电动机优质毕业设计.docx

一、 选题依据及意义
现在社会中，电能是使用最广泛一个能源，在电能生产、输送和使用等方面，作为动力设备电机是不可缺乏一部分。电机在国家经济建设，节省能源、环境保护和人民生中起着十分关键作用。发电机关键用于移动电源、风力发电、小型发电设备中；电动机在生产和交通运输中得到广泛使用，电动机关键用于驱动水泵、风机、机床、压缩机、冶金、石化、纺织、食品、造纸、建筑、矿山等机械产品上。伴随科学技术不停创新和工农业迅猛发展，电气化和自动化水平不停提升，国民经济各部门对异步电动机需求量日益增加，对其性能，质量，技术经济指标也对应地提出了越来越高要求。所以，对异步电动机品种，必需适时实地做出更新和发展，以适应各个新兴工业领域不一样特殊要求，尤其是对需求量最大中小型异步电动机，在确保其质量运行，寿命长和能满足使用要求同时，深入节省铜、铁等材料，提升效率和功率因数，以提升其经济技术指标和降低耗电量，是含有十分关键意义。因为Y系列异步电动机含有体积小，重量轻，运行可靠，结构坚固耐用，外形美观等特点，含有较高效率，有良好节能效果，而且噪音低，寿命长，经久耐用。作为普遍用于拖动多种机械动力设备，其用电量在总电网总负荷中占相关键一席。Y系列共有两个基础系列、十六个派生系列、九百多个规格，能满足国民经济各部门不一样需要。所以设计研究三相异步电动机意义重大。
1、现实状况
国外企业重视新产品开发，在电机安全、噪声、电磁兼容等方面很重视。国外优异水平关键表现在电机可靠性高，寿命长，通用化程度高，电机效率不停提升，噪声低，重量轻，电机外形美观，绝缘等级采取F级和H级，而且也考虑电机制造成本降低等中国虽有部分产品已达90年代初国际水平，但相当部分产品可靠性差，重量重，体积大和噪声大，综合水平只相当于80年代早期国际水平，其关键原因是制造工艺落后，关键材料质量和品种不能满足要求，科研和设计工作没有跟上，科研投入少，新产品开发资金匮乏，企业技术创新能力较弱
1）发展派生、专用系列电机多品种派生和符合国外优异标准电机产品。伴随社会不停前进，科技水平不停提升，电机行业不停发展，市场需求会不停改变，电机产品外延和内涵也不停拓展，电机产品配套面广，它广泛地应用于能源、交通、石油、化工、冶金、矿山、建筑等各个领域，而且电机通用性逐步向专用性方面发展，打破了过去同一类电机同时用于不性质、不一样场所局面。电机产品正向着专业性、特殊性、个性化方面发展，这也是国外企业发展最新见解和动向。
2）电机要高效、节能中国中小型电机作为多种机械设备动力源，其耗电总量已占全国发电量70%左右。所以，发展中国高效电机，推广节能产品，是响应国家节能政策、实现节能降耗关键举措。在产品开发中，以前科学院所、企业在产品设计采取了很多措施，如采取降低起动力矩、电容赔偿、阻尼槽方法来节省电能，但这些全部是在频率不变条件下来实现。自从有了逆变器后，电源变频变压变愈加轻易，从而能够调整异步电机在最好工作点上运行，确保出力不变情况下，可用最大效率和功率因数替换额定效率和额定功率因数，减小了电机尺寸，减轻了电机重量，降低了成本，提升了企业经济效益和社会效益。
3) 机电一体化、智能化
伴随科学技术发展，机电一体化技术得到长足发展，同时，多种高新技术也为电机产品注入了新活力，制造工艺和管理信息化技术经过微电子、计算机、网络技术应用，国家政策激励、各企业对科技重视，使新产品开发周期逐步缩短，机电一体化、智能化电机（如交流变频调速电机是一个无级调速传动系统）应运而生，调速制造、虚拟制造等优异制造技术推广应用。中国电机技术性能水平和发达国家水平相当。

目录
摘要 ..........................................................
序言......................................................
第1章概述.......................................................
1.1中国电机制造工业发展近况和发展趋势 ......................... 2
1.2电机分类.........................................
1.3三相异步电动机结构和用途 ...................................
1.3.1异步电动机结构..........................................3
1.3.2异步电动机用途...............................
1.4三相异步电动机基础工作原理和运行特征 ................... 5
1.4.1 基础工作原理.............................................5
1.4.2三相异步电动机工作特征............................... 6
1.5三相异步电动机调速..................................
1.5.1变极调速
1.5.2变频调速
1.5.3转子回路串电阻调速
第2章电动机运行维护
2.1电动机开启前准备
2.2 起动时注意问题
第3章关键尺寸、气隙长度选择及绕组型式选择
3.1气隙长度选择及确定
3.2铁心尺寸
3.3定子绕组形式和节距选择
致谢
参考文件

Y802-4 0.75 kW三相鼠笼式异步电动机设计
摘要
本文介绍了Y系列三相鼠笼异步电动机设计方法,文章首先从异步电机基础理论及工作特征着手，简单介绍了异步电机发展近况、基础特征、类型、结构、用途、技术指标、工作原理及运行特征等，为电机设计做好必需理论准备。电机设计是个复杂过程，所以需要考虑原因、确定尺寸和数据很多。同时本文也具体叙述了三相鼠笼异步电动机设计改善调整方案，和计算机辅助工具应用，这给电机设计和优化带来了新契机。
关键词 :三相异步电动机；设计；电磁路参数；工作性能；优化方案
序言
现在社会中，电能是使用最广泛一个能源，在电能生产、输送和使用等方面，作为动力设备电机是不可缺乏一部分。中小型电机行业是机械工业关键组成部分，在国民经济中起着举足轻重作用。发电机关键用于移动电源、风力发电、小型发电设备中；三相异步电动机在生产和交通运输中得到广泛使用，比如，在工业方面，它被广泛用于拖动多种机床。水泵、压缩机、搅拌机、起重机械等。在农业方面，她被广泛用于拖动排灌机械、脱粒机及多种农产品加工机械。在家用电器和医疗器械和国防设施中，异步电动机也应用十分广泛，作为拖动多种机械动力设备。伴随科学技术不停创新和工农业迅猛发展，电气化和自动化水平不停提升，国民经济各部门对异步三相异步电动机需求量日益增加，对其性能，质量，技术经济指标也对应地提出了越来越高要求。所以，对三相异步电动机性能提出了很多新更新要求，必需适时实地做出更新和发展，以适应各个新兴工业领域不一样特殊要求，尤其是对需求量最大中小型三相异步电动机，在确保其质量运行，寿命长和能满足使用要求同时，深入节省铜、铁等材料，提升效率和功率因数，以提升其经济技术指标和降低耗电。三相异步电动机已经有近20年多年研制开发、设计和生产史。尤其近些年来,伴随研制开发技术不停创新、快速发展和完善，如集成化技术、智能化技术、网络化技术、虚拟技术等，设计出“愈加快、更精、更净”产品。
第一章 概述
1.1中国电机制造工业发展近况和发展趋势
电动机制造是中国机械工业中较大行业之一，它既是关系到各行各业自动化关键基础产品，又是和人类生活亲密相关面广量大、品种繁多通用产品。电动机是把电能转变为机械能关键实施部件，中国60%～70%发电量被电机所消耗。所以，电机产品品种、数量和质量多种性能水平提升和发展，全部会直接影响国民经济各部门成套设备发展水平。
20世纪40年代以前，中国电机制造工业极端落后。50年代以仿制国外产品为主，60年代起走上自行设计道路。在此之前只能生产通常中小型电机，而且批量小，品种单一。
中国所生产电动机大多是六十年代发展产品, 部分是七、八十年代引进国外移植产品和国外同行业相比, 其技术水平、产品质量、结构工艺、制造能力、自动化程度等均偏低,仍有不小差距。
解放五十多年来，中国电机制造业经过广大工程技术人员不懈努力，在很落后基础上逐步建立起较为完整电机制造工业体系，不管是在发展品种、提升产品质量方面，还是在数量方面，全部取得了世人瞩目标成绩，为工业发展和人民生活水平提升做出了巨大贡献。中国已能独立自主地生产多种中小型电机，中国产品已经发展到100 多个系列，500多个品种，年生产能力达成5500万kW以上，基础上满足了社会各个方面对电机产品需求。
伴随电机理论不停完善，高新技术快速发展，能够预言：未来电机产品将朝着高性能化、智能化、微型化和网络化方向发展。
1.2 电机分类
电机是以磁场为媒介进行电能和机械能相互转换电力机械。电机在国民经济各个领域得到广泛应用。需要电机种类各不相同，性能各异。电机分类方法也用很多，故电机种类也有很多。
1）按工作电源分类：依据电动机工作电源不一样，可分为直流电动机和交流电动机。
2）按结构及工作原理分类：依据电动机按结构及工作原理不一样，可分为直流电动机，异步电动机和同时电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。
3)按转子结构分类：依据电动机按转子结构不一样，可分为笼型感应电
动机和绕线转子感应电动机。
4)按用途分类：可分为驱动用电动机和控制用电动机。中国现在生产三相异步电动机月100个系列额，500多个品种，500多个规格。按电机尺寸分成大、中、小型。
大型：中心高H > 0.63m,定子铁心外径iD> 1m,功率范围在400KW
以上，电压为300 V和600 V。
中型：中心高H =(0.355——0.63)m,定子铁心外径iD =（0.5——1.0）m,功率范围在（45——1250）KW以上，电压为380 V和3000 V和6000 V。
小型：中心高H =(0.08——0.315)m,定子铁心外径iD =（0.12——0.5）m,功率范围在（0.55——132）KW以上，电压为380 V。Y（IP44）系列中心高H =(0.08——0.28)m,定子铁心外径iD =（0.12——0.445）m，共11个机座，功率范围为（0.55——90）KW，电压380V。
1.3三相异步电动机结构和用途
1.3.1异步电动机结构
（1）固定部分有定子绕组、定子铁心、机壳、端盖、风罩。定子绕组是电动机电路部分，通入三相交流电产生旋转磁场绕组。由三个在空间互隔120°电角度、队称排列结构完全相同绕组连接而成，这些绕组各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。定子铁心是电机磁路一部分，并在其上放置定子绕组。通常是用轧成厚0.5或0.35毫米硅钢片叠成（图1）。机壳是用来支撑定子铁心和电动机端盖。端盖是用来支撑电动机转动部分（通常指转子）。风罩保护风叶同时又起到通风风路作用。

图1 定子铁心
（2）转动部分有转子铁心、转子鼠笼、转轴、起动开关、轴承、风叶。转子铁心是整个电动机磁路一部分，通常使用硅钢片DR510-50DR280-35。转子鼠笼起转子绕组作用转子导条均由鼠笼端环所短路，形成一个多相电路（图2）。鼠笼材料通常采取高纯铝L01～L05。转轴是作为支撑转子铁心和传输力矩最不可缺乏结构部分。轴承关键是连接转动部分和不动部分。风叶关键是冷却电动机。

图2 鼠笼转子
（3）其它部分有出线盒、铭牌、起动或工作电容器。
（4）三相异步电动机总结构图

图3 封闭式三相笼型异步电动机结构图
1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心； 7—转子；8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—风扇
1.3.2异步电动机用途
对于小型异步电动机来说，用途是十分广泛，常作为各类机械中关键动力元件。Y系列小型异步电动机依据需要，既能够用于正常工作环境，又可在潮湿、多尘、湿热、多霉和日晒雨淋、严寒酷暑，冲击波动，有爆炸危险和腐蚀性环境中使用，既可恒速传动，又可变速传动。这类电机既可连续工作，有可断续工作。所以广泛用于多种机床，风机，水泵，压缩机和传输机，农业食品加工等各类机械设备。
1.4三相异步电动机基础工作原理和运行特征
1.4.1 基础工作原理
电动机工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上，当磁极沿顺时针方向旋转，磁极磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势方向由右手定则来确定。因为运动是相正确，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中一样也能感应出电动势来。在电动势作用下，闭合导条中就产生电流。该电流和旋转磁极磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力F，电磁力方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。异步电动机工作原理用箭头式子能够简单表示以下：
定子绕组通入三相交流电流→产生旋转磁场→切割转子绕组→转子绕组→产生感应电势→转子中产生感应电流→转子电流和磁场作用→产生电磁转矩→运行。
1.4.2三相异步电动机工作特征
异步电动机工作特征是指在额定电压及额定频率下，电动机关键物理量转差率，转矩电流，效率，功率因数等随输出功率改变关系曲线。
1、转差率特征
通常把同时转速n1和电动机转子转速n二者之差和同时转速n1比值叫做转差率，用s表示。相关转差率定义以下：当电机定子绕组接电源时，站在定子边看，假如气隙旋转磁通密度和转子转向一致，则转差率s为；s=n1-nn1;假如二者转向相反，则：s=n1+nn1。式中n1、n全部了解为转速绝对值s是一个没有单位数，它大小能反应电动机转子转速。伴随负载功率增加，转子电流增大，故转差率随输出功率增大而增大。
2、转矩特征
异步电动机输出转矩：转速变换范围很小，从空载到满载，转速略有下降，转矩曲线为一个上翘曲线（近似直线）
3、电流特征
空载时电流很小，伴随负载电流增大，电机输入电流增大。
4、效率特征
其中铜耗伴随负载改变而改变（和负载电流平方正比）；铁耗和机械损耗近似不变；效率曲线有最大值，可变损耗等于不变损耗时，电机达成最大效率。异步电动机额定效率载74-94%之间；最大效率发生在(0.7-1.0)倍额定效率处。
5、功率因数特征
空载时，定子电流基础上用来产生主磁通，有功功率很小，功率因数也很低；伴随负载电流增大，输入电流中有功分量也增大，功率因数逐步升高；在额定功率周围，功率因数达成最大值。假如负载继续增大，则造成转子漏电抗增大（漏电抗和频率正比），从而引发功率因数下降。
1.5三相异步电动机调速
异步电动机调速关键有三种方法
1.5.1变极调速
n1=60f1p，异步电动机正常运行时，转子转速n略低于n1，所以，一旦p改变，n1改变，n也伴随改变。
1）Y→YY 变极调速 属于恒转矩调速方法
2）Δ→YY变极调速 属于恒功率调速方法
1.5.2变频调速
异步电动机转速：n=60f1p(1-s)。当转差率S改变不大时，n近似正比于频率f1，可见改变电源频率就可改变异步电动机转速。常见异步电动机变频调速控制方法通常有两种，即恒转矩变频调速和恒功率变频调速。
（1）恒转矩变频调速。电机变频调速前后额定电磁转矩相等，即恒转矩调速时，有TTEN=TTEN。
（2）恒功率变频调速。电机变频调速前后它电磁功率相等，即Pem=TTEN∩1=TTEN∩1
1.5.3转子回路串电阻调速
转子串入附加电阻，使电动机转差率加大，电动机在较低转速下运行。串入电阻越大，电动机转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发烧形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特征较软。串电阻前后保持转子电流不变，则有：R2SN=R2+R∩S，cosφ2=cosφ2N
电磁转矩为：Tem=CM∅mI2cosφ2，保持不变，即属于恒转矩调速。
第二章 电动机运行维护
2.1电动机开启前准备
为了确保电动机正常安全地开启，通常开启前应作好下述准备：
（1）检验电源是否有电，电压是否正常，若电源电压过高或过低，全部不宜开启。
（2）开启器是否正常，如零部件有没有损坏，使用是否灵活，触头接触是否良好，接线是否正确、牢靠等。
（3）熔丝规格大小是否适宜，安装是否牢靠，有没有熔断或损伤。
（4）电动机接线板上接头有没有松动或氧化。
（5）检验传动装置，如皮带轻紧是否适宜，连接是否牢靠，联轴器螺丝、销子是否紧固等。
（6）传动电动机转子和负载机械转轴，看其转动是否灵活。
（7）检验电动机及开启电器外壳是否接地，接地线有没有断路，接地螺丝是否松动、脱落等。
（8）搬开电动机周围杂物并清除机座表面灰尘、油垢等。
（9）检验负载机械是否妥善地作好了开启准备。
（10）对正常运行中绕线式电动机，应常常观察电动机滑环有没有偏心摆动现象；观察滑环火花是否发生异常现象。滑环上碳刷是否要更换。
2.2 起动时注意问题
（1）接通电源后，假如电动机不转，应立即切断电源，绝不能迟疑等候，更不能带电检验电动机发故障，不然将会烧毁电动机和发生危险。
（2）开启时应注意观察电动机、传动装置、负载机械工作情况，和线路上电流表和电压表指示，若有异常现象，应立即断电检验，待故障排除后，载行开启。
（3）利用手动赔偿器或手动星三角开启器开启电动机时，尤其要注意操作次序。一定要先将手柄推到开启位置，待电动机转速稳定后再拉到运转位置，预防误操作造成设备和人身事故。
（4）同一线路上电动机不应同时开启，通常应由大到小逐台开启以免多太电动机同时开启，线路上电流太大。电压降低过多，造成电动机开启困难引发线路故障或使开关设备跳闸。
（5）开启时，若电动机旋转方向反了，应立即切断电源，将三相电源线中任意两相交换一下位置，即可改变电动机转向。
第三章关键尺寸、气隙长度选择及绕组型式选择
3.1气隙长度选择及确定
气隙数值基础上决定于定子内径、轴直径和轴承间转子长度。异步电动机气隙长度是影响制造成本和性能关键设计参数，它取值范围很宽，选得小，可使励磁电流降低而提升功率因数，但槽漏抗也随之增加，使起动转矩、最大转矩降低。过小气隙也轻易招致定、转子相擦。但若选得大，则情况刚好相反。在异步电动机设计选择气隙时，需考虑多个影响。从电抗去磁能力考虑，较小对提升抗去磁能力有利，但因为制造和装配工艺限制，气隙不能取太小。和材料相关，较小时，抗去磁能力相对较差宜取小些。极数是选择值需考虑关键因数。
3.2铁心尺寸
铁心尺寸指定子铁心外径、内径、转子铁心内径及铁心长。铁芯冲片通常由相互绝缘0.5mm厚硅钢片冲成，冲片内圈有均匀分布槽，用来嵌放定子绕线。当冷却方法、工作制不一样时，可参考下列关系选择铁心尺寸。自冷式（不带内、外风扇）电机，当上列其它特征和自扇冷（IC0104）产品相同时，若维持相同输出功率，应选比后者高2——3个功率等级电机铁心尺寸。断续运行（以S3、FC=40%工作制为代表）电机，当上列其它特征均和连续运行相同，并维持相同功率时，可选择比连续低约1个功率等级铁心尺寸。若为工作制时，FC分别为15%、25%、60，则应分别在40%基础上乘以1.4、1.19及0.845，即为在同一铁心下分别对应输出功率。若维持功率不变，可据此近似地推算出铁心尺寸。
3.3定子绕组形式和节距选择
绕组形式，连同其结构参数对电机全部电气性能均产生不一样程度影响。不一样形式绕组根据各自特征有不一样适用范围。
1、单层链式绕组
优点：1槽内无层间绝缘，槽利用率高，散热好；
2同一槽内导线全部属于同一相，在槽内不会发生相间击穿。
3线圈总数比双层少二分之一，嵌线比较方便，节省嵌线工时；
缺点：1不易做成短距，磁势波形比双层绕组差；
2电机导线较粗时，绕组嵌放和端部整形比较困难；
参考文件