1、北京交通大学电机设计任务书三相笼型感应电动机电磁设计及其运行性能的有限元电磁场仿真计算电机设计：三相感应电动机2专业班级：电气 1101姓名学号： 宋迪 11271010张国锐 11291031指导老师：刘慧娟一、课程设计的性质与目的电机课程设计的是电气工程及其自动化专业电机电器及其控制方向（本科） 、电机制造（专科）专业的一个重要实践性教学环节，通过电机设计的学习及课程设计的训练，为今后从事电机设计工作、维护的人才打下良好的基础。电机设计课程设计的目的：一是让学生在学完该课程后，对电机设计工作过程有一个全面的、系统的了解。另一个是在设计过程培养学生分析问题、解决问题的能力，培养学生查阅表格、
2、资料的能力，训练学生的绘图和阅图能力，为今后从事电机设计技术工作打下坚实的基础。二、设计题目题目 2： Y132M2-6 额定数据与性能指标1、电机型号 Y132M2 -6 2、额定功率 PN=5.5 千瓦3、额定频率 fN =50 赫 4、额定电压及接法UN=380 伏 1-5、极数 2P=6 6、绝缘等级 B7、力能指标：效率 8、功率因数 cos0.53 .78o9、最大转矩倍数 2MT起动性能：起动电流倍数 ,起动转矩倍数 6.5stI2.0stT电机设计：三相感应电动机5主要尺寸：；10.2Dm1.48i 0.1lm.3520.48iDdm1236Z定子槽形采用斜肩园底梨形槽：；01
3、3.5b01.8h16.8sb130o14.sr12.5sh转子采用斜肩平底槽：02bm02h216.5sbm2.6s 023210shm三、所有计算：（一）额定数据和主要尺寸：1. 额定功率： 5.KWPn2. 额定电压： （ 接）380VUN 3. 功电流： 4.82A1.mI 3k 4. 效率： 0.853 5. 功率因素： .78cos6. 极对数： p7. 定转子槽数每相每极槽数取整数 3q1则 6232mpqZ11 并采用斜肩平底槽328. 定转子每极槽数电机设计：三相感应电动机6632pZ11 5.29确定电机电机主要尺寸按定子内外径比求出定子冲片外径 0.21mD148i1铁心
4、有效长度 0.18m.4)2(0.182lief 转子外径 7354Di12 转子内径先按转轴直径： .i210气隙的确定 m10.35 m10).8.147(.0)l.4 3 33i 11极距 7.456.12p D i112定子齿距 12.9m30.8Zt1i1转子齿距 4.0.7t22 13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 ，于是转子斜槽宽1t 12.30mbsk电机设计：三相感应电动机715.设计定子绕组并联支路 .每槽导体数1a42Ns116.每相串联匝数 5036amZ1s 1 每相串联匝
5、数 242 11 17.绕组线规设计初选定子电密 ，计算导线并绕根数和每根导线210.4mAJ截面积的乘积。 21c1i .4.089JaIAN其中定子电流初步估计值 7.24A0.8.53cos IIKW1 选用截面积相近的铜线：高强度漆包线，并绕根数 ，21iN线径 ，绝缘后直径 ，截面积 ，md18.md25.110936.mAc217.ANci18. 设计定子槽形 m106.25 108.3610.5)(.8 .48bZ)h( Db 3311s10i1i1mn 电机设计：三相感应电动机8m106.4 103.423610.95)(82 .rZ)h(Db 3310i1i1mn 取 1.b
6、3i1 19. 槽在面积26 221s2s11s m1014.5 4.0)(.5.8.2 rh)(rA 按槽绝缘采用 DMDM 复合绝缘， ，槽楔为mi3.0，复合板，槽绝缘占面积。mh5.026i12ii 101.50.4).15(3) r(A槽满率 79.1%93.46121AdNS 2ef2s1if 20. 绕组系数 1pK0.971223sin2aqsinK1d 其中 6Zpa10.9712.11Kpd1dp1 每相有效串联导体数电机设计：三相感应电动机948.0.971253KNdp1 1 21.设计转子槽形与转子绕组预计转子导条电流： 273.69A365047.240.9Zk3N
7、II2dp112 其中 由资料查出。90.1k初步取转子导条电密 ，2bmA3.5J于是导条的截面积： 22B 78.19m.57369I m107. 108.36102)(1. .14bZ)h(h1 Db 331s2s1022i1mn 估计端环电流 479.15A6327.9 pZI2R 端环所需面积 22R 8.17m.145JIA其中端环电密 2 1.6.0mAJBR得端环所需面积为 265AR电机设计：三相感应电动机10（二）磁路计算22. 满载电势初设 0.8)(1kLE307.8VU N1 23. 每极磁通 1307.80.567441.952NmdpE WbKf为计算磁路各部分磁
8、密，需先计算磁路中各部分的磁导截面24. 每极下齿部截面积 233p1iFei1 m106.49106.0.18.95ZblkA 2ii2 5725. 定子轭部高度 m105.7 m1034.1.)15(.82.43rhDh3s1si21j1 转子轭部高度 1028.51.0)(20.48.17h2Dh 33s2ij 轭部导磁截面积 2323j1iFej1 m1.69715109lkA j2ij2 04808h电机设计：三相感应电动机1126. 一极下空气隙截面积 22ef 1395.m0.187m7.45lA27. 波幅系数 1.86Fs28.气隙磁密计算 6.40.57.01392sBTA
9、 29. 定子齿部磁密：1 6.480.571.3069sttFT30. 转子齿部磁密2 621.480.571.28693sttBTA31. 从 D23 磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度：32. 18.0/tHcm28.36/tHAcm33. 有效气隙长度 10.4710.351.4k 33ef 其中气隙系数为1.295 )10(3.5)103.50.710.35(40 .(.12b)7(t 233211 0 电机设计：三相感应电动机121.032 )10()10.7510.35(4.1b)7(t.k 2333220 1.41.291.k 1 34. 齿部磁路计算长度 m10.74.31.
10、5r)h(L 3211i1 m0ss12i 35. 轭部磁路计算长度 33j1j1 105.8212)05.7 (.2p)h (DL 33j2j1 m.9)9. (0.48) ( 36. 气隙磁压降 3701.3450.624.0KBFA37. 齿部磁压降 1118.9270.54ttHL223662ttFA38. 饱和系数 124.01.5.71.8ttsK误差= ，合格.8%0s39. 定子轭部磁密电机设计：三相感应电动机131 610.571.029jjBTA40. 转子轭部磁密2 620.570.4981jj T41. 从 D23 磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度：14.3/jHAc
11、m21.74/jHAcm42. 轭部磁压降：其中轭部磁位降校正系数由资料的附图查出, 0.2.74915h3j1 1.8TBj于是 68Cj1 30.350.821.5jjjFHLA，749125h3j1.64TBj于是 0Cj2 3.17420.91.08jjjFHLA43. 每极磁势012125427.10.3.98ttjjF A44. 满载磁化电流： 01130.982.736.9.925mdpI ANK45. 磁化电流标么值 2.7360.548mkwI电机设计：三相感应电动机1446. 励磁电抗11.750.mXI（三）参数计算46. 线圈平均半匝长单层线圈 18025.87134.
12、5cBcvlKm12()2(08.9)10.5487.13iyDhr mp47单层线圈端部平均长 1251.28734.5BcvldKm48漏抗系数 2 213 30.63()0.6(.97)180.51 0.63dpefNxlPCU 49定子槽比漏磁导 1110.4681.09sULK011225.43.hb1.68L因 2150.91.24hr126.80.74br其中 1.ULK50定子槽漏抗 1223180.9360.26.7tssxdpefmlXCZ电机设计：三相感应电动机1551定子谐波漏抗 1122237.450.60.36.4291.xefdpsmXCK 52定子端部漏抗单层交
13、叉式绕组的端部漏抗与分组的单层同心式绕组相近则：12 21134.50.0.0.36.879BExefdplXCK53定子漏抗110.2.40.6.8sEX54转子槽比漏磁导 1.3.85 L2us201.bh 02h/b2=7.1， b1/b2=2.42查表得 L=0.8655转子槽漏抗 1223180.630.277tssxefmplXCZ56转子谐波漏抗 12 237.450.9.360.41xefsRXCK 57转子端部漏抗电机设计：三相感应电动机1621220.530.5231.723()()()0.6.38RExefZDmpXCpl 58转子斜槽漏抗 221.90.5()0.5()
14、0.4.19skskbXt59转子漏抗220.2740.3.190.36sEskX60总漏抗 12.68.3.X61定子直流电阻 611 25314.0.71.7()ctNlRAa 62定子相电阻标幺值14.82.70.31kwNIRU63有效材料定子导线重量 11wcsctGClNZA 33 231.0.054.1026()18.906.17Kg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 21()FetFeGKlD333230.9518(210510)7.861.5Kg式中 为冲剪余量，取 510-3m电机设计：三相感应电动机1764转子电阻导条电阻
15、折算值RB = 2211)(4ZAKNmLBdp= 31087. 0.97)(254640.3 26=1.51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 21 24()dpRBmNDZpA3 2626.704(50.97)0.3 .8813 导条电阻标幺值 4.150.1938kwBNIRU端环电阻标幺值 4.20780.13kwRNI转子电阻标么值（四） 20.19.0.29BR（五） 工作性能计算65. 满载时定子电流有功分量标么值11.984%pI66. 满载时转子电流无功分量标么值电机设计：三相感应电动机182211()xppIXII2.039.4.9(.03.41.
16、9)0.7311 6875mX67满载时定子电流无功分量标么值10.321.0QmXII68 满载电势标么值 11()(.901.34.068).791ELpQKIRX误差 合格。0.8790.35%.E69. 空载时电势标么值1 =1I m* *=10.570.068 =0.96101X70. 空载时定子齿磁密 0101.96.31587ttLBT71. 空载时转子齿磁密 02021.961.8567ttLT72 空载时定子轭磁密 0101.96.051287jjLBT73. 空载时转子轭磁密 02021.9610.57.9jjL T电机设计：三相感应电动机1974. 空载时气隙磁密 001
17、.9610.729LBT75. 空载时定子齿部磁压降 110132.697042.8ttFHA76. 空载时转子齿部磁压降 12028.55ttL77. 空载时定子轭部磁压降 31010.630.821.89jjjFCHA78. 空载时转子轭部磁压降 320200.5jjjL79. 空气隙磁压降 300 71.3450.29.14KBF A80. 空载总磁压降0102102ttjjF27.4.857.95401.3A81. 空载磁化电流 0012368.9.95097mdpFINK（四）工作性能计算82. 定子电流标么值 22211.041.3.79PQII定子电流实际值电机设计：三相感应电动
18、机201.794.82.6kwI A83. 定子电流密度 21 238/1()tcIJ maNA84. 线负荷135048.62.1/imI AD85. 转子电流标么值 22221.04.761.4PxII转子电流实际值 122350.97.46.8235.4dpkwmNKI AZ 端环电流实际值 2305.475.0682RI Ap86. 转子电流密度导条电密 22305.47.8/BIJAmA端环电密 253.068.9/7RBIJ87. 定子电气损耗 2211.90.314.0CuPI5NkW电机设计：三相感应电动机2188. 转子电气损耗 221.460.9.5AipIR257iiNP
19、kW89. 附加损耗铸铝转子0.15sp0825sNPkW90. 机械损耗二级封闭自扇冷式 2424133()0()109.8fwpD机械损耗标么值 19.480.5fwfNpP91. 定子铁耗(1) 定子轭重量 31443269.750.82.102.87jjFeGpAL Kg(2) 定子齿重量 312.1.94iiFe(3) 损耗系数6./heipWKg3.4/hejpWKg(4) 定子齿损耗.129.125FeihiG电机设计：三相感应电动机22(5) 定子轭损耗3.412.874.5FejhjpGW(6) 定子铁耗 12.124.518.63FeeiFejkp W铁耗标么值 348.5
20、60.271FeNpP92. 总损耗标么值 120.156.01.40.27.CuAisfwFepp93. 输出功率102NP94. 效率1.0.8362NpP误差 （合格）.4.47%.595. 功率因数 1.9cos0.736pNI96. 转差率 2 0.590.5411.71.AiNiFersfwps()3.5()43.6.2.0eirjrFrNpP97. 转速电机设计：三相感应电动机2360605(1)(1.4)96/min3NNfnsrp98. 最大转矩倍数2 221 10.541.083()(.3.)NmsTRX(五)起动性能计算99. 起动电流假设值61.0834.21.stmK
21、WITA100. 起动时定转子槽磁势平均值 21 1100.7sstt UdpNZFIKa242363.9.9847.53A101 空气隙中漏磁场的虚拟磁密 703418.50.842.92stLFBT012.35.65.640.921t.zK102 齿顶漏磁饱和引起的定子齿顶宽度的减少101()(2.935)(10.)4.239szCtb m103.齿顶漏磁饱和引起的转子齿顶宽度的减少202()(4.)(.).85s ztK104.起动时定子槽比漏磁导 11()11)(0.4163)0.1927LstUU电机设计：三相感应电动机2401110.58.850.94.239()()0.163.5
22、315sUhCbb105.起动时定子槽漏抗 1()1() .927035ststsX106.起动时定子谐波漏抗1()10.5.420.3stzK107.起动时定子漏抗1()1()1.506.4ststEXX108.考虑集肤效应转子导条相对高度 3 3362 501.98701.9870211.349.4Bsbfh 109.转子电阻增加系数和电抗减少系数0.28FK0.93x110.起动时转子槽比率磁导 22()2)(0.543)0.986.7LstUxK0220.89.21shCb111.起动时转子槽漏抗 2()2() .870.2.17136ststsX112.起动时谐波漏抗2()20.5.
23、40.2stzK113.起动时转子斜槽漏抗()18.sktzskX电机设计：三相感应电动机25114.起动时转子漏抗2()2()2()0.17.240.3.10.54ststEsktXX115.起动时总漏抗()1()2().64.5.8ststst116.起动时转子总电阻 222()tBtstFRllRK 0134.50.8).19.0.27.117.起动时总电阻 12()0.314.27.584ststR118.起动时总阻抗 2222().0.1.9stststZX119.起动电流 4.823.019KWststIAZ误差 （合格） 2.9%3sttI120.起动时转矩倍数2() 20.37
24、1(1.4).599stst NRTZ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：电机设计：三相感应电动机26标准值 计算值 偏差1.效率 0.853 0.836 -%2功率因数 0.78 0.70 +2.3%3最大转矩倍数 2.0 1.083 +19.7%4起动转矩倍数 2.0 1.59 +10.5%5起动电流倍数 6.5 -3.6%电机设计：三相感应电动机27附1：定转子冲片图Stator:Rotor:设计参数：Three-Phase Induction Motor DesignFile: Setup1.resGENERAL DATA Given Output Power (k
25、W): 5.5Rated Voltage (V): 380电机设计：三相感应电动机28Winding Connection: WyeNumber of Poles: 4Given Speed (rpm): 1462Frequency (Hz):50Stray Loss (W): 55 Frictional Loss (W): 131.076 Windage Loss (W): 30.751 Type of Load: Constant PowerOperating Temperature (C): 75STATOR DATA Number of Stator Slots: 36Outer Di
26、ameter of Stator (mm): 210Inner Diameter of Stator (mm): 148Type of Stator Slot: 2Stator Sloths0 (mm): 0.8hs1 (mm): 0.952hs2 (mm): 10.548bs0 (mm): 3.5bs1 (mm): 6.8bs2 (mm): 8.8Top Tooth Width (mm): 6.42671Bottom Tooth Width (mm): 6.27296Length of Stator Core (mm): 140Stacking Factor of Stator Core:
27、0.95Type of Steel: D23_50Number of lamination sectors 1Press board thickness (mm): 0Magnetic press board NoNumber of Parallel Branches: 1Type of Coils: 11Coil Pitch: 0Number of Conductors per Slot: 19Number of Wires per Conductor: 2Wire Diameter (mm): 0.86Wire Wrap Thickness (mm): 0.06电机设计：三相感应电动机29
28、Wedge Thickness (mm): 5Slot Liner Thickness (mm): 0.3Layer Insulation (mm): 0Slot Area (mm2): 120.388Net Slot Area (mm2): 71.0002Slot Fill Factor (%): 45.3002Limited Slot Fill Factor (%): 60Wire Resistivity (ohm.mm2/m): 0.0217Top Free Space in Slot (%):0Bottom Free Space in Slot (%): 0Conductor Leng
29、th Adjustment (mm): 22End Length Correction Factor 1End Leakage Reactance Correction Factor 1ROTOR DATA Number of Rotor Slots: 33Air Gap (mm): 0.35Inner Diameter of Rotor (mm): 48Type of Rotor Slot: 3Rotor Sloths0 (mm): 1hs1 (mm): 1.58hs2 (mm): 18.42bs0 (mm): 1bs1 (mm): 6.5bs2 (mm): 2.6rs (mm): 0Cas
30、t Rotor: YesHalf Slot: NoLength of Rotor (mm): 140Stacking Factor of Rotor Core: 0.95Type of Steel: D23_50Skew Width: 1End Length of Bar (mm): 0电机设计：三相感应电动机30Height of End Ring (mm): 31Width of End Ring (mm): 13.5Resistivity of Rotor Barat 75 Centigrade (ohm.mm2/m): 0.0434783Resistivity of Rotor Rin
31、gat 75 Centigrade (ohm.mm2/m): 0.0434783Magnetic Shaft: NoMATERIAL CONSUMPTIONArmature Copper Density (kg/m3): 8900Rotor Bar Material Density (kg/m3): 2700Rotor Ring Material Density (kg/m3): 2700Armature Core Steel Density (kg/m3): 7820Rotor Core Steel Density (kg/m3): 7820Armature Copper Weight (k
32、g): 2.32313Rotor Bar Material Weight (kg): 1.13184Rotor Ring Material Weight (kg): 0.811494Armature Core Steel Weight (kg): 13.6235Rotor Core Steel Weight (kg): 12.7274Total Net Weight (kg): 30.6173Armature Core Steel Consumption (kg): 29.294Rotor Core Steel Consumption (kg): 17.8925RATED-LOAD OPERA
33、TION Stator Resistance (ohm): 1.39891Stator Resistance at 20C (ohm): 1.15072Stator Leakage Reactance (ohm):0.972109Rotor Resistance (ohm): 0.368122Rotor Resistance at 20C (ohm): 0.30281Rotor Leakage Reactance (ohm):0.937652Resistance Corresponding toIron-Core Loss (ohm): 532.006Magnetizing Reactance (ohm): 18.5545Stator Phase Current (A): 15.007
