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1、-37-/60NANCHANGUNIVERSITYNANCHANGUNIVERSITY学学 士士 学学 位位 论论 文文THESISTHESISOFOFBACHELORBACHELOR（20072011 年）题目:Y250M-4 55KW 三相鼠笼式异步电动机设计英文题目:Y250M-4 55KW Three-phase asynchronousmotor designa rat trap type学院:共青学院系别:工程技术系专业:电气工程与其自动化起讫日期:2010 年 12 月 24 日2011 年 5 月 4 日说明说明1.毕业设计任务书由指导教师填写，并经专业学科组审定，下达到学生。
2、2.进度表由学生填写，每两周交指导教师签署审查意见，并作为毕业设计工作检查的主要依据。3.学生根据指导教师下达的任务书独立完成开题报告，3 周提交给指导教师批阅。4.本任务书在毕业设计完成后，与论文一起交指导教师，作为论文评阅和毕业设计答辩的主要档案资料，是学士学位论文成册的主要容之一。-38-/60一、毕业设计的要求和容（包括原始数据、技术要求、工作要求）一、毕业设计的要求和容（包括原始数据、技术要求、工作要求）1、原始数据 型号：Y 额定功率：55NPKW 额定电压：VUN380 额定转速：min/750nnN 额定频率：HzfN502、主要性能指标 效率：92%功率因数：cos0.88
3、最大转矩倍数：2.2mNTT倍 起动转矩倍数：倍2NstTT 起动电流倍数：倍7NstII3、设计中选用的基值 电压基准值：380NUV 为电动机额定相电压 功率基准值：NP=55KW 为电动机额定功率 电流基准值：kwI为电动机每相的功电流148.2456NkwNPIAmU 阻抗基准值：2213 3807.87655000NNNkwNUmUZIP 转矩基准值：NT为电动机额定转矩559550955095.5/min550NNNPTnn4、设计指标要求效 率：005.0 计 算 值，修 改 值 饱和系数：01.0TTTFFFFT修改值，F计算值，满载电势标么值：005.01)1()1(LLL（
4、1-l）修改值，（1-L）计算值起动电流倍数：0.01 0.03stststIIIIST修改值，IST计算值5、电磁设计中若干参数的选择与经验数据-39-/60 槽满率：sf=75%-80%槽绝缘厚：采用聚脂薄膜和聚脂无纺布复合材料（DMD，DMD+M 和 DMDM）H80H112Ci=0.25(mm)H132H160Ci=0.3（mm）H180H280Ci=0.35（mm）槽楔厚h：槽楔采用新型软槽楔和 3240 环氧玻璃布压板，计算时厚度h=2mm：叠压系数：H80-H160定子冲片不涂漆时=0.95H180-H280定子冲片涂漆时=0.92 冲剪余量：=0.5cm 转子斜槽：为一个定子齿
5、距 定子绕组型式：H160 与以下全部采用单层软绕组；H180 与以上采用双层迭绕组 硅钢片材料：采用 D23 硅钢片，导电材料：定子绕组采用 QZ-2 型高强度聚脂漆包圆铜线；转子铸铝，采用 AL-1；线径为 0.63-1.0(mm)时，漆膜双面厚度计算时取 0.06mm;线径为 1.0-1.6(mm)时，漆膜双面厚度计算时取 0.08mm;设计时杂散损耗假定值：6、设计要求复算原设计方案；上机设计三个方案：在原复算方案的基础上节省材料；在原复算方案的基础上提高性能；在原复算方案的基础上既节省材料，又提高性能；将最好的一个方案的全部设计步骤、计算过程写出来（要有文档、电子版本与幻灯片）；将三
6、个方案进行比较，并用已学过的理论进行分析。-40-/60二、毕业设计图纸容与数二、毕业设计图纸容与数1、三相异步电动机总装备图12、定子冲片图13、转子装备图14、绕组联接图（只画一相）1三、毕业设计实物容与要求三、毕业设计实物容与要求（1）三相异步电动机手算设计程序，主要是根据电机的额定数据与主要尺寸进行电机基本的磁路计算和参数计算与起动性能计算，要求计算结果误差在允许围。（2）编制程序进行调试并在此基础上综合设计。（3）提出电动机的效率优化设计方案，采用程序进行优化。（4）绘制电机定子、转子冲片图，定子绕组图，转子装配图，电机总装配图纸。-41-/60四、毕业设计进度计划四、毕业设计进度计
7、划序号各阶段工作容起讫日期备注1选择课题，查阅资料，撰写开题报告3.24 4.42复算原设计方案，反复检查设计中存在的问题4.7 4.253设计调试三个新方案4.28 5.91.省材料2.提高性能3.最优化4AutoCAD 绘图5.12 5.165整理资料，完成毕业论文5.19 6.66毕业答辩6.9 6.13-42-/60五、主要参考资料五、主要参考资料1 世坤，电机设计机械工业2 戴文进，电机学航空工业3 王冲权，电机的计算机辅助设计与优化技术交通大学4 程福秀，电机的设计与计算龙门联合书局5 友元，电机绕组手册科学技术6 季杏法，小型三相异步电动机技术手册机械工业7 宝友，三相异步电动机
8、可靠性和经济分析中小型电机8 倪文乞、傅丰礼，中小型电机“十五”发展战略中小型电机9 建华、鹏，三相异步电动机参数的确定中小型电机10 景灿，高效率三相异步电动机研究与应用情况综述中小型电机11 工业大学教研组，三相异步电动机设计原理与实验工业大学电机系12 电气科学研究所，中小型电机设计手册机械工业13 大学电气自动化系电机教研室，中小型三相异步电动机电磁设计手算程序大学六、毕业设计进度表六、毕业设计进度表（本表每两周由学生填写一次，交指导教师签署审查意见）第一、二周（月 日 至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：年月日-43-/60第三、四周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：
9、年月日第五、六周（月 日 至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：年月日-44-/60第七、八周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：年月日第九、十周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：年月日-45-/60第十一、十二周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：年月日第十三、十四周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：年月日-46-/60第十五、十六周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：年月日第十七、十八周（月日至月日）学生主要工作：指导教师审查意见：年月日-47-/60七、其他（学生提交）七、其他（学生提交）1、开题报告 1 份2、外文资料译文 1 份
10、（2000 字以上，并附资料原文）3、论文 1 份（8000 字以上）指 导 教 师：学科组负责人：学生开始执行任 务 书 日 期2008.03.24学 生送交毕业设计日 期 2008.06.07-48-/60毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告题目:Y250M-4 55KW 三相鼠笼式异步电动机设计英文题目:Y250M-4 55KW Three-phase asynchronousmotor designa rat trap type学院:共青学院系别:工程技术系专业:电气工程与其自动化班级:07 级电气本学生:晏悠学号:8051207037指导老师:莉起讫日期:2010 年 1
11、2 月 24 日2011 年 5 月 4 日-49-/60一、选题的依据与意义一、选题的依据与意义：随着社会的不断发展，如今在各行各业对工业技术要求的不断提高，电机无论是交通运输、航空航天、医疗卫生、农业生产商务与办公设备，还是日常生活中的家用电器都大量地使用各式各样的电机现有 90%以上的动力来源于电动机，电动机已与人们的日常生活密不可分。据相关资料介绍，现有 90%以上的动力源来自于电动机，我国生产的电能大约有 b0%消耗于电动机。而动力与运动是可以互相转换的，从这个意义上讲，电动机也是最常见的运动源，对运动控制的最有效方式是对运动源的控制，因此，常常通过对电动机的控制来实现运动控制。比较
12、简单的电动机控制，如在适当的时刻让电机启动、制动和正反转，这类控制可以通过继电器和电子开关元件使电路开通或关断就可以了。在各种机床设备与生产流水线中，现己普遍采用带微机的可编程控制器，按一定的规律控制各类电动机的动作。对于复杂的电动机控制，主要指对电动机的速度、转角、转矩、电压、电流等物理量进行控制，而且往往需要非常精确的控制。三相鼠笼式异步电动机是目前工农业生产中使用最广泛的一种电动机，在电网的总负载中，异步电动机的容量约占整个动力负载的85%，可见其使用的广泛性和重要性，在供水泵站中亦广泛使用。传统的直流电机和交流电机各有优缺点，直流电动机的调速性能很好，但带有机械换向器，有机械磨损和换向
13、火花等问题:交流电动机，无论是异步电动机还是同步电动机，结构都比直流电动机简单，工作也比直流电动机可靠，但在频率恒定的电网上运行时，它们的速度不能方便而又经济地调节。交流电机采用正弦脉宽调制方式进行变频调速是比较理想的，目前，三相鼠笼式异步电动机由于结构简单、价格便宜、坚固耐用等一系列优点获得了广泛的应用。因此，我们在通过电机专业课程的学习已基本掌握电机学、电机设计和电机优化设计等课程的知识，对电机理论有较好的理解的前提下，在毕业设计中选择三相异步电机设计的课程既是对所学专业知识的巩固和检验，也是未来实践的必然要求。二、国外研究现状与发展趋势：二、国外研究现状与发展趋势：20 世纪 40 年代
14、以前，我国电机制造工业极端落后。中华人民国成立后，电机工业才获得了迅速发展，产品的品种、数量不断增加，技术水平逐步提高。50年代以仿制国外产品为主，60 年代起即走上自动设计的道路；50 年代初只能生产一般中小型电机，不久即能制造大型发电设备和特殊用途电机，与此同时，新-50-/60技术、新材料、新结构和新工艺的应用日益广泛。建国以来我国电机工业迅速发展，取得了可取的成绩。但是，由于我国工业基础比较薄弱，电机产品品种还不能完全满足国民经济的需要；在产品质量方面，除少数达到世界先进水平外，多数与国外先进水平相比还存在一定的差距；在产量、单机容量、新材料供应和劳动生产率等方面，和国外先进水平的差距
15、也比较大。改变这一落后面貌，还需我们付出艰苦的努力。如今，随着我国科技的日益发展，人们对自动化的需求越来越高，使电动机的复杂控制成为主流，而三相鼠笼式异步电动机其应用领域更是极为广泛。例如:工业方面的各种加工中心、专用加工设备、数控机床、工业机器人、印刷机械、纺织机械、泵和压缩机、新型工业缝纫机等设备的控制;军事和航天方面的卫星姿态、飞船光电池对太阳跟踪、雷达天线的控制。一个国家电机工业的发展水平，常以它能为电力工业提供多少和提供多少样的发电装备作为主要衡量标志。1960 到 1970 年间，全世界电站的总装机容量增长了 1.1 倍，也就是十年间翻上一番以上，这不仅表现于发电设备的产量，还表现
16、于电机制造的发展水平。近年来，在一些先进的工业国家中，直流电动机已普遍使用晶闸管供电，直流电机主要只用于那些不宜采用晶闸管供电的系统中。而交流电机在国外也已成系列生产。目前生产的同步电动机最大容量已达 70MW、2极，鼠笼感应电动机为 12MW、2 极。此外，近年来还先后出现和发展了带晶闸管变频装置的低速同步电机，户外电动机，低噪声电动机以与与中小型电机类似的大型电机等多种产品，三相鼠笼式异步电动机应用更为突出。随着电子计算机的不断发展，特别是小型和微型电子计算机在我国的迅速普与和应用，采取计算机进行机电产品或其它一些产品的设计工作已成为一种必然的发展趋势，计算机辅助设计，简称 CAD（Com
17、puter Aided Design）正在逐步受到人们的重视，并且日益完善。处于生产技术和科学研究的进一步发展，对电机产品的设计和制造提出了更高的要求。人们希望电机产品具备更高的技术经济指标，以更少的材料和能耗得到更加可靠、优良的质量。这就要求电机产品的设计从传统的，以经验设计为主的较粗造的手工计算，逐步转入一计算为主的比较精密的科学计算，电子计算机不仅作为高速运算工具来代替繁杂的手工计算，而且可以发挥其存储和逻辑判断功能，使人们有条件提出更加符合实际的数学模型，改进现有的设计计算公式。在另一方面，随着经济的发展和新技术的开发，要求电机产品的新品种新要求也不断增多，以满足各不同的需要。为了迅速
18、更新电机产品，缩短设计周期，也迫切要求电机设计工作从手工计算中解放出来。采用计算机辅助电机设计后，可以使设计周期大大缩短、设计质量大为提高，产品的技术经济指标也有很大改-51-/60善。三、本课题研究容三、本课题研究容：中小型三相感应电动机电磁计算程序是根据技术条件或技术任务书（技术建议书）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尺寸和数据，选定有关材料，并核算其电磁性能。其主要容包括以下四个步骤，分别是：a)额定数据与主要尺寸的计算；b)磁路计算；c)参数计算；d)起动计算。四、本课题研究方案：四、本课题研究方案：在核算原方案的基础上，进一步设计三个方案
19、，其中多个方案亦有不同的要求，从而找出最佳方案：方案一：节省材料，将铁芯缩短 5 毫米，尽量减少定子绕组用铜量、用硅铜量、用铁量和转自绕组用铝量。方案二：提高性能，提高效率、减少起动电流、增大起动转矩和最大转矩。方案三：既节省又提高性能。五、研究目标、主要特色与工作进度：五、研究目标、主要特色与工作进度：研究目标：该课题研究的主要容是中小型三相异步电动机电磁计算，其目标是通过三相异步电动机电磁计算来确定所设计电机的额定数据，主要尺寸，重要参数，空载特性，起动性能，使各项指标达到设计的要求。在各项参数和性能指标符合有关规定的情况下，设计一个性能符合标准的电机，最大程度的发挥电机性能，提高电机的效
20、率，提高产品的技术附加值。主要特色：该设计主要是通过查表获得数据并按照中小型三相异步电动机电磁计算程序手动计算设计，它要求设计人员必须全面地、综合地看问题，并能因时因地制宜针对具体情况采取不同地解决方法。在设计过程中，除了要满足设计的有关规定，还应该结合实际，从提高电机的效率，改善电机的功率因数与其调速性能等方面出发，设计一台符合实际生产需要的电动机。工作进度：-52-/60六、参考文献：参考文献：1 世坤，电机设计机械工业2 戴文进，电机学航空工业3 王冲权，电机的计算机辅助设计与优化技术交通大学4 程福秀，电机的设计与计算龙门联合书局5 季杏法，小型三相异步电动机技术手册机械工业6 宝友，
21、三相异步电动机可靠性和经济分析中小型电机8 倪文乞、傅丰礼，中小型电机“十五”发展战略中小型电机9 建华、鹏，三相异步电动机参数的确定中小型电机10 景灿，高效率三相异步电动机研究与应用情况综述中小型电机11 工业大学教研组，三相异步电动机设计原理与实验工业大学电机系12 电气科学研究所，中小型电机设计手册机械工业13 大学电气自动化系电机教研室，中小型三相异步电动机电磁设计手算程序大学序号时间安排工作容1早期准备阶段确定毕业设计题目、根据对毕业题目的初步了解完成开题报告2第 12 周熟练三相鼠笼式异步电机的基本原理3第 34 周上机编程练习、学习并熟练掌握电气 CAD 软件的使用方法4第 5
22、7 周掌握三相鼠笼式异步电机的各项特点并对其进行电气控制系统原理图，器件选用明细，全面分析工作原理5第 812 周详细设计三相鼠笼式异步电动机，其中包括定子绕组、转子绕组与铁心的设计，还有工作性能、启动性能与效率的计算，利用计算机检验以上设计的数据是否合理6第 1315 周总结、整理本课题设计的文本资料，修改论文、为答辩作好充分准备-53-/60南南 昌昌 大大 学学学士学位论文原创性申明学士学位论文原创性申明本人重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献
23、的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：学位论文使用授权书学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不。（请在以上相应方框打“”）作者签名：日期：导师签名：日期：-54-/60NANCHANGUNIVERSITYNANCHANGUNIVERSITY学学 士士 学学 位位
24、 论论 文文THESISTHESISOFOFBACHELORBACHELOR（20072011 年）题目:Y250M-4 55KW 三相鼠笼式异步电动机设计英文题目:Y250M-4 55KW Three-phase asynchronousmotor designa rat trap type学院:共青学院系别:工程技术系专业:电气工程与其自动化班级:07 级电气本学生:晏悠学号:8051207037指导老师:莉起讫日期:2010 年 12 月 24 日2011 年 5 月 4 日目目录录摘要 IABSTRACTII绪论 1第 1 章异步电机概念 1-55-/601.1 异步电机的类型、特点和
25、用途 11.2 异步电机的发展趋势 3第 2 章三相异步电动机的基本结构和工作原理 32.1 三相异步电动机的基本结构 32.2 三相异步电动机的铭牌数据与主要系列 52.3 三相异步电动机的工作原理 62.4 三相异步电动机的机械特性和工作特性 7第 3 章电机设计基本理论 73.1 电机制造与设计的概况 83.2 电磁设计 8第 4 章毕业设计手算程序与优化方案 104.1 手算程序 104.2 优化方案 30结论 34参考文献 35附录 I.CAD 图 35I/60Y250-4Y250-4 55KW55KW 三相鼠笼式异步电动机设计三相鼠笼式异步电动机设计摘要本文为毕业论文，是关于三相异
26、步电动机的设计，介绍了异步电动机的特点、类型和用途，从而引出三相异步电动机的类型和结构，进一步阐述了三相异步电动机的铭牌数据、技术要求、工作原理、机械特性和工作特性等，这些都是为下一步的电动机设计做准备的。电动机设计是个复杂的过程，需要考虑的因素和确定的尺寸、数据很多，因此遇到错综复杂的矛盾。而本文全面地、综合地看待了这个问题，充分协调了电动机的耗材量与各项性能之间以与技术指标和经济指标之间的关系。作者先按照电动机的手算程序进行手算工作，了解了国家的有关标准规定，熟悉了电动机各项指标之间的大致关系，为优化方案打了个基础。方案一中在追求节省材料时，会导致电机性能降低。方案二中采取措施提高效率、功
27、率因数也会使起动电流变大。综合考虑各方面得失，最后得出一个既节省材料又提高性能的方案。最后，为了使本设计直观，也为了便于生产，用 CAD 绘制了定子冲片图、转子装配图、绕组连接图和总装图，附在论文附录中。关键词：关键词：异步电动机；设计；优化；绘图II/60Y250-4Y250-4 55KW55KW ConstructConstruct threethree phasephase squirrel-cagesquirrel-cageasynchronousasynchronous motormotorAbstracAbstract tIt is a disquisition of Bachel
28、or on constructing three phasesquirrel-cage asynchronous motor.This paper shows the character,typeand usage of induction motor.In succession,it introduces the type andframework of three phase squirrel-cage asynchronous motor,and fartherset forth its rated data,technical specification,operation theor
29、y,mechanism specialty,running specialty and so on.This is the groundworkto the design of motor.Constructing a motor is a complexity.The designer must consider manyfactors and ascertain lots and lots of sizes and data,and therefore bargeup against contradiction.However,this study treats the problemal
30、l-sided and synthetically,and that well harmonizes the materialwastage,capabilities,technical data as well as economical data.Afterthe handwork count,the designer has known about the national criterionand is up on the rough connections among the specifications,which groundsfor the next work.First,as
31、piring after economizing the materials willdeteriorate the motor capabilities.Second,taking measures foraugmenting efficiency and power will make the starting current large.Consequently,after considering all factors synthetically,the designerhas gotten a project to both economize materials and impro
32、ve capabilities.At last,in order to understand the motor intuitionist and manufacturethe motor expedite,the designer plot stator develop film graph,rotorconstructional graph,coil coupling graph and general install graph.These graphs have been deposited in the excursus of this thesisKeywordsKeywords:
33、induction motor;design；optimize；plot1/60绪论电动机可分为直流和交流电机。由于直流电机和交流电机的特点又决定了机械设备的动力大多由交流异步电机提供，尤其以鼠笼式电机居多。据统计，在电网的总负载中，动力负载约占 59%，而异步电机则占总动力负载的 85%，由此可见异步电动机在工农业中的重要性，而且随着电气自动化的发展，它在工农业生产中的重要性也将逐步增大。尤其是三相鼠笼式异步电动机，具有结构简单，效率很高，使用方便，性能稳定，易于维修成本低的优点。为了保证异步电动机的安全运行，电工工作者必须掌握有关三相异步电动机的安全运行的基本知识，了解对异步电动机的安全评
34、估，对异步电动机深入研究也是是非常必要和有意义的，要尽量节省异步电动机的材料用量，改善效率和功率因数等性能，使其能更好地适用于生产需要。第 1 章 异步电机概念异步电机的转速与气隙中基波旋转磁场的转速之间存在一定差异，即不同步（或称异步），因此被起名为异步电机。异步电机的工作原理是通过气隙旋转磁密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。由于异步电机转子绕组的电动势和电流是通过感应产生的，所以异步电机有又称感应电机。1.1 异步电机的类型、特点和用途异步电机的系列、品牌、规格众多，归纳起来可从定子相数、电源屏率、转子结构、额定功率、防护形式、绝缘等级、运行方式、尺寸和用途等
35、不同的角度来分类。按电源相数分为“单相”异步电机、“双相”异步电机、“三相”异步电机；按电机的尺寸或额定功率分为“大型”、“中型”、“小型”和“小功率”电机；按电机的防护形式分为“开启式”、“防护式”、“封闭式”；按转子结构型分为笼型、绕线型和换向器电机；按运行方式分为异步发电机和异步电动机等。目前，我国以三相电动机的功率划分大类，并以其电源性质、性能、用途、结构特性、形式等作为补充部分。例如，中小型电动机的功率围是 1-1000KW，其中 1-1000KW 是小型三项电动机，100-1000KW 为中型三相电动机。异步电动机2/60按其电源性质和结构特征，较详细的分类如下：异步电动机分为：三
36、相异步电动机和单相异步电动机两大类；三相异步电动机又分为：绕线型和鼠笼型两种；三项鼠笼式异步电动机又包括三鼠笼型、双鼠笼型和单鼠笼型三种；单相异步电动机又分为：交直流两用式、罩极式、电容式和分组式。三相异步电动机是应用最为广泛的一种电动机，它的主要分类见表 1-1：表 1-1 三相异步电动机的分类分类方式类别按转子绕组形式笼型、绕线型按电机尺寸中心高H/mm（定子铁芯外径D1/mm）大型中型小型630(1000)355-630(500-1000)80-315(120-500)按防护形式开启式（IP11），防护式（IP22、IP23），封闭式（IP44）按通风冷却方式自冷式，自扇冷式，他扇冷式，
37、管道通风式按安装结构形式卧式，立式，带底脚，带凸缘按绝缘等级E 级、B 级、F 级、H 级按工作定额连续，短时，周期性，非周期性按用途防爆，潜水，起重等异步电机与直流电动机、三一样步电机不同，其转子绕组无需与其他电源连接，因此具有结构简单、效率高、控制方便、性能稳定，以与制造容易，成本低廉，易于维修等优点。异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载围接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电机还便于派生成各种防护形式，以适应不同环境条件的需要。由于异步电机的转速 n 与其旋转磁场转速 n1有一定的转差关系，其调速性能较差，对要求宽广和平滑调速围的交通运输机械印染与造
38、纸机械等，采用直流电机较经济、方便。但近一、二十年来，以电力电子器件和微型计算机为基础发展起来的异步电动机交流调速系统，使异步电动机的调速性能得以改善，因此其用途更加广泛。异步电机主要用作电动机，将电能转换为机械能，用来驱动各种用途的生产机械。例如：工业方面的各种加工中心、专用加工设备、数控机床、工业机器人、印刷机械、纺织机械、泵和压缩机、新型工业缝纫机等设备的控制;机械制造工业、冶金工业、煤炭工业、石油工业、轻纺工业，化学工业与其他各工矿企业的3/60控制；军事和航天方面的卫星姿态、飞船光电池对太阳跟踪、雷达天线的控制。在农业生产方面，电力排灌设备、打谷机、辗米机、榨油机、饲料粉碎机等大都由
39、异步电动机拖动。可以说各个领域都有采用它作驱动设备。1.2 异步电机的发展趋势近年来我国已开始研究、设计、生产高效率异步电机。随着我国加入 WTO 与机电行业产业结构和产品结构的调整，高效率异步电机将成为市场需求的主导产品。电机关键设备旨在衡量电机性能好坏的重要技术经济指标之一。随着电机功率的增大，单位功率损耗相对减小，效率提高。普通大容量电机效率一般为 95%到 98%，小容量电机一般为 80%到 92%。所谓高效电机，只有一个定性的概念，即设计制造出的电机效率较普通标准电机效率高出一定水平。例如美国 70 年代研制并推广到欧洲和日本的高效率电动机的平均效率比普通电动机提高了 2%到 3%，
40、其现行 NEMA 高效率电动机较我国 Y 系列和 Y2 系列电机效率高 2%到 8%。提高国异步电机的可靠性和经济性指标被列为“十五”计划基本任务的两项重要容。国异步电机质量和技术水平差距的其中两个体现方面就可靠性差，经济指标落后。随着科学技术的发展和人类环保意识的加强，人们越来越重视环境的噪声污染问题。因此电机的噪声成为考核产品竞争力的一个重要因素。为提高电机的品质，必须采取措施消弱电磁噪声。第 2 章 三相异步电动机的基本结构和工作原理2.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机主要是由定子和转子两大部分组成，转子有鼠笼型与绕线型转子两种。定子与转子之间有气隙，中小型三相异步电动机的气隙
41、一般为0.22mm。1、定子异步电动机的定子是用来产生磁场的，它一般由定子铁心、定子绕组和外壳组成。（1）定子铁心定子铁心一般由圆形铁心冲片、齿压板和压圈等零件压装后，经扣片或焊接紧固定成一体。铁心冲片一般由相互绝缘的 0.5mm 厚的硅钢片冲成，常用的硅钢片有 D22、D23 等型号。冲片圈有均匀分布的槽，用来嵌放定子绕组。定子铁心的槽与开口三种。中小型低压电机一般采用半闭口槽。（2）定子绕组三相异步电动机的定子绕组由对称的三个绕组组成，每个4/60绕组异步电动机的定子绕组由许多线圈接一定的规律连接而成。中小型低压电动机的线圈由高强度漆包线绕制、线圈与槽壁之间垫以槽绝缘。定子绕组在槽的布置分
42、为单层绕组和双层绕组两种基本形式。10kw 以下的小容器异步电动机常用单层同心式、链式或交叉式绕组。双层绕组的优点是可以灵活选择节距以改善电动势和磁通式波形，因此容量大的异步电动机都采用双层短距叠绕组或波绕组。绕组嵌好后用槽楔锁口压紧，槽楔用竹、胶布板和环氧玻璃布板等非磁性材料组成。（3）外壳外壳包括机座、端盖、轴承盖、接线盒与吊环等部件。小型机座通常用灰铸铁铸成。大、中型箱式电动机机座由钢板焊接而成。端盖是支承轴并受径向和轴向负荷的重要部件，由灰铸铁铸成。有的机座的端盖与外轴承盖铸成一体，具有装配方便、节省工时等优点。2、转子异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。（1）转子铁心转子
43、铁心是用 0,5mm 厚的硅钢片叠成的圆柱体，另一种是绕线转子。笼型转子是铸铝的或铜条焊接的笼型转子，整个铁心固定在转轴或转子支架上，如果去掉铁心，整个绕组的外形就像一个松笼子，所以习惯上又称笼型转子为鼠笼转子。（2）转子绕组转子绕组分为笼型和绕线型两种结构。笼型绕组有双笼型与深槽型，这两种转子可改善异步电动机的启动性能，主要用于 100kw 以上的大中型电动机。绕线转子绕组与定子绕组一样，也是由对称三相绕组构成，一般接成星形联结，三根引出线分别接到与转轴绝缘的三个滑环（又称集电环）上，通过电刷装置可与外电组或其他控制器相连接，以改善电动机的启动性能和调速性能。为了减少电刷与集电环的磨损，中等
44、容量以上的绕线转子电动机装有举刷装置，电动机启动后，可将电刷提起，同时将三个集电环短接。（3）转轴转轴一般用中碳钢制成，转子铁心套在转轴上或通过压圈套在轴上，它支持着转子，使转子在定子腔均匀地旋转，并传导三相电动机所输出的转矩。3、气隙如同其他旋转电机一样，异步电机的定子与转子之间必须有一气隙。由于气隙是电机磁路的一部分，气隙的大小对异步电动机的运行性能有很大影响。气隙越大，磁阻越大，要产生同样大小的旋转磁场，就需要较大的励磁电流，从而使异步电动机的功率因素下降。为了提高功率因素，气隙应尽可能的小。但是的最小值常由制造工艺和运行安全可靠性等因素决定。从减少附加损耗并减少高次谐波磁通势产生的磁通
45、来看，气隙稍大一点也有其有利的一面。但总的来说，5/60异步电动机的气隙比同步电机的小得多，在中小型异步电动机中，气隙大约为0,2mm1.5mm。2.2 三相异步电动机的铭牌数据与主要系列每台电动机的外壳上都应有一块铭牌，铭牌上标出这台电动机额定值与其他必要事项。1、三相异步电动机的铭牌额定数据（1）型号Y 系列国产三相异步电动机型号是按国际电工委员会 IEC 标准设计生产的新系列三相电动机，它是以电动机中心高为依据编制型号谱的，如：“Y180M-2”Y：异步电动机；180：中心高 180mm；M：中机座（L-长机座，S-短机座）；2：2 极。（2）额定功率指电动车在额定运行时，轴端输出的机械
46、功率，单位为瓦（W）或千瓦（KW）。（3）额定电压指电动机在额定运行时，加在定子绕组上的线电压，单位为伏（V）。如果铭牌上标有两个电压数据，如 220V/380V，表示电动机定子绕组在两种不同联结时的线电压。（4）额定电流指电动机在额定电压下，轴端输出额定功率时，定子绕组中的线电流，单位为安（A）。如果铭牌上标有两个电流数据，表示的定子绕组在两种不同联结时的输入电流。（5）额定频率指输入交流电（即电网）的频率，我国规定的电网频率为50HZ，除出口电动机（多为 60HZ）外，国用的异步电动机的额定频率都是 50HZ。（6）额定转速指电动机在额定频率、额定电压下，且轴端输出的额定功率时，转子每分钟
47、的转速，单位为转/分(r/min)。（7）额定功率因数指电动机额定运行时，定子相电压与相电流之间的相位差。（8）额定效率指电动机在额定运行时的效率。（9）绝缘等级指电动机在额定运行时，绕组允许的温度升高值（即绕组的温度比周围空气稳定高出的数值）。允许温升的高低取决于电动机使用的绝缘材料。绝缘材料的耐热等级见表 2-1，也有些电动机制造厂在铭牌上直接给出电动机的允许温升。表 2-1 绝缘材料的耐热等级耐热等级YAEBFHC最高工作温度（）90105120130155180180（10）标准符号至电动机产品按这个标准生产，技术数据能表达到这个6/60标准的要求。（11）工作制或定额指三相电动机的运
48、行状态，即允许连续使用的时间，分为连续、短时、断续周期三种。连续工作制（S1）的电动机在铭牌规定的额定负数围允许长期连续使用。短时工作制（S2）的电动机在铭牌规定的条件下，只能在规定的时间短时运行，短时运行的持续时间标准有四种：10min、30min、60min与 90min，达到规定的时间后必须停机，待三相电动机完全冷却后才可以开机运行。断续周期工作制（S3）的电动机在铭牌规定的额定值下只能周期性使用，断续运行常以负载持续率百分数表示，标准负载持续率分为四种：15%、25%、40%、60%，每周期为 10min。（12）联结指三相电动机定子绕组的六根引出线头的接线方式，即接成Y 还是。接线时
49、必须注意电动机电压、电流、联结三者之间的关系。2、异步电动机的主要系列我国生产的异步电动机种类很多，主要系列产品有：Y 系列为小型笼型全封闭的自冷式三相异步电动机，取代老产品 J02 系列。用于金属切削机床、通用机械、矿山机械和农业机械等，也可用于拖动静止负载或惯性负载较大的机械，如压缩机、传送带、锤击机、粉碎机、小型起重机和运输机械等。额定电压为 380，功率围为 0.5590kw，同步转速为 7503000r/min，外壳防护型式为 IP44、B 级绝缘。J2、J02 和 J02-L 系列为小型鼠笼式三相异步电动机。其中，J2 是防护式结构，J02、J02-L（铝）是封闭式结构，额定电压为
50、 380V，同步转速为 600300r/min采用 E 级绝缘。JQ2 和 JQ02 系列是高起动转矩异步电动机，用于起动静止负载或惯性负载较大的机械上。JQ2 是防护式，JQ02 是封闭式。JD2 和 JD02 系列是从 J2、JQ02 系列派生出来的，为防护式和封闭式多速笼型异步电动机，主要用于机床和起重设备中需多种速度的传动装置。JN 系列是中型防护式笼型异步电动机。其他类型异步电动机可参阅产品目录。2.3 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机的定子装有三相对称绕组，当接至三相交流电源时，流入定子绕组的三相对称电流在电机的气隙产生一个以同步转速 n1旋转的磁场。转子导体嵌放在转子铁心槽