电机设计课程设计报告.docx

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电机设计课程设计报告

xxxx

《Y系列三相异步电动机电磁设计》

课程设计

学生姓名：

xxx

学号：

011000xxx

专业班级：

电气2010级【X】班

指导教师：

xxx

2013年xx

月XX日

1.课程设计目的2

2.课程设计题目和要求2

3.课程设计报告内容2

4.课程设计问题分析13

5.课程设计心得体会14

6.附录15

1.课程设计目的

1本课程设计是《电机设计》的实践课程，要正确掌握电机设计的原理

与计算过程；

2综合运用所学过的电机学、电路和电机设计等课程知识；

3培养工科学生的综合工程素质。

2.课程设计题目和要求

课设题目

该课程设计，要求按照所给的数据（见附录）进行电机设计，计算过程详细，步骤清晰。

课程设计主要有以下的计算过程：

1）额定数据及主要尺寸

2）磁路计算

3）参数计算

4）工作性能计算

设计要求

1•按题目要求，认真完成《电机设计》学习，熟练掌握电机设计的计算步骤。

2•要求按照所给的数据进行电机设计，计算过程详细，步骤清晰。

每一位学生应独立完成设计全过程。

撰写设计报告，报告按照设计过程、设计总结、设计体会来进行书写。

3.课程设计报告内容额定数据和主要尺寸

1.输出功率：

Pn2.2kW

2.外施相电压：

UnUn/3380V/・.3220V（丫接）

3.功电流：

血-P^2.210A3.33A

mUn3220

4.效率：

’0.800

5.功率因素：

cos'0.75

6.极对数：

p3

7.定转子槽数

乙36

Z233并采用转子斜槽

每相每极槽数取整数q!

Z〃2pmi2

8.定转子每极槽数

P1

P2

乙

2p

乙

2p

36

6

33

6

6

5.5

9.定转子冲片尺寸（见附录）

D012

10.极距一i1—0.0628m

2p6

D012

11.定子齿距t1一——0.0105m

乙36

D01194

12.转子齿距t2竺一0^^40.0114m

Z233

转子外径D2Di12

（0.1220.0003）m0.1194m

13.定子绕组采用单层绕组，节距y=6

14.

t1，于

为了削弱齿谐波磁场的影响，转子采用斜槽，一般斜一个定子齿距

是转子斜槽宽bsk0.0105m

15.设计定子绕组

并联支路a11.每槽导体数Ns144

16.每相串联导体数N!

径1©竺卫6528

m1a131

每相串联匝数Ni528264

22

17.绕组线规设计

绝缘后直

选用的铜线：

高强度漆包线，并绕根数Nd1，线径di1.06mm,

径d1.15mm，截面积A（C1

0.8825mm2，Ni1A（C10.8825mm2

18.槽满率

1）槽面积

As

2R1

2

b1

I

（h12

h）

r2

2

23.65.4

2

（12.1

2）

3.62

2mm

62

83.977210m

2）槽绝缘占面积

i0.2mm，槽楔为h2mm

Ai（2h12R1）

单层0.0002（20.01210.0036）

7.1008106m2

3）槽有效面积AefAsAi

76.8764106m2

4）槽满率Sf

Ni1Ns1d21441.152

Aef76.8764

75.7%

（符合要求）

19.铁心长li

铁心有效长无径向通风道lefli2

（0.11020.0003）m

0.1106m

净铁心长无径向通风道bekFelj

0.950.110m0.1045m

20.

绕组系数

Kdp1

Kd1Kp1

0.96591

0.9659

1）

分布系数

Kd

d1

.qasin-2

.aqsin

2

.230

sin

2

30

2sin-

0.9659

2）

其中ap

3360

36

30

短距系数Kp1

sin—

2

21.每相有效串联导体数N

1Kdp1

528

0.9659510

磁路计算

22.初设kE（1L）0.886

E1（1

L）Un

0.886220V194.9V

初设ks1.22查得kNm1.094

巳

每极磁通

4kNmkdp1fN1空Wb

41.0940.965950264

0.00347Wb

为计算磁路各部分磁密，需先计算磁路中各部分的磁导截面

23.每极齿部截面积

定子A1kFelibnZp10.950.115.41710363396106m2

转子A2kFehbi2Zp20.950.116.301035.53621106m2其中，定转子齿宽计算如下：

1）定子齿宽bi1

bi1

[Di12（h°1hn）]

bi

bi1

[Di12（h01血）]n2r

Z1

3

nI。

122（0.8佗1）10]23.61035.517103m

36

齿部基本平行，所以取g5.417103m（平均值）

2）转子齿宽bi2

bi2

[D22（hr12h°2）]

Z2

br2

3

[O.11942（17.60.5）10]2103m5.9210彳口

33

bi2

[D22（hi2ho2）]

Z2

bri

3

36

[O.122（0.80.635）10]5.41035.3仃103m

3

[O.11942（0.980.5）10]44103m6.6810彳口

33

齿部基本平行，所以取026.30103m（平均值）

24.定子轭部高度

hj1罟

Ri

0.1750.12

（0.812.13.6）103

晋103m佗2103m

转子轭部高度

.'D2Di2hj2w

hs2

0.11940.038（仃6

33

0.5）1022.610m

轭部导磁截面积

'

疋子AjikFelihji

0.950.1112.2103

m21274.9106m2

转子Aj2kFelihj2

0.950.1122.6103m22361.7106m2

25.空气隙截面积Alef0.06280.1106m26945.68106m2

26.

波幅系数Fs

B

Bav

1.48

27.

定子齿部磁密

28.

转子齿部磁密

29.

定子轭部磁密

30.

转子轭部磁密

31.

气隙磁密B

Bj1

Bj2

Bi2

Bi1

Fs

Ai1

Fs

Ai2

2Aj1

Fs

A

1.480.00347T

6]

339610

1.480.00347T

6]

362110

0.00347

21274.9106

1.5122T

1.4183T

T1.36仃

°.003476T0.7346T

22361.7106

皿°.°0347t0.7394T

6945.68106

32.从D23磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度:

Hi121.464AcmHi213.515Acm

Hj110.94AcmHj22.2184Acm

定子L'j1

转子L'j2

（D1hjj

~^P

©h；2）

（0.175

12

^^m42.60103m

（°.038°.°226）m15.857103m

12

35.有效气隙长度

efk1k

33

1.3551.0440.310m0.4210m

其中气隙系数为

以4.40.75b01）

2

h（4.40.75b°1）b01

10.5（4.40.30.753.2）

2

10.5（4.40.30.753.2）3.2

1.355

t2（4.40.75b02）

t2（4.40.75b°2）b02

11.4（4.40.30.751）

11.4（4.40.30.751）12

1.044

36.齿部磁压降

定子Fi1

HI

i1i1

22.46410213.3103A28.55A

33.齿部磁路计算长度

定子

Li1

（hn

h21）

1

r21

3

13

12.13.6mm13.3103m

3

转子

Li2

（h12

h22）

17.6

103m

34.轭部磁路计算长度

转子Fi2Hi2Li213.51510217.6103A23.79A

37.轭部磁压降

I

h00122

定子丄00竺0.194,Bj11.36仃于是Cj10.4640.0628jj

Fj151比丄；10.46410.9410242.6010321.62A

I

h■00226

转子上00丝0.360,Bj20.7346T于是Cj20.6370.0628jj

'23

Fj2Cj2Hj2Lj20.6372.21841015.857102.24A

3

38.气隙磁压降F匕旦覽:

。

1严248,44A

0

39.饱和系数ks匚廿

248.4428.5523.79

1.21067

248.44

误差=1.221.21067

误差=1.21067

0.77%

1%，合格

40.总磁压降

FFF1Fi2Fj1

Fj2（248.4428.5523.79

21.622.24）A

324.64A

41.满载磁化电流I

2pF

6324.64

42.满载磁化电流标么值

A3A0.9m1N1kdp10.932640.9659

*I3Im4亠0.90

IkW3.33

43.励磁电抗标么值Xms

1

*

Im

1.11

0.90

参数计算

44.线圈平均半匝长

单层线圈lclBKcy0.141.20.07220.2266m

其中1bIt2d10.1120.0150.14m

y[Di12（h001）h21r21]/2P

[1202（0.80.635）11.4653.6]10-3/6

0.0722m

取节距比=1;线圈直线部分伸出铁心的长度di取15mm经验系数kc取

46.单层线圈端部平均长lE2d,Kcy20.0151.20.07220.1166m

Cx

47.漏抗系数

2

4f0（N1Kdp1）lefPn

0.263（2心1）2弟

10

mjUN

pUn

48.定子槽比漏磁导

u1

h1

b01

2hn

（b01b11）

由于

h21

2r21

其中

0.263（2640.9659）2

0.11062.2103

103

s1

0.8

3.2

11^1.59

7.2

Ku1=K_1=1

49.定子槽漏抗Xs1

50.定子谐波漏抗

m1

SCx

efKdp1Ks

其中

S0.0129

51.定子端部漏抗

单层链式XE1

0.2leC

X

Kdp1lef

52.定子漏抗

53.转子槽比漏磁导

h°20.5

u2

b°21

2h12

L2

（b°2bQ

h/b2=,b1/b2=

32202

0.03

Ku1u1Kl1L110.397710.864

20.635

3.2

5.4

0.3977

1.2617

bn

2r21

5.4

7.2

0.75

L10.864

2m1plt1

sQx

2

乙Kdp1lef

30.0628

Xs1

s2

0.5

2330.111.2617^

2Cx

360.965920.1106

0.67CX

0.0129

32

0.42100.9659

°20・11662Cx

0.11060.96592

u2

XE11.42Cx

CX0.52CX

1.22

L20.51.681

亠1.3181.681

5.4

查表得入

0.23Cx

0.043

2.181

54.转子槽漏抗Xs；2m/

2330.112.181

330.1106

1.183CX

55.

转子谐波漏抗X

miRCX

30.06280.0275

2efKs

0.421031.22

Cx

1.026CX

查表得R0.0275

56.转子端部漏抗XE2

57.转子斜槽漏抗Xsk*

0.757（lE

lt2

1.13

Dr捫X

0.7570.1016

0.11066

Cx

0.1159CX

*00105

0.5（bskt2）2x20.5（亦）21.026CX°.4352CX

****

58.转子漏抗X2Xs2X2XE2

Xsk*2.7601Cx0.083

59.

总漏抗XX1

X20.13

60.

定子直流电阻R1

61.

定子相电阻标幺值

2N」c

NxAc11

R1Ikw

0.。

21710622640.22662.942

62.

有效材料

R1*

Un

10.8825106

2・9423・330.045

220

定子导线重量

GWClCNs1Z1Nt1Ac1

1.050.2266

44

360.882510-6

8.9

1032.690kg

式中C为考虑导线绝缘和引线重量的系数，漆包圆铜线取

硅钢片重量GFeKFelt（D1）2Fe0.950.110.1827.810326.41kg

式中为冲剪余量，取5mm

63.转子电阻

AB

导条截面积

/b02br1br1br2

（2）h21

（2）h22

144442262

（）0.98（）16.62mm255.83106m2

22

2

KbLb4m1（N1Kdp1）

RB

导条电阻折算值

AbZ2

0.04341061.040.1143（2640.9659）2103

6Z.IU

55.8310633

式中Kb=是叠片不整齐造成导条电阻增加的系数

端环面积AR（We「12Wer2）der（17-^15-8）〔。

口口28410论2

端环电阻折算值

2

DRZ24g（NiKdpi）

~~2P2ArZ2

0.04341060.101643（2640.9659）2

32

8410

0.7247

导条电阻标幺值Rb*bkw

Un

2.1033.33

220

0.03183

端环电阻标幺值Rr*

Rr丨KW

0.72473.33

220

0.01097

转子电阻标么值R2*

Rb*Rr*0.0428

Ix*

0.217

工作性能计算

64.满载时定子电流有功分量标么值|1p*$%8001.25

65.满载时转子电流无功分量标么值

22

其中

1

*=10.0431.11

=1+X

1.039

66•满载时定子电流无功分量标么值

I1Q*Im*Ix*

0.90

0.217

1.117

67.满载电势标么值

Ke1

l1

（1.25

X1*）

误差=0.890.886

误差=0.886

0.449%

0.5%,

68.空载时电势标么值10

（I1p*R1*I1Q*

0.0451.1170.043）

合格

1Im*X1*10.900.043

0.89

0.9613

1X*（I1p*）[1（1X*I1p*）]

69.

空载时定子齿磁密

Bt10

（r

0）Bi1

L

0.9613.

（0.886

1.5122

1.6407T

70.

空载时转子齿磁密

Bt20

（r

0）Bi2

L

（0.9613.

（0.886

1.4183

1.5388T

71.

空载时定子轭磁密

Bj10

（1-

0冋

L

（0.9613、

（0.886

1.361

1.4767T

72.

空载时转子轭磁密

Bj20

（r

—）Bj2

1

（0.9613、

（0.886

0.7346

0.7970T

76.

定子匹.也220.194,

0.0628

Bj10

1.4767T

于是Cj1

0.3726

空载时定子轭部磁压降

Fj10Cj1Hj10Lj10.372617.77102

42.610-328.21A

77.

转子皿0.02260.360

0.0628

Bj20

0.7970T于是Cj20.637

73.空载时气隙磁密B0（=）B（需）°-7394°-8022T

从D23磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度:

Ht10

50.238AcmHt20

24.844Acm

Hj10

17.77Acm

H

j202.485Acm

74.

空载时定子齿部磁压降

Ft10

Ht10Lt1

50.238

102

13.3

10-3

66.82A

75.

空载时转子齿部磁压降

Ft20

Ht20Lt2

24.844

102

17.6

10-3

43.73A

空载时转子轭部磁压降

Fj20Cj2Hj20Lj2

0.6372.485

102

3

15.85710-2.510A

78.

空气隙磁压降

F。

0.42

103貯022269.54A

0.4106

79.

空载总磁压降

F00

Ft10Ft20

Fj10Fj20F041°.81A

80.

空载磁化电流

1m0

2PF00

0.9m1N1Kdp1

6410.81

3.58A

0.932640.9659

81.

定子电流标么值I；,（I*21pI*21q）.（1.2521.1172）1.662

1kw

定子电流实际值I1I1Ikw1.6623.335.534A

82.定子电流密度Ji匕5.5346.271Amm2

a,Nt1Ac110.8825

83.线负荷A1

Di1

35285.534

012

23264Am

84.转子电流标么值I2*

（l*21p—l*2x）.（1.252—0.2172）

1.251

转子电流实际值

I2

121kw

的3.333528O.9659193.14A

33

端环电流实际值Ir

I2Z2

193.1433

6

338.3A

85.转子电流密度

导条电密Jb艮193.143.459Amm2

Ab55.83

端环电密Jr仏4.027Amm2Ar84

86.定子电气损耗

**2*

Pcu1I11.66220.0450.1243

FCu1FCu1PN

0.1243

2.2103

273.46W

87.转子电气损耗

**2*

PAl2I2R2

1.2512

0.0428

0.067

*

PPP

Al2Al2N

0.067

2.2103

147.4W

88.附加损耗Ps

Ps*Pn

0.0152.210333W

铸铝转子（6极）Ps

0.015

89.机械损耗

四级及以上封闭型自扇冷式

Pfw（3/p）2（D1）4104（3/3）2（0.175）41049.3789W

机械损耗标么值Pfw*Pfw/Pn9.3789/2.21030.00426

定子铁耗

定子齿重量

定子轭重量

损耗系数

定子齿损耗

定子轭损耗

Gt2pAilLi1pe6

Gj4pAj1Lj1Fe12

Phet6.9391Wkg

339610-613.310-37.81032.114kg

1274.9

Phej

PFetPhetGt6.93912.114

10-642.610-37.81035.083kg

4.867

14.669W

PFejPhejGj4.8675.08324.74W

定子铁耗PFek1PFetl^PFej2.514.669224.7486.153W

对于半闭口槽按经验取K12.5K2

铁耗标么值PFe*PFe/Pn86.153/2200

总损耗标么值

输出功率

效率

功率因数

转差率

Sn

PFer

96.

Pn1

cos

pPcu1PaI2Pfw

p*/Pn1*

11p/11

PAl2

1PAl2R

PzetrPFejr

Pn

转速nN

60f

1.24976

最大转矩倍数

*

Tm

0.0392

PFe0.24976

10.24976/1.24976

1.25/1.6620.75

PFerPfw

0800（与假定值相符）

0.067

0.052

10.0670.021250.0150.00426

（25°仏669（2°24.740.02125

（1Sn）p

1Sn

**2*2

2（R1MR、’

4.课程设计问题分析

2200

6050（1°.052）948「/.

min

10.052

2.5965

2（0.045、（0.04520.132））

90.

⑴

⑵

⑶

⑷

⑸

⑹

91.

92.

93.

94.

95.

97.

1课程设计过程中大部分都是计算过程，为了避免结果的误差太大，在计算过程中要保留一定的有效数字，一般保留4位

2很多计算公式中的参数相似，仅下标不同，在计算过程