【正文】 磨損耗、鐵心長度、鐵心疊壓系數(shù)、硅鋼片牌號與其 BH曲線、電機工作溫度、繞組聯(lián)結(jié)方式和負載類型。 功率因素由下式確定： PF =1P / (3* 1U *1I ) 效率由下式確定： eff = 2P /1P *100% RMxprt 設(shè)計感應(yīng)電機的主要特點 （ 1） 線圈和繞組的排布優(yōu)化設(shè)計 當設(shè)計者采用全極式單層繞組式 RMxprt將自動對繞組按鏈式 (當 q=2)或交叉式(當 q≥ 3的奇數(shù) ) 進行排布，以減少繞組端部長度。由于漏磁場有飽和現(xiàn)象， X1 和 X2為非 線性參數(shù)。轉(zhuǎn)子繞組一般為鼠籠型，其極數(shù)自動與定子繞組保持一致。 RMxprtTM 還能快速地對成百上千種設(shè)計方案進行評估，并可對預選方案進行設(shè)計優(yōu)化，優(yōu)化設(shè)計后的方案可根據(jù)模型的對稱性，自動生成合理的二維 /三維電磁場有限元分析模型。 異步電動機主要性能指標 異步電動機性能指標有： （ 1） 效率：電動機輸出機械功率與輸入電功率之比，通常用百分數(shù)表示。技 術(shù)條件在一定程度上可以看作是制造廠與用戶間的一種技術(shù)協(xié)議，它是指導全部設(shè)計工作和產(chǎn)品驗收時的技術(shù)依據(jù)。例如深入現(xiàn)場，訪問用戶和查詢有關(guān)技術(shù)資料等，一邊以便對所設(shè)計電機的技術(shù)要求、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、生產(chǎn)經(jīng)驗與現(xiàn)有加工條件等有所了解，從而為具體的設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)，減少設(shè)計差錯。大功率機械拖動時，一般都用三相異步電動機，又包括單鼠籠式異步電動機、雙鼠籠式異步電動機和深槽式異步電動機。但是，異步電機也有一些缺點，主要是：不能經(jīng)濟地在寬廣的范圍內(nèi)調(diào)速，必須從電網(wǎng)吸取滯后的電流、使電網(wǎng)的功率因數(shù)降低。Design。 電磁設(shè)計是根據(jù)設(shè)計技術(shù)要求確定電機的電磁負荷，計算轉(zhuǎn)子、定子沖片和鐵心各部分尺寸及繞組數(shù)據(jù)。學會使用 ANSOFT RMxprt 進行電機的設(shè)計與仿真。它可以是三相的，也可以是單相的，前者主要用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，后者則廣泛用于各種民用電器和電動工具。從電磁關(guān)系方面看，異步電機和變壓器很相似，研究變壓器的許多方法可以用于異步電機。 4 異步電動機設(shè)計的任務(wù)與過程 電機設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)用戶提出的產(chǎn)品規(guī)格、技術(shù)要求、結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟方面 國家的方針政策和生產(chǎn)實際情況，運用有關(guān)的理論和計算方法，正確處理設(shè)計時遇到的各種矛盾，從而設(shè)計出性能好、體積小、 結(jié)果簡單、運行可靠、制造和使用方便的先進產(chǎn)品。 電機設(shè)計的過程可分為： （一）準備階段 通常包括兩方面內(nèi)容。最后分別繪制部件的分裝配圖和零件圖，并對總裝配草圖進行必要的修改。 （ 6） 噪聲：電機在空載穩(wěn)態(tài)運行時的 A計權(quán)聲功率級（ dB），以及在額定負載運行時超過空載運行的噪聲聲功率級增量。 RMxprt 具有以下特點： （ 1） Windows 風格介面，模版化參數(shù)輸入 : 工作條件 ,幾何尺寸 , 材料特性等 （ 2） 基于經(jīng)典的電機分析理論和等效磁路法的快速解析分析 （ 3） 提供美國、中國材料庫和 公制、英制單位 （ 4） 自動排列多種繞組型式或用戶自定義任意繞組連接方式 （ 5） 無刷電機、開關(guān)磁阻電機和永磁同步電動機的驅(qū)動線路類型、控制方式及開關(guān)管參數(shù)可設(shè)定 （ 6） 直流電機詳細的換向器和電刷參數(shù)可設(shè)定 （ 7） 輸入數(shù)據(jù)自動驗證功能 （ 8） 提供豐富的預設(shè)計電機模型庫 （ 9） 自動設(shè)計功能 : 槽形尺寸、線圈匝數(shù)、線規(guī)、起動電容等 （ 10） 求解時考慮材料非線性Ｂ – Ｈ特性、三維斜槽和端部效應(yīng) （ 11） 參數(shù)化和優(yōu)化設(shè)計功能：尺寸等參數(shù)無需指定，可用一定變化范圍的變量表示 （ 12） 數(shù)據(jù)、圖形、自定義 結(jié)果輸出模式 7 （ 13） 多種負載種類 Ansoft RMxprt 使用說明 RMxprt 一般流程 圖 RMxprt一般流程 RMxprt 在三相感應(yīng)電機設(shè)計中的應(yīng)用 感應(yīng)電機 分析方法 三相感應(yīng)電機的定子繞組通常連接到對稱的三相電源 上。 因而氣隙磁場有 p 個周期，定子繞組具有 p對極。 Xm 是經(jīng)過線性化處理的非線性參數(shù)，其數(shù)值隨主磁場的飽和程度而變化。漏磁場亦有飽和現(xiàn)象，定、轉(zhuǎn)子漏電抗 X1和 X2 也為非線性參數(shù)。 （ 5）空載運行數(shù)據(jù) 11 包括空載定子電阻、空載定子電抗、空載轉(zhuǎn)子電阻、空載轉(zhuǎn)子漏抗、空載定子電流、空載鐵心損耗、空載輸入功率、空載功率因數(shù)、空載轉(zhuǎn)差率和空載轉(zhuǎn)速。采用的主要尺寸及相關(guān)參數(shù)如下： 鐵心長度： 270mm 氣隙長度： 定子沖片外徑： 445mm 定子沖片內(nèi)徑： 300mm 轉(zhuǎn)子沖片 內(nèi) 徑： 100mm 并聯(lián)支路數(shù)： 4根， △ 聯(lián)結(jié) 繞組型式： 雙層疊繞 線圈跨距 ： 15 頂轉(zhuǎn)子槽數(shù)（ Z1/Z2） : 60/50 為了設(shè)計方便，定子槽型及尺寸參考已有電機。 電機設(shè)計是一個復雜的過程。 Hs2: Bs0: 4mm。 平均半匝長 cl =Bl + cK y? = 式中 cK 是經(jīng)驗系數(shù)， 極取 。 62 定子繞組相電阻標幺值 *1R = 1R /KW NIU? = 63 有效材料的計算 感應(yīng)電機的有效材料是指定子繞組導電 材料和定轉(zhuǎn)子鐵心導磁材料，電機的成本主要由有效材料的用量決定。 感應(yīng)電動機從空再到額定負載，感應(yīng)電勢變化不大，不必計算整條空載特性曲線，只要計算額定負載和空載兩種狀態(tài)下的磁化電流即可。 雖然畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容繁多，過程繁瑣，但我的收獲卻更加豐富。在實際的工程中，大量的工程經(jīng)驗也是極其重要的，例如定轉(zhuǎn)子沖片的設(shè)計，端環(huán) 的尺寸的選擇等等都需要豐富的經(jīng)驗。本論文從選題到完成，每一步都是在 姜 老師的指導下完成的，傾注了 姜 老師大量的心血。并且由原來的被動的接 受知識轉(zhuǎn)換為主動的尋求知識，這可以說是學習方法上的一個很大的突破。 2021. [9] 季杏法 小型三相異步電動機技術(shù)手冊 [M].北京：機械工業(yè)出版社 .1987. [10] 鄧先禮 .最優(yōu)化技術(shù) [M].重慶：重慶大學出版社 .1998. 。 另外，要感謝在大學期間所有傳授我知識的老師，是你們的悉心教導使我有了良好的專業(yè)課知識，這也是論文得以完成的基礎(chǔ)。 論文得以完成，要謝謝的人實在太多了，首先要感謝 姜衛(wèi)東 老師，因為論文是在 姜 老師的悉心指導下完成的。而采用深槽會使功率因數(shù)下降并使機械特性產(chǎn)生波動，從而降低了最大轉(zhuǎn)矩。 圖 36 圖 圖 圖 37 圖 38 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計是教學計劃的一個重要組成部分，也是一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會， 通過這次比較完整的給 三相感應(yīng)電機 設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉 了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。 *2R = 2R? KWI / NU? = 22 65 定子電流有功分量標幺值計算 *1PI =1/?? = 66 轉(zhuǎn)子電流無功分量標幺值計算 *XI = * * 2 * * 21 1 1 1( ) [1 ( ) ]PPX I X I????? = 其中系數(shù) 1? =1+ *1X? / *mX? =. 67 定子電流無功分量標幺值計算 *1QI = *mI + *XI = 68 滿載電勢標幺值計算 EK =1 L? =1( * * * *1 1 1 1PQI R I X?? )= 與第 21 項初設(shè)值 EK? = 的誤差小于 1%，合格。 57 轉(zhuǎn)子端部漏抗標幺值 21 *2EX =2 Ref Dlp xC= xC 其中 RD =。 直線部分長度 Bl =il +21d =+2* 其中， 1d 是線圈直線部分伸出鐵心的長度，取 1030mm。 15 圖 定子槽型 相關(guān)尺寸為： Hs0: 1mm。同時由于額定頻率增加，起動轉(zhuǎn)矩會大幅下降。 12 3 異步電機電磁設(shè)計 概述 本文設(shè)計的 電機額定頻率為 150Hz。 RMxprt 設(shè)計輸出 點擊 RMxprt 的 Analyze All 選項，觀察仿真結(jié)果。 （ 3） 支持二十多種槽型單、雙層鼠籠轉(zhuǎn)子設(shè)計 將鼠籠轉(zhuǎn)子槽分為 1 圓肩梨形、 2斜肩梨形、 3斜肩梯形、 4圓肩梯形等四種槽型，配以雙層式（上層 Top、下層 Bottom）和半槽式 (Half Slot) 處理，可設(shè)計出二十多種槽型。所有轉(zhuǎn)子參數(shù)都折算到定子側(cè)。 氣隙合成磁場與轉(zhuǎn)子導條電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按磁場旋轉(zhuǎn)的方向旋轉(zhuǎn)，同時有大小相同方向相反的轉(zhuǎn)矩作用于定子上。 RMxprtTM 幫助電機制造者，在設(shè)計過程的初始階段制定成百 上千種方案，同時對其性能進行評估，從中優(yōu)選出最佳、合理的設(shè)計方案。 （ 4） 起動轉(zhuǎn)矩：電機在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子起動時所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的最小測得值。 5 （三）結(jié)構(gòu)設(shè)計： 結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是確定電機的機械結(jié)構(gòu)、零部件尺寸、加工要求與材料的規(guī)格及性能要求，包括必要的機械計算及通風和溫升計算。 電機設(shè)計時通常會給定下列數(shù)據(jù)：（ 1）額定功率；（ 2）額定電壓；（ 3）相數(shù)及相間連接方式；（ 4）額定頻率；（ 5）額定轉(zhuǎn)速或同步轉(zhuǎn)速；（ 6）額定功率因數(shù)。 本文主要討論了中頻異步電動機的設(shè)計，與普通 50Hz 電機相比， 具有 轉(zhuǎn)速高、體積小、單位輸出功率大、振動小、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、噪聲小并可變頻變速等優(yōu)點。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速之間存在差異，故稱異步電機。根據(jù)電機的可逆原理，它可作電動機，也可作發(fā)電機。 ANSOFT RMxprt。 本文也簡單介紹了 ANSOFT RMxprt 軟件的基礎(chǔ)知識。Ansoft RMxprt. 3 1 緒 論 異步電動機的用途與分類 異步電機是一種交流電機 。 異步電機運行時，氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組之間存在相對運動，依靠電磁感應(yīng)作用使轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流．產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)機電 能量轉(zhuǎn)換。 按定子頻 率分，有低頻電動機，中頻電動機和高頻電動機。因此設(shè)計人員必須全面的、綜合的看問題，并能因時因地制宜，針對具體情況采取不同的解決方法 。 （二）電磁設(shè)計： 本階段的任務(wù)是根據(jù)技術(shù)任務(wù)書的規(guī)定，參考生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，通過計算和方案比較，來確定與所設(shè)計電機電磁性有關(guān)的尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關(guān)材料，并核算電磁性能。 （ 3） 起動電流：電動機在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子起動時從供電回路輸入的最大穩(wěn)態(tài)方均根電流。 隨著電機應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，工程設(shè)計人員在產(chǎn)品小型化、高效率以及高性能方面面臨越來越多的挑戰(zhàn)。