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1、-三相异步电动机的设计计算-第 26 页Equation Chapter 2 Section 1.题目：Y160-M4型三相异步电动机设计姓 名 _ _ _ _学 号 _ _ _年 级 _ _专 业 _电气工程及其自动化目 录目 录I摘 要II第一章 异步电动机的概述11.1异步电动机的用途及分类11-2.定子的结构组成及工作原理11.3电机设计的过程21.4异步电动机主要性能指标3第二章 电机设计计算准备42.1电机主要尺寸，绕组构成和原理42.2主磁路52.3电抗62.4损耗与效率72.5通风散热82.6电机设计要求8第三章 电机设计计算程序103.1额定数据和主要尺寸103.2磁路计算1
2、43.3参数的计算183.4启动性能的计算293.5电机设计的分析比较33第四章 总结35参考文献36摘 要三相异步电动机又称为三相感应电动机。感应电动机是基于气隙旋转磁场与转子绕组中感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现能量转换的一种交流电动机。由于转子绕组电流是感应产生的，因此称为感应电动机。与其它电动机相比，感应电动机具有结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠及重量轻成本低等优点。此外，感应电动机还还便于派生各防护型式以使用不同环境条件的需要，也有较高的效率和较好的工作特性。由于感应电动机具有上述许多优点，它是工业领域中应用最广泛。在中小型轧钢设备、矿山机械、机床、起重运输机械、鼓风机
3、、水泵和农副产品加工机械大多采用三相异步电动机来拖动。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。相比于单相异步电动机，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。关键词：三相异步电机 感应电动机 电机设计
4、 第一章 异步电动机的概述1.1异步电动机的用途及分类根据电机的可逆原理，异步电机既可用作电动机，也可用作发电机。但其作发电机运行时性能较差，故很少采用。而用作电动机时具有较好的工作特性，故其主要用作电动机。异步电动机结构简单，价格低廉，运行可靠，坚固耐用，易于控制，因而是电动机中应用得最为广泛的一种。异步电动机是一种交流电机，主要用作电动机，拖动各种生产机械，广泛应用于交通运输、农业生产以及国防、文教、医疗和日常生活中。异步电动机具有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电动机还便于派生成各种防护型式，以适应不同环境条件的需
5、要。随着电力电子器件以及交流变频调速技术的发展，由异步电动机和变频调速器组成的交流调速系统的调速性能以及经济性已可与直流调速系统相媲美，且使用维护简便，因而应用愈来愈广泛。由于异步电动机在运行过程中必须从电网吸收感性无功功率，因此其功率因素较差，总是小于1，此外，异步电动机空载电流大，起动和调速性能都不够理想，是异步电机的主要缺点2。异步电动机的种类很多，从不同的角度考虑，有不同的分类方法。按照相数来分，有单相异步电动机，三相异步电动机。大功率机械拖动时，一般都用三相异步电动机，日常生活和工业控制装置则多用单相异步电动机。按转子结构分，有鼠笼试异步电动机和绕线式异步电动机两种，其中，鼠笼式异步
6、电动机，又包括单鼠笼式异步电动机、双鼠笼式异步电动机和深槽式异步电动机。按机壳的保护方式分，有防护式异步电动机、封闭式异步电动机，以及防爆式异步电动机3。1-2.定子的结构组成及工作原理三相异步电动机由定子和转子两个基本部分构成。转子按其结构可分为鼠笼型和绕线型两种。定子由定子铁心、机座、定子绕组等部分组成，定子铁心是异步电动机磁路的一部分，一般由0.5毫米厚的硅钢片叠压而成，用压圈及扣片固紧，各片之间相互绝缘，以减少涡流损耗。定子绕组是由带有绝缘的铝导线或铜导线绕制而成的，小型电机采用散下线圈或称软绕组，大中型电机采用成型线圈，又称为硬绕组。转子由转子铁心、转子绕组、转子支架、转轴和风扇等部
7、分组成，转子铁心和定子铁心一样，也是由0.5毫米硅钢片叠压而成。鼠笼型转子的绕组是由安放在转子铁心槽内的裸导条和两端的环形端环连接而成，如果去掉转子铁心，绕组的形状象一个笼子；绕线型转子的绕组与定子绕组相似，做成三相绕组，在内部星型或三角型。当定子绕组接至三相对称电源时，流入定子绕组的三相对称电流，在气隙内产生一个以同步转速n1旋转的定子旋转磁场，设旋转磁场的转向为逆时针，当旋转磁场的磁力线切割转子导体时，将在导体内产生感应电动势e2，电动势的方向根据右手定则确定。N极下的电动势方向用表示，S极下的电动势用表示，转子电流的有功分量i2a与e2同相位，所以和既表示电动势的方向，又表示电流有功分量
8、的方向。转子电流有功分量与气隙旋转磁场相互作用产生电磁力fem,根据左手定则，在N极下的所有电流方向为的导体和在S极下所有电流流向为的导体均产生沿着逆时针方向的切向电磁力fem,在该电磁力作用下，使转子受到了逆时针方向的电磁转矩Mem的驱动作用，转子将沿着旋转磁场相同的方向转动。驱动转子的电磁转矩与转子轴端拖动的生产机械的制动转矩相平衡，转子将以恒速n拖动生产机械稳定运行，从而实现了电能与机械能之间的能量转换，这就是异步电动机的基本工作原理。1.3电机设计的过程按照一般工业界的编程电机设计的过程可分为三个阶段：准备阶段、电磁设计与结构设计。准备阶段：通常抱过两方便内容：首先是熟悉国家标准，收集
9、相近电机的产品样本和技术资料，并听取生产和使用单位的意见与要求；然后在国家标准有关规定及分析相应资料的基础上，编制技术任务或技术建议书。电磁设计：本阶段的任务是跟据技术任务书的规定，参相生产实践经验，通过计算和方案比较，来确定与所设计电机电磁性有关的尺寸和数据，选定有关材料，并核算电磁性能。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升温计算。1.4异步电动机主要性能指标异步电动机性能指标有：（1）效率：电动机输出机械功率与输入电功率之比。（2）功率因素：电动机输入有效功率与视在功率之比。（3）起动电流：电动机在额定电压、
10、额定频率和转子起动时从供电回路输入的最大稳态方均根电流。（4）起动转矩：电动机在额定电压、额定频率和转子起动时说产生的转矩的最小测得值。（5）最小转矩：电动机在额定电压、额定频率下，在零转速与对应于最大转矩的转速之间所产生的稳态异步转矩的最小值。（6）最大转矩：电动机在额定电压、额定频率下说能产生的最大稳态异步转矩。（7）噪声：电动机在空载稳态运行时A计权声功率级（dB)，以及在额定负载运行是时超过空载运行的噪声声功率级增量。 （8）振动;电动机在空载稳态运行时振动速率有效值。第二章 电机设计计算准备首先应根据产品通用标准、技术条件设计原始数据，然后进行电磁设计和结构设计。电磁设计是根据设计技
11、术要求确定电机的电磁负荷，计算转子、定子冲片和铁心各部分尺寸及绕组数据，进而核算电机各项参数及性能，并对设计数据做必要的调整，直到达到要求，提出电磁设计单。结构设计是根据设计技术要求及电磁设计确定的有关数据，确定电机总体结构、零部件尺寸、材料及加工要求，绘制总装图及零部件图，进行必要的机械计算及热计算，提出全套生产图样。电机设计要进行多种方案的分析、比较，或采用优化设计方法，以权衡电机性能、运行费用、制造成本、运行可靠性等因素，决定最优的设计。中小型电机生产量大，使用面广，品种规格繁多，一般都成系列设计及制造。设计时，应充分考虑到标准化、通用化、系列化的要求。2.1电机主要尺寸，绕组构成和原理
12、Equation Section (Next)主要尺寸指定子铁心外径、内径以及铁心长度。在已知电机的视在功率及转速情况下，可借助利用系数的经验值或通过适当地选择电磁负荷，由式（2.1）计算的分别求得主要尺寸与。参照定子内外径比的经验值可估算定子外径。(2.1)对应于系列电机的每一机座中心高，根据合理利用机座径向空间及考虑硅钢片的合理套裁等要求，确定合理的定子冲片外径。设计时按估算值或直接按电机功率及转速，选定某一中心高的机座及与之相适应的外径。电机绕组要求各并联支路具有相同的电动势及阻抗。三相交流绕组要求各相相轴在空间互差电角度，并有相同的有效匝数，以保正各相电动势对称（即大小相等、相位互差电
13、角度）。同时要求绕组感应电动势和产生磁动势的基波分量尽可能大，而谐波分量尽可能小。交流绕组有多种分类方法，按绕组布置分类，有集中绕组及分布绕组；按相带分类，有、相带绕组及混相绕组；按每极每相槽数q分类，有整数槽绕组及分数槽绕组（q为整数或分数）；按槽内线圈边层数分类，有单层绕组、双层绕组及单双层绕组；按线圈形状和端部连接方式分类，有叠绕组、波绕组以及同心式、链式、交叉式绕组。直流电枢绕组一般按绕组元件与换向片之间连接规律不同而分为叠绕组、波绕组和蛙绕组。绕组由多个按一定规律连接的线圈构成，每一线圈包括置于于槽中的有效部分及端接部分。若各相带的某些槽的线圈有规则地改属另一相，即为混相绕组。双层绕
14、组每槽分上下两层放两个线圈边，双层绕组所有线圈的形状、几何尺寸相同，端部排列整齐，可选择有利节距以改善电动势和磁动势波形。2.2主磁路空载气隙磁场在直流电机和同步电机中由磁极绕组的直流励磁磁动势建立，而在异步电机中则由定子绕组的交流磁动势建立。直流电机主极极弧形状通常可分为以下三种：（1）均匀气隙；（2）偏心气隙，极弧与电枢外圆不同心，使气隙从中心至极尖逐渐增大；（3）极尖削角的均匀气隙，气隙从极弧两端约1/6长度处至极尖逐渐增大。后两种电枢形状可抑制电枢反应所引起的气隙磁场畸变。凸极同步电机的磁极极弧形状大致有两种： （1）沿极弧范围内气隙是变化的，得到接近正弦的磁场分布； （2）气隙均匀，
15、得到近似矩形的磁场分布。 磁路计算是按给定的电机端电压求得每极磁通，进而求取磁路各部分磁通密度（磁密）和磁位降，计算所需的磁动势、励磁电流以及空载特性。磁路计算方法的 依据是全电流定律，即总磁动势为磁场强度的线积分。实际计算是通过求各段磁路，如气隙、齿、轭、极身等部分磁位降的总和代替积分求得总磁动势。气隙的一边或两边有齿和槽，因此，实际的气隙磁密分布是不均匀的，气隙磁位降较假定气隙光滑时的大，它的影响用气隙系数对气隙长度加以修正，设齿宽为t,槽口宽为，则气隙系数(2.2)式中 对开口槽，； 对半闭口或半开口槽，径向通风道使磁通通过气隙的轴向长度减小，计算气隙磁密时的实际长度为铁心的有效长度，式
16、中为铁心总长，及为通风道数及其宽度， 。如定转子均有通风道，两者交错时应分别考虑；两者对齐且相等时，式中应以2代替。沿齿部磁路不同位置的齿宽一般是变化的，不同截面处磁密及磁场强度是不同的。计算齿磁位降时，沿齿高分段越多，计算结果也越准确。实际计算时常加以简化，取靠近齿部最窄的1/3齿高处的磁场强度为。若齿宽不连续变化，则应在不连续处分段计算。根据不同电机的磁路结构，由各部分磁位降之和求取所需的励磁磁动势。 隐极同步电机及异步电机(2.3)式（2.3）中，为主极补偿齿磁位降，为磁极装配间隙磁位降。对直流励磁的电机，励磁绕组匝数为时，空载励磁电流（A）对异步电动机，励磁电流（A）(2.4)2.3电
17、抗与初、次级交链的基波互感主磁通在绕组中感应电动势，直接参与能量转换，与基波主磁场相对应的电抗称为主电抗。多相交流绕组的每相主电抗(2.5)式中：电机磁路总磁位降与气隙磁位降之比； 气隙磁导率。对异步电机，主电抗即为励磁电抗；对同步电机，主电抗为电枢反应电抗。为基准值的主电抗标么值(2.6)从上式可知，主电抗与成正比，而气隙长度增大，则主电抗减小。 漏磁通是绕组产生总磁通的一部分，一般只与初、次级中一侧交链，不参与能量转换。它能在绕组中感应电动势，该电动势频率与产生该磁通的电流频率相同，通常用漏抗压降表示，因而每种漏抗都与某一部分漏磁通相对应，相应的有槽漏抗、端部漏抗、齿端漏抗。设计中常把某种
18、与初、次级都交链的互感磁通也归入漏抗，如谐波漏抗。不同的漏抗有不同的来源。例如槽漏抗由横向穿过槽壁的漏磁通引起；端部漏抗由端部漏磁通引起，与绕组端部结构及尺寸有关，端部越长，和附近的磁性金属构件越靠近，则端部漏磁导愈大。齿端漏抗是由齿端漏磁通引起，它是从一个齿顶出发，沿气隙到相邻的另一个齿顶的漏磁通，齿端漏抗随槽口宽度与气隙长度比值的增大而减小。对气隙较小的电机，如异步电机可忽略齿端漏抗。谐波漏抗由气隙中高次谐波磁通引起。有时把谐波漏抗划分为齿谐波漏抗及相带谐波漏抗。2.4损耗与效率损耗包括铜耗、铁耗、铜耗、风摩损耗和杂散损耗等。其中铜耗是电流流过绕组产生的焦耳热损耗，按我国标准规定绕组电阻应
19、折算到与绕组绝缘等级相对应的基准工作温度。若电流通过电刷与集电环或换向器，则应包括电刷接触损耗。对直流电机，除电枢绕组的电阻损耗外，还应包括与之串联的换向极绕组及补偿绕组的电阻损耗。对带励磁绕组的同步电机或直流电机，应计入励磁绕组的电阻损耗。基本铁损耗是铁心中主磁通交变引起磁滞及涡流损耗。计算时应分别计算定子或电枢铁心的齿、轭部铁损耗，然后相加。正常运行时，同步电机的磁极主磁通不变，异步电机转子的磁通变化频率也很低，基本铁耗均可忽略。风摩损耗包括风扇及通风系统的损耗，电机转子表面与冷却介质的摩擦损耗、轴承摩擦损耗、电刷摩擦损耗等。杂散损耗包括表面损耗和脉振损耗。前者是由气隙谐波磁通相对与齿或磁
20、极铁心表面移动而在其表面产生的涡流损耗；后者是该谐波磁通相对于齿移动，使进入齿中的谐波磁通脉动，因而在齿中产生的涡流及磁滞损耗。效率由输出功率及在该功率下各种损耗总和求得(2.7)一般考核在额定输出功率下的额定效率，当电机运行在不变损耗和可变损耗相等的负载时，电机运行效率最高。2.5通风散热电机冷却过程是把电机损耗产生的热量首先传递给一次冷却介质，已升高温度的一次冷却介质，由新的低温冷却介质不断替换，或者通过某种形式的冷却器由二次冷却介质加以冷却。常用冷却方式有：表面冷却、通风冷却、循环冷却、管道通风冷却等。风扇常作为驱使冷却介质循环所需要的动力，它应能产生足够的压力以克服电机冷却通道中的压力
21、降落，并输送足够的介质流量通过电机。常用的风扇有离心式和轴流式两种。电机绝缘结构按其耐热性分为A、E、B、F、H五个等级，不同耐热等级的极限温度如下表：耐热等级 AE B F H极限温度（） 105 120 130 155 180电机绕组温升限值基本上取决于其绝缘结构耐热等级及环境温度，同时与温度测量方法有关，常用的方法有电阻法、温度计法及埋置检温法4。2.6电机设计要求Y系列电动机为全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，是按照国际电工委员会(IEC)标准设计的，具有国际互换性的特点。用于空气中不含易燃、易炸或腐蚀性气体的场所。适用于无特殊要求的机械上，如机床、泵、风机、运输机、搅拌机、农业机械等
22、。也用于某些需要高起动转矩的机器上，如压缩机。通用Y系列的设计数据如表2-1所示。表21 Y系列电动机的技术数据电动机型号额定功率 KW满载转速（r/min）堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩同步转速1500r/min，4极Y801-4Y802-4Y90S-4Y90L-4Y100L1-4Y100L2-4Y112M-4Y132S-4Y132M-4Y160M-4Y160L-4Y180M-4Y180L-4Y200L-4Y225S-40.550.751.11.52.2345.57.5111518.5223037139013901400140014201420144014401440146014601
23、4701470147014802.22.22.22.22.22.22.22.22.22.22.22.02.02.01.92.22.22.22.22.22.22.22.22.22.22.22.22.22.22.2此外，国际电工委员会还设计的相应的安装代号，如表2-2所示。表22Y系列电动机安装代号安装型式基本安装型由B3派生安装型B3V5V6B6B7B8示意图中心高(mm)8028080160安装型式基本安装型由B5派生安装型基本安装型由B35派生安装型B5V1V3B35V15V36示意图中心高(mm)8022580280801608028080160综上所述，本文设计的Y160-M4型三相异步
24、电动机基本数据如下：额定功率PN=4kW（似乎没有对上，下文应当以11KW的额定功率重新计算）（若待设计电机的额定功率为4KW，Y112M-4型中心高112mm，推荐气隙为0.3mm而非下文的0.5mm），额定相电压UN=380V，相数m=3，额定频率fN=50Hz，极对数p=2，额定转速n=1460r/min，B级绝缘，连续运行，封闭自冷式。输出功电流（相）: =3.51A。下文将根据标准确定定转子铁芯主要尺寸。由Y系列(IP44)三相异步电动机技术条件(H80-280毫米)（JB3074-82），待设计电机型号是Y160M-4。Y系列的这种三相异步电动机中心高H是160mm1。查表知道定子
25、外径D1=260mm,内径Dil=170mm。转子内径Di2=60mm，气隙长度=0.5mm。定、转子槽配合Q1/Q2为36/28，绕组形式是单层绕组【1】第三章 电机设计计算程序3.1额定数据和主要尺寸1. 额定功率： 2. 额定电压： （接）3. 功电流： 4. 效率：效率标准值5. 功率因素：功率因素标准值6. 极对数：7. 定转子槽数 定子槽数Q1=36 转子槽数Q2=268. 定转子每极槽数9确定电机电机主要尺寸 定、转子冲片尺寸定子外径D1 =260mm=26cm定子内径=170mm=17cm转子外径16cm转子内径Di2=6cm 图31 三相异步电动机的定子槽型1中小型异步电机定
26、子槽型通常采用半闭口梨形槽。较小的槽开口可以减少铁芯表面损耗和齿部脉振损耗，并使气隙系数较小，以减小励磁电流；同时使得槽面积利用率高，冲模寿命较长；槽绝缘的弯曲程度较小，不易磨损，如图3-1所示。定子槽尺寸有 =0.32cm 图32 三相异步电动机的转子圆底槽型1转子槽尺寸有 图33 槽绝缘结构示意图110气隙的确定 气隙长度=0.5mm=0.05cm11极距 12定子齿距 转子齿距 13 绕组节距 定子绕组采用单层绕组，交叉式，节距1-9，2-10，18-11 故绕组节距 通常，绕组节距y的取值根据绕组的类型（单层或者双层）确定。 对于本题的单层绕组，在计算时绕组短距系数时去整数，即=1.0
27、14转子斜槽度 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， 转子斜槽度一般以与定子齿距t1的比值来表示，转子斜槽尺寸如下：15.定子绕组每槽导体数 并联支路.对于单层绕组，此题每槽导体数16. 每相串联导体数 17.绕组线规设计 根据经验，一般按照类比法选取线规。当不合适时，应进行多次选取，直至所选取的线规满足效率，启动性能和满槽率的要求等。计算本例所选取的线规为。 18.槽满率的计算 先计算槽面积 式中，槽楔高度按表选取的，h=0.2cm。对于单层绕组，槽绝缘所占面积 式中，槽绝缘厚度按表选取，槽满率 19. 铁心长铁心有效长净铁心长20. 绕组系数 对于单层绕组，其绕组的
28、短距系数恒等于1，即 其中 所以绕组系数 每相有效串联导体数21. 每相有效串联导体数3.2磁路的计算22. 满载电势 设设负载电势系数初值 通常从这里开始进行负载电势系数的循环计算，一般需要进行多次的循环。23. 每极下齿部截面积定子齿截面积：转子齿截面积24.定子、转子轭部磁路计算高度 定子轭部计算高度转子轭部计算高度25. 轭部导磁截面积 定子轭部导磁截面积 转子轭部导磁截面积26. 一极下空气隙截面积27. 波幅系数 从这里开始进行饱和系数的循环计算，一般需进行多次的循环。先假定饱和系数，则波幅系数查表为【2】28. 气隙磁密计算29. 定子齿部磁密：30.转子齿部磁密31. 定子轭磁
29、密32. 转子轭磁密33. 各部分磁路所需单位安匝数： 根据上述计算出的BT1、BT2、BC1、BC2，按所采用硅钢片DR510牌号的磁化曲线分别查取各部分磁路每厘米单位长度所需的安匝数 atT1和atT2即为【3】34. 有效气隙长度 定子为半闭口槽，其卡式系数为 转子为半开口槽，其卡式系数为有效空气气隙长度35.齿部磁路计算长度 定子齿部磁路计算长度 转子齿部磁路计算长度36.轭部磁路计算长度 定子轭部磁路计算长度 转子轭部磁路计算长度 37.齿部所需安匝数 定子齿部所需安匝数 转子齿部所需安匝数38. 定子轭部所需安匝数39. 转子轭部所需安匝数 其中定子定轭部磁路校正系数和转子轭部磁路
30、校正系数都是由查得。【4】40.空气隙所需安匝数41.饱和系数 误差=，合格 其中，在第27步里比较的42.总安匝数43.满载磁化电流：44磁化电流标么值45.励磁电抗3.3参数的计算46. 估计线圈平均半匝长 线圈直线部分长度 线圈实际跨距为 式中，按照单层交叉式绕组线圈跨距多的实际情况取平均值，即 单层线圈平均半匝长47单层线圈端部平均长 48漏抗系数49定子槽比漏磁导 =0.382对于圆底槽，按查得 = 0.970 【5】所以定子槽比漏磁导为 =10.382+10.970 =1.352 其中50定子槽漏抗 =0.019251定子谐波漏抗 =0.0224 其中S=0.0129查表可得。52
31、定子端部漏抗单层交叉式绕组的端部漏抗与分组的单层同心式绕组相近。 则：=0.057053定子漏抗 =0.0192+0.0224+0.0570= 0.092354转子槽比漏磁导 式中，、是查表可得【6】55转子槽漏抗=0.033156转子谐波漏抗 =0.1010查表得R=0.016957 转子端部漏抗 对于铸铝转子电机，一般转子导条长度 端环平均直径的取值是：=0.033958转子斜槽漏抗=0.058159转子漏抗 =0.0331+0.101+0.0339+0.0581=0.2261 60定、转子总漏抗 =0.3184 61 定子直流电阻 三相异步电机定子相电阻： =6.03762定子相电阻标幺
32、值 =0.0558 63有效材料用量 定子铜线用量的近似计算 =4.8064kg式中C为考虑导线绝缘和引线重量的系数，漆包圆铜线取1.05为导线密度 硅钢片用量的近似计算 =60.110kg64转子电阻导条电阻折算值 =3.1942 端环电阻折算值 =3.3543导条电阻标幺值 =0.02295 端环电阻标幺值 =0.0310 转子电阻标么值 =0.05395 65. 满载时定子电流有功分量标么值 从这里进行效率的循环计算，一般需进行多次的循环计算，先假定效率的初值，那么66. 满载时转子电流无功分量标么值=1.01330.3184(1.1741)21+(1.01330.31841.1741)
33、2 =0.2034 其中， =1+ =1.0133 67满载时定子电流无功分量标么值=0.1445+0.2034=0.347968 满载电势标么值=1(1.17410.0558+0.49940.0923)=0.9060 由于上述值与22项初设值KE较为接近相符，即有：所以可以继续进行下面的计算。69. 空载时电势系数 =0.986770. 空载时定子齿磁密 =0.8483T 71. 空载时转子齿磁密 =0.9086T 72 空载时定子轭磁密 =0.8661T 73. 空载时转子轭磁密 =0.7899T 74. 空载时气隙磁密 =0.2531T75. 空载时定子齿部所需安匝数 =55.341.4
34、1=78.076. 空载时转子齿部所需安匝数 =54.181.79=97.077. 空载时定子轭部所需安匝数 =0.4712.018.15=102.4式中，定子轭部磁路长度校正系数，按查取，。【7】78. 空载时转子轭部所需安匝数 =0.33 10.172.254=7.6式中，转子轭部磁路长度校正系数，按查取，。【8】79. 空气隙所需安匝数 80. 空载总所需安匝数 =78.0+97.0+102.4+7.6+153.0=438.0 81. 空载磁化电流 =1.0724A 82. 定子电流标么值 =1.2245 定子电流实际值 1.22453.51=4.2981A 83. 定子电流密度 84.
35、 线负荷 85. 转子电流标么值 =1.192 转子电流实际值 =289.17A 端环电流实际值 A 86. 转子电流密度 导条电密 端环电密 87. 定子电气损耗 0.03477.5103=260.25W88. 转子电气损耗 89. 杂散损耗杂散损耗的大小与设计参数和工艺情况有关，目前尚难以确定，故以推荐值为主。这里推荐的为 90. 机械损耗 根据经验，一般类比法选取，参照机械损耗的取值如下：【9】 二级封闭自扇冷式 机械损耗标么值 91. 定子铁耗(1) 定子齿部体积 (2) 定子轭部体积(3) 单位比铁耗 根据空载磁密、查的DR510损耗曲线，得【10】(4) 定子齿部铁耗 (5) 定子
36、轭部铁耗 (6) 定子总的铁耗 根据经验，铁耗修正系数去、，故 （7）总铁耗标么值 92. 总损耗标么值 93. 输入功率 94. 总损耗比95. 效率 验证： (85.17%84%)/85.17%=1.37%5%96. 功率因数 97. 转差率 =0.0423 其中，旋转铁耗为=0.041598. 转速 =1452r/min 99. 最大转矩 =2.602 3.4启动性能的计算100. 起动电流假定初值 从这里开始进行启动电流的循环计算，一般需进行多次的循环。先设定启动电流倍数假定初值为 倍。 那么启动电流的假定初值为：101. 起动时磁路饱和引起的漏抗变化系数启动时产生漏磁的每槽安匝数 =
37、1991.3 气隙与定转子齿距比值不同时的修正系数： 空气隙中漏磁场的虚拟磁密 由BL可查得漏抗饱和系数 【11】102.齿顶漏磁饱和引起的定子齿顶宽度的减少 =(1.48-0.32)(10.486) =0.596 103.齿顶漏磁饱和引起的转子齿顶宽度的减少 =(1.930.10)(10.486) =0.941104.起动时定子槽比漏磁导 =1.21 式中，按查取，定子槽漏抗的减少值为【12】 =0.1937105.起动时定子槽漏抗 =0.0171106.起动时定子谐波漏抗 =0.0109107.起动时定子漏抗 =0.0171+0.0109+0.0570=0.0849 108.考虑集肤效应转
38、子导条相对高度 =1.2544 109. 转子集肤效应系数按查取集肤效应系数为【13】110.起动时转子槽比率磁导 式中，按查取，转子槽漏抗的减少值为【14】111.起动时转子槽漏抗112.起动时谐波漏抗 =0.486 0.1010 =0.0491113.起动时转子斜槽漏抗 =0.4860.0581 =0.0282114.起动时转子漏抗 =0.0237+0.0491+0.0282+0.0570=0.158 115.起动时总漏抗=0.0849+0.158=0.2429 116.起动时转子总电阻=1.120.0274+0.0310=0.341 117.起动时总电阻=0.0558+0.0341=0.
39、0899 118.起动时总阻抗=0.2589119.起动电流 =13.56A 误差=0.676% 启动电流倍数=3.16倍120.起动时转矩倍数 =(0.341/0.25892)(10.0423) =4.872（本结果似乎有些问题，并非表中所列的2.248）3.5电机设计的分析比较在我们的电机设计中，电机的一些重要数据和尺寸是可以初步确定，但是这些数据是不是符合技术条件的要求，还需要经过核算，如果计算结果不能满足国家标准或者用户的特殊要求时，则需要找出原因。调整设计，直到各项性能指标都达到技术条件要求，电磁设计方案才能确定下来。而在这些方案中，为了达到某种性能指标要求，会得到不同的优化设计方案
40、。14表 3-1 电磁方案的调整调整项目调整措施提高效率（1）降低定子绕组电阻；（2）降低转子绕组电阻；（3）降低定子铁心磁密；（4）减小机械损耗以及杂散损耗提高（1）降低效率；（2）减小满载磁化电流；（3）降低满载电抗电流节省材料（1）缩短铁心长；（2）同时修改铁心长、线规以及每槽导体数；下面将本台电机的主要性能指标与技术条件中的标准作比较如表3-2所示：表 3-2 本设计方案与标准电机比较标准值计算值偏差1.效率0.840.8517-1.39%2功率因数0.820.828+0.97%3最大转矩倍数2.22.602+18.27%4起动转矩倍数2.22.248+10.5%5起动电流倍数3.53
41、.16-9.7%结果分析：改变铁心长，线规，转子宽度，转子的高度以及每槽导体数，槽满率上升了，定子导线重增加了，而硅钢片重减小了，效率减低的同时功率因素上升了，起动电流倍数，起动转矩倍数，最大转矩倍数都相应的下降了。一些小Tips（1）按照流程手工计算，完成异步电动机的电测设计，是比较经典的方法；在验证槽满率、起动转矩倍数检验等几个关键步骤，有时需要迭代计算更改之前试算的参数，以使得功率因数、效率、起动转矩倍数等达到设计标准。有时，效率与起动电流是一对矛盾，需要综合分析、采用编程的方法通盘考虑。（2）异步电机设计越来越多地应用有限元方法，仿真结果能够形象化地表示电机的磁通分布与温度场，为更改槽
42、型与调整局部电流密度提供依据。这里有些提及，有限元软件是现电机设计的常用方法。（3）作为一篇远程的毕业设计，能完成异步电机电动计算流程很不错。最后的环节最好能增加一些讨论，例如与标准的Y160M-4型电机相比，这种电机有哪些特点，能够应用在哪些场合？（4）总结部分可以附上心得体会，然而最好还是将本文所做工作进行一些回顾与思考。例如：本设计每相串联导体数为624，气隙选择为0.5mm。本设计计算槽满率为79.5%，10KW级别异步电动机的槽满率通常在75%-80%之间，符合要求。（5）本文题目可加入设计电机的型号：例如Y160M-4型；然而这一电机的额定功率为11KW，而非第三章的4KW；建议再检查计算一遍，以使得两者一致。第四章 总结本次毕业设计完成了Y160M-4型，额定功率为4千瓦的三相异步电动机的电磁设计。毕业设计没有做之前，总是认为与以前做的变压器设计一样，会很简单，可是当我们拿到自己的毕业设计课题，开始真正做的时候，发现那时的我确实还是有点天真。刚进行了一部分的时候，很多数据的选取变的模棱两可，不知道这么样选取才