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三相鼠笼式异步电动机的电磁设计论文.docx

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资源描述

1、密级: NANCHANG UNIVERSITY学 士 学 位 论 文THESIS OF BACHELOR(20072011年)题 目: 三相鼠笼型异步电机设计(Y100L-2 3KW) 英文题目: Design of three phases squirrel-cage asynchronous motor (Y100L-2 3kW) 学 院: 系 别: 工程技术系 专 业: 电气工程及其自动化 班 级: 7电气本 学生姓名: 学 号: 指导老师: 起讫日期: 2011年2月1日2011年5月10日 目 录摘 要1ABSTRACT2第1章 三相异步电动机原理41.1三相异步电动机的额定数据与技

2、术指标41.1.1三相异步电动机的名牌额定数据41.1.2.三相异步电动机的主要技术经济指标51.2三相异步电动机的工作原理51.3三相异步电动机的功率关系61.4三相异步电动机的机械特性和工作特性71.4.1三相异步电动机的机械特性71.4.2.三相异步电动机的工作特性8第2章 电机设计理论92.1电机设计的概况92.2电磁设计9第3章 毕业设计要求及结果分析123.1手算程序12附录113附表3.1三相异步电动机Y100M-2 3KW手算步骤与结果1313.2优化方案30总 结34参考文献35致 谢36附录3.CAD图37Y100L-2 3kW三相鼠笼式异步电动机的电磁设计摘 要本文介绍了

3、异步电机的特征、类型和用途,从而引出三相异步电动机的类型和结构,进一步阐述了三相异步电动机的额定数据、技术要求、工作原理、功率平衡关系、机械特性和工作特性等。这些都是为下一步的电动机设计做准备的。电动机设计是个复杂的过程,需要考虑的因素和确定的尺寸、数据很多,因此遇到错综复杂的矛盾。而本文全面地、综合地看待了这个问题,充分协调了电动机的耗材量与各项性能之间以及技术指标和经济指标之间的关系。作者先按照电动机的手算程序进行手算工作,了解了国家的有关标准规定,熟悉了电动机各项指标之间的大致关系,为优化方案打了个基础。方案一中在追求节省材料时,会导致电机性能降低。方案二中采取措施提高效率、功率因数也会

4、使起动电流变大。因此,综合考虑各方面得失,最后得出一个既节省材料又提高性能的方案。关键词:异步电动机;设计;优化;绘图Design of three phase squirrel-cageasynchronous motor(Y100L-2 3kW)AbstractThis 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,

5、 and farther set forth its rated data, technical specification, operation theory, power equation, mechanism specialty, running specialty and so on. This 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

6、of sizes and dates, and therefore barge up against reticule illogicality. However, this study treats the problem all-sided and synthetically, and that well harmonizes the material wastage, capabilities, technical dates as well as economical dates. After the handworker count, the designer has known a

7、bout the national criterion and is up on the rough connections among the specifications, which grounds for the next work. In the first optimized project, aspiring after economizing the materials will deteriorate the motor capabilities. In the second optimized project,taking measures for augmenting e

8、fficiency 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.keywords: induction motor;design;optimize;plot绪 论电机在当代各个领域中得到了广泛的应用电动机是工农业中生产机械和日常生活中各种电器最重要的原动力

9、和驱动装置。异步电动机是其中应用最广、需要量最大的,据统计,全世界每年发电量的70%-80%消耗在各种类型的电动机上,而其中中小型异步电动机的用电量占总发电量的40%左右。尤其纺织、大型机械加工等特殊工业部门中,异步电动机的用电量占70%以上。异步电动机结构简单、运行可靠、坚固耐用,具有适用的工作特性,但缺点是功率因数较差,在运行时,必须从电网吸收滞后性的无功功率。异步电机与直流电动机、三相同步电动机不同,其转子绕组无需与其它电源连接,因此具有结构简单、使用方便、运行可靠,以及制造容易,成本低廉等优点。异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性,从空载到满载范围内接近恒速运行,能满足大多数工农业

10、生产机械的传动要求。异步电机还便于派生成各种防护型式,以适应不同环境条件的需求。由于异步电动机的转速n与其旋转磁场转速n1有一定的转差关系,其调速性能较差,对要求较宽广和平滑调速范围的交通运输机械、印染及造纸机械等,采用直流电机较经济、方便。异步电动机由于电网的功率因数可以用别的办法进行补偿,因而这一点并不妨碍异步电动机的广泛使用。因此,对异步电动机深入研究是非常必要和有意义的,要尽量节省异步电动机的材料用量,改善效率和功率因数等性能,使其能更好地适用于生产需要。第1章 三相异步电动机原理1.1三相异步电动机的额定数据与技术指标1.1.1三相异步电动机的名牌额定数据1)型号 Y系列国产三相异步

11、电动机型号是按国际电工委员会IEC标准设计生产的新系列三相电动机,它是以电动机中心高为依据编制型号谱的,如:“Y100M-2”Y:异步电动机;100:中心高100mm;M:中机座(L-长机座,S-短机座);2:2极。2)额定值(1)额定功率(PN):指电动机在额定运行时,轴端输出的机械功率,单位为瓦(W)或千瓦(KW)。(2)额定电压(UN):指电动机在额定运行时,加在定子绕组上的线电压,单位为伏(V)。如果铭牌上标有两个电压数据。(3)额定电流(IN):指电动机在额定电压下,轴端输出额定功率时,定子绕组中的线电流,单位为安(A)。(4)额定频率(fN):指输入交流电(即电网)的频率,我国规定

12、的电网频率为50HZ,除出口电动机(多为60HZ)外,国内用的异步电动机的额定频率都是50HZ。(5)额定功率因数():指电动机额定运行时,定子相电压与相电流之间的相位差。(6)额定转速(nN):指电动机在额定频率、额定电压下,且轴端输出额定功率时,转子每分钟的转速,单位为转/分(r/min)。(7)额定效率(N):指电动机在额定运行时的效率。(8)绝缘等级:指电动机在额定运行时,绕组允许的温度升高值(即绕组的温度比周围空气稳定高出的数值)。允许温升的高低取决于电动机使用的绝缘材料。绝缘材料的耐热等级见表1-1,也有些电动机制造厂在铭牌上直接给出电动机的允许温升。表1.1 绝缘材料的耐热等级耐

13、热等级YAEBFHC最高工作温度()90105120130155180180(9)标准编号:指电动机产品按这个标准生产,技术数据能达到这个标准的要求。例如国际GB755-2000。(10)工作制或定额:指三相电动机的运行状态,即允许连续使用的时间,分为连续、短时、断续周期三种。连续工作制(S1)的电动机在铭牌规定的额定负载范围内允许长期连续使用。短时工作(S2)的电动机在铭牌规定的条件下,只能在规定的时间内短时运行,短时运行的持续时间标准有四种:10min、30min、60min及90min,达到规定的时间后必须停机,待三相电动机完全冷却后才可以开机运行。断续周期工作制(S3)的电动机在铭牌规

14、定的额定值下只能断续周期性使用,断续运行常以负载持续率百分数表示,标准负载持续率分为四种:15%、25%、40%、60%,每周期为10min。1.1.2.三相异步电动机的主要技术经济指标效率():指电动机输出机械功率与输入电功率之比,通常用百分数表示。功率因数():指电动机输入有效功率与视在功率之比。堵转电流(IK):指电动机在额定电压、额定频率和转子堵住时从供电回路输入的稳态电流有效值。堵转转矩(TK):指电动机在额定电压、额定频率和转子堵住时所产生的最小测得值.。最大转矩(Tmax):指电动机在额定电压、额定频率和运行温度下,转速不发生突降时所产生的最大转矩。51.2三相异步电动机的工作原

15、理三相对称的绕组通过三相对称的电流产生旋转的磁场,其转速即为同步速n1=60f/p;转子直流励磁产生固定磁极;辅助电动机起动转子旋转,当转子转速接近同步n1时,其异性磁极就被旋转磁场拉住,即定子旋转磁场就拖着固定磁场(转子)以转速n(nn1)旋转,实现电能转换为机械能。故称为三相异步电动机。转差率(s):同步转速n1和电动机转子转速n之差与同步转速n1的比值。其实,异步电机有三种运行状态:(a)电动机运行;(b)发电机运行;(c)电磁制动运行。具体如下:(a)电动机状态(0s1):辅助电动机起动转子旋转,当转子转速接近同步时,其异性磁极就被旋转磁场拉住,持续以转速n(nn1)旋转。电机从电网吸

16、收电功率,经过气隙的耦合作用从轴上输出机械功率。(b)发电机状态(s0):原动机拖动转子以n(n1):转子逆着磁场方向旋转(n0),电机既从电网吸收电功率又从轴上吸收机械功率,消耗在电机内部。51.3三相异步电动机的功率关系三相异步电动机以转速稳定运行时,定子绕组从电源输入的电功率为定子铜损耗为 转子铁损耗很小,可忽略不计,故铁损耗主要是定子铁心损耗:电磁功率:电磁功率也可表示为转子绕组中的铜损耗为电磁功率PM减去转子绕组中的铜损耗PCu2就是等效电阻上的损耗。这部分等效损耗实际上是传输给电机转轴上的机械功率,用PM表示。它是转子绕组中电流与气隙旋转磁通密度共同作用产生的电磁转矩,带动转子以转

17、速旋转所对应的功率。电动机在运行时,会产生轴承以及风阻等摩擦阻转矩,这也要损耗一部分功率。把这部分功率叫做机械损耗,用pm表示。在异步电动机中,除了上述各部分的损耗外,由于定、转子开了槽和定、转子磁动势中含有谐波磁动势,还要产生一些附加损耗,用pa表示。pa一般不易计算,往往根据经验计算,在大型异步电动机中,pa约为输出额定功率的0.5%;而在小型异步电动机中,满载时可达输出额定功率的1%-3%或更大些。机械功率Pm减去机械损耗pm和附加损耗pa,才是转轴上真正输出的功率,用P2表示。可见异步电动机运行时,从电源输入电功率P1到转轴上输出功率P2的全过程为从以上功率关系定量分析中看出,异步电动

18、机运行时,电磁功率、转子回路铜损耗和机械功率三者之间的比例关系是51.4三相异步电动机的机械特性和工作特性1.4.1三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性是指电动机转速n与电磁转矩M之间的函数关系,即n=f(M)。三相异步电动机的机械特性有不同的表达形式,如物理表达式、参数表达式和实用表达式。本文中仅介绍参数表达式。三相异步电动机的电磁功率为 (1)所以,电磁转矩为 (2)三相异步电动机近似等值电路如下:图2.1由图可知: (3)而 (4)由式(2)、(3)、(4)得出: (5)式(5)即为三相异步电动机机械特性的参数表达式。51.4.2.三相异步电动机的工作特性三相异步电动机的工作

19、特性是指在电动机的定子侧加额定电压,电压的频率又为额定值时,电动机的转速n、定子电流I1、功率因数、电磁转矩T、效率等与输出功率P2的关系。即:U1=UN、f1=fN时,n,I1,T,=f(P2).(1)效率特性:,电机空载时,P2=0, =0,随着输出功率P2的增加,效率也增加,当铁损耗与机械损耗之和等于定、转子铜损耗之和时,电动机的效率达到最大。但当负载继续增大时,效率反而降低。一般来说,电动机的容量越大,效率越高。(2)功率因数特性:电动机运行时必须吸取滞后无功功率,其功率因数总小于1。空载时,功率因数很低,不超过0.2。当负载增大时,定子电流中的有功电流增加,使功率因数提高,额定负载时

20、最高,如负载再增大,功率因数又反而减少。(3)定子电流特性I1=f(P2):空载时,转子电流差不多为零,定子电流等于励磁电流,随着负载的增加,转速下降,转子电流增大,定子电流也增大。(4)电磁转矩特性T=f(P2):空载时,电磁转矩T=T0。随着负载增大,P2增大,但由于机械角速度变化不大,电磁转矩T随P2的变化近似为一条直线。(5)转速特性n=f(P2):空载时,转速n接近n1,随着负载的增加,转速n略微降低,随着输出功率P2的增加,转子转速n下降,转差率s增大。5第2章 电机设计理论2.1电机设计的概况电机设计的任务可归纳为四要点:1、满足用户提出的产品规格(如功率、电压、转速等)和技术要

21、求(如效率、参数、温升限度、机械可靠性等);2、贯彻国家的技术经济政策,结合生产的经济性和可靠性;3、运用有关的理论和计算方法4、正确处理设计时遇到的各种矛盾。电机设计的目的就是设计性能好、体积小、运行可靠、维修方便的电机。电机设计时通常给定数据:额定功率、额定电压、相数及相间连接方式、额定频率、额定转速或同步转速、额定功率因数。在此次的中小型异步电动机的设计中,以上6个数据都已给出。总的电机设计分三个阶段:准备阶段、电磁设计、结构设计。(一)准备阶段首先是熟悉国家标准,收集相近电机的产品样本和技术资料,并听取生产和使用单位的意见与要求;然后编制技术任务书或技术建议书。(二)电磁设计根据技术条

22、件或技术任务书的规定,参照生产实践经验,通过计算和方案比较,来确定与所设计电机电磁性能有关的尺寸和数据,选定有关材料,并核算其电磁性能。(三)结构设计确定电机的机械结构、零部件尺寸、加工要求与材料的规格及性能要求,包括必要的机械计算及通风和温升计算。通常,首先根据技术条件或技术任务书(技术建议书)中规定的防护型式、安装方式与冷却方式,再考虑电磁计算中所选负荷的高低,来选取合适的通风冷却系统;然后安排产品的总体结构,绘制总装配草图。然后分别绘制部件的分装配图和零件图,并对总装配草图进行必要的修改。由于本次设计主要针对电磁设计,故只对电磁设计部分作重点介绍。22.2电磁设计电磁设计分四大步骤:1.

23、额定数据及主要尺寸;2.磁路计算;3.参数计算;4.起动计算。一个好的设计方案应该达到节省材料的目标,即将定子用铜量、转子用铝量、硅钢片用量尽量降到最小,另外,电机性能良好,即效率和功率因数应该尽可能大、起动电流尽可能小、起动转矩倍数和最大转矩倍数尽量大。然而,电机的各项性能之间以及技术指标和经济指标之间,经常存在矛盾,长了此短了彼。例如,当采取措施改善某个性能时,常会使其他一些性能变差,因此必须全面照顾。又如,在设计电机时,不能片面追求体积小和材料省,因为这样容易导致电机性能变差,特别是效率降低,加工工时增加,而使运行费用或制造成本上升,并造成浪费。因此,设计人员必须全面、综合地看问题。以下

24、着重介绍电机的五个性能指标及改善方法1效率是电动机所有损耗标幺值之和:。针对本次设计,由于风摩损耗和杂散损耗基本上不容变动,所以,通常导致效率低的原因有定子铜损耗大、转子铝损耗大、铁损耗大。针对不同原因,采取不同的措施来提高效率。1)定子铜损耗大:降低定子绕组电阻,可采取的措施:a.增大导条面积,减少每相导体数;b.减少每槽导体数;c.减少绕组端部长度。2)转子铝损耗大:降低转子绕组电阻,可采取的措施:a.增大转子槽面积;b.增大端环尺寸。3)铁耗大:降低定子铁心磁密,a.减少定子内径,改变定子槽型适当地降低定子磁密,使定、转子齿、轭部磁密和损耗分配合理;b.增加铁心长,降低旋转铁耗;c.减少

25、定、转子槽口宽度以及采用闭口槽和磁性槽锲;d.增加定子绕组匝数实现。2功率因数导致效率低的原因通常是磁化电流大和漏电抗大。当磁化电流大:可以通过a.增加定子绕组每槽导体数;b.使磁通密度下降增加铁心长;c.减少气隙;d.调整槽型尺寸,使定、转子齿、轭部磁密分布合理四种方法来降低磁化电流。而减少每槽导体数、减少铁心长或改变槽型尺寸来减少槽漏抗都可以减小漏电抗。3起动电流倍数ist归根结底,漏抗过小导致起动电流过大。要降低起动电流,可通过以下方法来增大漏抗:增加每槽导体数;改变定转子槽型,使槽变成深而窄;减少槽口,肩部斜度增加,使漏磁磁路不至于过分饱和。4起动转矩倍数TstSN是对应于额定转速的转

26、差率。一般说来,起动转矩越大越好。通常起动转矩太小是因为漏电抗太大或转子电流太小。针对漏电抗太大,可采取措施:适当减少定子绕组每槽导体数和改变定转子槽型,增加槽宽减小槽高。而当转子电流太小时,则可以通过改变转子槽型使槽增加挤流效应和适当缩小槽面积和端环面积来增大电流从而增大起动转矩。5最大转矩倍数Tmax通常最大转矩倍数大好。导致最大转矩倍数太小的缘故也是因为漏电抗太大或转子电流太小。因此,增大最大转矩倍数的方法与增大起动转矩的方法是一样的。2第3章 毕业设计要求及结果分析3.1手算程序设计中小型三相异步电动机,型号是Y100L-2 3KW。给定数据:输出额定功率PN=3KW,额定电压UN=2

27、20V(Y接法),额定频率为50HZ,极数是2,相数m1=3,B级绝缘,外壳的防护等级为IP44,冷却方式为IC0141。主要性能指标按技术JB3074-82规定,依照手算电磁计算程序,进行各个项目的核算,具体步骤详见附表3.1。通过手算巩固所学的电机学与电机设计的理论知识,熟悉电机设计的整个过程,对各个参数对消耗硅钢片、铜、铝等材料量与电机性能的影响有了更深的理解。从而给下一步的三个优化方案的研究和调试打下基础。14附录1附表3.1三相异步电动机Y100M-2 3KW手算步骤与结果(一)额定数据及主要尺寸1输出功率=3kw=3 kW2外施相电压=220V=220 V3功电流=4.545A=4

28、.545A4效率=0.815=0.8155功率因数=0.89=0.896极数=2=27定子槽数=24=24转子槽数=20=208定子每极槽数=12=12转子每极槽数=10=109定、转子冲片尺寸见图见附录见附录10极距=13.1943cm=13.1943cm11定子齿距=1.0995cm=1.0995cm12转子齿距=cm=1.3069cm13节距=12=1214转子斜槽宽=1.0995cm=1.0995 cm15每槽导体数=40=4016每相串联导体数=320=320并联支路数=1=117绕组线规(估算)导线并绕根数截面积=5.8197249定子电流初步估算值AA定子电流密度=5.6 A/=

29、5.6A/18槽满率(1)槽面积=0.8863(2)槽绝缘占面积=0.0827(3)槽有效面积0.8036 (4)槽满率07902绝缘厚度=0.025cm=0.025cm导体绝缘后外径槽契厚度=2mm=0.2cm19铁心长=100mm=10cm铁心有效长无径向通风道cm10.08cm净铁心长无径向通风道cm9.5cm铁心压装系数=0.95=0.950.9577(1)分布系数=0.95770.9577式中:4(2)短距系数式中:21每相有效串联导体数(二)磁路计算22每极磁通式中:23齿部截面积(1)定子55.746(2)转子=72.77=55.76524轭部截面积(1)定子=2.239.5=2

30、1.18521.185式中:定子轭部磁路计算高度(圆底槽)=2.23cm(2)转子=2.29.5=20.9 20.9转子轭部磁路计算高度(圆底槽)cm=2.2cm25空气隙面积=132.9985132.998526波幅系数=1.511.5127定子齿磁密T28转子齿磁密12296.4089T15826.475T29定子轭磁密30转子轭磁密14232.788T31空气隙磁密6938.559T32查附录Vl得、26.88、6.01、34.35、13.72、29.76、33齿部磁路计算度:定子(圆底槽)=0.97+=1.115cm1.115cm转子(圆底槽)=1.52cm=1.52cm34轭部磁路计

31、算长度定子=10.42cm转子4.712cm35有效气隙长度0.05184cm式中:定、转子卡氏系数、半闭口槽和半开口槽=1256467=1031443.式中:=1.09956cm=1.3069cm=1.09956cm=1.3069cm槽口宽=0.3cm=0.66cm=0.3cm=0.66cm36齿部所需安匝定子=1.11526.88=29.971229.9712转子=(6.01+34.35)1.52=61.34761.34737轭部所需安匝定子29.97轭部磁路长度校正系数=0.349=0.349转子10.09=0.165=0.16538空气隙所需安匝287.75039饱和系数1139224

32、0总安匝=401.008401.00841满载磁化电流1.9366A42满载磁化电流标么值0.4260443激磁电抗2.3472(三)参数计算44线圈平均半匝长(估算)单层线圈16.173cm式中:=13cm =2.735cm式中:d1=1.5cmd1=1.5cm45双层线圈端部轴向投影长cm10.9197cm46单层线圈端部平均长6.17266cm47漏抗系数0.03858348定子槽单位漏磁导1.0365式中:查附图12,得:1查附图12,得:1式中查附图1, 得:0.4165式中查附图8,得:0.6249定子槽漏抗0.010814式中:无径向通风道时=10cm=10cm50定子谐波漏抗0

33、.02343式中:0.008251定子端部漏抗52定子漏抗53转子槽单位漏磁导式中:002.78652.786554转子槽漏抗0.03199755转子谐波漏抗0.02175式中:0.00830.0008356转子端部漏抗0.009851610.08cm10.08cm8.6cm8.6cm57转子斜槽漏抗0.00769758转子漏抗0.0712959总漏抗0.117960定子相电阻0.1.026961定子相电阻标么值0.02752362有效材料硅钢片重量18.9696kg式中:C=1.1C=1.1=8.9=8.9=1.0936=1.0936式中:=0.95=0.95=0.5cm=0.5cm63转子

34、电阻导条电阻端环电阻0.47265式中:28.176=1.04=1.04转子导条面积端环截面积转子导条或端环的电阻系数导条电阻标么值0.021363端环电阻标么值=0.0098转子电阻标么值0.03112864满载电流有功部分1.22765满载电抗电流部分0.18496式中:66满载电流无功部分0.61167满载电势68空载电势69空载定子齿磁密16454.576T70空载转子齿磁密12747.089T16716.11T71空载定子轭磁密14952.93T72空载转子轭磁密14754.44T73空载气隙磁密7192.867T74空载定子齿安匝52.32775空载转子齿安匝103.89276空载

35、定子轭安匝73.365577空载转子轭安匝17.803278空载空气隙安匝298.29679空载总安匝458.8880空载磁化电流81定子电流标么值1.3707定子电流实际值6.2305A82定子电流密度 A/A/83线负荷226.655A/cm84转子电流标么值1.240857转子电流实际值259.2804A端环电流实际值825.315A85转子电流密度 导条密度 A/4.2159A/端环密度2.94756A/86定子铝损耗0.03986119.592W87转子铝损耗0.04792988附加损耗002589机械损耗W80W机械损耗标么值002666790定子铁耗(1)定子齿体积129.652

36、2(2)定子轭体积883.1801(3)损耗系数=58.3=67.5=58.3=67.5(4)定子齿损耗(5)定子轭损耗59.615W(6)总铁耗205.299W铁耗校正系数铁耗标么值0.0684391总损耗标么值=0.22409792输入功率1.22409793总损耗比=0.18194494效率=0.818056395功率因数0.891696转差率97转速2874.49398最大转矩(四)起动计算99起动电流假定值100起动时漏磁路饱和引起漏抗变化的系数查附图18,得式中2452.299式中0.962315101齿顶漏磁饱和引起定子齿顶宽度的减少0.3678cm102齿顶漏磁饱和引起转子齿顶

37、宽度的减少0.5552cm103起动时定子槽单位漏磁导1.03617式中:104起动时定子槽漏抗0.01081105起动时定子谐波漏抗0.01265106定子起动漏抗0.035825107考虑到挤流效应的转子导条相对高度式中:cmcm108转子挤流效应系数109起动时转子槽单位漏磁导式中:02.7029110起动时转子槽漏抗0.03103111起动时转子谐波漏抗=0.01174112起动时转子斜槽漏抗0.00416113转子起动漏抗0.05679114起动总漏抗0.09261115转子起动电阻0.03277116起动总电阻117起动总阻抗0.1072118起动电流42/.4A6.8054119

38、起动转矩1 3.2优化方案电机设计是个很复杂的过程.由于牵扯的问题众多,所以需要考虑的因素和确定的尺寸,数据很多,在这过程中我们难免会碰到许多相互关联的问题.因此在设计中就必须全面地考虑问题,并且能够根据设计任务来针对具体情况采取不同的解决方法.例如电机的各项性能之间以及技术指标和经济指标之间经常出现矛盾.片面追求体积小和节省材料容易导致电机性能降低,特别是效率降低,加工工时增加,从而使运行费用或制造成本上升,并造成浪费.所以我们必须对设计结果进行优化,来达到在符合设计要求下的最佳方案.一般三相感应电动机的各项主要性能指标是:效率;功率因数;最大转矩倍数;起动转矩倍数;起动电流倍数;铁重;铜重

39、现象原因调整方法注意事项一、效率低1、定子铝(铜)损耗大降低定子绕组电阻:(1)增大导线面积(2)减少每相串联导体数(即减少每槽导体数)(3)减少绕组端部长度(1)槽满率增高,嵌线困难(2)用铝(铜)量增加(1)漏抗减小,起动电流增高(2)齿、轭部磁密增高,铁耗增加,功率因数可能下降(1)嵌线困难2、转子铝(铜)损耗大降低转子绕组电阻:(1)增大转子槽面积(2)端环尺寸放大(特别是两极电机)(1)齿、轭部磁密增高,功率因数下降(2)转子电阻减小,引起起动转矩下降(1)过厚可能引起裂纹、缩孔3、铁耗大降低定子铁心成磁密:(1)减小定子内径(中圆)、改变定子槽形,适当地降低定子磁密,使定、转子齿、

40、轭磁密和损耗分配合理(2)增加铁心长降低旋转铁耗:(3)减少定转子槽口宽度以及采用闭口槽和磁性楔调整铝(铜)耗与铁耗分配:(4)增加定子绕组匝数(1)转子齿、轭部磁密增高(1)用铁量增加(1)漏抗增加,起动转矩、最大转矩下降(1)铝(铜)损耗增加二、功率因数低1、磁化电流大(1)增加定子绕组每槽导体数,使磁通密度下降(2)增加铁心长(3)减小气隙(4)调整槽形尺寸,使定转子齿、轭磁密分布合理(1)电抗电流有所上升(2)漏抗增大,起动转矩、最大转矩下降(1)用铁量增加(1)杂散损耗增加(2)可靠性下降(3)谐波漏抗增加2、漏电抗大(1)减少每槽导体数(2)减少铁心长(3)改变槽形尺寸,减少槽漏抗

41、(1)磁化电流增加三、起动电流大1、漏电抗小(1)增加每槽导体数(2)改变定转子槽形,使槽变成深而窄(3)减小槽口,肩部斜度增加(即角增大)使漏磁磁路不致过分饱和(1)定子铝(铜)损耗增加、效率降低(2)漏抗大,起动转矩降低(1)轭部磁密过饱和,功率因数下降四、起动转矩和最大转矩小1、漏电抗大(1)适当减少定子绕组每槽导体数(2)改变定转子槽形,增加槽宽、减小槽高(1)起动电流增大(1)定转子齿磁密过饱和,引起功率因数下降2、转子电阻不够大(1)改变转子槽形,使槽变深,增加挤流效应(2)适当缩少转子槽面积和端环面积(1)降低功率因数(1)增加损耗、降低效率1.方案一(节省材料)为了在手算方案基础上节省材料(定子铜重和硅钢片重),本

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