感应电机的设计
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一、设计任务的依据《电机设计》的课程设计是电气工程及其自动化专业电机电器及其控制方向(本科)、电机制造(专科)专业的一个重要实践性教学环节,通过电机设计的学习及课程设计的训练,为今后从事电机设计工作、维护的人才打下良好的基础。
电机设计课程设计的目的:一是让学生在学完该课程后,对电机设计工作过程有一个全面的、系统的了解。
另一个是在设计过程培养学生分析问题、解决问题的能力,培养学生查阅表格、资料的能力,训练学生的绘图阅图能力,为今后从事电机设计技术工作打下坚实的基础。
根据用户对产品提出的技术要求及使用特点,结合设计和制造的可能性而编制。
1设计的指导思想设计一般用途的全封闭自扇冷、笼型三相异步电动机,应具有高效节能、起动转矩大、性能好、噪声低、振动小、可靠性高,功率等级和安装尺寸符合IEC标准及使用维护方便等优点。
2产品的用途环境条件:海拔不超过1000米,环境空气温度随季节而变化,但不超过400C。
适用于不含易燃、易爆或腐蚀性气体的一般场所和无特殊要求的机械上。
3.额定数据型号Y100L1额定容量 1.5KW额定电压220V额定电流 5.03A额定转速1430r/m4.主要性能指标效率0.81功率因数0.82起动电流倍数7起动转矩倍数 2最大转矩倍数 2.34.工作方式连续(SI)制5.结构与安装尺寸外壳防护等级IP44 安装结构B3绝缘等级B级外型L1*b/h转子结构铸铝热套安装A*B/6.主要标准(1)Y系列三相电动机产品目录(2)Y系列三相异步电动机技术条件二、设计内容:1.在查阅有关资料的基础上,确定电机主要尺寸、槽配合,定、转子槽形及槽形尺寸。
2.确定定、转子绕组方案。
3.完成电机电磁设计计算方案。
4.用计算机(手画也可以)画出定、转子冲片图,电机结构图。
三、课程设计的基本要求1.求每位同学独立完成一种型号规格电机的全部电磁方案计算过程,并根据所算结果绘出定、转子冲片图、电机总装图。
2.要求计算准确,绘出图形正确、整洁。
感应电机设计技术指标:输出功率PN=,电压UN=380V(接),相数m1=3,频率f=50Hz,极对数p=2,B级绝缘,持续运行,封锁型自扇冷式,要紧性能指标按技术条件JB3074-82的规定。
为了在mathCAD中方便计算,本报告中的单位均为国际标准单位,如有不便敬请谅解。
一额定数据和要紧尺寸1、额定功率P N 5.5kW:=2、额定电压U N380V:=U NϕU N:=f50Hz :=U NϕU N:= 3、功电流相数m13:=I KWP Nm1U Nϕ⋅:=I KW 4.825A⋅=4、效率依照技术条件规定选取η'85.5%:=5、功率因数依照技术条件规定选取cosφ'0.84:=6、极对数p 2:=7、定转子槽数q 13:=每极每相槽数选取 定子槽数Z 12m 1p ⋅q 1⋅:=依照近槽配合原那么,转子槽数选取:Z 232:=采纳转子斜槽8、定转子每极槽数Z p1Z 12p :=Z p19= Z p2Z 22p :=Z p28=9、确信电机要紧尺寸满载电势标幺值由体会公式K'E 0.0108ln P N 1000⎛ ⎝⎫⎪⎭⋅0.013p -0.931+:= K'E 0.923=计算功率P'K'E P Nη'cos φ'⋅⋅:= P'7.072103⨯=初选α'p0.69:= K'Nm 1.10:= K'dp10.96:=A'25000:= B 'δ0.69:= n'1550:= V 6.1α'p K'Nm ⋅K'dp1⋅1A'B 'δ⋅⋅P'n'⋅:=V 2.214103-⨯=取 λ 1.3:=D'i132pλπ⋅V ⋅:=D'i10.129=定子内外径比取 D'1D'i10.64:=D'10.202=依照标准直径最后取D 10.21:=于是D i1D 10.64⋅:= D i10.134=取D i10.136:=铁心的有效长度l ef VD i12:=l ef 0.12=取铁心长 l t 0.115:= 10、气隙的确信δ0.30.47D i1l t ⋅+()⋅103-δ3.826104-⨯=取δ0.4103-⋅ 铁心有效长度l ef l t 2δ+:= l ef 0.116=转子外径D 2D i12δ-:=转子内径先按转轴直径确信D i20.048:=11、极距τπD i12p ⋅:= τ0.107=12、定转子齿距t 1πD i1⋅Z 1:=t 10.012=t2πD2⋅Z2:=t20.013=13、定子绕组采纳单层绕组,交叉式,节距1~9,2~10,11~1814、为了减弱齿谐波磁场的阻碍,转子采纳斜槽,斜一个定子齿距b sk0.01187:=15、设计定子绕组每相串联导体数N'ϕ1η'cosφ'⋅π⋅D i1⋅A'⋅m1I KW⋅:=N'ϕ1530.023=取并联支路数a11:=可得每槽导体数N's1m1a1⋅N'ϕ1⋅Z1:=N's144.169=取N s147:=于是每线圈匝数为4716、每相串联导体数Nϕ1N s1Z1⋅m1a1⋅:=Nϕ1564=每相串联匝数N1Nϕ12:=N1282=17、绕组线规设计初选定子电密J'1 5.5106⋅:=定子电流初步估量值I'1I KWη'cosφ'⋅:=I'1 6.718=导体并绕根数和每根导体截面积的乘积A'sI'1a1J'1⋅:=A's 1.221106-⨯=N i12:=采纳高强度漆包线:并绕根数线径d 10.90103-⋅:=绝缘后直径d 0.95103-⋅:= A'c10.6362106-⋅:= A ws N i1A'c1⋅:= A ws 1.272106-⨯=18、定子槽形设计采纳梨形槽,齿部平行,初步取:B 't1 1.5:=铁心叠压系数 K Fe 0.95:= 估量齿宽b't1t 1B'δ⋅K Fe B't1⋅:= b't1 5.747103-⨯=初步取:B'j1 1.25:=估量轭部计算高度h'j1τα'p ⋅B'δ⋅2K Fe B'j1⋅:=h'j10.021=按齿宽和轭部计算高度的估算值作出定子槽形,槽口尺寸按类似产品决定h 010.8103-⋅:= h 110.92103-⋅:= h 2113.58103-⋅:= h's h 11h 21+:=b 01 3.5103-⋅:= b 11 6.7103-⋅:= r 21 4.4103-⋅:= h s1h's h 01+r 21+:=b t11πD i12h 01+2h 11+()Z 1b 11-:= b t11 5.468103-⨯=b t21πD i12h 01+2h 11+2h 21+()⋅Z 12r 21-:= b t21 5.739103-⨯=齿部大体平行,齿宽b t1 5.6105103-⋅:=19、槽满率槽楔厚 h 2103-⋅:=槽绝缘层厚 ∆i 0.3103-⋅:=槽绝缘占面积A i ∆i 2h's πr 21+()⋅:= A i1.285105-⨯=槽面积A s 2r 21b 11+2h's h -()⋅πr 212⋅2+:= A ef A s A i-:= A ef1.144104-⨯=槽满率s f N i1N s1⋅d2⋅A ef:=s f 0.741=符合要求20、绕组系数αp 2πZ 1⋅:= q 3:=K d1sin q α⋅2⎛⎝⎫⎪⎭q sin α2⎛ ⎝⎫⎪⎭⋅:=K d10.96= K p11:= K dp1K d1K p1⋅:= K dp10.96=每相有效串联导体数 N ϕ1K dp1⋅541.324=21、设计转子槽形与转子绕组 依照cos 由表10-10查得K I 0.905:=估量转子导条电流I'2K I I'1⋅3N ϕ1K dp1⋅Z 2⋅:= I'2308.525=初步取转子导条电密J'B 3.5106⋅:=于是导条截面积A'B I'2J'B := A'B 8.815105-⨯=初步取A s1.273104-⨯=B 't2 1.3:=估算转子齿宽b't2t 2B'δ⋅K Fe B't2⋅:= b't27.416103-⨯=初步取B'j2 1.25:=估算转子轭部计算高度h'j2τα'p ⋅B 'δ⋅2K Fe ⋅B 'j2⋅:=h'j20.021=为取得较好的起动性能,采纳梯形槽,取槽尺寸h 020.0005:= h 120.0013:= h 220.0217:=b 020.001:= b 120.0055:= b 220.003:= h s2h 02h 12+h 22+:=齿壁不平行的槽型的齿宽计算如下b t2πD 2223⋅h 02h 12+h 22+()⋅-⎡⎢⎣⎤⎥⎦⋅Z 2b 22-b 12b 22-3⎛ ⎝⎫⎪⎭-:=b t2 6.364103-⨯=导条截面积(转子槽面积)A B b 02b 12+2⎛ ⎝⎫⎪⎭h 12⋅b 12b 22+2⎛ ⎝⎫⎪⎭h 22⋅+:= A B 9.645105-⨯=估量端环电流I'R I'2Z 22π⋅p ⋅⋅:= I'R 785.652=端环电密J'R 0.6J'B:= b 0.010:= a 0.026:=端环所需面积A'R a b +2⎛⎝⎫⎪⎭hs2⋅:=端环平均直径D R 0.107:= A'R4.23104-⨯=依照工艺要求取端环面积约为A R 400106-⋅:=二 磁路计算22、计算满载电势 初设K'E 0.918:= ε'L 1K'E-:=E 11ε'L -()U N ϕ⋅:= E 1348.84=23、计算每极磁通 初设K's 1.20:=ΦE 14K Nm ⋅K dp1⋅f ⋅N 1⋅:=由图3-5查得 K Nm 1.095:=ΦE 14K Nm ⋅K dp1⋅f ⋅N 1⋅:=为计算磁路各部份磁密,需先计算磁路中各部份的导磁截面 24、每极下齿部截面积A t1K Fe l t ⋅b t1⋅Z p1⋅:= A t1 5.517103-⨯= A t2K Fe l t ⋅b t2⋅Z p2⋅:= A t25.562103-⨯=25、定转子轭部计算高度及其导磁面积h'j1D 1D i1-2h s1-r 213+:=h'j2D 2D i2-2h s2-⎛ ⎝⎫⎪⎭:=A j1K Fe l t ⋅h'j1⋅:= A j2K Fe l t ⋅h'j2⋅:= A j12.05103-⨯=26、一极下空气隙截面积A j2 2.196103-⨯=A δτl ef ⋅:= A δ0.012=27、波幅系数α'p0.68:= F s 1.485:=28、气隙磁密B δF s Φ⋅A δ:=B δ0.707=Φ 5.885103-⨯=29、对应于气隙磁密最大值处的定子齿部磁密B t1F s Φ⋅A t1:=B t1 1.584=30、转子齿部磁密B t2F s Φ⋅A t2:=B t2 1.571=31、从D23磁化曲线上查得对应上述磁密的磁场强度H t13360:= H t23061:=32、有效气隙长度K δ1t 1 4.4δ⋅0.75b 01⋅+()⋅t 1 4.4δ0.75b 01⋅+()⋅b 012-:=K δ2t 2 4.4δ⋅0.75b 02⋅+()⋅t 2 4.4δ0.75b 02⋅+()⋅b 022-:=K δK δ1K δ2⋅:= δef K δδ⋅:= δef5.393104-⨯=33、齿部磁路计算长度L t1h 11h 21+()13r 21⋅+:= L t10.016=L t2h 12h 22+():= L t20.023=34、轭部磁路计算长度L'j1πD 1h'j1-()⋅2p 12⋅:=L'j10.075=L'j2πD i2h'j2+()⋅2p 12⋅:= L'j20.027=35、计算气隙磁压降μ04π107-⋅:=F δK δB δ⋅δ⋅μ0:=F δ303.24=36、计算齿部磁压降 F t1H t1L t1⋅:= F t153.648=F t2H t2L t2⋅:=F t270.403=37、计算饱和系数K sFδF t1+F t2+Fδ:=K s 1.409=K''s K sK s K's-3-:=K''s 1.339=由此体会公式从头计算饱和系数,代入第23步从头计算,直至相对误差小于1%σsK's K s-K s:=σs0.148-=相对误差大于1%,不合格。
电气2014级“卓班”企业课程(电机学)实习与实训报告专业:电气工程及其自动化班级:电气1401姓名:学号:指导教师:自动化与电气工程学院2016 年7月15日1 实习报告1.1 实习项目时间:2016-7-12,14.00—15.30地点:指导教师:实习内容:了解变压器生产与制造的工艺流程及测试方法变压器就是一种利用电磁互感应,变换电压,电流和阻抗的器件。
变压器由铁心(或磁芯)和线圈组成。
铁心是变压器中主要的此路部分。
通常由含硅量较高,表面涂有绝缘漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。
变压器的铁心是闭合结构。
其中套线圈的部分称为心柱,不套线圈只起闭合磁路作用的部分称为铁轭。
按冷却方式分类:干式(自冷)变压器、油浸(自冷)变压器、氟化物(蒸发冷却)变压器。
干式和油浸式变压器有很大区别。
油浸变压器的应用范围很广。
可以在户内,也可以载户外。
油浸变压器特别适合户外,干式变压器适用于室内。
油变接纳在独立的变电场合。
地区天气比较湿润闷热地区,易利用油变。
要是利用在干变得环境下,必须配合有逼迫风冷却设置装备的部署。
我国正在设置装备部署的特高压1000kV试验线路,接纳的肯定是油浸式变压器。
变压器油的主要作用是绝缘作用,变压器油具有比空气高得多的绝缘强度。
绝缘材料浸在油中,不仅可提高绝缘强度,而且还可以免受潮气的侵蚀。
散热作用,变压器油的比热容打,常用作冷却剂。
消狐作用,在变压器的有载调压开关上,触头切换时会发生电弧。
由于变压器油导热性能好,且在电弧的高温作用下能分触大量空气,产生较大压力,从而提高了介质的灭弧性能,使电弧很快熄灭。
图1变压器铁心图2 变压器绕组1.2 体会这是我们即将结束大二、步入大三生活学习的最后一个实习。
是我们对电机学这门专业基础课程进行更为深入了解、学习的难得可贵的机会。
宏宇变压器公司这个专业性极强的工厂,让我们变压器生产与制造工艺等有了或多或少的了解与认识。
在此次企业课程中,我们看到了工厂对电机设备、变压器的设计以及制作,了解了这些设备的组成和运转过程,熟悉了设备的设计、制作、组装与调试。
感应电动机转差型矢量控制系统的设计1 引言感应电动机具有结构简单、坚固耐用、转速高、容量大、运行可靠等优点。
但是,由于感应电动机是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统,磁通和转矩耦合在一起,不能像直流电动机那样,磁通和转矩可以分别控制。
所以,一直到20世纪80年代都没有获得高性能的感应电动机调速系统。
近年来,随着电力电子技术、现代控制理论等相关技术的发展,使得感应电动机在可调传动中获得了越来越广泛的应用。
矢量控制策略的提出,更是实现了磁通和转矩的解耦控制,其控制效果可媲美直流电动机。
本文在分析感应电动机矢量控制原理的基础上,基于matlab/simulink建立了感应电动机转差型矢量控制系统仿真模型,仿真结果证明了该模型的合理性。
并在此基础上进行系统的软、硬件设计,通过实验验证控制策略的正确性。
2 矢量控制的基本原理长期以来,直流电动机具有很好的运行特性和控制特性,通过调节励磁电流和电枢电流可以很容易的实现对转矩的控制。
因为它的转矩在主磁极励磁磁通保持恒定的情况下与电枢电流成线性关系,所以通过电枢电流环作用就可以快速而准确地实现转矩控制,不仅使系统具有良好稳态性能,又具有良好的动态性能。
但是,由于换向器和电刷的原因,直流电动机有它固有的缺点,如制造复杂,成本高,需要定期维修,运行速度受到限制,难以在有防腐防暴特殊要求的场合下应用等等。
矢量控制的设计思想是模拟直流电动机的控制特点进行交流电动机控制。
基于交流电动机动态模型,通过矢量坐标变换和转子磁链定向,得到等效直流电动机的数学模型,使交流电动机的动态模型简化,并实现磁链和转矩的解耦。
然后按照直流电动机模型设计控制系统,可以实现优良的静、动态性能。
转子磁链ψr仅由定子电流励磁电流ism产生,与定子电流转矩分量ist无关,而电磁转矩te正比于转子磁链和定子电流转矩分量的乘积,这充分说明了感应电动机矢量控制系统按转子磁链定向可以实现磁通和转矩的完全解耦。
电机设计陈世坤版精心整理目录第一章感应电动机设计 (1)第二章 Y132m2-6型三相感应电动机电磁计算 (4)第一章感应电动机设计一、电机设计的任务精心整理电机设计的任务是根据用户提出的产品规格(如功率、电压、转速等)、技术要求(如效率、参数、温升限度、机械可靠性要求等),结合技术经济方面国家的方针政策和生产实际情况,运用有关的理论和计算方法,正确处理设计是遇到的各种矛盾,从而设计出性能良好、体积小、结构简单、运行可靠、制造和使用维修方便的2、电磁设计本阶段的任务是根据技术任务书的规定,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的尺寸和数据,选定有关材料,并和算其电精心整理磁性能。
3、结构设计结构设计的任务是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。
1234、效率η=85.3%N5、功率因数cosϕ=0.78N6、极对数 p=37、定转子槽数Z=36。
2Z=331精心整理精心整理8、定转子每极槽数 1p Z =12Z p =366=6。
2p Z =22Z p =336=5129、定转子冲片尺寸 1D =210mm 。
1i D =148mm 。
2i D =48mm 。
2D = 1i D -2δ=148-2⨯0.35=147.3mm定子采用梨型槽,尺寸如下:11b =6.8mm 、21r =4.4mm 、01h =0.8mm 、11h +21h =11.5mm 、01b'1t b =''1t b =1t b = 、02b 123t b1011、定子齿距 1t =11i D Z π=14836π⨯=12.92mm 12、转子齿距 2t =22D Z π=147.333π⨯=14.02mm精心整理13、节距 y=614、转子斜槽宽 1sk b t ==12.92mm 15、每槽导体数 1s N =42 16、每相串联导体数 1N φ=1111s N Z m a =423631⨯⨯=5041718 2mm i A =i ∆19净铁心长 0.95180171Fe Fe t l K l mm ==⨯= 20、绕组系数1dp K =1d K 1p K(1)分布系数 1d K =11230sinsin 220.9730sin 2sin22q q αα⨯==⨯精心整理(2)短距系数 1p K =sin 12πβ=21、每相有效串联导体数 1N φ1dp K =504⨯0.97=488.88二、磁路计算 22'1L ε-1E =232425'222222147.3482(0.520)029.152323i j s v D D h h D mm --=--=-++⨯= 转子轭部截面积 '2220.9518029.154984.65j Fe t j A K l h mm ==⨯⨯= 26、空气隙面积 277.45180.713995.22ef A l mm δτ==⨯=精心整理27、波幅系数假设饱和系数 ' 1.20s K = 由()s s F f K =曲线可知 1.486s F = 28、定子齿磁密 161 1.4860.006371.466494.5810s t t F B T A -Φ⨯===⨯ 116.3/t H A cm = 29301j H =31/cm3233定子 圆底槽 1112121()11.5 4.412.9733t L h h r mm =++=+⨯= 转子 平底槽 2122220t L h h mm =+= 34、轭部磁路计算长度精心整理定子 '11'1()11(21015.77)50.8222223j j D h L mm p ππ--===⨯转子 '22'2()11(4829.15)20.1922223i j j D h L mmp ππ++===⨯35、有效气隙长度1K δ2K δK δ= 3637由j C '2j h τ=定子 '311110.68 6.1650.82100.21j j j j F C H L A -==⨯⨯⨯=转子'322220.22 1.9120.19100.01j j j j F C H L A-==⨯⨯⨯=38、空气隙磁压降 371.340.35100.676252.42410K B F A δδδδμπ--⨯⨯⨯===⨯精心整理39、饱和系数 12252.4221.1427.21.19252.42t t s F F F K F δδ++++=== 误差''1.19 1.200.8%1%1.20s s s K K K --==-<±(合格) 40、总磁压降 01212252.4221.1427.20.210.01300.98t t j j F F F F F F A δ=++++=++++= 41424344y τ=长 4546 47、定子槽比漏磁导由于的单层绕组,整距,节距漏抗系数11 1.0U L K K ==0111101011120.820.950.413.5 3.5 6.8U h h b b b λ⨯=+=+=++精心整理由于212111.50.95 1.2022 4.4h r -==⨯ 1121 6.80.7722 4.4b r ==⨯ 查表可知10.68L λ= 定子槽比漏磁导 111110.410.68 1.09s U U L L K K λλλ=+=+= 48、定子槽漏抗 11122112233180 1.090.0360.02360.97180.7t s s x dp efm pl X C Z K l λ*⨯⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯ 495051522U λ=5354550.00356、转子斜槽漏抗 222212.920.5()0.5(0.0430.01814.02sk skb X X t δ**==⨯⨯= 57、转子漏抗 22220.270.0430.0030.0180.334s E sk X X X X X σδ*****=+++=+++= 58、总漏抗 120.0680.3340.402X X X σσσ***=+=+=精心整理59、定子直流电阻 611'211122252314.530.021710 2.4771.331()12c t c N l R N A a ρπ-⨯⨯==⨯⨯=Ω⨯⨯60、定子相电阻标幺值 11 4.822.4770.0314380kw N I R R U φ*==⨯= 61、有效材料w G Kg 62B A ='BR ='RR =Ω 端环电阻标幺值 '4.820.780.010380kw RR N I R R U φ*==⨯= 转子电阻标幺值 20.0190.0100.029BR R R R ***=+=+=精心整理四、工作性能计算63、满载时定子电流有功分量标幺值 1111.1785.3%p NI η*=== 64、满载时转子电流无功分量标幺值110.06811 1.039X σσ*=+=+=x I σ*=660.797= ''EK =22、23、28、29、30、161110.005671.05222696.6710j j B T A -Φ===⨯1 4.33/j H A cm=31、262110.005670.57224984.6510j j B T A -Φ===⨯2 1.74/j H A cm=精心整理32、61.4860.005670.6013995.2210s F B T A δδ-Φ⨯===⨯ 36、11118.912.971011.54t t t F H L A -==⨯⨯= 12228.36201016.72t t t F H L A-==⨯⨯=37、 '311110.68 4.3350.82100.15j j j j F C H L A -==⨯⨯⨯=38、39、 40、41、42、43、49、1ef dp s51、11110.020.0420.0060.068s E X X X X σδ****=++=++=54、1222377.450.0290.0360.0440.47 1.2x ef sm RX C K δτπδπ*⨯⨯==⨯=⨯⨯∑精心整理56、222212.920.5(0.5(0.0440.01914.02sk skb X X t δ**==⨯⨯= 57、22220.270.0440.0030.0190.336s E sk X X X X X σδ*****=+++=+++= 58、120.0680.3360.404X X X σσσ***=+=+=64110.06811 1.039X σσ*=+=+=x I σ*=1Q I I *=66、67686970、空载时定子轭磁密 010110.9611.05 1.2710.797j j L B B T εε-==⨯=- 108.1/j H A cm = 71、空载时转子轭磁密 020210.9610.570.6510.797j j L B B T εε-==⨯=-精心整理20 1.94/j H A cm=72、空载时气隙磁密0010.9610.60.72310.797L B B T δδεε-==⨯=-73747576777800F =流 m I 808182、线负荷 1111135048.36827.226/148i m N I A A mm D φππ⨯⨯===⨯83、转子电流标幺值 21.370I *===精心整理转子电流实际值11122235040.971.37 4.82293.47933dp kwm N K I I I AZ φ*⨯⨯==⨯⨯=端环电流实际值 2233293.479514.056223R Z I I A p ππ==⨯=⨯⨯ 84、转子电流密度85868788 89(1)定子齿重量 ''3112236494.5812.977.810 3.942i i i Fe G pA L Kg ρ==⨯⨯⨯⨯⨯=(2)定子轭重量''3114432696.6750.827.81012.827j j j Fe G pA L Kgρ==⨯⨯⨯⨯⨯=精心整理(3)损耗系数 由10 1.57t B T=和10 1.27j B T= 可知 5.98/hei p W Kg=和3.38/hej p W Kg=(4(5(690p∑1N P *92 63、64、221.0390.404 1.19[1(1.0390.404 1.19)]0.732=⨯⨯⨯+⨯⨯=65、10.570.732 1.302Q m X I I I ***=+=+=66、111111()1(1.190.099 1.3340.068)0.791E L p Q K I R I X σε****=-=-+=-⨯+⨯=精心整理68、010110.9611.3 1.5810.791t t L B B T εε-==⨯=- 1032.6/t H A cm = 69、020210.9611.28 1.5610.791t t L B B T εε-==⨯=- 2028.5/t H A cm = 70、010110.9611.05 1.2810.791j j L B B T εε-==⨯=- 108.36/j H A cm = 71、72、73、74、75、76、77、78、=79、80、11 1.797 4.828.662kw I I I A *==⨯=81、211'21118.662 6.238/1.3311()2t c I J A mm a N A π===⨯⨯精心整理82、1111135048.66228.182/148i m N I A A mm D φππ⨯⨯===⨯83、2 1.426I *===11122235040.971.426 4.82305.47533dp kwm N K I I IAZ φ*⨯⨯==⨯⨯=84、85、 86、 89、(3hej p (4) 6.12 3.94224.125Fei hei i p p G W ==⨯= (5) 3.4412.82744.125Fej hej j p p G W==⨯=(6)12 2.524.125244.125148.563Fe Fei Fej p k p k p W =+=⨯+⨯=精心整理3148.5630.0275.510Fe FeN p p P *===⨯ 90、120.10.0560.0150.0040.0270.202Cu Ai s fw Fe p P p p p p ******=++++=++++=∑ 91、1110.202 1.202N P p **=+=+=∑92、效率0.202110.836p η*=-=-=∑9394N s =95969798、起动时定转子槽磁势平均'211111120.707[s st stU d p N ZF I K K K a Z =⨯+2423617.2260.707[10.9711016.13133A =⨯⨯⨯+⨯⨯=精心整理99、空气隙中漏磁场的虚拟磁密00.640.640.925β=+=+=70304101016.13 1.971220.35100.925st L F B T μπδβ--⨯⨯===⨯⨯⨯ 0.850z K =1001(s C =1012(s C =1021U λ∆1()s st λ103104105106ξ=107、转子电阻增加系数和电抗减少系数0.28F K = 0.93x K =108、启动时转子槽比漏磁导精心整理022*******.5 1.9530.3311 1.9531s U s h C b C b λ∆==⨯=++22()22()0.50.3310.930.860.969L s st U U x K λλλλ=-∆+=-+⨯=109、启动时转子槽漏抗 2()2()220.9690.0270.0191.36s st s st s s XX λλ**==⨯= 1101111120.074113114=1151161179798、''211111120.707[s st stU d p N ZF I K K K a Z =⨯+2423631.320.707[10.9711847.503133A =⨯⨯⨯+⨯⨯=99、70304101847.5033.584220.35100.925st L F B T μπδβ--⨯⨯===⨯⨯⨯ 0.550z K =精心整理100、1101()(1)(12.92 3.5)(10.550) 4.239s z C t b K mm =--=--= 101、2202()(1)(14.021)(10.550) 5.859s z C t b K mm =--=--= 102、011111011010.580.80.50.95 4.239(()0.1631.5 3.5 4.239 1.5 3.5s U s h h C b C b λ++⨯∆==⨯=++⨯1()s st λ1031041051082()s st λ109110111112113116、启动时总阻抗 0.149st Z *=== 117、起动电流 4.8232.230.149KW st st I I A Z *===精心整理误差''31.3232.23 2.9%3%31.32st st st I I I --==<± (合格)118、起动转矩倍数 2()220.037(1)(10.044) 1.590.149st stN stR T s Z ***=-=-=精心整理精心整理。
感觉电动机设计流程3.1 电机的基本尺寸数据3.1.1 定,转子尺寸定子尺寸单位 mmD1D i1b01b s1R h s0h12g1t 1h s1h c1h c1b T1h s219136 3.5 6.7 4.0.814.0.3011.80.927.30.870.513. 045463655转子尺寸单位 mmDD i2b02bb r2h R0h R1h R2t 2h C2h12b T222r 1135.248 1.0 5.5 3.00.5 1.321.713.2620.1230.623303.2电动机的设计计算方案 1名称公式结果1.功率P2KW 5.5U 1线电压(Y 接法)V———3U 1(接法)V 3802.外施相电压线电压3.输出供电流P2103I KW Am1U 1'04.8285.54.效率5.功率因数6.极数7.定 ,转子槽数cospQ1Q 2'0.84436328.定 ,转子每级槽数9.定 ,转子尺寸10.极距11.定子齿距12.转子齿距13.节距14.转子斜槽宽15.每槽导体数16.每相串通导体数Q1Q P1pQ1Q P 2p————Di 1p cmpD i1t1mmQ1D i 2t2mmQ 2yb sk cm双层线圈 Z12每圈匝数单层线圈 Z1每圈匝数Q1Z1Z 1m1a198——10.6761.1861.32682.78448_____57617.绕组线规18.槽满率19.死心长20.绕组系数21.每相有效串连导体数'''I 1N 1S1a1'1dB2R b s1s'R222S i C i 2h s'R 2R b s1iCi s'RS2hS S Se S if N1Z 1 d2S Sel mml eff l2g mml eff l n k1b k1'l FE K FE lK dp1K d 1 K P1sin2q1K d1或查表 1q1sin2K P1sin90或查附表 2yQ p1Z 1K dp1mmmm2mm2mm2mm2mmmm1.2720.9127.215.75——111.4579.3200200.8——1840.9460.960.9850.8888544.89622.每极磁通23.齿部截面积24.轭部截面积25.空气隙面积26.波幅系数27.定子齿磁密28.转子齿磁密29.定子轭磁密30.转子轭磁密31.空气隙磁密32.各部分磁路每厘米长E11082.22 f Z 1K dp1E11L U 1S T 1b T 1l Fe Q p1S b lFeQT 2T 2p 2S C 1'l Feh c1圆底槽 h' D 1 D i1h1Rc12s3平底槽 h' D 1D i1hsc12转子 S hc2'lFec2圆底槽 h c 2'D2D i 2h R1r 22d k 2233' D 2D i 2h R2d k 2平底槽 h c223S g p l effF S最大高斯均匀B T1FS S T1高斯B T 2FS ST2高斯B C11高斯2S C1B C21高斯2S C2B g F S高斯S gat T1 A cm0.5341060.85*38091.0891.716.120.876——36.984——2.012141.538970890916563721938174.22所需安匝数33.磁部磁路计算长度34.轭部磁路计算长度35.有效气隙长度36.磁部所需安匝数37.轭部所需安匝数38.空气隙所需安匝数at T 2at C1at C 2h T 2'h R1h R2 1 r3h'h h1s1s2Th T'h s11h T'h s1h s211R3h T 2'h R1 h R2' D 1h c1'l c1 2 pD i 2'l c2'h c22 pg e g K c1K c2'AT T1at T1h T1AT T 2at T 2h T 2'AT C at l'1C1C1C1AT C 2 C 2at C1l C 2'AT g0.8 B g g eA cmA cmA cm厘米厘米安匝安匝安匝安匝安匝4.1671.42.82——————1.5962.32.26552.670.05466.7359.56848.55.2716639. 饱和系数F TAT T 1AT T 2AT gAT g1.09840. 总安匝AT AT T1AT T 2AT C 1AT C2AT g安匝23641. 满载磁化电流 42. 满载 磁化电流标么值43. 激磁电抗2.22 AT pI mZ K m1 dp11I m i mI KW1 x mi m单层线圈 l zL B K SY双层线圈 l z L B 2C SYC S2cos D i12 h s0 h s1 h s 2RYpcos1 sin 2安培厘米厘米厘米1.280.2653.77——42.288.1410.980.67444. 线圈均匀半匝长sinb s1 2R0.73845. 双层线圈端部轴向投影长46. 单层线圈端部均匀长 47. 漏抗系数48. 定子槽单位漏磁导b s1 2R 2b T 1f d C S sinl s 2d 1K SY2.63f P 2 l eff 2C xZ 1 K dp1p 2105U 1S1K U 1U1K L1L 1x s1l 1 m 1 pS1C x l eff 2Q 1K dp1厘米6——0.07461.1660.43Cx无径向通风道 l 1 l49.有径向通风道 l 1l ''定子槽漏抗n K 1 b K 1m 1pS50.x d12C x定子谐波漏抗 2g e K dp1 F T厘米20 ——0.608Cx1.2 d10.5 f d双层绕组 x e1C xl eff单层齐心式 x e1 0.67l s0.64Y2l eff K dp1l s C x0.64 Y0.358Cx————51.定子端部漏抗52.定子漏抗53.转子槽单位磁漏抗54.转子槽漏抗55.转子谐波漏抗56.转子端部漏抗57.转子斜槽漏抗58.转子漏抗59.总漏抗60.定子相电阻61.定子相电阻标么值单层齐心式 , 交错式 x e10.47l eff单层链形绕组 x e10.2l s2l eff K dp1x1x s1x d 1x e1S2U 2L 2x s2l 2m1p S2l eff Q 2C x有径向通风道l 2l无径向通风道l 2l n k 2b k2''k 2''查附图 13bx d 2m1p RC x2g e K dp12F Tx e20.757l B l D RC xl eff 1.13p2x SK0.5b SK d 2t 2xx 2x s2x d 2x e2x SKx x1x 21l z Z 1R11N1100Sr 1R1I KWU 12K dp1C xC x——0.1041.620.605Cx20——0.694Cx0.119Cx1.53Cx0.220.3244.10.05262. 有效资料每台定子导线重G CU C l z Z1每台硅钢片重 G FE K FE l D1111105Q S N27.8103 公斤8.8654.5763.转子电阻64.满载电流有功部分65.满载电抗电流66.满载电流无功部分67.满载电势68.空载电势69.空载定子齿磁密70.空载转子齿磁密71.空载定子轭磁密72.空载转子轭磁密73.空载气隙磁密74.空载定子齿安匝导条电阻 R B KK B l B BS B Q2端环电阻导条电阻 R R2D R RK p2SR导条电阻标么值 r B R BI KWU 1端环电阻标么值 r R R RI KWU 1转子电阻标么值 r 2r B r R1满载电流有功部分i P满载电抗电流22i x K m x i P 1 K m x i PK m1i m x1i R i m i x1L1i P r1 i R x 1101i m * x1B T1010B T 1高斯1LBT 2010BT 2高斯1LBC1010BC1高斯1LBC2010BC2高斯1LBg 010 B g高斯1LAT T 10at T 10 * h T 1安匝2.60.050.03290.00060.03311.1690.5231.0270.7880.85720.97244101361006718659815743138.82575.空载转子齿安匝ATT 20atT 20* hT 2安匝12.51276.空载定子轭安匝77.空载转子轭安匝78.空载空气隙安匝79.空载总安匝80.空载磁化电流81.定子电流ATC10C1 * at C10 * l C1安匝ATC 20C2 * at C 20 * l C 2安匝AT g00.8g e B g 0安匝AT0AT T10AT T 20 AT C10AT C 20 AT g 0安匝Im02.22 AT0 * p安培m1* Z 1 * K dp1i1i P2i R2,I1 i1 *IKW安培108.976.578188324.8851.7651.4096.791I1a1 * N1 * S1 A / cm25.3382.定子电流密度83.线负荷84.转子电流85.转子电流密度86.定子铝消耗87.转子铝消耗A / cmm1 * Z 1 * I 1A1* D i11A1i i2i2,2P xI 2i2IKWm1 * Z 1 * K dp1Q2BI2 ,S BI RR SRPAl 1i12 * r1PAl1PAl 1P2*10 3PAl 2i22 * r2PAl 2PAl 2P2 *10 3A / cm778.4741491.28315.163.2673.0880.103566.50.05429788.杂散消耗89.机械消耗90.铁耗91.总消耗92.输入功率93.总消耗比94.效率95.功率因数对铸铝转子P S0.01 : 0.03对铜条转子P S0.005P S P S P2103244 极及以上关闭型自扇冷式6D1P fw10pP fwP fw103P2VT 1p * S T 1 * h T1VC1 2 p* S C1 * l C1p T1瓦厘米p T 2瓦厘米PT 1pT 1* VT1PC1pC1* VC1PFe 1pT1 2pC1P FEP FEP2103P P AL1P AL 2 P Fe P S P fw11PPPPP11P1COSi10.01____5529.320.0053581.45292.150.020.071311.62920.8370.73250.0120.181.180.150.850.834Snp AL 20.0596. 转差率 1 P AL 2旋转铁耗P S P fw97.98.旋转铁耗= PFeP PC1T 1120 f 1 S n712.5n转分转速p1S n 1.25T M倍2 r 122r 1x最大转矩2199.起动电流开始假设值I st ' 2.5 : 3.5 T M I KW(安)AT st33818B L1.6g c100.起动时漏抗磁路饱和惹起漏抗变化的系数查图101.齿顶漏磁饱和惹起定子顶宽度的减少102.齿顶漏磁饱和惹起定子顶宽度的减少103.起动时定子槽单位漏磁导104.起动时定子槽漏抗105.起动时定子谐波漏抗106.定子起动漏抗107.考虑导挤流效应的转子导条相对高度108.转子挤流效应系Z 1K d 12Q12067 AT st I st '0.707 K U 1K P 1 1 0a1Q2C0.64 2.5g0.955t1t 20.284C S1t1b011K Z0.416C S2t 2b021K Zs1stK U 1U 1U 1K L1L 1 1.045 U 1按槽形查附图 10.385Cxs1sts1stx s1xs10.4Cx x d1st K Z x d 1x1 st x s1st x d1 st x e1 1.143CxB g f 1.550.1987B bh R Bb gr : 1.3 r 0数109. 起动时转子槽单位漏磁导110.起动时转子槽漏x :x0S2 st U 2 st L 2 stU 2st按槽型查附图 1U2U2U2L 2stx :L 2x00.3250.4610.0970.3640.24Cx抗111.起动时转子谐波漏抗112.起动时转子斜槽漏抗113.转子起动漏抗114.起动总漏抗115.转子起动电阻116.起动总电阻117.起动总阻抗118.电动电流119.起动转矩S 2 stx S2 st x S 2S2xd 2 stKZxd 2x SK st K Z x SKx 2 st x S 2 st x d 2 stx st x1 st x 2 str 2str:l l Br 0l B l Br st r 1r 2stz st r 2st x 2stI stI KWz sti stI stI 1T st r2st1nz2Sstx e2x SK stlr B r RA倍倍0.458CxCx0.060.220.0860.1380.2320.931.544电动机的改良方案名称公式1.额定线电压U 1线电压(Y 接法)2. 外施相电压3P 2 103 3.I KWU 1输出供电流m 1Q 1方案 2 方案 3 340340 196.299196.2999.339 9.33936364. 定 , 转子槽数Q 232325.功率要素cos'0.8310.8476. 极数7.效率8. 绕组线规9. 导体并绕根数10. 每槽导体数11. 槽满率12. 铁芯长13. 定子齿磁密 14. 转子齿磁密 15. 定子轭磁密 16. 转子轭磁密 17. 空气隙磁密 18. 空载定子齿磁密19. 空载转子轭磁密p'dN 1双层线圈 Z 1 2 每圈匝数N 1 Z 1 d 2S fS elB T 1F S ST1B T 2 F S S T 2B C112 S C1B C21 2 S C2B gF SS g BT101 0 BT11 LBT 201 0 BT 21L4 4 0.873 0.881 2.06 1.87 1 1 20 24 0.79740.79805148104 14803.913467.13 29457.1425950.18 14638.5 13316.66 12847.8 11318.23 6344.975758.926 14075.4113041.1527486.1924916.1220. 空载定子轭磁1 0BC10BC1密1L21. 空载转子轭磁1 0BC 20BC2密1L22. 空载气隙磁密1 0B gBg 01L23. 定子电流密度I 11a 1 * N 1 * S 124. 线负荷m 1 * Z 1 * I 1A 1* D i125. 热负荷1A 126. 转速120 f 1 S n 转 分np27. 最大转矩倍数T M1 S n倍222 r 1xr 128. 起动转矩倍r2 stT st 2 1 S nz st 29. 起动电流倍数i stI stI 113918.15 12895.4511988.17 10867.236032.738 5576.7673.8294.577215.087 254.21823.681163.561471 14624.014 3.6752.003 1.8976.9666.783电动机在运履行产生消耗, 这些消耗转变为热能, 惹起电机发热, 电动机的温度过高会使绝缘快速老化,绝缘性能和机械强度降低,使使用寿命大大缩短,严重时会烧坏电机, 为了限制发热对电动机的影响, 使电动机的温升不超出必定的数值,一方面要控制电机各部分的消耗, 使发热减少; 另一部分改良电动机的冷却系统,提升其传热和散热的能力。
感应电机的电磁设计作者:许通来源:《价值工程》2018年第19期摘要:电磁计算是感应电机设计的关键部分。
本文主要以YXKK560-4型电机为模型,说明中小型三相感应电动机的电磁计算中的几个关键部分,包括:主要尺寸与气隙的确定;定转子绕组与冲片的设计;工作性能的计算;起动性能的计算等。
Abstract: Electromagnetic calculation is the key part of induction motor design. This paper mainly takes YXKK560-4 motor as the model, explains several key parts in electromagnetic calculation of small and medium-sized three-phase induction motor, including: the determination of main dimensions and air gap, the design of stator and rotor windings and punches, the calculation of working performance,the calculation of starting performance, etc.关键词:感应电机;电磁设计;YXKK560-4型Key words: induction motor;electromagnetic design;YXKK560-4中图分类号:TM346 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2018)19-0120-021 电磁负荷及磁密的选择为确定此次电磁负荷,我们将高功率密度电机YXKK560-4与原有YKK560-4电机进行对比,具体如表1、表2所示。
定、转子的槽形和尺寸显著影响电机的各项性能参数[1]。
6.1感应电机的设计与本书的其他设计章节一样,由于篇幅有限,只可能对感应电机设计的基本过程,及其基本设计程序进行简单介绍。
作为具体实例,仅仅分析嵌入成形线圈的开口槽,及其每极每相的槽数为整数的情况。
在本章最后附有参考文献,其中给读者提供了在以上叙述中省略的某些具体文献的出处。
此外,这些参考文献还可以指导读者超越本书有限的章节内容,进行更为广泛的设计。
6.11.1 分类与标准全美电器制造商协会,在NEMA MG-1标准中对感应电机的标签,分类,额定值,及其包装等事项制定了种种标准。
这些标准大致可以分为铭牌,环境,电气,以及机械等几类。
铭牌鼠笼式感应电动机的铭牌数据最少应包括以下几项:1.机座型号(参见表6.5)2.额定输出功率(hp)3.额定负载时的转速(r/min)4.额定负载时的电流(均方根值,线电流)5.额定电压(均方根,线电压)6.额定频率(Hz)7.极数8.堵转时的视在功率与额定的输出功率之比所对应的代码(参见表6.4)9.设计任务书10.额定负载时的最高环境温度(通常为40℃)11.工作制(连续,30分钟等)12.绝缘等级(参见IEEE标准中的117页和275页)环境在此条款中,包含所允许的最高环境温度与海拔等。
其中重要的一项是全美电气制造商协会对于各类开启式电动机,以及全封闭式电动机,以及子系列电动机都制定了具体的规范。
在这些规范中,说明这些子系列的电动机承受更恶劣的环境的能力。
从设计的观点来看,全封闭式电动机必须有一个作为中介的热交换机制,而不是直接将热量散发到空气中去。
因此,必须将全封闭式电动机每单位体积的损害设计得比开启式电动机的要小。
本书只讨论开启式电动机的设计。
电气通常,标记在铭牌上的各电气量,除“堵转时的视在功率所对应的代码”这一项外,其他都是作为电动机本身的一种直接说明。
而给出“堵转时的视在功率所对应的代码”这一项内容,目的是通过给出“堵转时的三相视在功率”与“额定输出功率”之比,间接给出感应电机在额定电压下启动电流的范围。
因此,堵转电流可以由下式决定:)(3)(/1000L V hp hp I 额定电压额定输出功率)(堵转时的视在功率堵转=(6.90)机 为确保电动机在机械方面的互换性,全美电气制造商协会的设计标准,已将电动机的外形尺寸规范化。
如果读者想要全面了解机座的外形设计,以及每一个机座号下的一整套完整的外形尺寸,则应该查询NEMA 所制定的MG-1标准。
为了说明机座外形设计的情况,在图6.43中标出了一部分尺寸所对应的符号。
其中,部分选定的具体外形值如表 6.6所示。
6.11.2容量与主要尺寸如果假设嵌在定子槽内的线圈,在一台极数为P 的电机的定子内径(D )上均匀分布。
则在其三相绕组中流动,频率为w 的三相电流,可以用一个由下式表示其密度的运动电流层来模拟:z sm S p wt J J αθ)2cos(-= (6.91) 转子的感应电流产生一个磁通密度的行波,在相位上与不同相。
该磁通密度行波在定子内径的表面掠过,其表达式如下:r rm r p wt B B ααθ)2sin(--= (6.92)定子电流密度波与转子磁通密度波相互作用,如图6.44所示,产生作用在定子内径表面的力密度,由下式给出:r S s B J f ⨯= (6.93)由于S J 与r B 是正交得,以此,最后合成的力密度的大小变为:)2sin()2cos(αθθ----=-=p wt p wt B J B J f rm sm r S s(6.94)式中,负号表明力密度的方向与单位相量θα的方向相反。
磁场间相互作用所产生的力,作用在2D 处所产生的转矩为:⎰⎰⎰====ππθθθ2020024)2(2d f D d D d f D T s a s a (6.95) 如果将三角变换公式)sin(21)sin(21sin cos y x y x y x --+=运用与式(6.94),并将结果代入式(6.95),然后再进行积分,则所得到的转矩为:απsin 42rm sm a B J D T =( 6.96) 由式(6.96)可以明显看出,感应电动机的电磁转矩与气隙的体积a l D 2)4(π、定子绕组的电流密度以及气隙的磁通密度成正比。
为了使尺寸降至最小,必须将电流密度与磁通密度之值,分别保持在电动机的冷却能力和铁磁材料的饱和值所允许的限度之内。
角度α与转子的功率因数有直接关系,因而其初值范围很小。
所以,对于同一类感应电动机来说,从式(6.96)可以得出结论:Ta v TD ==常数~2 (6.97) 对于一台开启式的,由NEMA 的设计规范所规定的、额定功率在10hp 及其以上的B 型感应电机来说,式(6.97)中的积分常数值T v 一般为5~6lb ft in ⋅/3(1.0⨯510-~1.2510-⨯m N m ⋅/3).对于功率小于10hp 的电动机来说,由于对地与层间绝缘,以及槽楔的厚度在槽的横截面中所占的比例较大,因此,为了得到一项合适的设计方案,不得不增大体积常数。
当额定功率降至1hp 时,T v 之值应该增大到9~10lb ft in ⋅/.设计工程师通常是根据他们所在单位以往的成功经验,来对T v 进行取值的。
对于所涉及到的铁磁材料原始尺寸的确定,接下来的工作应该是选定由定子叠片所叠压出成的定子铁芯的外径(0D )了.假设所选定的机座外径(f D )已知。
在NEMA 的机座设计标准中,由表6.6可知:P D f =.为使机座的结构尺寸完整,应再选定机座的壁厚(f t )。
这样,定子铁芯的外径0D 便由下式给出: f f t D D 20-= (6.98)由于0D 之值已暂时确定,因此,必须根据磁极数来协调定子内径尺寸。
对于磁极数比较小的电动机来说,定子槽的底部与定子铁芯外径之间的定子铁芯所形成的闭合磁通路径较长。
因此,为了避免引起更多对于激磁磁动势的要求,极数较少的电机定子铁芯的磁通密度,必须比极数较多的电机定子铁芯的磁通密度取更小一些。
在赶考文献1中所给出得经验公式,在试探性地确定定子的内径时非常有用。
该经验公式如下所示:P D D 03.1175.1647.00+-= (6.99)这样,定子铁芯的叠片长度由式(6.97)可得出以下形式:2D v T a = (6.100)尽管D 和a l 具体值已经确定,但是,在设计中进一步精确调整时,对直径a 还必须进行一些调整。
定子体积尺寸的另一种确定方法,参见本章最后所列参考文献2的296页和305页。
6.11.3 定子设计很显然,上述定子体积与内径尺寸的确定是定子设计的开端。
然而,无论如何,上述已经进行的尺寸选择,还是处在需要反复进行的主要定子设计过程(包括槽的个数,槽型尺寸,以及导线线径的选择)之外,该过程如图6.45中的逻辑流程图所示。
定子槽数 双层线圈的工业标准要求每槽的导体数s C 必须为整偶数。
每极3个槽的整数倍所得的数字范围有限,从而限制了对表6.7所示定子槽数(1S )的选择。
如图6.46所示,定子槽距是一个定子齿和一个定子槽在定子内径(D )上的跨距。
即:11S D πλ= (6.101)设计要求定子体积与内径尺寸选择定子槽数(S1)选择每槽导体数(C S)选择定子槽形尺寸确定导线的线径当前密度的估算不通过B型定子的校验通过转子设计图6.45 定子设计的逻辑流程图以往成功的经验告诉人们,钉子的槽距范围应处在0.75~1.5in 的范围之内。
因此,从表6.7中所选择的定子槽数1S 应为: 5.175.01≤≤S D π (6.102)每槽导体数 由式(6.10)所表示的气隙磁动势的行波,必然要产生一个气隙磁通的行波。
因此,匝数为leff N 、整距而且集中地一对极的相绕组,其上掠过的磁通量的表达式为: )s i n (wt m p Φ=φ (6.103) 式中,m Φ为由三相线圈组所产生的磁通量的峰值,p φ是与定子、转子线圈相互匝链的磁通,其中不包括任何定子线圈的漏磁通。
运用法拉第电磁感应定律,根据式(6.103)中所给出的磁通表达式,对于极数为p ,有一对并联支路绕组,如图 6.16所示的每相相电压的瞬时值1E 可以通过下式求出:)cos(211wt wN d d a N p e m eff tp eff Φ==φφ (6.104)式中,每相的有效串联匝数已定义为: a N p N eff eff12=φ (6.105) 式(6.104)中的均方根相量的大小为: meff meff f N wN E Φ=Φ=φφ44.421 (6.106)假若图6.16所示的在阻抗11jX R +上的电压降,像通常那样假设,使得1197.0V E ≅,则由式(6.106)可以推得每相的有效串联匝数,由下式求得:m e f f f V N Φ≅44.497.01φ (6.107)运用式(6.1)与式(6.105)所得结果,根据式(6.107)可得以下定子每槽导体数的计算公式:m S p d s f pN k k aV N C Φ≅=1122.297.02 (6.108)为完成每槽导体数的确定工作,必须估算气隙磁通的最大值。
在本章最后所列参考文献2的306页中所提供的,根据经验总结出来的公式是非常有用的,为:21]60)[00300.000145.0(S m P fp +=Φ (6.109) 式中,s P 为电动机的额定输出功率,单位为hp 。
而前一式中的s C 值必须取一个接近的整偶数。
槽的设计 作为一个好的设计,图6.46所示定子槽的宽度1s b 的设计,必须符合以下条件:1116.05.0λλ≤≤s b (6.110) 槽的深度1s d 通常处于以下范围之内:11142s s s b d b ≤≤ (6.111) 如图6.46所示,定子槽除了受到必须为两个线圈边提供空间的限制以外,还必须为对地的绝缘材料(槽的衬垫)提供必要地空间,确保层间绝缘(线圈与线圈之间的绝缘层)有足够的空间,以及容纳线圈边的限制物(槽楔)等。
以下所列为在选择某些材料时的参考厚度。
1.230V 的电动机:采用厚度为0.015in 的槽底和线圈的层间绝缘。
2.460V 的电动机:采用厚度为0.030in 的槽底和线圈的层间绝缘。
3.NEMA 标准中的284T 系列或者更小机座号的电动机:采用厚度为0.060in 的槽楔。
4.比NEMA 标准中的284T 系列更大机座号的电动机:采用厚度为0.125in 的槽楔。
此外,在通常的实际工作中,用一层0.005~0.007in 厚度的玻璃丝带包裹在线圈边的外表面,以防止在线圈制作过程中损坏线圈边,并能为最后形成的定子线圈的浸漆浸渍剂预留空间。
在以上所建议的绝艳的尺寸,以及由式(6.110)和式(6.111)所确定的槽宽和槽深的试探性值的指导下,可以开始选择线圈导体的尺寸,以。