电机方向专业课程设计.doc

题 目(算例)：Y132M-4 额定数据与性能指标
1、电机型号Y132M -4 2、额定功率 PN=7.5千瓦
3、额定频率fN =50赫 4、额定电压及接法UN=380伏 Δ
5、极数 2P=4 6、绝缘级别 B
7、力能指标：效率 0.87 8、功率因数cos 0.85
9、最大转矩倍数
10、起动性能：起动电流倍数 ,起动转矩倍数

算 例
（一）额定数据和重要尺寸：
1. 额定功率：
2. 额定电压： （接）
3. 功电流：
4. 效率：
5. 功率因素：
6. 极对数：
7. 定转子槽数
每相每极槽数取整数
则
并采用斜肩平底槽
8. 定转子每极槽数

9．拟定电机电机重要尺寸
重要尺寸来拟定和

计算功率

初选，，可取，取，假定。

取
则
按定子内外径比求出定子冲片外径

取

铁心有效长度：
取铁心长
10．气隙拟定

于是铁心有效长度
转子外径
转子内径先按转轴直径：
11．极距
12．定子齿距
转子齿距
13．定子绕组采用单层绕组，交叉式，节距1-9，2-10，11-12
14．为了削弱齿谐波磁场影响，转子采用斜槽，普通斜一种定子齿距，于是转子斜槽宽
15.设计定子绕组
并联支路.每槽导体数
16.每相串联匝数
每相串联匝数
17.绕组线规设计
初选定子电密，计算导线并绕根数和每根导线截面积乘积。

其中定子电流初步预计值

选用截面积相近铜线：高强度漆包线，并绕根数，线径，绝缘后直径，截面积，
18. 设计定子槽形

取
19. 槽在面积
按槽绝缘采用DMDM复合绝缘，，槽楔为，复合板，槽绝缘占面积。

槽满率
20. 绕组系数

其中

每相有效串联导体数

21.设计转子槽形与转子绕组
预测转子导条电流：

其中由资料查出。
初步取转子导条电密，
于是导条截面积：

导条截面积（转子槽面积）

预计端环电流

端环所需面积

其中 端环电密得端环所需面积为
（二）磁路计算
22. 满载电势
初设

23. 每极磁通
初设
由图3-5查得

为计算磁路各某些磁密，需先计算磁路中各某些磁导截面
24. 每极下齿部截面积

25. 定子轭部高度

转子轭部高度

轭部导磁截面积

26. 一极下空气隙截面积

27. 波幅系数

28. 气隙磁密计算

29. 定子齿部磁密：

30. 转子齿部磁密

31. 从D23磁化曲线找出相应上述磁密磁场强度：

32. 有效气隙长度

其中气隙系数为

33. 齿部磁路计算长度

34. 轭部磁路计算长度

35. 气隙磁压降

36. 齿部磁压降

37. 饱和系数

误差=，合格
38. 定子轭部磁密

39. 转子轭部磁密

40. 从D23磁化曲线找出相应上述磁密磁场强度：

41. 轭部磁压降：其中轭部磁位降校正系数由资料附图查出
， 于是

，于是

42. 每极磁势

43. 满载磁化电流：

44. 磁化电流标么值

45. 励磁电抗

（三）参数计算
46. 线圈平均半匝长
单层线圈
=0.195+1.2×0.09929=0.314m
=0.165+2×0.015=0.195m
τy =
=π[0.141+2(0.8+0.924)+(14.5-0.924)×10-3+4.4×10-3]/2×2
=99.29×10-3m
节距比 2/3≤≤1,取=0.8
其中d1是线圈直线某些伸出铁心长度，取10~30mm。
kc是经验系数取1.2
47．单层线圈端部平均长
2×0.015+1.2×0.0993=0.150m
48．漏抗系数
Cx =
= 4××50×0.4×10-7（0.9598×192）2×0.163×7.5×10-3/3×2×3802
=0.03787
49．定子槽比漏磁导

=1×0.410+1×0.830
=1.24

=
=0.410
= 0.830
因=1.543
=0.76
其中Ku1=KL1=1
50．定子槽漏抗

=
=0.440 Cx
51．定子谐波漏抗

=
=0.5877Cx
其中S=0.009
52．定子端部漏抗
单层交叉式绕组端部漏抗与分组单层同心式绕组相近
则：

=
=0.270Cx
53．定子漏抗

=（0.440+0.5877+0.27）Cx
=1.2977Cx
=0.0491
54．转子槽比漏磁导

==1.73
h/b2=7.6， b1/b2=1.83
查表得λL=1.330
55．转子槽漏抗

=
=0.821Cx
56．转子谐波漏抗

=
=0.9023 Cx
查表得R=0.015
57．转子端部漏抗
XE2*
=
=0.150 Cx
58．转子斜槽漏抗

=
=0.29Cx
59．转子漏抗

=(0.821+0.9023+0.15+0.29)Cx
=2.1633 Cx
=0.0819
60．总漏抗

=0.131
61．定子直流电阻
R1=
=
=1.196
62．定子相电阻标幺值
R1*=
=
=0.0207
63．有效材料
定子导线重量

=1.05×0.314×32×36×1.0936×10-6×8.9×103
=7.393 kg
式中C为考虑导线绝缘和引线重量系数，漆包圆铜线取1.05
为导线密度
硅钢片重量
GFe =
=0.95×0.163×（0.22+0.005）2×7.8×10-3
=61.897 kg
式中为冲剪余量，取5×10-3m
64．转子电阻
导条电阻折算值
RB′=
=
=1.162
式中KB是叠片不整洁导致导条电阻增长系数
端环电阻折算值
RR′=
=
=0.03716
导条电阻标幺值
RB*= ==0.0
端环电阻标幺值
RR*= ==0.00643
转子电阻标么值
R2* =RB* +RR*=0.02655
（四） 工作性能计算
65. 满载时定子电流有功分量标么值
I1p*=
66. 满载时转子电流无功分量标么值
Ix*=* I1p*2[1+(* I1p*)2]
=1.0216×0.13944×(1.1236)2×[1+(1.0216×0.1394×1.1236)2]
=0.181
=1+ ==1.0216
67．满载时定子电流无功分量标么值
I1Q* =Im*+ Ix*=0.469+0.143=0.65
68 满载电势标么值
KE=1－
=1－(I1p*R1 *+ I1Q* *)
=1－(1.1236×0.0207+0.65×0.0491)
=0.942
与22项初设值KE相符
69. 空载时电势标么值
1－=1－Im* *=1－0.309×0.0419 =0.976
70. 空载时定子齿磁密
Bt10===1.637T
71. 空载时转子齿磁密
Bt20==1.658T
72 空载时定子轭磁密
Bj10==1.502T
73. 空载时转子轭磁密
Bj20==1.287T
74. 空载时气隙磁密
==0.748T
75. 空载时定子齿部磁压降
Ft10 =Ht10Lt1=46.8×102×15.97×10-3=74.74A
76. 空载时转子齿部磁压降
Ft20=Ht20Lt2=53.4×102×23×10-3=122.82A
77. 空载时定子轭部磁压降
Fj10=Cj1Hj10Lj1=0.40 ×20.1×102×78.81×10-3=63.36A
78. 空载时转子轭部磁压降
Fj20=Cj2Hj20Lj2=0.43 ×8.90×102×27.69×10-3=10.597A
79. 空气隙磁压降
=244.05A
80. 空载总磁压降

=74.74+122.82+63.36+10.597+244.05
=504.97A
81. 空载磁化电流

=
=4.06A
（四）工作性能计算
82. 定子电流标么值
===1.249
定子电流实际值
1.249×6.58=8.51A
83. 定子电流密度
J1=
84. 线负荷
A1=
85. 转子电流标么值
I2* =
=
=1.139
转子电流实际值
I2 =
=
=258.96A
端环电流实际值
IR=A
86. 转子电流密度
导条电密

端环电密

87. 定子电气损耗
=1.2942×0.0207=0.0347
0.0347×7.5×103=260.25W
88. 转子电气损耗
=1.1392×0.02655=0.0344
PAl2 = PAl2* PN=0.0344×7.5×103=258W
89. 附加损耗
铜条转子
Ps*=0.02
Ps= Ps* PN=0.02×7.5×103=150W
90. 机械损耗
二级封闭自扇冷式
Pf w = (3/p)2(D1)4×104= (3/2)2×(0.22)4×104=52.7W
机械损耗标么值
Pfw*= Pf w/ PN=52.7/7.5×103=0.00703
91. 定子铁耗
(1) 定子轭重量
Gt=4pAt1Lt1=4×2×2.934×10-3×78.81×10-3×7.8×103=14.43㎏
(2) 定子齿重量
Gj=2pAj1Lj1′=4×2×8.26×10-3×15.97×10-3×7.8×103=4.116㎏
(3) 损耗系数
Phet =6.8 Phej=5.1
(4) 定子齿损耗
PFet= K1 Phet Gt=2×5.10×14.43=147.2W
(5) 定子轭损耗
PFej= K2Phej Gj =2.5×6.80×4.116=69.97W
(6) 定子铁耗
PFe= PFet+ PFej=147.2+69.97=217.17W
对于半闭口槽按经验取
K1=2 K2=2.5
铁耗标么值
PFe*= PFe/ PN=217.17/7.5×103=0.029
92. 总损耗标么值
Σp*= Pcu1* +PAl2* +Pfw* +Ps* +PFe*
=0.0347+0.0344+0.02+0.00703+0.029
=0.1251
93. 输出功率
PN1*=1+Σp*=1+0.1251=1.1251
94. 效率
=1－Σp*/ PN1*=1－0.1251/1.1251=0.869%
(87%－86.9%)/87%=0.115%<0.5%
95. 功率因数
=I1p*/I1*=1.1249/1.294=0.87
96. 转差率
SN=
=
=0.0319
PFer*=
=
=0.0154
97. 转速
nN=(60f/p)(1－SN)
=60×50/2×(1－0.0319)
=1452r/min
98. 最大转矩倍数
Tm*=
=
=2.74
(五)起动性能计算
99. 起动电流假设值
Ist′=(2.5~3.5) Tm*Ikw=3×3.157×6.58=59.1A
100. 起动时定转子槽磁势平均值
Fst= Ist′(Ns1/a1)0.707[Ku1+Kd12Kp1(Z1/Z2)]
=59.1×32×0.707×[1+0.95982×1×(36/32)]×
=2836.5A
101空气隙中漏磁场虚拟磁密
BL=μ0 Fst/2
=0.4π×10-6×2836.5/2×0.4×10-3×0.9367
=4.757T
=0.64+2.5
=0.64+2.5
=0.9367
由BL查得漏抗饱和系数Kz=0.44
102齿顶漏磁饱和引起定子齿顶宽度减少
CS1=(t1－b01)(1－Kz)
=(12.3-3.5)×(1－0.44)
=4.93×10-3m
103.齿顶漏磁饱和引起转子齿顶宽度减少
CS2=(t2－b02)(1－Kz)
=(16.1－1)×(1－0.44)
=8.456×10-3m
104.起动时定子槽比漏磁导
=Ku1(－)+KL1
= (0.410-0.185)+ 0.83
=1.055

=
=0.185
105.起动时定子槽漏抗
Xs1(st)* = ()Xs1*
=(1.055/1.24)×0.440CX
=0.3743CX
106.起动时定子谐波漏抗
Xδ1(st)*=KZ Xδ1*
=0.44×0.5877 CX
=0.2586CX
107.起动时定子漏抗
Xσ1(st)*= Xs1(st)*+ Xδ1(st)*+XE1*
=(0.3743+0.2586+0.270) CX
=0.0342
108.考虑集肤效应转子导条相对高度
=1.987×10-3hB
=1.987×10-3×23×10-3√50/0.0434×10-6
=1.551
hB—转子导条高度 hB=23×10-3m
bB/bS2—导条宽和槽宽之比 bB/bS2≈1
109.转子电阻增长系数和电抗减少系数
KF=1.7 KX=0.90
110.起动时转子槽比率磁导
=（0.5-0.447）+0.90×1.73= 1.61
=(h02/b02)[CS2/(CS2+b02)]
=(0.5/1)×[8.456/(8.456+1)]
=0.447
111.起动时转子槽漏抗
Xs2(st)* = ()Xs2*
=(1.61/2.23)×0.821 CX
=0.593CX
112.起动时谐波漏抗
Xδ2(st)*=KZ Xδ2*
=0.44×0.9023 CX
=0.397CX
113.起动时转子斜槽漏抗
XSK(st)*=KZ XSK*
=0.44×0.29CX
=0.1276CX
114.起动时转子漏抗
Xσ2(st)*= Xs2(st)*+ Xδ2(st)*+XE2*+ XSK(st)*
=(0.593+0.397+0.1276+0.150) CX
=0.048
115.起动时总漏抗
Xσ(St)* =Xσ2(St)* +Xσ1(St)*
=0.0342+0.048
=0.0822
116.起动时转子总电阻
R2(st)*=KFRB*+RR*
=1.7×0.0+0.00643
=0.0406
117.起动时总电阻
Rst* =R1* +R2(st)*
=0.0207+0.0406
=0.0613
118.起动时总阻抗
Zst*=
=
=0.1121
119.起动电流
Ist=Ikw/Zst*=6.58/0.1121=58.6A
误差=0.676%
ist= Ist/I1=58.6/8.69=6.75
120. 起动时转矩倍数
TSt*=( R2(st)*/ Zst*2)(1－SN)
=(0.0406/0.11212)×(1－0.0319)
=2.458
下面将本台电机重要性能指标与技术条件中原则作一比较：

原则值
计算值
偏差
1.效率
0.87
0.869
-0.115%
2．功率因数
0.85
0.87
+2.3%
3．最大转矩倍数
2.2
2.74
+19.7%
4．起动转矩倍数
2.2
2.458
+10.5%
5．起动电流倍数
7
6.75
-3.6%