三相異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)

1、第三章：三相異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)已 知：發(fā)電機(jī)輸出功率：PN=6.1KW，效率為90.9%，電動(dòng)機(jī)輸出功率：PN=6.1/87%=7.01KW根據(jù)已經(jīng)設(shè)計(jì)的發(fā)電機(jī)，可選擇Y132M-4作為它的原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電。Y132-M4異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)及磁路計(jì)算已知數(shù)據(jù)：輸出功率 額定電壓 相數(shù) 頻率 極數(shù) B級(jí)絕緣，連續(xù)運(yùn)行（一）額定數(shù)據(jù)和主要尺寸：1. 額定功率： 2. 額定電壓： （接）3. 功電流： 4. 效率：5. 功率因素：6. 極對(duì)數(shù)：7. 定轉(zhuǎn)子槽數(shù) 每相每極槽數(shù)取整數(shù) 則 并采用斜肩平底槽8. 定轉(zhuǎn)子每極槽數(shù) 9確定電機(jī)電機(jī)主要尺寸 主要尺寸來確定和計(jì)算功率 初選，可取，取，假定。 取 則 按定子

2、內(nèi)外徑比求出定子沖片外徑 取 鐵心的有效長(zhǎng)度： 取鐵心長(zhǎng)10氣隙的確定 于是鐵心有效長(zhǎng)度轉(zhuǎn)子外徑轉(zhuǎn)子內(nèi)徑先按轉(zhuǎn)軸直徑：11極距 12定子齒距 轉(zhuǎn)子齒距 13定子繞組采用單層繞組，交叉式，節(jié)距1-9，2-10，11-1214為了削弱齒諧波磁場(chǎng)的影響，轉(zhuǎn)子采用斜槽，一般斜一個(gè)定子齒距，于是轉(zhuǎn)子斜槽寬15.設(shè)計(jì)定子繞組 并聯(lián)支路.每槽導(dǎo)體數(shù)16.每相串聯(lián)匝數(shù) 每相串聯(lián)匝數(shù) 17.繞組線規(guī)設(shè)計(jì) 初選定子電密，計(jì)算導(dǎo)線并繞根數(shù)和每根導(dǎo)線截面積的乘積。 其中定子電流初步估計(jì)值 選用截面積相近的銅線：高強(qiáng)度漆包線，并繞根數(shù)，線徑，絕緣后直徑，截面積，18. 設(shè)計(jì)定子槽形 取19. 槽在面積 按槽絕緣采用DM

3、DM復(fù)合絕緣，槽楔為，復(fù)合板，槽絕緣占面積。 槽滿率 20. 繞組系數(shù) 其中 每相有效串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) 21.設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子槽形與轉(zhuǎn)子繞組 預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流： 其中由資料查出。 初步取轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電密，于是導(dǎo)條的截面積： 導(dǎo)條截面積（轉(zhuǎn)子槽面積）估計(jì)端環(huán)電流 端環(huán)所需面積 其中 端環(huán)電密得端環(huán)所需面積為（二）磁路計(jì)算22. 滿載電勢(shì) 初設(shè) 23. 每極磁通初設(shè) 由圖3-5查得 為計(jì)算磁路各部分磁密，需先計(jì)算磁路中各部分的磁導(dǎo)截面24. 每極下齒部截面積 25. 定子軛部高度 轉(zhuǎn)子軛部高度 軛部導(dǎo)磁截面積 26. 一極下空氣隙截面積 27. 波幅系數(shù) 28. 氣隙磁密計(jì)算 29. 定子齒部磁密： 30. 轉(zhuǎn)子齒

4、部磁密 31. 從D23磁化曲線找出對(duì)應(yīng)上述磁密的磁場(chǎng)強(qiáng)度： 32. 有效氣隙長(zhǎng)度 其中氣隙系數(shù)為 33. 齒部磁路計(jì)算長(zhǎng)度 34. 軛部磁路計(jì)算長(zhǎng)度 35. 氣隙磁壓降 36. 齒部磁壓降 37. 飽和系數(shù) 誤差=，合格38. 定子軛部磁密 39. 轉(zhuǎn)子軛部磁密 40. 從D23磁化曲線找出對(duì)應(yīng)上述磁密的磁場(chǎng)強(qiáng)度： 41. 軛部磁壓降：其中軛部磁位降校正系數(shù)由資料的附圖查出 , 于是 ，于是 42. 每極磁勢(shì) 43. 滿載磁化電流： 44. 磁化電流標(biāo)么值 45. 勵(lì)磁電抗 （三）參數(shù)計(jì)算46. 線圈平均半匝長(zhǎng) 單層線圈 =0.195+1.20.09929=0.314m=0.165+20.0

5、15=0.195my =0.141+2(0.8+0.924)+(14.5-0.924)10-3+4.410-3/22=99.2910-3m節(jié)距比 2/31,取=0.8其中d1是線圈直線部分伸出鐵心的長(zhǎng)度，取1030mm。kc是經(jīng)驗(yàn)系數(shù)取1.247單層線圈端部平均長(zhǎng) 20.015+1.20.0993=0.150m48漏抗系數(shù) Cx = 4500.410-7（0.9598192）20.1637.510-3/323802 =0.03787 49定子槽比漏磁導(dǎo) =10.410+10.830=1.24=0.410 = 0.830 因=1.543 =0.76其中Ku1=KL1=150定子槽漏抗 = =0.

6、440 Cx 51定子諧波漏抗 =0.5877Cx 其中S=0.00952定子端部漏抗單層交叉式繞組的端部漏抗與分組的單層同心式繞組相近 則：=0.270Cx53定子漏抗 =（0.440+0.5877+0.27）Cx=1.2977Cx=0.0491 54轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo) =1.73h/b2=7.6， b1/b2=1.83查表得L=1.33055轉(zhuǎn)子槽漏抗 =0.821Cx56轉(zhuǎn)子諧波漏抗 =0.9023 Cx 查表得R=0.01557轉(zhuǎn)子端部漏抗 XE2* =0.150 Cx58轉(zhuǎn)子斜槽漏抗 =0.29Cx59轉(zhuǎn)子漏抗 =(0.821+0.9023+0.15+0.29)Cx=2.1633 Cx=

7、0.0819 60總漏抗 =0.131 61定子直流電阻 R1=1.19662定子相電阻標(biāo)幺值 R1*= =0.0207 63有效材料 定子導(dǎo)線重量 =1.050.31432361.093610-68.9103=7.393 kg式中C為考慮導(dǎo)線絕緣和引線重量的系數(shù)，漆包圓銅線取1.05為導(dǎo)線密度 硅鋼片重量 GFe =0.950.163（0.22+0.005）27.810-3=61.897 kg 式中為沖剪余量，取510-3m64轉(zhuǎn)子電阻導(dǎo)條電阻折算值 RB=1.162 式中KB是疊片不整齊造成導(dǎo)條電阻增加的系數(shù)端環(huán)電阻折算值 RR=0.03716導(dǎo)條電阻標(biāo)幺值 RB*= =0.02012 端

8、環(huán)電阻標(biāo)幺值 RR*= =0.00643 轉(zhuǎn)子電阻標(biāo)么值 R2* =RB* +RR*=0.02655 （四） 工作性能計(jì)算65. 滿載時(shí)定子電流有功分量標(biāo)么值 I1p*= 66. 滿載時(shí)轉(zhuǎn)子電流無功分量標(biāo)么值Ix*=* I1p*21+(* I1p*)2=1.02160.13944(1.1236)21+(1.02160.13941.1236)2 =0.181 =1+ =1.0216 67滿載時(shí)定子電流無功分量標(biāo)么值I1Q* =Im*+ Ix*=0.469+0.143=0.65 68 滿載電勢(shì)標(biāo)么值KE=1=1(I1p*R1 *+ I1Q* *)=1(1.12360.0207+0.650.0491

9、)=0.942 與22項(xiàng)初設(shè)值KE相符69. 空載時(shí)電勢(shì)標(biāo)么值 1=1Im* *=10.3090.0419 =0.976 70. 空載時(shí)定子齒磁密 Bt10=1.637T 71. 空載時(shí)轉(zhuǎn)子齒磁密 Bt20=1.658T 72 空載時(shí)定子軛磁密 Bj10=1.502T 73. 空載時(shí)轉(zhuǎn)子軛磁密 Bj20=1.287T 74. 空載時(shí)氣隙磁密 =0.748T75. 空載時(shí)定子齒部磁壓降 Ft10 =Ht10Lt1=46.810215.9710-3=74.74A76. 空載時(shí)轉(zhuǎn)子齒部磁壓降 Ft20=Ht20Lt2=53.41022310-3=122.82A77. 空載時(shí)定子軛部磁壓降 Fj10=

10、Cj1Hj10Lj1=0.40 20.110278.8110-3=63.36A78. 空載時(shí)轉(zhuǎn)子軛部磁壓降 Fj20=Cj2Hj20Lj2=0.43 8.9010227.6910-3=10.597A79. 空氣隙磁壓降 =244.05A 80. 空載總磁壓降 =74.74+122.82+63.36+10.597+244.05=504.97A 81. 空載磁化電流 =4.06A （四）工作性能計(jì)算82. 定子電流標(biāo)么值 =1.249 定子電流實(shí)際值 1.2496.58=8.51A 83. 定子電流密度 J1=84. 線負(fù)荷 A1= 85. 轉(zhuǎn)子電流標(biāo)么值 I2* = =1.139 轉(zhuǎn)子電流實(shí)際值

11、 I2 = =258.96A 端環(huán)電流實(shí)際值 IR=A 86. 轉(zhuǎn)子電流密度 導(dǎo)條電密 端環(huán)電密 87. 定子電氣損耗 =1.29420.0207=0.0347 0.03477.5103=260.25W88. 轉(zhuǎn)子電氣損耗 =1.13920.02655=0.0344 PAl2 = PAl2* PN=0.03447.5103=258W89. 附加損耗銅條轉(zhuǎn)子 Ps*=0.02 Ps= Ps* PN=0.027.5103=150W90. 機(jī)械損耗 二級(jí)封閉自扇冷式 Pf w = (3/p)2(D1)4104= (3/2)2(0.22)4104=52.7W 機(jī)械損耗標(biāo)么值 Pfw*= Pf w/ P

12、N=52.7/7.5103=0.00703 91. 定子鐵耗(1) 定子軛重量 Gt=4pAt1Lt1=422.93410-378.8110-37.8103=14.43(2) 定子齒重量 Gj=2pAj1Lj1=428.2610-315.9710-37.8103=4.116(3) 損耗系數(shù) Phet =6.8 Phej=5.1(4) 定子齒損耗 PFet= K1 Phet Gt=25.1014.43=147.2W(5) 定子軛損耗 PFej= K2Phej Gj =2.56.804.116=69.97W(6) 定子鐵耗 PFe= PFet+ PFej=147.2+69.97=217.17W 對(duì)

13、于半閉口槽按經(jīng)驗(yàn)取 K1=2 K2=2.5鐵耗標(biāo)么值 PFe*= PFe/ PN=217.17/7.5103=0.029 92. 總損耗標(biāo)么值 p*= Pcu1* +PAl2* +Pfw* +Ps* +PFe* =0.0347+0.0344+0.02+0.00703+0.029 =0.1251 93. 輸出功率 PN1*=1+p*=1+0.1251=1.1251 94. 效率 =1p*/ PN1*=10.1251/1.1251=0.869% (87%86.9%)/87%=0.115%0.5%95. 功率因數(shù) =I1p*/I1*=1.1249/1.294=0.87 96. 轉(zhuǎn)差率 SN= = =

14、0.0319 PFer*=0.015497. 轉(zhuǎn)速 nN=(60f/p)(1SN)=6050/2(10.0319)=1452r/min 98. 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) Tm*=2.74 (五)起動(dòng)性能計(jì)算99. 起動(dòng)電流假設(shè)值 Ist=(2.53.5) Tm*Ikw=33.1576.58=59.1A 100. 起動(dòng)時(shí)定轉(zhuǎn)子槽磁勢(shì)平均值 Fst= Ist(Ns1/a1)0.707Ku1+Kd12Kp1(Z1/Z2) =59.1320.7071+0.959821(36/32)=2836.5A101空氣隙中漏磁場(chǎng)的虛擬磁密BL=0 Fst/2=0.410-62836.5/20.410-30.9367=4.75

15、7T =0.64+2.5=0.64+2.5=0.9367 由BL查得漏抗飽和系數(shù)Kz=0.44102齒頂漏磁飽和引起的定子齒頂寬度的減少CS1=(t1b01)(1Kz)=(12.3-3.5)(10.44)=4.9310-3m 103.齒頂漏磁飽和引起的轉(zhuǎn)子齒頂寬度的減少CS2=(t2b02)(1Kz)=(16.11)(10.44)=8.45610-3m104.起動(dòng)時(shí)定子槽比漏磁導(dǎo)=Ku1()+KL1= (0.410-0.185)+ 0.83=1.055 = =0.185105.起動(dòng)時(shí)定子槽漏抗 Xs1(st)* = ()Xs1*=(1.055/1.24)0.440CX=0.3743CX106.

16、起動(dòng)時(shí)定子諧波漏抗 X1(st)*=KZ X1*=0.440.5877 CX =0.2586CX107.起動(dòng)時(shí)定子漏抗 X1(st)*= Xs1(st)*+ X1(st)*+XE1*=(0.3743+0.2586+0.270) CX =0.0342 108.考慮集膚效應(yīng)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對(duì)高度 =1.98710-3hB=1.98710-32310-350/0.043410-6 =1.551 hB轉(zhuǎn)子導(dǎo)條高度 hB=2310-3mbB/bS2導(dǎo)條寬和槽寬之比 bB/bS21109.轉(zhuǎn)子電阻增加系數(shù)和電抗減少系數(shù) KF=1.7 KX=0.90110.起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子槽比率磁導(dǎo) =（0.5-0.447）+0.90

17、1.73= 1.61=(h02/b02)CS2/(CS2+b02)=(0.5/1)8.456/(8.456+1)=0.447111.起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子槽漏抗Xs2(st)* = ()Xs2*=(1.61/2.23)0.821 CX=0.593CX112.起動(dòng)時(shí)諧波漏抗 X2(st)*=KZ X2* =0.440.9023 CX =0.397CX113.起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子斜槽漏抗 XSK(st)*=KZ XSK* =0.440.29CX =0.1276CX114.起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子漏抗 X2(st)*= Xs2(st)*+ X2(st)*+XE2*+ XSK(st)* =(0.593+0.397+0.1276+0.150) CX=0.048 115.起動(dòng)時(shí)總漏抗 X(St)* =X2(St)* +X1(St)*=0.0342+0.048=0.0822 116.起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子總電阻 R2(st)*=KFRB*+RR*=1.70.02012+0.00643=0.0406 117.起動(dòng)時(shí)總電阻 Rst* =R1* +R2(st)*=0.0207+0.0406=0.0613 118.起動(dòng)時(shí)總阻抗 Zst*=0.112111