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畢業(yè)設計---三相鼠籠式異步電動機電磁計算及其優(yōu)化-畢業(yè)設計-文庫吧資料

2025-01-27 04:54本頁面
  

【正文】 /min采用 E級絕緣。額定電壓為 380V,功率范圍為 ~90kw,同步轉(zhuǎn)速為 750~3000r/min,外殼防護型式為 IP4 B級絕緣。 異步電動機的主要系列 我國生產(chǎn)的異步電動機種類很多,主要系列產(chǎn)品有: Y系列為小型籠型全封閉的自冷式三相異步電動機,取代老產(chǎn)品 J02系列。 ( 12)聯(lián)結 指三相電動機定子繞組的六根引出線頭的接線方式,即接成 Y還是△ 。短時工作制( S2)的電動機在銘牌規(guī)定的條件下,只能在規(guī)定的時間內(nèi)短時運行,短時運行的持續(xù)時間標準有四種: 10min、 30min、60min 及 90min,達到規(guī)定的時間后必須停機,待三相電動機完全冷卻后才可以開機運行。 ( 11)工作制或定額 指三相電動機的運行狀態(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。絕緣材料的耐熱等級見表 21,也有些電動機制造廠在銘牌上直接給出電動機的允 許溫升。 ( 9)絕緣等級 指電動機在額定運行時,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)。 ( 7)額定功率因數(shù) 指電動機額定運行時,定子相電壓與相電流之間的相位差。 ( 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 第 27/59 頁 50HZ,除出口電動機(多為 60HZ)外,國內(nèi)用的異步電動機的額定頻率都是 50HZ。 ( 4)額定電流 指電動機在額定電壓下,軸端輸出額定功率時,定子繞組中的線電流,單位為安( A)。 ( 3)額定電壓 指電動機在額定運行時,加在定子繞組上的線電壓,單位為伏( V)。 三相異步電動機的銘牌額定數(shù)據(jù) ( 1)型號 Y系列國產(chǎn)三相異步電動機型號是按國際電工委員會 IEC標準設計生產(chǎn)的新系列三相電動機,它是以電動機中心高為依據(jù)編制型號譜的,如:“Y180M 2” — Y:異步電動機; 180:中心高 180mm; M:中機座( L長機座, S短機座); 2: 2極。但總的來說,異步電動機的氣隙比同步電機的小得多 ,在中小型異步電動機中,氣隙大約為 0,2mm~。但是的最小值常由制造工藝和運行安全可靠性等因素決定。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,從而使異步電動機的功率因素下降。 氣隙 如同其他旋轉(zhuǎn)電機一樣,異步電機的定子與轉(zhuǎn)子之間必須有一氣隙。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)子電動機裝有舉刷裝置,電動機啟動后,可將電刷提起,同時將三個集電環(huán)短接?;\型繞組有雙籠型及深槽型,這兩種轉(zhuǎn)子可改 善異步電動機的啟動性能,主要用于 100kw 以上的 第 26/59 頁 大中型電動機?;\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,所以習慣上又稱籠型轉(zhuǎn)子為鼠籠轉(zhuǎn)子。 轉(zhuǎn)子 異步電動機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。端蓋是支承軸并受徑向和軸向負荷的重要部件,由灰鑄鐵鑄成。小型機座通常用灰鑄鐵鑄成。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。 10kw 以下的小容器異步電動機常用單層同心式、鏈式或交叉式繞組。中小型低壓電動機的線圈由高強度漆包線繞制、線圈與槽壁之間墊以槽絕緣。中小型低壓電機一般采用半閉口槽。沖片內(nèi)圈有均勻分布的槽,用來嵌放定子繞組。 ( 1)定子鐵心 定子鐵心一般由圓形鐵心沖片、齒壓板和壓圈等零件壓裝后,經(jīng)扣片或焊接緊固定成一體。定子與轉(zhuǎn)子之間有氣隙,中小 型三相異步電動機的氣隙一般為 ~2mm。為提高電機的品質(zhì),必須采取措施消弱電磁噪聲。隨著科學技術的發(fā)展和人類環(huán)保意識的加強,人們越來越重視環(huán)境的噪聲污染問題。 提高國內(nèi)異步電機的可靠性和經(jīng)濟性指標被列為 “ 十五 ” 計 劃基本任務的兩項重要內(nèi)容。所謂高效電機,只有一個定性的概念,即設計制造出的電機效率較普通標準電機效率高出一 定水平。隨著電機功率的增大,單位功率損耗相對減小,效率提高。隨著我國加入 WTO 及機電行業(yè)產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品結構的調(diào)整,高效率異步電機將成為市場需求的主導 第 24/59 頁 產(chǎn)品。可以說各個領域都有采用它作驅(qū)動設備。機械制造工業(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、雷達天線的控制。 異步電機主要用作電動機,將電能轉(zhuǎn)換為機械能,用來驅(qū)動各種用途的生產(chǎn)機械。 由于異步電機的轉(zhuǎn)速 n 與其旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速 n1有一定的轉(zhuǎn)差關系,其調(diào)速性能較差,對要求寬廣和平滑調(diào)速范圍的交通運輸機械印染及造紙機械等,采用直流電機較經(jīng)濟、方便。 異步電機有較高的運行效率和較好的工作特性,從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運行,能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械的傳動 要求。異步電動 機按其電源性質(zhì)和結構特征,較詳細的分類如下: 異步電動機分為:三相異步電動機和單相異步電動機兩大類;三相異步電動 機又分為:繞線型和鼠籠 型兩種;三項鼠籠式異步電動機又包括三鼠籠型、雙鼠 籠型和單鼠籠型三種;單相異步電動機又分為:交直流兩用式、罩極式、電容式 和分組式。 目前,我國以三相電動機的功率劃分大類,并以其電源性質(zhì)、性能、用途、 結構特性、形式等作為補充部分。 異步電機的類型、特點和用途 異步電機的系列、品牌、規(guī)格眾多,歸納起來可從定子相數(shù)、電源屏率、轉(zhuǎn) 子結構、額定功率、防護形式、絕緣等級、運行方式、尺寸和用途等不同的角度 來分類。異步電機的工作原理是通過氣隙旋轉(zhuǎn)磁 密與轉(zhuǎn)子繞組中感應電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,從而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的。為了保證異步電動機 的安全運行,電工工作者必須掌握有關三相異步電動機的安全運行的基本知識, 了解對異步電動機的安全評估,對異步電動機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。據(jù)統(tǒng)計,在電 網(wǎng)的總負載中,動力負載約占 59%,而異步電機則占總動力負載的 85%,由此 可見異步電動機在工農(nóng)業(yè)中的重要性,而且隨著電氣自動化的發(fā)展,它在工農(nóng)業(yè) 生產(chǎn)中的重要性也將逐步增大。 design; optimize; plot 第 21/59 頁 緒 論 電動機可分為直流和交流電機。 最后,為了使本設計直觀,也為了便于生產(chǎn),用 CAD 繪制了定子沖片圖、轉(zhuǎn)子裝配圖、繞組連接圖和總裝圖,附在論文附錄中。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。作者先按照電動機的手算程序進行手算工作,了解了國家的有關標準規(guī)定,熟悉了電動機各項指標,為優(yōu)化方案打了個基礎。 電動機設計是個復雜的過程,需要考慮的因素和確定的尺寸、數(shù)據(jù)很多,因此遇到錯綜復雜的矛盾。 ( 4) 繪制電機定子、轉(zhuǎn)子沖片圖,定子繞組圖,轉(zhuǎn)子 裝配圖,電機總裝配圖紙。 ( 2) 編制程序進行調(diào)試并在此基礎上綜合設計。MALAB 在電機的電磁計算、電機運行特性仿真以及電機控制仿真中應用廣泛,通過 MATLAB 仿真可以作出電機的工作特性曲線,以分析電機的性能。而采用場的思想,利用有限元法,只需給定輸入的電壓或電流,就可以計算電機內(nèi)部實際的電磁場分布,而電機內(nèi)部各部分的實際飽和情況、轉(zhuǎn)軸上的負載變化、采用各種槽楔時的影響都可以被直接考慮進去[6]。另外,還可以采用場的思想,建立合理的數(shù)學模型利用有限元法進行計算。感應電動機設計緊緊圍繞 “ 用戶要求 —— 主要尺寸關系 —— 磁路計算 —— 參數(shù)計算 (飽和和集膚效應 )—— 損耗計算 —— 機械、結構設計 —— 工作性能及啟動性能計算 ”這一主線進行 [5]。中小型同步電機和感應電機都大量采用箱型結構或通用定子,小型電機采用密封軸承,中型電機采用不停機添加潤滑脂的滾動軸承并有甩油盤自動排除廢油 三、本課題研究內(nèi)容 電機設計是一個非線性數(shù)值 計算問題,且變量很多,一臺三相感應電動機設計 第 13/59 頁 參數(shù)多達幾十個,因此,電機設計要建立合理的數(shù)學模型,并運用先進的計算工具和設計方法,以及豐富的設計經(jīng)驗,需要經(jīng)過設計、調(diào)整、再設計的多次反復,才能得到滿意結果 [3]。另外,有的國家還發(fā)展鋁線電機新系列。 積極采用新材料。 功率等級和安裝尺寸盡量與國際電工委員會的標準接近。 二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(含文獻綜述): 在大型機組及其采用的某些新材料、新結構的基礎上,在充分保證可靠性和足夠的運行經(jīng)驗的前提下,穩(wěn)步發(fā)展更大機組;于此同時,努力尋求更好的絕緣材料和結構,以提高電壓等級;并采 用更為合理的勵磁系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng),以提高運行的穩(wěn)定性和在可供應的轉(zhuǎn)子鍛件范圍內(nèi)提高單機容量等等。根據(jù)應用場合的要求和電源不同,電動機有直流電動機、交流同步電動機、交流感應電動機,以及滿足不同要求的特種電動機 [1]。電動機把電能轉(zhuǎn)換為機械能,用來驅(qū)動各種用途的生產(chǎn)機械和裝置,滿足不同的需求。發(fā)電機用以把機械能轉(zhuǎn)換為電能。 第 3/59 頁 第 4/59 頁 第 5/59 頁 第 6/59 頁 第 7/59 頁 第 8/59 頁 第 9/59 頁 第 10/59 頁 第 11/59 頁 本科生畢業(yè)設計(論文)開題報告 題
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