【正文】 1Cl = cm 轉(zhuǎn)子 : phDl CiC 2222?????? ???? ? 8)(??? ? 39。 鼠籠式電動(dòng)機(jī)電磁方案的設(shè)計(jì) 一、 額定數(shù)據(jù)及主要尺寸 1．輸出功率 2P 2P =3kW 2P =3 kW 2．外施相電壓 1U 1U =220V 1U =220 V 3．功電流 KWI 1132 10UmPI KW ???= 220*31000*3 = KWI = 4．效率 ?? ?? = ?? = 5．功率因數(shù) ??cos ??cos = ??cos = 6．極數(shù) p p =2 p =2 7．定子槽數(shù) 1Q 1Q =24 1Q =24 轉(zhuǎn)子槽數(shù) 2Q 2Q =20 2Q =20 8．定子每極槽數(shù) pP 11 ?=224 =12 1PQ =12 轉(zhuǎn)子每極槽數(shù) pP 22 ?=220 =10 2PQ =10 18 9．定、轉(zhuǎn)子沖片尺寸見(jiàn)右圖 8，圖 9 單位（ mm） 圖 8 定子沖片尺寸 圖 9 轉(zhuǎn)子尺寸 10．極距 P? pDiP 1????= *? = P? = 11．定子齒距 1t 111 QDt i??? = *? = 1t = 12．轉(zhuǎn)子齒距 2t 222 QDt ??? = *? = 2t = 13．節(jié)距 y y =12 y =12 14．轉(zhuǎn)子斜槽寬 SKb SKb = SKb =1099525cm 15．每槽導(dǎo)體數(shù) 1Z =40 1Z 1Z =40 16．每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)1?Z 11111 am ZQZ ???? = 1*3 20*48 =320 1?Z =320 式中： 1a =1 1a =1 17．繞組線規(guī)（估算） 式中： 導(dǎo)線并繞根數(shù)下面介紹三種常用的降壓起動(dòng)方法。 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與調(diào)速 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式有全壓?jiǎn)?dòng)和降壓?jiǎn)?dòng)。 隨著負(fù)載增加，總損耗 p? 增加較慢，則 ? 上升較快，當(dāng)負(fù)載增大到可變損耗與不變損耗相等時(shí)， ? 達(dá)到最高。當(dāng)用標(biāo)幺值時(shí)， 2NP=P =1, 2NT=T=1,曲線通過(guò)此點(diǎn)。 圖 24 異步電動(dòng)機(jī)的工作特性曲線 （ 1） 轉(zhuǎn)差率特性 通常把同步轉(zhuǎn)速 n1 和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n二者之差與同步轉(zhuǎn)速 n1 的比值叫做轉(zhuǎn)差率，用 s 表示 ，即 11n nns ?? 它 在用上式計(jì)算時(shí)，若令 1n 0，則當(dāng) n 與 1n 方向相同時(shí)， n 0；否則， n 0。 14 若轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，該氣息磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，便切割轉(zhuǎn)子繞組，轉(zhuǎn)自繞組產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。 （ 4）三相異步電動(dòng)機(jī)的總結(jié)構(gòu)圖 圖 22 封閉式三相籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1—軸承； 2—前端蓋； 3—轉(zhuǎn)軸； 4—接線盒； 5—吊環(huán)； 6—定子鐵心； 7—轉(zhuǎn)子； 8—定子繞組； 9—機(jī)座； 10—后端蓋； 11—風(fēng)罩； 12—風(fēng)扇 異步電動(dòng)機(jī)用途 異步電機(jī)主要作用作電動(dòng)機(jī)，其功率范圍從幾瓦到上萬(wàn)千瓦，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用最廣泛的電動(dòng)機(jī)，為多種機(jī)械設(shè)備和家用電器提供動(dòng)力。 轉(zhuǎn)軸是作為支撐轉(zhuǎn)子鐵心和傳遞力矩最不可缺少的結(jié)構(gòu)部分。 （ 2）轉(zhuǎn)動(dòng)部分有轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子鼠籠、轉(zhuǎn)軸、起動(dòng)開(kāi)關(guān)、軸承、風(fēng)葉。定子繞組在交變 4 的磁場(chǎng)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、流過(guò)電流，從電網(wǎng)吸收或向電網(wǎng)發(fā)出功率 。其缺點(diǎn)是調(diào)速性能差，功率因數(shù)低。 電機(jī)的用途廣泛，種類很多，按照 電機(jī) 在應(yīng)用中的能量轉(zhuǎn)換功能來(lái)分，可分為發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變換器以及控制電機(jī)等。屬有級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性較軟。1 ???? T e mT e mem TTP 。電機(jī)變頻調(diào)速前后額定電磁轉(zhuǎn)矩相等，即恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)，有 TeN TeNTT? ， 。 1） Y→ YY 變極調(diào)速 屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式 2）Δ→ YY 變極調(diào)速 屬于恒功率調(diào)速方式 變頻調(diào)速 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速： ? ?spfn ?? 160 1。軟起動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生高次諧波，對(duì)周邊環(huán)境要求比較高，同時(shí)起動(dòng)設(shè)備投資非常大；但它起動(dòng)時(shí)無(wú)沖擊電流，可保持平滑起動(dòng)，并且可根據(jù)負(fù)載情況實(shí)現(xiàn)自由無(wú)級(jí)的起動(dòng)。即起動(dòng)時(shí)，降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組電壓，起動(dòng)時(shí)電壓小于額定電壓，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到一定數(shù)值后，再使電動(dòng)機(jī)承受額定電壓，可限制起動(dòng)電流。是一種最簡(jiǎn)單而應(yīng)用廣泛的起動(dòng)方法。異步電動(dòng)機(jī)額定效率載 7494%之間；最大效率發(fā)生在 ()倍額定效率處。 隨著負(fù)載功率的增加，轉(zhuǎn)子電流增大，故轉(zhuǎn)差率隨輸出功率增大而增大。 8 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作特性 異步電動(dòng)機(jī)的工作特性是指在額定電壓及額定頻率下，電動(dòng)機(jī)的主要物理量轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)矩電流，效率，功率因數(shù)等隨輸出功率變化的關(guān)系曲線 。 （ 2）當(dāng)前的傳統(tǒng)繞線型電動(dòng)機(jī)為了提高可靠性，多數(shù)不提刷，因此運(yùn)行時(shí)存在下列電能浪費(fèi)：集電環(huán)和電刷間的摩擦損耗和接觸電阻上的電損耗，電刷至控制柜短路開(kāi)關(guān)間三根電纜的電損耗，若電動(dòng)機(jī)與控制柜之間距離很長(zhǎng)，則該損耗將非常嚴(yán)重。起動(dòng)時(shí)，為減小起動(dòng)電流，轉(zhuǎn)子中可以串入起動(dòng)電阻，轉(zhuǎn)子串入適當(dāng)?shù)碾娮?，不僅可以減小起動(dòng)電流，而且由于轉(zhuǎn)子功率因數(shù)和轉(zhuǎn)子電流有功分量增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也可增大。以致 只能在輕載狀況下運(yùn)行，既降低了產(chǎn)量又浪費(fèi)電能。當(dāng)前社會(huì)上解決該問(wèn)題的多數(shù)辦法是提高電動(dòng)機(jī)的功率容量（即增容）來(lái)提高其起動(dòng) 轉(zhuǎn)矩，這就造成嚴(yán)重的“大馬拉小車”，既增加購(gòu)買設(shè)備的投資，又在長(zhǎng)期的應(yīng)用中因處于低負(fù)荷運(yùn)行而浪費(fèi)大量電量，很不經(jīng)濟(jì)。 N極下的電動(dòng)勢(shì)方向用 ? 表示， S極下的電動(dòng)勢(shì)用 ? 表示，轉(zhuǎn)子電流的有功分量 i2a與 e2同相位，所以 ??和 既表示電動(dòng)勢(shì)的方向，又表示電流有功分量的方向。 定子繞組是由帶有絕緣的鋁導(dǎo)線或銅導(dǎo)線繞制而成的，小型電機(jī)采用散下線圈或稱軟繞組，大中型電機(jī)采用成型線圈，又稱為硬繞組。 小型：中心高 H =(—— )m,定子鐵心外徑 iD =（ —— ） m,功率 范圍在（ —— 132） KW 以上，電壓為 380 V。 我國(guó)目前生產(chǎn)的三相異步電動(dòng)機(jī)月 100 個(gè)系列額， 500 多個(gè)品種， 500多個(gè)規(guī)格。 2）按結(jié)構(gòu)及工作原理分類： 根據(jù)電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理的不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。 電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。Yx 系列電機(jī)的市場(chǎng)潛力受到其容量的制約。調(diào)速電動(dòng)機(jī)的代表產(chǎn)品根據(jù)其調(diào)速方式可以劃分為： 4 (1) 變極調(diào)速電機(jī) 主要產(chǎn)品有已批量生產(chǎn)的 YD(～ 160kW)， YDT(～ 160kW)，YDB(～ 82kW)， YD(～ 24kW)， YDFW(630～ 4000kW)等 8 個(gè)系列產(chǎn)品，達(dá)到國(guó)際平均應(yīng)用水平。 異步電機(jī)在國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r 歐洲市場(chǎng)的中國(guó)電機(jī)銷售主要以小型電機(jī)為主，功率最大是 100 多千瓦，最小功率甚至還不到 1 千瓦，而大型電機(jī)還是一個(gè)空缺。估計(jì) 2020 年和 2020 年 Y和 Yx 系列電機(jī)的市場(chǎng)占有率將分別達(dá)到50%， 90%和 10%， 30%左右。據(jù)石油、電力、建材、鋼鐵、有色、煤炭、化工、造紙、紡織等部門最近對(duì)企業(yè)抽樣調(diào)查結(jié)果，石油、建材、化工行業(yè)電動(dòng)機(jī)調(diào)速應(yīng)用較好。適用于單方向運(yùn)行，年工作時(shí)間在 3000h 以上。 1999年高效電機(jī)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率僅 2%， 2020年為 %；2020 年也只有 %，其中 70%以上為出口。所有這些新材料、新技術(shù)的應(yīng)用都不斷促使小功率電機(jī)日益朝著薄型化、智能化和機(jī)電一體化方向發(fā)展。例如 :中小型軋鋼設(shè)備 ,礦山機(jī)械 ,機(jī)床 ,起重運(yùn)輸機(jī)械 ,鼓風(fēng)機(jī) ,水 泵 ,和農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械等都大部分采用三相異步電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)。由于轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，因此稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。 performance。并 著重闡述了三相異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程及其優(yōu)化依據(jù)和方案，并通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果和理論分析提出了今后研究的方向。 第 12周：總結(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程，完成實(shí)習(xí)報(bào)告。 .... 主要特色：在各項(xiàng)性能指標(biāo)都滿足的前提下，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和繪圖 . 第 1周：收集有關(guān)的參考文獻(xiàn)，了解各方面的有關(guān)資料，完成開(kāi)題報(bào)告。 網(wǎng)絡(luò)化 計(jì) 算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推廣和應(yīng)用，必將把所有的單個(gè)電機(jī)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連接，并通過(guò)網(wǎng)、絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，使 電機(jī)資源得到更加合理的有效利用。 高性能化 社會(huì)的高速發(fā)展要求未來(lái)的電機(jī)產(chǎn)品不僅要具備寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)速精度和快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)及四象限運(yùn)行等 良好的技術(shù)性能，而且要具備優(yōu) 良的動(dòng)、靜態(tài)品質(zhì) 。 14 電機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 縱觀世界電機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展歷程，它始終跟隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，在相互競(jìng)爭(zhēng)、相互促進(jìn)中完善著 自身，發(fā)生著變革。穩(wěn)定并且高可靠性地滿足用戶的需求。 二、 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述） 電機(jī)研究現(xiàn)狀 電動(dòng)機(jī)是作為使用電能的動(dòng)力源進(jìn)步和發(fā)展起來(lái)的，在今天，電動(dòng)機(jī)技術(shù)仍然是支撐人們?nèi)粘Ｉ畹年P(guān)鍵技術(shù)。 由于 Y 系列異步電動(dòng)機(jī)具有體積小，重量輕，運(yùn)行可靠，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用，外形美觀等特點(diǎn)，具有較高的效率，有良好的節(jié)能效果，而且噪音低，壽命長(zhǎng)，經(jīng)久耐用。電機(jī)在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)， 節(jié)約能源、環(huán)保和人民生中起著十分重要的作用。 （ 4） 繪制電機(jī)定子沖片圖，定子繞組圖，電機(jī)總裝配圖紙。 ⑩ 設(shè)計(jì)時(shí)雜散損耗假定值： g) 設(shè)計(jì)要求 ① 復(fù)算原設(shè)計(jì)方案； ② 上機(jī)設(shè)計(jì) 三 個(gè)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(gè)方案的全部設(shè)計(jì)步驟、計(jì)算過(guò)程寫(xiě)出來(lái)（要有文檔、電子版本及幻燈片）； ④ 將三個(gè)方案進(jìn)行比較，并用已學(xué)過(guò)的理論進(jìn)行分析。 3. 學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師下達(dá)的任務(wù)書(shū)獨(dú)立完成開(kāi)題報(bào)告，于 3 周內(nèi)提交給指導(dǎo)教師批閱。 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) （工科及部分理科專業(yè)適用） 題目： Y100L2 3 kW 三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì) 題目來(lái)源：□省部級(jí)以上 □市廳級(jí) □橫向 ■ 自選 題目性質(zhì)：□理論研究 ■應(yīng)用與理論研究 □實(shí)際應(yīng)用研究 學(xué) 院： 信息工程 系： 電氣工程及其自動(dòng)化 專業(yè)班級(jí)： 電機(jī)與電器 071 班 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào) 起訖日期： —— 指導(dǎo)教師： 職稱： 副教授 指導(dǎo)教師所在單位： 南昌大學(xué) 學(xué)院審核（簽名）： 審核日期： 說(shuō) 明 1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)，并經(jīng)專業(yè)學(xué)科組審定，下達(dá)到學(xué)生。 4. 本任務(wù)書(shū)在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成后，與論文一起交指導(dǎo)教師，作為論文評(píng)閱和畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯的主要檔案資料，是學(xué)士學(xué)位論文成冊(cè)的主要內(nèi)容之一。 7 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容及張數(shù) 三相異步電動(dòng)機(jī)總裝備圖 1 張 定子沖片圖 1 張 繞組聯(lián)接圖（只畫(huà)一相） 1 張 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的軟硬件的名稱、內(nèi)容及主要技術(shù)指標(biāo) （例如：軟件、電路板、機(jī)電裝置、新材料、新制劑、結(jié)構(gòu)模型或其他） （ 1） 三相異步電動(dòng)機(jī)手算設(shè)計(jì)程序，主要是根據(jù)電機(jī)的額定數(shù)據(jù)及主要尺寸進(jìn)行電機(jī)基本的磁路計(jì)算和參數(shù)計(jì)算及起動(dòng)性能計(jì)算，要求計(jì)算結(jié)果誤差在允許范圍內(nèi)。 8 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃 序號(hào) 各階段工作內(nèi)容 起訖日期 實(shí)施地點(diǎn) 1 選擇課題，查閱資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 2 復(fù)算原設(shè)計(jì)方案，反復(fù)檢查設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題 3 設(shè)計(jì)調(diào)試三個(gè)新方案 4 AutoCAD 繪圖 5 整理資料，完成畢業(yè)論文 6 畢業(yè)答辯 五、主要參考資料 （備注：供參考，可根據(jù)自己的實(shí)際情況填寫(xiě)） ? ： 《電機(jī)設(shè)計(jì)》清華大學(xué)出版社 戴文進(jìn)等編著 ? ：《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算程序》 第一機(jī)械工業(yè)部上海電器科學(xué)研究所 ? ：《三相異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)原理與實(shí)驗(yàn)》 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)電機(jī)系 ? ：《電機(jī)學(xué)》 航空工業(yè)出版社 戴文進(jìn)等 編著 ? ：《電機(jī)設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社 陳世坤 主編 ? ：《電機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算》 龍門聯(lián)合書(shū)局 程福秀譯 ? ：《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)計(jì)手算程序》 南昌大學(xué)電氣自動(dòng)化系 電機(jī)教研室 ? ：《電機(jī)繞組手冊(cè)》 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 彭友元主編 ? ：《中小型電機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 上海電器科學(xué)研究所編著