【正文】 2Th = mm 34．軛部磁路計算長度 定子 : 轉(zhuǎn)子 : phDl CC 2111?????? ???? ? ＝ ? ?3. 14 15 9 40 0 38 .78??＝ ? ?2223 .1 4 1 5 9 ( 8 5 4 3 .9 )28 5 0 .6 1 8 9iCCDhlp? ?? ??? ??? 39。從而給下一步的三個優(yōu)化方案的研究和調(diào)試打下基礎(chǔ)。 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 第 4 章 畢業(yè)設(shè)計 手算程序 及 優(yōu)化方案 手算 程序 設(shè)計中小型三相感應(yīng)電動機(jī)，型號是 Y250M4 55KW。因此，增大最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)的方法與增大起動轉(zhuǎn)矩的方法是一樣的。針對漏電抗太大，可采取措施：適當(dāng)減少定子繞組每槽導(dǎo)體數(shù)和改變定轉(zhuǎn)子槽型，增加槽寬減小槽高。要降低起動電流，可通過以下方法來增大漏抗：增加每槽導(dǎo) 體數(shù)；改變定轉(zhuǎn)子槽型，使槽變成深而窄；減少槽口，肩部斜度增加，使漏磁磁路不至于過分飽和。 2．功率因數(shù) cos? 11221 11c os PPPQIII II???? ????? 導(dǎo)致效率低的原因通常是磁化電流大和漏電抗大。針對不同原因，采取不同的措施來提高效率。又如，在設(shè)計電機(jī)時，不能片面追求體積小和材料省，因為這樣容易導(dǎo)致電機(jī)性能變差，特別是 效率降低，加工工時增加，而使運(yùn)行費(fèi)用或制造成本上升，并造成浪費(fèi)。 電磁設(shè)計 電磁設(shè)計分 四大步驟： ； ； ； 。 （三）結(jié)構(gòu)設(shè)計 確定電機(jī)的機(jī)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(jī)械計算及通風(fēng)和溫升計算。在此次的中小型異步電動機(jī)的設(shè)計中，以上 6個數(shù)據(jù)都已給出。 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 第 3 章 電機(jī)設(shè)計基本理論 電機(jī)制造 與設(shè)計的概況 在我國，電機(jī)制造工業(yè)的發(fā)展趨勢大概為產(chǎn)品品種、規(guī)格不斷增加，單機(jī)容量迅速增大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步提高；積極采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝；標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度不斷提高；積極開展電機(jī)理論、測試技術(shù)和新型發(fā)電方式的研究。一般來說，電動機(jī)的容量越大，效率越高。 三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性和工作特性 三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性 三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指電動機(jī)轉(zhuǎn)速 n 與電磁轉(zhuǎn)矩 M 之間的函數(shù)關(guān)系，即 n=f（ M）。電機(jī)從電網(wǎng)吸收電功率，經(jīng)過氣隙的耦合作用從軸上輸出機(jī)械功率。轉(zhuǎn)差 s 是異步電動機(jī)的一個非常重要的變量。 在轉(zhuǎn)子回路閉合的情況下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中就有電流流通。 三相異步電動機(jī)的工作原理 三相異步電動機(jī)的定子裝有三相對稱繞組，當(dāng)接至三相交流電源時，流入定子繞組的三相對稱電流在電機(jī)的氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個以同步轉(zhuǎn)速 n1 旋轉(zhuǎn)的磁場。 JQ2 是防護(hù)式， JQ02 是封閉式。額定電壓為 380 Ｖ ，功率范圍為 ~90kw，同步轉(zhuǎn)速為750~3000r/min，外殼防護(hù)型式為 IP4 B級絕緣。 （ 12）聯(lián)結(jié) 指三相電動機(jī)定子繞組的六根引出線頭的接線方式，即接成 Y 還是△。 （ 11）工作制或定額 指三相電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，即允許連續(xù)使用的時間，分為連續(xù)、短時、斷續(xù)周期三種。 （ 9）絕緣等級 指電動機(jī)在額定運(yùn)行時，繞組允許的溫度升高值（即繞組的溫度比周圍空氣穩(wěn)定高出的數(shù)值）。 （ 5）額定頻率 指輸入交流電（即電網(wǎng)）的頻率，我國規(guī)定的電網(wǎng)頻率為南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 50HZ，除出口電動機(jī)（多為 60HZ）外，國內(nèi)用的異步電動機(jī)的額定頻率都是50HZ。 （ 3）額定電壓 指電動機(jī)在額定運(yùn)行時，加在定子繞組上的線電壓，單位為伏（ V）。但總的來說，異步電動機(jī)的氣隙比同步電機(jī)的小得多，在中小型異步電動機(jī)中，氣隙大約為0,2mm~。氣隙越大，磁 阻越大，要產(chǎn)生同樣大小的旋轉(zhuǎn)磁場，就需要較大的勵磁電流，從而使異步電動機(jī)的功率因素下降。為了減少電刷與集電環(huán)的磨損，中等容量以上的繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)裝有舉刷裝置，電動機(jī)啟動后，可將電刷提起，同時將三個集電環(huán)短接?；\型轉(zhuǎn)子是鑄鋁的或銅條焊接的籠型轉(zhuǎn)子，整個鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上，如果去掉鐵心，整個繞組的外形就像一個松籠子，所以習(xí)慣上又稱籠型轉(zhuǎn)子為鼠籠轉(zhuǎn)子。端蓋是支承軸并受徑向和軸向負(fù)荷的重要部件，由灰鑄鐵鑄成。 繞組嵌好后用槽楔鎖口壓緊，槽楔用竹、膠布板和環(huán)氧玻璃布板等非磁性材料組成。中小型低壓電動機(jī)的線圈由高強(qiáng)度漆包線繞制、線圈與槽壁之間墊以 槽絕緣。沖片內(nèi)圈有均勻分布的槽，用來嵌放定子繞組。定子與轉(zhuǎn)子之間有氣隙，中小型三相異步電動機(jī)的氣隙一般為~2mm。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類環(huán)保意識的加強(qiáng)，人 們越來越重視環(huán)境的噪聲污染問題。所謂高效電機(jī)，只有一個定性的概念，即設(shè)計制造出的電機(jī)效率較普通標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)效率高出一 定水平。隨著我國加入 WTO及機(jī)電行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，高效率異步電機(jī)將成為市場需求的主導(dǎo)南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 產(chǎn)品。機(jī)械制造工業(yè)、冶金工業(yè)、煤炭工業(yè)、石油工業(yè)、輕紡工 業(yè)，化學(xué)工業(yè)及其他各工礦企業(yè)的控制； 軍事和航天方面的衛(wèi)星姿態(tài)、飛船光電池對太陽跟蹤、雷達(dá)天線的控制。 由于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 與其旋轉(zhuǎn)磁 場轉(zhuǎn)速 n1有一定的轉(zhuǎn)差關(guān)系，其調(diào)速性能較差，對要求寬廣和平滑調(diào)速范圍的交通運(yùn)輸機(jī)械印染及造紙機(jī)械等，采用直流電機(jī)較 經(jīng)濟(jì)、方便。異步電動機(jī)按其電源性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征，較詳細(xì)的分類如下： 異步電動機(jī)分為：三相異步電動機(jī)和單相異步電動機(jī)兩大類；三相異步電動機(jī)又分為：繞線型和鼠籠型兩種；三項鼠籠式異步電動機(jī)又包括三鼠籠型、雙鼠籠型和單鼠籠型三種；單相異步電動機(jī)又分為：交直流兩用式、罩極式、電容式和分組式。 異步電機(jī)的 類型 、 特點 和用途 異步電機(jī)的系列、品牌、規(guī)格眾多，歸納起來可從定子相數(shù)、電源屏率、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、額定功率、防護(hù)形式、絕緣等級、運(yùn)行方式、尺寸和用途等不同的角度來分類。為了保證異步電動機(jī)的安全運(yùn)行，電 工工作者必須掌握有關(guān)三相異步電動機(jī)的安全運(yùn)行的基本知識，了解對異步電動機(jī)的安全評估， 對異步電動機(jī)深入研究 也是 是非常必要和有意義的 ，要盡量節(jié)省異步電動機(jī)的材料用量，改善效率和功率因數(shù)等性能，使其能更好地適用于生產(chǎn)需要。 design； optimize； plot 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 緒 論 電動機(jī)可分為直流和交流電機(jī)。方案二中采取措施提高效率、功率因數(shù)也會使起動電流變大。 電動機(jī)設(shè)計是個復(fù)雜的過程，需要考慮的因素和確定的尺寸、數(shù)據(jù)很多，因此遇到錯綜復(fù)雜的矛盾。本人授權(quán)南昌大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。在各項參數(shù)和性能指標(biāo)符合有關(guān)規(guī)定的情況下，設(shè)計一個性能符合標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)，最大程度的發(fā)揮電機(jī)性能，提高電機(jī)的效率，提高產(chǎn)品的技術(shù)附加值。 四、本課題研究方案： 在核算原方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計三個方案，其中多個方案亦有不同的要求，從而找出最佳方案： 方案一：節(jié)省材料，將鐵芯縮短 5毫米，盡量減少定子繞組用銅量、用硅銅量、用鐵量和轉(zhuǎn)自繞組用鋁量。為了迅速更新電機(jī)產(chǎn)品，縮短設(shè)計周期，也迫切要求電機(jī)設(shè)計工作從手工計算中解放出來。處于生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)研究的進(jìn)一步發(fā)展，對電機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計和制造提出了更高的要求。而交流電機(jī)在國外也已成系列生產(chǎn)。軍事和航天方面的衛(wèi)星姿態(tài)、飛船光電池對太陽跟蹤、雷達(dá)天線的控制。但是，由于我國工業(yè)基礎(chǔ)比較薄弱，電機(jī)產(chǎn)品品種還不能完全滿足國民經(jīng)濟(jì)的需要；在產(chǎn)品質(zhì)量方面，除少數(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平外，多數(shù)與國外先進(jìn)水平相比還存在一定的差距；在產(chǎn)量、單機(jī)容量、新材料供應(yīng)和勞動生 產(chǎn)率等方面，和國外先進(jìn)水平的差距也比較大。 二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢： 20 世紀(jì) 40 年代以前，我國電機(jī)制造工業(yè)極端落后。 三相鼠籠式異步電動機(jī)是目前工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛的一種電動機(jī)，在電網(wǎng)的總負(fù)載中，異步電動機(jī)的容量約占整個動力負(fù)載的 85%，可見其使用的廣泛性和重要性，在供水泵站中亦廣泛使用。而動力與運(yùn)動是可以互相轉(zhuǎn)換的，從這個意義上講，電動機(jī)也是最常見的運(yùn)動源，對運(yùn)動控制的最有效方式是對運(yùn)動源的控制，因此，常常通過對電動機(jī)的控制來實現(xiàn)運(yùn)動控制。 （ 3） 提出電動機(jī)的效率優(yōu)化設(shè)計方案，采用程序進(jìn)行優(yōu)化。 線徑為 (mm)時，漆膜雙面厚度計算時取 。 2. 進(jìn)度表由學(xué)生填寫，每兩周交指導(dǎo)教師簽署審查意見，并作為畢業(yè)設(shè)計工作 檢查的主要依據(jù)。 3. 學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師下達(dá)的任務(wù)書獨(dú)立完成開題報告， 3 周內(nèi)提交給指導(dǎo)教師 批閱。 ⑩ 設(shè)計時雜散損耗假定值： 設(shè)計要求 ① 復(fù)算原設(shè)計方案； ② 上機(jī)設(shè)計三個方案： 在原復(fù)算方案的基礎(chǔ)上節(jié)省材料； 在原復(fù)算方案的基礎(chǔ)上提高性能； 在原復(fù)算方案的 基礎(chǔ)上既節(jié)省材料，又提高性能； ③ 將最好的一個方案的全部設(shè)計步驟、計算過程寫出來（要有文檔、電子版本及幻燈片）； ④ 將三個方案進(jìn)行比較，并用已學(xué)過的理論進(jìn)行分析。 （ 4） 繪制電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子沖片圖，定子繞組圖，轉(zhuǎn)子裝配圖，電機(jī)總裝配圖紙。比較簡單的電動機(jī)控制，如在適當(dāng)?shù)臅r刻讓電機(jī)啟動、制動和正反轉(zhuǎn)，這類控制可以通過繼電器和電子開關(guān)元件使電路開通或關(guān)斷就可以了。 傳統(tǒng)的直流電機(jī)和交流電機(jī)各有優(yōu)缺點，直流電動機(jī)的調(diào)速性能很好，但帶有機(jī)械換向器，有機(jī)械磨損和換向火花等問題 :交流電動機(jī)，無論是異步電動機(jī)還是同步電動機(jī)，結(jié)構(gòu)都比直流電動機(jī)簡單，工作也比直流電動機(jī)可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時，它們的速度不能方便而又經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)。中華人民共 和國成立后，電機(jī)工業(yè)才獲得了迅速發(fā)展，產(chǎn)品的品種 、數(shù)量不斷增加，技術(shù)水平逐步提高。改變這一落后面貌，還需我們付出艱苦的努力。 一個國家電機(jī)工業(yè)的發(fā)展水平，常以它能為電力工業(yè)提供多少和提供多少樣的發(fā)電裝備作為主要衡量標(biāo)志。目前生產(chǎn)的同步電動機(jī)最大容量已達(dá) 70MW、2 極，鼠籠感應(yīng)電動機(jī)為 12MW、 2 極。人們希望電機(jī)產(chǎn)品具備更高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以更少的材料和能耗得到更加可靠、優(yōu)良的質(zhì)量。采用計算機(jī)輔助電機(jī)設(shè)計后，可以使設(shè)計周期大大縮短、設(shè)計質(zhì)量大為提高，產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也有很大改善。 方案二：提高性能，提高效率 、減少起動電流、增大起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩。 主要特色：該設(shè)計主要是通過查表獲得數(shù)據(jù)并按照中小型三相異步電動機(jī)電磁計算程序 手動計算設(shè)計，它要求設(shè)計人員必須全面地、綜合地看問題，并能因時因地制宜針對具體情況采取不同地解決方法。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。 保密 □，在 年解密后適用本授權(quán)書。而本文全面地、綜合地看待了這個問題，充分協(xié)調(diào)了電動機(jī)的耗材量與各項性能之間以及技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間的關(guān)系。綜合考慮 各方面得失，最后得出一個既節(jié)省材料又提高性能的 方案 。由于直流電機(jī)和交流電機(jī)的特點又決定了機(jī)械設(shè)備的動力大多由交流異步電機(jī)提供，尤其以鼠籠式電機(jī)居多。 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 第 1 章 異步電機(jī)概念 異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與氣隙中基波旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速之間存在一定差異，即不同步（或稱異步），因此被起名為異步電機(jī)。按電源相數(shù)分為“單相”異步電機(jī)、“雙相”異步電機(jī)、“三相”異步電機(jī)；按電機(jī)的尺寸或額定功率分為“大型”、“中型”、“小型”和“小功率”電機(jī)；按電機(jī)的防護(hù)形式分為“開啟式”、“防護(hù)式”、“封閉式”；按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型分為籠型、繞線型和換向器電機(jī)；按運(yùn)行方式分為異步發(fā)電機(jī)和異步電動機(jī)等。 三相異步電動機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的一種電動 機(jī)，它的主要分類見表 11： 南昌大學(xué)共青學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 表 11 三相異步電動機(jī)的分類 分類方式 類別 按轉(zhuǎn)子繞組形式 籠型、繞線型 按電機(jī)尺寸中心高H/mm（定子鐵芯外徑D1/mm） 大型 中型 小型 630 (1000) 355630 (5001000) 80315 (120500) 按防護(hù)形式 開啟式（ IP11），防護(hù)式（ IP2 IP23），封閉式（ IP44） 按通風(fēng)冷卻方式 自冷式，自扇冷式，他扇冷式，管道通風(fēng)式 按安裝結(jié)構(gòu)形式 臥式， 立式，帶底腳，帶凸緣 按絕緣等級 E 級、 B 級、 F 級、 H 級 按工作定額 連續(xù)，短時，周期性，非周期性 按用途 防爆，潛水，起重等 異步電機(jī)與直流電動機(jī)、三相同步電機(jī)不同，其轉(zhuǎn)子繞組無需與其他電源連接，因此具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高、控制方便、性能穩(wěn)定，以及制造容易，成本低廉，易于維修等優(yōu)點。但近一、二十年來，以電力電子器件和微型計算機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的異步電動機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)，使異步電動機(jī)的調(diào)速性能得以改善，因此其用途更加廣泛。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，電力排灌設(shè)備、打谷機(jī)、輾米機(jī)、榨油機(jī)、飼料粉碎機(jī)等大都由異步電動機(jī)拖動。電機(jī)關(guān)鍵