三相鼠笼式异步电动机设计讲解

一、毕业设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求）1、 原始数据① 型号：丫② 额定功率：P N =55KW ③ 额定电压：U N =380V ④ 额定转速：n N= 750n/min ⑤ 额定频率：f N =50H Z2、 主要性能指标① 效率： =92% ② 功率因数：cos =0.88③ 最大转矩倍数：TmT N =22倍3、 设计中选用的基值① 电压基准值：U N 、=380V 为电动机额定相电压② 功率基准值：P N =55KW 为电动机额定功率③ 电流基准值：％ 为电动机每相的功电流Ikw —Y =48.2456 A2 2④ 阻抗基准值：聖竺-=7.876I kw P N 55000⑤ 转矩基准值：T N 为电动机额定转矩 T N =9550』=9550^^~ =95.5n/minn N 5504、 设计指标要求① 效率：耳―“ <0 005 H —计算值，耳’一修改值nF T '整改值，F T —+算值,（1-$）'整改值，（1-1）—计算值③满载电势标么值: （1 一 ；L ）一（1 一 ；L ） ::0.005④起动电流倍数: 1St — 1st 1st ：：:0.01~0.03 1ST '整改值，1ST —计算值④起动转矩倍数: ⑤ 起动电流倍数:5、电磁设计中若干参数的选择及经验数据① 槽满率： sf=75% -80%② 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 )③ 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 ：④ 叠压系数：H80-H160 定子冲片不涂漆时 =0.95 H180-H280定子冲片涂漆时=0.92⑤ 冲剪余量：S =0.5cm⑥ 转子斜槽：为一个定子齿距 ⑦ 定子绕组型式：H160及以下全部采用单层软绕组；H180及以上采用双 层迭绕组 ⑧ 硅钢片材料：采用D23硅钢片，⑨ 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;⑩ 设计时杂散损耗假定值：&设计要求① 复算原设计方案；② 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;③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 版本及幻灯片)；④ 将三个方案进行比较，并用已学过的理论进行分析。

H80—H112H132—H160 H180—H280Ci=0.25（mm ） Ci=0.3（ mm ）三、本课题研究内容：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。

其主要内容包括以下四个步骤，分别是：a)额定数据及主要尺寸的计算；b)磁路计算；c)参数计算；d)起动计算。

四、本课题研究方案：在核算原方案的基础上，进一步设计三个方案，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。

摘要............................ 错误！未定义书签。

ABSTRACT ...................... 错误！未定义书签。

绪论............................ 错误！未定义书签。

第1章异步电机概念................... 错误！未定义书签。

1.1异步电机的类型、特点和用途............. 错误！未定义书签。

1.2异步电机的发展趋势................ 错误！未定义书签。

第2章三相异步电动机的基本结构和工作原理 (1)2.1三相异步电动机的基本结构 (1)2.2三相异步电动机的铭牌数据与主要系列 (2)2.3三相异步电动机的工作原理 (4)2.4三相异步电动机的机械特性和工作特性 (5)第3章电机设计基本理论 (6)3.1电机制造与设计的概况 (6)3.2电磁设计 (6)第4章毕业设计手算程序及优化方案 (9)4.1手算程序 (9)4.2优化方案 (28)结论 (32)参考文献 (33)附录I.CAD图 (35)表1-1三相异步电动机的分类第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，转子有鼠笼型及绕线型转子两种。

定子与转子之间有气隙，中小型三相异步电动机的气隙一般为0.2~2mm。

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。

冲片内圈有均匀分布的槽，用来嵌放定子绕组。

定子铁心的槽及开口三种。

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。

定子绕组在槽内的布置分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、接线盒及吊环等部件。

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。

笼型绕组有双笼型及深槽型，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，使转子在定子内腔均匀地旋转，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来看，气隙稍大一点也有其有利的一面。

但总的来说，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0,2mm~1.5mm。

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及其他必要事项。

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 ”一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，国内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（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标准的要求。

（11）工作制或定额指三相电动机的运行状态，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范围内允许长期连续使用。

短时工作制（S2）的电动机在铭牌规定的条件下，只能在规定的时间内短时运行，短时运行的持续时间标准有四种：10min、30min、60min及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△。

接线时必须注意电动机电压、电流、联结三者之间的关系。