)

13、制造工業(yè)極端落后。中華人民共和國成立后，電機(jī)工業(yè)才獲得了迅速發(fā)展，產(chǎn)品的品種、數(shù)量不斷增加，技術(shù)水平逐步提高。50年代以仿制國外產(chǎn)品為主，60年代起即走上自動設(shè)計(jì)的道路；50年代初只能生產(chǎn)一般中小型電機(jī)，不久即能制造大型發(fā)電設(shè)備和特殊用途電機(jī)，與此同時(shí)，新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝的應(yīng)用日益廣泛。建國以來我國電機(jī)工業(yè)迅速發(fā)展，取得了可取的成績。但是，由于我國工業(yè)基礎(chǔ)比較薄弱，電機(jī)產(chǎn)品品種還不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)的需要；在產(chǎn)品質(zhì)量方面，除少數(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平外，多數(shù)與國外先進(jìn)水平相比還存在一定的差距；在產(chǎn)量、單機(jī)容量、新材料供應(yīng)和勞動生產(chǎn)率等方面，和國外先進(jìn)水平的差距也比較大。改變這一落后面貌，

14、還需我們付出艱苦的努力。如今，隨著我國科技的日益發(fā)展，人們對自動化的需求越來越高，使電動機(jī)的復(fù)雜控制成為主流，而三相鼠籠式異步電動機(jī)其應(yīng)用領(lǐng)域更是極為廣泛。例如:工業(yè)方面的各種加工中心、專用加工設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、泵和壓縮機(jī)、新型工業(yè)縫紉機(jī)等設(shè)備的控制;軍事和航天方面的衛(wèi)星姿態(tài)、飛船光電池對太陽跟蹤、雷達(dá)天線的控制。一個(gè)國家電機(jī)工業(yè)的發(fā)展水平，常以它能為電力工業(yè)提供多少和提供多少樣的發(fā)電裝備作為主要衡量標(biāo)志。1960到1970年間，全世界電站的總裝機(jī)容量增長了1.1倍，也就是十年間翻上一番以上，這不僅表現(xiàn)于發(fā)電設(shè)備的產(chǎn)量，還表現(xiàn)于電機(jī)制造的發(fā)展水平。近年來，在一些先

15、進(jìn)的工業(yè)國家中，直流電動機(jī)已普遍使用晶閘管供電，直流電機(jī)主要只用于那些不宜采用晶閘管供電的系統(tǒng)中。而交流電機(jī)在國外也已成系列生產(chǎn)。目前生產(chǎn)的同步電動機(jī)最大容量已達(dá)70MW、2極，鼠籠感應(yīng)電動機(jī)為12MW、2極。此外，近年來還先后出現(xiàn)和發(fā)展了帶晶閘管變頻裝置的低速同步電機(jī)，戶外電動機(jī)，低噪聲電動機(jī)以及與中小型電機(jī)類似的大型電機(jī)等多種產(chǎn)品，三相鼠籠式異步電動機(jī)應(yīng)用更為突出。隨著電子計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，特別是小型和微型電子計(jì)算機(jī)在我國的迅速普及和應(yīng)用，采取計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)電產(chǎn)品或其它一些產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作已成為一種必然的發(fā)展趨勢，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，簡稱CAD（Computer Aided Design）正在逐步

16、受到人們的重視，并且日益完善。處于生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)研究的進(jìn)一步發(fā)展，對電機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造提出了更高的要求。人們希望電機(jī)產(chǎn)品具備更高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以更少的材料和能耗得到更加可靠、優(yōu)良的質(zhì)量。這就要求電機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的，以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主的較粗造的手工計(jì)算，逐步轉(zhuǎn)入一計(jì)算為主的比較精密的科學(xué)計(jì)算，電子計(jì)算機(jī)不僅作為高速運(yùn)算工具來代替繁雜的手工計(jì)算，而且可以發(fā)揮其存儲和邏輯判斷功能，使人們有條件提出更加符合實(shí)際的數(shù)學(xué)模型，改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)計(jì)算公式。在另一方面，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和新技術(shù)的開發(fā)，要求電機(jī)產(chǎn)品的新品種新要求也不斷增多，以滿足各不同的需要。為了迅速更新電機(jī)產(chǎn)品，縮短設(shè)計(jì)周期，也迫切要求電機(jī)設(shè)計(jì)

17、工作從手工計(jì)算中解放出來。采用計(jì)算機(jī)輔助電機(jī)設(shè)計(jì)后，可以使設(shè)計(jì)周期大大縮短、設(shè)計(jì)質(zhì)量大為提高，產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也有很大改善。三、本課題研究內(nèi)容： 中小型三相感應(yīng)電動機(jī)電磁計(jì)算程序是根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任務(wù)書（技術(shù)建議書）的規(guī)定，參照生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過計(jì)算和方案比較，來確定與所設(shè)計(jì)電機(jī)電磁性能有關(guān)的尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關(guān)材料，并核算其電磁性能。其主要內(nèi)容包括以下四個(gè)步驟，分別是：額定數(shù)據(jù)及主要尺寸的計(jì)算；磁路計(jì)算；參數(shù)計(jì)算；起動計(jì)算。四、本課題研究方案：在核算原方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計(jì)三個(gè)方案，其中多個(gè)方案亦有不同的要求，從而找出最佳方案：方案一：節(jié)省材料，將鐵芯縮短5毫米，盡量減少定子繞組用銅量

18、、用硅銅量、用鐵量和轉(zhuǎn)自繞組用鋁量。方案二：提高性能，提高效率、減少起動電流、增大起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩。方案三：既節(jié)省又提高性能。五、研究目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度： 研究目標(biāo)：該課題研究的主要內(nèi)容是中小型三相異步電動機(jī)電磁計(jì)算，其目標(biāo)是通過三相異步電動機(jī)電磁計(jì)算來確定所設(shè)計(jì)電機(jī)的額定數(shù)據(jù)，主要尺寸，重要參數(shù)，空載特性，起動性能，使各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。在各項(xiàng)參數(shù)和性能指標(biāo)符合有關(guān)規(guī)定的情況下，設(shè)計(jì)一個(gè)性能符合標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)，最大程度的發(fā)揮電機(jī)性能，提高電機(jī)的效率，提高產(chǎn)品的技術(shù)附加值。主要特色：該設(shè)計(jì)主要是通過查表獲得數(shù)據(jù)并按照中小型三相異步電動機(jī)電磁計(jì)算程序手動計(jì)算設(shè)計(jì)，它要求設(shè)計(jì)人員必須全面地

19、、綜合地看問題，并能因時(shí)因地制宜針對具體情況采取不同地解決方法。在設(shè)計(jì)過程中，除了要滿足設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定，還應(yīng)該結(jié)合實(shí)際，從提高電機(jī)的效率，改善電機(jī)的功率因數(shù)及其調(diào)速性能等方面出發(fā)，設(shè)計(jì)一臺符合實(shí)際生產(chǎn)需要的電動機(jī)。工作進(jìn)度：序號時(shí)間安排工作內(nèi)容1早期準(zhǔn)備階段確定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目、根據(jù)對畢業(yè)題目的初步了解完成開題報(bào)告2 第12周熟練三相鼠籠式異步電機(jī)的基本原理 3 第34周上機(jī)編程練習(xí)、學(xué)習(xí)并熟練掌握電氣CAD軟件的使用方法4 第57周掌握三相鼠籠式異步電機(jī)的各項(xiàng)特點(diǎn)并對其進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)原理圖，器件選用明細(xì)，全面分析工作原理5 第812周詳細(xì)設(shè)計(jì)三相鼠籠式異步電動機(jī)，其中包括定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組與鐵

20、心的設(shè)計(jì)，還有工作性能、啟動性能與效率的計(jì)算，利用計(jì)算機(jī)檢驗(yàn)以上設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)是否合理 6 第1315周總結(jié)、整理本課題設(shè)計(jì)的文本資料，修改論文、為答辯作好充分準(zhǔn)備六、參考文獻(xiàn)： 1 陳世坤，電機(jī)設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社2 戴文進(jìn)，電機(jī)學(xué)航空工業(yè)出版社 3 王沖權(quán)，電機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與優(yōu)化技術(shù)上海交通大學(xué)出版社4 程福秀，電機(jī)的設(shè)計(jì)與計(jì)算龍門聯(lián)合書局 5 季杏法，小型三相異步電動機(jī)技術(shù)手冊機(jī)械工業(yè)出版社6 劉寶友，三相異步電動機(jī)可靠性和經(jīng)濟(jì)分析中小型電機(jī) 8 倪文乞、傅豐禮，中小型電機(jī)“十五”發(fā)展戰(zhàn)略中小型電機(jī)9 張建華、楊鵬，三相異步電動機(jī)參數(shù)的確定中小型電機(jī)10 李景燦，高效率三相異步電動機(jī)研究與

21、應(yīng)用情況綜述中小型電機(jī)11 沈陽工業(yè)大學(xué)教研組，三相異步電動機(jī)設(shè)計(jì)原理與實(shí)驗(yàn)沈陽工業(yè)大學(xué)電機(jī)系12 上海電氣科學(xué)研究所，中小型電機(jī)設(shè)計(jì)手冊機(jī)械工業(yè)出版社13 南昌大學(xué)電氣自動化系電機(jī)教研室，中小型三相異步電動機(jī)電磁設(shè)計(jì)手算程序南昌大學(xué) 南 昌 大 學(xué)學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申明本人鄭重申明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完

22、全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 保密，在 年解密后適用本授權(quán)書。本學(xué)位論文屬于 不保密。（請?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“”）作者簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期：NANCHANG UNIVERSITY學(xué) 士 學(xué) 位 論 文THESIS OF BACHELOR（20072011年）題 目: Y250M-4 55KW三相鼠籠式異步電動機(jī)設(shè)計(jì) 英文題目: Y250M-4 55KW Three-p

23、hase asynchronous motor design a rat trap type 學(xué) 院: 共青學(xué)院 系 別: 工程技術(shù)系 專 業(yè): 電氣工程及其自動化 班 級: 07級電氣本 學(xué)生姓名: 晏 悠 學(xué) 號: 8051207037 指導(dǎo)老師: 楊 莉 起訖日期: 2010年12月24日2011年5月4日 目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc293183433 摘 要 PAGEREF _Toc293183433 h I HYPERLINK l _Toc293183434 Abstract PAGEREF _Toc293183434 h II HYPE

24、RLINK l _Toc293183435 緒 論 PAGEREF _Toc293183435 h 1 HYPERLINK l _Toc293183436 第1章 異步電機(jī)概念 PAGEREF _Toc293183436 h 2 HYPERLINK l _Toc293183437 1.1異步電機(jī)的類型、特點(diǎn)和用途 PAGEREF _Toc293183437 h 2 HYPERLINK l _Toc293183438 1.2異步電機(jī)的發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc293183438 h 3 HYPERLINK l _Toc293183439 第2章 三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 PAG

25、EREF _Toc293183439 h 5 HYPERLINK l _Toc293183440 2.1 三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc293183440 h 5 HYPERLINK l _Toc293183441 2.2三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)與主要系列 PAGEREF _Toc293183441 h 6 HYPERLINK l _Toc293183442 2.3三相異步電動機(jī)的工作原理 PAGEREF _Toc293183442 h 8 HYPERLINK l _Toc293183443 2.4 三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性和工作特性 PAGEREF _Toc2931834

26、43 h 9 HYPERLINK l _Toc293183444 第3章 電機(jī)設(shè)計(jì)基本理論 PAGEREF _Toc293183444 h 10 HYPERLINK l _Toc293183445 3.1電機(jī)制造與設(shè)計(jì)的概況 PAGEREF _Toc293183445 h 10 HYPERLINK l _Toc293183446 3.2電磁設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc293183446 h 10 HYPERLINK l _Toc293183447 第4章 畢業(yè)設(shè)計(jì)手算程序及優(yōu)化方案 PAGEREF _Toc293183447 h 13 HYPERLINK l _Toc293183448 4.

27、1手算程序 PAGEREF _Toc293183448 h 13 HYPERLINK l _Toc293183453 4.2優(yōu)化方案 PAGEREF _Toc293183453 h 32 HYPERLINK l _Toc293183454 結(jié) 論 PAGEREF _Toc293183454 h 36 HYPERLINK l _Toc293183455 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc293183455 h 37 HYPERLINK l _Toc293183456 附錄I.CAD圖 PAGEREF _Toc293183456 h 39 Y250-4 55KW三相鼠籠式異步電動機(jī)設(shè)計(jì)摘 要本文為

28、畢業(yè)論文，是關(guān)于三相異步電動機(jī)的設(shè)計(jì)，介紹了異步電動機(jī)的特點(diǎn)、類型和用途，從而引出三相異步電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步闡述了三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作原理、機(jī)械特性和工作特性等，這些都是為下一步的電動機(jī)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備的。電動機(jī)設(shè)計(jì)是個(gè)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，因此遇到錯(cuò)綜復(fù)雜的矛盾。而本文全面地、綜合地看待了這個(gè)問題，充分協(xié)調(diào)了電動機(jī)的耗材量與各項(xiàng)性能之間以及技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間的關(guān)系。作者先按照電動機(jī)的手算程序進(jìn)行手算工作，了解了國家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熟悉了電動機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)之間的大致關(guān)系，為優(yōu)化方案打了個(gè)基礎(chǔ)。方案一中在追求節(jié)省材料時(shí)，會導(dǎo)致電機(jī)性能降低。方案二

29、中采取措施提高效率、功率因數(shù)也會使起動電流變大。綜合考慮各方面得失，最后得出一個(gè)既節(jié)省材料又提高性能的方案。最后，為了使本設(shè)計(jì)直觀，也為了便于生產(chǎn)，用CAD繪制了定子沖片圖、轉(zhuǎn)子裝配圖、繞組連接圖和總裝圖，附在論文附錄中。關(guān)鍵詞：異步電動機(jī)；設(shè)計(jì)；優(yōu)化；繪圖Y250-4 55KW Construct three phase squirrel-cage asynchronous motor AbstractIt is a disquisition of Bachelor on constructing three phase squirrel-cage asynchronous motor. T

30、his paper shows the character, type and usage of induction motor. In succession, it introduces the type and framework of three phase squirrel-cage asynchronous motor, and farther set forth its rated data, technical specification, operation theory, mechanism specialty, running specialty and so on. Th

31、is is the groundwork to the design of motor.Constructing a motor is a complexity. The designer must consider many factors and ascertain lots and lots of sizes and data, and therefore barge up against contradiction. However, this study treats the problem all-sided and synthetically, and that well har

32、monizes the material wastage, capabilities, technical data as well as economical data. After the handwork count, the designer has known about the national criterion and is up on the rough connections among the specifications, which grounds for the next work. First, aspiring after economizing the mat

33、erials will deteriorate the motor capabilities. Second, taking measures for augmenting efficiency and power will make the starting current large. Consequently, after considering all factors synthetically, the designer has gotten a project to both economize materials and improve capabilities.At last,

34、 in order to understand the motor intuitionist and manufacture the motor expedite, the designer plot stator develop film graph, rotor constructional graph, coil coupling graph and general install graph. These graphs have been deposited in the excursus of this thesisKeywords: induction motor; design；

35、optimize；plot 緒 論電動機(jī)可分為直流和交流電機(jī)。由于直流電機(jī)和交流電機(jī)的特點(diǎn)又決定了機(jī)械設(shè)備的動力大多由交流異步電機(jī)提供，尤其以鼠籠式電機(jī)居多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電網(wǎng)的總負(fù)載中，動力負(fù)載約占59%，而異步電機(jī)則占總動力負(fù)載的85%，由此可見異步電動機(jī)在工農(nóng)業(yè)中的重要性，而且隨著電氣自動化的發(fā)展，它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要性也將逐步增大。尤其是三相鼠籠式異步電動機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單，效率很高，使用方便，性能穩(wěn)定，易于維修成本低的優(yōu)點(diǎn)。為了保證異步電動機(jī)的安全運(yùn)行，電工工作者必須掌握有關(guān)三相異步電動機(jī)的安全運(yùn)行的基本知識，了解對異步電動機(jī)的安全評估，對異步電動機(jī)深入研究也是是非常必要和有意義的，要盡

36、量節(jié)省異步電動機(jī)的材料用量，改善效率和功率因數(shù)等性能，使其能更好地適用于生產(chǎn)需要。第1章 異步電機(jī)概念 異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與氣隙中基波旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速之間存在一定差異，即不同步（或稱異步），因此被起名為異步電機(jī)。異步電機(jī)的工作原理是通過氣隙旋轉(zhuǎn)磁密與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的。由于異步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的電動勢和電流是通過感應(yīng)產(chǎn)生的，所以異步電機(jī)有又稱感應(yīng)電機(jī)。1.1異步電機(jī)的類型、特點(diǎn)和用途異步電機(jī)的系列、品牌、規(guī)格眾多，歸納起來可從定子相數(shù)、電源屏率、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、額定功率、防護(hù)形式、絕緣等級、運(yùn)行方式、尺寸和用途等不同的角度來分類。按電源相數(shù)分為“單相”異步電機(jī)、“雙相”

37、異步電機(jī)、“三相”異步電機(jī)；按電機(jī)的尺寸或額定功率分為“大型”、“中型”、“小型”和“小功率”電機(jī)；按電機(jī)的防護(hù)形式分為“開啟式”、“防護(hù)式”、“封閉式”；按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型分為籠型、繞線型和換向器電機(jī)；按運(yùn)行方式分為異步發(fā)電機(jī)和異步電動機(jī)等。目前，我國以三相電動機(jī)的功率劃分大類，并以其電源性質(zhì)、性能、用途、結(jié)構(gòu)特性、形式等作為補(bǔ)充部分。例如，中小型電動機(jī)的功率范圍是1-1000KW，其中1-1000KW是小型三項(xiàng)電動機(jī)，100-1000KW為中型三相電動機(jī)。異步電動機(jī)按其電源性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征，較詳細(xì)的分類如下：異步電動機(jī)分為：三相異步電動機(jī)和單相異步電動機(jī)兩大類；三相異步電動機(jī)又分為：繞線型和鼠籠型

38、兩種；三項(xiàng)鼠籠式異步電動機(jī)又包括三鼠籠型、雙鼠籠型和單鼠籠型三種；單相異步電動機(jī)又分為：交直流兩用式、罩極式、電容式和分組式。三相異步電動機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的一種電動機(jī)，它的主要分類見表1-1： 表1-1 三相異步電動機(jī)的分類分類方式類別按轉(zhuǎn)子繞組形式籠型、繞線型按電機(jī)尺寸中心高H/mm（定子鐵芯外徑D1/mm）大型中型小型 630 (1000)355-630(500-1000)80-315(120-500)按防護(hù)形式開啟式（IP11），防護(hù)式（IP22、IP23），封閉式（IP44）按通風(fēng)冷卻方式自冷式，自扇冷式，他扇冷式，管道通風(fēng)式按安裝結(jié)構(gòu)形式臥式，立式，帶底腳，帶凸緣按絕緣等級E級、B級

39、、F級、H級按工作定額連續(xù)，短時(shí)，周期性，非周期性 按用途防爆，潛水，起重等異步電機(jī)與直流電動機(jī)、三相同步電機(jī)不同，其轉(zhuǎn)子繞組無需與其他電源連接，因此具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高、控制方便、性能穩(wěn)定，以及制造容易，成本低廉，易于維修等優(yōu)點(diǎn)。異步電機(jī)有較高的運(yùn)行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運(yùn)行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的傳動要求。異步電機(jī)還便于派生成各種防護(hù)形式，以適應(yīng)不同環(huán)境條件的需要。由于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與其旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n1有一定的轉(zhuǎn)差關(guān)系，其調(diào)速性能較差，對要求寬廣和平滑調(diào)速范圍的交通運(yùn)輸機(jī)械印染及造紙機(jī)械等，采用直流電機(jī)較經(jīng)濟(jì)、方便。但近一、二十年來，以電力電子器件和微型計(jì)

40、算機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的異步電動機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)，使異步電動機(jī)的調(diào)速性能得以改善，因此其用途更加廣泛。異步電機(jī)主要用作電動機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，用來驅(qū)動各種用途的生產(chǎn)機(jī)械。例如：工業(yè)方面的各種加工中心、專用加工設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、泵和壓縮機(jī)、新型工業(yè)縫紉機(jī)等設(shè)備的控制;機(jī)械制造工業(yè)、冶金工業(yè)、煤炭工業(yè)、石油工業(yè)、輕紡工業(yè)，化學(xué)工業(yè)及其他各工礦企業(yè)的控制；軍事和航天方面的衛(wèi)星姿態(tài)、飛船光電池對太陽跟蹤、雷達(dá)天線的控制。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，電力排灌設(shè)備、打谷機(jī)、輾米機(jī)、榨油機(jī)、飼料粉碎機(jī)等大都由異步電動機(jī)拖動?？梢哉f各個(gè)領(lǐng)域都有采用它作驅(qū)動設(shè)備。1.2異步電機(jī)的發(fā)展趨勢近年來我

41、國已開始研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)高效率異步電機(jī)。隨著我國加入WTO及機(jī)電行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，高效率異步電機(jī)將成為市場需求的主導(dǎo)產(chǎn)品。電機(jī)關(guān)鍵設(shè)備旨在衡量電機(jī)性能好壞的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。隨著電機(jī)功率的增大，單位功率損耗相對減小，效率提高。普通大容量電機(jī)效率一般為95%到98%，小容量電機(jī)一般為80%到92%。所謂高效電機(jī)，只有一個(gè)定性的概念，即設(shè)計(jì)制造出的電機(jī)效率較普通標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)效率高出一定水平。例如美國70年代研制并推廣到歐洲和日本的高效率電動機(jī)的平均效率比普通電動機(jī)提高了2%到3%，其現(xiàn)行NEMA高效率電動機(jī)較我國Y系列和Y2系列電機(jī)效率高2%到8%。提高國內(nèi)異步電機(jī)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

42、被列為“十五”計(jì)劃基本任務(wù)的兩項(xiàng)重要內(nèi)容。國內(nèi)異步電機(jī)質(zhì)量和技術(shù)水平差距的其中兩個(gè)體現(xiàn)方面就可靠性差，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)落后。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類環(huán)保意識的加強(qiáng)，人們越來越重視環(huán)境的噪聲污染問題。因此電機(jī)的噪聲成為考核產(chǎn)品競爭力的一個(gè)重要因素。為提高電機(jī)的品質(zhì)，必須采取措施消弱電磁噪聲。第2章 三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理2.1 三相異步電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機(jī)主要是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，轉(zhuǎn)子有鼠籠型及繞線型轉(zhuǎn)子兩種。定子與轉(zhuǎn)子之間有氣隙，中小型三相異步電動機(jī)的氣隙一般為0.22mm。定子異步電動機(jī)的定子是用來產(chǎn)生磁場的，它一般由定子鐵心、定子繞組和外殼組成。（1）定子鐵心 定子鐵心

43、一般由圓形鐵心沖片、齒壓板和壓圈等零件壓裝后，經(jīng)扣片或焊接緊固定成一體。鐵心沖片一般由相互絕緣的0.5mm厚的硅鋼片沖成，常用的硅鋼片有D22、D23等型號。沖片內(nèi)圈有均勻分布的槽，用來嵌放定子繞組。定子鐵心的槽及開口三種。中小型低壓電機(jī)一般采用半閉口槽。（2）定子繞組 三相異步電動機(jī)的定子繞組由對稱的三個(gè)繞組組成，每個(gè)繞組異步電動機(jī)的定子繞組由許多線圈接一定的規(guī)律連接而成。中小型低壓電動機(jī)的線圈由高強(qiáng)度漆包線繞制、線圈與槽壁之間墊以槽絕緣。定子繞組在槽內(nèi)的布置分為單層繞組和雙層繞組兩種基本形式。10kw以下的小容器異步電動機(jī)常用單層同心式、鏈?zhǔn)交蚪徊媸嚼@組。雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)是可以靈活選擇節(jié)距以

44、改善電動勢和磁通式波形，因此容量大的異步電動機(jī)都采用雙層短距疊繞組或波繞組。繞組嵌好后用槽楔鎖口壓緊，槽楔用竹、膠布板和環(huán)氧玻璃布板等非磁性材料組成。（3）外殼 外殼包括機(jī)座、端蓋、軸承蓋、接線盒及吊環(huán)等部件。小型機(jī)座通常用灰鑄鐵鑄成。大、中型箱式電動機(jī)機(jī)座由鋼板焊接而成。端蓋是支承軸并受徑向和軸向負(fù)荷的重要部件，由灰鑄鐵鑄成。有的機(jī)座的端蓋與外軸承蓋鑄成一體，具有裝配方便、節(jié)省工時(shí)等優(yōu)點(diǎn)。2、轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。（1）轉(zhuǎn)子鐵心 轉(zhuǎn)子鐵心是用0,5mm厚的硅鋼片疊成的圓柱體，另一種是繞線轉(zhuǎn)子?；\型轉(zhuǎn)子是鑄鋁的或銅條焊接的籠型轉(zhuǎn)子，整個(gè)鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上，

45、如果去掉鐵心，整個(gè)繞組的外形就像一個(gè)松籠子，所以習(xí)慣上又稱籠型轉(zhuǎn)子為鼠籠轉(zhuǎn)子。（2）轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組分為籠型和繞線型兩種結(jié)構(gòu)。籠型繞組有雙籠型及深槽型，這兩種轉(zhuǎn)子可改善異步電動機(jī)的啟動性能，主要用于100kw以上的大中型電動機(jī)。繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，也是由對稱三相繞組構(gòu)成，一般接成星形聯(lián)結(jié)，三根引出線分別接到與轉(zhuǎn)軸絕緣的三個(gè)滑環(huán)（又稱集電環(huán)）上，通過電刷裝置可與外電組或其他控制器相連接，以改善電動機(jī)的啟動性能和調(diào)速性能。為了減少電刷與集電環(huán)的磨損，中等容量以上的繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)裝有舉刷裝置，電動機(jī)啟動后，可將電刷提起，同時(shí)將三個(gè)集電環(huán)短接。（3）轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)軸一般用中碳鋼制成，轉(zhuǎn)子鐵心套在轉(zhuǎn)

46、軸上或通過壓圈套在軸上，它支持著轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)腔均勻地旋轉(zhuǎn)，并傳導(dǎo)三相電動機(jī)所輸出的轉(zhuǎn)矩。3、氣隙 如同其他旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣，異步電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間必須有一氣隙。由于氣隙是電機(jī)磁路的一部分，氣隙的大小對異步電動機(jī)的運(yùn)行性能有很大影響。氣隙越大，磁阻越大，要產(chǎn)生同樣大小的旋轉(zhuǎn)磁場，就需要較大的勵(lì)磁電流，從而使異步電動機(jī)的功率因素下降。為了提高功率因素，氣隙應(yīng)盡可能的小。但是的最小值常由制造工藝和運(yùn)行安全可靠性等因素決定。從減少附加損耗并減少高次諧波磁通勢產(chǎn)生的磁通來看，氣隙稍大一點(diǎn)也有其有利的一面。但總的來說，異步電動機(jī)的氣隙比同步電機(jī)的小得多，在中小型異步電動機(jī)中，氣隙大約為0,2mm1.

47、5mm。2.2三相異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)與主要系列每臺電動機(jī)的外殼上都應(yīng)有一塊銘牌，銘牌上標(biāo)出這臺電動機(jī)額定值及其他必要事項(xiàng)。1、三相異步電動機(jī)的銘牌額定數(shù)據(jù)（1）型號 Y系列國產(chǎn)三相異步電動機(jī)型號是按國際電工委員會IEC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的新系列三相電動機(jī)，它是以電動機(jī)中心高為依據(jù)編制型號譜的，如：“Y180M-2”Y：異步電動機(jī)；180：中心高 180mm；M：中機(jī)座（L-長機(jī)座，S-短機(jī)座）；2：2極。（2）額定功率 指電動車在額定運(yùn)行時(shí)，軸端輸出的機(jī)械功率，單位為瓦（W）或千瓦（KW）。（3）額定電壓 指電動機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，加在定子繞組上的線電壓，單位為伏（V）。如果銘牌上標(biāo)有兩個(gè)電壓數(shù)據(jù)，如

48、220V/380V，表示電動機(jī)定子繞組在兩種不同聯(lián)結(jié)時(shí)的線電壓。（4）額定電流 指電動機(jī)在額定電壓下，軸端輸出額定功率時(shí)，定子繞組中的線電流，單位為安（A）。如果銘牌上標(biāo)有兩個(gè)電流數(shù)據(jù)，表示的定子繞組在兩種不同聯(lián)結(jié)時(shí)的輸入電流。（5）額定頻率 指輸入交流電（即電網(wǎng)）的頻率，我國規(guī)定的電網(wǎng)頻率為50HZ，除出口電動機(jī)（多為60HZ）外，國內(nèi)用的異步電動機(jī)的額定頻率都是50HZ。（6）額定轉(zhuǎn)速 指電動機(jī)在額定頻率、額定電壓下，且軸端輸出的額定功率時(shí)，轉(zhuǎn)子每分鐘的轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分(r/min)。（7）額定功率因數(shù) 指電動機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，定子相電壓與相電流之間的相位差。 （8）額定效率 指電動機(jī)在額定

49、運(yùn)行時(shí)的效率。（9）絕緣等級 指電動機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，繞組允許的溫度升高值（即繞組的溫度比周圍空氣穩(wěn)定高出的數(shù)值）。允許溫升的高低取決于電動機(jī)使用的絕緣材料。絕緣材料的耐熱等級見表2-1，也有些電動機(jī)制造廠在銘牌上直接給出電動機(jī)的允許溫升。表2-1 絕緣材料的耐熱等級耐熱等級YA E B F H C最高工作溫度（）90105120130155180180（10）標(biāo)準(zhǔn)符號 至電動機(jī)產(chǎn)品按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，技術(shù)數(shù)據(jù)能表達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。（11）工作制或定額 指三相電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，即允許連續(xù)使用的時(shí)間，分為連續(xù)、短時(shí)、斷續(xù)周期三種。連續(xù)工作制（S1）的電動機(jī)在銘牌規(guī)定的額定負(fù)數(shù)范圍內(nèi)允許長期連續(xù)使用。

50、短時(shí)工作制（S2）的電動機(jī)在銘牌規(guī)定的條件下，只能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)短時(shí)運(yùn)行，短時(shí)運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)有四種：10min、30min、60min及90min，達(dá)到規(guī)定的時(shí)間后必須停機(jī)，待三相電動機(jī)完全冷卻后才可以開機(jī)運(yùn)行。斷續(xù)周期工作制（S3）的電動機(jī)在銘牌規(guī)定的額定值下只能周期性使用，斷續(xù)運(yùn)行常以負(fù)載持續(xù)率百分?jǐn)?shù)表示，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載持續(xù)率分為四種：15%、25%、40%、60%，每周期為10min。（12）聯(lián)結(jié) 指三相電動機(jī)定子繞組的六根引出線頭的接線方式，即接成Y還是。接線時(shí)必須注意電動機(jī)電壓、電流、聯(lián)結(jié)三者之間的關(guān)系。2、異步電動機(jī)的主要系列我國生產(chǎn)的異步電動機(jī)種類很多，主要系列產(chǎn)品有：Y系列為小型

51、籠型全封閉的自冷式三相異步電動機(jī)，取代老產(chǎn)品J02系列。用于金屬切削機(jī)床、通用機(jī)械、礦山機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械等，也可用于拖動靜止負(fù)載或慣性負(fù)載較大的機(jī)械，如壓縮機(jī)、傳送帶、錘擊機(jī)、粉碎機(jī)、小型起重機(jī)和運(yùn)輸機(jī)械等。額定電壓為380，功率范圍為0.5590kw，同步轉(zhuǎn)速為7503000r/min，外殼防護(hù)型式為IP44、B級絕緣。J2、J02和J02-L系列為小型鼠籠式三相異步電動機(jī)。其中，J2是防護(hù)式結(jié)構(gòu)，J02、J02-L（鋁）是封閉式結(jié)構(gòu)，額定電壓為380V，同步轉(zhuǎn)速為600300r/min采用E級絕緣。JQ2和JQ02系列是高起動轉(zhuǎn)矩異步電動機(jī)，用于起動靜止負(fù)載或慣性負(fù)載較大的機(jī)械上。JQ2是防

52、護(hù)式，JQ02是封閉式。JD2和JD02系列是從J2、JQ02系列派生出來的，為防護(hù)式和封閉式多速籠型異步電動機(jī)，主要用于機(jī)床和起重設(shè)備中需多種速度的傳動裝置。JN系列是中型防護(hù)式籠型異步電動機(jī)。其他類型異步電動機(jī)可參閱產(chǎn)品目錄。2.3三相異步電動機(jī)的工作原理三相異步電動機(jī)的定子裝有三相對稱繞組，當(dāng)接至三相交流電源時(shí)，流入定子繞組的三相對稱電流在電機(jī)的氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的磁場。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，兩端被導(dǎo)電環(huán)短接。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其方向可用右手定則來判別。轉(zhuǎn)子上半部導(dǎo)體中的電動勢方向都是進(jìn)入紙面，下半部導(dǎo)體中的電動勢方向都是

53、穿出紙面。在轉(zhuǎn)子回路閉合的情況下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中就有電流流通。如不考慮轉(zhuǎn)子繞組電感，那么電流的方向與電動勢的方向相同。三相對稱的繞組通過三相對稱的電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，其轉(zhuǎn)速即為同步速n1=60f/p；轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁產(chǎn)生固定磁極；輔助電動機(jī)起動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步n1時(shí)，其異性磁極就被旋轉(zhuǎn)磁場拉住，即定子旋轉(zhuǎn)磁場就拖著固定磁場（轉(zhuǎn)子）以轉(zhuǎn)速n（nn1）旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，故稱為三相異步電動機(jī)。轉(zhuǎn)差率（s）：同步轉(zhuǎn)速n1和電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差與同步轉(zhuǎn)速n1的比值。轉(zhuǎn)差s是異步電動機(jī)的一個(gè)非常重要的變量。當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率s也隨之變化，通常異步電動機(jī)額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)差率2%6%左右。

54、其實(shí)，異步電機(jī)有三種運(yùn)行狀態(tài)：（a）電動機(jī)運(yùn)行；（b）發(fā)電機(jī)運(yùn)行；（c）電磁制動運(yùn)行。具體如下：（a）電動機(jī)狀態(tài)（0s1）：輔助電動機(jī)起動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近同步n1時(shí)，其異性磁極就被旋轉(zhuǎn)磁場拉住，持續(xù)以轉(zhuǎn)速n（nn1）旋轉(zhuǎn)。電機(jī)從電網(wǎng)吸收電功率，經(jīng)過氣隙的耦合作用從軸上輸出機(jī)械功率。（b）發(fā)電機(jī)狀態(tài)（s0）：原動機(jī)械動轉(zhuǎn)子以n（n1）：轉(zhuǎn)子逆著磁場方向旋轉(zhuǎn)（n0），電機(jī)既從電網(wǎng)吸收電功率又從軸上吸收機(jī)械功率，消耗在電機(jī)內(nèi)部。 2.4 三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性和工作特性1、三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指電動機(jī)轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩M之間的函數(shù)關(guān)系，即n=f（M）。2、三相異

55、步電動機(jī)的工作特性 三相異步電動機(jī)的工作特性是指在電動機(jī)的定子側(cè)加額定電壓，電壓的頻率又為額定值時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速、定子電流、功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩、效率等與輸出功率的關(guān)系。電機(jī)空載時(shí)，隨著輸出功率的增加，效率也增加，當(dāng)鐵損耗與機(jī)械損耗之和等于定、轉(zhuǎn)子銅損耗之和時(shí)，電動機(jī)的效率達(dá)到最大。但當(dāng)負(fù)載繼續(xù)增大時(shí)，效率反而降低。一般來說，電動機(jī)的容量越大，效率越高。電動機(jī)運(yùn)行是必須吸取滯后無功功率，其功率因素總小于1?？蛰d時(shí)，功率因數(shù)很低，不超過0.2。當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，定子電流中的有功電流增加，使功率因數(shù)提高，額定負(fù)載時(shí)最高，如負(fù)載再增大，功率因數(shù)又反而減少。第3章 電機(jī)設(shè)計(jì)基本理論3.1電機(jī)制造與設(shè)計(jì)的概況

56、在我國，電機(jī)制造工業(yè)的發(fā)展趨勢大概為產(chǎn)品品種、規(guī)格不斷增加，單機(jī)容量迅速增大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步提高；積極采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝；標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度不斷提高；積極開展電機(jī)理論、測試技術(shù)和新型發(fā)電方式的研究。電機(jī)設(shè)計(jì)的任務(wù)可歸納為四要點(diǎn)：1、滿足用戶提出的產(chǎn)品規(guī)格（如功率、電壓、轉(zhuǎn)速等）和技術(shù)要求（如效率、參數(shù)、溫升限度、機(jī)械可靠性等）；2、貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，結(jié)合生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性；3、運(yùn)用有關(guān)的理論和計(jì)算方法；4、正確處理設(shè)計(jì)時(shí)遇到的各種矛盾。電機(jī)設(shè)計(jì)的目的就是設(shè)計(jì)性能好、體積小、運(yùn)行可靠、維修方便的電機(jī)。電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)通常給定數(shù)據(jù)：額定功率、額定電壓、相數(shù)及相間連接方式

57、、額定頻率、額定轉(zhuǎn)速或同步轉(zhuǎn)速、額定功率因數(shù)。在此次的中小型異步電動機(jī)的設(shè)計(jì)中，以上6個(gè)數(shù)據(jù)都已給出?？偟碾姍C(jī)設(shè)計(jì)分三個(gè)階段：準(zhǔn)備階段、電磁設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（一）準(zhǔn)備階段首先是熟悉國家標(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)和使用單位的意見與要求；然后編制技術(shù)任務(wù)書或技術(shù)建議書。（二）電磁設(shè)計(jì)根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任務(wù)書的規(guī)定，參照生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過計(jì)算和方案比較，來確定與所設(shè)計(jì)電機(jī)電磁性能有關(guān)的尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關(guān)材料，并核算其電磁性能。（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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)格及性能要求，包括必要的機(jī)械計(jì)算及通風(fēng)和溫升計(jì)算。通常，首先根據(jù)技術(shù)條件或技術(shù)任務(wù)書（

58、技術(shù)建議書）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(jì)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。然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。由于本次設(shè)計(jì)主要針對電磁設(shè)計(jì)，故只對電磁設(shè)計(jì)部分作重點(diǎn)介紹。3.2電磁設(shè)計(jì)電磁設(shè)計(jì)分四大步驟：1.額定數(shù)據(jù)及主要尺寸；2.磁路計(jì)算；3.參數(shù)計(jì)算；4.起動計(jì)算。一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案應(yīng)該達(dá)到節(jié)省材料的目標(biāo)，即將定子用銅量、轉(zhuǎn)子用鋁量、硅鋼片用量盡量降到最小，另外，電機(jī)性能良好，即效率和功率因數(shù)應(yīng)該盡可能大、起動電流盡可能小、起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)盡量大。然而，電機(jī)的各項(xiàng)性能之間以及技術(shù)

59、指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間，經(jīng)常存在矛盾，長了此短了彼。例如，當(dāng)采取措施改善某個(gè)性能時(shí)，常會使其他一些性能變差，因此必須全面照顧。又如，在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，不能片面追求體積小和材料省，因?yàn)檫@樣容易導(dǎo)致電機(jī)性能變差，特別是效率降低，加工工時(shí)增加，而使運(yùn)行費(fèi)用或制造成本上升，并造成浪費(fèi)。因此，設(shè)計(jì)人員必須全面、綜合地看問題。以下著重介紹電機(jī)的五個(gè)性能指標(biāo)及改善方法1效率是電動機(jī)所有損耗標(biāo)幺值之和：。針對本次設(shè)計(jì)，由于風(fēng)摩損耗和雜散損耗基本上不容變動，所以，通常導(dǎo)致效率低的原因有定子銅損耗大、轉(zhuǎn)子鋁損耗大、鐵損耗大。針對不同原因，采取不同的措施來提高效率。1）定子銅損耗大：降低定子繞組電阻，可采取的措施：a.增大

60、導(dǎo)條面積，減少每相導(dǎo)體數(shù)；b.減少每槽導(dǎo)體數(shù)；c.減少繞組端部長度。2）轉(zhuǎn)子鋁損耗大：降低轉(zhuǎn)子繞組電阻，可采取的措施：a.增大轉(zhuǎn)子槽面積；b.增大端環(huán)尺寸。3）鐵耗大：降低定子鐵心磁密，a.減少定子內(nèi)徑，改變定子槽型適當(dāng)?shù)亟档投ㄗ哟琶?，使定、轉(zhuǎn)子齒、軛部磁密和損耗分配合理；b.增加鐵心長，降低旋轉(zhuǎn)鐵耗；c.減少定、轉(zhuǎn)子槽口寬度以及采用閉口槽和磁性槽鍥；d.增加定子繞組匝數(shù)實(shí)現(xiàn)。2功率因數(shù)導(dǎo)致效率低的原因通常是磁化電流大和漏電抗大。當(dāng)磁化電流大：可以通過a.增加定子繞組每槽導(dǎo)體數(shù)；b.使磁通密度下降增加鐵心長；c.減少氣隙；d.調(diào)整槽型尺寸，使定、轉(zhuǎn)子齒、軛部磁密分布合理四種方法來降低磁化電流。