感应电机设计讲解.docx
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感应电机设计讲解
1、型号Y132M—4感应电动机的电磁计算·············3
1.1额定数据及主要尺寸·························3
1.2磁路计算···································5
1.3参数计算···································7
1.4运行性能计算·······························9
2、数据分析······································11
3、参考文献······································14
4、附图··········································15
一、型号Y132M—4感应电动机的电磁计算
1.1额定数据及主要尺寸
1、型号:
Y132M—4
2、输出功率:
3、相数:
m=3
4、接法:
连接
5、相电压:
380V
6、功电流:
7、极对数:
p=2
8、定子槽数:
9、转子槽数:
10、定子每极:
11、定转子冲片尺寸:
(见附图二)
定子外径
定子内径
转子外径
转子内径
定子槽形:
半闭口圆底槽
定子槽尺寸
转子槽形:
梯形槽
转子槽尺寸
12、极距:
13、定子齿距:
14、转子齿距:
15、气隙长度:
16、转子斜槽距:
17、铁心长度:
18、铁心有效长度:
无径向通风道
19、净铁心长:
无径向通道
其中铁心叠压系数为
20、绕组型式:
单层交叉式(见附图一)
21、并联路数
22、节距:
y为1~9、2~10、11~18
23、每槽导线数:
24、导线并绕根数、线径
25、每根导线截面积:
26、槽有效面积:
式中
槽楔厚度h=2mm
槽绝缘厚度Ci=0.03cm
其中
27、槽满率:
式中d——绝缘外径(cm)(d=)
28、每相串联导线数
29、绕组分布系数
式中q1=(对60度相带)
30、绕组短距系数
31、绕组系数:
1.2磁路计算
32、每极主磁通
式中
33、每极下定子齿面积
34、每极下转子齿面积
式中=,=,假设,=1.5T,=1.5T
35、定子轭截面积
式中=1.877cm(圆底槽轭的高处高度)
36、转子轭截面=30.458
式中=2.016cm(平底槽轭的计算高度)
——转子轴向通风孔直径
37、空气隙面积=
38、波幅系数:
先假定
39、定子齿磁密:
,本算例中<5%,符合精度要求
40、转子齿磁密:
,本算例中<5%符合精度要求
41、定子轭磁密:
42、转子轭磁密:
43、气隙磁密:
,本算例中<5%符合精度要求
44、定子齿磁场
45、转子齿磁场
46、定子轭磁场
47、转子轭磁场
48、定子齿磁路计算长度=1.597cm(圆底槽)
49、转子齿磁路计算长度=2.3cm(平底槽)
50、定子轭磁路计算长度
51、转子轭磁路计算长度
52、气隙磁路计算长度
其中=1.308;=1.031
53、定子齿磁位降
54、转子齿磁位降
55、定子轭磁位降
其中C1=0.48——定子轭磁路校正系数,查附图
56、转子轭磁位降
其中C2=0.382——转子轭磁路校正系数,查附图
57、气隙轭磁位降
58、饱和系数=1.346
本算例中<5%符合精度要求
59、总磁位降F
60、励磁电流
61、励磁电流标
62、励磁电抗标幺值==1.901
1.3参数计算
63、线圈平均半匝长度
64、线圈端部平均长度
65、阻抗折算系数=14376.35
66、定子相电阻=1.561
标幺值=0.027
67、转子导条电阻
标幺值
68、转子端环电阻
标幺值=0.0057
69、转子电阻标幺值
70、漏抗系数
71、定子槽漏磁导
其中=1,槽上部节距漏抗系数
=1,槽下部节距漏抗系数
=0.4097,槽上部漏磁导
72、定子槽漏抗
73、定子谐波漏磁导,经查书上的附图,得
74、定子谐波漏抗
75、定子端部漏磁导(对单层交叉式绕组)
76、定子端部漏抗
77、定子漏抗标幺值
78、转子槽漏磁导
79、转子槽漏抗
80、转子谐波漏磁导
81、转子谐波漏抗
82、转子端部漏磁导
83、转子端部漏抗
84、转子斜槽漏抗
85、转子漏抗标幺值
86、运行总漏抗
1.4运行性能计算
87、满载电流有功分量
计算时先按设计要求假定
88、满载电抗电流2]=0.1837
式中
89、满载电流无功分量
90、满载电动势比值=0.9259
此值应与32项假定值相差小于一定精度要求,否则需重新假定值,本例中误差为=0.314%<5%符合精度要求
91、定子电流I*=
I1=I1*Iw=8.8138A
92、转子导条电流I2*=
I2=I2*IwK1=I2*Iw
其中为电流折算系数
93、转子端环电流IR=
94、定子电密J1=/mm2
95、线负荷A1=
96、热负荷AJ1=A1J1=1260.913A/cm
97、转子导条电密JB=A/mm2
98、转子端环电密JR=A/mm2
99、空载电动势比值KEO=1-Im*X1*=0.9679
100、空载定子齿磁密Bt10=Bt1=1.6122T
101、空载定子轭磁密Bj10=Bj1=1.4877T
102、定子齿单位铁损耗pt1由Bt10查硅钢片损耗曲线,
得pt1=45.71*10-3W/cm3
103、定子轭单位铁损耗pj1由Bj10查硅钢片损耗曲线,
得pt1=39.18*10-3W/cm3
104、定子齿体积Vt1=2pAt1ht1’=484.489cm3
105、定子轭体积Vj1=4pAj1lj1’=1703.026cm3
106、铁损耗pF1=k1pt1Vt1+k2pj1Vj1=188.831W
式中k1k2为铁损校正系数,一般对半闭口槽取k1=2.5,k22
标幺值pF1*==0.0252
107、基本铁损耗pFe1*==0.0119
108、定子电阻损耗pcu1*=I1*2R1*=0.0485
pcu1=pcu1**pN*103=363.865W
109、转子电阻损耗pcu2*=I2*2R2*=0.0485
pcu2=pcu2**pN*103=363.758W
110、风摩损耗pfv=pN*103=70W
其中pjv*参考实验值确定:
0.0093
111、杂散损耗ps=ps*pN*103=150W
其中pS*参考实验值确定:
0.02
112、总损耗=pcu1*+pcu2*+pFe*+pjv*+pS*=0.1350
113、输入功率p1*=1+=1.1350
114、满载效率=0.8810
此值应与88项假定值相差小于一定精度要求,否则需重新假定值,本例中误差为=0.119%<5%符合精度要求
115、功率因数
116、满载转差率sN=
式中为气隙电磁功率,=p1*-pcu1*-pFe1*
117、额定转速nN==1455.296r/min
118、最大转矩倍数Tmax*==2.955
二、数据分析:
本算例与书上的算例的计算结果比较,如下表(见下页)所示:
表一
铁芯长度/每槽导线数
满载效率
功率因数cos
额定转速nN(r/min)
最大转矩倍数Tmax
16/35
0.8802
0.861
1452
2.74
15.9/34
0.8810
0.847
1455
2.95
由上表数据可知:
当铁芯长度和槽导线数一起减小时,电机的满载效率增大,功率因数cos减小,额定转矩nN增大,最大转矩倍数Tmax增大。
为了更好的分析铁芯长度(槽导线数)对电机主要性能的影响,我又做了几组数据,来帮自己分析:
a、固定槽导线数Ns1=35不变,改变铁芯长度,观察电机的主要性能变化如下表二所示:
表二
铁芯长度/(cm)
满载效率
功率因数cos
额定转速Nn
nN(r/min)
最大转矩倍数Tmax
15.8
0.88021
0.8567
1452.74
2.781
16
0.88023
0.861
1452.23
2.733
16.2
0.88022
0.8646
1452.17
2.693
16.5
0.88019
0.8696
1450.96
2.622
分析结果得:
在一定范围内,铁芯长度,由于磁通密度不变,导磁面积,导致铁芯磁密B,励磁电流,因此功率因数cos;,漏磁系数Cx所以Cx,电机总漏抗,定子电阻,所以最大转矩倍数Tmax;
由异步电机等效T型电路(见下页)可知:
图一
由于,I1基本不变,I2,故转子铜耗Pcu2,
因为不变,所以,故nN;
电机总铜耗,而铁芯损耗,而在这铁芯长度内,增加的铜耗大于减小的铁芯损耗,故满载效率下降;当减小的铁芯损耗大于增加的铜耗时,满载效率又会上升一点,故满载效率对铁芯长度是一条曲线。
b、固定铁芯长度不变,改变槽导体数Ns1,观察电机的主要性能变化如下表三所示:
表三
槽导体数Ns1
满载效率
功率因数cos
额定转速nN
nN(r/min)
最大转矩倍数Tmax
35
0.88019
0.8696
1450.96
2.622
34
0.8811
0.8587
1453.89
2.811
分析结果得:
由于磁通密度不变,导磁面积不变,磁密B不变,当槽导体数Ns1,励磁电流,所以功率因数cos;
电机总漏抗不变,定子电阻R1,故最大转矩倍数Tmax;
由于,I1基本不变,I2,故转子铜耗Pcu2,所以,nN;
定子电阻R1,定子铜耗Pcu1,转子铜耗Pcu2故满载效率。
综合以上分析:
当铁芯长度,槽导体数Ns1时,由于两者叠加效应电机的功率因数cos减小,额定转矩nN增大,最大转矩倍数Tmax增大,而对于电机满载效率,由于槽导体数Ns1对电机的影响大于铁芯长度对其的作用,故满载效率呈现上升的趋势。
三、参考文献
[1]李郎如、陈乔夫、周理兵.电磁装置设计原理.华中科技大学出版社.2010.3.
[2]辜承林、陈乔夫、熊永前.电机学.华中科技大学出版社.2005.8.
附图一:
单层交叉式绕组展开图
附图二:
定子槽形与转子槽形尺寸图(单位/mm):
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