電機設(shè)計第十章

1、第十章第十章 感應(yīng)電機的電磁設(shè)計感應(yīng)電機的電磁設(shè)計 感應(yīng)電機的電磁設(shè)計感應(yīng)電機的電磁設(shè)計 1、概述、概述 2、主要尺寸與氣隙的確定、主要尺寸與氣隙的確定 3、定子繞組與鐵心的設(shè)計、定子繞組與鐵心的設(shè)計 4、轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計、轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計 5、工作性能的計算、工作性能的計算 6、起動性能的計算、起動性能的計算 概概 述述 一、我國感應(yīng)電機主要系列一、我國感應(yīng)電機主要系列 100100個系列，個系列，500500多個品種，多個品種，50005000多個規(guī)格多個規(guī)格 Y（IP44） 小型三相感應(yīng)電動機小型三相感應(yīng)電動機 J2，JO2 小型三相感應(yīng)感應(yīng)電動機小型三相感應(yīng)感應(yīng)電動機 JS 三

2、相籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機（中型）三相籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機（中型） JR 三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機（中型）三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機（中型） JS2，JSL2 三相感應(yīng)電動機（中型、低壓）三相感應(yīng)電動機（中型、低壓） JR2，JRL2 三相感應(yīng)電動機（中型、低壓）三相感應(yīng)電動機（中型、低壓） Y 三相籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機（大型）三相籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機（大型） YR 三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機（大型）三相繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機（大型） YK 大型高速感應(yīng)電動機大型高速感應(yīng)電動機 概概 述述 一、我國感應(yīng)電機主要系列一、我國感應(yīng)電機主要系列 派生、專用系列：派生、專用系列： YQ 高起動轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電動機（小型）高起動轉(zhuǎn)矩感

3、應(yīng)電動機（小型） YH 高轉(zhuǎn)差率感應(yīng)電動機（小型）高轉(zhuǎn)差率感應(yīng)電動機（小型） YD 變極多速感應(yīng)電動機變極多速感應(yīng)電動機 YZ 起重及冶金用感應(yīng)電動機起重及冶金用感應(yīng)電動機 YQS 潛水感應(yīng)電機潛水感應(yīng)電機 YLB 立式深井泵用感應(yīng)電動機立式深井泵用感應(yīng)電動機 概概 述述 一、一、感應(yīng)電動機的主要性能指標和額定數(shù)據(jù)感應(yīng)電動機的主要性能指標和額定數(shù)據(jù) 效率效率 起動電流倍數(shù)起動電流倍數(shù) 功率因數(shù)功率因數(shù) 繞組、鐵心溫升繞組、鐵心溫升 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 起動過程中最小轉(zhuǎn)矩起動過程中最小轉(zhuǎn)矩 起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) （1 1）主要性能指標）主要性能指標 cos N M T T N st T

4、 T N st I I Fecu , min T 概概 述述 一、一、感應(yīng)電動機的主要性能指標和額定數(shù)據(jù)感應(yīng)電動機的主要性能指標和額定數(shù)據(jù) （2 2）額定數(shù)據(jù)）額定數(shù)據(jù) 額定功率額定功率 額定電壓額定電壓 額定頻率額定頻率 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 N P N U N f N n 基基 值：值： 電壓：電壓： N U功率：功率： N P 電流：電流： N N KW Um P I 1 阻抗：阻抗： 2 1NN KW KWN Um U Z IP 轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩： N N N n P T9550 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 一、主要尺寸和計算功率一、主要尺寸和計算功率 n P C n P AB

5、 KK lD A dpNmp ef 11 . 6 2 計算功率：計算功率： 111 IEmP 額定功率：額定功率： cos 11 IUmP NN N N P U E P cos 1 1 由前推導(dǎo)（相量圖）：由前推導(dǎo)（相量圖）： 0),( 1 N UE 引入電勢系數(shù)引入電勢系數(shù) L LQP N E XIRI U E K 1)(1 * 1 * 1 * 1 * 1 1 NL PP cos 1 )1 ( 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 設(shè)計方法：設(shè)計方法： cos,已知，已知， * 1 * 1 , XR未知，需先假定一個未知，需先假定一個 )1 ( L 預(yù)估預(yù)估 95. 085. 0)1

6、 ( L 完成磁路參數(shù)計算后，偏差完成磁路參數(shù)計算后，偏差 %5 . 0)1 ()1 ( LL 2極小型：極小型： 經(jīng)驗公式估算經(jīng)驗公式估算： )1 ( L NL Pln0866.092.01 非非2極小型：極小型： pPN L 013. 0ln0108. 0931. 01 中型：中型： pP NL 01. 0ln0109. 0892. 01 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 額定功率的單位為：額定功率的單位為：kW 二、電磁負荷的選擇二、電磁負荷的選擇 磁化電流：磁化電流： 111 0 9 . 0 2 dp m KNm pF I （1 1）每極磁勢）每極磁勢 主要用來克服主要用來

7、克服 ， 決定于決定于 ， 0 F F m I B A B I I KW m cos, * m IAB B A U XI X N KW * （2） stst ITTXAB, max * 選取方法：選取方法： 中小型：中小型： TBmAA)8 . 05 . 0(/)10501015( 33 大大 型型： 可略高可略高 BA, 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 三、主要尺寸比的選擇三、主要尺寸比的選擇 對于一定的極數(shù)，定子鐵心外徑與內(nèi)徑存在一定比例（表對于一定的極數(shù)，定子鐵心外徑與內(nèi)徑存在一定比例（表10-3） 1 1 i D D 變動范圍

8、在變動范圍在5%左右。左右。 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 四、主要尺寸的確定四、主要尺寸的確定 2 1 1 10 2,10 1(1) cos , LN ief PP D l A B n 參考圖表 選擇 V n P AB KK lD dpNmp efi 11 . 6 2 1 （1） 飽和 正弦不飽和 )71. 066. 0( 637. 0 2 B B av p 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 2、參考表、參考表10-2選擇值，選擇值， 1 2 i ef D l p VD p DlD iiefi 3 1 3 1 2 1 2 3 1 2 pV Di 初步計算初步計算

9、1 3 1112 11 2 10 3 i iief i DpVV DDDl DD 參考表達式按標準外徑調(diào)整 五、空氣隙的確定五、空氣隙的確定 1 1、影響：、影響： cos m I 溫升損耗影響機械可靠性過小, max TTX st 2、氣隙基本上決定于定子內(nèi)徑、軸直徑、軸承間的轉(zhuǎn)子長度。氣隙基本上決定于定子內(nèi)徑、軸直徑、軸承間的轉(zhuǎn)子長度。 經(jīng)驗公式：經(jīng)驗公式： 小功率電機：小功率電機： 3 1 0.3(0.47) 10: itt D lml 鐵心長度 大、中型電機：大、中型電機： m p Di 3 1 10) 2 9 1 ( 2 主要尺寸與氣隙的確定主要尺寸與氣隙的確定 3 定子繞組與鐵心的

10、設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 一、定子槽數(shù)的選擇一、定子槽數(shù)的選擇 二、定子繞組型式和節(jié)距的選擇二、定子繞組型式和節(jié)距的選擇 三、每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)、每槽導(dǎo)體數(shù)計算三、每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)、每槽導(dǎo)體數(shù)計算 四、電流密度的選擇及線規(guī)、并繞根數(shù)和并聯(lián)支路數(shù)的確定四、電流密度的選擇及線規(guī)、并繞根數(shù)和并聯(lián)支路數(shù)的確定 五、定子沖片的設(shè)計五、定子沖片的設(shè)計 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 一、定子槽數(shù)的選擇一、定子槽數(shù)的選擇 pm Z q 2 1 1 值大小對電機的參數(shù)、附加損耗、溫升、絕緣材料耗量等有影響值大小對電機的參數(shù)、附加損耗、溫升、絕緣材料耗量等有影響 1 q 定子諧波磁場減小，定子諧波磁場減

11、小， ， 每槽導(dǎo)體數(shù)減少，每槽導(dǎo)體數(shù)減少， 槽中線圈邊總散熱面積槽中線圈邊總散熱面積，利于散熱，利于散熱 絕緣材料用量、工時絕緣材料用量、工時，槽利用率，槽利用率 ad p X 1 , s XZ 1 q 大大 一般感應(yīng)電動機：一般感應(yīng)電動機： =（26） 取整數(shù)取整數(shù) 極數(shù)少，功率大電機：極數(shù)少，功率大電機： 取大些取大些 （2極取極取 =（69） 極數(shù)多電機：極數(shù)多電機： 取小些取小些 1 q 1 q 1 q 1 q 二、定子繞組型式和節(jié)距的選擇二、定子繞組型式和節(jié)距的選擇 （一）（一）單層繞組單層繞組 優(yōu)點：優(yōu)點： 槽內(nèi)無層間絕緣，槽利用率高；槽內(nèi)無層間絕緣，槽利用率高； 同槽內(nèi)導(dǎo)線同相，

12、不會發(fā)生相間擊穿；同槽內(nèi)導(dǎo)線同相，不會發(fā)生相間擊穿； 線圈總數(shù)比雙層少一半，嵌線方便。線圈總數(shù)比雙層少一半，嵌線方便。 缺點：缺點： 不易做成短距，磁勢波形較雙層為差；不易做成短距，磁勢波形較雙層為差； 電機導(dǎo)線粗時，繞組嵌放和端部整形較困難。電機導(dǎo)線粗時，繞組嵌放和端部整形較困難。 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 鏈式繞組：鏈式繞組： 各線圈大小相同，嵌線困難，各線圈大小相同，嵌線困難， =2 的的4，6，8極電機極電機； 同心式繞組：同心式繞組： 嵌線容易，易實現(xiàn)機械化，嵌線容易，易實現(xiàn)機械化， =4，6，8二極電機；端二極電機；

13、端 部用銅多，一部用銅多，一極相組中各線圈尺寸不同，制作復(fù)雜；極相組中各線圈尺寸不同，制作復(fù)雜； 交叉式繞組：交叉式繞組： 可以節(jié)省端部接線，可以節(jié)省端部接線， 為奇數(shù)電機。為奇數(shù)電機。 1 q 1 q 1 q 單層單層 繞組繞組 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 ( (二）雙層繞組二）雙層繞組 適用于功率較大的感應(yīng)電動機適用于功率較大的感應(yīng)電動機 優(yōu)點：優(yōu)點： 可選擇有利的節(jié)距以改善磁勢、電勢波形，使電機電氣性能好；可選擇有利的節(jié)距以改善磁勢、電勢波形，使電機電氣性能好； 端部排列方便；端部排列方便； 線圈尺寸相同，便于制造。線圈尺寸相同，便于制造。 缺點：絕緣材料多，嵌線麻煩缺

14、點：絕緣材料多，嵌線麻煩 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 ( (三）單雙層繞組和三）單雙層繞組和Y-混合繞組混合繞組 1、單雙層繞組：、單雙層繞組： 短距時，某些槽內(nèi)上下層導(dǎo)體屬于同一相，而某些槽內(nèi)上下層屬短距時，某些槽內(nèi)上下層導(dǎo)體屬于同一相，而某些槽內(nèi)上下層屬 于不同相。把屬于同相上下層導(dǎo)體合起來，用單層繞組代替，而不同于不同相。把屬于同相上下層導(dǎo)體合起來，用單層繞組代替，而不同 相的仍保持原來的雙層，按同心式繞組端部形狀將端部連接起來。相的仍保持原來的雙層，按同心式繞組端部形狀將端部連接起來。 2、Y-混合繞組：混合繞組： 把普通把普通60相帶三相繞組分成兩套三相繞組；其空間

15、相位互差相帶三相繞組分成兩套三相繞組；其空間相位互差 30電角度，一套電角度，一套Y，一套一套；電流在時間相位上互差電流在時間相位上互差30。 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 （四）繞組節(jié)距的選擇（四）繞組節(jié)距的選擇 雙層繞組雙層繞組 正常電機：正常電機： 削弱削弱5、7次諧波次諧波 5 6 y 3 2 y兩極電機：兩極電機： 便于嵌線，縮短端部長度便于嵌線，縮短端部長度 單層繞組：單層繞組： 一般用整距一般用整距 分布系數(shù)：分布系數(shù)： 1 1 1 1 sin() 2 2 sin 2 d q p K Z q 槽距電角 短距系數(shù)：短距系數(shù)： 1 1 1 1 sin 2 p y K

16、m q 基波繞組系數(shù)：基波繞組系數(shù)： 111pddp KKK 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 三、每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)、每槽導(dǎo)體數(shù)計算三、每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)、每槽導(dǎo)體數(shù)計算 11 1 11 1 1 1 cos cos ii KWKW m NI A DD A N m II I 線負荷 大小影響大小影響 、 數(shù)值。數(shù)值。 ， ， ， ， ， ， 。 1 NA B 1 N A B cos max T st T st I 設(shè)計時常通過改動設(shè)計時常通過改動 來取得若干不同設(shè)計方案進行優(yōu)化。來取得若干不同設(shè)計方案進行優(yōu)化。 1 N 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計

17、定子繞組與鐵心的設(shè)計 四、電流密度的選擇及線規(guī)、并繞根數(shù)和并聯(lián)支路數(shù)的確定四、電流密度的選擇及線規(guī)、并繞根數(shù)和并聯(lián)支路數(shù)的確定 1 1、電密：、電密： 壽命和可靠性降低 降低成本節(jié)省材料 p A J c , 1 大、中、小型銅線電機：大、中、小型銅線電機： 266 1 /)105 .6104(mAJ 對大型電機：參考極距對大型電機：參考極距 的大小來選擇的大小來選擇 （熱負荷）。（熱負荷）。 1 AJ 極距大，意味著轉(zhuǎn)子圓周速度較高，通風冷卻效果較好，因而可極距大，意味著轉(zhuǎn)子圓周速度較高，通風冷卻效果較好，因而可 選擇較大的熱負荷。選擇較大的熱負荷。 2 2、線規(guī)：、線規(guī)： 并聯(lián)支路數(shù) 導(dǎo)線并

18、繞根數(shù) 定子額定相電流 1 1 1 111 1 1 a N I JNa I A t t c 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 3 3、并聯(lián)支路數(shù)：、并聯(lián)支路數(shù)： 雙層：雙層： 條件條件 =整數(shù)整數(shù)， 1 2 a p pa2 max1 paq paq max11 max11 2 奇數(shù) 偶數(shù) 單層：單層： 小型電機：線徑小型電機：線徑 根，極數(shù)少電機取較大根，極數(shù)少電機取較大 ；8,68. 1 1 t NmmD 大型電機：扁導(dǎo)線大型電機：扁導(dǎo)線 導(dǎo)線寬厚比導(dǎo)線寬厚比 ，槽口、槽寬、槽高尺寸適當；，槽口、槽寬、槽高尺寸適當； )0 . 45 . 1 ( a b 每根導(dǎo)線截面積每根導(dǎo)線截面

19、積 15 。 2 mm 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 步驟：步驟： 計算導(dǎo)線截面計算導(dǎo)線截面 查標準線規(guī)表查標準線規(guī)表 選標準選標準 導(dǎo)線導(dǎo)線 圓線直徑、扁線寬厚圓線直徑、扁線寬厚 1 1 11 1 c t I A a N J 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 五、定子沖片的設(shè)計五、定子沖片的設(shè)計 （一）槽形：）槽形： 半閉口槽（梨形槽、梯形槽）半閉口槽（梨形槽、梯形槽） 半開口槽半開口槽 開口槽開口槽 （二）槽滿率：（二）槽滿率： 導(dǎo)線有規(guī)則排列所占的面積與槽有效面積之比。導(dǎo)線有規(guī)則排列所占的面積與槽有效面積之比。 2

20、 11 (7580)%100% f s ief s i ts f ef S d AAA A A N Nd S A 絕緣導(dǎo)線直徑 槽有效面積 槽面積 槽絕緣所占面積 2 211121 212111 21 2 () 22 ()(22) ()(2) ss si si rbr Ahh Aihrrb Aihr 雙層 單層 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 （三）槽形尺寸的確定（三）槽形尺寸的確定 考慮因素：考慮因素： 槽滿率；槽滿率； 齒部和軛部磁密要適當；齒部和軛部磁密要適當； 齒部有足夠機械強度，軛部有足夠剛度；齒部有足夠機械強度，軛部有足夠剛度； 槽形尺寸深寬比對電機參數(shù)的影響。槽形尺

21、寸深寬比對電機參數(shù)的影響。 （1 1）半閉口槽）半閉口槽 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 假定一個齒距內(nèi)的氣隙磁通全部進入齒內(nèi)，則定子齒寬假定一個齒距內(nèi)的氣隙磁通全部進入齒內(nèi)，則定子齒寬 1 11 1 1 0.92(),0.95() (1.4 1.6) i Fe t D tt Z K BT 定子齒距 鐵心疊壓系數(shù)涂漆不涂漆 定子齒磁密 1 1 1 t Fet t B b KB 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 每極磁通經(jīng)齒部后分兩部分進入軛部，定子軛部計算高度每極磁通經(jīng)齒部后分兩部分進入軛部，定子軛部計算高度 11 ()(1.11.5) (0.68) jt pp BB

22、T 定子軛部磁密 計算極弧系數(shù) 1 1 2 p j Fej B h KB 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 槽口寬度：槽口寬度： =2.5-4.0mm，比線徑大比線徑大1.2-1.6mm；機械嵌線時，機械嵌線時， 槽口還需適當放寬。槽口還需適當放寬。 01 b 槽口高度：槽口高度： =0.52.0 mm 01 b 角：角：3030左右左右 根據(jù)估算和選用數(shù)據(jù)，作圖確定尺寸，核算槽滿率，必要調(diào)整。根據(jù)估算和選用數(shù)據(jù)，作圖確定尺寸，核算槽滿率，必要調(diào)整。 2 2、平行槽、平行槽 3 定子繞組與鐵心的設(shè)計定子繞組與鐵心的設(shè)計 槽形尺寸和扁線尺寸及絕緣結(jié)構(gòu)尺寸結(jié)合考慮，不須核算槽滿率。槽形

23、尺寸和扁線尺寸及絕緣結(jié)構(gòu)尺寸結(jié)合考慮，不須核算槽滿率。 11 11 )5 . 55 . 3( )62. 045. 0( ss s bh tb 最后需核驗齒部最大磁密最后需核驗齒部最大磁密 。 TBt0 . 2 max 4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計 一、籠型轉(zhuǎn)子的設(shè)計計算一、籠型轉(zhuǎn)子的設(shè)計計算 （一）轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇及定轉(zhuǎn)子槽配合問題（一）轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇及定轉(zhuǎn)子槽配合問題 1、槽配合對附加損耗的影響（少槽、槽配合對附加損耗的影響（少槽近槽配合）近槽配合） 當定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)很接近時，轉(zhuǎn)子齒頂?shù)膶挾葘⑹纸咏ㄗ育X當定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)很接近時，轉(zhuǎn)子齒頂?shù)膶挾葘⑹纸咏ㄗ育X 諧波的波長，因此轉(zhuǎn)

24、子齒中由定子齒諧波磁通引起的脈振較小諧波的波長，因此轉(zhuǎn)子齒中由定子齒諧波磁通引起的脈振較小 2、槽配合對異步附加轉(zhuǎn)矩的影響（近槽）、槽配合對異步附加轉(zhuǎn)矩的影響（近槽） 定子繞組產(chǎn)生的磁場中含有的不同極數(shù)的諧波以不同速度和轉(zhuǎn)向在旋轉(zhuǎn)。定子繞組產(chǎn)生的磁場中含有的不同極數(shù)的諧波以不同速度和轉(zhuǎn)向在旋轉(zhuǎn)。 并在鼠籠中感生電流，產(chǎn)生一個與其次數(shù)相同、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向相同的諧波磁場，并在鼠籠中感生電流，產(chǎn)生一個與其次數(shù)相同、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向相同的諧波磁場， 這兩個磁場相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為異步附加轉(zhuǎn)矩。這兩個磁場相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩稱為異步附加轉(zhuǎn)矩。 3、槽配合對同步附加轉(zhuǎn)矩的影響、槽配合對同步附加轉(zhuǎn)矩的影響 4、槽配合

25、對振動和噪聲的影響、槽配合對振動和噪聲的影響 5、感應(yīng)電機定、轉(zhuǎn)子槽配合的選擇、感應(yīng)電機定、轉(zhuǎn)子槽配合的選擇 4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計 4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計 原則：原則： 為減小附加損耗，應(yīng)采用少槽近槽配合；為減小附加損耗，應(yīng)采用少槽近槽配合； 為避免起動過程中較強的異步附加損耗，使為避免起動過程中較強的異步附加損耗，使 ； 為避免起動過程中較強的同步附加損耗、振動和噪聲，為避免起動過程中較強的同步附加損耗、振動和噪聲， 應(yīng)避免（表應(yīng)避免（表10-710-7）中的槽配合。）中的槽配合。 12 ZZ 4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計 （二）

26、轉(zhuǎn)子槽形的選擇和槽形尺寸的確定（二）轉(zhuǎn)子槽形的選擇和槽形尺寸的確定 1 1、轉(zhuǎn)子槽形、轉(zhuǎn)子槽形 鑄鋁轉(zhuǎn)子：鑄鋁轉(zhuǎn)子： 平行齒平行齒 平行槽平行槽 凸形槽凸形槽 刀形槽刀形槽 閉口槽閉口槽 雙籠轉(zhuǎn)子槽雙籠轉(zhuǎn)子槽 梯形槽梯形槽 銅條轉(zhuǎn)子：銅條轉(zhuǎn)子： 半閉口平行槽 半閉口平行槽 2 2、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定、轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定 影響：影響： 其中對其中對 關(guān)系最密切關(guān)系最密切 籠型轉(zhuǎn)子尺寸的確定另須著重考慮起動性能的要求?；\型轉(zhuǎn)子尺寸的確定另須著重考慮起動性能的要求。 ,cos, 2maxCustst pSSTTTI曲線形狀 STTI stst , max 4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計

27、 對于鑄鋁轉(zhuǎn)子，槽面積和鋁條面積認為相等，先估算轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流。對于鑄鋁轉(zhuǎn)子，槽面積和鋁條面積認為相等，先估算轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流。 111 21 222 ,cos dp II dp m NK IK IK m NK 考慮轉(zhuǎn)子電流相位不同 引入的系數(shù) 與有關(guān) 2222 11 21 2 2 1 3 : dp dp I B B m NZK NK IK I Z I A J 導(dǎo)條截面積 對于中小型鑄鋁轉(zhuǎn)子：對于中小型鑄鋁轉(zhuǎn)子： 266 /)105 . 4100 . 2(mAJB 2 2 , , st B B BCu TRJ J JSp 為了足夠不能太小,不能太小 太大 則 4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的

28、設(shè)計 4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計 槽形：槽面積初定后，進一步確定尺寸槽形：槽面積初定后，進一步確定尺寸 TB TB j t 0 . 1 60. 125. 1 2 2 槽口部分尺寸可參考相近規(guī)格的電機來決定。槽口部分尺寸可參考相近規(guī)格的電機來決定。 4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計 3 3、端環(huán)的設(shè)計、端環(huán)的設(shè)計 端環(huán)電流：端環(huán)電流： p Z I Z p IIR 2 sin2 1 2 2 2 2 端環(huán)面積：端環(huán)面積： BR R R R JJ J I A)8 . 045. 0(端環(huán)電密 端環(huán)外徑：端環(huán)外徑： 比轉(zhuǎn)子外徑?。ū绒D(zhuǎn)子外徑?。?8）mm （以便鑄鋁模定位）以

29、便鑄鋁模定位） 端環(huán)內(nèi)徑：端環(huán)內(nèi)徑： 略小于轉(zhuǎn)子槽底所在圓直徑略小于轉(zhuǎn)子槽底所在圓直徑 端環(huán)厚度：端環(huán)厚度： 按所需截面積按所需截面積 并考慮加工工藝要求決定并考慮加工工藝要求決定 4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計 二、繞線轉(zhuǎn)子的設(shè)計計算二、繞線轉(zhuǎn)子的設(shè)計計算 （一）轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇（一）轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇 為了減少噪聲和振動，一般采用整數(shù)槽繞組。為了減少噪聲和振動，一般采用整數(shù)槽繞組。 為了減少附加損耗，考慮轉(zhuǎn)子開路電壓的控制數(shù)字，槽數(shù)不宜太多。為了減少附加損耗，考慮轉(zhuǎn)子開路電壓的控制數(shù)字，槽數(shù)不宜太多。 當采用分數(shù)槽當采用分數(shù)槽 時，宜選取時，宜選取 的分數(shù)槽。的分數(shù)槽。 )( 2

30、d c bq2d 4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計 （二）轉(zhuǎn)子繞組的特點及設(shè)計方法（二）轉(zhuǎn)子繞組的特點及設(shè)計方法 1 1、功率較小的電機、功率較小的電機 一般用圓導(dǎo)線一根或數(shù)根做成單層多匝繞組；一般用圓導(dǎo)線一根或數(shù)根做成單層多匝繞組； 轉(zhuǎn)子槽形：平行齒的半閉口槽轉(zhuǎn)子槽形：平行齒的半閉口槽 每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)：每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)： 11 20 2 102 dp dp NK E N EK 1002 * 0120 10 (1) Ndp m EUK IXE E 轉(zhuǎn)子基波繞組系數(shù) 轉(zhuǎn)子靜止時開路相電勢 空載定子相電勢 4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計 2 2、功率較大電機和中型電機、功率

31、較大電機和中型電機 采用雙層整距波繞組采用雙層整距波繞組 （省去極間邊線，使轉(zhuǎn)子易達平衡）（省去極間邊線，使轉(zhuǎn)子易達平衡） 轉(zhuǎn)子槽形：半閉口的平行槽轉(zhuǎn)子槽形：半閉口的平行槽 結(jié)構(gòu)：每個線圈做成一匝，繞組系由半繞組元件組成，元件采用扁線結(jié)構(gòu)：每個線圈做成一匝，繞組系由半繞組元件組成，元件采用扁線 彎制，僅一端預(yù)先成型；除末端外，導(dǎo)線全長預(yù)先絕緣，嵌線由槽一端穿彎制，僅一端預(yù)先成型；除末端外，導(dǎo)線全長預(yù)先絕緣，嵌線由槽一端穿 入，再彎形端接，最后用頭套將半繞組元件入，再彎形端接，最后用頭套將半繞組元件“端接端接”部分聯(lián)接，再經(jīng)焊接部分聯(lián)接，再經(jīng)焊接 便便 成。成。 轉(zhuǎn)子繞組：轉(zhuǎn)子繞組： Y或或 2

32、 2 a 則：則： 22 22 2 2 s s Z N NN m a 轉(zhuǎn)子每槽導(dǎo)體數(shù) 22 220 11 dp N dp NK NEU NK 核算空載轉(zhuǎn)子相電勢或集電環(huán)開路電壓核算空載轉(zhuǎn)子相電勢或集電環(huán)開路電壓 估算 122 21 222 dp I dp m NK IK I m NKx 導(dǎo)體截面積導(dǎo)體截面積 2 2 2 2 662 2 (4.5 10 6.5 10 ) / c I A a J JA m 選線規(guī)選線規(guī) 22,jt BB校驗校驗 4 轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計 5 工作性能的計算工作性能的計算 （略去（略去 ） 較準確較準確型等效電路型等效電路 簡化電路簡化電路 *

33、*2 112 1 , m I RXRI 校正系數(shù)：校正系數(shù)： * * 1 * * 1 1 11 mm X X Z Z 工作性能計算：工作性能計算： N I N cos N N S max T 一、定子電流的計算一、定子電流的計算 5 工作性能的計算工作性能的計算 2* 1 2* 1 * 1QP III 由簡化可知：定轉(zhuǎn)子有功分量相等由簡化可知：定轉(zhuǎn)子有功分量相等 定轉(zhuǎn)子電流無功分量：定轉(zhuǎn)子電流無功分量： * * 1mXQ III * * X m I I 額定負載轉(zhuǎn)子電流無功分量標么值 額定負載磁化電流標么值 定子電流有功分量：定子電流有功分量： *111 1 1 1 () NP P KWNN

34、ImUP I ImUP 先假定一個 5 工作性能的計算工作性能的計算 * 1121 * * 2 () 1 XXXXX ZZ I 負載支路總電抗 負載支路總阻抗 轉(zhuǎn)子電流無功分量：轉(zhuǎn)子電流無功分量： * *2*2*2* 222211* sin() XPQ X IIIIXIIX Z 2 * *2 11* 1 1 () X XP P I IXI I 整理得：整理得： 求解此二次代數(shù)方程，采用近似計算法求解此二次代數(shù)方程，采用近似計算法迭代法，忽略高次項迭代法，忽略高次項 2 * 1 * 1 2 * 1 * 1 * )(1 PPX IXIXI 在假定效率在假定效率 * 111 1 N KWKW N P

35、 III II mU 5 工作性能的計算工作性能的計算 二、二、功率因數(shù)的計算功率因數(shù)的計算 * 11 * *2*2 1 11 cos PP PQ II I II 5 工作性能的計算工作性能的計算 三、效率三、效率 的計算的計算 * * 1 * 12 (1) 100%(1) 100% 1 N s FeCuCufw pp Pp pppppp %5 5 誤差不符與 提高效率、減小損耗的主要措施：提高效率、減小損耗的主要措施： 選用合適槽配合，設(shè)計新型繞組以降低諧波引起的附加損耗；選用合適槽配合，設(shè)計新型繞組以降低諧波引起的附加損耗； 改進加工工藝，設(shè)計高效風扇。改進加工工藝，設(shè)計高效風扇。 5 工

36、作性能的計算工作性能的計算 4 4、額定轉(zhuǎn)差率的計算、額定轉(zhuǎn)差率的計算 * 22 * 2 1 CuCu N emsCu fw pp S pppp 生產(chǎn)實踐中，分母加上鐵心中附加損耗一項，大小等于生產(chǎn)實踐中，分母加上鐵心中附加損耗一項，大小等于 )( * FejFetFe ppp 5 工作性能的計算工作性能的計算 5 5、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 2 1 1 22 11 1 2 *1 22*2*2 1 1111 1 4() 2(1) 2(1)1 4()2() N m NKW N N NmNN m NNKW m pU T f RRX m pUI T fS m pUfSST T Tm pUI f

37、RRXRRX 時 影響最大的主要因素是：影響最大的主要因素是： 調(diào)整調(diào)整 及槽形。及槽形。 * A XX B BA, 6 起動性能的計算起動性能的計算 感應(yīng)電動機起動時的兩個顯著特點：感應(yīng)電動機起動時的兩個顯著特點： 起動電流起動電流 大，使定轉(zhuǎn)子漏磁路高度飽和；大，使定轉(zhuǎn)子漏磁路高度飽和； 轉(zhuǎn)子電流頻率等于電源頻率（轉(zhuǎn)子電流頻率等于電源頻率（ ），比運行時高很多，使導(dǎo)條），比運行時高很多，使導(dǎo)條 電流產(chǎn)生集膚效應(yīng)。電流產(chǎn)生集膚效應(yīng)。 st I 12 ff 一、感應(yīng)電動機起動時漏磁路飽和效應(yīng)對漏抗的影響一、感應(yīng)電動機起動時漏磁路飽和效應(yīng)對漏抗的影響 6 起動性能的計算起動性能的計算 1 1、漏

38、磁路飽和效應(yīng)：、漏磁路飽和效應(yīng)： 起動瞬間，電機處于短路狀態(tài)，定、轉(zhuǎn)子電流大大增加。由于起動瞬間，電機處于短路狀態(tài)，定、轉(zhuǎn)子電流大大增加。由于 定轉(zhuǎn)子繞組磁勢正比于電流，所以磁勢大為增加，以致漏磁路鐵心定轉(zhuǎn)子繞組磁勢正比于電流，所以磁勢大為增加，以致漏磁路鐵心 高度飽和。高度飽和。 2 2、漏磁路飽和的影響：漏磁路飽和的影響： 轉(zhuǎn)子漏抗減小轉(zhuǎn)子漏抗減小 （只在槽漏抗（只在槽漏抗 、諧波漏抗、諧波漏抗 和斜槽漏抗和斜槽漏抗 中考慮）中考慮） s X X sk X 一、感應(yīng)電動機起動時漏磁路飽和效應(yīng)對漏抗的影響一、感應(yīng)電動機起動時漏磁路飽和效應(yīng)對漏抗的影響 6 起動性能的計算起動性能的計算 3 3

39、、計算：、計算： 起動電流假定值：起動電流假定值： * * (2.5 3.5) (2.53.5) (1.6 2.2) mst KW m IT I T 與定子槽形有關(guān) 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 定子每槽磁勢幅值：定子每槽磁勢幅值： 1111 1 2 st ssUU I FN KK a 考慮槽口節(jié)距漏抗系數(shù) 一、感應(yīng)電動機起動時漏磁路飽和效應(yīng)對漏抗的影響一、感應(yīng)電動機起動時漏磁路飽和效應(yīng)對漏抗的影響 6 起動性能的計算起動性能的計算 轉(zhuǎn)子每槽磁勢幅值：轉(zhuǎn)子每槽磁勢幅值： 1:22 22222 sstssts NINIF籠型轉(zhuǎn)子 根據(jù)繞組計算，忽略磁化電流，取根據(jù)繞組計算，忽略磁化電流，取 ，則，則 stst

40、II2 2 1111 2 2 Z KKNm IF ddp sts 起動時產(chǎn)生漏磁的定轉(zhuǎn)子槽磁勢平均值起動時產(chǎn)生漏磁的定轉(zhuǎn)子槽磁勢平均值 120 211 1101 12 1 () 1 2 0.707 () 1 st ss s st Upd FFF NZ IKKK aZ 式中，式中， 近似修正前面假定近似修正前面假定 所帶來的誤差。所帶來的誤差。 0 1 21 II 6 起動性能的計算起動性能的計算 該漏磁通經(jīng)過齒頂鐵心和兩個氣隙。忽略鐵心部分磁阻，則全部該漏磁通經(jīng)過齒頂鐵心和兩個氣隙。忽略鐵心部分磁阻，則全部 落在氣隙部分，則落在氣隙部分，則 有虛擬磁密有虛擬磁密 L st L F B 2 0

41、引入起動時漏磁飽和系數(shù)引入起動時漏磁飽和系數(shù) 1 Z K 氣隙磁勢實際磁密 總磁勢虛擬磁密 （ ， 越飽和，越飽和， 比例越小，比例越小， ） L B F X 起動時定轉(zhuǎn)子諧波漏抗：起動時定轉(zhuǎn)子諧波漏抗： * 1 * 1 )( XKstX Z * 2 * 2 )( XKstX Z 起動時斜槽漏抗：起動時斜槽漏抗： * )( skZsk XKstX 6 起動性能的計算起動性能的計算 對于漏抗的減小，等效看作是定轉(zhuǎn)子槽口寬度加大計算。對于漏抗的減小，等效看作是定轉(zhuǎn)子槽口寬度加大計算。 槽口寬度：槽口寬度： s Cbb 00 齒頂寬度：齒頂寬度： )()( 00s Cbtbt )(1 )( 0 0

42、齒頂寬度之比 bt C bt Cbt K ss Z 漏磁路飽和引起的定轉(zhuǎn)子齒頂寬度減少為：漏磁路飽和引起的定轉(zhuǎn)子齒頂寬度減少為： )1)( )1)( 0222 0111 Zs Zs KbtC KbtC 6 起動性能的計算起動性能的計算 對于漏抗的減小，等效看作是定轉(zhuǎn)子槽口寬度加大計算。對于漏抗的減小，等效看作是定轉(zhuǎn)子槽口寬度加大計算。 由于齒頂寬度減小，起動時槽口比漏磁導(dǎo)分別減少由于齒頂寬度減小，起動時槽口比漏磁導(dǎo)分別減少 U 如：開口槽如：開口槽 )( 00 0 0 0 0 0 s s s U Cb C b h Cb h b h 半閉口槽半閉口槽 ) 5 . 1 ( 58. 0 00 10

43、s s U Cb C b hh 起動時定子槽比漏磁導(dǎo)：起動時定子槽比漏磁導(dǎo)： 111111 )()( LLUUUs KKst 11,LU KK定子繞組節(jié)距漏抗系數(shù)定子繞組節(jié)距漏抗系數(shù) 6 起動性能的計算起動性能的計算 起動時轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)：起動時轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)： 2222 )()( LXUUs Kst 考慮集膚對比漏磁導(dǎo)減小系數(shù)考慮集膚對比漏磁導(dǎo)減小系數(shù) X K 起動時定轉(zhuǎn)子槽漏抗：起動時定轉(zhuǎn)子槽漏抗： 1 * 1 1 1 * )( )(s s s sX st stX 2 * 2 2 2 * )( )(s s s sX st stX 6 起動性能的計算起動性能的計算 )()()()( * 2

44、* 2 * 2 * 2 * stXXstXstXstX sk Es 起動時定轉(zhuǎn)子漏抗和總漏抗：起動時定轉(zhuǎn)子漏抗和總漏抗： 1 * 1 * 1 * 1 * )()()(EsXstXstXstX )()()(2 * 1 * stXstXstX 二、集膚效應(yīng)及其對轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響二、集膚效應(yīng)及其對轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響 6 起動性能的計算起動性能的計算 1 1、集膚效應(yīng)：、集膚效應(yīng)： 槽內(nèi)導(dǎo)體有效高度槽內(nèi)導(dǎo)體有效高度 ststs ITXR, 導(dǎo)條材料電阻率有關(guān)與轉(zhuǎn)子槽形尺寸 槽漏抗減小系數(shù) 電阻增加系數(shù) , 2 f K K X F 2、 起動時考慮集膚效應(yīng)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對高度起動時考慮集膚效應(yīng)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對高度 轉(zhuǎn)子電流頻率 導(dǎo)條電阻率 轉(zhuǎn)子槽寬 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條寬度 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條實際高度 f b b h f b b h B s B B Bs B B 2 * 2