伺服電機學位論文

PAGE伺服電機畢業(yè)論文摘要隨著時代的進步,科學技術(shù)的發(fā)展,電動機也在發(fā)展，性能優(yōu)越，價格便宜，控制方便的電機更能符合市場的需要和技術(shù)的要求。三相交流伺服電動機劃分為永磁同步伺服電動機和交流異步伺服電動機。永磁同步伺服電動機和交流異步伺服電動機相比較，有以下特點(1)永磁同步伺服電動機的造價要比交流異步伺服電機昂貴。（2）永磁同步電動機轉(zhuǎn)子使用永磁材料，所以容量通常限制在5.5KW以下，容量再增大就有困難。而交流異步伺服電動機就沒有容量限制這方面的問題。（3）永磁同步伺服電動機當轉(zhuǎn)矩達到一定時，會使永磁體退磁，而交流異步伺服電動機不存在這現(xiàn)象。（4）永磁同步伺服電動機的轉(zhuǎn)子上有永磁體，所以當電動機在高速運行時，永磁體有脫落的危險。（5）永磁同步伺服電動機由于轉(zhuǎn)子使用永磁體構(gòu)成，所以在運行時轉(zhuǎn)子不產(chǎn)生熱量，而三相交流異步伺服電動機的轉(zhuǎn)子則會在運行時產(chǎn)生大量的熱，所以在發(fā)熱狀況方面，永磁同步伺服機要比交流異步伺服電機優(yōu)越。綜合所述，考慮我國是一個發(fā)展中國家，電機的需求量仍然巨大，電機的性價比是重要的考慮標準，交流異步伺服電動機比永磁同步伺服電動機在總體上更適合我國的國情和發(fā)展方向。交流異步伺服電機用途廣泛，但電機的發(fā)熱升溫方面有改進的必要。降低電機的線負荷，定子電流密度和減少電機的損耗成為改進的目標。本設(shè)計是在參考方案Y132S-45.5KW的基礎(chǔ)上做了改進。減少每槽導體數(shù)，增大導體的截面積，改變鐵芯的長度，選用合適的繞組形式，降低諧波影響，都是降低熱負荷和減低電機損耗的措施。通過改進方案結(jié)果可以看出，電機的效率有所提高，線負荷，定子鋁損耗，定子線電流密度都有所下降，槽滿率略有增大。起動電流倍數(shù)，起動轉(zhuǎn)矩，功率因素，都能符合要求。關(guān)鍵詞：三相異步電動機，設(shè)計，伺服AbstractWiththeprogressoftime,thedevelopmentofscienceandtechnology,themotorisalsodeveloping,superiorperformance,lowprice,convenientcontrolofthemotorcanbettermeettheneedsofthemarketandtechnicalrequirements.Three-phaseACservomotorintopermanentmagnetsynchronousservomotorandthree-phaseACinductionservomotor，PermanentmagnetsynchronousservomotorsandACinductionservomotor,comparedwiththefollowingfeatures(1)Permanentmagnetsynchronousservomotorthanthecostofthree-phaseasynchronousservomotorstobeexpensive.(2)Permanentmagnetsynchronousmotorrotoruseofpermanentmagnetmaterials,capacityislimitedonlyinthefollowing5.5KW,capacitywillincreasefurtherdifficulties.ButACinductionservomotorisnocapacityconstraintsonthisissue.(3)Permanentmagnetsynchronousservomotortorquewhencertain,willMagnetdemagnetization,andACinductionservomotordoesnotexisttothisphenomenon.(4)Permanentmagnetsynchronousservomotorwithrotormagnet,sowhenrunninginhigh-speedmotors,permanentmagnetissheddingrisk.(5)Permanentmagnetsynchronousservomotorduetotheuseofpermanentmagnetrotorconstitute,atruntimerotornotproduceheat,andthree-phaseACinductionservomotorrotoratruntimewillhaveconsiderableheat,theheat,permanentmagnetsynchronousservomachinethanthree-phaseasynchronousservomotorsuperiority.Integratedsaid,consideringChinaisadevelopingcountry,theelectricaldemandisstillhuge,Motor'scost-effectivenessisanimportantconsiderationstandards,Three-phaseACinductionservomotorthanthepermanentmagnetsynchronousservomotoronthewhole,ismoresuitableforChina'snationalconditionsandthedirectionofdevelopment.Three-phaseACinductionservomotorwiderangeofuses,theelectricalheat,coolingimprovementsarenecessary.Three-phaseACinductionservomotorwiderangeofuses,theelectricalheat,coolingimprovementsarenecessary.Reducetheheatloadmotorandreducemotorlossbecomesthetarget.ThisthesisisbasedonY-132-S-4toimproveonthebasisofthree-phaseasynchronousmotorsforresearchanddiscussions.Reducingthenumberofslotconductor,theconductorofincreasedcross-sectionalareaandchangethecorelength,chooseanappropriateformofwinding,reduceharmonics.Arereducedheatloadandreducethelossofmotormeasures.Byimprovingtheprogram,wecanseethatthemotorimprovementinitsefficiency,lineload,statoraluminumloss,statorcurrentdensitieshavedecreasedslightlyover-rateincreases.Startingcurrent,startingtorqueandpowerfactorsallmeettherequirements.Keywords:Three-phaseinductionmotor,Servo,Design

目錄1.緒論 11.1研究異步電動機的意義 11.1.1三相異步電動機的特點： 11.1.2三相異步電動機的用途 21.2課題的研究方向 21.3國際的狀況 21.3.1國外公司對三相異步電動機的評價 21.3.2國內(nèi)公司對三相異步電動機的評價 21.3.3性能對比表[5] 31.3.4結(jié)論 32三相異步伺服電動機的工作原理及構(gòu)造 42.1結(jié)構(gòu) 42.1.1定子部分 42.2三相交流電機工作原理 72.2.1．三相交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場 72.2.2三相電動機的轉(zhuǎn)動原理 93.1電機的基本尺寸數(shù)據(jù) 103.1.1定，轉(zhuǎn)子尺寸 103.2電動機的設(shè)計計算 104電動機的改進方案 224.1三相異步電動機發(fā)熱過高的原因 244.2改進法 244.2.1措施 245總結(jié) 26致謝 27參考文獻 28附錄A定，轉(zhuǎn)子槽形圖 29附錄B三相異步電動機計算單 30PAGE251.緒論三相異步電動機，通常包括中心高H80-H315mm的電機，其產(chǎn)量大，用途廣，在電網(wǎng)總負荷中，它的用電量約占40，是電網(wǎng)系統(tǒng)的一個重要部分。本篇簡單闡述了三相異步電動機的發(fā)展過程，特點，及其研究意義，方向，國內(nèi)外的發(fā)展狀況。1.0三相異步電動機的發(fā)展過程第二次工業(yè)革命從19世紀六七十年代開始，在19世紀末20世紀初基本完成。它以電力的廣泛運用為顯著特點。在電力的使用中，發(fā)電機和電動機是相互關(guān)聯(lián)的兩個重要組成部分。發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)化為電能；電動機則相反，是將電能轉(zhuǎn)化為機械能。發(fā)電機原理的基礎(chǔ)是1819年丹麥人奧斯特發(fā)現(xiàn)的電流的磁效應(yīng)以及英國科學家法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。1866年德國人西門子制成了自激式的直流發(fā)電機。但這種發(fā)電機還不夠完善，經(jīng)過許多人的努力，發(fā)電機逐步得到改進，到70年代，終于可以投入實際運行。1882年，法國學者德普勒發(fā)現(xiàn)了遠距離送電的方法；同年，美國發(fā)明家愛迪生在紐約建立了美國第一個火力發(fā)電站，把輸電線聯(lián)接成網(wǎng)絡(luò)。另一方面，隨著對電能需求的顯著增加和用電區(qū)域的擴大，直流電機顯示出成本昂貴、常出事故等問題，所以從19世紀80年代起，人們又投入了對交流電的研究，交流電具有通過變壓器任意變化電壓的長處。1885年意大利科學家法拉里提出的旋轉(zhuǎn)磁場原理，對交流電機的發(fā)展有重要的意義。80年代末90年代初，人們創(chuàng)制出三相異步電動機，這種型式的電動機，至今仍在使用。1891年以后，較為經(jīng)濟、可靠的三相制交流電得以推廣，電力工業(yè)的發(fā)展進入新階段。1.1研究異步電動機的意義1.1.1三相異步電動機的特點：具有較高的效率水平堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高有較高的最大轉(zhuǎn)矩和最小轉(zhuǎn)矩有較大的升溫裕度采用了低噪音，低振動措施標準化，系列化，通用程度高體積小，重量輕安裝靈活，方便1.1.2三相異步電動機的用途三相異步電動機用途廣闊，是各類機械中的動力元件，根據(jù)不同的需要，可用于正常的工作環(huán)境，也可用在潮濕，多塵，高溫，濕熱，沖擊波，有爆炸危險，腐蝕性環(huán)境的嚴酷的環(huán)境。根據(jù)現(xiàn)況要求，異步電動機即可恒速運動，也可變速運動，可連續(xù)工作，也可斷續(xù)工作。各種機床，風機，水泵等設(shè)備都可合用[14]。對上述所說，三相異步電動機是動力的來源，對不同的環(huán)境有不同的要求，高效率，低耗能，或要高轉(zhuǎn)速，或要耐過載，或要耐高溫，或要變速，或要低噪音。所以研究三相異步電動機有重要的意義。1.2課題的研究方向一般來說，伺服系統(tǒng)是指以驅(qū)動機械的位置，姿態(tài)為被控制量，使之變化的系統(tǒng)。電動機的調(diào)速也是伺服控制的一種[6]。交流變頻調(diào)速存在三個方面的問題,諧波問題,它污染電網(wǎng)、損害電動機,表現(xiàn)為電動機絕緣的疲勞性以及燒蝕軸承;其次是存在著這樣那樣的可靠性問題;第三是價格偏高,特別是對通用機械的節(jié)能調(diào)速而言。電動機在調(diào)速，運行中，避免因發(fā)熱而損壞，所以本次課題著重研究三相異步電動機的調(diào)速，及其過載，耐熱能力，所以應(yīng)從限制電動機發(fā)熱和加強電機散熱方面著手。1.3國際的狀況國際上,電動機拖動系統(tǒng)的發(fā)展新動向是:①電力電子、電機及控制技術(shù)的一體化;②集成化和智能化;③高性能和高可靠性;④新材料、新結(jié)構(gòu)層出不窮。1.3.1國外公司對三相異步電動機的評價1歐姆龍公司：就目前的市場狀況，感應(yīng)式異步電動機造價較低，就控制要求而言，異步電動機基本能夠滿足準確、快速、可靠的控制要求，而可能存在的“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象也是可以通過調(diào)整參數(shù)來進行調(diào)整。2倫茨公司：異步伺服電動機，由于其成相比起同步伺服電動機本低，結(jié)構(gòu)設(shè)計成熟，更適合長期穩(wěn)速運行以及性價比要求較高的場合。1.3.2國內(nèi)公司對三相異步電動機的評價1廣州數(shù)控公司：應(yīng)式異步電動機交流伺服系統(tǒng)中的感應(yīng)式異步電動機結(jié)構(gòu)堅固，制造容易，價格低廉。但由于該系統(tǒng)采用矢量變換控制，相對永磁同步電動機伺服系統(tǒng)來說控制比較復雜，而且電動機低速運行時還存在著效率低，發(fā)熱嚴重等有待克服的技術(shù)問題，目前并未得到普遍應(yīng)用。但技術(shù)一旦成熟，則具有更好的發(fā)展前景，代表了將來伺服技術(shù)的方向。2.蘇州鈞信公司：交流電機主要分為永磁同步和感應(yīng)式異步電機兩大類。感應(yīng)式異步電動機就是我們常說的鼠籠電動機。由于交流電機轉(zhuǎn)矩和電流不成線性比，所以交流電動機要當伺服電動機使用時，控制問題非常的關(guān)鍵。現(xiàn)在交流電動機的控制方式主要是調(diào)壓、變頻、變極等幾種。1.3.3性能對比表[5]對比表比較內(nèi)容永磁同步AC電動機異步AC伺服電動機電機構(gòu)造比較簡單簡單交流機構(gòu)IGBT或P-MOSFET逆變器IGBT或P-MOSFET逆變器最大扭矩約束永磁體去磁無特殊要求發(fā)熱情況只有定子線圈發(fā)熱定，轉(zhuǎn)子均發(fā)熱高速化比較容易容易大容量化稍有困難容易制動容易困難控制方式稍復雜負載（矢量控制）磁通產(chǎn)生永磁體二次感應(yīng)磁通感應(yīng)電壓電樞感應(yīng)電壓二次阻抗電壓環(huán)境適應(yīng)性好好維護性－－1.3.4結(jié)論綜合所述，三相異步電動機響應(yīng)度較同步機稍低，但在容量比較大或轉(zhuǎn)速比較高的特殊場合，異步電機有它的優(yōu)勢。三相異步電動機造價較便宜，性價比好，結(jié)構(gòu)設(shè)計成熟，適合我國的經(jīng)濟發(fā)展要求，和社會的需要。2三相異步伺服電動機的工作原理及構(gòu)造2.1結(jié)構(gòu)伺服電動機由電機主體，傳感器組成，而主體部分－三相異步電動機更是本篇的研究，討論對象，三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件。如圖1—軸承；2—前端蓋；3—轉(zhuǎn)軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—定子鐵心；7—轉(zhuǎn)子；8—定子繞組；9—機座；10—后端蓋；11—風罩；12—風扇2.1.1定子部分：定子是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。三相電動機的定子一般由外殼、定子鐵心、定子繞組等部分組成。外殼:三相電動機外殼包括機座、端蓋、軸承蓋、接線盒及吊環(huán)等部件。機座：鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是保護和固定三相電動機的定子繞組。中、小型三相電動機的機座還有兩個端蓋支撐著轉(zhuǎn)子，它是三相電動機機械結(jié)構(gòu)的重要組成部分。通常，機座的外表要求散熱性能好，所以一般都鑄有散熱片。端蓋：用鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是把轉(zhuǎn)子固定在定子內(nèi)腔中心，使轉(zhuǎn)子能夠在定子中均勻地旋轉(zhuǎn)。軸承蓋：也是鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型的，它的作用是固定轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子不能軸向移動，另外起存放潤滑油和保護軸承的作用。接線盒：一般是用鑄鐵澆鑄，其作用是保護和固定繞組的引出線端子。吊環(huán)：一般是用鑄鋼制造，安裝在機座的上端，用來起吊、搬抬三相電動機。（2）定子鐵心異步電動機定子鐵心是電動機磁路的一部分，由0.35mm～0.5mm厚表面涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成，如圖所示。由于硅鋼片較薄而且片與片之間是絕緣的，所以減少了由于交變磁通通過而引起的鐵心渦流損耗。鐵心內(nèi)圓有均勻分布的槽口，用來嵌放定子繞圈。（a）定子鐵心（b）定子沖片（3）定子繞組定子繞組是三相電動機的電路部分，三相電動機有三相繞組，通入三相對稱電流時，就會產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場。三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成，且每個繞組又由若干線圈連接而成。每個繞組即為一相，每個繞組在空間相差120°電角度。線圈由絕緣銅導線或絕緣鋁導線繞制。中、小型三相電動機多采用圓漆包線，大、中型三相電動機的定子線圈則用較大截面的絕緣扁銅線或扁鋁線繞制后，再按一定規(guī)律嵌入定子鐵心槽內(nèi)。定子三相繞組的六個出線端都引至接線盒上，首端分別標為U1,V1,W1，末端分別標為U2,V2,W2。這六個出線端在接線盒里的排列如圖2.0所示，可以接成星形或三角形。圖2.0（a）星形連接（b）三角形連接2.1.2轉(zhuǎn)子部分（1）轉(zhuǎn)子鐵心是用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動機磁路的一部分，一方面用來安放轉(zhuǎn)子繞組。（2）轉(zhuǎn)子繞組異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動機與籠形異步電動機。①繞線形繞組與定子繞組一樣也是一個三相繞組，一般接成星形，三相引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上的三個與轉(zhuǎn)軸絕緣的集電環(huán)上，通過電刷裝置與外電路相連，這就有可能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻或電動勢以改善電動機的運行性能，1—集電環(huán)；2—電刷；3—變阻器②籠形繞組在轉(zhuǎn)子鐵心的每一個槽中插入一根銅條，在銅條兩端各用一個銅環(huán)（稱為端環(huán)）把導條連接起來，稱為銅排轉(zhuǎn)子，如圖2.1（a）所示。也可用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導條和端環(huán)風扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子，如圖2.1（b）所示。100kW以下的異步電動機一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。圖2.1（a）銅排轉(zhuǎn)子（b）鑄鋁轉(zhuǎn)子3．其他部分其他部分包括端蓋、風扇等。端蓋除了起防護作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉(zhuǎn)子軸。風扇則用來通風冷卻電動機。三相異步電動機的定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙，一般僅為0.2mm～1.5mm。氣隙太大，電動機運行時的功率因數(shù)降低；氣隙太小，使裝配困難，運行不可靠，高次諧波磁場增強，從而使附加損耗增加以及使啟動性能變差。2.2三相交流電機工作原理2.2.1．三相交流電機的旋轉(zhuǎn)磁場三相異步電動機轉(zhuǎn)子之所以會旋轉(zhuǎn)、實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，是因為轉(zhuǎn)子氣隙內(nèi)有一個旋轉(zhuǎn)磁場。下面來討論旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生。如圖2.2.0所示，U1U2,V1V2,W1W2為三相定子繞組，在空間彼此相隔120°，接成Y形。三相繞組的首端U1,V1,W1接在三相對稱電源上，有三相對稱電流通過三相繞組。設(shè)電源的相序為U,V,W,的初相角為零。圖2.2.0三相交流電流波形圖為了分析方便，假設(shè)電流為正值時，在繞組中從始端流向末端，電流為負值時，在繞組中從末端流向首端。當?shù)乃查g，=0，為負值，為正值，根據(jù)“右手螺旋定則”，三相電流所產(chǎn)生的磁場疊加的結(jié)果，便形成一個合成磁場，如圖2.2.1（a）所示，可見此時的合成磁場是一對磁極（即二極），右邊是N極，左邊是S極。圖2.2.1兩極旋轉(zhuǎn)磁場示意圖空間120度對稱分布的三相繞組通過三相對稱的交流電流時，產(chǎn)生的合成磁場為極對數(shù)p=1的空間旋轉(zhuǎn)磁場，每電源周期旋轉(zhuǎn)一周，即兩個極距；某相繞組中電流達到最大值時，磁極軸線恰好旋轉(zhuǎn)到該相繞組軸線上。2.2.2三相電動機的轉(zhuǎn)動原理三相交流電通入定子繞組后，便形成了一個旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線被轉(zhuǎn)子導體切割，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)子導體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，則轉(zhuǎn)子導體有電流流過。設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場按順時針方向旋轉(zhuǎn)，且某時刻為上為北極N下為南極S，如圖2.2.2所示。根據(jù)右手定則，在上半部轉(zhuǎn)子導體的電動勢和電流方向由里向外，用⊙表示；在下半部則由外向里，用⊕表示。圖2.2.2三相電動機的轉(zhuǎn)動原理原理：定子旋轉(zhuǎn)磁場以速度n0切割轉(zhuǎn)子導體感生電動勢（發(fā)電機右手定則），在轉(zhuǎn)子導體中形成電流，使導體受電磁力作用形成電磁轉(zhuǎn)矩，推動轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n順n0方向旋轉(zhuǎn)（電動機左手定則），并從軸上輸出一定大小的機械功率。(n不能等于n0)特點：·動機內(nèi)必須有一個以n0旋轉(zhuǎn)的磁場。實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的前提；電動運行時n恒不等于n0（異步）－必要條件n<n0；建立轉(zhuǎn)矩的電流由感應(yīng)產(chǎn)生。三相電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n始終不會加速到旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n1。因為只有這樣，轉(zhuǎn)繞組與旋轉(zhuǎn)磁場之間才會有相對運動而切割磁力線，轉(zhuǎn)子繞組導體中才能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按照旋轉(zhuǎn)磁場的方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。由此可見，且，是異步電動機工作的必要條件，“異步”的名稱也由此而來。3電動機設(shè)計3.1電機的基本尺寸數(shù)據(jù)3.1.1定，轉(zhuǎn)子尺寸定子尺寸 單位mm190130.814.50.43011.860.9237.30.8760.5513.5轉(zhuǎn)子尺寸單位mm135.2481.05.53.00.51.321.713.2620.1230.623303.2電動機的設(shè)計計算方案1名稱公式結(jié)果功率KW5.5外施相電壓（Y接法）V———（接法）V380輸出供電流A4.82效率85.5功率因數(shù)0.84極數(shù)4定,轉(zhuǎn)子槽數(shù)3632定,轉(zhuǎn)子每級槽數(shù)98定,轉(zhuǎn)子尺寸——————極距cm10.676定子齒距mm1.186轉(zhuǎn)子齒距mm1.326節(jié)距8轉(zhuǎn)子斜槽寬cm2.784每槽導體數(shù)48_____每相串連導體數(shù)576繞組線規(guī)1.2720.9槽滿率127.215.75——111.4579.3鐵心長mm200mm200.8mm——mm184繞組系數(shù)0.9460.960.9850.8888每相有效串聯(lián)導體數(shù)544.896每極磁通0.85*380齒部截面積91.0891.7軛部截面積16.120.876—— 36.984——2.01空氣隙面積214波幅系數(shù)高斯1.53定子齒磁密高斯8970轉(zhuǎn)子齒磁密高斯8909定子軛磁密高斯16563轉(zhuǎn)子軛磁密高斯7219空氣隙磁密高斯3817各部分磁路每厘米長所需安匝數(shù)4.224.1671.42.82磁部磁路計算長度——————厘米1.596厘米2.3軛部磁路計算長度2.26552.67有效氣隙長度0.0546磁部所需安匝數(shù)安匝6.735安匝9.568軛部所需安匝數(shù)安匝48.5安匝5.27空氣隙所需安匝數(shù)安匝166飽和系數(shù)1.098總安匝安匝236滿載磁化電流安培1.28滿載磁化電流標么值0.265激磁電抗3.77線圈平均半匝長——厘米42.28厘米8.14厘米10.980.6740.738雙層線圈端部軸向投影長厘米6單層線圈端部平均長——漏抗系數(shù)0.0746定子槽單位漏磁導1.166定子槽漏抗0.43Cx厘米20——定子諧波漏抗0.608Cx定子端部漏抗0.358Cx——————定子漏抗0.104轉(zhuǎn)子槽單位磁漏抗1.62轉(zhuǎn)子槽漏抗0.605Cx20——轉(zhuǎn)子諧波漏抗0.694Cx轉(zhuǎn)子端部漏抗0.119Cx轉(zhuǎn)子斜槽漏抗1.53Cx轉(zhuǎn)子漏抗0.22總漏抗0.324定子相電阻4.1定子相電阻標么值0.052有效材料8.86公斤54.57轉(zhuǎn)子電阻2.60.050.03290.00060.0331滿載電流有功部分1.169滿載電抗電流0.5231.027滿載電流無功部分0.788滿載電勢0.8572空載電勢0.97244空載定子齒磁密高斯10136空載轉(zhuǎn)子齒磁密高斯10067空載定子軛磁密高斯18659空載轉(zhuǎn)子軛磁密高斯8157空載氣隙磁密高斯4313空載定子齒安匝安匝8.825空載轉(zhuǎn)子齒安匝安匝12.512空載定子軛安匝安匝108.97空載轉(zhuǎn)子軛安匝安匝6.578空載空氣隙安匝安匝188空載總安匝安匝324.885空載磁化電流安培1.765定子電流,1.409安培6.79定子電流密度5.33線負荷778.474149轉(zhuǎn)子電流,1.28315.16轉(zhuǎn)子電流密度,3.2673.088定子鋁損耗0.103566.5轉(zhuǎn)子鋁損耗0.054297雜散損耗對鑄鋁轉(zhuǎn)子0.01對銅條轉(zhuǎn)子____55機械損耗4極及以上封閉型自扇冷式29.320.0053鐵耗581.45292.150.020.071311.62920.8370.73250.012總損耗0.18輸入功率1.18總損耗比0.15效率0.85功率因數(shù)0.834轉(zhuǎn)差率0.05轉(zhuǎn)速712.5最大轉(zhuǎn)矩1.25起動電流開始假定值（安）21起動時漏抗磁路飽和引起漏抗變化的系數(shù)查圖3381820670.955齒頂漏磁飽和引起定子頂寬度的減少0.284齒頂漏磁飽和引起定子頂寬度的減少0.416起動時定子槽單位漏磁導按槽形查附圖11.045起動時定子槽漏抗0.385Cx起動時定子諧波漏抗0.4Cx定子起動漏抗1.143Cx考慮導擠流效應(yīng)的轉(zhuǎn)子導條相對高度1.55轉(zhuǎn)子擠流效應(yīng)系數(shù)1.30.325起動時轉(zhuǎn)子槽單位漏磁導0.4610.0970.364起動時轉(zhuǎn)子槽漏抗0.24Cx起動時轉(zhuǎn)子諧波漏抗0.458Cx起動時轉(zhuǎn)子斜槽漏抗Cx轉(zhuǎn)子起動漏抗0.06起動總漏抗0.22轉(zhuǎn)子起動電阻0.086起動總電阻0.138起動總阻抗0.23電動電流A20.9倍3起動轉(zhuǎn)矩倍1.54 4電動機的改進方案名稱公式方案2方案3額定線電壓340340外施相電壓（Y接法）196.299196.299輸出供電流9.3399.339定,轉(zhuǎn)子槽數(shù)36363232功率因素0.8310.847極數(shù)44效率0.8730.881繞組線規(guī)2.061.87導體并繞根數(shù)11每槽導體數(shù)2024槽滿率0.79740.79805鐵芯長148104定子齒磁密14803.913467.13轉(zhuǎn)子齒磁密29457.1425950.18定子軛磁密14638.513316.66轉(zhuǎn)子軛磁密12847.811318.23空氣隙磁密6344.975758.926空載定子齒磁密14075.4113041.15空載轉(zhuǎn)子軛磁密27486.1924916.12空載定子軛磁密13918.1512895.45空載轉(zhuǎn)子軛磁密11988.1710867.23空載氣隙磁密6032.7385576.767定子電流密度3.8294.577線負荷215.087254.21熱負荷823.681163.56轉(zhuǎn)速14711462最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)4.0143.675起動轉(zhuǎn)矩倍2.0031.897起動電流倍數(shù)6.9666.783電動機在運行使產(chǎn)生損耗，這些損耗轉(zhuǎn)變成熱能，引起電機發(fā)熱，電動機的溫度過高會使絕緣迅速老化，絕緣性能和機械強度降低，使使用壽命大大縮短，嚴重時會燒壞電機，為了限制發(fā)熱對電動機的影響，使電動機的溫升不超過一定的數(shù)值，一方面要控制電機各部分的損耗，使發(fā)熱減少；另一部分改善電動機的冷卻系統(tǒng)，提高其傳熱和散熱的能力。因此可見，防治電動機因過熱而損壞非常重要。解決電動機溫升問題有許多方法,例如:減少定子線圈匝數(shù),增大導體面積，增長鐵心,降低熱負荷;或更改風路,修改風扇,讓介質(zhì)帶走更多的熱量,這種方法因要改變定子部分或機座結(jié)構(gòu)形式,比較困難[10]。4.1三相異步電動機發(fā)熱過高的原因電動機過負荷，定子電流過大線負荷過大電流密度過大損耗大定子繞組缺相運行電源電壓過高或過低電動機通風道堵塞效率是電動機的一個重要性能指標，它的高低決定于運行時電機所產(chǎn)生的損耗，損耗越低，效率越高，發(fā)熱越低。損耗的大小與電磁負荷有很大關(guān)系。為了降低損耗，就得選較低電磁負荷和電流密度，但這樣會增加電動機的尺寸和材料耗量。此外，損耗的大小還與材料的性能，繞組的形式，電動機的構(gòu)造有關(guān)系[。4.2改進法：減低損耗，降低線負荷，和電流密度，提高效率。改善電源4.2.1措施加大導線截面積效果，降低定子鋁損耗，使槽滿率加大，起動電流增高，降低電流密度。減少每相的串聯(lián)導體數(shù)效果，降低線負荷，增加起動電流。方案一方案二方案三槽滿率0.7930.79740.79805起動電流36.9666.783定子鋁（銅）損耗566.5232.5244281.002線負荷778.47215.087254.21定子電流密度5.333.8294.577線徑0.92.061.83每槽導體數(shù)482024效率0.850.8730.881圖4.2.1選用適合的繞組型式，如雙層繞組，星－三角接混合接法方案一方案二方案三繞組型式雙層疊式雙層疊式雙層疊式連接方法三角接法星形(Y)接法星形(Y)接法圖4.2.2所謂電動機，就是電能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，所以改進電動機的性能，也要從電源方面著手。電源質(zhì)量的優(yōu)劣對電動機的正常運行和節(jié)能有直接的影響。電動機處于非額定電壓和非額定頻率下,其損耗大大增加,使電動機處于不合理運行狀態(tài),電源電壓和頻率允許范圍之外的變化對電動機性能引起顯著變化,尤其當電源頻率降低、電壓增高時,電動機空載損耗和空載電流要大幅度上升,使功率因數(shù)降低。電壓降低時,電動機轉(zhuǎn)速下降,使轉(zhuǎn)子銅損耗增加。當三相電壓不對稱時,由于有負序分量的磁場,產(chǎn)生負序轉(zhuǎn)矩,增加電動機負擔。同時吸收轉(zhuǎn)軸的機械功率,能引起轉(zhuǎn)子鐵損耗和銅損耗的增加,使電動機溫升增高,輸入功率增大,效率降低,增加電動機的振動和噪音[13]。由于晶閘管整流裝置和各種變頻裝置等設(shè)備的大量使用,給電網(wǎng)注入大量高次諧波,引起電網(wǎng)公害,導致供電質(zhì)量降低。高次諧波電流流入電動機繞組,增加電動機附加損耗,尤其是使電動機溫升增加,嚴重時電動機因過熱而燒毀。高次諧波的脈沖電壓波,使相繞組電壓分布不均勻,繞組首尾端電壓分布過高,易造成繞組匝間擊穿而短路。措施為抵抗軸電流,電動機采用接地電刷裝置或軸承座加絕緣措施。采用疊片磁絡(luò)結(jié)構(gòu),減少渦流損耗。真空壓力浸漆(VPI)技術(shù)。5總結(jié)根據(jù)分析所得的數(shù)據(jù)與理論所得的數(shù)據(jù)相對比，結(jié)果一致。本篇論文對三相交流異步電動機的性能進行分析，主要著重點在運行過程中，使之避免因過熱而損壞。電動機的發(fā)熱升溫是由于電能轉(zhuǎn)換成機械能過程中，一部分的能量損耗在發(fā)熱中，所以對電機的如何減低損耗，降低線負荷，電流密度，提高電機的效率。在試驗數(shù)據(jù)中，圖4.2.1中，對電機內(nèi)部進行了新的改進，改善電源，改變接線方式，加大線截面，減少串聯(lián)導體數(shù)等措施，能有效地提高效率，從而降低了熱負荷，和發(fā)熱量。當然，除了內(nèi)部設(shè)計的改造，外部器件設(shè)計改造也是有效用的，改善電機的通風散熱，安置風扇，使用新的材料，但這些措施對電機的機座結(jié)構(gòu)進行改造，所以沒有作深入的研究。本次的試驗，計算數(shù)據(jù)都是在理想的情況下得出的，所以結(jié)果都是理想化，這與現(xiàn)實的數(shù)據(jù)會有出入。本論文著重討論研究三相異步電動機的電磁性能，而對編碼器，變壓器，變頻器等電力電子器件的原理結(jié)構(gòu)不做要求，由于時間關(guān)系沒有深入研究，闡述變頻調(diào)速的原理，只是閱讀了關(guān)于變頻調(diào)速的文獻而稍有了解?？偠灾?，電動機看似簡單，仔細深入研究發(fā)現(xiàn)才發(fā)現(xiàn)其道理深奧，在電動機設(shè)計的道路上，人們依然努力，以最低的損耗，產(chǎn)生最大的輸出，是電動機追求的目標。隨著生物能源的枯竭，電能的重要性和使用領(lǐng)域約來越廣闊，隨著新材料的使用，電力電子技術(shù)的發(fā)展，隨著新理念的誕生，電動機的進化，發(fā)展依然持續(xù)。參考文獻[1]三相異步電動機原理設(shè)計與試驗[S],北京：科學出版社，1977.[2]陳世坤主編.電機設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社.[3]胡虔生.胡敏強編著.電機學[M].中國電力出版社.[4]李隆年王寶玲周汝潢編著.電機設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社.[5]郭慶鼎孫宜標王麗梅編著.現(xiàn)代永磁電動機交流伺服系統(tǒng)[M].機械出版社[6]郭慶鼎王成元編著.交流伺服系統(tǒng)[M].中國機械出版社.[7]何超.交流變頻調(diào)速技術(shù)[M].中國機械出版社.[8]張生果.電機保護的現(xiàn)狀和展望.維普資訊[9]伍玩秋.三相異步電機過熱故障的原因及一般處理方法.維普資訊[10]鄒健.解決電機溫升問題的一點體會[J].《中小型電機》,1998,25(3).[11]楊渝欽.控制電機[M].北京：機械工業(yè)出版社附錄A定，轉(zhuǎn)子槽形圖轉(zhuǎn)子槽定子槽附錄B三相異步電動機計算單型號:Y132S-45.5KW設(shè)計者:容浩然設(shè)計時間:2005-5-30no:1_____________________________________________________________________________________________________定子槽數(shù):36轉(zhuǎn)子槽數(shù):32|相數(shù):3電機極數(shù):4定子外徑:19.00cm定子內(nèi)徑:13.60cm|額定電壓:380.00v額定頻率:50.00hz轉(zhuǎn)子外徑:13.52cm轉(zhuǎn)子內(nèi)徑:4.80cm|額定功率:5.50kw新方案材料成本:298.74(元)鐵心長度:11.50cm單邊氣隙長度:0.40mm|定子繞組連接形式:△舊方案材料成本:297.82(元)_____________________________________________|_______________________________________________________定子槽形:(1圓底槽)|定子繞組形式:(5雙層繞組(q=3))_____________________________________________|_______________________________________________________bs0:3.5|bs1:6.7|Rs:4.40|類型:|NS1|NDS|NS2hs0:0.8|hss:14.5|Zs:30.00|________________|_____________|_____________|_________________________|______________|______________|每槽導體數(shù):|48||轉(zhuǎn)子槽形:(1平底平行齒槽)|N-d1:|1-0.90||_____________________________________________|N-d2:|1-0.90||br0:1.0|br1:5.5|br2:5.5|kf%:|79.30||br3:5.5|wr4:3.0|hr0:0.5|j1:|4.844||hr3:21.7|hrr:23.0|zr:30.0|________________|_____________|_____________|_________________________|______________|______________|繞組跨距Y1:1-1并聯(lián)支路數(shù):1Sb:96.5mxmJb:2.966|Ty:10.53cmal:1.50cmSr:260.0mxmJr:2.802|Lz:26.72cmfd:3.77cmGal:1.43(1.38)bsk/t1:1.00|A1:258.02a/cm熱負荷:4149Dkr:0.00mmbsk:11.9mm|R1:2.4312ohmGcu:5.68(5.68)_____________________________________________|_______________________________________________________硅鋼片材料:50DR510|定子槽絕緣厚:0.27定子槽楔厚:2.0_____________________________________________|_______________________________________________________硅鋼重:37.6(37.6)疊壓系數(shù):0.92|kdpl:0.9598Zph:564.0_____________________________________________|_______________________________________________________Wt1:0.557cmhc1:1.730cm|Wt2:0.625cmhc2:2.010cm_____________________________________________|_______________________________________________________電磁計算|運行結(jié)果(d/s)______________________________________________________________|______________________________________ken:0.9159|ktn:1.3191|I1(A):|11.285keo:0.9655|Imo:0.6271|I2(A):|5.638kc:1.3483||Im(A):|4.195_____________________________|________________________________|Pcu(w):|309.617|b(kgs)|l(cm)|at/cm|at|Pal(w):|200.531_______|_____________|_____________|____________|_____________|Pfe(w):|136.986g:|6.771|0.054||292.14|Pad(w):|110.000St:|15.290|1.597|23.574|37.64|Pmc(w):|70.000Sc:|14.131|7.510|13.253|47.60|Psm(w):|827.13Rt:|15.336|2.300|24.169|55.59|sn(%):|3.369Rt:|0.000|0.000|0.000|0.00|Eff(%):|86.93/86.93Rc:|13.193|2.674|9.480|9.95|Fac:|0.8518/0.9520Fm:||||442.92|Tm/Tn:|2.686/2.690_______|_____________|_____________|____________|_____________|Tst/Tn:|2.279/2.230Ikw(A):4.825|Zkw(ohm):78.76|Ist/I1:|6.309/6.250_____________________________|________________________________|______________________________________額定參數(shù):|啟動參數(shù):__________________________________________________________________|__________________________________cx=0.04249|Ed1:0.0130|Ed2:0.0130|ha:1.5512|r/R:1.3085________________________________|Xs1:0.444|Xs2:0.8101|Bst:0.446|Kz:0.4494ku1:1.000|Kl1:1.000|xd1:0.642|xd2:0.5910|cs1:4.608|cs2:6.758su1:0.410|sl1:0.826|xe1:0.532|xe2:0.1749|stu2:0.064|stl2:1.488su2:0.500|sl2:1.675|xm:1.992|xsk:0.2363|xst1:0.380|xst2:0.578es1:1.236|es2:2.175|rb:0.0188|rr:0.0079|stu1:0.231|zst:0.117_________________|______________|________________|________________|________________|_____三相異步電動機改進計算單1型號:Y132Sm-45.5KW設(shè)計者:容浩然設(shè)計時間:2005-5-30no:1_____________________________________________________________________________________________________定子槽數(shù):36轉(zhuǎn)子槽數(shù):32|相數(shù):3電機極數(shù):4定子外徑:19.00cm定子內(nèi)徑:13.60cm|額定電壓:340.00v額定頻率:50.00hz轉(zhuǎn)子外徑:13.52cm轉(zhuǎn)子內(nèi)徑:4.80cm|額定功率:5.50kw新方案材料成本:315.52(元)鐵心長度:14.8cm單邊氣隙長度:0.40mm|定子繞組連接形式:y舊方案材料成本:297.82(元)_____________________________________________|_______________________________________________________定子槽形:(1圓底槽)|定子繞組形式:(5雙層繞組(q=3))_____________________________________________|_______________________________________________________bs0:3.5|bs1:6.7|Rs:4.40|類型:|NS1|NDS|NS2hs0:0.8|hss:14.5|Zs:30.00|________________|_____________|_____________|_________________________|______________|______________|每槽導體數(shù):|20||轉(zhuǎn)子槽形:(1平底平行齒槽)|N-d1:|1-2.06||_____________________________________________|N-d2:|0-0.00||br0:1.0|br1:5.5|br2:5.5|kf%:|79.9||br3:5.5|wr4:3.0|hr0:0.5|j1:|4.844||hr3:21.7|hrr:23.0|zr:30.0|________________|_____________|_____________|_________________________|______________|______________|繞組跨距Y1:1-1并聯(lián)支路數(shù):1Sb:96.5mxmJb:2.966|Ty:10.53cmal:1.50cmSr:260.0mxmJr:2.802|Lz:26.72cmfd:3.77cmGal:1.43(1.38)bsk/t1:1.00|A1:258.02a/cm熱負荷:830.5Dkr:0.00mmbsk:11.9mm|R1:2.4312ohmGcu:5.68(5.68)_____________________________________________|_______________________________________________________硅鋼片材料:50DR510|定子槽絕緣厚:0.27定子槽楔厚:2.0_____________________________________________|_______________________________________________________硅鋼重:37.6(37.6)疊壓系數(shù):0.92|kdpl:0.9598Zph:564.0_____________________________________________|_______________________________________________________Wt1:0.557cmhc1:1.730cm|Wt2:0.625cmhc2:2.010cm_____________________________________________|_______________________________________________________電磁計算|運行結(jié)果(d/s)______________________________________________________________|______________________________________ken:0.9159|ktn:1.3191|I1(A):|11.285keo:0.9655|Imo:0.6271|I2(A):|5.638kc:1.3483||Im(A):|4.195_____________________________|________________________________|Pcu(w):|309.617|b(kgs)|l(cm)|at/cm|at|Pal(w):|200.531_______|_____________|_____________|____________|_____________|Pfe(w):|136.986g:|6.771|0.054||292.14|Pad(w):|110.000St:|15.290|1.597|23.574|37.64|Pmc(w):|70.000Sc:|14.131|7.510|13.253|47.60|Psm(w):|827.13Rt:|15.336|2.300|24.169|55.59|sn(%):|3.369Rt:|0.000|0.000|0.000|0.00|Eff(%):|87.30/86.93Rc:|13.193|2.674|9.480|9.95|Fac:|0.8310/0.9520Fm:||||442.92|Tm/Tn:|4.014/2.690_______|_____________|_____________|____________|_____________|Tst/Tn:|2.003/2.230Ikw(A):4.825|Zkw(ohm):78.76|Ist/I1:|6.9660/6.250_____________________________|________________________________|______________________________________額定參數(shù):|啟動參數(shù):__________________________________________________________________|__________________________________cx=0.04249|Ed1:0.0130|Ed2:0.0130|ha:1.5512|r/R:1.3085________________________________|Xs1:0.444|Xs2:0.8101|Bst:0.