【文章內(nèi)容簡介】 優(yōu)化方案。 3 異步電機電磁設計 概述本文設計的電機額定頻率為150Hz。為了加工方便，參考頻率為50Hz的Y2系列電機的相關尺寸進行設計本文參考的電機型號為Y2280M4。采用的主要尺寸及相關參數(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為了設計方便，定子槽型及尺寸參考已有電機。由于電機的額定頻率不同，其功率發(fā)生了變化。本文所設計電機的功率定為200kW。根據(jù)異步電機定子端感應電動勢公式：在定子電流頻率增加的情況下，要保證電機內(nèi)部主磁通基本不變，則需減少定子線圈匝數(shù)。為保證一定的槽滿率，需增加定子線徑。由于減少了每條導體數(shù)，起動電流增加。同時由于額定頻率增加，起動轉(zhuǎn)矩會大幅下降。本設計通過改變轉(zhuǎn)子槽型，達到改善起動性能的目的。電機設計是一個復雜的過程。除上述問題外，設計中還牽涉到電機各部分磁密、電流密度、效率、輸出轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)等諸多方面的限制。要使所設計的電機性能更加優(yōu)越，則需要一系列詳細的計算與設計者的設計經(jīng)驗。 電磁計算給定值與性能指標電機設計時應滿足設計任務書規(guī)定的各項指標要求，而一般的三相感應電機應滿足下列性能指標：（1）效率（2）功率因數(shù)cos（3）最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（4）起動電流倍數(shù)（5）起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（6）啟動過程的最小轉(zhuǎn)矩同時通常給定感應電動機的下列額定數(shù)據(jù)與標幺值：（1）額定功率 電動機在額定運行時轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率（2）額定電壓 電動機在額定運行時所接的電源電壓（3）額定頻率 電動機在額定運行時的電源頻率（4）額定轉(zhuǎn)速 電動機在額定運行時的轉(zhuǎn)速，通常為同步轉(zhuǎn)速根據(jù)這些性能指標，我們得出了所設計的150Hz三相感應電機的復算方案如下： 額定數(shù)據(jù)和主要尺寸1 額定功率=200kW2 額定電壓(接)3 功電流4 效率％5 功率因數(shù) cos=％6 極對數(shù)p=27 定轉(zhuǎn)子槽數(shù)8 定轉(zhuǎn)子每極槽數(shù) = /2p=15 = /2p=9 確定電機主要尺寸 取鐵心長=270mm 定子外徑=445mm 定子內(nèi)徑=300mm10 氣隙的確定 氣隙長= 轉(zhuǎn)子外徑=299mm 轉(zhuǎn)子內(nèi)徑=100mm11 極距= /2p=12 定子齒距=/= 轉(zhuǎn)子齒距=/=13 定子繞組采用雙層疊繞，節(jié)距1~1614 為了削弱齒諧波磁場的影響，轉(zhuǎn)子采用斜槽。于是轉(zhuǎn)子斜槽寬=15設計定子繞組每槽導體數(shù)=8每線圈匝數(shù)為4每相串聯(lián)導體數(shù)=/=40 每相串聯(lián)匝數(shù)=40/2=2016 繞組線規(guī)設計 并繞根數(shù)為517 設計定子槽型 因定子槽型為圓導線散嵌，故采用梨形槽，齒部平行。初步取=,估計定子齒寬=/= *初步取=,估計定子軛部計算高度為 =/2 =**按齒寬和定子軛部計算高度的估算值作出定子槽型，槽口尺寸參考類似產(chǎn)品決定，取Bs0=，Hs0=。 定子槽型相關尺寸為： Hs0: 1mm。 Hs1: 。 Hs2: Bs0: 4mm。 Bs1: 。 Bs2: 定子齒寬計算： 定子上部齒寬=定子下部齒寬=齒部基本平行，齒寬=（平均值）18 槽滿率 槽面積= 因此槽滿率=（符合要求）19 繞組系數(shù) 分布因數(shù)=1 節(jié)距因數(shù)= 定子繞組系數(shù)= 每相有效串聯(lián)導體數(shù)=40*=20 設計轉(zhuǎn)子槽型與轉(zhuǎn)子繞組相關尺寸為： Hs0：2mm； Hs01：0mm； Hs1：； Hs2：25mm Bs0：； Bs1：； Bs2：； Rs：0mm 轉(zhuǎn)子槽型 轉(zhuǎn)子齒寬由相關公式計算得：=導條截面積=由工藝及電流密度確定端環(huán)高度: 端環(huán)寬度：由此計算出的端環(huán)電流密度為 = 磁路計算21 計算滿載電勢初設=，得 =*380V=22 計算每極磁通初設=，查得=，得 =/4=23 每極下齒部截面積 ==***15= ==***=24 定子軛部計算高度= + = [（1++）* + ]m =（+）m= 轉(zhuǎn)子軛部計算高度==[]m =（）= 軛部導磁截面積==**===**=25 一極下空氣隙截面積 ==*=26 找出計算極弧系數(shù)= 由此求得波幅系數(shù)=27 氣隙磁密計算 =/=28 對應于氣隙磁密最大值處得定子齒部磁密 =/=29 轉(zhuǎn)子齒部磁密 =/=30 從DR510的磁化曲線上找出對應上述磁密的磁場強度 =； = DR510磁化曲線31 有效氣隙長度 == 其中，氣隙系數(shù)由相關公式計算得=32 齒部磁路計算長度計算得 =++1/3（）=[(+)+]mm= =++=（2++25）mm=33 軛部磁路計算長度計算得 =*1/2=m= =*1/2=m=34 計算氣隙磁壓降 =/=35 齒部磁壓降 == ==36 飽和系數(shù)計算 =（++）/=與初設值剛好符合，故假設合格。37 定子軛部磁密計算 =/2/=38 轉(zhuǎn)子軛部磁密計算 =/2/= 39 從DR510磁化曲線上找出對應上述磁密的磁場強度 =；=40 計算軛部磁壓降 == ==其中，、為校正系數(shù)，=/。其值可查表求得。=，=41 每極磁勢 =++++=42 計算滿載磁化電流 ==43 磁化電流標幺值 =/=44 勵磁電抗計算 =4= =/=工廠計算時，往往采用近似的計算方法 =1/= 參數(shù)計算45 線圈平均半匝長定子線圈節(jié)距=其中節(jié)距比=1。 直線部分長度=+2=+2*其中，是線圈直線部分伸出鐵心的長度，取1030mm。機座大，極數(shù)少者取較大值。平均半匝長 =+=式中是經(jīng)驗系數(shù)。46 端部平均長 =2+=2*+*=47 感應電機定子繞組的漏抗為=4除以阻抗基值=,便可得定子漏抗標幺值=()式中=++,為漏抗系數(shù)，等于==48 計算定子槽比漏磁導。因為是整距雙層繞組，節(jié)距漏抗系數(shù)==1。=+=其中，=+=+= =，因=， =49 只在鐵心部分由槽漏抗，因而計算槽漏抗時要乘：==50 考慮到飽和影響，定子諧波漏抗可計算如下：==其中==5，=1查表得出51 雙層疊繞組的端部漏抗計算如下=（）/=52 定子漏抗標幺值 =++=53 轉(zhuǎn)子漏抗標幺值的計算與定子漏抗標幺值的計算相似，但要將轉(zhuǎn)子漏抗折算到定子邊。則有 =2/54 轉(zhuǎn)子槽比漏磁導的計算 ==其中=/= =+=+=，= =，=。55 轉(zhuǎn)子槽漏抗標幺值 ==56 考慮飽和影響，轉(zhuǎn)子諧波漏抗標幺值為