1、第三章：三相异步电动机设计已 知：发电机输出功率： PN=6.1KW，效率为 90.9%，电动机输出功率： PN=6.1/87%=7.01KW根据已经设计的发电机，可选择Y132M-4作为它的原动机拖动发电。Y132-M4异步电动机设计及磁路计算已知数据：输出功率 kwp5.71额定电压 VU380相数 m频率 HZf5极数 2pB级绝缘，连续运行（一）额定数据和主要尺寸：1. 额定功率： KWPn5.72. 额定电压： （ 接）VUN3803. 功电流： AmIkW58.61.4. 效率： 87.05. 功率因素： 5.cos6. 极对数： 2p7. 定转子槽数每相每极槽数取整数 31q则
2、62211mpZ并采用斜肩平底槽38. 定转子每极槽数946211pZ8329确定电机电机主要尺寸主要尺寸来确定 和lDief927.0931.02.5ln18.pPKNE计算功率 KWPNE4.985.0712.0cos3初选 ， ， 可取 ，取68.0pa095.1Nm96.01dpKmA2560TB67.0，假定 。in4rn33024. 140.967.25096.168.1mnpBAKaVdpNm取 5.1则 mVpDil 14.0324233 按定子内外径比求出定子冲片外径i .064.1/1取 mD2.0mii 14.0./2)(11 铁心的有效长度： DVlief 6321取铁
3、心长 mli60.10气隙的确定mmli3 33104. 10)6.4.7.()于是铁心有效长度 mlief 16.0)4.2160.(2转子外径 Di 4.12转子内径先按转轴直径： mi08.211极距 pi 1.4.02112定子齿距 mZDti 0123.364.1转子齿距 t 213定子绕组采用单层绕组，交叉式，节距1-9，2-10，11-1214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 ，于1t是转子斜槽宽 mbsk013.15.设计定子绕组并联支路 .每槽导体数1a21sN16.每相串联匝数 384611amZ每相串联匝数 923842117.绕组线规设计初选定
4、子电密 ，计算导线并绕根数和每根导线截面积的乘积。210.4mAJ211 .98aINci 其中定子电流初步估计值AIKW90.85.706cos1 选用截面积相近的铜线：高强度漆包线，并绕根数 ，线径21iN，绝缘后直径 ，截面积 ，md18.md2.10936.mc217.ANci18. 设计定子槽形mbZhDbsii 3 33110mn109.5 107.66)924.8(4.2 m106.7104.236104.5)(82.4rZhDb 331ii1mn 取 bi 314.19. 槽在面积按槽绝缘采用 DMDM复合绝缘，2622121109.384.)5.4(7.)mrhrAss ，槽
5、楔为 ，复合板，槽绝缘占面积。i.h5.261208. )04(3.)mrAiii槽满率 %4.791.26531efsifAdNS20. 绕组系数 1pK958.02sin3si1 aqd其中 203621Zpa9581pdpK每相有效串联导体数36.03841dpN21.设计转子槽形与转子绕组预计转子导条电流：AZkIdp 64.253890.32112 其中 由资料查出。90.1初步取转子导条电密 ，25.mAJb于是导条的截面积： 22 18.70.364mIBmbZhDbssi 3 33212012max21089.705.)5(4. mmbZhDbsssi 3 33222mn210
6、.610)5.(4.mmbbiiiii 3 33mn2axax221072.6)10.689.7(. )31 导条截面积（转子槽面积）26 22121201045.9)30.()53(.)(mmhbhbAsssB估计端环电流ApZIR 5.6243.22 端环所需面积22 9.71.56mJIAR其中 端环电密 得端环所需面积为2 10AJB 26105mAR（二）磁路计算22. 满载电势初设 940.)1( LEkVUN2.3578.1 23. 每极磁通初设 25.sk由图3-5查得 09.1NmWbbfkEdp089. 19250.14371为计算磁路各部分磁密，需先计算磁路中各部分的磁导
7、截面24. 每极下齿部截面积23311 106.89104.6.095mZblkApiFei 23322 107.81072.6.095mZblkApiFei 26. 一极下空气隙截面积229.13mlef27. 波幅系数47.68.0 pavsBF28. 气隙磁密计算TAs 2.019.29. 定子齿部磁密：FBisi 561.026.8473130. 转子齿部磁密TAisi 78.7.93231. 从D23磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度：cmHi6.31cmAHi.232. 有效气隙长度kef 33104.104.5. 其中气隙系数为023.1 )105.3().75014.()754
8、( 2332011 btk025.1 )10()75.014.(6.)7.( 2333202btk 23.1k33.齿部磁路计算长度mrhLi 3211 1097.54.35.3)( mi2034.气隙磁压降 ABkF57.23104725.160 35.齿部磁压降LHii 06.97.56.32311 AFii 94.81.022 36.饱和系数25.157.23.6.21 kiis误差= ，合格%16.058.定子轭部高度mmrhDhsij3 33121 10.9 104.).458.(4. 转子轭部高度 mhDhsij 3322 105.2)5.02(48.0. 轭部导磁截面积23231
9、1 1094.10.96.05mhlkAjiFej 22 .5ljiej37.定子轭部磁密TABjj 450.1934.2081338.转子轭部磁密jj 2.10.322 39.从D23磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度：cmAHj5.1cmAHj8.7240.轭部磁路计算长度3311 1087.8)10.9.0(2)( mphDLjj .mjj41.轭部磁压降：其中轭部磁位降校正系数由资料的附图查出, 于是174.0.319jhTBj50.1 410.jCALHCFjjj 8.58.7 3211 ， 于是030523 jhTj4.12410.2jLjjj 9.86.78.4. 322 42.
10、每极磁势AAFFjjii85.374)9.8051.46.1.2(2243.满载磁化电流：AkNmpFId 014.3958.01239.0749.021 44.磁化电流标么值45863*kWmI45.励磁电抗 46.1104.258.11.67.)98(30.5)(43262110efsdpms lkNfX536.2380.64* NkWmssUIX（三）参数计算46. 线圈平均半匝长单层线圈 =0.195+1.20.09929=0.314mycBcKl=0.165+20.015=0.195m12dlt y = prhDi 2/)(1210=0.141+2(0.8+0.924)+(14.5-
11、0.924)10 -3+4.410-3 /22=99.2910-3m节距比 2/3 1,取 =0.8其中 d1是线圈直线部分伸出铁心的长度，取1030mm。kc是经验系数取1.247单层线圈端部平均长 20.015+1.20.0993=0.150mycEKdl1248漏抗系数 Cx = 21210/)(4NefdpUmPlNf= 4 500.4 10-7（0.9598192） 20.1637.510-3/323802 =0.03787 49定子槽比漏磁导 111LusK=10.410+10.830=1.24 )(2101bhu= 7.65394.8=0.410= 0.8301L因 =1.543
12、 4.2)905(21rh=0.76.76b其中 Ku1=KL1=150定子槽漏抗 efdpXstslZCmX21*1= 163.0958.36242XC=0.440 Cx 51定子谐波漏抗 sdpefXKSmX212*1= 368.195.04.322XC=0.5877Cx 其中 S=0.00952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： efdpXyEElKCX21*1)64.0(7.= 2958.063.)(.X=0.270Cx53定子漏抗 *1*1EsXX=（0.440+0.5877+0.27） Cx=1.2977Cx=0.0491 54转子槽比漏磁导 23
13、.7.15022 Lus.02bhLLbh)(2102= =1.733.5h/b2=7.6， b1/b2=1.83查表得 L=1.33055转子槽漏抗 efXstslZCpmX21*2= 63.0=0.821Cx56转子谐波漏抗 sefXKRmX21*2= 3204.53XC=0.9023 Cx 查表得 R=0.01557转子端部漏抗 XE2* efRtElpDlX)213.(75.0*2条= 46.XC=0.150 Cx58转子斜槽漏抗 *2*)(5.0XtbXsksk= XC903.16.3.=0.29Cx59转子漏抗 *2*2* skEs XX=(0.821+0.9023+0.15+0.
14、29)Cx=2.1633 Cx=0.0819 60总漏抗 *21*X=0.131 61定子直流电阻 R1= 12ctANl= 10936.4.207.=1.19662定子相电阻标幺值 R1*= NkwUI= 3805.69.=0.0207 63有效材料 定子导线重量 11ctsCWANZlG=1.050.31432361.093610-68.9103=7.393 kg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 硅钢片重量 GFe = FetfeDlK2)(=0.950.163（0.22+0.005） 27.810-3=61.897 kg式中 为冲剪余量，取510 -
15、3m64转子电阻导条电阻折算值 RB = 2211)(4ZAKNLBdp= 32045.96)958.01(03. 62=1.162 式中 KB是叠片不整齐造成导条电阻增加的系数端环电阻折算值 RR = 211)(ZApNmDRdp= 32054.3)958.1(04. 626=0.03716导条电阻标幺值 RB*= = =0.02012 NkwUI3805.61端环电阻标幺值 RR*= = =0.00643 NKWI3805.671.转子电阻标么值 R2* =RB* +RR*=0.02655 （四） 工作性能计算65. 满载时定子电流有功分量标么值I1p*= 1236.890166. 满载时
16、转子电流无功分量标么值Ix*= * I1p*21+( * I1p*)21X1X=1.02160.13944(1.1236)21+(1.02160.13941.1236)2=0.181 =1+ = =1.0216 1*1msX536.20491.67满载时定子电流无功分量标么值I1Q* =Im*+ Ix*=0.469+0.143=0.65 68 满载电势标么值KE=1 L=1( I1p*R1 *+ I1Q* *)1X=1(1.12360.0207+0.650.0491)=0.942 与22项初设值 KE相符69. 空载时电势标么值 1 =1I m* *=10.3090.0419 =0.976 0
17、1X70. 空载时定子齿磁密 Bt10= = =1.637T 10)(tL58.)942.076(71. 空载时转子齿磁密 Bt20= =1.658T 6.)942.0()1(20tL72 空载时定子轭磁密 Bj10= =1.502T 45.1)92.076()1(10jL73. 空载时转子轭磁密 Bj20= =1.287T .)4.()(20jL74. 空载时气隙磁密 = =0.748T0 72.0)9.6()1(0L75. 空载时定子齿部磁压降 Ft10 =Ht10Lt1=46.810215.9710-3=74.74A76. 空载时转子齿部磁压降 Ft20=Ht20Lt2=53.41022
18、310-3=122.82A77. 空载时定子轭部磁压降 Fj10=Cj1Hj10Lj1=0.40 20.110278.8110-3=63.36A78. 空载时转子轭部磁压降 Fj20=Cj2Hj20Lj2=0.43 8.9010227.6910-3=10.597A79. 空气隙磁压降 =244.05A 6301047825.BK80. 空载总磁压降 0210210FFjjtt =74.74+122.82+63.36+10.597+244.05=504.97A 81. 空载磁化电流 1009.2dpmKNFI= 598.3.74=4.06A （四）工作性能计算82. 定子电流标么值 = = =1
19、.249 *1I)(12*QpI)65.03.(2定子电流实际值 1.2496.58=8.51A kwI*183. 定子电流密度 J1= 2189.306.5mAANaIct84. 线负荷 A1= DImi 214.3185. 转子电流标么值 I2* = )(2*1XpI= 843.06.2=1.139 转子电流实际值 I2 = 21*ZKNmdpkw= 3958.0458.6139.=258.96A 端环电流实际值 IR= A 4.65921.3582pZ86. 转子电流密度 导条电密 22685.24.9mAAIJB端环电密 2.250IJR87. 定子电气损耗 =1.29420.0207
20、=0.0347 *12*1IPcu0.03477.5103=260.25WNc88. 转子电气损耗 =1.13920.02655=0.0344 *2*2RIPAlPAl2 = PAl2* PN=0.03447.5103=258W89. 附加损耗铜条转子 Ps*=0.02Ps= Ps* PN=0.027.5103=150W90. 机械损耗 二级封闭自扇冷式 Pf w = (3/p)2(D1)4104= (3/2)2(0.22)4104=52.7W机械损耗标么值 Pfw*= Pf w/ PN=52.7/7.5103=0.00703 91. 定子铁耗(1) 定子轭重量 Gt=4pAt1Lt1 =42
21、2.93410-378.8110-37.8103=14.43Fe(2) 定子齿重量 Gj=2pAj1Lj1 =428.2610-315.9710-37.8103=4.116Fe(3) 损耗系数 Phet =6.8 Phej=5.1(4) 定子齿损耗 PFet= K1 Phet Gt=25.1014.43=147.2W(5) 定子轭损耗 PFej= K2Phej Gj =2.56.804.116=69.97W(6) 定子铁耗 PFe= PFet+ PFej=147.2+69.97=217.17W 对于半闭口槽按经验取 K1=2 K2=2.5铁耗标么值 PFe*= PFe/ PN=217.17/7
22、.5103=0.029 92. 总损耗标么值 p*= Pcu1* +PAl2* +Pfw* +Ps* +PFe*=0.0347+0.0344+0.02+0.00703+0.029=0.1251 93. 输出功率 PN1*=1+ p*=1+0.1251=1.1251 94. 效率 =1 p*/ PN1*=10.1251/1.1251=0.869% (87%86.9%)/87%=0.115%0.5%95. 功率因数 =I1p*/I1*=1.1249/1.294=0.87 cos96. 转差率 SN= *21fwFersAllPP= 07.154.034.=0.0319 PFer*= NFeirtr
23、= 3105.797.6)4.(2).01(=0.015497. 转速 nN=(60f/p)(1 SN)=6050/2(10.0319)=1452r/min 98. 最大转矩倍数 Tm*= )(212*XRSN= )13.07.(0.(922=2.74 (五)起动性能计算99. 起动电流假设值 Ist=(2.53.5) Tm*Ikw=33.1576.58=59.1A 100. 起动时定转子槽磁势平均值Fst= Ist( Ns1/a1)0.707Ku1+Kd12Kp1(Z1/Z2) )(0=59.1320.7071+0.959821(36/32) 976.=2836.5A101空气隙中漏磁场的虚
24、拟磁密BL= 0 Fst/2 C=0.410 -62836.5/20.410-30.9367=4.757T =0.64+2.5C21t=0.64+2.5 .6340=0.9367由B L查得漏抗饱和系数 Kz=0.44102齿顶漏磁饱和引起的定子齿顶宽度的减少CS1=(t1 b01)(1 Kz)=(12.3-3.5)(10.44)=4.9310-3m 103.齿顶漏磁饱和引起的转子齿顶宽度的减少CS2=(t2 b02)(1 Kz)=(16.11)(10.44)=8.45610-3m104.起动时定子槽比漏磁导=Ku1( )+KL1)(1St1u1L= (0.410-0.185)+ 0.83=1
25、.055 )5.1)(58.0(011 bCbhSu= .39.42.=0.185105.起动时定子槽漏抗Xs1(st)* = ( )Xs1*1)1StS=(1.055/1.24)0.440CX=0.3743CX106.起动时定子谐波漏抗X1(st) *=KZ X1 *=0.440.5877 CX=0.2586CX107.起动时定子漏抗X1(st) *= Xs1(st)*+ X1(st) *+XE1*=(0.3743+0.2586+0.270) CX=0.0342 108.考虑集肤效应转子导条相对高度=1.98710-3hBsfb2=1.98710-32310-350/0.043410 -6=
26、1.551 hB转子导条高度 hB=2310-3mbB/bS2导条宽和槽宽之比 bB/bS21109.转子电阻增加系数和电抗减少系数KF=1.7 KX=0.90110.起动时转子槽比率磁导=（0.5-0.447）+0.901.73= 1.61)(22)2 LXuSt =(h02/b02)CS2/(CS2+b02)u=(0.5/1)8.456/(8.456+1)=0.447111.起动时转子槽漏抗Xs2(st)* = ( )Xs2*2)2StS=(1.61/2.23)0.821 CX=0.593CX112.起动时谐波漏抗X2(st) *=KZ X2 *=0.440.9023 CX=0.397CX
27、113.起动时转子斜槽漏抗XSK(st)*=KZ XSK*=0.440.29CX=0.1276CX114.起动时转子漏抗X2(st) *= Xs2(st)*+ X2(st) *+XE2*+ XSK(st)*=(0.593+0.397+0.1276+0.150) CX=0.048 115.起动时总漏抗X(St) * =X2(St) * +X1(St) *=0.0342+0.048=0.0822 116.起动时转子总电阻R2(st)*=KFRB*+RR*=1.70.02012+0.00643=0.0406 117.起动时总电阻Rst* =R1* +R2(st)*=0.0207+0.0406=0.0
28、613 118.起动时总阻抗Zst*= )(2*(2*)StStsXR= 8.0613.22=0.1121119.起动电流Ist=Ikw/Zst*=6.58/0.1121=58.6A 误差=0.676%ist= Ist/I1=58.6/8.69=6.75 120.起动时转矩倍数TSt*=( R2(st)*/ Zst*2)(1 SN)=(0.0406/0.11212)(10.0319)=2.458 下面将本台电机的主要性能指标与技术条件中的标准作一比较：标准值 计算值 偏差1.效率 0.87 0.869 -0.115%2功率因数 0.85 0.87 +2.3%3最大转矩倍数 2.2 2.74 +19.7%4起动转矩倍数 2.2 2.458 +10.5%5起动电流倍 7 6.75 -3.6%数。
