感应电动机设计流程..
三相感应电动机
电机设计计算流程说明：本例为陈世坤老师的《电机设计》（第二版）第十章第264至280页的算例。
技术指标：输出功率 P N =2.2kW ，电压 U N =220V （接），相数 m 1=3，频率 f=50Hz ， 极对数 p=2，B 级绝缘，连续运行，封闭型自扇冷式，主要性能指标按技术条件JB3074-82的规定。
一 额定数据和主要尺寸1、额定功率P N 2.2103⨯:= 2、额定电压U N 220:= f 50:= U N ϕU N:=3、功电流相数m 13:=I KW P Nm 1U N ϕ⋅ 3.3333=:=4、效率按照技术条件规定选取 η'81%:=5、功率因数按照技术条件规定选取 cos φ'0.82:=6、极对数p 2:=7、定转子槽数q 13:=每极每相槽数选取 定子槽数 Z 12m 1p ⋅q 1⋅:=根据近槽配合原则，转子槽数选取： Z 232:=采用转子斜槽8、定转子每极槽数Z p1Z 12p 9=:=Z p2Z 22p 8=:= 9、确定电机主要尺寸满载电势标幺值由经验公式 K'E 0.0108ln P N1000⎛ ⎝⎫⎪⎭⋅0.013p -0.931+:=计算功率P'K'E P N η'cos φ'⋅⋅ 3.0258103⨯=:=α'p 0.68:=K'Nm 1.10:= K'dp10.96:=B'δ0.67:=n'1450:=根据标准直径最后取 D 10.155:=于是 D i1D 10.64⋅:=取D i10.0992:=取铁心长l t 0.105:=10、气隙的确定取 δ0.3103-⋅:=铁心有效长度 l ef l t 2δ+0.1056=:=转子外径D 2D i12δ-0.0986=:=转子内径先按转轴直径确定 D i20.038:=11、极距τπD i12p ⋅0.0779=:=12、定转子齿距t 1πD i1⋅Z 18.6568103-⨯=:= t 2πD 2⋅Z 29.68103-⨯=:=13、定子绕组采用单层绕组，交叉式，节距1~9，2~10，11~18 14、为了削弱齿谐波磁场的影响，转子采用斜槽，斜一个定子齿距b sk 0.009:=15、设计定子绕组每相串联导体数 N'ϕ1η'cos φ'⋅π⋅D i1⋅A'⋅m 1I KW⋅538.1877=:=取并联支路数 a 11:=可得每槽导体数N's1m 1a 1⋅N'ϕ1⋅Z 144.849=:=为方便?取N s141:=于是每线圈匝数4116、每相串联导体数N ϕ1N s1Z 1⋅m 1a 1⋅492=:=每相串联匝数N 1N ϕ12246=:=17、绕组线规设计初选定子电密J'15106⋅:=定子电流初步估计值I'1I KWη'cos φ'⋅:=导体并绕根数和每根导体截面积的乘积 A's I'1a 1J'1⋅1.0037106-⨯=:=采用高强度漆包线： 并绕根数N i12:=绝缘后直径 d 0.77103-⋅:=A'c1 3.959107-⋅:=18、定子槽形设计采用梨形槽，齿部平行，初步取： B't1 1.4:=铁心叠压系数 K Fe 0.95:=估计齿宽b't1t 1B'δ⋅K Fe B't1⋅ 4.361103-⨯=:=初步取：B'j1 1.25:=估计轭部计算高度 h'j1τα'p ⋅B'δ⋅2K Fe B'j1⋅0.0149=:=按齿宽和轭部计算高度的估算值作出定子槽形，槽口尺寸按类似产品决定r 21 3.3103-⋅:=b 110.0045:= h 010.8103-⋅:=h's 0.0116:=b 012.8103-⋅:=h 110.0005:=h s1h's h 01+r 21+:= h 210.01160.0005-0.0111=:=b t21πD i12h 01+2h's+()⋅Z 12r 21- 4.221103-⨯=:=b t11πD i12h 01+2h 11+()Z 1b 11- 4.3837103-⨯=:=b t1b t21b t11+()24.3024103-⨯=:=19、槽满率槽楔厚h 0.002:=槽绝缘层厚∆i 0.25103-⋅:=槽绝缘占面积 A i ∆i 2h's πr 21+()⋅8.3918106-⨯=:=槽面积A s 2r 21b 11+2h's h -()⋅πr 212⋅2+7.0386105-⨯=:=A ef A s A i - 6.1994105-⨯=:=槽满率s f N i1N s1⋅d 2⋅A ef0.7842=:=槽满率一般为百分之七十m上述的参符合要求20、绕组系数 αp 2πZ 1⋅:=q 3:=K d1sin q α⋅2⎛⎝⎫⎪⎭q sin α2⎛ ⎝⎫⎪⎭⋅0.9598=:=K p11:=K dp1K d1K p1⋅0.9598=:=每相有效串联导体数N ϕ1K dp1⋅472.2192=21、设计转子槽形与转子绕组根据cos 由表10-10查得 K I 0.88:=预计转子导条电流I'2K I I'1⋅3N ϕ1K dp1⋅Z 2⋅195.5138=:=初步取转子导条电密J'B 3.5106⋅:=A'B I'2J'B 5.5861105-⨯=:=初步取B't2 1.3:=估算转子齿宽 b't2t 2B'δ⋅K Fe B't2⋅ 5.2515103-⨯=:=初步取B'j2 1.25:=估算转子轭部计算高度h'j2τα'p ⋅B'δ⋅2K Fe ⋅B'j2⋅0.0149=:=为获得较好的起动性能，取给定槽尺寸h 020.0005:= h 120.001:= h 220.0143:= b 120.0045:=b 220.002:=b 020.001:= h's2h 12h 22+0.0153=:=a 0.02:=b 0.011:=齿壁平行的槽型的齿宽计算如下b t2πD 2h 02-h's2-()⋅Z 212b 12b 22+()- 4.8789103-⨯=:=导条截面积（转子槽面积）A Bb 02b 12+2⎛ ⎝⎫⎪⎭h 12⋅b 22b 12+2⎛ ⎝⎫⎪⎭h 22⋅+ 4.9225105-⨯=:=估计端环电流 I'R I'2Z 22π⋅p ⋅⋅497.8718=:=端环电密J'R 0.6J'B :=端环所需面积 A'R I'R J'R 2.3708104-⨯=:= 端环平均直径 D R 0.0788:=按照工艺要求取端环面积约为 A R 12a b +()D 2D R-()⋅ 3.069104-⨯=:=二 磁路计算22、计算满载电势初设K'E 0.9002:= ε'L 1K'E -:=E 11ε'L -()U N ϕ⋅198.044=:=23、计算每极磁通初设K's 1.235:=由图3-5查得K Nm 1.11:=ΦE 14K Nm ⋅K dp1⋅f ⋅N 1⋅ 3.7783103-⨯=:=于是导条截面积为计算磁路各部分磁密，需先计算磁路中各部分的导磁截面 24、每极下齿部截面积A t1K Fe l t ⋅b t1⋅Z p1⋅ 3.8625103-⨯=:= A t2K Fe l t ⋅b t2⋅Z p2⋅ 3.8933103-⨯=:=25、定转子轭部计算高度及其导磁面积h'j1D 1D i1-2h s1-r 213+0.0133=:=h'j2D 2D i2-2h's2-0.015=:=A j1K Fe l t ⋅h'j1⋅ 1.3267103-⨯=:=A j2K Fe l t ⋅h'j2⋅ 1.4962103-⨯=:=26、一极下空气隙截面积A δτl ef⋅8.2275103-⨯=:=27、波幅系数α'p 0.67:=F s 1α'p1.4925=:=28、气隙磁密B δF s Φ⋅A δ0.6854=:=29、对应于气隙磁密最大值处的定子齿部磁密B t1F s Φ⋅A t11.46=:=30、转子齿部磁密B t2F s Φ⋅A t21.4484=:=31、从D23磁化曲线上查得对应上述磁密的磁场强度p403H t11974:= H t21853:=32、有效气隙长度K δ1t 14.4δ⋅0.75b 01⋅+()⋅t 14.4δ0.75b 01⋅+()⋅b 012- 1.3602=:=K δ2t 24.4δ⋅0.75b 02⋅+()⋅t 24.4δ0.75b 02⋅+()⋅b 022- 1.0525=:=K δK δ1K δ2⋅ 1.4316=:=δef K δδ⋅ 4.2949104-⨯=:=33、齿部磁路计算长度L t1h 11h 21+()13r 21⋅+0.0127=:=L t2h 12h 22+()0.0153=:=34、轭部磁路计算长度L'j1πD 1h'j1-()⋅2p 12⋅0.0556=:=L'j2πD i2h'j2+()⋅2p 12⋅0.0208=:=35、计算气隙磁压降μ04π107-⋅:=F δK δB δ⋅δ⋅μ0234.2604=:=36、计算齿部磁压降F t1H t1L t1⋅25.0698=:= F t2H t2L t2⋅28.3509=:=37、计算饱和系数K s F δF t1+F t2+Fδ1.228=:=K''s K s K s K's -3- 1.2304=:=由此经验公式重新计算饱和系数，代入第23步重新计算，直至相对误差小于1%σs K's K s -K s:=σs 5.6677103-⨯=由上可知，计 1%，符38、定子轭部磁密B j112ΦA j1⋅ 1.424=:=39、转子轭部磁密B j212ΦA j2⋅ 1.2626=:=40、从D23磁化曲线上查找上述磁密对应的磁场强度H j11100:= H j2995:=41、按式（3-42）计算轭部磁压降 h'j1τ0.1707=B j11.424=据图附1-3b 查轭部磁位降校正系数C j10.3917:= h'j2τ0.1925=B j21.2626=据图附1-3b 查轭部磁位降校正系数C j20.4232:=F j1C j1H j1⋅L'j1⋅23.976=:= F j2C j2H j2⋅L'j2⋅8.764=:=42、每极磁势F 0F δF t1+F t2+F j1+F j2+320.4211=:=43、计算满载磁化电流I m 2pF 0⋅0.9m 1⋅N 1⋅K dp1⋅ 2.0105=:=44、磁化电流标幺值I mj I mI KW0.6031=:=45、计算励磁电抗及其标幺值X ms 4f μ0⋅m 1π⋅N 1K dp1⋅()2K s p ⋅⋅l ef ⋅τδef ⋅104.3537=:=X msj X ms I KW U N ϕ⋅ 1.5811=:=三 参数计算46、线圈平均半匝长节距比β28⋅17⋅+39⋅0.8519=:=0.852为其近似值，τy πD i12h 01h 11+()+h 21+r 21+⎡⎣⎤⎦⋅2p β⋅0.0777=:=直线部分长度 d 10.015:= l B l t 2d 1+0.135=:= 直线部分长度 K c 1.2:=l c l B K c τy ⋅+0.2283=:=47、端部平均长l E 2d 1K c τy ⋅+0.1233=:=48、漏抗系数C x 4πf ⋅μ0⋅N 1K dp1⋅()2⋅l ef ⋅P N ⋅m 1p ⋅U N ϕ2⋅0.0352=:=阻抗基值Z KW U N ϕI KW66=:=49、定子槽比漏磁导λL10.978:=K U1 1.0:= K L1 1.0:=查λU1h 01b 012h 11⋅b 01b 11++0.4227=:=λs1K U1λU1⋅K L1λL1⋅+ 1.4007=:=50、槽漏抗标幺值X s1j 2m 1p ⋅Z 1K dp12⋅l tl ef ⋅λs1⋅C x ⋅0.0177=:=51、定子谐波漏抗标幺值由图4-10查得 Ξs 0.0129:=定子谐波漏磁导λδ1m 1q 1⋅τ⋅Ξs ⋅π2δef ⋅K s⋅ 1.7377=:=X δ1j m 1π2τδef ⋅Ξs K dp12K s ⋅⋅C x ⋅0.0221=:=52、端部漏抗标幺值定子端部漏磁导 λE10.47q 1l ef l E 0.64τy -()⋅0.9819=:=X E1j 0.47l E 0.64τy-()⋅l ef K dp12⋅C x ⋅0.0125=:=53、定子绕组漏抗及其标幺值Ξλ1λs1λδ1+λE1+ 4.1202=:=X σ14πf μ0⋅N 12pq 1⋅⋅l ef ⋅Ξλ1⋅ 3.4649=:=X σ1j X s1j X δ1j +X E1j+0.0524=:=54、阻抗折算系数K 4m 1N 1K dp1⋅()2⋅Z 2 2.0905104⨯=:=55、转子槽比漏磁导b 22b 120.4444=h 12h 22+b 123.4=由图附1-6b 查得λL 2.364:=则有λU2h 02b 020.5=:=λL22h 12b 02b 12+λL + 2.7276=:=λs2λU2λL2+ 3.2276=:=56、转子槽漏抗标幺值X s2j 2m 1p ⋅Z 2l tl ef ⋅λs2⋅C x ⋅0.0424=:=57、转子谐波漏抗标幺值（考虑饱和影响）因 Z 22p 8=由图4-11查得 ΞR 0.0135:= X δ2j m 1τ⋅ΞR ⋅π2δef ⋅K s⋅C x ⋅0.0213=:=58、转子绕组端部漏抗标幺值X E2j 0.757l ef D R 2p ⋅C x ⋅ 4.9728103-⨯=:= 59、转子斜槽漏抗标幺值X skj 0.5b sk t2⎛ ⎝⎫⎪⎭2⋅X δ2j ⋅9.2257103-⨯=:=60、转子漏抗标幺值X σ2j X s2j X δ2j +X E2j +X skj +0.0779=:=61、定转子漏抗标幺值之和X σj X σ1j X σ2j +0.1303=:=62、定子绕组直流电阻ρwCu2.17108-⋅:= N t12:=R 1ρwCu 2N 1l c⋅N t1A'c1⋅a 1⋅⋅ 3.0782=:=63、定子绕组相电阻标幺值R 1j R 1I KWUN ϕ⋅0.0466=:=64、有效材料的计算定子铜重量C 1.05:=ρCu 8.9103⋅:=G Cu C l c ⋅N s1⋅Z 1⋅A'c1⋅N t1⋅ρCu ⋅ 2.4933=:=硅钢片重量δ00.005:=ρFe 7.8103⋅:= G Fe K Fe l t ⋅D 1δ0+()2⋅ρFe ⋅19.9181=:=65、转子电阻的折算值ρwAl4.34108-⋅:=K B 1.04:= L B 0.135:=R'B ρwAl K B L B ⋅A B ⋅4m 1N 1K dp1⋅()2⋅Z 2⋅ 2.5878=:=R Bj R'B I KWU N ϕ⋅0.0392=:=R'R ρwAl Z 2D R ⋅2π⋅p 2⋅A R ⋅⋅4m 1N 1K dp1⋅()2⋅Z 2⋅0.2966=:=R Rj R'R I KW U N ϕ⋅ 4.4941103-⨯=:=R'2R'B R'R + 2.8844=:= R 2j R Bj R Rj +0.0437=:=66、定子电流有功分量标幺值η''0.815:=I 1Pj 1η''1.227=:=67、转子电流无功分量标幺值σ11X σ1jX msj+ 1.0331=:=系数I Xj σ1X σj ⋅I 1Pj 2⋅1σ1X σj ⋅I 1Pj ⋅()2+⎡⎣⎤⎦⋅0.2082=:=68、定子电流无功分量标幺值I 1Qj I mj I Xj +0.8114=:=69、满载电势标幺值K Ej 1I 1Pj R 1j ⋅I 1Qj X σ1j ⋅+()-0.9003=:=70、空载电势标幺值ε0I mj X σ1j⋅0.0316=:=1ε0-0.9684=71、空载时定子齿部磁密及磁场强度（假定饱和系数Ks 和波幅系数Fs 不变）εL 10.904-:=B t101ε0-1εL-B t1⋅:=B t10 1.564= H t104618:=72、空载时转子齿部磁密及磁场强度B t201ε0-1εL-B t2⋅:=B t20 1.5516= H t203500:=73、空载时定子轭部磁密及磁场强度B j101ε0-1εL-B j1⋅:=B j10 1.5254= H j101624:=74、空载时转子轭部磁密及磁场强度B j201ε0-1εL-B j2⋅:=B j20 1.3525= H j201304:=75、空载气隙磁密B δ01ε0-1εL -B δ⋅0.7342=:=76、空载时定子齿部磁压降F t10H t10L t1⋅58.6486=:=77、空载时转子齿部磁压降 F t20H t20L t2⋅53.55=:=78、空载时定子轭部磁压降此时 C j10.3271:=F j10C j1H j10⋅L'j1⋅29.5594=:=79、空载时转子轭部磁压降此时 C j20.3609:=F j20C j2H j20⋅L'j2⋅9.7949=:=80、空载时气隙磁压降F δ0K δδ⋅B δ0⋅μ0250.9479=:=81、空载时每极磁势F 00F δ0F t10+F t20+F j10+F j20+402.5008=:=82、空载磁化电流I m02pF 00⋅0.9m 1N 1⋅K dp1⋅ 2.5255=:= 感应电机空载电流可近o四 工作性能计算83、定子电流标幺值I 1j I 1Pj 2I 1Qj 2+ 1.471=:=定子电流实际值I 1I 1j I KW ⋅ 4.9033=:=84、定子电流密度J 1I 1a 1N i1⋅A'c1⋅ 6.1927106⨯=:= 85、定子线负荷A 1m 1N ϕ1⋅I 1⋅πD i1⋅ 2.3223104⨯=:=86、转子电流标幺值I 2j I 1Pj 2I Xj 2+ 1.2445=:=导条电流实际值 I 2I 2j I KW ⋅m 1N ϕ1⋅K dp1⋅Z2⋅183.6546=:=端环电流实际值 I R I 2Z 22πp ⋅467.6726=:=87、转子电流密度导条电密 J B I 2AB 3.7309106⨯=:=端环电密 J R I R AR 1.5239106⨯=:=88、定子铜耗标幺值p Cu1m 1I 12⋅R 1⋅222.0269=:=P N m 1I KW 2⋅Z KW ⋅ 2.2103⨯=:= p Cu1j p Cu1P N 0.1009=:= 89、转子铝耗标幺值p Al2j I 2j 2R 2j ⋅0.0677=:=p Al2p Al2j P N ⋅148.9194=:=90、负载时的附加损耗按规定4极电机取 p sj 0.02:=p s p sj P N ⋅44=:=91、机械损耗及其标幺值p fW 3p⎛ ⎝⎫⎪⎭2D 14⋅104⋅12.987=:=p fWj p fW PN 5.9032103-⨯=:=92、铁损耗k 1 2.5:= k 22:=经验系数 根据 B j10 1.5254=从附录六查得轭部铁耗系数p hej 4.693:=根据B t10 1.564= 从附录六查得齿部铁耗系数 p het 6.699:=G j 4p A j1⋅L'j1⋅ρFe ⋅:= G t 2p A t1⋅L t1⋅ρFe ⋅:=定子轭部重量 定子齿部重量 p Fej k 2p hej ⋅G j ⋅:=pFet k 1p het ⋅G t ⋅:=定子轭部铁耗 定子齿部铁耗 p Fe p Fej p Fet +68.8688=:=全部铁耗及其标幺值 p Fej.p FeP N0.0313=:=93、总损耗标幺值Ξp j p Cu1j p Al2j +p sj +p fWj +p Fej.+0.2258=:=94、输入功率标幺值P N1j 1Ξp j + 1.2258=:=95、核算效率η1Ξp jP N1j -0.8158=:=96、功率因数cos φI 1PjI 1j0.8341=:=97、额定转差率p Fejr 11k 2-⎛ ⎝⎫⎪⎭p Fej ⋅21.6187=:=p Fetr 11k 1-⎛ ⎝⎫⎪⎭p Fet⋅15.3789=:=p Ferj p Fejr p Fetr+P N 0.0168=:=s N p Al2j 1p Al2j +p Ferj +p sj +p fWj+0.061=:=98、额定转速n 160f p 1.5103⨯=:=n N n 11s N -()⋅ 1.4086103⨯=:=99、最大转矩倍数T mj 1s N-2R 1j R 1j 2X σj 2++⎛⎝⎫⎭⋅:= 四 起动性能计算100、按照式（10-56）假设起动电流I'st 2.8T mj ⋅I KW ⋅:=101、按照式（10-59）计算起动时产生漏磁的定转子槽磁势平均值F st I'st N s1a 1⋅0.707⋅K U1K d12K p1⋅Z 1Z 2⋅+⎛ ⎝⎫⎪⎭1ε0-⋅⎡⎢⎣⎤⎥⎦⋅:=βo 0.642.5δt 1t 2+⋅+0.9598=:=由此磁势产生的虚拟磁密按照（10-60）计算B L μ0F st⋅2δβo⋅ 3.0017=:=102、起动时的漏抗饱和系数由图（10-18）查得K z 0.6560:=1K z -0.344=103、漏磁路饱和引起的定子齿顶宽度的减小c s1t 1b 01-()1K z -()⋅ 2.0148103-⨯=:=104、漏磁路饱和引起的转子齿顶宽度的减小c s2t 2b 02-()1K z -()⋅ 2.9859103-⨯=:=105、按照式（10-68）计算起动时转子槽比漏磁导∆λU1h 010.58h 11+b 01c s1c s11.5b 01⋅+⎛ ⎝⎫⎪⎭⋅0.1262=:=λs1.st K U1λU1∆λU1-()⋅K L1λL1⋅+ 1.2745=:=106、起动时定子槽漏抗X s1j.st λs1.stλs1X s1j ⋅0.0161=:=107、起动时定子谐波漏抗X δ1j.st K z X δ1j ⋅0.0145=:=108、起动时定子漏抗X σ1j.st X s1j.st X δ1j.st +X E1j +0.0432=:=109、考虑集肤效应的转子导条相对高度b 22b 120.4444=导条高度h B h 12h 22+0.0153=:=ξ 1.987103-⋅h B⋅f0.0434106-⋅⋅ 1.0319=:=110、集肤效应引起的电阻增加系数和漏抗减小系数可从图4-24查出K F 1.1:=K x 0.96:=111、转子槽比漏磁导起动时转子槽比漏磁导的减小∆λU2h 02b 02c s2c s2b 02+⎛ ⎝⎫⎪⎭⋅0.3746=:=112、起动时转子槽漏抗X s2j.st λs2.stλs2X s2j ⋅0.036=:=113、起动时转子谐波漏抗X δ2j.st K z X δ2j ⋅0.014=:=114、起动时转子斜槽漏抗X skj.st K z X skj ⋅ 6.0521103-⨯=:=115、起动时转子漏抗X σ2j.st X s2j.st X δ2j.st +X skj.st +X E2j +0.0611=:=116、起动时总漏抗X σj.st X σ1j.st X σ2j.st +0.1042=:=117、起动时转子电阻R 2j.st K F R Bj ⋅R Rj +0.0476=:=118、起动时总电阻R stj R 1j R 2j.st +:=119、起动时总阻抗Z stj R stj 2X σj.st 2+0.1405=:=120、起动电流I st I KW Z stj 23.7182=:=误差 err I.st I st I'st -Ist 1.5882103-⨯=:= 如果过大，回到第100项重新假设起动电流从上述计算可知，121、起动电流倍数i st I st I 14.8372=:=122、起动转矩倍数T stj R 2j.st Z stj 21s N -()⋅ 2.2642=:=。
maxwell软件-三相感应电机
8三相感应电动机本章我们将简化RMxprt一些基本操作的介绍，以便介绍一些更高级的使用。
有关RMxprt基本操作的详细介绍请参考第一部分的章节。
8.1基本理论三相感应电机的定子绕组通常连接到对称的三相电源上。
定子绕组由p对极组成，在空间成正弦分布，定子电流产生旋转磁场。
转子绕组一般为鼠笼型，其极数与定子绕组保持一致。
转子导条中感应的电流反过来又产生一个旋转磁场，这两个旋转磁场在电机气隙中相互作用产生合成磁场。
气隙合成磁场与转子导条电流相互作用产生电磁转矩，使转子按磁场旋转的方向旋转，同时有一个大小相同方向相反的转矩反作用于定子上。
定子绕组分为p组线圈，每一组都按三相对称分布，在电机中占据n D/2P空间，此处D为气隙直径。
因而气隙磁场有p个周期，定子绕组具有p对极。
三相感应电动机的特性是基于等效电路进行分析的。
电机三相对称，其中一相的等效电路如图8.1所示。
图8.1中，R 1和R2分别为定子电阻和转子电阻；X1为定子漏电抗包括槽漏抗、端部漏抗和谐波漏抗；X2为转子漏电抗，包括槽漏抗、端部漏抗、谐波漏抗和斜槽漏抗。
由于漏磁场有饱和现象，X1和X2为非线性参数。
等效电路中的各项参数均与定子电流、转子电流有关。
由于集肤效应R2和X2均为由图8.2所示的分布参数等效电路导出的等效值，且随转子滑差s变化。
所有转子参数都折算到定子侧。
在激磁回路中，X m为激磁电抗，R Fe为铁心损耗所对应的电阻。
X m是经过线性化处理的非线性参数，其数值随主磁场的饱和程度而变化。
外施相电压U1时，可方便地由电路分析得出定子电流11和折算到定子侧的转子电流12。
电磁功率P m可由下式确定：=3I2R2s电磁转矩T m为T PT = mm①式中⑴为同步转速，单位：rad/s(8.1)(8.2)图8.1一相的等效电路图8.2 一相的分布参数等效电路轴端输出机械转矩为T2= T m - TW式中f 为风阻和摩擦转矩 输出功率为 P = T ①222式中巴=3(1-s )为转子转速，单位：rad/s 输入功率为P1= P2 +P加 +PCu2+PFe+九 +P(8.5)式中，尸彳风摩损耗，尸cu2为转子铜损耗，P Fe 为铁心损耗，P Cu1为定子铜损耗，P s 为杂散损耗。
感应电动机的原理、种类及主要结构
1感应电动机的原理、种类及主要结构7.1 感应电动机的原理、种类及主要结构7.1.1 三相异步电动机的原理三相异步电动机的定子铁心上嵌有对称三相绕组，在圆柱体的转子铁心上嵌有均匀分布的导条，导条两端分别用铜环把它们联接成一个整体。
当对称三相绕组接到对称三相电源以后，即在定子、转子之间的气隙内建立了以同步转速n 0旋转的旋转磁场。
由于转子上的导条被这种旋转磁场的磁力线切割，根据电磁感应定律，转子导条内会感应产生感应电动势，若旋转磁场按逆时针方向旋转，如图7-1-1所示，根据右手定则，可以判明图中转子上半部导体中的电动势方向，都是进入纸面的，下半部导体中的电动势都从纸面出来的。
因为转子上导条已构成闭合回路，转子导条中就有电流通过。
如不考虑导条中电流与电动势的相位差，则电动势的瞬时方向就是电流的瞬时方向。
根据电磁力定律，导条在旋转磁场中，并载有由感应作用所产生的电流，这样导条必然会受到电磁力。
电磁力的方向用左手定则决定。
从图7-1-1可看出，转子上所有导条受到的电磁力形成一个逆时针方向的电磁转矩。
于是转子就跟着旋转磁场逆时针方向旋转，其转速为n 。
如转子与生产机械联接，则转子上受到的电磁转矩将克服负载转矩而作功，从而实现能量的转换，这就是三相异步电动机的工作原理。
7.1.2 三相异步电机的结构和直流电机一样，三相异步电动机主要也由静止的定子和转动的转子组成。
定子与转子之间有一个较小的气隙。
图7-1-2表示绕线转子三相异步电动机的结构。
1．定子 异步电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。
（1）定子铁心 定子铁心是异步电动机主磁通磁路的一部分。
为了使异步电动机能产图7-1-1 三相异步电动机的工作原理 图7-1-2 绕线转子异步电动机剖面图1-转子绕组 2-端盖 3-轴承 4-定子绕组 5-转子6-定子 7-集电环 8-出线盒2生较大的电磁转矩，希望有一个较强的旋转磁场，同时由于旋转磁场对定子铁心以同步转速旋转，定子铁心中的磁通的大小与方向都是变化的，必须设法减少由旋转磁场在定子铁心中所引起的涡流损耗和磁滞损耗，因此，定子铁心由导磁性能较好的0.5mm 厚且冲有一定槽形的硅钢片叠压而成。
感应电动机转差型矢量控制系统的设计
感应电动机转差型矢量控制系统的设计1 引言感应电动机具有结构简单、坚固耐用、转速高、容量大、运行可靠等优点。
但是，由于感应电动机是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，磁通和转矩耦合在一起，不能像直流电动机那样，磁通和转矩可以分别控制。
所以，一直到20世纪80年代都没有获得高性能的感应电动机调速系统。
近年来，随着电力电子技术、现代控制理论等相关技术的发展，使得感应电动机在可调传动中获得了越来越广泛的应用。
矢量控制策略的提出，更是实现了磁通和转矩的解耦控制，其控制效果可媲美直流电动机。
本文在分析感应电动机矢量控制原理的基础上，基于matlab/simulink建立了感应电动机转差型矢量控制系统仿真模型，仿真结果证明了该模型的合理性。
并在此基础上进行系统的软、硬件设计，通过实验验证控制策略的正确性。
2 矢量控制的基本原理长期以来，直流电动机具有很好的运行特性和控制特性，通过调节励磁电流和电枢电流可以很容易的实现对转矩的控制。
因为它的转矩在主磁极励磁磁通保持恒定的情况下与电枢电流成线性关系，所以通过电枢电流环作用就可以快速而准确地实现转矩控制，不仅使系统具有良好稳态性能，又具有良好的动态性能。
但是，由于换向器和电刷的原因，直流电动机有它固有的缺点，如制造复杂，成本高，需要定期维修，运行速度受到限制，难以在有防腐防暴特殊要求的场合下应用等等。
矢量控制的设计思想是模拟直流电动机的控制特点进行交流电动机控制。
基于交流电动机动态模型，通过矢量坐标变换和转子磁链定向，得到等效直流电动机的数学模型，使交流电动机的动态模型简化，并实现磁链和转矩的解耦。
然后按照直流电动机模型设计控制系统，可以实现优良的静、动态性能。
转子磁链ψr仅由定子电流励磁电流ism产生，与定子电流转矩分量ist无关，而电磁转矩te正比于转子磁链和定子电流转矩分量的乘积，这充分说明了感应电动机矢量控制系统按转子磁链定向可以实现磁通和转矩的完全解耦。
感应电动机全数字矢量控制系统的设计
算的工作效率和质量， 为实现测量数据处理的微机 自动化奠
定 了 ｌ 拭晨 救
２ ６ 第４ ０年 期 ０
Ｗ Ｍ逆变器 ， 采用这种控制方法的原因：１ＳＷＶ逆变器的 （ ）Ｐ ｌ ｌ 输出比六阶阶梯波更好的输出电压波形；２ 能抑制或消除 （） 低次谐波， 使负载电机可以在近似正弦波的交变电压下运 行， 脉动转矩小， 大大扩展了拖动系统的调速范围， 并提高系
节无关 ， 加快了系统的动态响应。
１３ 滤 波抗 干扰 电路 ． １３ １ 采用低通滤波 电路 ．．
向相反 。 磁场减小 ， 随着 减小。因为放大器 的放大倍数 使
很大 ， 最后的结 果是
ｌ ＮＰ≈ Ｉ Ｎｓ Ｐ ｓ
０ Ｂ一０ 此时 ： ， ，
为防止高频 干扰 ， 在硬件设 计 中， 多处采 用 了低通 滤波
图 １ 。 图 ２ Ｍ 法测 速 电 路 原 理 图
图 ２中， 时器 、 定 汁数器可用 ８Ｃ ９ＭＣＭ ０ Ｉ６ ／ Ｄ内部的定时／ 计数 器 Ｔ 和 ｒ 来完成 。采用时钟上升沿有效 、 １ Ｉ ２ 直接复位 的 Ｄ触 发器和门电路 ， 以实现定时和计数 的起始 同步。Ｃ Ｕ发出 用 Ｐ 启动检测信号后 ， Ｐ脉冲下一个 上升沿到 来时 Ｑ被置位 ， 在 开始定时、 计数 。当定 时器预算 的定 时时 间 Ｔ到时 ， ｃ Ｕ 向 Ｐ
统的性能。 １２ ３ 中间滤波环节 ．．
本系统采用大电容做为中间滤波环节。采用大电容作 为中间滤波环节， 可能会使系统的动态响应速度变缓慢， 但 是 由于 ＳＷＭ逆变环节 同时实现调压调频 ， Ｐ 而使其与 中间环
图３ 磁场平衡式霍尔电流传感器原理 图 绕在聚磁环上的线圈 ， 生的磁势和待 测电流产生 的磁势方 产
电机设计教程
∑i＝0
该定律也用于包围几个节点的闭合面，即流出闭合面 的电流等于流出该闭合面的电流，这称为电流的连续性。 所以基尔霍夫电流定律体现了电流的连续性。
2。基尔霍夫电压定律
在集总参数电路中，沿任一回路内所有支路或元件电 压的代数和恒等于零，即：
∑u＝0
基尔霍夫电压定律也可表述为：任一回路内的电压的 代数和等于电动势的代数和，即：
正式发电的第一座电厂。在这座发电厂发电后 第6年，津京开始办电，并在华北最早使用电 力。
中国1912年4月在昆明西郊建立了第一座水轮机 发电站——石龙坝水电站，装机容量为240kW， 所用水轮发电机为德国西门子生产。 这座发电
站现在还在继续工作。
二。电机的分类：
（一） 电机的分类方法很多，按功能分：
1。发电机：把机械能转换为电能 2。电动机：把电能转换成机械能 3。变压器、变频器、交流机、移
相器：分别用于改变电压、频 率、电流、相位。 4。控制电机：在自动控制中作为执
行、检测和解算元件。
第二章 电机学中常用的电工定律
一。电路定律
1。基尔霍夫电流定律 在集总参数电路中的任一节点处，所有支路的电流的
∑u＝ ∑e
而对于正弦稳态交流电路，其相量形式为：
∑U＝ ∑E
二。基本电磁定律
1。磁场的基本物理量
磁感应强度：又称磁通密度：表征磁场特性的一个基本 物理量，表示空间某一点的磁场强弱（量值）和方向。用B 表示，单位是T（1T=1Wb/M2）。
磁通（量）：磁感应强度矢量的通量，用φ表示，单位是 Wb。磁场中经过一个曲面S的磁通为：
2。基本电磁定律
安培环路定律：在磁场中，磁场强度H沿任意一
个闭合曲线的线积分，等于该闭合曲线所包围的全部电流的 代数和，可表达为：
抽油机用感应电动机软启动及节能控制系统的研究与设计
ｔｍ ｆｔ ｅｖ ｒａ ｌ ｏｔｇ ｒ ｃ ｈ ｈ ｎ ｅ ｆｔｅｌａ ｓｉｖ ｓｉａｅ ． ｌ ｇ —ｄｕ ｔｎ ｕ ｎｔｅ ｅｇ — ｅ ｏ ｈ ａｉｂｅｖ ｌａ ｅｔａ ｅｔ ｅｃ ａ ｇ ｓｏ ｈ ｄｗａ ｎ ｅ ｔ ｔｄ Ｖｏｔ ｅａ ｊｓｉｇ ｐ ｍｐｕ ｉ ｎ ｒ ｙ ｏ ｇ ａ
Байду номын сангаас
１ 引 言
油 田作 为耗 能大 户其节 能 问题 受到 全世界 的 关注 。对我 国来 讲 ， 油 机 节能 技 术 的研 究 具 有 抽 更大 的 实 际 意 义 。我 国每 年 机 械 采 油耗 电 量 达
成 高于 额定 电流 ４ ～７倍 的启 动 电流 ， 特别是 对于
大 功率 电动 机 ， 该启 动 电流会严 重 冲击 电网 ， 降低
电网 的供 电质 量 ， 影响其 他设 备 的运 行 ， 并 同时启 动 转距也很 大 ， 成 的机 械 冲 击会 影 响 电动 机 本 造
Ｂｉｉ ｚ Ｙｕｎ Ｇｕ ｂａ ｒ Ｔｏ ｉ ｌｋｉ． ｕｓ ｌ ｈａ ． ｈｔ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｃｏ ｂｉｅ ｈｅｏｉ ｆｅｄ ｐｒ ｄｕｃｉ ｉｃ ｓ ａ ｃ ｓ， ｈ ｒａ ｅ ｖ ｔ ｇｅ ｅ ｅ ｇｙ～ ａ ｉ ｇ ｃ ｎｔｏｌｓ — ｓｒ ｃ ： ｍ ｎ ｄ ｔ ｌ ｉｌ ｏ ｔｏｎ ｃｒ ｕｍ ｔ ｎ ｅ ｔ ｅ ｖａ ｉｂｌ ｏｌａ ｎ ｒ ｓ ｖ ｎ ｏ ｒ ｙｓ
摘 要 ： 合 油 田 生产 实 际 ， 讨 了 电压 跟踪 负载 变 化 的 调 压 节 能 控 制 系 统 。调 压 式 抽 油 机 节 能 控 制 器 是 结 探 采用 双 向反 并 联 晶 闸管 进 行 控 制 的 三 相 交 流 调 压 技 术 ， 过 检 测 电机 电 压 与 电 流 之 间 的 相 位 差 变 化 作 为 控 通 制信 号 ， 制 晶 闸管 的导 通 角 ， 而 改 变 电 机 的工 作 电压 ， 电 机 在 空 载 或 轻载 时 的工 作 电压 低 于 额 定 电 压 运 控 从 使 行 ， 达 到 节 能 的 目的 。该 节 能 器 因其 节 能 效 果 好 ， 护 功 能 多 ， 电 网污 染 小 ， 有 广泛 的应 用 前 景 。 以 保 对 具
电机设计知识点公式总结整理 陈世坤
电机设计陈世坤版精心整理目录第一章感应电动机设计 (1)第二章 Y132m2-6型三相感应电动机电磁计算 (4)第一章感应电动机设计一、电机设计的任务精心整理电机设计的任务是根据用户提出的产品规格（如功率、电压、转速等）、技术要求（如效率、参数、温升限度、机械可靠性要求等），结合技术经济方面国家的方针政策和生产实际情况，运用有关的理论和计算方法，正确处理设计是遇到的各种矛盾，从而设计出性能良好、体积小、结构简单、运行可靠、制造和使用维修方便的2、电磁设计本阶段的任务是根据技术任务书的规定，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的尺寸和数据，选定有关材料，并和算其电精心整理磁性能。
3、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温升计算。
1234、效率η=85.3%N5、功率因数cosϕ=0.78N6、极对数 p=37、定转子槽数Z=36。
2Z=331精心整理精心整理8、定转子每极槽数 1p Z =12Z p =366=6。
2p Z =22Z p =336=5129、定转子冲片尺寸 1D =210mm 。
1i D =148mm 。
2i D =48mm 。
2D = 1i D -2δ=148-2⨯0.35=147.3mm定子采用梨型槽，尺寸如下：11b =6.8mm 、21r =4.4mm 、01h =0.8mm 、11h +21h =11.5mm 、01b'1t b =''1t b =1t b = 、02b 123t b1011、定子齿距 1t =11i D Z π=14836π⨯=12.92mm 12、转子齿距 2t =22D Z π=147.333π⨯=14.02mm精心整理13、节距 y=614、转子斜槽宽 1sk b t ==12.92mm 15、每槽导体数 1s N =42 16、每相串联导体数 1N φ=1111s N Z m a =423631⨯⨯=5041718 2mm i A =i ∆19净铁心长 0.95180171Fe Fe t l K l mm ==⨯= 20、绕组系数1dp K =1d K 1p K（1）分布系数 1d K =11230sinsin 220.9730sin 2sin22q q αα⨯==⨯精心整理（2）短距系数 1p K =sin 12πβ=21、每相有效串联导体数 1N φ1dp K =504⨯0.97=488.88二、磁路计算 22'1L ε-1E =232425'222222147.3482(0.520)029.152323i j s v D D h h D mm --=--=-++⨯= 转子轭部截面积 '2220.9518029.154984.65j Fe t j A K l h mm ==⨯⨯= 26、空气隙面积 277.45180.713995.22ef A l mm δτ==⨯=精心整理27、波幅系数假设饱和系数 ' 1.20s K = 由()s s F f K =曲线可知 1.486s F = 28、定子齿磁密 161 1.4860.006371.466494.5810s t t F B T A -Φ⨯===⨯ 116.3/t H A cm = 29301j H =31/cm3233定子 圆底槽 1112121()11.5 4.412.9733t L h h r mm =++=+⨯= 转子 平底槽 2122220t L h h mm =+= 34、轭部磁路计算长度精心整理定子 '11'1()11(21015.77)50.8222223j j D h L mm p ππ--===⨯转子 '22'2()11(4829.15)20.1922223i j j D h L mmp ππ++===⨯35、有效气隙长度1K δ2K δK δ= 3637由j C '2j h τ=定子 '311110.68 6.1650.82100.21j j j j F C H L A -==⨯⨯⨯=转子'322220.22 1.9120.19100.01j j j j F C H L A-==⨯⨯⨯=38、空气隙磁压降 371.340.35100.676252.42410K B F A δδδδμπ--⨯⨯⨯===⨯精心整理39、饱和系数 12252.4221.1427.21.19252.42t t s F F F K F δδ++++=== 误差''1.19 1.200.8%1%1.20s s s K K K --==-<±（合格） 40、总磁压降 01212252.4221.1427.20.210.01300.98t t j j F F F F F F A δ=++++=++++= 41424344y τ=长 4546 47、定子槽比漏磁导由于的单层绕组，整距，节距漏抗系数11 1.0U L K K ==0111101011120.820.950.413.5 3.5 6.8U h h b b b λ⨯=+=+=++精心整理由于212111.50.95 1.2022 4.4h r -==⨯ 1121 6.80.7722 4.4b r ==⨯ 查表可知10.68L λ= 定子槽比漏磁导 111110.410.68 1.09s U U L L K K λλλ=+=+= 48、定子槽漏抗 11122112233180 1.090.0360.02360.97180.7t s s x dp efm pl X C Z K l λ*⨯⨯⨯⨯==⨯=⨯⨯ 495051522U λ=5354550.00356、转子斜槽漏抗 222212.920.5()0.5(0.0430.01814.02sk skb X X t δ**==⨯⨯= 57、转子漏抗 22220.270.0430.0030.0180.334s E sk X X X X X σδ*****=+++=+++= 58、总漏抗 120.0680.3340.402X X X σσσ***=+=+=精心整理59、定子直流电阻 611'211122252314.530.021710 2.4771.331()12c t c N l R N A a ρπ-⨯⨯==⨯⨯=Ω⨯⨯60、定子相电阻标幺值 11 4.822.4770.0314380kw N I R R U φ*==⨯= 61、有效材料w G Kg 62B A ='BR ='RR =Ω 端环电阻标幺值 '4.820.780.010380kw RR N I R R U φ*==⨯= 转子电阻标幺值 20.0190.0100.029BR R R R ***=+=+=精心整理四、工作性能计算63、满载时定子电流有功分量标幺值 1111.1785.3%p NI η*=== 64、满载时转子电流无功分量标幺值110.06811 1.039X σσ*=+=+=x I σ*=660.797= ''EK =22、23、28、29、30、161110.005671.05222696.6710j j B T A -Φ===⨯1 4.33/j H A cm=31、262110.005670.57224984.6510j j B T A -Φ===⨯2 1.74/j H A cm=精心整理32、61.4860.005670.6013995.2210s F B T A δδ-Φ⨯===⨯ 36、11118.912.971011.54t t t F H L A -==⨯⨯= 12228.36201016.72t t t F H L A-==⨯⨯=37、 '311110.68 4.3350.82100.15j j j j F C H L A -==⨯⨯⨯=38、39、 40、41、42、43、49、1ef dp s51、11110.020.0420.0060.068s E X X X X σδ****=++=++=54、1222377.450.0290.0360.0440.47 1.2x ef sm RX C K δτπδπ*⨯⨯==⨯=⨯⨯∑精心整理56、222212.920.5(0.5(0.0440.01914.02sk skb X X t δ**==⨯⨯= 57、22220.270.0440.0030.0190.336s E sk X X X X X σδ*****=+++=+++= 58、120.0680.3360.404X X X σσσ***=+=+=64110.06811 1.039X σσ*=+=+=x I σ*=1Q I I *=66、67686970、空载时定子轭磁密 010110.9611.05 1.2710.797j j L B B T εε-==⨯=- 108.1/j H A cm = 71、空载时转子轭磁密 020210.9610.570.6510.797j j L B B T εε-==⨯=-精心整理20 1.94/j H A cm=72、空载时气隙磁密0010.9610.60.72310.797L B B T δδεε-==⨯=-73747576777800F =流 m I 808182、线负荷 1111135048.36827.226/148i m N I A A mm D φππ⨯⨯===⨯83、转子电流标幺值 21.370I *===精心整理转子电流实际值11122235040.971.37 4.82293.47933dp kwm N K I I I AZ φ*⨯⨯==⨯⨯=端环电流实际值 2233293.479514.056223R Z I I A p ππ==⨯=⨯⨯ 84、转子电流密度85868788 89（1）定子齿重量 ''3112236494.5812.977.810 3.942i i i Fe G pA L Kg ρ==⨯⨯⨯⨯⨯=（2）定子轭重量''3114432696.6750.827.81012.827j j j Fe G pA L Kgρ==⨯⨯⨯⨯⨯=精心整理（3）损耗系数 由10 1.57t B T=和10 1.27j B T= 可知 5.98/hei p W Kg=和3.38/hej p W Kg=（4（5（690p∑1N P *92 63、64、221.0390.404 1.19[1(1.0390.404 1.19)]0.732=⨯⨯⨯+⨯⨯=65、10.570.732 1.302Q m X I I I ***=+=+=66、111111()1(1.190.099 1.3340.068)0.791E L p Q K I R I X σε****=-=-+=-⨯+⨯=精心整理68、010110.9611.3 1.5810.791t t L B B T εε-==⨯=- 1032.6/t H A cm = 69、020210.9611.28 1.5610.791t t L B B T εε-==⨯=- 2028.5/t H A cm = 70、010110.9611.05 1.2810.791j j L B B T εε-==⨯=- 108.36/j H A cm = 71、72、73、74、75、76、77、78、=79、80、11 1.797 4.828.662kw I I I A *==⨯=81、211'21118.662 6.238/1.3311()2t c I J A mm a N A π===⨯⨯精心整理82、1111135048.66228.182/148i m N I A A mm D φππ⨯⨯===⨯83、2 1.426I *===11122235040.971.426 4.82305.47533dp kwm N K I I IAZ φ*⨯⨯==⨯⨯=84、85、 86、 89、（3hej p （4） 6.12 3.94224.125Fei hei i p p G W ==⨯= （5） 3.4412.82744.125Fej hej j p p G W==⨯=（6）12 2.524.125244.125148.563Fe Fei Fej p k p k p W =+=⨯+⨯=精心整理3148.5630.0275.510Fe FeN p p P *===⨯ 90、120.10.0560.0150.0040.0270.202Cu Ai s fw Fe p P p p p p ******=++++=++++=∑ 91、1110.202 1.202N P p **=+=+=∑92、效率0.202110.836p η*=-=-=∑9394N s =95969798、起动时定转子槽磁势平均'211111120.707[s st stU d p N ZF I K K K a Z =⨯+2423617.2260.707[10.9711016.13133A =⨯⨯⨯+⨯⨯=精心整理99、空气隙中漏磁场的虚拟磁密00.640.640.925β=+=+=70304101016.13 1.971220.35100.925st L F B T μπδβ--⨯⨯===⨯⨯⨯ 0.850z K =1001(s C =1012(s C =1021U λ∆1()s st λ103104105106ξ=107、转子电阻增加系数和电抗减少系数0.28F K = 0.93x K =108、启动时转子槽比漏磁导精心整理022*******.5 1.9530.3311 1.9531s U s h C b C b λ∆==⨯=++22()22()0.50.3310.930.860.969L s st U U x K λλλλ=-∆+=-+⨯=109、启动时转子槽漏抗 2()2()220.9690.0270.0191.36s st s st s s XX λλ**==⨯= 1101111120.074113114=1151161179798、''211111120.707[s st stU d p N ZF I K K K a Z =⨯+2423631.320.707[10.9711847.503133A =⨯⨯⨯+⨯⨯=99、70304101847.5033.584220.35100.925st L F B T μπδβ--⨯⨯===⨯⨯⨯ 0.550z K =精心整理100、1101()(1)(12.92 3.5)(10.550) 4.239s z C t b K mm =--=--= 101、2202()(1)(14.021)(10.550) 5.859s z C t b K mm =--=--= 102、011111011010.580.80.50.95 4.239(()0.1631.5 3.5 4.239 1.5 3.5s U s h h C b C b λ++⨯∆==⨯=++⨯1()s st λ1031041051082()s st λ109110111112113116、启动时总阻抗 0.149st Z *=== 117、起动电流 4.8232.230.149KW st st I I A Z *===精心整理误差''31.3232.23 2.9%3%31.32st st st I I I --==<± （合格）118、起动转矩倍数 2()220.037(1)(10.044) 1.590.149st stN stR T s Z ***=-=-=精心整理精心整理。
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感应电动机设计流程3.1电机的基本尺寸数据3.1.1定，转子尺寸定子尺寸单位 mm转子尺寸单位mm3.2 电动机的设计计算方案10.030.005P=极及以上封闭型自扇冷式fw)3.5M T ⨯()st cβ⨯110.707Z a ⨯B R Bb fρ 0()2S st =20L λ ()22S st S λλ0B l l ⎛⎫ ⎪⎝⎭()2st r +4 电动机的改进方案电动机在运行使产生损耗，这些损耗转变成热能，引起电机发热，电动机的温度过高会使绝缘迅速老化，绝缘性能和机械强度降低，使使用寿命大大缩短，严重时会烧坏电机，为了限制发热对电动机的影响，使电动机的温升不超过一定的数值，一方面要控制电机各部分的损耗，使发热减少；另一部分改善电动机的冷却系统，提高其传热和散热的能力。
因此可见，防治电动机因过热而损坏非常重要。
解决电动机温升问题有许多方法, 例如: 减少定子线圈匝数, 增大导体面积，增长铁心, 降低热负荷; 或更改风路, 修改风扇, 让介质带走更多的热量, 这种方法因要改变定子部分或机座结构形式, 比较困难[10]。
4.1 三相异步电动机发热过高的原因1.电动机过负荷，定子电流过大2.线负荷过大3.电流密度过大4.损耗大定子绕组缺相运行5.电源电压过高或过低6.电动机通风道堵塞效率是电动机的一个重要性能指标，它的高低决定于运行时电机所产生的损耗，损耗越低，效率越高，发热越低。
损耗的大小与电磁负荷有很大关系。
为了降低损耗，就得选较低电磁负荷和电流密度，但这样会增加电动机的尺寸和材料耗量。
此外，损耗的大小还与材料的性能，绕组的形式，电动机的构造有关系[。
4.2 改进法：减低损耗，降低线负荷，和电流密度，提高效率。
改善电源4.2.1 措施1.加大导线截面积●效果，降低定子铝损耗，使槽满率加大，起动电流增高，降低电流密度。
2.减少每相的串联导体数●效果，降低线负荷，增加起动电流。
图4.2.13.选用适合的绕组型式，如双层绕组，星－三角接混合接法方案一方案二方案三绕组型式双层叠式双层叠式双层叠式连接方法三角接法星形(Y)接法星形(Y)接法附录A 定，转子槽形图转子槽定子槽型号: Y132 S-4 5.5 KW设计者: 容浩然设计时间: 2005-5-30 no:1_____________________________________________________________________________________________________ 定子槽数: 36 转子槽数: 32 | 相数: 3 电机极数: 4定子外径: 19.00 cm 定子内径: 13.60 cm | 额定电压: 380.00 v 额定频率: 50.00 hz转子外径: 13.52 cm 转子内径: 4.80 cm | 额定功率: 5.50 kw 新方案材料成本: 298.74 (元) 铁心长度: 11.50 cm 单边气隙长度: 0.40 mm | 定子绕组连接形式: △旧方案材料成本: 297.82 (元) _____________________________________________|_______________________________________________________ 定子槽形: (1圆底槽) | 定子绕组形式: (5双层绕组(q=3))_____________________________________________|_______________________________________________________ bs0: 3.5 |bs1: 6.7 |Rs: 4.40 | 类型: | NS1 | NDS | NS2 hs0: 0.8 |hss: 14.5 |Zs: 30.00 |________________|_____________|_____________|__________ _______________|______________|______________| 每槽导体数: |48 | | 转子槽形: (1平底平行齿槽) | N-d1: |1-0.90 | |_____________________________________________| N-d2: |1-0.90 | |br0: 1.0 |br1: 5.5 |br2: 5.5 | kf%: | 79.30 | |br3: 5.5 |wr4: 3.0 |hr0: 0.5 | j1: | 4.844 | |hr3: 21.7 |hrr: 23.0 |zr: 30.0 |________________|_____________|_____________|__________ _______________|______________|______________| 绕组跨距Y1: 1-1 并联支路数: 1Sb: 96.5 mxm Jb: 2.966 | Ty: 10.53 cm al: 1.50 cmSr: 260.0 mxm Jr: 2.802 | Lz: 26.72 cm fd: 3.77 cmGal: 1.43( 1.38) bsk/t1: 1.00 | A1: 258.02 a/cm 热负荷: 4149Dkr: 0.00 mm bsk: 11.9 mm | R1: 2.4312 ohm Gcu: 5.68( 5.68)_____________________________________________|_______________________________________________________ 硅钢片材料: 50DR510 | 定子槽绝缘厚: 0.27 定子槽楔厚: 2.0_____________________________________________|_______________________________________________________ 硅钢重: 37.6( 37.6) 叠压系数: 0.92 | kdpl: 0.9598 Zph: 564.0_____________________________________________|_______________________________________________________ Wt1: 0.557 cm hc1: 1.730 cm | Wt2: 0.625 cm hc2: 2.010 cm_____________________________________________|_______________________________________________________ 电磁计算 | 运行结果(d/s)______________________________________________________________|______________________________________ ken: 0.9159 | ktn: 1.3191 | I1(A): | 11.285keo: 0.9655 | Imo: 0.6271 | I2(A): | 5.638kc: 1.3483 | | Im(A): | 4.195_____________________________|________________________________| Pcu(w): | 309.617| b(kgs) | l(cm) | at/cm | at | Pal(w): | 200.531_______|_____________|_____________|____________|_____________| Pfe(w): | 136.986g: | 6.771 | 0.054 | | 292.14 | Pad(w): | 110.000St: | 15.290 | 1.597 | 23.574 | 37.64 | Pmc(w): | 70.000Sc: | 14.131 | 7.510 | 13.253 | 47.60 | Psm(w): | 827.13Rt: | 15.336 | 2.300 | 24.169 | 55.59 | sn(%) : | 3.369Rt: | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | Eff(%): | 86.93 / 86.93Rc: | 13.193 | 2.674 | 9.480 | 9.95 | Fac: | 0.8518/ 0.9520Fm: | | | | 442.92 | Tm/Tn: | 2.686 / 2.690_______|_____________|_____________|____________|_____________| Tst/Tn: | 2.279 / 2.230Ikw(A): 4.825 | Zkw(ohm): 78.76 | Ist/I1: | 6.309 / 6.250_____________________________|________________________________|______________________________________ 额定参数: | 启动参数:__________________________________________________________________|__________________________________ cx=0.04249 | Ed1: 0.0130 | Ed2: 0.0130 | ha: 1.5512 | r/R: 1.3085________________________________| Xs1: 0.444 | Xs2: 0.8101 | Bst: 0.446 | Kz: 0.4494ku1: 1.000 | Kl1: 1.000 | xd1: 0.642 | xd2: 0.5910 | cs1: 4.608 | cs2: 6.758su1: 0.410 | sl1: 0.826 | xe1: 0.532 | xe2: 0.1749 | stu2: 0.064 | stl2: 1.488su2: 0.500 | sl2: 1.675 | xm: 1.992 | xsk: 0.2363 | xst1: 0.380 | xst2: 0.578es1: 1.236 | es2: 2.175 | rb: 0.0188 | rr: 0.0079 | stu1: 0.231 | zst: 0.117 _________________|______________|________________|________________|________________|_____型号: Y132 Sm-4 5.5 KW设计者: 容浩然设计时间: 2005-5-30 no:1_____________________________________________________________________________________________________ 定子槽数: 36 转子槽数: 32 | 相数: 3 电机极数: 4定子外径: 19.00 cm 定子内径: 13.60 cm | 额定电压: 340.00 v 额定频率: 50.00 hz转子外径: 13.52 cm 转子内径: 4.80 cm | 额定功率: 5.50 kw 新方案材料成本: 315.52 (元) 铁心长度: 14.8 cm 单边气隙长度: 0.40 mm | 定子绕组连接形式: y 旧方案材料成本: 297.82 (元) _____________________________________________|_______________________________________________________ 定子槽形: (1圆底槽) | 定子绕组形式: (5双层绕组(q=3))_____________________________________________|_______________________________________________________ bs0: 3.5 |bs1: 6.7 |Rs: 4.40 | 类型: | NS1 | NDS | NS2 hs0: 0.8 |hss: 14.5 |Zs: 30.00 |________________|_____________|_____________|__________ _______________|______________|______________| 每槽导体数: |20 | | 转子槽形: (1平底平行齿槽) | N-d1: |1-2.06 | |_____________________________________________| N-d2: |0-0.00 | |br0: 1.0 |br1: 5.5 |br2: 5.5 | kf%: | 79.9 | |br3: 5.5 |wr4: 3.0 |hr0: 0.5 | j1: | 4.844 | |hr3: 21.7 |hrr: 23.0 |zr: 30.0 |________________|_____________|_____________|__________ _______________|______________|______________| 绕组跨距Y1: 1-1 并联支路数: 1Sb: 96.5 mxm Jb: 2.966 | Ty: 10.53 cm al: 1.50 cmSr: 260.0 mxm Jr: 2.802 | Lz: 26.72 cm fd: 3.77 cmGal: 1.43( 1.38) bsk/t1: 1.00 | A1: 258.02 a/cm 热负荷: 830.5Dkr: 0.00 mm bsk: 11.9 mm | R1: 2.4312 ohm Gcu: 5.68( 5.68)_____________________________________________|_______________________________________________________ 硅钢片材料: 50DR510 | 定子槽绝缘厚: 0.27 定子槽楔厚: 2.0_____________________________________________|_______________________________________________________ 硅钢重: 37.6( 37.6) 叠压系数: 0.92 | kdpl: 0.9598 Zph: 564.0_____________________________________________|_______________________________________________________ Wt1: 0.557 cm hc1: 1.730 cm | Wt2: 0.625 cm hc2: 2.010 cm_____________________________________________|_______________________________________________________ 电磁计算 | 运行结果(d/s)______________________________________________________________|______________________________________ ken: 0.9159 | ktn: 1.3191 | I1(A): | 11.285keo: 0.9655 | Imo: 0.6271 | I2(A): | 5.638kc: 1.3483 | | Im(A): | 4.195_____________________________|________________________________| Pcu(w): | 309.617| b(kgs) | l(cm) | at/cm | at | Pal(w): | 200.531_______|_____________|_____________|____________|_____________| Pfe(w): | 136.986g: | 6.771 | 0.054 | | 292.14 | Pad(w): | 110.000St: | 15.290 | 1.597 | 23.574 | 37.64 | Pmc(w): | 70.000Sc: | 14.131 | 7.510 | 13.253 | 47.60 | Psm(w): | 827.13Rt: | 15.336 | 2.300 | 24.169 | 55.59 | sn(%) : | 3.369Rt: | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | Eff(%): | 87.30 / 86.93Rc: | 13.193 | 2.674 | 9.480 | 9.95 | Fac: | 0.8310/ 0.9520Fm: | | | | 442.92 | Tm/Tn: | 4.014 / 2.690_______|_____________|_____________|____________|_____________| Tst/Tn: | 2.003 / 2.230Ikw(A): 4.825 | Zkw(ohm): 78.76 | Ist/I1: | 6.9660/ 6.250_____________________________|________________________________|______________________________________ 额定参数: | 启动参数:__________________________________________________________________|__________________________________ cx=0.04249 | Ed1: 0.0130 | Ed2: 0.0130 | ha: 1.5512 | r/R: 1.3085________________________________| Xs1: 0.444 | Xs2: 0.8101 | Bst: 0.446 | Kz: 0.4494ku1: 1.000 | Kl1: 1.000 | xd1: 0.642 | xd2: 0.5910 | cs1: 4.608 | cs2: 6.758su1: 0.410 | sl1: 0.826 | xe1: 0.532 | xe2: 0.1749 | stu2: 0.064 | stl2: 1.488su2: 0.500 | sl2: 1.675 | xm: 1.992 | xsk: 0.2363 | xst1: 0.380 | xst2: 0.578es1: 1.236 | es2: 2.175 | rb: 0.0188 | rr: 0.0079 | stu1: 0.231 | zst: 0.117_________________|______________|________________|________________|________________|_________________三相异步电动机改进计算单2型号: Y132 Sn-4 5.5 KW设计者: 容浩然设计时间: 2005-5-30 no:1_____________________________________________________________________________________________________ 定子槽数: 36 转子槽数: 32 | 相数: 3 电机极数: 4定子外径: 19.00 cm 定子内径: 13.60 cm | 额定电压: 340.00 v 额定频率: 50.00 hz转子外径: 13.52 cm 转子内径: 4.80 cm | 额定功率: 5.50 kw 新方案材料成本: 298.74 (元) 铁心长度: 10.4 cm 单边气隙长度: 0.40 mm | 定子绕组连接形式:y 旧方案材料成本: 297.82 (元) _____________________________________________|_______________________________________________________ 定子槽形: (1圆底槽) | 定子绕组形式: (5双层绕组(q=3))_____________________________________________|_______________________________________________________ bs0: 3.5 |bs1: 6.7 |Rs: 4.40 | 类型: | NS1 | NDS | NS2 hs0: 0.8 |hss: 14.5 |Zs: 30.00 |________________|_____________|_____________|__________ _______________|______________|______________| 每槽导体数: |24 | | 转子槽形: (1平底平行齿槽) | N-d1: |1-1.87 | |_____________________________________________| N-d2: |0-0.00 | |br0: 1.0 |br1: 5.5 |br2: 5.5 | kf%: | 79.9 | |br3: 5.5 |wr4: 3.0 |hr0: 0.5 | j1: | 4.844 | |hr3: 21.7 |hrr: 23.0 |zr: 30.0 |________________|_____________|_____________|__________ _______________|______________|______________| 绕组跨距Y1: 1-1 并联支路数: 1Sb: 96.5 mxm Jb: 2.966 | Ty: 10.53 cm al: 1.50 cmSr: 260.0 mxm Jr: 2.802 | Lz: 26.72 cm fd: 3.77 cmGal: 1.43( 1.38) bsk/t1: 1.00 | A1: 258.02 a/cm 热负荷: 1141.5Dkr: 0.00 mm bsk: 11.9 mm | R1: 2.4312 ohm Gcu: 5.68( 5.68)_____________________________________________|_______________________________________________________ 硅钢片材料: 50DR510 | 定子槽绝缘厚: 0.27 定子槽楔厚: 2.0_____________________________________________|_______________________________________________________ 硅钢重: 37.6( 37.6) 叠压系数: 0.92 | kdpl: 0.9598 Zph: 564.0_____________________________________________|_______________________________________________________ Wt1: 0.557 cm hc1: 1.730 cm | Wt2: 0.625 cm hc2: 2.010 cm_____________________________________________|_______________________________________________________ 电磁计算 | 运行结果(d/s)______________________________________________________________|______________________________________ ken: 0.9159 | ktn: 1.3191 | I1(A): | 11.285keo: 0.9655 | Imo: 0.6271 | I2(A): | 5.638kc: 1.3483 | | Im(A): | 4.195_____________________________|________________________________| Pcu(w): | 309.617| b(kgs) | l(cm) | at/cm | at | Pal(w): | 200.531_______|_____________|_____________|____________|_____________| Pfe(w): | 136.986g: | 6.771 | 0.054 | | 292.14 | Pad(w): | 110.000St: | 15.290 | 1.597 | 23.574 | 37.64 | Pmc(w): | 70.000Sc: | 14.131 | 7.510 | 13.253 | 47.60 | Psm(w): | 827.13Rt: | 15.336 | 2.300 | 24.169 | 55.59 | sn(%) : | 3.369Rt: | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | Eff(%): | 88.10 / 86.93Rc: | 13.193 | 2.674 | 9.480 | 9.95 | Fac: | 0.8471/ 0.9520Fm: | | | | 442.92 | Tm/Tn: | 3.675 / 2.690_______|_____________|_____________|____________|_____________| Tst/Tn: | 1.897 / 2.230Ikw(A): 4.825 | Zkw(ohm): 78.76 | Ist/I1: | 6.783 / 6.250_____________________________|________________________________|______________________________________ 额定参数: | 启动参数:__________________________________________________________________|__________________________________ cx=0.04249 | Ed1: 0.0130 | Ed2: 0.0130 | ha: 1.5512 | r/R: 1.3085________________________________| Xs1: 0.444 | Xs2: 0.8101 | Bst: 0.446 | Kz: 0.4494ku1: 1.000 | Kl1: 1.000 | xd1: 0.642 | xd2: 0.5910 | cs1: 4.608 | cs2: 6.758su1: 0.410 | sl1: 0.826 | xe1: 0.532 | xe2: 0.1749 | stu2: 0.064 | stl2: 1.488su2: 0.500 | sl2: 1.675 | xm: 1.992 | xsk: 0.2363 | xst1: 0.380 | xst2: 0.578es1: 1.236 | es2: 2.175 | rb: 0.0188 | rr: 0.0079 | stu1: 0.231 | zst: 0.117_________________|______________|________________|________________|________________|_________________。